一种用于过氧化氢生产的氢化系统 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， 其氢化系统主要包括氢气过滤器、 工作液 预热器、 氢化塔、 氢化液气液分离器、 氢化液过滤器、 氢化液再生床、 氢化液贮槽 ； 所述氢气 过滤器的进口连接氢气气源， 氢气过滤器的出口连接氢化塔的氢气进口， 工作液预热器的 进口与工作液源相连， 工作液预热器的出口连接氢化塔的工作液进口， 氢化塔底部的氢化 液出口分为两路， 一路连接氢化液气液分离器， 一路经氢化液循环泵连接工作液预热器进 口， 氢化液气液分离器的出口一路连接连接氢化液过滤器的进口， 另一路连接再生蒸汽冷 凝器， 再生蒸汽冷凝器的冷凝液出口连接冷凝液计量槽， 冷凝液计量槽的出口连接工作液 配制釜 ； 氢化液过滤器的出口分成两路， 一路连接氢化液贮槽， 另一路连接氢化液再生床， 氢化液再生床的出口连接氢化液贮槽， 氢化液贮槽的出口经排液泵连接氧化系统。
其工作时， 工作液经工作液泵送入工作液预热器， 控制一定温度后进入氢化塔 ； 原 料氢气经氢气过滤器除去可能夹带的机械杂质后同工作液一起进入氢化塔顶部 ； 氢化塔由 钯触媒填充 ； 在工作液和氢气同时经床顶分布器喷淋而下时， 其中的 2- 乙基蒽醌和氢气在 钯触媒作用下进行氢化反应， 生成相应的 2- 乙基氢蒽醌和少量的四氢 2- 乙基蒽醌， 此时的
工作液即称为氢化液。 氢化液与未参加反应的氢气中的杂质气体从氢化塔底进入氢化液气 液分离器， 分离出的氢化尾气 ( 主要夹带部分溶剂芳烃 ) 经再生蒸气冷凝器使其中大部分 芳烃冷凝后进入冷凝液计量槽内， 这部分芳烃返回入工作液配制釜， 经清洗后回收再利用， 而分离出的不凝性气体可从冷凝液计量槽顶部流量计计量后放空 ； 氢化液气液分离器内分 离出的氢化液一部分经循环氢化液泵送回氢化塔， 另一部分氢化液借助氢气压力压入氢化 液过滤器， 滤去从氢化塔内冲刷出来的触媒及载体少量粉末， 经过滤后的氢化液分两部分 ： 一部分约占总量的 10％进入氢化液再生床， 使氢化过程中生成的少量降解物得到再生后进 入氢化液贮槽， 另一部分直接进入氢化液贮槽， 再借助氢化液泵将氢化液送入氧化系统进 行氧化。当氢化效率在其它调节措施达不到生产控制要求时， 触媒就需要再生， 再生时， 首 先将需要再生的塔节切换出来， 将其中的工作液放入氢化液气液分离器， 用低压蒸汽除去 可能夹带的铁锈和其他杂质后进入再生的塔节内， 将结聚于触媒上的有机高聚物 & 无机 盐类有害物质吹洗掉， 蒸汽吹洗结束后， 再用氮气将触媒床层内的水分吹干后， 再以氢气活 化即可重新投入使用。现有技术的不足之处在于 ： (1) 氢化塔内的温度难以控制， 氢化温度 随着触媒老化而提高， 从而加速触媒老化 ； 触媒工作温度较高时， 催化剂的使用寿命较短 ； 同时， 付反应的发生较多 ； (2) 蒽醌降解聚合物和金属盐类在触媒层有共同结聚倾向， 导致 再生周期短 ； (3) 蒽醌容易深度氢化 ； (4) 系统工作液的组分稳定性差。 此外， 氢化液气液分 离器与氢化塔分离设置， 导致管路复杂， 成本上升。 发明内容 本发明的目的是提供一种用于过氧化氢生产的氢化系统， 使其可克服现有技术的 缺陷， 使得氢化塔内的温度可控性好， 触媒的再生周期延长， 反应效率高。
