專利名稱：在造紙廠生產(chǎn)過氧化氫的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種在造紙廠生產(chǎn)過氧化氫的設(shè)備，所述生產(chǎn)包括的第一步是溶解在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑的混合物中的至少一種蒽醌衍生物的催化加氫，第二步是所得到的加氫后的工作溶液的氧化，所述氧化是通過向該工作溶液中注入含有氧的氣體混合物如空氣以得到一種氧化的工作溶液而進(jìn)行的， 第三步是從氧化的工作溶液中萃取出過氧化氫，所述萃取是通過將水逆流注入氧化的工作溶液中進(jìn)行的，提供用于在所述第一步中注入一種含有氫氣的氣體和在第二步中注入備用空氣的裝置。
這樣一種設(shè)備被稱為“現(xiàn)場制造”設(shè)備，也就是說，過氧化氫在其使用地點(diǎn)制造，在這種情況下，其使用地點(diǎn)是制造化學(xué)紙漿的工廠，所述制造是按照含有至少一種蒽醌衍生物的工作溶液的自氧化方法進(jìn)行的。
工作溶液的蒽醌衍生物成分優(yōu)選選自有1至5個(gè)碳原子的烷基取代基如甲基、乙基、仲丁基、叔丁基、叔戊基和異戊基的2-烷基-9，10-蒽醌，和相應(yīng)的5、6、7、-四氫化或選自二烷基-9，10-蒽醌，其中的烷基取代基可以相同或不同，含有1-5個(gè)碳原子，例如甲基、乙基和叔丁基如1，3-二甲基、1，4-二甲基、2，3-二甲基、2，7-二甲基、1，3-二乙基、2，7-二-叔丁基或2-乙基-6-叔丁基，和相應(yīng)的5，6，7，8-四氫衍生物。工作溶液的有機(jī)溶劑成分優(yōu)選為一種非極性化合物和一種極性化合物的混合物。非極性化合物優(yōu)選選自沸點(diǎn)高于140℃的石油餾分，該餾分主要含有有至少9個(gè)碳原子的芳烴例如三甲苯的異構(gòu)體、四甲苯的異構(gòu)體、叔丁基苯、甲基萘的異構(gòu)體或二甲基萘的異構(gòu)體。極性化合物優(yōu)選選自飽和醇類，該醇類優(yōu)選含有7-11個(gè)碳原子如二異丁基甲醇、3，5，5-三甲基己醇或異庚醇，羧酸酯類如商品名為“Sextate”的乙酸環(huán)己基甲酯、乙酸庚酯、苯甲酸丁酯或庚酸乙酯，磷酸酯類如磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基丁基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯或磷酸三(正辛基)酯，或者四元取代的尿素，如四(正丁基)尿素。
加氫反應(yīng)一般在50-70℃下進(jìn)行，控制氫氣流速的容器中液面上空間氣體的壓力為0.5-4巴，優(yōu)選0.8-1.5巴(相對)。在氫化器的出口得到5-15g/l，優(yōu)選7-10g/l的當(dāng)量產(chǎn)物。
應(yīng)理解“過氧化氫當(dāng)量數(shù)”是指以克表示的過氧化氫的量，所述量是如果該氧化器中氧化步驟的產(chǎn)率是100％的話，一升工作溶液在氧化步驟結(jié)束時(shí)能提供的過氧化氫的量。以過氧化物的質(zhì)量表示的實(shí)得濃度相當(dāng)于摩爾濃度，所述摩爾濃度等于在工作溶液中混合的可再次氧化的蒽氫醌的摩爾濃度。
有利的作法是經(jīng)過由穿有直徑0.5-3mm，優(yōu)選1-2mm的孔的管或板構(gòu)成的分布器以20-100m/sec，優(yōu)選40-50m/sec的注入速度導(dǎo)入氫氣。
所得到的加氫后的溶液首先被冷卻，然后被加入構(gòu)成第二步的氧化器的上端，而含氧氣體如壓縮空氣被注入氧化器的底部?？諝庠谘趸髦信c工作溶液逆流地上升，所述工作溶液下降經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶盍匣蚨嗫装濉?br> 最后，氧化后的工作溶液被冷卻，然后被引入構(gòu)成第三步的過氧化氫萃取器的底部。用水逆流萃取工作溶液，所述水優(yōu)選為軟化水，該水在萃取器的上部被引入。在萃取器的出口處回收過氧化氫，而工作溶液被循環(huán)回氫化器。在萃取塔的出口處，水溶液的過氧化氫檢定值小于45％。
