專利名稱：制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種枯烯氧化的方法，具體地說涉及制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)。
自由基枯烯氧化反應(yīng)為人們所熟悉。它們可在水相的存在下進行，就是所謂的“多相濕式氧化”法，或者在沒有水相的情況下進行，即“干式氧化”法。通常優(yōu)選采用多相濕式氧化法，因為水的存在提供了更高的安全性和對放熱反應(yīng)更好的控制，同時需要投入的資金較少。
工業(yè)上，濕式枯烯氧化通過使用具可變溫度曲線的至少兩個(一般三到六個)級聯(lián)噴氣(gas-sparged)反應(yīng)器以連續(xù)方法進行。主要的氧化反應(yīng)產(chǎn)物為所需的氫過氧化枯烯(CHP，通常用于制備酚和丙酮)，還有二甲基芐基醇和乙酰苯。此外，也產(chǎn)生痕量酸性副產(chǎn)物如甲酸、乙酸和苯酚。這些酸性副產(chǎn)物可抑制氧化反應(yīng)，導(dǎo)致速率和收率的下降，以及負面影響CHP選擇性。為預(yù)防這種情況，美國專利3,187,055、3,523,977、3,687,055和3,907,901各自提出可將堿金屬堿諸如氫氧化鈉(NaOH)和堿金屬的碳酸(氫)鹽諸如碳酸鈉(Na2CO3)用作去除痕量酸性雜質(zhì)的添加劑。已知使用二代鹽諸如碳酸鈉還有其他作用，這是因為其能緩沖混合物的pH以及防止pH的較大變化。由于強堿性NaOH具有與產(chǎn)物CHP形成水溶性鹽，導(dǎo)致進入氧化物水清洗流中的CHP鹽損失，并因此降低收率的傾向而通常不優(yōu)選。
堿性添加劑通常以水溶液形式加入到反應(yīng)器中，由此形成兩個不混溶相。來自空氣流的強鼓泡作用使得兩個相互不混溶相接觸和混合成部分乳化的混合物。兩個互不混溶相的緊密混合對于獲得存在于枯烯-CHP有機相中的有機酸的有效中和是重要的，并且如美國專利3,933,921號公開的特殊靜態(tài)混合器和如在美國專利5,120,902號中公開的逆流萃取器各在該領(lǐng)域用于促進其接觸。但是，即使使用這些裝置，中和處理只是部分有效，因為有機酸中和的有效性和中和度高度取決于兩個相接觸的不溶相間的物理傳質(zhì)限制。結(jié)果，氧化物反應(yīng)化合物的pH可能不能良好控制，導(dǎo)致降低氧化反應(yīng)選擇性和增加設(shè)備腐蝕的可能性。
在美國專利5,767,322號和5,908,962號中，描述了一種可替用的枯烯濕式氧化法，其中碳酸鈉和氨同時加入到反應(yīng)器中形成混合堿性鹽NH4NaCO3。由于氨立即與副產(chǎn)物碳酸氫鈉反應(yīng)，因而并不存在游離氨。雖然并不真正可溶于有機氧化物相中，但這種混合堿性鹽似乎提供了兩種不混溶相間的得到改善的傳質(zhì)和比單獨的碳酸鈉更有效的對不需要的有機酸的中和。但是，為了達到有效，公開于U.S.P.N.5,908,962中的方法必須將級聯(lián)的氧化反應(yīng)器分成兩個平行列，并且必須使用與枯烯進料流逆流的特殊水流流動。實踐中，發(fā)現(xiàn)身為強堿的碳酸鈉的加入量必須非常精確地控制以防止pH大幅度變化，即在3到4個pH單位幅度變化。此外，該方法需要購置兩種堿性試劑并安裝復(fù)雜的管道系統(tǒng)以調(diào)配眾多的循環(huán)流。因此這種復(fù)雜的枯烯氧化系統(tǒng)設(shè)計需要設(shè)備、勞力和費用的高投入。
此外，在所有上述的濕式氧化法中，少量無機堿金屬鹽或堿土金屬鹽仍然夾帶在產(chǎn)物CHP-枯烯氧化物有機流中，這些鹽進入下游處理步驟中沉積在各設(shè)備上并污染各設(shè)備。該問題在下游特別麻煩，其在濃縮CHP時蒸餾塔換熱器和再沸器不斷結(jié)垢。這種鹽垢降低了換熱能力，增加了蒸汽消耗并使得分離低效。因此需要周期性清潔這些結(jié)垢的換熱器，這需要關(guān)閉設(shè)備，從而導(dǎo)致生產(chǎn)損失。這種生產(chǎn)損失導(dǎo)致時間、勞力、相伴的基建費用的大的消耗，并需要盡可能地避免。美國專利5,512,175號公開了在枯烯氧化后和濃縮CHP前安裝聚結(jié)器單元來濾除和去除夾帶的無機鹽。雖然該方法可能有效，但聚結(jié)器單元非常大，其購置和安裝需要高的投資費用。在這些單元內(nèi)所用的特定碳纖維聚結(jié)器濾器元件必須每年更換，這也需要高費用。