本发明的目的是这样实现的 ： 一种用于过氧化氢生产的氢化系统， 包括氢气过滤 器、 工作液预热器、 氢化塔、 氢化液气液分离器、 氢化液过滤器、 氢化液再生床、 氢化液贮槽 ； 所述氢气过滤器的进口连接氢气气源， 氢气过滤器的出口连接氢化塔的氢气进口， 工作液 预热器的进口与工作液源相连， 工作液预热器的出口连接氢化塔的工作液进口， 氢化塔底 部连接氢化液气液分离器， 同时， 经氢化液循环泵连接工作液预热器进口， 氢化液气液分离 器的出口一路连接连接氢化液过滤器的进口， 另一路连接再生蒸汽冷凝器， 再生蒸汽冷凝 器的冷凝液出口连接冷凝液计量槽， 冷凝液计量槽的出口连接工作液配制釜 ； 氢化液过滤 器的出口分成两路， 一路连接氢化液贮槽， 另一路连接氢化液再生床， 氢化液再生床的出口 连接氢化液贮槽， 氢化液贮槽的出口经排液泵连接氧化系统 ； 所述氢化塔分为上塔和下塔， 上塔的出口与下塔的顶部进口相连， 上塔和下塔之间还设有氢化液冷却器， 氢化液冷却器 的进口连接上塔底部的出口， 氢化液冷却器的出口连接下塔顶部的进口。
该装置工作时， 工作液进入工作液预热器， 控制一定温度后再进入氢化塔 ； 原料氢 气经氢气过滤器除去可能夹带的机械杂质后同工作液一起进入上塔顶部 ； 在上塔中， 2- 乙 基蒽醌和氢气在钯触媒作用下进行氢化反应， 生成相应的 2- 乙基氢蒽醌和少量的四氢 2- 乙基蒽醌， 上塔底部的氢化液， 一部分可进入下塔， 另一部分可进入氢化液冷凝器， 经冷 凝后再进入下塔， 在下塔内继续进行氢化反应， 通过调整进入冷凝器内的氢化液的量， 可以 改变进入下塔的氢化液的温度， 以保证钯触媒长期工作在活性较高的状态下。氢化液与未 参加反应的氢气中的杂质气体从氢化塔底进入氢化液气液分离器， 分离出夹带部分溶剂芳
烃的氢化尾气经再生蒸气冷凝器使其中大部分芳烃冷凝后进入冷凝液计量槽内， 这部分芳 烃返回入工作液配制釜， 经清洗后回收再利用， 而分离出的不凝性气体可从冷凝液计量槽 顶部流量计计量后放空 ； 氢化液气液分离器内分离出的氢化液一部分经循环氢化液泵送回 氢化塔， 另一部分氢化液借助氢气压力压入氢化液过滤器， 滤去从氢化塔内冲刷出来的触 媒及载体少量粉末， 经过滤后的氢化液分两部分 ： 一部分约占总量的 10％进入氢化液再生 床， 使氢化过程中生成的少量降解物得到再生后进入氢化液贮槽， 另一部分直接进入氢化 液贮槽， 再借助氢化液泵将氢化液送入氧化系统进行氧化。 与现有技术相比， 本发明使氢化 塔的上塔和下塔相隔离， 通过氢化液冷凝器冷凝来进行温度调节， 其有益效果在于 ： (1) 首 先避免了氢化温度随着触媒老化而提高， 从而保证触媒不至于过快老化 ； (2) 实现最大限 度地利用触媒的低温活性区， 从而有效的延长贵金属催化剂的使用寿命 ； (3) 蒽醌加氢反 应在较低温度下进行， 更有利于克服付反应的发生 ； (4) 氢化固定床层温度得以避开处于 全系统最高的状态运行， 从而有效地利防止蒽醌降解聚合物和金属盐类在触媒层的共同结 聚倾向， 有效延长了再生周期 ； (5) 实现上下二塔的巧妙组合， 在触媒不同的使用活性阶段 & 不同的氢化阶段选择更合理的触媒床层反应温度 & 液体喷淋量相结合， 从而有效地防 止蒽醌的深度氢化 ； (6) 可保证系统工作液的组分稳定。该系统专用于过氧化氢的生产中。
为使得本发明结构紧凑， 所述氢化液气液分离器设置在下塔的底部， 并与下塔内 腔连为一体。可减少部分管路设置， 增大气液分离界面， 进一步保证气液分离效果。
为便于将氢化塔内和氢化液贮槽内的液体放空， 所述下塔和氢化液贮槽底部设有 管路连接工作液配制釜。工作液在工作液配置釜中可循环再利用。 附图说明
图 1 为本发明结构示意图。具体实施方式
