一种全酸性生产过氧化氢的方法与流程

1.本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种全酸性生产过氧化氢的方法。


背景技术：

2.过氧化氢又称双氧水，是一种绿色化工产品，其生产和使用过程几乎没有污染，被称为“清洁”化工产品。在环保形式日益严峻的情况下，双氧水行业具有广阔的前景。
3.目前，双氧水主要用于漂白、化学品合成和环保等领域。应用在漂白领域对纤维强度的损伤小，织物不易返黄，手感适宜，对环境无污染。应用在化学品合成领域可制造洗涤剂的添加剂等，需求量在逐渐增大。应用在环保领域可处理二氧化硫、一氧化氮、硫化氢等有毒废气，效果良好，不会产生二次污染。
4.过氧化氢的工业制备方法主要分为以下四种：碱性过氧化氢制法、磷酸中和法、电解硫酸法、2-乙基蒽醌法，但现有制备工艺在制备过程中均存在危险性，易造成安全事故。
5.过氧化氢遇碱易分解可能造成安全事故，所以在氢化、氧化、萃取工段的工作液中因有过氧化氢的存在而需要加入磷酸维持工作也呈酸性以保证过氧化氢相对稳定。萃取出产品过氧化氢后的循环工作液中可能含有过氧化氢，为避免返回氢化的工作液中过氧化氢遇氢化工作液分解造成安全事故，须将返回氢化的工作液中过氧化氢降到安全含量以下，现有蒽醌法过氧化氢生产工艺均采用酸性工作液和碱性工作液工艺流程，即在后处理工段采用添加碱溶液达到分解工作液中过氧化氢的目的，而后再将工作液与碱溶液分离返回到氢化，再在氢化工作液中添加磷酸使工作液再转为酸性，此过程中可能因工作液与碱分离不完全而造成工作液带碱，会引发过氧化氢装置安全事故。


