CN104549060B - 一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法 - Google Patents

Abstract

一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法，所述的浆态床环流反应器由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。采用该浆态床环流反应器的蒽醌法生产过氧化氢的氢化方法气液固三相分离效率高，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，可以得到较高浓度的过氧化氢产品。

Description

一种浆态床环流反应器及应用以及生产过氧化氢的方法

技术领域

本发明涉及一种浆态床环流反应器及其应用方法，更具体地说，涉及一种适用于蒽醌法生产过氧化氢工艺中氢化过程的浆态床反应器和一种生产过氧化氢的方法。

背景技术

过氧化氢是一种重要的无机化工原料，它广泛应用于造纸、纺织、化学品合成、军工、电子、食品加工、医药、化妆品、环境保护、冶金等诸多领域。过氧化氢分解后产生水和氧气，对环境无二次污染，是一种绿色化学品。目前国内外普遍采用蒽醌法进行过氧化氢的生产。蒽醌法生产过氧化氢是以蒽醌衍生物作为工作载体，在催化剂的作用下，用氢气将溶解在有机溶剂中的蒽醌衍生物氢化，生成相应的氢蒽醌。然后，氢蒽醌氧化生成过氧化氢和蒽醌衍生物。最后，用水萃取有机溶剂中的过氧化氢得到一定浓度的过氧化氢水溶液作为产品，含有蒽醌衍生物和有机溶剂的工作液则被循环使用。其中，蒽醌氢化过程的效率直接决定过氧化氢的产量和浓度，对整个过氧化氢的生产具有决定意义。目前国内在蒽醌氢化过程中最常用的是下流式固定床反应器，即滴流床反应器，但是固定床反应器存在催化剂利用效率低、反应选择性低、床层内温度分布不均匀、催化剂局部持液量大和工作液降解严重的问题。采用固定床反应器进行氢化过程，氢效一般仅为6～7g/L_氢化液。而采用气液并流向上运动的反应器是进行蒽醌衍生物氢化过程的最佳选择。此类反应器包括管式悬浮床反应器、鼓泡床反应器和浆态床反应器。在气液两相并流向上流动的过程中，工作液和氢蒽醌混合溶液作为连续相，而氢气（或氢气与惰性气体混合气）作为分散相，既可以提高工作液的处理量和催化剂的利用率，增加蒽醌转化率，又克服了固定床催化剂床层局部持液量大，温度分布不均造成的工作液降解的问题。国外新建的大型过氧化氢生产装置一般采用上流式流化床进行氢化反应，氢效一般可达12g/L_氢化液以上。

US4428923公开了一种蒽醌法生产过氧化氢的管式悬浮床氢化反应器系统，反应器成迂回管体系,水平管和垂直管之间由弯头连接,各段管具有相同的通称直径。管外有套管供加热和冷却用,氢化过程就在该反应器中进行。工作液与氢气进入氢化器之前,先经一文丘里混合器预混,催化剂随着工作液一起连续流动,工作液与氢气进行反应,在反应后经过一分离器,将催化剂与氢化液进行初步的分离;分离后还得使用一专用的氢化液过滤器将氢化液与催化剂再次分离,氢化效率为12g/L_氢化液。

CN9980557.8提供了一种鼓泡床反应器。反应器优选为立式鼓泡塔，反应器中至少部分的包含水力直径介于1至10mm的通孔或流道构件，通常为床层、针织物、开孔泡沫体或填料，通常为与Sulzer BX填料类似的结构，以供工作液或氢气通过。保证流道构件的侧壁粗糙度为催化剂平均粒径的0.5至5倍，工作液和气相由反应器下部一起进入反应器，在催化剂作用下进行加氢反应，反应后进入固液分离装置进行氢化液与催化剂的分离。该反应系统可以进行间歇和连续两种方式的操作，氢化效率可达15g/L_氢化液以上。

CN1817838公开了一种适用于蒽醌工作液氢化的流化床反应器。该反应器主体分为上下两部分，下部为氢化反应主体区域，上部具有扩大段结构利于气液分离，反应器内部为空塔，氢化效率可达9.9g/L_氢化液。

