一种生产过氧化氢的氧化塔装置的制作方法

本实用新型涉及一种生产过氧化氢的氧化塔装置，属于过氧化氢制造设备技术领域。

背景技术：

过氧化氢是一种重要的无机化工原料，广泛应用于造纸、纺织、医药、环保等领域。过氧化氢分解后产生水和氧气，对环境没有二次污染，符合绿色生产的理念。

现有技术中，通常通过蒽醌法来制取过氧化氢，蒽醌法是以2-乙基蒽醌为载体，钯为催化剂，由氢气和氧气直接化合成过氧化氢，依次要经过氢化、氧化、萃取和后处理等工序。其中氢化反应为蒽醌工作液在一定的压力、温度和钯催化剂的作用下，与氢气发生氢化反应，生产氢蒽醌，接着将氢化液送入氧化塔进行氧化反应。

传统的氧化塔为空腔塔体，氢化液和空气同时从下部进入氧化塔内，一边搅拌一边上行，空气气泡比较大，氢化液和空气的接触面积小，氧化效率比较低，通常要设置氧化上节塔、氧化中节塔和氧化下节塔进行多次氧化后，才能进入萃取工序。设备投资大，氧化效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种生产过氧化氢的氧化塔装置，设备简单紧凑，制造成本低，氧化效率高，氧化反应彻底，占地面积小，产品单耗低。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种生产过氧化氢的氧化塔装置，包括立式的氧化塔本体，所述氧化塔本体的顶部中心设有氧化塔气相出口，所述氧化塔本体的上部侧壁连接有氧化塔氢化液入口，所述氧化塔氢化液入口位于氧化塔本体的液位线上方，所述氧化塔本体的下部设有空气分配装置，所述空气分配装置与氧化塔本体上的氧化塔总空气入口连接，所述氧化塔本体的底部中心设有氧化塔出口；沿氧化塔本体的高度方向均匀设有多道水平圆盘状的氧化塔盘；各所述氧化塔盘上均匀密布有多个氧化塔盘透气孔，各层氧化塔盘上分别设有降液口，各所述降液口分别连接有向下一层氧化塔盘延伸的降液管；自上而下奇数层氧化塔盘上的降液口位于氧化塔本体的轴线上，偶数层氧化塔盘上的降液口对称设置且靠近氧化塔本体的内壁。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：压缩空气被底部的空气分配装置分配成无数气泡，从下向上流动；氢蒽醌液从上部的氧化塔氢化液入口进入氧化塔本体内，首先落在顶层的氧化塔盘上，然后从周边向中心流动，从中心的降液口及降液管落下后，到达第二层则从中心向周边流动，如此逐层平流然后向下流动。空气向上流动时，小气泡容易相互碰撞、聚集、粘合成较大的气泡，当大气泡到达氧化塔盘的下方时，被氧化塔盘透气孔重新分割成众多的小气泡，大大增加了气泡的比表面积，氢化液流经氧化区域时，与无数的小气泡相接触，接触面积大，混合良好。大气泡在上升过程中数次被氧化塔盘重新分割为细小的气泡，大大提高了氧化效率，只要一个氧化塔即可彻底完成氢蒽醌液的氧化，减少了设备投资及生产成本。氢蒽醌液在各层氧化塔盘上一边平流一边与气泡中的氧气发生氧化反应生成过氧化氢，氢化液与空气呈现逆流流动，氢化液流动至氧化塔底部时接触的是最新鲜的空气，以保证氧化反应彻底完成，然后从底部的氧化塔出口流出。相邻层氧化塔盘的降液口相互错开使氢化液一边向下流动一边在水平方向形成多次折返，延长了氢化液的流动距离，也延长了氢化液与氧气的接触时间，有利于氢蒽醌液被彻底氧化成为过氧化氢。氧化塔氢化液入口位于液位线上方可以杜绝氧化液呛入氢蒽醌液管道中，避免对上道形成污染。

作为本实用新型的改进，奇数层氧化塔盘的降液管下方设有使液体向四周扩散的导流锥，偶数层氧化塔盘的降液管的下端封闭且下部侧壁设有面向氧化塔本体内壁的降液管出液口。液体从奇数层氧化塔盘中心的降液管流出，落在导流锥上向偶数层氧化塔盘的四周均匀扩散，再从位于偶数层氧化塔盘周边的降液管落至下一个奇数层，偶数层降液管的降液管出液口面向氧化塔本体的内壁，使得液体先布满整个周边，然后再从周边向中心的降液口流动，如此逐层都流过了氧化塔盘的整个半径，使得液体的流动距离最长，最大限度地利用了氧化塔的空间。

