[发明专利]用于蒽醌法过氧化氢生产工艺的工作液溶剂体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种双氧水工作液溶剂体系，具体涉及一种用于蒽醌法过氧化氢生产工艺的工作液溶剂体系。

背景技术

蒽醌法过氧化氢生产工艺的基本核心有两个要素：一个是被称之为“载体”的蒽醌，另一个则是工作液溶剂体系。其中，工作液中溶剂的基本作用是溶解蒽醌，使得蒽醌的氢化反应与氧化反应得以以气—液传质形式进行；并在萃取工序中，以纯水将溶解在氧化液中的过氧化氢萃取出来，得到双氧水成品；在萃取过程中得到的萃余相工作液，经后处理工序的净化与再生，重新循环到蒽醌氢化工序。形象地看，工作液溶剂相当于人体中的血液循环，其重要性不言而喻。

正因为工作液溶剂所具有的重要性，国外早已在二十世纪七十年代起，就对不同工作液溶剂在过氧化氢生产中的特性行为，包括对于蒽醌和氢蒽醌的溶解性能、在双氧水萃取过程中分配系数的分布范围、以及其他辅助特性(生产过程中的化学稳定性和基本物理特性，如：粘度、沸点、表面张力和比重，等等)，进行了深入研究与剖析，提出了诸如二异丁基甲醇、2-甲基环己基醋酸酯、四丁基脲、重芳烃和磷酸三辛酯等新型工作液溶剂体系，并应用到了国外大型过氧化氢生产装置，体现出增加产能规模、降低消耗和降低生产成本等显著优势。

国内对工作液溶剂的优化与探索工作起步较晚，目前国内双氧水工业化生产装置中，基本上全都使用重芳烃/磷酸三辛酯两元工作液溶剂体系，具有对于有效蒽醌的溶解度不高、氢化效率偏低，以及双氧水萃取分配系数较低等明显弱点。例如，在国外双氧水生产中，其工作液中有效蒽醌的总含量通常可达160g/L～180g/L，氢化效率可达10g/L～12g/L；而国内双氧水生产装置上，有效蒽醌总溶解度一般仅为120g/L～140g/L，平均氢化效率也只有7g/L～8g/L，其间的差距显而易见。

国外已经成熟应用的过氧化氢生产两元系溶剂体系，如重芳烃/2-甲基环己基醋酸酯溶剂体系，重芳烃/四丁基脲溶剂体系和重芳烃/二异丁基甲醇溶剂体系等，虽然具有对于蒽醌溶解度和双氧水萃取分配系数均较高、一些物理化学特性良好等优点，但也存在某些方面物理性能不足，以及特种溶剂合成工艺复杂，生产成本过高等缺陷，影响到这些溶剂体系难以在国内双氧水生产行业内的大规模推广使用。

2-甲基环己基醋酸酯是国外大型双氧水生产公司广泛使用的工作液溶剂，首先由邻甲酚加氢制备成中间产物——邻甲基环己醇，然后再由邻甲基环己醇与醋酸(或醋酸酐)发生酯化反应，经过精制后得到最终产品2-甲基环己基醋酸酯。由于邻甲酚加氢后生成的中间产物(邻甲基环己醇)具有顺式和反式两种构型，且顺式体的酯化速度较反式体慢了很多，致使2-甲基环己基醋酸酯的生产过程变得十分困难，生产成本居高不下。此外，虽然2-甲基环己基醋酸酯具有相对较高的蒽醌溶解度，但由于它的环状结构的影响，具有较高的比重，达到0.960g/ml～0.968g/ml(相比之下，重芳烃的比重范围为0.865g/ml～0.880g/ml)。过高的溶剂比重，降低了双氧水萃取过程中油、水两相的密度差，使得相应溶剂体系的萃取分配系数变差。

四丁基脲也是国外重点研究和推广使用的双氧水生产工作液新型溶剂之一。相对于国内使用的重芳烃/磷酸三辛酯溶剂体系，由重芳烃与四丁基脲所构成的溶剂体系，具有对于蒽醌溶解度高、双氧水萃取分配系数好等特点。然而，四丁基脲传统生产工艺是使用剧毒的光气作为主要原料，与二丁胺反应制备。近年来，随着科学技术的不断进步，逐步开发出双光气和三光气(固体光气)与二丁胺反应制备四丁基脲的生产新工艺，虽然原料毒性较原有的普通光气有所下降，但仍属于毒性较强的生产工艺。除此之外，原料二丁胺市场价格较高，以三光气为原料的四丁基脲生产过程中还有副产氯化氢产生，增加了生产工艺的复杂性，致使四丁基脲产品市场价格较高，限制了它在过氧化氢生产工艺中的大规模推广使用。

与上述四丁基脲情况相仿的还有溶剂二异丁基甲醇，它也是国外早期研发用于过氧化氢生产的优秀溶剂之一。其基本合成工艺为：先由丙酮缩合制成二异丁基甲酮，再通过加氢反应，将二异丁基甲酮氢化为二异丁基甲醇。由于在丙酮缩合过程中，副产相当量的甲基异丁基酮，极大地影响了二异丁基甲酮的合成收率和制造成本，至今国内仍然没有二异丁基甲醇产品生产装置。

由上述的分析可知，国内双氧水行业在工作液新型溶剂的研发方面仍处于比较落后的状况，绝大多数双氧水生产装置工作液仍长期使用较为单一的溶剂体系(重芳烃+磷酸三辛酯的两元溶剂体系)。对于国外早期研发和现已大规模应用的特殊溶剂，或因这些溶剂生产困难，或因这些溶剂市场价格过高，或因这些溶剂本身存在的某些问题，都导致了迟迟未在国内双氧水生产行业中得到大规模的推广应用。