烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法技术

本发明专利技术提供一种烷基蒽醌工作液以及一种烷基蒽醌工作液的配制方法，其中，所述烷基蒽醌工作液含有烷基蒽醌组合物、非极性溶剂和极性溶剂，其中，所述烷基蒽醌组合物含有蒽醌的烷基取代物，蒽醌的烷基取代物的分子式为C

【技术实现步骤摘要】
烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法


[0001]本专利技术涉及一种工作液及其配制方法，具体地说，涉及一种用于蒽醌法生产过氧化氢
的烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法。

技术介绍

[0002]过氧化氢是一种重要的绿色基础化学品，产业关联度高。自2008年起，我国已成为过氧化氢生产的第一大国，2015年消耗量已超过1000万t/a(按27.5％计)。目前，国内外生产过氧化氢的工艺技术主要是蒽醌法，烷基蒽醌工作液作为反应媒介，由烷基蒽醌、非极性溶剂和极性溶剂构成。其中烷基蒽醌是工艺的“载体”，其溶解性能直接影响过氧化氢的产量，其反应性能与过氧化氢的品质密切相关。另外，通过调控非极性溶剂和极性溶剂的性质及组成，可最大程度地同时提高烷基蒽醌和烷基氢蒽醌的溶解度，实现单位体积工作液经加氢、氧化循环反应后获得最大量的过氧化氢(即氢化效率gH2O2/L)。目前，常用的载体为2
‑
乙基蒽醌和2
‑
戊基蒽醌，2
‑
戊基蒽醌由于具有更优异的溶解性能和反应性能，已经成为最重要的工作载体。
[0003]通过优化工作液配方来提升过氧化氢产能是一种行之有效的方法。其中关于溶剂的研究报道多集中于：创制新溶剂、调控非极性/极性溶剂的组成、构建三元或四元溶剂体系；而关于烷基蒽醌的研究，有学者认为可以通过优化烷基蒽醌的溶解性能和化学稳定性来提升产能。比如开发复合烷基蒽醌来提升溶解度，甚至可以提高蒽醌的加氢、氧化和水解稳定性，但相关研究报道较少。
[0004]CN101104510A中公开了一种过氧化氢的制造方法，工作载体为烷基蒽醌和具有烷基取代基的四氢化蒽醌的摩尔比为2:1
‑
8:1的混合物，具体来说，使用乙基蒽醌和乙基四氢蒽醌作为工作溶液中的蒽醌载体，其含量为工作溶液中所有蒽醌类物质的10
‑
45摩尔％，另外还含有戊基蒽醌以及戊基四氢蒽醌。溶剂优选为三甲苯和二异丁基甲醇，蒽醌整体含量为160g/L。当乙基蒽醌和戊基蒽醌的摩尔比例为3:7时，可有效提升它们的溶解度，且氢化效率高于戊基蒽醌。虽然两者混合可有效提高整体溶解度，但两者的加氢速率不匹配，乙基蒽醌加氢速度更快，反应过程存在短板效应，难以发挥戊基蒽醌的优异性能。
[0005]JP2010105942和JP2014051432中公开了一种通过苯酐法制备的蒽醌组合物，其中2
‑
戊基蒽醌占98.2
‑
99.1重量％、蒽醌占0.49
‑
0.8重量％、2
‑
叔丁基蒽醌占0.2
‑
0.24重量％、2
‑
乙基蒽醌占0.02
‑
0.2重量％。所述蒽醌组合物可以有效提高蒽醌的加氢、氧化和水解稳定性及溶解性，抑制加氢催化剂的失活。组合物中的蒽醌和乙基/丁基蒽醌是苯酐与戊苯发生付克烷基化反应时，戊基结构发生分解和异构产生的副产物。通过分析上述混合蒽醌的组成不难看出，该混合物的主成分为戊基蒽醌，且具有绝对的数量优势，而其他低碳数的烷基蒽醌仅仅是合成中产生的副产物，混合蒽醌的性能与戊基蒽醌极为相近。
[0006]US815810中提出，通过控制烷基蒽醌与烷基四氢蒽醌的比例为3:7
‑
2:8时，可以抑制副反应发生，提高过氧化氢产率。
[0007]另有文献报道一种含有30重量％戊基蒽醌和70重量％戊基四氢蒽醌的工作液，氢
化效率可达18
‑