因此在本領(lǐng)域仍然存在著對克服了上述方法的缺陷和不足的生產(chǎn)氫過氧化枯烯的效能價格合算的方法和系統(tǒng)的需求。
發(fā)明簡述上述缺陷和不足通過一種制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)所克服，所述方法包括讓枯烯和氧氣在存在氨或氨水但不存在包括堿金屬或堿土金屬的添加劑的情況下反應(yīng)形成氫過氧化枯烯。
所述系統(tǒng)包括在存在氨水但不存在包括堿金屬或堿土金屬的添加劑的情況下由枯烯和氧氣制備氫過氧化枯烯的裝置。
即可用于濕式又可用于干式操作的枯烯氧化系統(tǒng)的另一實施方案包括與具有氫過氧化枯烯氧化物出口的反應(yīng)器流體交換的枯烯進料；與反應(yīng)器流體交換的氧氣進料；與枯烯進料和/或反應(yīng)器流體交換的氨進料，其中所述枯烯進料、氧氣進料、氨進料和反應(yīng)器均沒有包括堿金屬或堿土金屬的添加劑。蒸餾裝置可與氫過氧化枯烯出口串聯(lián)。
附圖簡述現(xiàn)在參照附圖，這些附圖只用于示例說明，其中相同的元件有相同的編號

圖1是說明一種使用氨制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)的示例實施方案的示意流程圖；和圖2是說明一種使用堿金屬或堿土金屬鹽或堿制備氫過氧化枯烯的現(xiàn)有技術(shù)方法和系統(tǒng)的實施方案的示意流程圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使不存在堿金屬和堿土金屬鹽或堿，氨也是枯烯氧化中非常有效的中和劑。該結(jié)果特別令人驚異，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員并不會期待身為弱堿并且并非二價(因此具有極小緩沖能力或無緩沖能力)的氨會得到優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的強堿性的二價添加劑。因此，通過單獨用氨取代，可避免或防止使用現(xiàn)有技術(shù)的堿金屬和堿土金屬鹽或堿諸如碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈣等的缺陷。
一種工業(yè)生產(chǎn)氫過氧化枯烯的有效方法和系統(tǒng)包括讓枯烯與氧氣在存在氨但不存在添加劑的情況下反應(yīng)，所述添加劑必須在使用后清洗，否則會導(dǎo)致設(shè)備的結(jié)垢，特別是包括堿金屬或堿土金屬添加劑。“堿金屬或堿土金屬”是指元素周期表IA族或IIA族的元素，含有這些金屬的添加劑包括相應(yīng)的氫氧化物、水合物、或鹽如碳酸鹽、磷酸鹽等。
實踐中，可采用濕式或干式枯烯氧化法以有助于本發(fā)明。優(yōu)選濕式法，并因此包括枯烯與氧在水相存在下的反應(yīng)。氨可單獨導(dǎo)入到枯烯進料中、含水進料中或與氧氣進料一起導(dǎo)入。同樣，系統(tǒng)中含不需要的有機酸的各種氧化物循環(huán)流可有益地在主氧化反應(yīng)器外和再導(dǎo)入到反應(yīng)器前用氨處理。優(yōu)選使用氨水溶液即氫氧化銨。
圖1顯示了一個詳細說明制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)的實施方案的流程圖。可以為例如純枯烯的枯烯進料10任選與一部分循環(huán)的枯烯氧化物流12混合，并進入具有清洗室16和混合室18的沉降器14。優(yōu)選為稀氨水溶液的氨進料流20任選與循環(huán)的氨流22混合，并且也送到沉降器14，并與枯烯進料混合?？墒褂昧髁靠刂蒲b置24例如閥(可手動操縱或經(jīng)電子界面(未顯示)由操作者操縱)控制進入沉降器14的氨的量，并可任選使用探測器諸如壓力傳感器、產(chǎn)量傳感器、流速傳感器、質(zhì)量流量傳感器等進行監(jiān)測。沉降器14可如下面所述裝入能有效維持氧化物混合物的pH大于或等于約5、優(yōu)選大于或等于約7但低于或等于約10并優(yōu)選低于或等于約8的量的氨水。
