一種雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙氧水生產(chǎn)的氧化方法，特別是蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的高效氧化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒽醌法為當前生產(chǎn)雙氧水的主要方法，是以2-乙基蒽醌(EAQ)為工作載體，以重芳烴(Ar)、磷酸三辛酯(TOP)或其它組分為工作溶劑配成工作液，經(jīng)過蒽醌氫化、氫蒽醌氧化、純水萃取和工作液后處理等工序，得到雙氧水產(chǎn)品。氫蒽醌氧化過程為含有氫蒽醌的工作液與含氧氣體于氧化塔內(nèi)發(fā)生的自動氧化反應，反應過程為大量的空氣與氫化液之間進行的，氣液兩相界面阻力較大，因此導致反應速率低、反應時間長、雙氧水分解、氧化收率低、副反應嚴重等不利后果。
[0003]為了保證氧化完全以及充分利用空氣中的氧，現(xiàn)有的雙氧水生產(chǎn)技術(shù)中的氧化塔一般分為上、下二節(jié)塔，兩節(jié)塔之間為表觀串聯(lián)流程，上塔為新鮮的氧化液和下塔反應過的空氣反應，下塔為新鮮空氣和上塔反應過的氧化液反應，每節(jié)塔內(nèi)都是氫化液與空氣自塔底進入并流向上運動而逐漸發(fā)生氧化反應的過程。當前氧化過程在運行時普遍存在幾個問題:(I)氧化反應為自動氧化反應，所需完全氧化反應時間較長，造成雙氧水分解及副反應多等后果；(2)氧化反應過程中，空氣氣泡會逐漸長大及物料的重力作用而返混會引起空氣和氫化液接觸不充分，氧化收率偏低。
[0004]CN102009961A提出了一種蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫的氧化方法，該方法是將含氧氣的氣相分散到含油氫化蒽醌衍生物的工作液中，得到含微米級氣泡的氣-液混合流體，進而在氣液混合液體流過延遲管道的過程中完成氧化反應。該方法的目的一方面是提高氧化效率，另一方面縮小氧化時間，減小氧化塔體積。
[0005]但實際上，隨著氧化反應的進行，微米級氣泡會很快長大為大氣泡，一方面大幅度降低氧化速率，另一方面尾氧含量高，存在安全隱患；涉及的微米級氣泡的形成過程所用的微孔膜、微孔篩板、微米級通道等投資高，不適宜大規(guī)模工業(yè)應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法，該方法具有氧化速率快、完全氧化時間短、氧化收率高以及尾氧含量低等優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法，包括如下內(nèi)容:(I)首先將氫化液與含氧氣體引入高壓溶氣設備，將部分含氧氣體溶解在氫化液中；(2)將步驟(I)的物料引入到霧化器進行霧化；(3)霧化后的氣液混合物在氧化反應器內(nèi)進行氧化反應；(4)氧化完全后的物料進行氣液分離，氧化液引入下一工序。
[0008]本發(fā)明方法中，所述的氫化液為蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的工作液發(fā)生氫化后的產(chǎn)物，其中工作液中的溶質(zhì)可以為2-乙基蒽醌、戊基蒽醌及其同分異構(gòu)體中的一種或多種，溶劑為本領域技術(shù)人員常用的有機溶劑，如重芳烴、磷酸三辛酯、2-甲基環(huán)己基醋酸酯、4- 丁基脲或2-異丁基甲醇等有機溶劑中的一種或多種。
[0009]本發(fā)明方法中，所述的含氧氣體為純氧氣、氧氣與氮氣的混合物或氧氣與惰性氣體的混合物中的一種，氧氣在氣相中的體積分數(shù)為10%~50%。
[0010]本發(fā)明方法中，高壓溶氣設備可以為高壓溶氣栗、高壓射流栗及管道溶氣栗中的一種或多種組合。高壓溶氣設備可以是單級別的或者多級串聯(lián)或者并聯(lián)組合使用。
[0011]本發(fā)明方法中，氫化液與含氧氣體的體積流量(NmVh)比為1:6?1:35，優(yōu)選1:
10-1:18ο
[0012]本發(fā)明方法中，氫化液中溶解的含氧氣體的體積百分比為10%?85%，優(yōu)選21°/『50%，含氧氣體的溶解量與操作壓力和溫度有關，可以根據(jù)需要實際操作需要進行調(diào)整，其中高壓溶氣設備操作壓力為0.5?30MPa，優(yōu)選15?25 MPa,操作溫度為45?55°C。