20g/L。通过调配烷基四氢蒽醌与烷基蒽醌的比例，可有效提升氢蒽醌的溶解度，进而提高氢化效率。但是，当烷基四氢蒽醌含量过高时，会被氧化为四氢化蒽醌环氧化物，其再分解生成的烷基化邻苯二甲酸会进入过氧化氢产品，导致有机碳含量升高，邻苯二甲酸的量取决于烷基四氢蒽醌的量。因此，在实际生产中，烷基四氢蒽醌的含量需要通过白土床或其他再生手段进行控制。
[0008]综上可知，目前尚未见到高效稳定的混合烷基蒽醌工作液的技术报道。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种可以用于制备过氧化氢的高效、稳定的烷基蒽醌工作液及其配制方法以及一种过氧化氢的生产方法。
[0010]目前公知的复合烷基蒽醌工作液主要包括：乙基蒽醌和戊基蒽醌的组合，以及烷基四氢蒽醌与烷基蒽醌的组合。本专利技术的专利技术人通过深入分析蒽醌物性及反应规律获知，乙基蒽醌和戊基蒽醌的加氢速率不相匹配，在相同反应时间下，戊基蒽醌参与反应的程度较低，弱化了其优势，未能做到物尽其用。而烷基四氢蒽醌和烷基蒽醌的组合虽然可以提高氢化效率，但前者的加入量受限于降解物的生成量，需要严格把控。另外，烷基四氢蒽醌是烷基蒽醌加氢的副产物，无需在工作液配制阶段加入，是可以在生产过程中逐步生成累积的。对于现有的生产装置和工艺条件而言，引入新的工作液应与生产条件相匹配，如果引入过多的烷基四氢蒽醌会引起降解物激增，影响装置的稳定运行。因此，烷基四氢蒽醌并不是一种优选的且必要的烷基蒽醌工作液的配方原料。
[0011]工作液开发的目标是实现高产能，且蒽醌性能稳定，不易降解。为了实现此目的，本专利技术一方面提供一种烷基蒽醌工作液，其中，所述烷基蒽醌工作液含有烷基蒽醌组合物、非极性溶剂和极性溶剂，其中，所述烷基蒽醌组合物含有蒽醌的烷基取代物，蒽醌的烷基取代物的分子式为C
14+n
H
8+2n
O2，8≤n≤12，烷基取代基的位置在蒽醌环的α位和/或β位。
[0012]优选地，所述蒽醌的烷基取代物如结构式(1)所示：
[0013][0014]其中，R1和R2中任意一个为碳原子数为4
‑
6的烷基，另一个为H，且R3和R4中任意一个为碳原子数为4
‑
6的烷基，另一个为H。
[0015]本专利技术第二方面提供一种烷基蒽醌工作液的配制方法，其中，所述配制方法包括将烷基蒽醌组合物、非极性溶剂和极性溶剂混合，其中，所述烷基蒽醌组合物含有蒽醌的烷基取代物，蒽醌的烷基取代物的分子式为C
14+n
H
8+2n
O2，8≤n≤12，烷基取代基的位置在蒽醌环的α位和/或β位。
[0016]本专利技术第三方面提供一种过氧化氢的生产方法，该生产方法包括：将烷基蒽醌工作液进行加氢、氧化和萃取；其中，所述烷基蒽醌工作液为本专利技术提供的烷基蒽醌工作液。
[0017]本专利技术提供的烷基蒽醌工作液中的载体为多烷基高碳数的复合型烷基蒽醌，与低
碳数的单一蒽醌以及低碳数的混合蒽醌相比，具有更高的溶解性和更稳定的加氢性能，单位体积的工作液可生产更多的过氧化氢。
具体实施方式
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烷基蒽醌工作液，其特征在于，所述烷基蒽醌工作液含有烷基蒽醌组合物、非极性溶剂和极性溶剂，其中，所述烷基蒽醌组合物含有蒽醌的烷基取代物，蒽醌的烷基取代物的分子式为C
14+n
H
8+2n
O2，8≤n≤12，烷基取代基的位置在蒽醌环的α位和/或β位。2.根据权利要求1所述的烷基蒽醌工作液，其中，所述蒽醌的烷基取代物如结构式(1)所示：其中，R1和R2中任意一个为碳原子数为4
‑
6的烷基，另一个为H，且R3和R4中任意一个为碳原子数为4
‑
6的烷基，另一个为H。3.根据权利要求2所述的烷基蒽醌工作液，其中，所述烷基蒽醌组合物含有C
22
H
24
O2、C
23
H
26
O2、C
24
H
28
O2、C
25
H
30
O2和C
26
H
32
O2中的至少任意两种。4.根据权利要求3所述的烷基蒽醌工作液，其中，以所述烷基蒽醌组合物的总重量为基准，C
