一种用于过氧化氢生产的氧化系统 技术领域 本发明涉及一种过氧化氢的生产设备， 特别涉及蒽醌法生产过氧化氢生产中的氢 化过程的生产设备。
背景技术 目前， 过氧化氢的主要生产工艺方法是蒽醌法， 经各国公司的大量研究改进， 该方 法成为当前世界生产过氧化氢占绝对优势的方法， 几乎完全取代了电解法。该方法是以蒽 醌衍生物 ( 主要是 2- 烷基蒽醌 ) 作为催化剂载体， 在催化剂存在下， 用氢将溶于适当有机 溶剂中的 2- 烷基蒽醌 (AQ) 氢化， 生成相应的 2- 烷基氢蒽醌 (HAQ)。溶剂中的 HAQ 与催化 剂分离后， 可以用空气或者富氧气体对其进行氧化， 生成 H2O2， 同时 HAQ 又复原为 AQ。在蒽 醌法生产过氧化氢过程中， 主要消耗的是氢气， 蒽醌只是起载体作用， 可以循环使用。反应 时的工作液主要分为溶剂和工作载体两个部分。一般使用两种溶剂组成的混合溶剂， 一种 主要作为蒽醌的溶剂， 目前一般使用石油工业的 C9 ～ C11 高沸点混合芳烃， 间或选用甲基 萘； 另一种主要作为氢蒽醌的溶剂， 多选用醇类和酯类， 如磷酸三辛酯 (TOP)、 二异丁基甲 醇 (DIBC) 等。蒽醌的选择也很重要， 所选蒽醌以及氢蒽醌应在所选溶剂中具有较高的溶解 度， 且在反复氢化、 氧化过程中除发生所需要的化学反应以外尽量保持化学稳定， 同时还要 廉价易得。目前在工业上均采用 2- 烷基蒽醌作工作载体， 其中使用最多的是 2- 乙基蒽醌 (EAQ)。也可以采用混合蒽醌作为工作载体， 但是混合蒽醌最好具有最低共熔点。蒽醌法使 用的催化剂主要有镍催化剂和钯催化剂两种。 镍催化剂主要是雷尼镍， 具有较好的活性， 但 是它遇到空气易自燃， 易被氧和过氧化氢毒化， 且失效后难以再生， 这样就极大限制了镍催 化剂的使用， 镍催化剂逐渐被铂、 钯等贵金属加氢催化剂所取代， 其中钯尤为常用。为了提 高金属利用率， 通常将钯负载在大比表面积载体上， 制备出高分散度的催化剂， 但比表面积 过大又容易造成降解。
现有技术中， 以蒽醌法生产过氧化氢时， 其氧化系统主要包括氧化塔， 来自氢化系 统的氢化液、 来自压缩空气系统的压缩空气以及来自磷酸配置槽的磷酸在氧化塔内进行氧 化反应， 在此过程中氢蒽醌被氧化， 生成过氧化氢， 而氢蒽醌还原为原来的 2- 乙基蒽醌， 然 后再送去萃取系统进行萃取。 其不足之处在于 ： 现有的氧化系统氧化收率较低， 氢化液的氧 化不完全， 产量低， 同时系统生产循环不够稳定。
发明内容 本发明的目的是提供一种用于过氧化氢生产的氧化系统， 使其可克服现有技术的 缺陷， 氢化液能更充分地氧化， 以提高产率。
本发明的目的是这样实现的 ： 一种用于过氧化氢生产的氧化系统， 包括磷酸配置 槽、 由上塔、 中塔和下塔组成的氧化塔、 压缩空气过滤器、 氧化液气液分离器， 氧化液冷却 器、 氧化液尾气冷却器、 芳烃中间受槽、 氧化液贮槽 ； 所述磷酸配置槽的出口与氢化液源一 起接通氢化液泵的进口， 氢化液泵的出口接通上塔底部， 压缩空气过滤器进口接通压缩空
气气源， 压缩空气过滤器的出口分为两路， 一路接通上塔底部， 另一路接通下塔底部 ； 氧化 液冷却器设有两个， 上塔顶部的氧化液出口经其中一个氧化液冷却器后接通中塔底部， 中 塔顶部的氧化液出口经另一氧化液冷却器后接通下塔底部， 中塔和上塔顶部的尾气经氧化 液尾气冷却器接通芳烃中间受槽， 下塔顶部的氧化液出口连接氧化液气液分离器， 氧化液 气液分离器顶部的出气口接通中塔下部， 氧化液气液分离器底部的出液口接通氧化液贮 槽， 氧化液贮槽底部的出口经氧化液泵连接萃取工段 ； 芳烃中间受槽顶部的出气口连接尾 气回收装置， 芳烃中间受槽底部的出液口连接氧化液贮槽。