使用氨水時，可讓混合物沉降，形成兩個不同相，即底部氨水相26和頂部枯烯有機相28。所述水相包含氨水溶液，并且可包含來自任選的循環(huán)氨流22的中和酸抑制劑，同時有機相包括枯烯，并且可包含有機反應(yīng)副產(chǎn)物和其它來自任選的循環(huán)枯烯流14的有機組分。
然后將氨水相26送入到反應(yīng)器30(優(yōu)選如所示送到頂部)。氨水相26也可分流并送到后繼反應(yīng)器32、34、36、38和40中?？菹┯袡C相28被送到反應(yīng)器30(優(yōu)選如所示從底部送入)。適合的反應(yīng)器為本領(lǐng)域人們所知，所述系統(tǒng)優(yōu)選包括三個或多個反應(yīng)器，最優(yōu)選3-6個反應(yīng)器，順序放置與反應(yīng)器30流體相通。更具體的說，枯烯氧化反應(yīng)以連續(xù)方式使用級聯(lián)噴氣反應(yīng)器30、32、34、36、38和40來進行。
在各反應(yīng)器30、32、34、36、38、40內(nèi)，輸入的氧氣進料42將兩相流體26、28混合(優(yōu)選紊流混合)一起。氧氣進料42(優(yōu)選為含約15-25％體積氧氣的空氣、更優(yōu)選含約18-22％體積氧氣的空氣、最優(yōu)選含21％體積氧氣的空氣)被導(dǎo)入和送到各個反應(yīng)器30、32、34、36、38和40的底部。氧氣與枯烯反應(yīng)形成氫過氧化枯烯和反應(yīng)副產(chǎn)物(“枯烯氧化物”)。
各反應(yīng)器30、32、34、36、38、40可維持在約160華氏溫度(°F)，優(yōu)選170°F，最優(yōu)選180°F的下限溫度到約240°F，優(yōu)選約230°F，最優(yōu)選220°F的上限溫度，或者在約180-220°F的溫度范圍內(nèi)；同時維持在約50磅/平方英寸表壓(psig)，優(yōu)選60psig，最優(yōu)選70psig的下限壓力到約80psig，優(yōu)選約90psig，最優(yōu)選100psig的上限壓力，或者在約70-100psig的壓力范圍。監(jiān)測并控制各個反應(yīng)器30、32、34、36、38和40的pH，并可用于確定通過進料20和/或22導(dǎo)入的氨量。在各反應(yīng)器中反應(yīng)混合物的pH優(yōu)選維持在約5-10，優(yōu)選約6-9，最優(yōu)選約7-8。
隨著氧氣進料42在各反應(yīng)器30、32、34、36、38、40內(nèi)上升，氧氣體積百分比下降并消耗從而使一般含約2-10％體積氧氣、優(yōu)選約3-8％體積氧氣、最優(yōu)選約4-6％體積氧氣的經(jīng)消耗的氧氣進料44從各反應(yīng)器30、32、34、36、38、40的頂部排出。當存在水相時，較高密度的水相下落到反應(yīng)器的底部并可作為循環(huán)氨水流22連續(xù)導(dǎo)出。
至少一部分枯烯氧化物62(優(yōu)選全部的所述氧化物62)被導(dǎo)出并送入到各順序反應(yīng)器32、34、36、38和40的底部。隨著有機相流28通過流體相通的順序置放的反應(yīng)器30、32、34、36、38、40，氫過氧化枯烯濃度通常增加。氫過氧化枯烯使得系列反應(yīng)器30、32、34、36、38、40中的分布(即氫過氧化枯烯濃度)可不同。例如，反應(yīng)器30可具有約5-6％(重量)的氫過氧化枯烯，而反應(yīng)器40可具有約20-30％(重量)或以上的氫過氧化枯烯。
在最終反應(yīng)器40中反應(yīng)后，一般包含約20-30％(重量)氫過氧化枯烯的氧化物產(chǎn)物流46可送入到卸料器48如存貯罐中，從而任何剩余的水相可沉降并作為排放流50導(dǎo)出。卸料器48優(yōu)選與最后的反應(yīng)器流體相通并順序置于最后反應(yīng)器之后。然后將分離的氧化物產(chǎn)物流76從卸料器48導(dǎo)出或前送(即下送)供進一步純化，如通過蒸餾進一步純化。