22
H
24
O2的含量为0
‑
50重量％，C
23
H
26
O2的含量为1
‑
70重量％，C
24
H
28
O2的含量为1
‑
99重量％，C
25
H
30
O2的含量为0
‑
40重量％；C
26
H
32
O2的含量为0
‑
15重量％；优选地，以所述烷基蒽醌组合物的总重量为基准，C
22
H
24
O2的含量为1
‑
30重量％，C
23
H
26
O2的含量为10
‑
55重量％，C
24
H
28
O2的含量为20
‑
70重量％，C
25
H
30
O2的含量为0
‑
25重量％；C
26
H
32
O2的含量为0.05
‑
15重量％；更优选，以所述烷基蒽醌组合物的总重量为基准，C
22
H
24
O2的含量为1
‑
20重量％，C
23
H
26
O2的含量为10
‑
45重量％，C
24
H
28
O2的含量为20
‑
65重量％，C
25
H
30
O2的含量为1
‑
20重量％；C
26
H
32
O2的含量为0.1
‑
10重量％。5.根据权利要求2
‑
4中任意一项所述的烷基蒽醌工作液，其中，C
22
H
24
O2为9,10
‑
蒽醌母核与2个丁基相连；C
23
H
26
O2为9,10
‑
蒽醌母核与1个丁基和1个戊基相连；C
24
H
28
O2为9,10
‑
蒽醌母核与1个丁基和1个己基相连，或与2个戊基相连；C
25
H
30
O2为9,10
‑
蒽醌母核与1个戊基和1个己基相连；C
26
H
32
O2为9,10
‑
蒽醌母核与2个己基相连。6.根据权利要求2
‑
5中任意一项所述的烷基蒽醌工作液，其中，烷基取代基选自正丁基、1
‑
甲基丙基、2
‑
甲基丙基、叔丁基、正戊基、1
‑
甲基丁基、2
‑
甲基丁基、3
‑
甲基丁基、叔戊基、2,2
‑
二甲基丙基、1,2
‑
二甲基丙基、1
‑
乙基丙基、正己基、1
‑
甲基戊基、2
‑
甲基戊基、3
‑
甲基戊基、4
‑
甲基戊基、1,1
‑
二甲基丁基、2,2
‑
二甲基丁基、3,3
‑
二甲基丁基、1,2
‑
二甲基丁基、1,3
‑
二甲基丁基、2,3
‑
二甲基丁基、2
‑
乙基丁基、1
‑
乙基丁基、1,1
‑
二甲基
‑2‑
甲基丙基、1
‑
甲基
‑
2,2
‑
二甲基丙基、1
‑
甲基
‑1‑
乙基丙基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基丙基中的一种或多种；优选地，烷基取代基选自1
‑
甲基丙基、叔丁基、1
‑
甲基丁基、叔戊基、1
‑
乙基丙基、1,2
‑
二甲基丙基、1
‑
甲基戊基、1,1
‑
二甲基丁基、1,2
‑
二甲基丁基、1,3
‑
二甲基丁基、1
‑
乙基丁基、1,1
‑
二甲基
‑2‑
甲基丙基、1
‑
甲基
‑
2,2
‑
二甲基丙基、1
‑
甲基
‑1‑
乙基丙基、1
‑
乙基
‑2‑
甲基丙基中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的烷基蒽醌工作液，其中，所述非极性溶剂为沸点处于160
‑
240
℃范围内的烷基苯，优选为碳原子数为9
‑
10的烷基苯中的一种或多种；更优选为三甲基苯。8.根据权利要求1所述的烷基蒽醌工作液，其中，所述极性溶剂选自磷酸三辛酯、二异丁基甲醇、醋酸甲基环己酯和四丁基脲中的一种或多种。9.根据权利要求1、7或8所述的烷基蒽醌工作液，其中，所述烷基蒽醌工作液中，非极性溶剂与极性溶剂的体积比为0.1:1
‑
10:1；优选为0.5:1
‑
5:1；更优选为1:1
‑
3:1。10.根据权利要求1
‑
9中任意一项所述的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博，宗保宁，朱振兴，潘智勇，胡立峰，甄栋兴，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：