借助一個(gè)電力壓縮機(jī)引入氫氣。實(shí)際上，這些壓縮機(jī)有運(yùn)動構(gòu)件，這些構(gòu)件需要維護(hù)并且會引起安全問題，特別是在密封程度方面，密封不好會形成氫氣通道泄漏或者空氣進(jìn)入通道。
在設(shè)備停工時(shí)，將惰性的氮?dú)庖霘浠髦?，并使從氫化器頂部流出的氣態(tài)流體循環(huán)通過該壓縮機(jī)并重新引入氫化器底部，以便使催化劑保持懸浮狀態(tài)。
另外，按照現(xiàn)有技術(shù)，使氫氣經(jīng)過一個(gè)擴(kuò)散器進(jìn)入氫化器，所述擴(kuò)散器一般由多孔板構(gòu)成，該板的孔有非常小的直徑，所述直徑在幾十微米的數(shù)量級。這導(dǎo)致工作溶液由于蒸發(fā)效應(yīng)該冷表面上的工作溶液在孔中結(jié)晶。因此，需要事先再加熱含氫氣體并用溶劑混合物使之飽和，這需要附加的投資。
最后，在造紙廠制造化學(xué)紙漿的方法與連續(xù)產(chǎn)生大量壓縮蒸汽有關(guān)，到目前為止所述蒸汽一直是部分回收。
本發(fā)明的目的是提供一種在造紙廠現(xiàn)場生產(chǎn)過氧化氫的設(shè)備，其中借助能夠增加設(shè)備的可靠性及其安全性，特別是在停止向設(shè)備供電的情況下的可靠性和安全性的方法確保氫氣或惰性氮?dú)獾囊搿?br> 按照本發(fā)明，引入含氫氣體的裝置包括一個(gè)噴射器，該噴射器由一個(gè)縮頸多支管構(gòu)成，所述噴射器與一個(gè)用于引入氫氣的導(dǎo)管和用于為該噴射器提供加壓蒸汽的裝置相連，所述蒸汽來自造紙廠，使該蒸汽攜帶氫氣到第一段。
在本發(fā)明的上下文中，“含氫氣體”表示一個(gè)由純氫氣組成的氣流或含有氫氣和一種相對工作溶液來說是惰性的氣體例如氮?dú)獾臍怏w混合物。
造紙廠產(chǎn)生的蒸汽的平均壓力為10-15巴，并且總是可以在現(xiàn)場得到的。為此，萬一設(shè)備由于停電而突然停工，借助于噴射器惰性氮?dú)獾脑傺h(huán)得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其它具體特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述過程中變得更清楚，下面的描述是結(jié)合附圖進(jìn)行的，其中用非限定性的實(shí)施例的方式來闡述一種實(shí)施方案。


圖1是本發(fā)明用于在使用現(xiàn)場制造過氧化氫的設(shè)備的流程簡圖。
圖2是一個(gè)噴射器的縱向剖面正視圖，圖1的設(shè)備可安有該噴射器。
圖1所示的設(shè)備被設(shè)計(jì)用于在造紙廠1現(xiàn)場生產(chǎn)過氧化氫(“現(xiàn)場”制造)。
該設(shè)備包括工作溶液加氫的第一段2，所述工作溶液含有在有機(jī)溶劑混合物中的至少一種蒽醌衍生物，和所得到的加氫后的工作溶液的氧化的第二段3，該氧化通過借助壓縮器4在構(gòu)成氧化器3的塔的底部引入空氣(箭頭F)來進(jìn)行，從而得到氧化的工作溶液。最后，該制造設(shè)備包含過氧化氫萃取的第三段5，所述萃取是通過將水逆流加入工作溶液來進(jìn)行的，所述工作溶液從底部向上通過萃取塔5。在萃取器5的下部(箭頭H)收集過氧化氫，回收的濃度小于45％，優(yōu)選小于20％。在經(jīng)過一個(gè)聚結(jié)器6后，萃取后的工作溶液經(jīng)泵39再循環(huán)，在換熱器13中再加熱并在氫化器的底部引入。
新鮮的過量氫在氫化器2的底部(箭頭K)引入并在管7中與再循環(huán)的氣態(tài)流體混合，所述流體含有氫，是在氫化器2的上部回收的，它們構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)回路8。加氫后的工作溶液在氫化器2的底部收集，經(jīng)過一個(gè)過濾系統(tǒng)11，然后經(jīng)泵12輸送至換熱器13和冷卻器14，然后引入氧化器3的上部。后者含有氣液接觸裝置15，如亂堆填料如拉西環(huán)，或多孔板。廢空氣在氧化器3的上部排出，經(jīng)過一個(gè)冷凝系統(tǒng)16被排入大氣，還可在進(jìn)一步凈化后排放。工作溶液在氧化器3的底部經(jīng)管17收集，經(jīng)泵18引入冷卻器19，然后在萃取塔5的下部引入，它向上與經(jīng)上部引入(箭頭G)的軟化水逆流接觸。