蒸餾裝置順序置于卸料存貯器48后并與48流體相通。所述蒸餾裝置可包括但不限于本領(lǐng)域人們熟悉的標準蒸餾設(shè)備以及一種或多種下面的蒸餾組件真空蒸餾裝置、蒸餾塔換熱器、再沸器、管殼型換熱器蒸發(fā)器、和包括至少一種前述蒸餾組件的組合體。分離的氧化物產(chǎn)物流76優(yōu)選送到一系列真空蒸餾裝置如1到3個蒸餾級中除去枯烯和其他副產(chǎn)物，其中分離的氧化物產(chǎn)物流76濃縮到具有約80-83％(重量)的氫過氧化枯烯濃度。
只是為了舉例說明，而非是對本發(fā)明進行限定，圖1只顯示了一個蒸餾步驟。產(chǎn)物流46可使用蒸餾組件諸如第一和第二蒸發(fā)裝置52和54(如分別為管殼型換熱器蒸發(fā)器和主(primary)再沸器)進行濃縮，其使用低壓流作為換熱介質(zhì)。第一個蒸發(fā)裝置52順序置于卸料存貯器48后并與48流體相通。第二蒸發(fā)裝置54的蒸氣流需要量和裝置溫度通過流量控制裝置56如閥控制，所述閥可通過手動操控或者通過操作者經(jīng)電子界面(未顯示)和任選的傳感器操控，所述傳感器選自壓力傳感器、產(chǎn)量傳感器、流速傳感器、質(zhì)量流量傳感器和包括至少一種前述傳感器的組合體。分離的氧化物產(chǎn)物流76從第一蒸發(fā)裝置52通過一個或多個蒸餾組件如蒸餾塔(優(yōu)選三個或多個蒸餾組件，優(yōu)選三個蒸餾塔)連續(xù)送入到第二蒸發(fā)裝置54。優(yōu)選將蒸餾塔58連續(xù)布置于第一蒸發(fā)裝置52和第二蒸發(fā)裝置54之間，并與其流體相通。第二蒸發(fā)裝置54重新將至少一部分產(chǎn)物流46導(dǎo)入到蒸餾組件58進一步濃縮并提高所得到的濃縮產(chǎn)物流60的收率。濃縮的產(chǎn)物流60從蒸餾塔58導(dǎo)出，優(yōu)選從蒸餾塔58的至少一部分底液導(dǎo)出。任選，可將循環(huán)枯烯流12(未顯示)從蒸餾塔58的頂部(至少一部分塔頂流)導(dǎo)出，與枯烯流10混合并循環(huán)再用于反應(yīng)器30、32、34、36、38和40。
雖然上面所述代表著一種優(yōu)選的實施方案，但是也可使用其他系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。例如，枯烯、水和氨中的一種或多種可直接進料到反應(yīng)器30中。也可以將氨水加入到一個或多個返回的氧化物或氨水循環(huán)流中。本發(fā)明人也認為可以將無水氨(即氨氣)包含在輸入到各反應(yīng)器的空氣進料流中，與氧氣進料流分開或與氧氣進料流一起。本發(fā)明可同等地應(yīng)用于濕法或干法的枯烯氧化中，也可有利地類似應(yīng)用于其他烷基芳香化合物的自由基空氣氧化工藝，如乙苯、仲丁基苯和二異丙基苯的空氣氧化中。生產(chǎn)的氫過氧化枯烯可用于多種用途，包括將氫過氧化枯烯酸催化解離成苯酚和丙酮。
本發(fā)明將通過下面的非限定性實施例進一步說明。
實施例對比例1在如圖2所示的連續(xù)工業(yè)用枯烯-到-苯酚濕式氧化設(shè)備上進行45天的控制實驗性試驗，使用碳酸鈉和氨組合作為中和劑。每日搜集工藝數(shù)據(jù)和分析測量結(jié)果以監(jiān)測試驗隨時間的進展。新鮮枯烯10以121,000磅/小時(lbs/hr)的速率送入到沉降器中與枯烯循環(huán)流12混合。得到的總有機物流28以563,000lbs/hr的速率導(dǎo)入到六反應(yīng)器系列30、32、34、36、38和40中。進料空氣42分別以下面的速率連續(xù)送入到六個反應(yīng)器的底部36,000、30,000、32,000、29,000、26,000和21,000lbs/hr。在所有反應(yīng)器中反應(yīng)壓力保持在80psig。在六個串聯(lián)反應(yīng)器中分別保持下面的溫度225°F、215°F、210°F、205°F、200°F和195°F。在六個反應(yīng)器內(nèi)分別維持接近下面的穩(wěn)定態(tài)重量百分CHP濃度6.0、11.0、15.5、20.0、24.0、27.0％(重量)。
新鮮的碳酸鈉(10％(重量)水溶液)64分別以下面的量連續(xù)加入到各氧化反應(yīng)器的頂部260、209、203、200、189、181lbs/hr。在試驗進行前測定各碳酸鈉水溶液流量的精密度并定為±1.5lbs/hr。得到的水相從各反應(yīng)器的底部導(dǎo)出，合并的液流22送到沉降器14。在沉降器收集的一部分水流分別以下面的量循環(huán)到各反應(yīng)器的頂部17500、12500、7500、4000、4000、4000lb/hr。