作为本实用新型的进一步改进，所述氧化塔的内腔设有入口弯管与所述氧化塔氢化液入口相连，所述入口弯管的下端出口位于氧化塔本体的液位线下方且靠近氧化塔本体的内壁。入口弯管的下端出口位于液位线下方，形成液封，氢蒽醌液从入口弯管的下端出口流出后，沿氧化塔本体的内壁向下流动，并落在顶层氧化塔盘周边，然后从周边平流至氧化塔盘的中心流出，一边流动一边与空气接触进行氧化，可以保证所有的氢蒽醌液完整流过氧化塔盘的半径，使氧化更为彻底。

作为本实用新型的进一步改进，所述氧化塔盘透气孔的孔径为3～6mm，相邻氧化塔盘透气孔之间的中心距为35～40mm。使气泡具有很大的比表面积，且能够顺利穿过各氧化塔盘透气孔，与氢化液的混合充分。

作为本实用新型的进一步改进，所述氧化塔气相出口处安装有氧化塔捕集装置。氧化塔捕集装置可以捕捉泡沫，避免液滴从氧化塔气相出口飞出。

作为本实用新型的进一步改进，所述空气分配装置包括与所述氧化塔总空气入口相连的空气干管，所述空气干管沿所述氧化塔的直径延伸，沿所述空气干管的长度方向分别连接有多根垂直于空气干管的空气支管，各所述空气支管相互平行、均匀间隔且位于同一个平面内，所述空气干管及各空气支管的顶部分别均匀密布有至少两排空气分配孔。空气首先进入空气干管，然后分为多个支流分别进入各空气支管，再被多排多列的空气分配孔分割为细小的空气泡，空气分配孔的孔径为3～6mm，使得每个空气泡的直径很小，增大了空气的比表面积，扩大了空气与氢化液的接触面，有利于提高氧化效率。

作为本实用新型的进一步改进，各层氧化塔盘的下方分别设有蛇形管冷凝器。由于氢蒽醌液的氧化反应是放热反应，在各层氧化塔盘的下方分别设置蛇形管冷凝器，可以及时对氢化液进行冷却。

作为本实用新型的进一步改进，所述氧化塔本体的外壁缠绕有多组半管冷凝器，各所述半管冷凝器分别位于相邻两层氧化塔盘之间，且采用低进高出的流向。各半管冷凝器可以对氧化塔本体进行逐段冷却，使整个氧化塔的温度场均匀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型生产过氧化氢的氧化塔装置的主视图。

图2为图1中氧化塔盘的结构示意图。

图3为图1中奇数层氧化塔盘的俯视图。

图4为图1中偶数层氧化塔盘的俯视图。

图5为图1中蛇形管冷凝器的结构示意图。

图6为图1中空气分配装置的结构示意图。

图7为图6中空气支管的截面示意图。

图中：1.氧化塔本体；1a.氧化塔气相出口；1b.氧化塔氢化液入口；1c.氧化塔总空气入口；1d.氧化塔出口；2.氧化塔捕集装置；3.入口弯管；4.氧化塔盘；4a.氧化塔盘透气孔；4b.降液口；5.降液管；5a.降液管出液口；6.导流锥；7.蛇形管冷凝器；8.半管冷凝器；9.空气分配装置；9a.空气干管；9b.空气支管；9c.空气分配孔。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型生产过氧化氢的氧化塔装置，包括立式的氧化塔本体1，氧化塔本体1的顶部中心设有氧化塔气相出口1a，氧化塔本体1的上部侧壁连接有氧化塔氢化液入口1b，氧化塔氢化液入口1b位于氧化塔本体1的液位线上方，氧化塔本体1的下部设有空气分配装置9，空气分配装置9与氧化塔本体1上的氧化塔总空气入口1c连接，氧化塔本体1的底部中心设有氧化塔出口1d；沿氧化塔本体1的高度方向均匀设有多道水平圆盘状的氧化塔盘4；各氧化塔盘4上均匀密布有多个氧化塔盘透气孔4a，各层氧化塔盘4上分别设有降液口4b，各降液口4b分别连接有向下一层氧化塔盘延伸的降液管5；自上而下奇数层氧化塔盘上的降液口位于氧化塔本体1的轴线上，偶数层氧化塔盘上的降液口对称设置且靠近氧化塔本体1的内壁。