技术实现要素：

6.本技术的主要目的在于提高过氧化氢装置生产过程本质安全，通过取消过氧化氢装置生产过程碱性工作液体系，采用全酸性生产过氧化氢的方法。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种全酸性生产过氧化氢的方法，包括以下步骤：
9.(1)氢化工段：将工作液和氢气在钯催化下在氢化塔内发生氢化反应，得含有氢蒽醌(heaq)的氢化工作液；
10.(2)氧化工段：向氢化工段所得氢化工作液中加入磷酸，并流入氧化塔，并向氧化塔内通入空气发生氧化反应，生成过氧化氢和蒽醌(eaq)；
11.(3)萃取工段：用水萃取步骤(2)所得反应产物，得过氧化氢水溶液；
12.(4)净化工段：向过氧化氢水溶液中加入重芳烃净化，得过氧化氢。
13.本技术所述全酸性生产过氧化氢的方法包括氢化、氧化、萃取、净化等部分组成，与现有过氧化氢生产技术相比，本技术提出了一种新的本质安全型过氧化氢生产方法，避免了传统过氧化氢生产工艺中因工作液带碱而造成的安全风险，同时所述的生产方法无酸碱中和过程，产品过氧化氢的杂质含量较少，纯度更高。
14.本发明所述全酸性生产过氧化氢的方法，氢化工段中工作液与氢气在氢化塔钯催化剂表面发生氢化反应，得到含有氢蒽醌(heaq)的氢化工作液；氧化工段中，氢化工作液与空气中的氧发生过氧化反应，生成过氧化氢，同时heaq恢复成eaq；萃取工段中，利用过氧化氢在水和工作液中溶解度不同以及工作液与水的密度差，用纯水萃取氧化液，得到过氧化氢的水溶液(27.5～35％)；净化工段中，过氧化氢溶液经重芳烃净化去除杂质，得到产品过氧化氢；萃取后的工作液经过闪蒸处理后再回到氢化工序循环使用。
15.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，步骤(1)中，每升工作液中含有溶质2-乙级蒽醌170-180g，余量为溶剂芳烃和四丁基脲；所述芳烃和四丁基脲的体积比为2.5-3.5：1。
16.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，工作液流量为25-30m3/t过氧化氢产品，氢气流量为186-200nm3/t过氧化氢产品，催化剂填装量为1.2-1.5m3·
h/t过氧化氢产品；所述氢化反应的温度为55-85℃，反应压力为0.15-0.5mpa。
17.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(2)中，向氢化工作液中加入磷酸使氢化工作液的酸度为0.003g/l。
18.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(2)中，通入空气的流量为1200nm3/h
·
t过氧化氢产品，所述氧化反应的温度为48-55℃。
19.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(4)中，所述重芳烃为c9-c10的芳烃类混合物，所述重芳烃的闪点为56-60℃。
20.上述一种全酸性生产过氧化氢的方法，作为一种优选的实施方案，步骤(4)中，所述重芳烃的加入量为3-6l/t过氧化氢产品。
21.本发明的有益效果为：本技术提出了一种新的本质安全型蒽醌法过氧化氢生产工艺，可使系统达到本质安全，提高了项目建设后的系统安全性。本发明提出的全酸性生产过氧化氢的方法可以减少系统设备数量及复杂性，减少建设过程中采购和建设管理的环节，减小了项目投产后系统的操作难度，达到本质安全的同时使生产过程更易于管理，操作弹性更大，同时因为取消了碱性工作液流程，减少了生产过程化学品消耗，可以为业主提供更为合理的“一揽子”服务。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合案例对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
23.实施例1
24.实施例1所述一种全酸性生产过氧化氢的方法，包括以下步骤：
25.(1)氢化工段：将工作液(每升工作液中含有溶质2-乙级蒽醌170g，余量为溶剂芳烃和四丁基脲；所述芳烃和四丁基脲的体积比为2.5：1)和氢气在钯催化下在氢化塔内发生氢化反应，得含有氢蒽醌的氢化工作液；氢化反应的温度为55℃，氢化塔内的反应压力为0.15mpa，氢化塔内，工作液流量为25m3/t过氧化氢产品，氢气流量为186nm3/t过氧化氢产
品，催化剂填装量1.2m3·
h/t过氧化氢产品；
26.(2)氧化工段：向氢化工段所得氢化工作液中加入磷酸使氢化工作液的酸度为0.003g/l，并流入氧化塔，并向氧化塔内通入空气在温度为48℃条件下发生氧化反应，通入空气的流量为1200nm3/h
·
t过氧化氢产品，生成过氧化氢和蒽醌；
27.(3)萃取工段：用水萃取步骤(2)所得反应产物，得过氧化氢水溶液；
28.(4)净化工段：向过氧化氢水溶液中加入重芳烃净化分层，重芳烃的加入量为3l/t过氧化氢产品(所述重芳烃为c9-c10的芳烃类混合物，所述重芳烃的闪点为58℃)，得27.5％过氧化氢。
29.实施例2
30.实施例2所述一种全酸性生产过氧化氢的方法，包括以下步骤：
31.(1)氢化工段：将工作液(每升工作液中含有溶质2-乙级蒽醌175g，余量为溶剂芳烃和四丁基脲；所述芳烃和四丁基脲的体积比为3：1)和氢气在钯催化下在氢化塔内发生氢化反应，得含有氢蒽醌的氢化工作液；氢化反应的温度为60℃，氢化塔内的反应压力为0.25mpa，氢化塔内，工作液流量为26m3/t过氧化氢产品，氢气流量为190nm3/t过氧化氢产品，催化剂填装量为1.3m3·
h/t过氧化氢产品；
32.(2)氧化工段：向氢化工段所得氢化工作液中加入磷酸使氢化工作液的酸度为0.003g/l，并流入氧化塔，并向氧化塔内通入空气在温度为50℃条件下发生氧化反应，通入空气的流量为1200nm3/h
·
t过氧化氢产品，生成过氧化氢和蒽醌；
33.(3)萃取工段：用水萃取步骤(2)所得反应产物，得过氧化氢水溶液；
34.(4)净化工段：向过氧化氢水溶液中加入重芳烃净化分层，重芳烃的加入量为4l/t过氧化氢产品(所述重芳烃为c9-c10的芳烃类混合物，所述重芳烃的闪点为58℃)，得27.5％过氧化氢。
35.实施例3
36.实施例3所述一种全酸性生产过氧化氢的方法，包括以下步骤：
37.(1)氢化工段：将工作液(每升工作液中含有溶质2-乙级蒽醌180g，余量为溶剂芳烃和四丁基脲；所述芳烃和四丁基脲的体积比为3.5：1)和氢气在钯催化下在氢化塔内发生氢化反应，得含有氢蒽醌的氢化工作液；氢化反应的温度为80℃，氢化塔内的反应压力为0.4mpa，氢化塔内，工作液流量为28m3/t过氧化氢产品，氢气流量为195nm3/t过氧化氢产品，催化剂填装量为1.3m3·
h/t过氧化氢产品；
38.(2)氧化工段：向氢化工段所得氢化工作液中加入磷酸使氢化工作液的酸度为0.003g/l，并流入氧化塔，并向氧化塔内通入空气在温度为53℃条件下发生氧化反应，通入空气的流量为1200nm3/h
·
t过氧化氢产品，生成过氧化氢和蒽醌；
39.(3)萃取工段：用水萃取步骤(2)所得反应产物，得过氧化氢水溶液；
40.(4)净化工段：向过氧化氢水溶液中加入重芳烃净化分层，重芳烃的加入量为5l/t过氧化氢产品(所述重芳烃为c9-c10的芳烃类混合物，所述重芳烃的闪点为58℃)，得27.5％过氧化氢。
41.实施例4
42.实施例4所述一种全酸性生产过氧化氢的方法，包括以下步骤：
43.(1)氢化工段：将工作液(每升工作液中含有溶质2-乙级蒽醌175g，余量为溶剂芳
烃和四丁基脲；所述芳烃和四丁基脲的体积比为3：1)和氢气在钯催化下在氢化塔内发生氢化反应，得含有氢蒽醌的氢化工作液；氢化反应的温度为85℃，氢化塔内的反应压力为0.5mpa，氢化塔内，工作液流量为30m3/t过氧化氢产品，氢气流量为200nm3/t过氧化氢产品，催化剂填装量为1.5m3·
h/t过氧化氢产品；
44.(2)氧化工段：向氢化工段所得氢化工作液中加入磷酸使氢化工作液的酸度为0.003g/l，并流入氧化塔，并向氧化塔内通入空气在温度为55℃条件下发生氧化反应，通入空气的流量为1200nm3/h
·
t过氧化氢产品，生成过氧化氢和蒽醌；
45.(3)萃取工段：用水萃取步骤(2)所得反应产物，得过氧化氢水溶液；
46.(4)净化工段：向过氧化氢水溶液中加入重芳烃净化分层，重芳烃的加入量为6l/t过氧化氢产品(所述重芳烃为c9-c10的芳烃类混合物，所述重芳烃的闪点为58℃)，得27.5％过氧化氢。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。