对比上述反应器，浆态床反应器由于催化剂颗粒直径很小（一般为几十微米或者更小），消除了催化剂内扩散的影响，具有很高的反应比表面和活性，可以大大减少催化剂的用量，同时反应器内部具有更均匀的流动状态，因此具有良好的技术发展前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种浆态床环流反应器及其应用，该浆态床环流反应器适用于费托合成或蒽醌加氢制备过氧化氢的反应。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种蒽醌法制过氧化氢方法，加氢效率高，从而提高过氧化氢的收率和浓度。

本发明提供的一种浆态床环流反应器，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。

优选地，所述的分离罐内设置内构件。所述的内构件优选为溢流套筒或溢流挡板。

一种浆态床环流反应器的应用方法，液相原料和/或气相原料进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的含有催化剂颗粒的浆液混合并向上运动，同时反应得到反应产物，在上升管上部的扩大段气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，得到反应产品。

本发明提供的浆态床环流反应器及应用的有益效果为：

浆态床环流反应器在上升管和下降管之间设置分离罐，进一步强化了气液固三相的分离。在分离罐中，气相被脱除的更充分，固相进一步沉降后返回反应器下降管，包含微量固相的氢化液进入固液分离器，能大大提高催化剂的利用率，减轻固液分离的压力。浆液在上升管、分离罐和下降管之间形成的主体环流使反应流体形成定向流动，从而使流体的浓度和温度分布更均匀，催化剂和气体分布更均匀，提高了催化剂的利用率。从下降管循环回上升管底部的浆液与新鲜反应物混合，提高了上升管底部催化剂的浓度，有利于新鲜反应物的快速反应，提高反应效率。采用本发明提供的浆态床环流反应器可以有效延长反应器的操作周期，避免反应器内存在流动死区和热点，使大部分催化剂在反应器内循环流动，降低催化剂磨损几率，减轻后续分离工艺设备压力。

本发明提供的制备过氧化氢的方法，采用上述的浆态床环流反应器，工作液和含氢气体进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的浆液混合，在催化剂存在下，工作液与氢气反应，在上升管上部气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。

本发明提供的方法中，所述的上升管中的反应温度为35～80℃、优选55～75℃；反应压力为0.1～0.5MPa、优选0.2～0.3MPa。

本发明提供的方法中，工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂配制而成。

本发明提供的方法中，采用的催化剂为耐热无机氧化物上负载第VIII族金属的载体型催化剂。催化剂粒径为10～500μm，优选30～100μm。

本发明提供的制备过氧化氢的方法的有益效果为：

在本发明提供的浆态床反应器内，工作液中的蒽醌衍生物在反应器上升管内进行加氢反应，得到氢蒽醌。反应器内浆液的定向环流可以在反应器内部形成定向流动，消除流动死区。流体从反应器顶部经过下降管重新进入反应器底部，使反应器内流体实现完全混合，使反应器内浓度和温度分布更均匀，避免了催化剂局部持液量过大，降低了过度加氢的可能性，从而有效的提高了氢效，进而能大大提高萃取操作后过氧化氢产品的浓度。反应器的三相分离器和除沫器等组件有效的强化了气液固三相的分离，避免了夹带的气泡给后续操作带来的影响，也降低了过多催化剂进入过滤组件，造成的操作负荷。分离罐及其内部的构件，进一步将气泡脱除干净，并强化了固液相的分离。二级过滤器的精细过滤避免了微量催化剂进入氧化操作带来的安全风险。

附图说明

图1为本发明提供的浆态床加氢设备的流程示意图。

图2为本发明提供的浆态床加氢设备的另一种实施方式流程示意图。

其中：1-上升管；2-扩大段；3-下降管；4-三相分离器内筒；5-三相分离器外筒；6-除沫器；7-流体分布器；8-气泡；9-催化剂；10-分离罐；11-溢流套筒；12-管线；13-过滤组件；14－二级过滤器；15-原料入口；16-气相原料入口；17-液相原料入口；18-气体出口；19-清液出口；20-滤饼取出口；21-二级过滤器清液出口；22-催化剂卸出口；23-新鲜催化剂入口；24-溢流挡板。

