[发明专利]一种蒽醌法生产过氧化氢的流化床氢化装置

说明书

本发明公开了一种蒽醌法生产过氧化氢的流化床氢化装置，包括循环工作液槽、循环工作液泵、循环工作液冷却器、切断阀、循环工作液缓冲罐、流化床氢化塔、氢气管线，流化床氢化塔中设置有气体分布器和液体分布器；来自循环工作液槽的循环工作液经过循环工作液泵、循环工作液冷却器、切断阀、循环工作液缓冲罐后通过液体分布器进入流化床氢化塔，氢气管线与气体分布器相连；所述循环工作液缓冲罐内设置有聚结滤芯和分离滤芯。本发明所述流化床氢化装置可以消除游离水对氢化反应的影响；使用液体吹扫塔底，大幅减少催化剂的沉积，避免使用气体直接吹扫塔底，极大减少了气泡聚并，促进了气液两相的传质，可以在降低气体循环量的同时，提高氢化效率。

技术领域

本发明属于蒽醌法生产过氧化氢领域，具体涉及一种蒽醌法生产过氧化氢的流化床氢化装置。

背景技术

过氧化氢是一种绿色氧化剂，在化工领域有着广泛应用。目前工业上过氧化氢一般采用蒽醌法生产，蒽醌法工艺中一般以2-乙基蒽醌、2-丁基蒽醌、2-戊基蒽醌或它们的混合物为载体，以重芳烃、磷酸三辛酯、醋酸邻甲基环己酯、四丁基脲或二异丁基甲醇等的混合物为溶剂，将载体和溶剂按照一定比例组成工作液。工作液按照氢化、氧化、萃取、后处理的顺序在系统中循环，产出双氧水。在氢化工序，工作液在催化剂的作用下发生氢化反应，得到氢化液；在氧化工序，氢化液与氧气反应，得到氧化液；在萃取工序，氧化液中的过氧化氢被水萃取出来，得到双氧水粗品，流出萃取工序的工作液称为萃余液；在后处理工序，萃余液经过脱水、除过氧化氢、降解物再生后，进入工作液贮槽，完成一次循环。

根据氢化工序使用的反应器形式不同，蒽醌法制过氧化氢可分为固定床工艺、流化床工艺，目前我国大多数过氧化氢生产装置采用传统的固定床工艺。与固定床工艺相比，流化床工艺具有气液固三相混合均匀、传质和传热效果好的优点，在氢效更高的同时，有效蒽醌的降解更少，适合应用于大规模过氧化氢装置（40万吨/年以上）。

流化床氢化工序所使用的催化剂为粉末状，一般为负载钯的氧化铝粉末，具有一定的亲水性，工作液中的水含量过高时，尤其是含有游离水时，催化剂易产生结块现象，导致催化剂易沉降，影响催化剂的流化状态。在后处理工序中，一般采用真空脱水和设置萃余聚结器的方法来去除工作液中夹带的水分（中国专利CN201922109864.8、CN201310703884.2）。这种常见的除水工艺可以去除从萃取工序带来的水分，但是存在以下问题：从后处理工序流入循环工作液槽的工作液温度约为50~55℃，经过循环工作液冷却器冷却至35~45℃后，进入流化床氢化塔，随着温度的降低，工作液的饱和水含量降低，会有部分溶解水转化为游离水；同时，由于工作液流量较大，后处理工序运行效果不佳时，易发生工作液夹带游离水的现象，如不能及时拦截，会有部分游离水进入氢化工序。游离水会导致部分催化剂结块，无法有效流化、发挥催化作用。

气液两相均从底部进入流化床氢化塔后，气液两相夹带着催化剂颗粒并流向上流动。催化剂的颗粒密度一般为0.9~1.1g/cm³，稍高于工作液的密度（0.9~0.95g/cm³）。但是催化剂经过工作液浸泡后，会吸附大量蒽醌，导致工作液中的催化剂颗粒密度增大，在工作液中容易沉降。

为了防止催化剂颗粒沉积在反应器底部，一般设置气体分布器的气体向下吹扫，中国专利CN03151229.1在反应器底部增加假板，并采用向下吹扫的气体喷嘴，气体喷射到光滑的假板上，来防止催化剂的沉积。这导致气体从管式分布器出料后，直接向下喷射撞击反应器底部，即使形成了小气泡，小气泡也很容易聚并成为大气泡，导致气液固三相之间传质效果较差。

在蒽醌加氢的三相流化床设计中，通常不设置液体分布器，采用向下吹扫的气体分布管，可以通过增加氢气循环量，提高气体流速来防止催化剂沉积，促进气液两相的接触。该方法的缺点在于，所需气体循环量大，循环气体流量是理论耗氢量的0.4~1倍，增加了循环气体压缩机的能耗。