將44lbs/hr的無水氨用水稀釋成0.5％(重量)NH4OH并連續(xù)加入到沉降器中。測定氨流量的精密度并定為±0.5lb/hr。在沉降器內(nèi)，氨與兩個氧化物相混合，主要分配到沉降器的底部水相中，并隨后以循環(huán)水相的形式前送到各反應(yīng)器的頂部，從而使氨和混合的堿鹽進入各反應(yīng)器。從各反應(yīng)器收集氧化物樣品測量pH以及以ppm為單位的甲酸和乙酸的含量。使用離子排斥色譜技術(shù)分析有機酸和其各種鹽。
從最終反應(yīng)器排放的27％(重量)CHP流46代表著最終的枯烯-CHP氧化物產(chǎn)物。將其連續(xù)轉(zhuǎn)移到緩沖罐48中并在沉降后進行分析，并測量其CHP摩爾選擇性并以百分比計。然后將枯烯-CHP氧化產(chǎn)物76以584,000lbs/hr的速率連續(xù)泵送到下游設(shè)備，在聚結(jié)器66和串聯(lián)的三個蒸餾塔58中進一步處理。
通過原子吸收技術(shù)分析27％(重量)CHP氧化物中的鈉污染。聚結(jié)器氧化物排出流體68以584,000lbs/hr的速率從聚結(jié)器66連續(xù)前送到三個蒸餾塔58中。蒸氣熱提供到換熱器中，所述換熱器在開始試驗前經(jīng)小心清洗。在蒸餾塔中，大部分存在的枯烯被汽化、通過真空蒸餾從塔頂移出被循環(huán)到沉降器。
供應(yīng)到主再沸器54的蒸氣通過控制閥56控制來使蒸餾塔58維持在所需溫度并提供最終82％(重量)CHP 60的底部濃度。隨著再沸器換熱器54隨時間結(jié)上鹽垢，而需要越來越多地打開蒸氣供應(yīng)閥56來消除由于換熱器管上鹽結(jié)垢帶來的換熱效能下降的負面影響。隨積累鹽污染換熱器，監(jiān)測蒸氣供應(yīng)閥的位置(％打開率)并用作鹽在換熱器管上積累進展的良好定量指示器。然后將最終的82％(重量)CHP產(chǎn)物60以182,000lbs/hr的速率泵送到下游的CHP酸解離反應(yīng)步驟而從CHP產(chǎn)生苯酚和丙酮。
從使用雙堿加入法(氨加碳酸鈉)的上面45天連續(xù)實驗得到的工藝性能數(shù)據(jù)小結(jié)于下面的表1中。
表1
上面數(shù)據(jù)表明在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)寬的pH變化。這可能由于游離氨不能溶解，由于混合鹽形成。這導(dǎo)致甲酸不能完全去除并負面影響CHP總體選擇性。
在45天試驗運行期間，在設(shè)備的下游部分同時收集了工藝數(shù)據(jù)。在各個流體中夾帶的鈉和其對再沸器和相伴流體供應(yīng)閥的累積影響的數(shù)據(jù)列于下面的表2。
表2
上述結(jié)果表明聚結(jié)器不能去除全部的夾帶鈉鹽，并且在45天試驗期內(nèi)再沸器隨著鈉鹽沉積集聚物的增加不斷結(jié)垢。
實施例2除了氨用作唯一的堿處理劑外，使用與實施例1相同的枯烯氧化方法和條件進行26天時間的第二個試驗。和前面一樣，將44lbs/hr的0.5％(重量)氫氧化銨加入到沉降器中。在開始試驗運行前將再沸器徹底清潔。
每天收集工藝性能數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)并小結(jié)于下面的表3中表3
結(jié)果表明反應(yīng)的pH得到更精確的控制，有機酸就得到更有效的中和，苯酚形成減少，有利于CHP收率(選擇性)。
由于在26天試驗運行中沒有向系統(tǒng)中加入堿鹽劑，所以估計在下游工藝流體中沒有鈉鹽污染，也沒有由于結(jié)垢導(dǎo)致的對再沸器性能的負面影響。表4小結(jié)了每日收集的數(shù)據(jù)以證實這些估計。
表4
正如上面數(shù)據(jù)所顯示的那樣，在26天試驗運行期間再沸器的蒸氣供應(yīng)閥的位置未變，表明沒有鹽沉積或結(jié)垢。
實施例3除了只有24lbs/hr的0.5％(重量)氨水加入到沉降器外，使用與實施例2相同的條件進行40天時間的第三個工廠小試。沒有使用其他的堿性試劑。表5小結(jié)了40天時間內(nèi)每日收集的數(shù)據(jù)。
表5