具体实施方式

以下详细说明本发明的具体实施方式：

本发明提供的浆态床环流反应器，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口。

优选地，所述的分离罐内设置内构件。所述的内构件优选溢流套筒或溢流挡板。所述的分离罐内部溢流套筒可以是单个圆筒，也可以是两个直径不同的圆筒组成的套筒结构。优选为直径均一的单个圆筒或由直径不同的圆筒组合的形式。优选地，所述的溢流套筒的最大直径与分离罐的直径比为0.2～0.9：1、更优选0.4～0.8：1，所述的溢流套筒与分离罐高度比为0.4～0.9：1。所述的溢流套筒设置于分离罐内偏下位置。所述的溢流挡板优选由一块或多块弓形板组成，弓形板的最大宽度与分离罐的直径比为0.5～0.9。

优选地，所述的扩大段内设置由内筒和外筒组成的双套筒结构的三相分离器。其中，外筒与内筒的直径比为1.5～5：1、更优选2～4：1；所述的外筒与扩大段的直径比为0.5～0.9：1。三相分离器中，所述的外筒可以是直径均一的，也可以采用由下至上直径扩大的两段组成。优选采用由下至上直径扩大的两段组成，其中上段直径与下段直径之比为1.2～3：1。

优选地，所述的扩大段与上升管下部的直径比为1.1～6、优选2～3；所述的扩大段与上升管的高度比为：0.1～0.5、优选0.2～0.3。

优选地，所述的三相分离器内筒上方还设置除沫器，除沫器可选用现有技术中公开的除沫器，例如：平板或锥形筒。优选地，除沫器与内筒直径之比为1～5：1，更优选2～4：1。

本发明提供的浆态床环流反应器中，所述的上升管底部设有气相进料口和液相进料口，优选地，所述的上升管底部设置流体分布器，于气相进料口和液相进料口相通，流体分布器的位置低于上升管下部与下降管下部连接处。所述的流体分布器可以是一个，也可以分别设置气相流体分布器和液相流体分布器。气相进料和液相进料可以经混合后共用一个流体分布器，也可以通过独立的气相分布器和液相分布器分别进入反应器。

所述的流体分布器的开孔方向更优选朝向上升管底部。以借助流体的冲刷作用防止固体颗粒沉积在反应器底部。

优选地，所述的浆态床反应器还包括二级过滤器，所述的清液出口连通二级过滤器。

优选地，所述的下降管下部分别设置催化剂卸出口和新鲜催化剂加入口。

优选地，本发明提供的浆态床环流反应器作为蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器。

一种浆态床环流反应器的应用方法，液相原料和/或气相原料进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的含有催化剂颗粒的浆液混合并向上运动，同时反应得到反应产物，在上升管上部的扩大段气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐实现进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，得到反应产品。

本发明提供的浆态床环流反应器可用于气液固三相反应过程，例如：费托合成过程、环己酮胺肟化过程、蒽醌法制过氧化氢氢化过程等，优选用于蒽醌法制备过氧化氢的方法。

一种制备过氧化氢的方法，采用上述任一种浆态床环流反应器，工作液和含氢气体进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的浆液混合，在催化剂存在下，工作液与氢气反应，在上升管上部气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进行固液初步分离，分离出的液相再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。优选工作液经过处理后，返回氢化塔继续进行加氢反应。

本发明提供的制备过氧化氢的方法中，所述的上升管内的反应温度为35～80℃、优选55～75℃；反应压力为0.1～0.5MPa、优选0.2～0.3MPa。

本发明提供的制备过氧化氢的方法中，所述的工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂配制而成。可以采用现有技术中公开的工作液，一般由蒽醌衍生物、重芳烃、磷酸三辛酯等组分按一定比例混合组成。

本发明提供的制备过氧化氢的方法中，采用的催化剂为耐热无机氧化物上负载第VIII族金属的载体型催化剂。可以采用现有技术中具有加氢/脱氢性能的催化剂，优选负载第VIII族贵金属的催化剂，比如钯，催化剂平均粒径为10～500μm、优选30～100μm。

