本發(fā)明涉及一種加氫反應(yīng)與分離工藝，特別是一種蒽醌法流化床鈀催化加氫反應(yīng)生產(chǎn)雙氧水的反應(yīng)與分離工藝，屬于化工清潔生產(chǎn)技術(shù)。

背景技術(shù)：

雙氧水又稱為過氧化氫（Hydrogen peroxide），是一種無色透明的液體強(qiáng)氧化劑，其水溶液為無色透明液體，溶于水、醇、乙醚，不溶于苯、石油醚；純過氧化氫是淡藍(lán)色的粘稠液體。過氧化氫有物體表面消毒、化工生產(chǎn)、除去異味等功能，水溶液適用于傷口消毒及環(huán)境、食品消毒。工業(yè)上生產(chǎn)雙氧水的方法主要有兩種：電解法和蒽醌法。電解法所得產(chǎn)品較純，但能耗很高，且消耗鉑金，生產(chǎn)成本高，同時由于單個電解槽的生產(chǎn)能力有限，因此該方法受到嚴(yán)重制約，逐漸退出市場。目前工業(yè)上常用的雙氧水生產(chǎn)方法為固定床蒽醌法，其生產(chǎn)工藝是：在固定床反應(yīng)器內(nèi)，在鈀觸媒存在下，將溶于有機(jī)溶劑中的烷基蒽醌氫化，得到相應(yīng)的烷基氫蒽醌，再經(jīng)氧化, 即生成H₂O₂，同時烷基氫蒽醌又變回烷基蒽醌。生成的H₂O₂用純水萃取, 即得產(chǎn)品， 萃余的烷基蒽醌溶液經(jīng)處理后，可循環(huán)使用。該法主要反應(yīng)如下：

蒽醌法的優(yōu)點(diǎn)是能耗低、環(huán)保、安全性好，同時適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但在固定床催化加氫反應(yīng)過程中，由于催化劑處于固定不動狀態(tài)，反應(yīng)物料與催化劑的接觸面積受到限制，氫化反應(yīng)效率低，產(chǎn)品收率低；還存在偏流溝流等現(xiàn)象而導(dǎo)致反應(yīng)不均衡，副反應(yīng)和副產(chǎn)物多，雙氧水產(chǎn)品品質(zhì)受到影響，催化劑的有效利用率低，運(yùn)行成本高，且一次性投放催化劑量大，催化劑不能隨時更換。鑒于此，對蒽醌法進(jìn)行工藝改進(jìn)，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對蒽醌法固定床生產(chǎn)雙氧水工藝存在的不足，提供一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離工藝。

本發(fā)明的目的還在于提供一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的方案是這樣的，一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離工藝，包括以下步驟：

（1）加氫反應(yīng)

向裝有鈀催化劑的流化床反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)加入工作液和氫氣，鈀觸媒催化劑根據(jù)生產(chǎn)情況通過催化劑加料口在線補(bǔ)加加入，在催化劑的作用下，發(fā)生加氫反應(yīng)得到氫化液與催化劑的混合溶液；

其中，工作液是由反應(yīng)物質(zhì)和溶劑組成的混合溶液，反應(yīng)物質(zhì)為烷基蒽醌，通常為2-乙基蒽醌EAQ或2-戊基蒽醌PAQ；溶劑為極性溶劑和非極性溶劑的混合溶液，非極性溶劑通常為重芳烴（C9）、重芳烴（C10）的混合物或者其中的一種溶劑；極性溶劑通常為磷酸三辛酯TOP、醋酸甲基環(huán)己酯MCA、四丁基脲TBU、二異丁基甲醇DIBC的混合物或其中一種或幾種物質(zhì)的混合溶劑；

（2）氫氣與工作液分離

在加氫反應(yīng)過程中，一部分夾帶著少量工作液的未反應(yīng)的氫氣從流化床反應(yīng)器上部溢出，經(jīng)循環(huán)氣分離器分離出夾帶的工作液后，在循環(huán)壓縮機(jī)的作用下，返回流化床反應(yīng)器內(nèi)參與加氫反應(yīng)；分離出的工作液送入流化床反應(yīng)器內(nèi)；

（3）氫化液與催化劑分離

在流化床反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)后得到的氫化液與催化劑的混合溶液通過內(nèi)置膜分離器進(jìn)行過濾，過濾后的氫化清液流出流化床反應(yīng)器進(jìn)入氫化清液儲罐，催化劑被截留在流化床反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)；

（4）膜分離器的反沖

在流化床反應(yīng)器內(nèi)，在氫化液與催化劑分離過程中，利用氫化清液儲罐中的部分氫化清液經(jīng)反沖泵間隔一段時間對內(nèi)置膜分離器進(jìn)行反沖，以保障膜分離的連續(xù)運(yùn)行；