同樣在這個40天的試驗期間，每日連續(xù)進行下游鈉的測量。表6小結(jié)了40天時間內(nèi)每日收集的數(shù)據(jù)。
表6
該數(shù)據(jù)支持了實施例2的結(jié)果，表明極低量的氨可有效和有益地在濕式枯烯氧化法中用作唯一的中和劑。
在濕式氧化法中使用游離氨并同時消除堿和堿鹽或堿性添加劑來制備氫過氧化枯烯的方法和系統(tǒng)比常規(guī)方法擁有幾個優(yōu)點，包括使用濕式氧化的選擇、多種中和劑的消除、改善pH控制、降低酚抑止劑形成、降低初期工廠投資、提高工廠投產(chǎn)因素、增加生產(chǎn)率和消除復(fù)雜的系統(tǒng)和昂貴的設(shè)備。
具體地說，所述游離氨方法可使用優(yōu)選的安全的“濕式氧化模式”來進行。多相濕式氧化法優(yōu)于可替用的干式枯烯氧化方法，因為在氧化反應(yīng)器內(nèi)存在單獨的水相通過其蒸發(fā)增強了反應(yīng)的冷卻，因此改善了反應(yīng)放熱的去除并可更精確地控制反應(yīng)器溫度。還有，濕式氧化法由于使用較便宜的建筑材料而需要較少的投資。
游離氨法也不使用麻煩的堿金屬鹽添加劑。因此不存在需要復(fù)雜系統(tǒng)來克服的不混溶、不溶的有機相和堿相、減慢的傳質(zhì)和降低的所述相間的混合度、由于鹽沉積導(dǎo)致的設(shè)備的結(jié)垢、或pH的波動等。因此本發(fā)明方法消除了對復(fù)雜系統(tǒng)和昂貴設(shè)備的需要，并且只要求較低的初始設(shè)備投資，因為不需要特殊設(shè)備如靜態(tài)混合器、逆流萃取器或聚結(jié)器設(shè)備。本發(fā)明方法也使用少量氨作為中和劑，其消除了對與堿金屬和堿土金屬添加劑相伴的定期清潔和設(shè)備關(guān)停的需要。氨也用作單一的試劑并連續(xù)有效地中和酸抑止劑，并在整個濕枯烯氧化過程中防止了苯酚的形成。盡管氨本質(zhì)上并非二價并且不具備“固有”的緩沖性質(zhì)，但是使用氨比使用堿金屬鹽添加劑能更有效地控制pH，即獲得更窄的pH范圍。
雖然已參照示例性實施方案對本發(fā)明進行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解在沒有背離本發(fā)明的宗旨下可做各種改變以及用等價物替代其組件。此外，在沒有背離本發(fā)明的基本范圍下可對本發(fā)明的內(nèi)容作許多修改以適應(yīng)具體的環(huán)境或材料。因此，在此需指出本發(fā)明并不限于在此希望作為實施本發(fā)明最佳模式而公開的具體實施方案，相反，本發(fā)明將包括所有在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施方案。
權(quán)利要求
1.一種制備氫過氧化枯烯的方法，該方法包括在含氨水(26)的水相存在下，并且在沒有包含堿金屬或堿土金屬的添加劑存在下，使枯烯(10)和氧反應(yīng)，形成氫過氧化枯烯。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述添加劑選自IA或IIA族金屬鹽、IA或IIA族金屬碳酸鹽、IA或IIA族金屬磷酸鹽、IA或IIA族金屬氫氧化物和IA或IIA族金屬水合物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述枯烯還包括循環(huán)的枯烯氧化物(12)、循環(huán)的氨水(22)或兩者。
4.權(quán)利要求1的方法，其中氨以能有效中和氫過氧化枯烯生產(chǎn)期間的酸的量存在。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述氧以空氣流(42)形式提供。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)包括在約180-220°F的溫度和約70-100磅/平方英寸(表壓)的壓力下，加熱枯烯和氨而成為反應(yīng)混合物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述氨以能有效地將反應(yīng)的pH維持在約5-約10的量存在。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述氨以能有效地將反應(yīng)的pH維持在約6-約9的量存在。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述氨以能有效地將反應(yīng)的pH維持在約7-約8的量存在。