本发明提供的制备过氧化氢的方法中，所述的浆态床反应器上升管内的空塔气速为0.01～0.2m/s，优选为0.03～0.1m/s。

以下结合附图详细说明本发明提供的浆态床反应器及其应用的具体实施方式，但本发明的范围并不因此而受到任何限制。

本发明提供的浆态床环流反应器由依次连通的上升管1、分离罐10和下降管3组成，上升管的上部为管径扩大的扩大段2，在实际应用中，所述的上升管高度可在3～100m范围内、优选5～30m、最优选8～20m。所述的扩大段2的上部与所述的分离罐10中部相连通。下降管3内设置过滤组件13，过滤组件13将下降管3内部空间分隔为浆液区和滤液区，所述的分离罐10上部与下降管3浆液区连通。所述的分离罐10底部与下降管3浆液区底部连通。下降管浆液区底部与上升管底部连通，所述的下降管3清液区设置清液出口19。

扩大段内优选设置三相分离器，所述的三相分离器为同轴的内筒4和外筒5组成的套筒结构。所述的外筒顶部与上升管顶部有一定的间隙，间隙高度在10～500mm范围内。如附图2所示，所述的外筒5可以是直径均一的圆筒，也可以采用如附图1所示的结构，由下至上直径扩大的两段组成。优选采用由下至上直径扩大的两段组成上段直径与下段直径之比为1～3：1。所述的内筒下部开口可以位于扩大段内（见附图2），也可以伸入到上升管下部的反应段中（见附图1），伸入部分的长度与内筒高度比为0～0.8。三相分离器的内筒4顶部位置和外筒5顶部位置可以根据实际情况进行调整，优选内筒的顶部低于外筒的顶部，外筒底部位置应高于内筒底部。三相分离器优选还包括除沫器6，所述的除沫器6位于内筒4上方，高度应低于外筒5顶部。除沫器下沿与内筒顶部有一定的间隙，间隙高度在5～500mm范围内，优选15～100mm范围内。

所述的分离罐10可以是空罐，也可以设置内构件，优选设置溢流套筒11或溢流挡板24。如附图1所示，分离罐10内设置溢流套筒11，所述的溢流套筒11可以是一个圆筒，所述的溢流套筒11的直径与分离罐的直径比为：0.2～0.9范围内，优选为0.4～0.8范围内。溢流套筒11上下开口，溢流套筒11的顶部和底部与分离罐10的顶部和底部分别留有间隙，溢流套筒11的顶部位置低于分离罐10与下降管3连通的位置。如附图2所示，分离罐10内设置溢流挡板24，溢流挡板24为折流板，可以由一系列弓形板组成，至少为1块，弓形板的宽度与分离罐的直径比为0.5～0.9。

本发明提供的浆态床反应器中，优选还包括二级过滤器14，所述的下降管清液区的清液出口19连通二级过滤器14。二级过滤器中设置过滤组件，对来自浆态床反应器的清液进一步过滤。所述的下降管3内和二级过滤器内的过滤组件选自陶瓷膜、金属膜、成型金属筛网、烧结孔板和无纺布袋中一种或几种的组合。

本发明提供的浆态床反应器中，所述的下降管3上，过滤组件13之下设有催化剂排出口22，用于排出磨损的催化剂细粉和失活的催化剂；所述的下降管底部设有新鲜催化剂入口23，为了保证反应器内催化剂的活性，定期进行新鲜催化剂的补充。所述的新鲜催化剂入口23设置在催化剂排出口22下游。由于反应过程不可避免的会造成一部分催化剂的磨损和失活，本发明提供的浆态床反应器能比较容易的引入新鲜催化剂，取出失活的催化剂，而不需要停工，大大延长了整个装置的操作周期。

本发明提供的浆态床环流反应器的应用方法，气相和液相原料在反应器外完成预混和后经流体分布器7进入上升管1，上升管1内的浆液为连续相，混合气作为分散相以气泡的形式与浆液接触。反应物流体经流体分布器7进入上升管1后，先是向下流动冲刷上升管1底部，随后转变流动方向向上运动。反应物流体对上升管1底部的冲刷作用可以有效的抑制催化剂的沉积。反应物流体在上升管内进行反应之后，进入扩大段2内的三相分离器。

