一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法
【专利摘要】本发明公开了一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法。该方法包括如下内容：（1）蒽醌法生产双氧水工艺的部分氢化液与含氧气体I进行氧化反应；（2）步骤（1）得到的气液混合物、剩余氢化液与含氧气体II进行氧化反应，氧化反应后的物料进行气液分离，气液分离得到的液相为氧化液用于萃取分离得到双氧水。本方法具有氧化收率高、氧化塔体积小、尾氧含量低的特点，可以降低装置的投资和能耗。
【专利说明】一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法。
【背景技术】
[0002]目前双氧水的工业化生产主要采用蒽醌法，蒽醌法生产双氧水工艺是以2-乙基蒽醌(EAQ)为工作载体，以重芳烃(Ar)和磷酸三辛酯(TOP)为溶剂配成工作液，经过氢化、氧化、萃取和工作液后处理等工序，得到双氧水产品。
[0003]在蒽醌法生产双氧水氢化液的氧化过程中，大量的空气与氢化液发生氧化反应，气液两相界面阻力较大。为了保证氧化效果，要使氢化液在塔内有充分停留时间，这样就需要增大氧化塔的直径或高度，因此在双氧水生产过程中的氧化塔体积一般都很大，这也是限制双氧水生产装置规模的一个关键因素。
[0004]现有的双氧水生产技术中的氧化塔一般分为上、下二塔，每个塔内都是氢化液与空气自塔底进入并流向上运动的过程。氢化液中氢蒽醌与空气中的氧气发生反应，生成过氧化氢。氧化塔的上、下两塔为表观串联流程，上塔为新鲜的氧化液和下塔反应过的空气反应，下塔为新鲜空气和上塔反应过的氧化液反应，这样设置的目的一方面以保证氧化完全，另一方面以便充分利用空气中的氧。
[0005]在现有技术中，氧化过程在运行时普遍存在几个问题:(I)氧化收率偏低，造成氧化收率偏低的原因主要是由于参与反应的是空气和氢化液接触不充分引起的；(2)氧化反应为自动氧化反应， 所需反应时间较长，来尽量提高氧化收率，另外由于氧化时的空气量特别大，塔内要保持一定的空塔气速，造成氧化塔的高度和直径非常大；(3)氧化尾气中氧气含量高，存在安全隐患。
[0006]CN102009961A提出了一种蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法，该方法是将含氧气的气相分散到含油氢化蒽醌衍生物的工作液中，得到含微米级气泡的气-液混合流体，进而在气液混合液体流过延迟管道的过程中完成氧化反应。该方法的目的一方面是提高氧化效率，另一方面缩小氧化时间，减小氧化塔体积。
[0007]但实际上,随着氧化反应的进行,微米级气泡会很快长大为大气泡,一方面大幅度降低氧化速率，另一方面尾氧含量高，存在安全隐患；涉及的微米级气泡的形成过程所用的微孔膜、微孔筛板、微米级通道等投资高，不适宜大规模工业应用。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明提供一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法，该方法具有氧化效率高、反应时间短、尾氧含量低和氧化塔体积小等优点。
[0009]本发明蒽醌法生产双氧水的氧化方法，包括如下内容:(I)蒽醌法生产双氧水工艺的部分氢化液与含氧气体I进行氧化反应；(2)步骤(1)得到的气液混合物、剩余氢化液与含氧气体II进行氧化反应，氧化反应后的物料进行气液分离，气液分离得到的液相为氧化液用于萃取分离得到双氧水。[0010]本发明工艺中,含氧气体I为(I)纯氧气、(2)氧气与氮气的混合物或(3)氧气与惰性气体的混合物，氧气在气相中的体积分数为509^100% ;含氧气体II为(I)空气、(2)氧气与氮气的混合物或(3)氧气与惰性气体的混合物，氧气在气相中的体积分数为20%~35%。
[0011]本发明工艺中，采用一个或两个氧化塔，优选采用一个氧化塔。
[0012]其中采用一个氧化塔时，氧化塔由下至上依次为I区(主反应区)和II区(补充反应区)，其中I区的塔板数为5~10层，II区内的塔板数为5~10层。步骤(1)在I区进行，部分氢化液与含氧气体I自氧化塔底部进入；步骤(2)在II区进行，剩余氢化液与含氧气体II自II区底部进入。
[0013]采用两个氧化塔时，氧化塔分为上塔和下塔，上塔和下塔的塔板数分别为5~20层，下塔顶部与上塔顶部相连；步骤(1)在下塔进行，部分氢化液与含氧气体I在下塔底部进入；步骤(2)在上塔进行，剩余氢化液与含氧气体II自上塔底部进入。
[0014]本发明工艺中，总氢化液与含氧气体I的体积流量(Nm3/h)比为1:2.8~1:6。
[0015]本发明工艺中，总氢化液与含氧气体II的体积流量(Nm3/h)比为1:5~1:18。
[0016]本发明工艺中，步骤(2)中的氢化液与步骤(1)中的氢化液的体积比为1:1.5^1:6.5。
[0017]本发明工艺中，由氧化塔顶部流出的物料进入气液分离器，分离氧化液和氧化尾气。
[0018]本发明工 艺中，氧化反应温度50~55 °C、压力0.2~0.25Mpa。
[0019]本发明工艺中，反应物料在步骤(1)中的停留时间为5~10分钟，在步骤(2 )中的停留时间为5~13分钟。
[0020]本发明工艺中，步骤(1)中参加反应的气体为氧气或富氧气体，提高氧化效率的同时，大幅度减少了气体用量，降低了能耗，减小了氧化塔的体积。步骤(1)中的氧气气泡在由下向上运动的过程中会逐渐长大，氧气大部分被吸收，使气液两相接触面积减小，会降低反应速率，因此在步骤(2)中送入空气和剩余氢化液，进行氧化反应，增加了气液两相接触面积和接触时间，提高了氧化效果，并且充分吸收气相中的氧气，确保氧化完全和尾气中较低的氧含量达到安全指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明工艺方法流程示意图。
