新型加氢催化剂及蒽醌法生产双氧水的工艺研究.docx

          新型加氢催化剂及蒽醌法生产双氧水的工艺研究                    关键词：过氧化氢，加氢催化剂，蒽醌法1绪论过氧化氢（H2O2）是一种重要的绿色化工产品，因为其使用不会造成二次污染广泛应用于军工，纺织工业，造纸，化学合成，环保，食品加工，医疗消毒等领域过氧化氢使用蒽醌法商业生产，在有机溶剂中的2-乙基蒽醌（EAQ）首先在负载型Pd催化剂存在下氢化以在温和反应下生成2-乙基蒽氢醌（HEAQ）然后HEAQ被分子氧氧化以在40-60℃的温度下在过程中产生过氧化氢再生EAQH4EAQ的反应类似，首先将H4EAQ氢化为H4HEAQ，然后同时将H2O2生成分子氧化为H4EAQ在工作溶液中，H4EAQ，EAQ和H2O2通过纯水萃取后分离，得到最终的过氧化氢产物自萃取塔的工作溶液通过碱净化并在后处理步骤中处理随后将其循环回氢化反应器工作溶液含有活性AQ，有机溶剂以及在氢化和氧化步骤中形成的副产物再生的EAQ在下一个循环中再次被氢化以获得另一个过氧化氢分子尽管以EAQ开始，主要反应如上所示，但进一步氢化的一些HEAQ转化成四氢-2-乙基蒽氢醌（H4HEAQ）当H4HEAQ被氧化时，它会产生一个H2O2分子和一个四氢蒽醌分子（H4EAQ）。

和EAQ一样，这种H4EAQ也一次又一次地用于生产H2O2在循环过程中，EAQ和H4EAQ也可以通过芳环的深度加氢，非活性AQ中羰基的水解，以及进一步深度氧化成副产物而降解，从而失去产生H2O2的能力加氢催化剂的活性和选择性决定了装置的生产能力通过提高催化剂的高活性和选择性也可以避免副反应根据研究成果和工厂运行经验，需要一种具有高表面积和可导致反应物在床层中扩散的结构的催化剂以及有利于外扩散的过程，这两者都是蒽醌技术的发展趋势本文讨论了工业AQ工艺开发过程中遇到的最重要问题，重点关注活性蒽醌氢化的关键步骤本研究根据氢化动力学开发了一种创新型催化剂，并对其性能进行了研究2加氢催化剂及蒽醌法生产双氧水的工艺本文研究了含Pd/Al2O3催化剂非常小颗粒的滴流床反应器中工作液的加氢反应工作溶液是EAQ，H4EAQ，磷酸三辛酯和C9-C10芳烃的混合物，其中包含22.1g/LEAQ和116.5g/LH4EAQ，C9-C10芳烃与磷酸三辛酯的体积比为3：1工作液在50℃时的特性为：密度897.76kg/m3，表面张力0.349N/s，粘度1.0237×103Pa·s在反应器中，在60℃和0.2MPa的压力下。

首先用芳烃冲洗反应器，然后用510g高度为600mm的GXH-1催化剂填充氮气用于压力和泄漏测试本研究中使用的氢气是从超高纯度级（99.99％）的气瓶中获得的EAQ解决方案以预定流量泵送氢气通过流量计从汽缸流出氢气和工作溶液在混合器中混合，然后下游或上游进入装有GXH-1催化剂的反应器中收集产物混合物并将未反应的氢气排放到大气中收集液体产物用于分析氢化效率定义为由1L工作溶液产生的过氧化氢的克数活性测试在内径为50毫米，高度为620毫米的不锈钢反应器中进行催化剂在反应器中在60±8℃的温度和0.2MPa的压力下首先用芳烃冲洗反应器，然后用510g高度为600mm的GXH-1催化剂填充氮气用于压力和泄漏测试本研究中使用的氢气是从超高纯度级（99.99％）的气瓶中获得的氢气通过流量计从汽缸流出氢气和工作溶液在混合器中混合，然后下游或上游进入装有GXH-1催化剂的反应器中收集产物混合物并将未反应的氢气排放到大气中收集液体产物用于分析3不同参数对双氧水生产的影响研究了GXH-1催化剂与两种工业催化剂在过氧化氢生产中的性能，温度为40〜60℃，压力为0.2MPa，氢空间率为600h1，液空速率为12h1。

结果显示GXH-1的活性在40-60℃的温度范围内远高于其他两种商业使用的催化剂温度和进料方式对GXH-1加氢效率的影响显示，实验采用0.2MPa的氢气压力，15L/h的LHSV和120L/h的氢气流量进行加氢效率随着温度增量而增加，特别是在50℃以上温度对1号样品加氢效率的影响比2号高，说明EAQ和H4EAQ同时发生氢化，仅仅是因为H4EAQ的活化能低于EAQ，转化率在较低温度下较高，而EAQ的加氢在较高温度下贡献最大在相同的温度下，来自上游方法的氢化效率显着高于下游方法物料进料方式如气液上升和下降会影响反应器内物料的停留时间，从而影响反应本部分充分研究了工作溶液和氢气的下游以及上游和运行条件这项研究采用了两种不同浓度的活性蒽醌工作溶液，这两种工作溶液均从工业设备副业采样一种名为1号工作溶液的EAQ为239.6mol/m3，H4EAQ为366.7mol/m3，另一种称为2号，EAQ为93.4mol/m3，H4EAQ为484.9mol/m3进一步讨论的重点是反应物在上游和下游催化剂​​床上的停留时间该建议的测试是在固定床柱上进行的，直径为80毫米，高度为1585毫米，使用水作为流动相，温度为60℃。

研究了催化剂A和GXH-1的停留时间发现GXH-1和工业催化剂A的上游过程的停留时间显着高于下游过程的停留时间，有利于氢化性能实验还表明，使用催化剂GXH-1的停留时间明显高于A的停留时间因此，根据以上讨论，本研究开发的GXH-1催化剂由于其特性具有优异的加氢性能4总结从以上部分可以看出，根据动力学数据和传质模型开发的新型催化剂GXH-1与其他两种工业催化剂相比具有更高的加氢活性温度，压力，LHSV以及进料方式对加氢效率影响很大在温度低于50℃时，温度对加氢效率的影响相对较小，而高于50℃时，加氢效率随着温度的升高而迅速增加还发现加氢效率随着压力的升高而增强，物料的加料方式对加氢效率有显着影响;上流式进料方式有助于减少传质阻力，增强反应物的接触时间在0.2MPa的氢气压力和相同的温度下，上流过程的氢化效率可以比下流过程提高30％参考文献：[1]陈冠群,周涛,曾平,葛志强.蒽醌法生产双氧水的研究进展[J].化学工业与工程,2006(06):550-555+561.[2]刘航,方向晨,贾立明,刘全杰.蒽醌法生产H_2O_2工作液的改进[J].石油学报(石油加工),2015,31(01):72-77.  -全文完-。