一种烷基蒽氢醌的制备方法和一种生产过氧化氢的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烷基蒽氢醌的制备方法，本发明还涉及一种生产过氧化氢的方 法。
【背景技术】
[0002] 双氧水作为一种重要的化学品，广泛地应用于国民生产和生活的各个领域。目前， 蒽醌法是世界上生产双氧水的主流工艺，该工艺是将烷基蒽醌溶解于重芳烃、醇类、酯类等 合适的有机溶剂中，配成工作液，在催化剂作用下，使该工作液中的烷基蒽醌与氢气反应生 成烷基蒽氢醌，再通过空气氧化，烷基蒽氢醌氧化生成过氧化氢和烷基蒽醌，然后用水萃取 其中的过氧化氢，经净化、浓缩得具有一定浓度的双氧水产品，萃取后的烷基蒽醌工作液循 环使用。
[0003] 目前，国内双氧水的氢化工艺普遍采用的是滴流床工艺，该工艺存在气-液混合 不均匀，气-液-固三相间的传质效果较差，氢气扩散至工作液和催化剂上的速度较慢，催 化剂表面利用率低，工作液必须在催化剂上停留较长时间才能达到较好的氢化效果，从而 造成氢化反应器体积较大，催化剂处理量不高，增大了投资和生产成本；同时，传统滴流床 沟流、壁流现象严重，易形成热点温度，反应温度难以精确控制，造成副反应增加，从而影响 氢化效率和催化剂寿命。
[0004] 鉴于目前在蒽醌法制双氧水的氢化工艺中，传统滴流床工艺存在的诸多问题，急 需发展一种效率更高的氢化方法来解决现有技术中存在的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有的滴流床氢化工艺存在的上述不足，提供一种烷基蒽 醌氢化方法和一种生产过氧化氢的方法。
[0006] 本发明的发明人在研究过程中发现：将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔送入含 有烷基蒽醌和/或氢化烷基蒽醌的溶液中，能够将氢气更好地溶解并分散在该溶液中；将 得到的含氢溶液以向上流动的方式送入高径比较大的管式固定床反应器中进行催化氢化 反应，反应过程中催化剂床层浸泡在含氢溶液中，溶解并分散在溶液中的氢气以及烷基蒽 醌和/或氢化烷基蒽醌与催化剂的活性位点结合进行反应，这样能够有效地提高氢化反应 的效率，减少副反应，获得更1?的氢!化率。在此基础上完成了本发明。
[0007] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种烷基蒽氢醌的制备方法，该方法包 括将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔注入含原料的溶液中，得到含氢溶液，所述原料为 烷基蒽醌和/或氢化烷基蒽醌；将所述含氢溶液以向上流动的方式送入管式固定床反应器 中，使所述含氢溶液与具有催化加氢作用的催化剂接触，进行氢化反应。
[0008] 根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种生产过氧化氢的方法，该方法包括： 采用本发明提供的方法将烷基蒽醌氢化；将氢化得到的混合物与氧气在氧化反应条件下接 触，得到含有过氧化氢的混合物；从含有过氧化氢的混合物中分离出过氧化氢。
[0009] 根据本发明的烷基蒽醌氢化方法，氢化反应在液相中进行，溶解并分散在含氢溶 液中的氢气足以为氢化反应提供足量的氢源，极大地提高了氢化反应的效率，增大了催化 剂的有效处理量，减少了反应器的体积，降低了投资和生产成本；同时，还能避免滴流床工 艺中存在的催化剂床层中沟流、壁流严重，氢化温度难以控制的不足。与滴流床氢化工艺相 t匕，本发明的烷基蒽醌氢化方法在其余条件相同的情况下，以较低的氢气量即可能够获得 预期的氢化率。
【附图说明】
[0010] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
[0011] 图1用于示意性地说明本发明使用的混合装置中邻接第一通道和第二通道的构 件的一种优选实施方式。
[0012] 图2为图1示出的构件的一种横截面示意图。
[0013] 图3为图1示出的构件的另一种横截面示意图。
[0014] 图4为本发明使用的混合装置的结构示意图。
[0015] 图5为本发明提供的方法的一种实施方式。
[0016] 图6为本发明提供的方法的另一种实施方式。
[0017] 图7为本发明提供的方法的又一种实施方式。
[0018] 图8用于说明混合装置与管式固定床反应器或管式反应器之间的连接关系。
[0019] 附图标记说明
[0020] 1 :通道 2 :管壁
[0021] 3 :多孔膜 4 :用于邻接第一通道和第二通道的构件
[0022] 5 :壳体 6:第一入口
[0023] 7:第二入口 8:出口