[0022]其中I为氧化塔，2、3为氢化液，4为含氧气体I，5为含氧气体II，6为气体物料，7为气液分离器，8为氧化尾气，9为氧化液，I区为主反应区，II区为补充反应区。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【专利附图】
【附图说明】和实施例对本技术发明方案进行详细说明，但本发明不受下述实施例的限制。实施例中的氧化塔塔径为1000mm，氧化塔体积为11.78m3 ;其中I区的塔板数为6层，II区内的塔板数为7层；反应温度50~55°C，反应压力0.2~0.25MPa，总氢化液体积流量为95m3/h。
[0024]本发明是通过这样的方式实现的:
部分氢化液2与含氧气体I 4进入氧化塔I的I区(主反应区)发生并流氧化反应，反应后的物料进入II区，与剩余氢化液3和含氧气体II 5在II区(补充反应区)进一步进行氧化反应，反应后的气相物料6由氧化塔顶排出，液相物料7由氧化塔底排出并经气液分离器8分离得到含氧尾气9和氧化液10。
[0025]对比例I
一普通氧化塔，上下两节，塔径1600mm，氧化塔体积为30.15m3,反应温度50~55°C、压力0.2~0.25MPa，氢化液量95m3/h，空气加入量3036Nm3/h，反应物料在塔内的停留时间为20.5分钟。经氧化反应后的氧化收率为85%~92%,尾氧含量为4%~10%。
[0026]实施例1
从I区进入氢化液68 m3/h、氧气量458Nm3/h，从II区进入氢化液27m3/h、空气量865Nm3/h，反应物料在I区内的停留时间为9分钟，在II区内的停留时间为5分钟。经本方法处理后氧化收率为95%~97%,尾氧含量为2%~4%。
[0027]实施例2
从I区进入氢化液50m3/h、氧气量335Nm3/h，从II区进入氢化液45m3/h、空气量1520Nm3/h，反应物料在I区内的停留时间为7分钟，在II区内的停留时间为6分钟。经本方法处理后氧化收率为95%~97%,尾氧含量为2%~4%。
【权利要求】
1.一种蒽醌法生产双氧水的氧化方法，其特征在于包括如下内容:(1)蒽醌法生产双氧水工艺的部分氢化液与含氧气体I进行氧化反应；(2)步骤(1)得到的气液混合物、剩余氢化液与含氧气体II进行氧化反应，氧化反应后的物料进行气液分离，气液分离得到的液相为氧化液用于萃取分离得到双氧水；其中含氧气体1为纯氧气、氧气与氮气的混合物或氧气与惰性气体的混合物中的一种，氧气在气相中的体积分数为40%~100% ;含氧气体II为空气、氧气与氮气的混合物或氧气与惰性气体的混合物中的一种，氧气在气相中的体积分数为20%~35%。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氢化液氧化反应采用一个或两个氧化塔。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于:采用一个氧化塔时，氧化塔由下至上依次为I区和II区，其中1区的塔板数为5~10层，II区内的塔板数为5~10层。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤(1)在I区进行，部分氢化液与含氧气体I自氧化塔底部进入；步骤(2)在II区进行，剩余氢化液与含氧气体II自II区底部进入。
5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于:采用两个氧化塔时，氧化塔分为上塔和下塔，上塔和下塔的塔板数分别为5~20层，下塔顶部与上塔顶部相连。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于:步骤(1)在下塔进行，部分氢化液与含氧气体I在下塔底部进入；步骤(2)在上塔进行，剩余氢化液与含氧气体II自上塔底部进入。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:总氢化液与含氧气体I的体积流量(Nm3/h)比为 1:2.8 ~I:6o
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:总氢化液与含氧气体II的体积流量(Nm3/h)比为 1:5 ~I:18o
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中进入的氢化液与步骤(1)中进入氢化液的体积比为1:1.5~1:6.5。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氧化反应后的物料由氧化塔顶部流出进入气液分离器，分离氧化液和氧化尾气。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氧化反应温度50~55°C、压力0.2~0.25MPa。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:反应物料在步骤(1)中的停留时间为5~10分钟，在步骤(2)中的停留时间为5~13分钟。
【文档编号】C01B15/023GK103803501SQ201210440125
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】杨秀娜, 齐慧敏, 高景山, 张英 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院