[0013]本發(fā)明方法中，所述的霧化器可以為霧化噴嘴、高速離心霧化器或超聲霧化器等中的一種或幾種組合，優(yōu)選為霧化噴嘴；霧化反應器可以內(nèi)置于氧化反應器底部；也可以霧化器主體設置于反應器外，出料口(霧化產(chǎn)物出口)內(nèi)置與氧化反應器底部。
[0014]本發(fā)明方法中，霧化器的進料口與氣液混合物進口管連接，霧化產(chǎn)物由出料口排出自下而上進行氧化反應。
[0015]本發(fā)明方法中，所述的霧化噴嘴的操作壓力為0.15?0.5MPa，操作溫度為50?55。。。
[0016]本發(fā)明方法中，所述的霧化器霧化后的液滴尺寸為I?50微米。
[0017]本發(fā)明方法中，氧化反應器可采用一個或多個氧化反應器，當采用多個氧化反應器時，優(yōu)選各氧化反應器之間并聯(lián)。
[0018]本發(fā)明方法中，氧化反應溫度50?55 °C，反應壓力0.15?0.5MPa。
[0019]本發(fā)明方法中，反應物料在氧化反應器內(nèi)的停留時間為0.5?5分鐘。
[0020]本發(fā)明雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法中，由于氧氣與工作液之間的反應為自動氧化反應，反應速率受氣液界面?zhèn)髻|(zhì)控制，因此需要提供給氣液兩相足夠大的接觸表面積，才能獲得最夠高的反應速率。而在現(xiàn)有技術(shù)中，由于空氣與工作液從氧化塔底部進入時，只進行簡單的分布，使氣液接觸面積小，反應速率低，而且在氣液由下而上運動過程中，氣泡會逐漸長大聚丙進一步降低了氣液兩相的接觸面積。本發(fā)明首先將含氧氣體溶解在氫化液中，使氣液充分的混合溶解，以減少降低相界面阻力，然后引入到霧化器內(nèi)將物料迅速霧化，將氣液混合物霧化為微米級的液滴，瞬間獲得較大的氣液表面積，這樣可以在極短的時間內(nèi)達到氣液兩相的完全氧化反應，就可以大幅度提高氣液反應速率、降低氧化時間、減少雙氧水分解及氧化副反應的發(fā)生，而且可以充分吸收氣相中的氧氣，確保氧化完全和尾氣中較低的氧含量達到安全指標。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明工藝方法流程示意圖。
[0022]其中I為含氧氣體，2為氫化液，3為高壓溶氣設備，4氣液混合物，5為霧化器，6為氧化反應器，7為氧化尾氣，10為氧化液。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【附圖說明】和實施例對本技術(shù)發(fā)明方案進行詳細說明，但本發(fā)明不受下述實施例的限制。
[0024]對比例I
一普通氧化塔，分為上、下兩節(jié)，氫化液自上節(jié)塔反應后、進入下節(jié)塔繼續(xù)反應，而空氣則自下節(jié)塔進入反應后、經(jīng)上節(jié)塔流出，塔徑1000mm，高度9372mm，氧化塔總體積為
19.91m3，氧化反應溫度50?55°C、壓力0.2?0.25MPa，氫化液量62.5m3/h，空氣加入量2008Nm3/h，反應物料在塔內(nèi)的停留時間為20?25分鐘時，經(jīng)氧化反應后的氧化收率為85%?90%，尾氧含量為5%?10%。
[0025]實施例1
一節(jié)氧化塔，塔徑1200mm，高度2500mm，氧化塔總體積為3.37m3。氫化液60m3/h，空氣加入量2000Nm3/h。首先將空氣與氫化液與管道混合后于50?55°C、15?16MPa條件下引入高壓溶氣栗，將40%空氣溶解在氫化液中，然后將氫化液引入霧化器，霧化器內(nèi)裝有霧化噴嘴，使氣液混合物在氧化塔內(nèi)瞬間霧化，霧化后的物料發(fā)生氧化反應后在塔頂進行氣液分離。結(jié)果表明，反應物料在塔內(nèi)的停留時間為2.5?2.8分鐘時，經(jīng)氧化反應后的氧化收率為95%?97%，尾氧含量為3%?5%。
[0026]實施例2
三節(jié)相同氧化塔并聯(lián)，塔徑600mm，高度3400mm，單節(jié)氧化塔體積均為1.01m3。氫化液
3.lm3/h，空氣加入量100Nm3/h。首先將空氣與氫化液分別分為三股物料，分別進行氣液混合后于50?55°C、8?1MPa條件下引入三個高壓溶氣栗，將32%空氣溶解在氫化液中，然后將氣液混合物引入霧化器，霧化器內(nèi)裝有霧化噴嘴，使氣液混合物在氧化塔內(nèi)瞬間霧化，霧化后的物料發(fā)生氧化反應后在塔頂進行氣液分離。結(jié)果表明，反應物料在塔內(nèi)的停留時間分別為2.2?2.4分鐘時，經(jīng)氧化反應后的氧化收率為97%?98%，尾氧含量為2%?4%。