當(dāng)內(nèi)置膜分離器經(jīng)過反沖膜通量經(jīng)過長時間生產(chǎn)運(yùn)行后不能達(dá)到工藝要求時，可取出進(jìn)行再生，反應(yīng)漿液切換至外置膜分離器進(jìn)行過濾，氫化清液經(jīng)外置膜分離器清液管路至氫化清液儲罐，催化劑漿液經(jīng)催化劑進(jìn)口循環(huán)回流化床反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)。

本發(fā)明的工藝，步驟（1）中控制反應(yīng)器內(nèi)溫度38℃～60℃，壓力0.1～0.4Mpa。

本發(fā)明的工藝，步驟（2）中，循環(huán)壓縮機(jī)的操作壓力為0.20～0.35MPa，氣體被壓縮冷卻至25℃～45℃，進(jìn)入流化床反應(yīng)器

本發(fā)明的工藝，步驟（3）中，膜分離器的過濾壓力為0.1～0.4MPa；膜分離器中的膜元件為金屬膜，金屬膜的過濾精度為0.1～5μm。

本發(fā)明的工藝，步驟（4）中，每間隔10～30min對膜分離器反沖一次，反沖時間為10～30s，反沖壓力為0.40～0.50Mpa；外置膜分離器的反沖條件與內(nèi)置膜分離器相同。

本發(fā)明給出的一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離裝置，由流化床加氫反應(yīng)器和外部管路組成，反應(yīng)器頂端設(shè)有氣體出口，中部設(shè)有氫化清液出口和外置膜分離器漿液出口，下部設(shè)有催化劑加料口，底部設(shè)有氫氣進(jìn)口和工作液進(jìn)口，反應(yīng)器內(nèi)頂部設(shè)有除霧器，中部設(shè)有導(dǎo)流筒和膜分離器，膜分離器以膜堆形式均布在導(dǎo)流筒四周外側(cè)，膜堆通過支架與罐體內(nèi)壁固定連接，膜堆上端高度位于導(dǎo)流筒頂端以下，膜堆下端位于導(dǎo)流筒底端以上，導(dǎo)流筒內(nèi)下部設(shè)有氣液分布器，為環(huán)形管形狀，環(huán)形管底側(cè)設(shè)有斜向下的小孔，氣液分布器外緣直徑小于導(dǎo)流筒內(nèi)徑。外部管路包括未反應(yīng)的氫氣循環(huán)管路、外置膜分離器分離管路和反沖管路，未反應(yīng)的氫氣循環(huán)管路上設(shè)有循環(huán)氣分離器和循環(huán)壓縮機(jī)，外置膜分離器分離管路漿液循環(huán)包括外置膜分離器，通過管路與流化床反應(yīng)器上的外置膜分離器漿液出口和催化劑加料口連通；反沖管路上設(shè)有反沖泵，通過管路與氫化清液儲罐、內(nèi)置膜分離器清液管路和外置膜分離器清液管路相連。

流化床反應(yīng)器內(nèi)上部為氣液分離區(qū)，中下部為反應(yīng)分離區(qū)，可以確保大量的工作液不隨未反應(yīng)的氫氣溢出。

氣液分布器為環(huán)形管狀，環(huán)形管下側(cè)壁設(shè)有孔口斜向下的小孔。

本發(fā)明取得的有益效果如下：

本發(fā)明采用流化床反應(yīng)器，反應(yīng)物料與催化劑混合均勻，催化劑、工作液的有效利用率高，氫化效率9～18g/L；物料混合均勻，反應(yīng)均一性好，副反應(yīng)少，產(chǎn)品品質(zhì)高；未反應(yīng)的氫氣可循環(huán)再利用，氫氣消耗低，利用率高，降低生產(chǎn)成本；催化劑一次投放量小，資金占用??；催化劑可在不影響生產(chǎn)的情況下通過在線連續(xù)補(bǔ)加來調(diào)滿足生產(chǎn)要求。流化床加氫反應(yīng)器內(nèi)置膜分離器，通過原料的連續(xù)加入及反應(yīng)產(chǎn)物的連續(xù)采出，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和分離的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；反應(yīng)與分離裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易制作。

附圖說明

圖1是流化床加氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離裝置的安裝示意圖。

圖3是膜分離器在流化床加氫反應(yīng)器內(nèi)的分布示意圖。

圖中各標(biāo)號代表的含義如下：

1、流化床加氫反應(yīng)器 2、內(nèi)置膜分離器 3、清液出口 4、膜分離器漿液出口 5、除霧器 6、氣體出口 7、導(dǎo)流筒 8、工作液進(jìn)口 9、氫氣進(jìn)口 10、氣液分布器 11、催化劑加料口 21、氫化清液儲罐 22、外置膜分離器清液管路 23、外置膜分離器 24、循環(huán)氣分離器 25、循環(huán)壓縮機(jī) 26、內(nèi)置膜分離器清液管路 27、反沖泵。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的工藝和裝置做進(jìn)一步說明。

參照圖1、圖2、圖3，本發(fā)明工藝過程包括如下步驟：

實(shí)施例1

（1）加氫反應(yīng)

