[实用新型]管式混合反应器和由烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统

说明书

本公开涉及一种管式混合反应器和由烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统，该管式混合反应器能够同时完成气、液两相反应物料的混合和化学反应，该反应器内的混合区设有通过微孔连通的第一通道和第二通道，气相反应物可以通过该微孔以微气泡的形式进入液相反应物中，使得气液两相反应物能够充分接触混合均匀，得到近似均相乳化状的气液混合物，气液混合物再进入反应区的反应管内进行氧化反应，可以有效促进气液两相间的化学反应，提高了氧化反应速率和产率，减少副反应发生。本公开的烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统采用管式混合反应器，能够同时完成气液物料的高度均匀混合和反应，能够提高氧化反应速率和产率，提高过氧化氢产品质量。

技术领域

本公开涉及化工生产技术领域，具体地，涉及一种管式混合反应器和由烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统。

背景技术

过氧化氢的工业化生产一般通过蒽醌法工艺来实现。蒽醌法工艺是在催化剂的存在下，将溶于有机溶剂中烷基蒽醌氢化，得到相应的烷基蒽氢醌，后者再经过氧气或空气氧化，即生成过氧化氢，同时烷基蒽氢醌又变回烷基蒽醌，生成的过氧化氢用去离子水萃取，即得不同规格的过氧化氢产品，萃取过的烷基蒽醌溶液经除水、净化或再生处理后，可循环使用。该法主要反应如下式1所示：

蒽醌法的优点是能耗低、成本低、安全性能较好，适合大规模生产。对蒽醌法的工艺改进主要体现在采用触媒的工艺改进，同时，在氢化、氧化、萃取部分也有很大的技术改进空间。目前国外国内最先进的装置均采用蒽醌法钯触媒工艺，国内一般采用固定床氢化工艺。其中的氧化工序一般采用塔式反应器，多采用多塔串联气液并流氧化工艺，多塔串联气液并流氧化反应器虽然也能满足生产需要，但存在氧化反应速率慢、生产效率低、工作液降解严重、产品质量差、单位产品生产消耗高等问题。同时，由于氧化反应是放热反应，且氧化塔工作液存量大，热量移出困难，现有技术多采用塔内内置式换热器，生产设备体积大、投资成本高，也不便于对换热器进行生产和维修；内置式换热器还容易发生内漏，不利于氧化塔安全操作。

实用新型内容

本公开的目的是解决现有的蒽醌法制备过氧化氢的装置存在的氧化反应速率慢、生产效率低的问题，提供一种管式混合反应器和由烷基蒽氢醌氧化制备过氧化氢的系统。

为了实现上述目的，本公开的第一方面提供一种管式混合反应器，该反应器包括气体入口、液体入口、产物出口、混合区和反应区；所述反应区包括反应管，所述反应管的入口和出口分别与所述混合区和所述产物出口连通；所述混合区包括第一通道和第二通道，所述第一通道与所述气体入口连通，所述第二通道分别与所述液体入口和所述反应管的入口连通；所述第一通道和第二通道仅通过微孔连通，以使所述第一通道内的气体在压力作用下通过所述微孔进入所述第二通道内，并在所述第二通道的液体内形成微气泡，所述微孔的平均孔径为1nm～100μm。

可选地，所述混合区包括混合区壳体和置于所述混合区壳体内的至少一个微孔膜管，所述微孔膜管的管壁上含有所述微孔，以使所述混合区的壳程和管程仅通过所述微孔连通，所有所述微孔膜管的管程形成为所述第二通道，所述微孔膜管外壁与所述混合区壳体内的空间形成为所述第一通道。

可选地，所述混合区包括垂直于轴向设置的第一密封板和第二密封板，所述第一密封板、第二密封板和反应器内壁围成所述混合区壳体，所述微孔膜管轴向贯穿所述混合区壳体，以使所述第一密封板的外侧仅通过所述微孔膜管于所述第二密封板的外侧连通，所述液体入口与所述第一密封板的外侧空间连通，所述气体入口与所述混合区壳体内部连通。

可选地，所述微孔膜管为选自陶瓷微孔膜管、金属微孔膜管、玻璃纤维微孔膜管、氧化铝微孔膜管、MFI型分子筛膜管和有机微孔膜管中的一种。

可选地，所述微孔的平均孔径为5～500nm

可选地，所述反应管外设有换热夹套；所述反应管为选自U型反应管、盘式反应管和串联多管式反应管中的一种。