[0024]9:第一混合装置 10 :氢气
[0025] 11:含原料的溶液12:管式固定床反应器
[0026] 13:法兰盘 14:法兰盘
[0027] 15:法兰盘 16:法兰盘
【具体实施方式】
[0028] 本发明提供了一种烷基蒽氢醌的制备方法，该方法包括将氢气通过平均孔径为纳 米尺寸的孔注入含原料的溶液中，得到含氢溶液，所述原料为烷基蒽醌和/或氢化烷基蒽 醌；将所述含氢溶液以向上流动的方式送入管式固定床反应器中，使所述含氢溶液与具有 催化加氢作用的催化剂接触，进行氢化反应。
[0029] 本发明中，所述平均孔径为纳米尺寸的孔的平均孔径一般可以为Inm至lOOOnm， 优选为30nm至1000 nm,更优选为30nm至800nm，进一步优选为30nm至500nm。所述平均孔 径采用扫描电镜法测定。
[0030] 可以采用各种方法将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔注入含原料的溶液中。
[0031] 在本发明的一种优选实施方式中，将氢气通过第一混合装置注入所述含原料的溶 液中，从而得到所述含氢溶液，所述第一混合装置包括至少一个第一通道和至少一个第二 通道，所述第一通道和所述第二通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部分为有孔区， 所述有孔区具有所述平均孔径为纳米尺寸的孔，所述第一通道用于容纳所述氢气，所述第 二通道用于容纳所述含原料的溶液，所述氢气通过所述平均孔径为纳米尺寸的孔被注入所 述含原料的溶液中。
[0032]所述构件的至少部分为有孔区，所述有孔区沿所述构件的长度方向延伸。优选地， 所述有孔区覆盖整个构件（即，所述第一通道和所述第二通道之间通过具有所述平均孔径 为纳米尺寸的孔的构件邻接，氢气通过所述孔而被注入含原料的溶液中）。所述有孔区具有 所述平均孔径为纳米尺寸的孔，以使氢气通过所述具有平均孔径为纳米尺寸的孔被注入含 原料的溶液中。
[0033]所述构件可以为各种能够使容纳于所述第一通道内的氢气通过所述平均孔径为 纳米尺寸的孔而进入容纳于第二通道内的含原料的溶液中的构件。在一个实例中，所述构 件由多孔材料形成，其中的孔的平均孔径为纳米尺寸。在另一个实例中，所述构件包括基体 以及附着在所述基体上的多孔膜，所述基体具有通孔，所述多孔膜可以位于所述基体的与 容纳于所述第二通道内的含原料的溶液接触的表面上和/或位于所述基体的与容纳于所 述第一通道内的氢气接触的表面上。优选地，所述多孔膜位于所述基体的与容纳于所述第 二通道内的含原料的溶液接触的表面上。所述多孔膜中的孔为前文所述的平均孔径为纳米 尺寸的孔。所述基体上的通孔的平均孔径没有特别限定，只要能够通过气体即可。优选地， 所述基体上的通孔的平均孔径为Inm至1000iim(如50-200iim)。
[0034]所述构件的形状可以根据第一通道和第二通道的位置关系进行选择，以能够使得 所述第一通道和所述第二通道通过该构件邻接为准。
[0035] 在本发明的一种实施方式中，所述构件为具有至少一个通道的管道。所述管道的 管壁上具有通孔，且所述通孔的平均孔径为前文所述的纳米尺寸。
[0036] 在本发明的另一种实施方式中，所述构件为具有至少一条通道的管道，所述管道 的外壁和/或通道的内壁上附着有多孔膜，所述管壁具有通孔，所述多孔膜上的孔为平均 孔径为纳米尺寸的孔，以下将这种构件称为膜管。具体地，如图1-3所示，所述构件为具有 至少一个通道的膜管。所述膜管以管壁2上具有通孔的管道作为基体，所述管道具有至 少一条通道1，所述管道的通道1的内壁和/或管道的外壁上附着有多孔膜3。管壁上的 通孔的平均孔径没有特别限定，只要能使氢气通过即可，一般可以为Inm至lOOOym(如 50-200ym);所述多孔膜上的孔为前文所述的平均孔径为纳米尺寸的孔。
[0037] 在上述两种实施方式中，所述管道或所述膜管上的通道的数量优选为至少两条， 如4-20条。
[0038] 在实际操作过程中，在所述构件为管道或膜管时，如图4所示，构件4可以与壳体 5配合使用。即，所述第一混合装置还可以包括壳体5,将至少一个构件4置于壳体5中，并 使构件4的外壁与壳体5的内壁之间存在空间。所述构件上的通道作为用于容纳含原料的 溶液的所述第二通道，所述构件的外壁与所述壳体的内壁形成的空间作为用于容纳氢气的 所述第一通道；或者，所述构件上的通道作为用于容纳氢气的所述第一通道，所述构件的外 壁与所述壳体的内壁形成的空间作为用于容纳含原料的溶液的所述第二通道。优选地，所 述构件上的通道作为用于容纳含原料的溶液的所述第二通道，所述构件的外壁与所述壳体 的内壁形成的空间作为用于容纳氢气的所述第一通道。
[0039] 如图4所示，壳体5可以具有第一入口 6、第二入口