一種氫蒽醌的生產工藝及專用反應器制造技術

本發明專利技術公開了一種氫蒽醌的生產工藝，通過將2

【技術實現步驟摘要】
一種氫蒽醌的生產工藝及專用反應器


[0001]本專利技術屬于蒽醌法制備雙氧水領域，具體的涉及一種采用新型反應器設備——回路反應器及粉末型Pd/Al2O3催化劑，將2
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乙基蒽醌(EAQ)催化加氫生成2
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乙基氫蒽醌(EAQH2)的方法。

技術介紹

[0002]蒽醌法制備雙氧水的工藝主要由以下幾步組成，首先將2
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乙基蒽醌(EAQ)，溶解在特定的溶劑中形成工作液，溶解在溶劑中的EAQ在壓力0.3Mpa，溫度40
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70℃，加氫催化劑存在的條件下發生加氫反應得到氫蒽醌(EAQH2)，向氫化后的工作液中通入含氧氣體可將氫蒽醌(EAQH2)重新氧化成蒽醌(EAQ)。
[0003]同時，在加氫反應過程中EAQH2會被繼續加氫生成H4EAQH2(氫化四氫蒽醌)往H4EAQH2中通入氧氣可生成雙氧水，同時H4EAQH2轉變為四氫蒽醌(H4EAQ)；H4EAQ與EAQ一樣，可以被還原成H4EAQH2，說明H4EAQ也能夠參與循環氧化還原反應，并在循環過程中產生雙氧水，雖然在加氫過程中少量H4EAQ的存在可以加快速反應速度，實際生產工藝中也有在配制工作液時加入少許H4EAQ的做法，但H4EAQ的形成會造成原料H2的無謂消耗；并且H4EAQ在溶劑中的溶解度比EAQ低，H4EAQ在溶液中的大量形成會導致溶液粘度變大，甚至析出固體，且H4EAQH2氧化速度比EAQH2慢，所有這些因素都將造成雙氧水生產能力的降低和成本的提高。所以，盡管H4EAQ在循環法制備雙氧水中仍然是有效蒽醌，但我們還是要盡量控制H4EAQ的生成。
[0004]H4EAQH2在加氫催化劑存在的條件下可以繼續加氫生成H8EAQH2(氫化八氫蒽醌)并可進一步發生氫解反應生成蒽酮和蒽烯。所有這些物質一旦生成，則無法循環利用形成雙氧水，因此統稱為降解產物。為提高雙氧水的產率，必須嚴格控制加氫深度，防止降解產物的生成。
[0005]蒽醌法生產雙氧水的生產技術已日趨成熟，國內對雙氧水生產方面的研究，更多側重于解決工業實際生產中所面臨的一些問題和生產流程上的優化，并沒有在生產技術上做創新性研究，創新的研究多集中于催化劑開發與利用,反應形式多為固定床加氫.蒽醌氫化過程存在內擴散和外擴散阻力。攪拌情況下，外擴散阻力隨攪拌速度的增加而逐漸減小，而外擴散阻力的減少有利于工作液充分反應，加快氫化速率從而提高加氫效率。
[0006]現有的固定床加氫反應工藝存在著一定缺陷。通常加氫反應發生在氣液固三相的界面上，負載型鈀催化劑是一種類似于蛋殼的結構，一部分鈀侵入載體孔道中而得不到充分利用，僅有載體表面的鈀能得到利用，且固定床形式的加氫反應受制于重力影響，液體經流床層速度慢、催化劑液膜較厚，這不利于氣液固三相充分接觸反應，固定床裝填催化劑涉及催化劑成型與裝填形式，易于形成間隙流，這種滴流形式的固定床加氫，氣液固傳質效率低下，需要富氫環境，這極易引發蒽醌深度加氫，導致蒽醌降解嚴重，收率降低；而增加空速又必將導致單程轉化率偏低，這就決定了固定床形式的加氫反應在蒽醌法生產雙氧水中的兩大缺點：
[0007]1.需要富氫環境以維持加氫效率，但易導致蒽醌過度加氫收率降低，較難控制加氫深度；
[0008]2.生成的氫蒽醌易導致工作液粘度增加，催化劑液膜厚，氣液固三相傳質效果更差，導致催化劑利用率低(單位時間內單位催化劑轉化蒽醌的質量以g EAQ/(g
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h)計)。
[0009]回路反應器是一種新型多相反應器，具體由反應釜、循環泵、熱交換器和文丘里噴射器(混合器)組成。物料由反應釜進入循環管路，依次經由循環泵、熱交換器和文丘里噴射器返回反應釜中。文丘里噴射器短時間內可以形成微米級的氣泡散布到液相，射流沖擊反應釜引起局部很高的氣液固傳質速率，減少了外擴散的阻力，氣液固三相傳質效率理論上可達傳統固定床的10
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100倍，提高催化劑對有效氫蒽醌的選擇性以及利用率的。
[0010]采用回路反應器進行氫蒽醌的制備時，由于粉末催化劑的使用，催化劑密度和液流噴射速度等因素會影響催化劑在反應釜和循環管路的分配比例，從而影響對有效氫蒽醌的選擇性和利用率。此外，循環管路中液體含有一定比例的催化劑，固體粉末的存在影響氣液兩相間分散過程，相比于現有回路反應器進行的單純氣液兩相分散的反應，還需對回路反應器的設計尺寸以及催化加氫的反應參數進一步改進優化以滿足氫蒽醌的制備要求。