该装置工作时， 氢化液与预先在磷酸贮槽内配制好的磷酸水溶液一起吸入氢化液 泵混合后， 进入氧化塔上塔底部。 作为氧化剂的压缩空气经空气过滤器后分为两路 ； 一路进 入氧化塔上塔底部， 另一路进入氧化塔下塔底部。进入上塔底部的空气在与氢化液充分混 合后在塔节中并流向上， 在此过程中氢蒽醌被氧化， 生成过氧化氢， 而氢蒽醌还原为原来的 2- 乙基蒽醌， 此时的工作液即称为氧化液。上升至上塔顶部的氧化液经其中一个氧化液冷 却器冷却后， 进入中塔底部 ； 在中塔中， 来自上塔的氧化液与来自氧化液气液分离器的二次 空气并流向上， 此时氢蒽醌被进一步氧化， 氧化液从中塔顶部的氧化液出口离开， 经另一氧 化液冷却器冷却后， 送入下塔底部， 在下塔内与来自空气过滤器的新鲜空气混合上升， 氧化 液中剩余的氢蒽醌在上升过程中被氧化完全， 从下塔塔顶出来的混合物经氧化液气液分离 器分离出气体后进入氧化液贮槽， 然后借助氧化液泵将其送入萃取工段 ； 上塔和中塔顶部 的尾气， 其主要成分为氮气， 并夹带有少量芳烃蒸汽和剩余的氧气， 该部分尾气汇集进入氧 化液尾气冷却器， 经冷却后进入芳烃中间受槽， 其中的液体可定期从芳烃中间受槽底部放 入氧化液贮槽， 未能冷凝的气体送入尾气回收装置。 从上述工作过程可以看出， 本发明可以 通过两个氧化液冷却器调整进入中塔和下塔的氧化液的温度， 使其在最佳温度下发生氧化 反应， 该装置采用三塔结构， 充分考虑了氢蒽醌的缓慢氧化反应的特性， 结合氧化塔的结构 设计， 将主要反应集中在上塔和中塔内， 而将完全氧化反应的任务由下塔完成， 解决了多年 来行业中存在的氧化不完全的技术难题， 氢化液能更充分地氧化， 可提高产率 ； 由于氧化的 完全而提高了产量并使系统生产循环更稳定， 同时空气利用更完全。该系统专用于过氧化 氢的生产中。
作为本发明的进一步改进， 所述上塔和中塔的内顶部内置有气液分离装置。由于 上塔和中塔为氧化反应的主要部分， 生成的尾气较多， 其内部设置气液分离装置， 可增大气 液分离界面， 进一步保证气液分离效果， 可保证进入下塔内的氧化液中的气体含量较少， 确 保最终能完全氧化。
为使得反应能更加顺利进行， 所述上塔、 中塔和下塔内底部分别设有气体分散器。 气体分撒器可使进入氧化塔内的氧气分散、 破碎， 形成小气泡， 与氧化液有更大的接触面 积， 保证反应能顺利进行。
为保证上塔和中塔承担大部分的氧化反应工作， 所述上塔高度大于中塔高度， 中 塔高度大于下塔高度。 附图说明
图 1 为本发明工作原理图。具体实施方式
如图所示， 为一种用于过氧化氢生产的氧化系统的工作原理图， 该氧化系统包括 磷酸配置槽 V1201、 由上塔 T1201A、 中塔 T1201B 和下塔 T1201C 组成的氧化塔、 压缩空气过 滤器 X1201、 氧化液气液分离器 V1202， 氧化液冷却器 E1201A 和 E1201B、 氧化液尾气冷却器 E1202、 芳烃中间受槽 V1203、 氧化液贮槽 V1204 ； 磷酸配置槽 V1201 的出口与氢化液源一起 接通氢化液泵 P1101 的进口， 氢化液泵 P1101 的出口接通上塔 T1201A 底部， 压缩空气过滤 器 X1201 进口接通压缩空气气源， 压缩空气过滤器 X1201 的出口分为两路， 一路接通上塔 T1201A 底部， 另一路接通下塔 T1201C 底部 ； 上塔 T1201A 顶部的氧化液出口经其中一个氧 化液冷却器 E1201A 后接通中塔 T1201B 底部， 中塔 T1201B 顶部的氧化液出口经另一氧化液 冷却器 E1201B 后接通下塔 T1201C 底部， 中塔 T1201B 和上塔 T1201A 顶部的尾气经氧化液 尾气冷却器 E1202 接通芳烃中间受槽 V1203， 下塔 T1201C 顶部的氧化液出口连接氧化液气 液分离器 V1202， 氧化液气液分离器 V1202 顶部的出气口接通中塔 T1201B 下部， 氧化液气液 分离器 V1202 底部的出液口接通氧化液贮槽 V1204， 氧化液贮槽 V1204 底部的出口经氧化液 泵 P1201 连接萃取工段， 氧化液泵 P1201 采用并联设置的两个泵的设置， 一台工作， 另一台 可备用 ； 芳烃中间受槽 V1203 顶部的出气口连接尾气回收装置， 芳烃中间受槽 V1203 底部的 出液口连接氧化液贮槽 V1204。 