反应物流体进入三相分离器内筒4，继而被除沫器6阻挡。在除沫器6的作用下，流体流动方向由竖直向上，转化为水平流动。由于密度不同，三相分离器的大量气体继续向上运动直至反应器顶部气体出口18排出，包含少量气相的浆液向扩大段2底部流动。由于扩大段2内浆液的流速降低，在重力的作用下，大量的催化剂颗粒向扩大段2底部内筒4与上升管1之间的间隙运动，进而回到上升管1下部。含有少量催化剂颗粒的浆液流经外筒5底部绕流至扩大段2上部，进入分离罐10。

在分离罐10中，由于分离罐10的直径大于浆液导管的直径，浆液流速降低，气体被进一步脱除，从分离罐10顶部排出。分离罐10可以是空罐，也可以设置内构件，优选设置内构件，浆液沿内构件规定的流道向分离罐底部流动，同时流速进一步降低，在重力作用下，浆液中的催化剂颗粒和液相分离，较多的催化剂颗粒沉积在分离罐10底部，并经管线返回下降管3底部。包含少量催化剂颗粒的浆液经溢流后经管线12进入下降管3，下降管内设置过滤组件13，经过滤后得到的含微量催化剂颗粒的清液经清液出口19引出反应器，富集催化剂颗粒的浆液向下流动由下降管3底部返回上升管1底部，继续参与加氢反应。优选情况下，来自浆态床反应器清液出口19的清液再进入二级过滤器14中进一步过滤。

本发明提供的浆态床反应器及其应用的优选方案的有益效果为：扩大段2内设置套筒结构在扩大段内形成绕流，强化了气液固三相的分离，浆液中的气体基本被脱除，部分固体颗粒返回上升管1下部，减轻了后续分离步骤的操作负担，并降低了催化剂在后续分离步骤的磨损。套筒上部设置除沫器6提高了气泡从浆相中脱除速度，又改变了浆液流动方向，延长了流动路径，使气相脱除更充分。分离罐10及其内构件进一步强化了从扩大段流出的物流中气液固三相的分离，特别是固液相分离，降低了后续固液分离的负荷。清液出口19之后设置二级过滤器14。可实现固液相的精细分离，进一步提高分离效率。

本发明供的制备过氧化氢的方法，采用上述的浆态床加氢设备，工作液和含氢气体进入浆态床环流反应器的上升管1底部，与上升管1内的浆液混合，在催化剂存在下，工作液与氢气反应，在上升管1上部气液分离后，气体由气体出口18排出，浆液进入分离罐10进行固液初步分离，分离出的含有较少催化剂的液相经由下降管3上的过滤组件13进行固液分离，得到的清液再经二级过滤设备14过滤得到的清液为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。

本发明提供的方法中，浆态床反应器清液出口19排出的清液中还含有微量的催化剂颗粒，优选清液进入二级过滤器14中过滤，所述的二级过滤器14中，催化剂颗粒被过滤部件阻挡，形成滤饼，定期排出二级过滤器14；经二级过滤设备14过滤得到的清液为氢化液。所述的氢化液在进入氧化反应器之前也可再经三级或四级过滤。确保进入氧化操作前，氢化液中催化剂质量分数低于5ppm。二级过滤器中氢化液的空速为0.01～10hr^-1，优选（0.1～1）hr^-1，二级过滤器过滤压差控制在0.1～20MPa，优选0.5～10MPa。

本发明提供的制备过氧化氢的方法的优选方案的有益效果为：

过滤后的清液进入氧化塔氧化生成过氧化氢和蒽醌衍生物的混合物，经过水萃取后得到过氧化氢产品，蒽醌衍生物通过干燥和净化返回浆态床氢化反应器循环利用，过滤后的滤饼被定期排出过滤器。反应器上设置催化剂细粉和失活催化剂取出口和新鲜催化剂补充口，可以在不停工的情况下，定期向反应器内补充催化剂，延长反应器的操作周期。反应物料在反应器内的定向环流，提高了反应器内气液固各相的流动均匀性，是浓度和温度分布更均匀，避免了过度加氢的几率，大大提高了氢效，进而提高了萃取后过氧化氢产品的浓度。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