【主權(quán)項】
1.一種雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法，其特征在于包括如下內(nèi)容:(1)首先將氫化液與含氧氣體引入高壓溶氣設備，將部分含氧氣體溶解在氫化液中；(2)將溶解含氧氣體的氫化液引入到霧化器進行霧化；(3)霧化后的氣液混合物在氧化反應器內(nèi)進行氧化反應；(4)氧化完全后的物料進行氣液分離，氧化液引入下一工序。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的含氧氣體為純氧氣、氧氣與氮氣的混合物或氧氣與惰性氣體的混合物中的一種，氧氣在氣相中的體積分數(shù)為10%~50%。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的高壓溶氣設備為高壓溶氣栗、高壓射流栗及管道溶氣栗中的一種或多種組合。4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:高壓溶氣設備操作壓力為0.5?30MPa，操作溫度為45?55 °C。5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的氫化液與含氧氣體的體積流量比為1:6?I:35o6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的氫化液中溶解的含氧氣體的體積百分比為10%?85%。7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的氫化液中溶解的含氧氣體的體積百分比為21%~50%。8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的霧化器為霧化噴嘴、高速離心霧化器或超聲霧化器等中的一種或幾種組合。9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的霧化器內(nèi)置于氧化反應器底部，或霧化器主體設置于反應器外，出料口內(nèi)置與氧化反應器底部。10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述霧化器的進料口與氣液混合物進口管連接，霧化產(chǎn)物由出料口排出自下而上進行氧化反應。11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述的霧化噴嘴的操作壓力為0.15?0.5MPa，操作溫度為50?55°C。12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的霧化器霧化后的液滴尺寸為I?50微米。13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的氧化反應溫度50?55 0C，反應壓力 0.15 ?0.5MPa。14.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的反應物料在氧化反應器內(nèi)的停留時間為0.5?5分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙氧水生產(chǎn)的高效氧化方法，包括如下內(nèi)容：首先將氫化液與含氧氣體一起/分別引入高壓溶氣系統(tǒng)，將大部分含氧氣體溶解在氫化液中；再將物料引入霧化器，將工作液/氫氣充分霧化為微米級的液滴；霧化后的液滴于氧化反應器內(nèi)發(fā)生高效氧化反應；氧化完全后的物料進行氣液分離，氧化液引入下一工序。本發(fā)明的雙氧水氧化過程是由高壓溶氣系統(tǒng)—微米級霧化系統(tǒng)—快速反應系統(tǒng)三部分組成，工藝技術(shù)先進，物料在反應器內(nèi)達到完全氧化的停留時間短，僅為現(xiàn)有技術(shù)的1/5，使得氧化副反應少，雙氧水分解少，氧化效率達到≥98%，氧化收率達到≥98%。
【IPC分類】C01B15/023
【公開號】CN105565276
【申請?zhí)枴緾N201410603744
【發(fā)明人】楊秀娜, 齊慧敏, 王海波, 金平, 阮宗琳
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年11月3日