上塔 T1201A 和中塔 T1201B 的内顶部内置有气液分离装置 ； 上塔 T1201A、 中塔 T1201B 和下塔 T1201C 内底部分别设有气体分散器 ； 上塔 T1201A 高度大 于中塔 T1201B 高度， 中塔 T1201B 高度大于下塔 T1201C 高度。该装置中， 在氧化系统包括 磷酸配置槽 V1201、 由上塔 T1201A、 中塔 T1201B 和下塔 T1201C 组成的氧化塔、 压缩空气过 滤器 X1201、 氧化液气液分离器 V1202， 氧化液冷却器、 氧化液尾气冷却器 E1202、 芳烃中间 受槽 V1203、 氧化液贮槽 V1204 的进口、 出口均设置有相应的闸阀， 还可以设置压力控制阀、 液位控制阀等， 以实现自动调节。
该装置工作时， 磷酸配置槽 V1201 内通入纯水和磷酸， 配置出磷酸溶液， 并经计 量装置计量后， 与来自氢化系统的氢化液一起吸入氢化液泵 P1101 混合后， 进入氧化塔上 塔 T1201A 底部 ； 作为氧化剂的压缩空气经空气过滤器后分为两路 ； 一路进入氧化塔上塔 T1201A 底部， 另一路进入氧化塔下塔 T1201C 底部。进入上塔 T1201A 底部的空气在与氢化 液充分混合后在上塔 T1201A 中并流向上， 在此过程中氢蒽醌被氧化， 生成过氧化氢， 而氢 蒽醌还原为原来的 2- 乙基蒽醌， 此时的工作液即称为氧化液。 上升至上塔 T1201A 顶部的氧 化液经气液分离装置分离出尾气和氧化液， 其中的氧化液经其中一个氧化液冷却器 E1201A 冷却后， 进入中塔 T1201B 底部 ； 在中塔 T1201B 中， 来自上塔 T1201A 的氧化液与来自氧化液 气液分离器 V1202 的二次空气并流向上， 此时氢蒽醌被进一步氧化， 在中塔 T1201B 顶部分 离出的氧化液从中塔 T1201B 顶部的氧化液出口离开， 经另一氧化液冷却器 E1201B 冷却后， 送入下塔 T1201C 底部， 在下塔 T1201C 内与来自空气过滤器的新鲜空气混合上升， 氧化液中 剩余的氢蒽醌在上升过程中被氧化完全， 从下塔 T1201C 塔顶出来的混合物经氧化液气液 分离器 V1202 分离出气体后进入氧化液贮槽 V1204， 然后借助氧化液泵 P1201 将其送入萃取 工段 ； 上塔 T1201A 和中塔 T1201B 顶部的尾气， 其主要成分为氮气， 并夹带有少量芳烃蒸汽 和剩余的氧气， 该部分尾气汇集进入氧化液尾气冷却器 E1202， 经冷却后进入芳烃中间受槽 V1203， 其中的液体可定期从芳烃中间受槽 V1203 底部放入氧化液贮槽 V1204， 回收再利用 ； 未能冷凝的气体送入尾气回收装置。经试验证明， 该装置可使氧化工艺设备效率较国内通用类型装置提高 20％以上， 并且氧化收率可达 98％， 比国内外一般装置提高 5％以上， 实现了高氢化效率下的完全氧 化。 这样， 不但得以节省设备投资， 而且由于氧化的完全而提高了产量并使系统生产循环更 稳定， 同时空气利用更完全。 其攻克了双氧水行业长期以来氧化收率低、 生产不稳定的技术 难题。
本发明并不局限于上述实施例， 作为本领域内的技术人员， 通过简单的变换或等 同替代所获得的与本发明相同或相近的技术方案， 均落入本发明的保护范围内。