向流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)，以2-乙基蒽醌EAQ、重芳烴AR（C9/C10）以及四丁基脲TBU配制成的工作液以15m3/h的流速經(jīng)工作液進(jìn)口10連續(xù)加入，純度為99.99%的氫氣以110Nm3/h的流速經(jīng)氫氣進(jìn)口9連續(xù)加入，反應(yīng)器內(nèi)，氫氣和工作液經(jīng)氣液分布器10混勻后沿導(dǎo)流筒7內(nèi)向上移動，鈀觸媒催化劑經(jīng)催化劑加料口11加入，控制催化劑的濃度為3.5～4.5%，控制流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)的溫度為38℃～60℃，壓力為0.1～0.4MPa，氫氣和工作液在向上移動過程中與催化劑接觸，在催化劑的作用下發(fā)生加氫反應(yīng)得到氫化液和催化劑的混合溶液；

（2）氫氣與工作液分離

在加氫反應(yīng)過程中，在反應(yīng)器上部，氣液混合物進(jìn)行氣液分離后，夾帶少量工作液的未反應(yīng)的氫氣經(jīng)除霧器5從氣體出口6經(jīng)循環(huán)氣分離器24分離出夾帶的工作液后在循環(huán)壓縮機(jī)25的作用下返回流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)參與加氫反應(yīng)，分離出的工作液送入反應(yīng)器內(nèi)；

循環(huán)壓縮機(jī)25的操作壓力為0.20～0.35MPa，氣體被壓縮冷卻至25℃～45℃后進(jìn)入流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)；

（3）氫化液與催化劑分離

在流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)，反應(yīng)后的氫化液和催化劑的混合溶液在導(dǎo)流筒7外側(cè)通過內(nèi)置膜分離器2進(jìn)行過濾，過濾后的氫化清液以18m3/h的流速經(jīng)清液出口3流出流化床加氫反應(yīng)器1進(jìn)入氫化清液儲罐21，催化劑被截留在流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)；

其中，膜分離器2的過濾壓力為0.1～0.4Mpa，膜分離器2中的膜元件為金屬膜，金屬膜的過濾精度為0.1～5μm；

（4）膜分離器的反沖

在流化床加氫反應(yīng)器1內(nèi)，在膜分離器2的過濾過程中，利用氫化清液儲罐21中的部分氫化清液以3m3/h的流速經(jīng)反沖泵27每隔10～30min對膜分離器2反沖一次，反沖時間為10～30s，反沖壓力為0.40～0.50MPa，從而保障膜分離器的連續(xù)運(yùn)行。

當(dāng)內(nèi)置膜分離器2經(jīng)過反沖膜通量也不能達(dá)到工藝要求時，可取出進(jìn)行再生，反應(yīng)漿液切換至外置膜分離器23進(jìn)行過濾，氫化清液經(jīng)外置膜分離器清液管路22至氫化清液儲罐21，催化劑漿液經(jīng)催化劑進(jìn)口11循環(huán)回流化床反應(yīng)器內(nèi)1繼續(xù)參與反應(yīng)；外置膜分離器的膜元件與內(nèi)置膜分離器相同，其反應(yīng)條件也相同。

見圖1，2，3給出的一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的流化床加氫反應(yīng)與分離裝置，由流化床加氫反應(yīng)器1和外部管路組成，反應(yīng)器頂端設(shè)有氣體出口6，中部設(shè)有氫化清液出口3和外置膜分離器漿液出口4，下部設(shè)有催化劑加料口11，底部設(shè)有氫氣進(jìn)口9和工作液進(jìn)口8，反應(yīng)器內(nèi)頂部設(shè)有除霧器5，中部設(shè)有導(dǎo)流筒7和膜分離器2，膜分離器以膜堆形式均布在導(dǎo)流筒7四周外側(cè)，膜堆通過支架與罐體內(nèi)壁固定連接，膜堆上端高度位于導(dǎo)流筒頂端以下，膜堆下端位于導(dǎo)流筒底端以上，導(dǎo)流筒內(nèi)下部設(shè)有氣液分布器10，為環(huán)形管形狀，環(huán)形管底側(cè)設(shè)有斜向下的小孔，氣液分布器10外緣直徑小于導(dǎo)流筒7內(nèi)徑；外部管路包括未反應(yīng)的氫氣循環(huán)管路、外置膜分離器分離管路和反沖管路，未反應(yīng)的氫氣循環(huán)管路上設(shè)有循環(huán)氣分離器12和循環(huán)壓縮機(jī)13，外置膜分離器分離管路漿液循環(huán)包括外置膜分離器23，通過管路與流化床反應(yīng)器上的外置膜分離器漿液出口4和催化劑加料口11連通；反沖管路上設(shè)有反沖泵14，通過管路與氫化清液儲罐11、內(nèi)置膜分離器清液管路26和外置膜分離器清液管路22相連。