提供用于將氫引入第一段2的裝置，這些裝置包括一個(gè)噴射器21，例如Bertin公司出售的種類。該噴射器21由縮頸多支管構(gòu)成，其室22(圖2)與管23相通，以引入來自造紙廠1的加壓蒸汽，并與一個(gè)供給來自氫化器2頂部的再循環(huán)氫氣的導(dǎo)管24相通?？稍谠旒垙S現(xiàn)場得到的蒸汽來自鍋爐，用于回收黑液中的氣味，并且正如已指出的那樣，通常平均壓力為10至15巴之間。室22止于其端部，該端部與管23相對，并帶有縮頸22a，該縮頸連有一擴(kuò)張型噴嘴25，該噴嘴經(jīng)管26連到一個(gè)冷凝器27如水冷凝器上。后者自身經(jīng)一導(dǎo)管28連于一個(gè)冷凝液分離器29，含氫流體從此處排出，以便經(jīng)管7在氫化器2的底部引入。
噴射器21的室22以已知方式包含一個(gè)中心套管31，該套管與引入導(dǎo)管23同軸，并且后者位于套管31之中。加壓蒸汽引入導(dǎo)管23，并且套管31吸取套管31周圍的氫氣，兩種氣體在通過混合器32中的縮頸22a處之后混合。混合物在經(jīng)過縮頸后壓力降低并由擴(kuò)張型噴嘴25噴入管26。
設(shè)在氫化器的第一段2的頂部的管34上安裝有一個(gè)閥35，并使得能夠引導(dǎo)惰性氣體如氮?dú)膺M(jìn)入氫化器2的液面上氣體空間。如果需要，該閥35可以開啟，同時(shí)閥33關(guān)閉，所述閥33位于在管7的上游的額外氫氣供給管上。這樣，萬一過氧化氫生產(chǎn)設(shè)備停工，能夠保持設(shè)備的安全并能防止氫化器2中所裝的催化劑沉積，這有助于它的重新起動。
氫氣在第一段2的底部經(jīng)過一個(gè)分布器36引入，所述分布器以公知的方法制造，還可經(jīng)過一塊板或經(jīng)過一個(gè)管引入，它們穿有多個(gè)各自直徑約0.5-3mm，優(yōu)選1-2mm的孔，但是不經(jīng)過與現(xiàn)有技術(shù)同樣的多孔板引入。這些孔能使氣體的噴射速率為20-100m/sec，優(yōu)選40-50m/sec。
萬一壓縮機(jī)4出現(xiàn)機(jī)械故障或停止供電，空氣不再被引入氧化器。萬一故障時(shí)間延長，經(jīng)過管37由未示出的空氣源提供應(yīng)急空氣。實(shí)際上需要將應(yīng)急空氣引入氧化器3以氧化循環(huán)中存在的被還原的工作溶液，萬一由于供電中斷設(shè)備停工，用輔助發(fā)電機(jī)供電給空氣壓縮機(jī)在經(jīng)濟(jì)上是不大可能的。本發(fā)明的附加特點(diǎn)是為進(jìn)行該應(yīng)急空氣的引入提供一種噴射裝置，該裝置由一個(gè)噴射器21’、一個(gè)冷凝器27’和一個(gè)冷凝液分離器如29’構(gòu)成，所述冷凝液分離器與管37相連，其中蒸汽冷凝和該處的氣體可被引入相關(guān)的段3。該裝置可借助于使用加壓蒸汽經(jīng)管37提供應(yīng)急空氣，所述蒸汽從造紙廠1經(jīng)過一連接段(未示出)通入噴射器21’。
經(jīng)聚結(jié)器6回收的工作溶液經(jīng)過泵39和冷卻器13循環(huán)到氫化器2，如圖1所示。
按照本發(fā)明的簡化的實(shí)施方案，設(shè)備可以只配有氫氣噴射器21，而沒有提供應(yīng)急空氣的第二噴射器。
在正常操作時(shí)，閥35關(guān)閉。如果設(shè)備停工，通過開啟閥35和關(guān)閉閥33用引入惰性氮?dú)鈦泶嬉霘錃狻?br> 萬一供電突然停止，兩個(gè)氫氣和應(yīng)急空氣噴射器改進(jìn)了設(shè)備的安全性和可靠性，這是因?yàn)榧訅赫羝偸强梢栽谠旒垙S1現(xiàn)場得到的，從而可以向氫化器2連續(xù)供給惰性氮?dú)夂拖蜓趸?供給應(yīng)急空氣。