10.一種制備氫過氧化枯烯的方法，該方法包括在能有效地將反應(yīng)的pH維持在約5-約10的量的氨水存在下，并且在沒有包含堿金屬或堿土金屬的添加劑存在下，使枯烯(10)和氧反應(yīng)形成氫過氧化枯烯，其中所述反應(yīng)包括在約180-220°F的溫度和約70-100磅/平方英寸(表壓)的壓力下加熱枯烯和氨水而成為反應(yīng)混合物。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述氨以能有效地將反應(yīng)的pH維持在約6-約9的量存在。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述氨以能有效地將反應(yīng)的pH維持在約7-約8的量存在。
13.一種生產(chǎn)氫過氧化枯烯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在氫氧化銨存在下，并且在沒有包含堿金屬或堿土金屬的添加劑存在下，使枯烯(10)和氧反應(yīng)的裝置。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括將循環(huán)的枯烯氧化物(12)、循環(huán)的氫氧化銨(22)或兩者與枯烯(10)混合的裝置。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括濃縮氫過氧化枯烯的裝置。
16.一種生產(chǎn)氫過氧化枯烯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與具有氫過氧化枯烯氧化物出口的反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的枯烯進料(10)；與反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的氧進料(42)；和與枯烯進料(10)和/或反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的氫氧化銨進料(20)，其中所述枯烯進料(10)、氧進料(42)、氫氧化銨進料(20)和反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)均沒有含堿金屬或堿土金屬的添加劑。
17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括順序置于反應(yīng)器出口并與反應(yīng)器流體相通的卸料存貯器(48)。
全文摘要
一種制備氫過氧化枯烯的方法，該方法包括在含氨水的水相存在下，并且在沒有包含堿金屬或堿土金屬的添加劑存在下，使枯烯和氧反應(yīng)形成氫過氧化枯烯。一種生產(chǎn)氫過氧化枯烯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與具有氫過氧化枯烯氧化物出口的反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的枯烯進料(10)；與反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的氧進料(42)；與枯烯進料(10)和/或反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)流體相通的氨進料(26)，其中所述枯烯進料(10)、氧進料(42)、氨進料(26)和反應(yīng)器(30、32、34、36、38、40)均沒有含堿金屬或堿土金屬的添加劑。
文檔編號C07C409/00GK1556796SQ02818614
公開日2004年12月22日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者J·W·福爾默, E·E·斯科特, W·D·凱特, J W 福爾默, 凱特, 斯科特 申請人:通用電氣公司