压缩空气被底部的空气分配装置9分配成无数气泡，从下向上流动；氢蒽醌液从上部的氧化塔氢化液入口1b进入氧化塔本体1内，首先落在顶层的氧化塔盘上，然后从周边向中心流动，从中心的降液口及降液管5落下后，到达第二层则从中心向周边流动，如此逐层平流然后向下流动。空气向上流动时，小气泡容易相互碰撞、聚集、粘合成较大的气泡，当大气泡到达氧化塔盘的下方时，被氧化塔盘透气孔重新分割成众多的小气泡，大大增加了气泡的比表面积，氢化液流经氧化区域时，与无数的小气泡相接触，接触面积大，混合良好。大气泡在上升过程中数次被氧化塔盘重新分割为细小的气泡，大大提高了氧化效率。氢蒽醌液在各层氧化塔盘上一边平流一边与气泡中的氧气发生氧化反应生成过氧化氢，氢化液与空气呈现逆流流动，氢化液流动至氧化塔底部时接触的是最新鲜的空气，以保证氧化反应彻底完成，然后从底部的氧化塔出口1d流出。相邻层氧化塔盘的降液口相互错开使氢化液一边向下流动一边在水平方向形成多次折返，延长了氢化液的流动距离，也延长了氢化液与氧气的接触时间，有利于氢蒽醌液被彻底氧化成为过氧化氢。氧化塔氢化液入口1b位于液位线上方可以杜绝氧化液呛入氢蒽醌液管道中，避免对上道形成污染。

奇数层氧化塔盘的降液管下方设有使液体向四周扩散的导流锥6，偶数层氧化塔盘的降液管的下端封闭且下部侧壁设有面向氧化塔本体1内壁的降液管出液口5a。液体从奇数层氧化塔盘中心的降液管流出，落在导流锥6上向偶数层氧化塔盘的四周均匀扩散，再从位于偶数层氧化塔盘周边的降液管落至下一个奇数层，偶数层降液管的降液管出液口5a面向氧化塔本体1的内壁，使得液体先布满整个周边，然后再从周边向中心的降液口流动，如此逐层都流过了氧化塔盘的整个半径，使得液体的流动距离最长，最大限度地利用了氧化塔的空间。

氧化塔的内腔设有入口弯管3与氧化塔氢化液入口1b相连，入口弯管3的下端出口位于氧化塔本体1的液位线下方且靠近氧化塔本体1的内壁。入口弯管3的下端出口位于液位线下方，形成液封，氢蒽醌液从入口弯管3的下端出口流出后，沿氧化塔本体1的内壁向下流动，并落在顶层氧化塔盘周边，然后从周边平流至氧化塔盘的中心流出，一边流动一边与空气接触进行氧化，可以保证所有的氢蒽醌液完整流过氧化塔盘的半径，使氧化更为彻底。

氧化塔盘透气孔4a的孔径为3～6mm，相邻氧化塔盘透气孔4a之间的中心距为35～40mm。使气泡具有很大的比表面积，且能够顺利穿过各氧化塔盘透气孔4a，与氢化液的混合充分。

氧化塔气相出口1a处安装有氧化塔捕集装置2。氧化塔捕集装置2可以捕捉泡沫，避免液滴从氧化塔气相出口1a飞出。

氧化塔本体1的外壁缠绕有多组半管冷凝器8，各半管冷凝器8分别位于相邻两层氧化塔盘之间，且采用低进高出的流向。各半管冷凝器8可以对氧化塔本体1进行逐段冷却，使整个氧化塔的温度场均匀。

如图1、图5所示，各层氧化塔盘的下方分别设有蛇形管冷凝器7。由于氢蒽醌液的氧化反应是放热反应，在各层氧化塔盘的下方分别设置蛇形管冷凝器7，可以及时对氢化液进行冷却。

如图6、图7所示，空气分配装置9包括与氧化塔总空气入口1c相连的空气干管9a，空气干管9a沿氧化塔的直径延伸，沿空气干管9a的长度方向分别连接有多根垂直于空气干管9a的空气支管9b，各空气支管9b相互平行、均匀间隔且位于同一个平面内，空气干管9a及各空气支管9b的顶部分别均匀密布有至少两排空气分配孔9c。空气首先进入空气干管9a，然后分为多个支流分别进入各空气支管9b，再被多排多列的空气分配孔9c分割为细小的空气泡，空气分配孔9c的孔径为3～6mm，使得每个空气泡的直径很小，增大了空气的比表面积，扩大了空气与氢化液的接触面，有利于提高氧化效率。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。