另外，上述氫氣分布器36的布置防止工作溶液由于蒸發(fā)效應(yīng)在孔中結(jié)晶，這可以借助迄今為止所用的多孔擴(kuò)散器實(shí)現(xiàn)。因此，這樣能省卻用溶劑飽和額外的氫氣的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)到目前為止對于常用的擴(kuò)散器是需要的。這樣節(jié)省了設(shè)備的建造。
最后，應(yīng)注意用于向氫化器2提供氫氣或提供惰性氮?dú)饪梢允褂孟嗤恼羝麌娚湎到y(tǒng)21。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方案并可包括各種供選擇的實(shí)施形式。
權(quán)利要求
1.用于在造紙廠現(xiàn)場生產(chǎn)過氧化氫的設(shè)備，其中包括至少一種蒽醌衍生物在有機(jī)溶劑混合物中以溶液形式催化加氫的第一段(2)，通過將含氧的氣體混合物如空氣加入工作溶液以得到氧化的工作溶液而使得到的氫化后的工作溶液氧化的第二段(3)和通過將水逆流加入氧化的工作溶液中從氧化的工作溶液中萃取過氧化氫的第三段(5)，用于將含氫氣體引入所述第一段并將應(yīng)急空氣引入第二段的裝置，其特征在于所述用于引入含氫氣體的裝置包括一個(gè)由縮頸多支管構(gòu)成的噴射器(21)，所述噴射器連接一個(gè)用于引入氫氣的導(dǎo)管(24)和用于為該噴射器提供來自造紙廠(1)的帶壓蒸汽的裝置(23)，使得蒸汽攜帶含氫氣體到第一段，同時(shí)氣體在經(jīng)過縮頸之后壓力減小。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于氫化第一段(2)在其頂部設(shè)有一管(34)，該管設(shè)有一連接惰性氣體源的閥(35)，以便將惰性氣體引入第一段(2)的液面上氣體空間。
3.按照權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于所述用于引入應(yīng)急空氣的裝置包括一個(gè)第二噴射器(21’)，該噴射器連接一個(gè)用于將應(yīng)急空氣引入第二段(3)的導(dǎo)管(37)和用于為該噴射器提供來自造紙廠(1)的帶壓蒸汽的裝置，使得如果需要該蒸汽可以攜帶應(yīng)急空氣到第二段(3)。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于各噴射器(21，21’)的出口連接一冷凝器(27，27’)，所述冷凝器自身連接一個(gè)冷凝液分離器(29，29’)，在該分離器中蒸汽冷凝，而且氣體從此處被引入有關(guān)段(2或3)。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于第一段(2)設(shè)有一個(gè)氫氣分布器，該分布器由一塊穿有多孔的板或管36構(gòu)成，所述孔的直徑約為0.5-3mm。
全文摘要
用于在造紙廠現(xiàn)場生產(chǎn)過氧化氫的設(shè)備,包括至少一種蒽醌衍生物在有機(jī)溶劑混合物中以溶液形式催化加氫的第一段(2),通過將含氧氣體混合物如空氣加入工作溶液以得到氧化的工作溶液而使得到的氫化后的工作溶液氧化的第二段(3)和通過將水逆流加入氧化的工作溶液中從氧化的工作溶液中萃取過氧化氫的第三段(5),用于將含氫氣的氣體引入所述第一段并將應(yīng)急空氣引入第二段的裝置;所述用于引入含氫氣體的裝置包括一個(gè)由縮頸多支管構(gòu)成的噴射器(21),所述噴射器連接一個(gè)用于引入氫氣的導(dǎo)管(24)和用于為該噴射器提供來自造紙廠(1)的帶壓蒸汽的裝置(23),使得蒸汽攜帶含氫氣體到第一段,同時(shí)氣體在經(jīng)過縮頸之后壓力減小。
文檔編號B01J19/26GK1176630SQ9619221
公開日1998年3月18日 申請日期1996年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月28日
發(fā)明者H·萊當(dāng) 申請人:凱默夏爾公司