如图所示， 为一种用于过氧化氢生产的氢化系统的工作原理图， 该氢化系统主要 包括有氢气过滤器 X1102、 工作液预热器 E1101、 氢化塔、 氢化液气液分离器、 氢化液过滤器 X1103A/B、 氢化液再生床 V1103、 氢化液贮槽 V1104 ； 所述氢气过滤器 X1102 的进口连接氢气 气源， 氢气过滤器 X1102 的出口连接氢化塔的氢气进口， 工作液预热器 E1101 的进口与工作 液源相连， 工作液预热器 E1101 的出口连接氢化塔的工作液进口， 氢化塔底部的氢化液出 口与氢化液气液分离器连为一体， 氢化塔底部经氢化液循环泵 P1 连接工作液预热器 E1101 进口， 氢化液气液分离器的出口一路连接连接氢化液过滤器 X1103A/B 的进口， 另一路连接 再生蒸汽冷凝器 E1103， 再生蒸汽冷凝器 E1103 的冷凝液出口连接冷凝液计量槽 V1102， 冷 凝液计量槽 V1102 的出口连接工作液配制釜 ； 氢化液过滤器 X1103A/B 的出口分成两路， 一路连接氢化液贮槽 V1104， 另一路连接氢化液再生床 V1103， 氢化液再生床 V1103 的出口 连接氢化液贮槽 V1104， 氢化液贮槽 V1104 的出口经排液泵 P2、 P3 连接氧化系统， 排液泵 P2、 P3 并联设置， 可单独工作， 另一台备用 ； 所述氢化塔分为上塔 T1101 和下塔 T1102， 上塔 T1101 的出口与下塔 T1102 的顶部进口相连， 上塔 T1101 和下塔 T1102 之间还设有氢化液冷 却器 E1102， 氢化液冷却器 E1102 的进口连接上塔 T1101 底部的出口， 氢化液冷却器 E1102 的出口连接下塔 T1102 顶部的进口 ； 所述下塔 T1102 和氢化液贮槽 V1104 底部设有管路连接工作液配制釜。上述氢气过滤器 X1102、 工作液预热器 E1101、 氢化塔、 氢化液气液分离 器、 氢化液过滤器 X1103A/B、 氢化液再生床 V1103、 氢化液贮槽 V1104 的进口和出口均可以 设置相应的阀， 部分阀可以是液位控制阀、 压力控制阀、 温控阀等， 以控制相应的流量、 压力 和温度。
工作时， 工作液进入工作液预热器 E 1101， 控制一定温度后再进入氢化塔 ； 原料 氢气经氢气过滤器 X1102 除去可能夹带的机械杂质后同工作液一起进入上塔 T1101 顶部 ； 在上塔 T1101 中， 2- 乙基蒽醌和氢气在钯触媒作用下进行氢化反应， 生成相应的 2- 乙基氢 蒽醌和少量的四氢 2- 乙基蒽醌， 上塔 T1101 底部的氢化液， 一部分可进入下塔 T1102， 另一 部分可进入氢化液冷凝器， 经冷凝后再进入下塔 T1102， 通过调整进入冷凝器内的氢化液 的量， 可以改变进入下塔 T1102 的氢化液的温度， 以保证钯触媒长期工作在活性较高的状 态下。氢化液与未参加反应的氢气中的杂质气体从氢化塔底进入氢化液气液分离器， 分离 出夹带部分溶剂芳烃的氢化尾气经再生蒸气冷凝器使其中大部分芳烃冷凝后进入冷凝液 计量槽 V1102 内， 这部分芳烃返回入工作液配制釜， 经清洗后回收再利用， 而分离出的不凝 性气体可从冷凝液计量槽 V1102 顶部流量计计量后放空 ； 氢化液气液分离器内分离出的氢 化液一部分经循环氢化液泵送回氢化塔， 另一部分氢化液借助氢气压力压入氢化液过滤器 X1103A/B， 滤去从氢化塔内冲刷出来的触媒及载体少量粉末， 经过滤后的氢化液分两部分 ： 一部分约占总量的 10％进入氢化液再生床 V1103， 使氢化过程中生成的少量降解物得到再 生后进入氢化液贮槽 V1104， 另一部分直接进入氢化液贮槽 V1104， 再借助氢化液泵将氢化 液送入氧化系统进行氧化。 该氢化系统的氢化效率稳定， 上塔和下塔运行 & 再生周期在 6 ～ 12 个月， 其结构 简单， 钯触媒寿命长， 在合理使用条件下， 触媒寿命≥ 5 年， 对确保正常生产稳定和降低物 耗， 发挥了十分重要。