技術實現思路

[0011]本專利技術的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠有效提高催化劑對有效氫蒽醌的選擇性及利用率的氫蒽醌制備工藝。
[0012]為了達到上述目的，本專利技術提供了一種氫蒽醌的生產工藝，通過將2
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乙基蒽醌催化加氫生成2
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乙基氫蒽醌，本專利技術生產工藝采用回路反應器，以粉末型Pd/Al2O3為催化劑，進行氫蒽醌的制備；粉末型Pd/Al2O3的堆積密度為0.855～0.928g/cm3；回路反應器中文丘里噴射器的進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為34：(1～5)：(4～8)：(50～80)：(1000～1600)；擴散段開口角度為15～35
°
。
[0013]本專利技術針對特定的催化物(堆積密度為0.855～0.928g/cm3的粉末型Pd/Al2O3)的具體粘度特性、堆積密度等，將文丘里噴射器的設計尺寸進行對應優化，保持整個反應過程中催化劑固體粉末、反應氣相、反應工作液的固液氣三相體系的均勻分散與傳質，實現有效氫蒽醌的高效選擇和轉化。
[0014]本專利技術生產工藝的具體步驟如下：取2
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乙基蒽醌溶解于重芳烴：磷酸三辛酯：2
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甲基環己基醋酸酯質量比為70:20:10的溶液中，形成工作液，加入上述粉末型Pd/Al2O3催化劑，混合均勻后加入回路反應器的反應釜內，反應過程中，使回路反應器內充滿氫氮混合氣并控制反應壓力為0.3
±
0.05MPa，控制回路反應器的反應釜內反應溫度至預設反應溫度40℃～70℃，調節文丘里噴射器的噴嘴處的流體線速度為80～120m/s，維持預設反應溫度及流體線速度反應1～3h，反應過程中，控制反應釜中的溫度與預設反應溫度一致；2
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乙基蒽醌占工作液質量的15％；粉末型Pd/Al2O3催化劑為2
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乙基蒽醌質量的0.5％～2.5％。
[0015]本專利技術針對粉末型Pd/Al2O3催化劑，充分考慮其堆積密度對文丘里噴射器內區域以及反應釜內氣液固三相傳質過程的影響；同時考慮蒽醌氫化過程中有明顯的內擴散和外擴散阻力，在存在射流擾動的情況下，外擴散阻力隨射流擾動的增加而逐漸減小，而外擴散阻力的減少有利于工作液中蒽醌充分反應，加快氫化速率從而提高加氫效率。由此對文丘里噴射器噴嘴處的流體線速度進行相應調整。
[0016]在部分實施例中，較為優選的，粉末型Pd/Al2O3中Pd的含量為0.1本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種氫蒽醌的生產工藝，所述生產工藝通過將2
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乙基蒽醌催化加氫生成2
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乙基氫蒽醌，其特征在于，所述生產工藝采用回路反應器，以粉末型Pd/Al2O3為催化劑，進行所述氫蒽醌的制備；所述粉末型Pd/Al2O3的堆積密度為0.855～0.928g/cm3；所述回路反應器中文丘里噴射器的進口段開口內徑：噴嘴內徑：氣室收口內徑：混合段長度：擴散段長度的比例為34：(1～5)：(4～8)：(50～80)：(1000～1600)；擴散段開口角度為15～35
°
。2.根據權利要求1所述的生產工藝，其特征在于，所述生產工藝的具體步驟如下：取2
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乙基蒽醌溶解于重芳烴：磷酸三辛酯：2
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甲基環己基醋酸酯質量比為70:20:10的溶液中，形成工作液，加入所述粉末型Pd/Al2O3催化劑，混合均勻后加入所述回路反應器的反應釜內，反應過程中，使回路反應器內充滿氫氮混合氣并控制反應壓力為0.3
±
0.05MPa，控制回路反應器的反應釜內反應溫度至預設反應溫度40℃～70℃，調節所述文丘里噴射器的噴嘴處的流體線速度為80～120m/s，維持預設反應溫度及流體線速度反應1～3h，反應過程中，控制反應釜中的溫度與預設反應溫度一致；所述2
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乙基蒽醌占所述工作液質量的15％；所述粉末型Pd/Al2O3催化劑為2
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乙基蒽醌質量的0.5％～2.5％。3.根據權利要求2所述的生產工藝，其特征在于，所述粉末型Pd/Al2O3中Pd的含量為0.1～0.3％；所述氫氮混合氣中氫氣與氮氣的體積比為1:1～3:1。4.根據權利要求3所述的生產工藝，其特征在于，所述粉末型Pd/Al2O3通過以下方法制備：取Al2O3粉末，真空條件下加入氯化鈀的鹽酸溶液，攪拌浸漬吸附，采用0.5mol/L氫氧化鈉溶液調節pH值為9，水浴溫度80℃下進行甲醛還原，還原結束后采用超純水洗滌至洗滌液電阻率...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高傳林，梅華，
申請(專利權)人：江蘇諾盟化工有限公司，
類型：發明
國別省市：