以下通过实施例进一步说明本发明提供的浆态床反应器和应用，但并不因此而限制本发明。

实施例中的氢效测定方法：取5mL氢化液于分液漏斗中，再加入10mL的重芳烃和20mL的H₂SO₄溶液（H₂SO₄与水的体积比为1:4）；向上述混合溶液中通O₂，鼓泡氧化至亮黄色或橘黄色为止（约10～15min）；用纯水洗涤萃取反应液4～5次，每次约20mL水；向萃取液中用浓度0.1mol/L的KMnO₄标准溶液滴定至微红色，30s不褪色为终点。则氢效（gH₂O₂/L）=标准溶液浓度(0.1mol/L)×标准溶液体积(mL)×17.01/5。

所采用的催化剂为：宇瑞化学有限公司生产的钯碳催化剂Pd110，具体参数如下：贵金属含量10％±0.2％，比表面积≥950m²/g，金属表面积85～105m²/g，载体平均粒径100μm。。

工作液为：2-乙基蒽醌和溶剂按体积比1:1比例混合，溶剂由C10芳烃和磷酸三辛酯组成，二者按体积比3:1比例混合。

实施例1

实施例1说明本发明提供的浆态床反应器应用于蒽醌法制备过氧化氢的效果。

采用附图1所示的浆态床反应器，其中：扩大段与上升管的直径比3:1，扩大段与上升管的高度比为：1:3；上升管和下降管的直径比为4:1，上升管与扩大段中内筒的直径比为1.2:1，外筒为上大下小的两段式结构，上段与下段的直径比为2:1，外筒上段与内筒的直径比为3:1，除沫器为一圆形平板，距内筒顶部30mm，除沫器直径与内筒的直径比为2.5:1，扩大段之下内筒伸入上升管中的长度与上升管长度之比为1:10。下降管中的过滤组件为：陶瓷膜，二级过滤器中安装的过滤介质为无纺布袋。

分离罐内设有溢流套筒，溢流套筒为直径均一的圆筒，溢流套筒与分离罐的直径之比为0.4。溢流套筒与分离罐高度之比为0.7，溢流套筒底部与分离罐底部距离为30mm。

含氢气体与工作液经过预混和后，由上升管底部的流体分布器进入上升管内，与含催化剂颗粒的工作液混和后向上流动，同时氢化液中的蒽醌衍生物与氢气反应，在扩大段内气液固三相初步分离，含氢气体由反应器顶部的气体出口排出。浆液进入分离罐中进一步三相分离，分离出的氢化工作液进入下降管中，穿过滤介质后得到的清液由清液出口排出，再引入二级过滤器，未穿过过滤介质的富含固体颗粒的氢化液经下降管底部返回上升管底部继续参与反应。二级过滤器中的氢化液的空速为0.3hr^-1，过滤压差为0.8MPa左右，经二级过滤器过滤后，清液中的固含量为4ppm。

二级过滤器得到的氢化液进入氧化反应器，与含氧气体反应得到过氧化氢和工作液，并经萃取塔萃取后得到过氧化氢溶液。

氧化反应器的操作条件为：温度为50℃，压力为0.2MPa。

萃取塔的操作条件为：温度为55℃，纯水流量为12m³/h。

得到的过氧化氢溶液的浓度为：42.5％，氢效为14g/L_氢化液。

实施例2

实施例2说明本发明提供的浆态床反应器应用于蒽醌法制备过氧化氢的效果。

采用附图2所示的浆态床反应器，与实施例1不同的是，含氢气体和工作液分别从独立的气体分布器和液体分布器进入上升管底部，上升管内的套筒结构中，外筒为直径均一的圆筒，内筒的直径与上升管下部相同，外筒与内筒的直径比为3.5:1，除沫器为一圆锥型板，除沫器底部距内筒顶部50mm，除沫器直径与内筒的直径比为3:1，内筒底部与上升管下部连接处开有8个直径为3mm的圆孔。分离罐内的内构件为4块溢流挡板，其中最下方的挡板宽度与分离罐的直径之比为0.8，其余三块挡板宽度与分离罐的直径之比为0.6。最下方的溢流挡板与分离罐底部距离为40mm。

氧化反应单元、萃取单元同实施例1。

得到的过氧化氢溶液的浓度为：43％，氢效为15g/L_氢化液。

Claims (21)

1.一种浆态床环流反应器，其特征在于，由依次连通的上升管、分离罐和下降管组成，所述的上升管上部为管径扩大的扩大段，扩大段上部与分离罐连通，分离罐上部液相出口连通下降管上部，下降管底部与上升管底部连通，分离罐底部与下降管下部连通；所述的上升管底部设有原料入口，上升管扩大段顶部和分离罐顶部设有气体出口，所述的下降管内设置过滤组件，所述的下降管上部经过滤组件设置清液出口；所述的扩大段内设置双套筒结构的三相分离器；所述的三相分离器的外筒与内筒的直径比为1.5～5：1，所述的外筒与扩大段的直径比为0.5～0.9：1；所述的外筒采用由下至上直径扩大的两段组成，其中上段直径与下段直径之比为1.2～3：1。

2.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的分离罐内设置内构件。

3.按照权利要求2的反应器，其特征在于，所述的内构件为溢流套筒或溢流挡板。

4.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的外筒与内筒的直径比为2～4：1。

5.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的直径比为1.1～6：1；所述的扩大段与上升管的高度比为0.1～0.5：1。

6.按照权利要求5的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的直径比为2～3：1。

7.按照权利要求5的反应器，其特征在于，所述的扩大段与上升管的高度比为0.2～0.3：1。

8.按照权利要求1的反应器，其特征在于，所述的上升管底部设置流体分布器，所述流体分布器的位置低于上升管下部与下降管连接处。

9.按照权利要求8的反应器，其特征在于，所述的流体分布器的开孔方向朝向上升管底部。

10.按照权利要求3的反应器，其特征在于，所述的分离罐内部溢流套筒为直径均一的圆筒或直径不同的圆筒组合，最大圆筒直径与分离罐的直径比为0.2～0.9，溢流套筒高度与分离罐高度比为0.4～0.9。

11.按照权利要求3的反应器，其特征在于，所述的分离罐内部溢流挡板由一块或多块弓形板组成，弓形板的最大宽度与分离罐的直径比为0.5～0.9：1。

12.按照权利要求1、2或3的反应器，其特征在于，所述的浆态床环流反应器还包括二级过滤器，所述的下降管清液出口连通二级过滤器。

13.按照权利要求1、2或3的反应器，其特征在于，所述的下降管下部分别设置催化剂卸出口和新鲜催化剂加入口。

14.一种蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器，其特征在于，采用权利要求1-13任一的反应器作为蒽醌法制备过氧化氢的加氢反应器。

15.权利要求1-13任一浆态床环流反应器的应用方法，液相原料和/或气相原料进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的含有催化剂颗粒的浆液混合并向上运动，同时反应得到反应产物，在上升管上部的扩大段气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进一步气液固三相分离，分离出的液相经上部的液相出口进入下降管，分离罐下部富含催化剂颗粒的浆液回到下降管底部；下降管内设置过滤组件，经过滤组件过滤后的清液经下降管上部的清液出口引出反应器，得到反应产品。

16.一种制备过氧化氢的方法，采用权利要求1～13的任一种浆态床加氢反应器，工作液和含氢气体进入浆态床环流反应器的上升管底部，与上升管内的浆液混合，在催化剂存在下，工作液与氢气反应，在上升管上部气液分离后，气体由气体出口排出，浆液进入分离罐进行固液初步分离，分离出的液相再经二级过滤设备过滤得到的清液为氢化液；氢化液在氧化反应器中与氧气反应得到含有过氧化氢的氧化液；氧化液在萃取塔中萃取分离得到过氧化氢溶液和工作液。

17.按照权利要求16的方法，其特征在于，所述的上升管内的反应温度为35～80℃，压力为0.1～0.5MPa。

18.按照权利要求16的方法，其特征在于，所述的工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂配制而成。

19.按照权利要求16的方法，其特征在于，所述的催化剂为耐热无机氧化物上负载第VIII族金属的载体型催化剂。

20.按照权利要求19的方法，其特征在于，所述的催化剂平均粒径为10～500μm。

21.按照权利要求16的方法，其特征在于，所述的浆态床环流反应器上升管内的空塔气速为0.01～0.2m/s。