一種烷基蒽氫醌的氧化方法和一種生產(chǎn)過氧化氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種烷基蒽氫醌的氧化方法，本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)過氧化氫的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 過氧化氫是世界主要的基礎(chǔ)化學(xué)品之一，可以作為氧化劑、漂白劑、消毒劑、聚合 引發(fā)劑和交聯(lián)劑，廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、化學(xué)品合成、電子、軍工、食品加工、醫(yī)藥、化妝品 和冶金等諸多領(lǐng)域。過氧化氫分解后只產(chǎn)生水和氧氣，對環(huán)境無二次污染，屬于綠色化學(xué) 品。隨著社會需求的發(fā)展，尤其是生態(tài)環(huán)境保護日益得到重視，為過氧化氫的應(yīng)用開辟了更 為廣闊的市場。
[0003] 蒽醌法是世界上生產(chǎn)過氧化氫的主流工藝，其包括氫化、氧化、萃取及后處理等過 程，其中氧化反應(yīng)為自動反應(yīng)，是蒽醌法制雙氧水中的重要步驟，該過程對提高氧化效率， 保持該反應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性都有重大影響。
[0004] 目前，國內(nèi)過氧化氫生產(chǎn)裝置的氧化過程通常采用塔式設(shè)備實現(xiàn)，在塔式設(shè)備中 所進行的氧化反應(yīng)中，氧化過程緩慢，物料停留時間長，進而造成氧化效率低，設(shè)備體積大； 同時塔內(nèi)存在壁流和軸向返混等現(xiàn)象，降低了傳質(zhì)效率。
[0005] 因此，急需發(fā)展高效的氧化方法來解決現(xiàn)有的蒽醌法制過氧化氫工藝存在的不 足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的蒽醌法制過氧化氫工藝的氧化方法存在的上述不 足，提供一種烷基蒽氫醌氧化方法和一種生產(chǎn)過氧化氫的方法，該方法能夠獲得高的氧化 效率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種烷基蒽氫醌的氧化方法，該方法包 括將氧氣通過平均孔徑為納米尺寸的孔注入含烷基蒽氫醌的溶液中，得到含氧溶液；在氧 化反應(yīng)條件下，使所述含氧溶液以向上流動的方式通過管式反應(yīng)器的內(nèi)部空間。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)過氧化氫的方法，該方法包括： 在氫化反應(yīng)條件下，將含原料的溶液和氫氣與具有催化加氫作用的催化劑接觸，得到含有 烷基蒽氫醌的混合物，所述原料為烷基蒽醌和/或氫化烷基蒽醌；采用根據(jù)本發(fā)明的第一 方面提供的方法將含有烷基蒽氫醌的混合物中的烷基蒽氫醌氧化；從氧化得到的混合物中 分離出過氧化氫。
[0009] 本發(fā)明的氧化方法即使在較低的氧化劑用量下也能獲得好的氧化效果，原料轉(zhuǎn)化 率高且過氧化氫的選擇性好。
【附圖說明】
[0010] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0011] 圖1用于示意性地說明本發(fā)明使用的混合裝置中鄰接第一通道和第二通道的構(gòu) 件的一種優(yōu)選實施方式。
[0012] 圖2為圖1示出的構(gòu)件的一種橫截面示意圖。
[0013] 圖3為圖1示出的構(gòu)件的另一種橫截面示意圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明使用的混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖5為本發(fā)明提供的方法的一種實施方式。
[0016]圖6為本發(fā)明提供的方法的另一種實施方式。
[0017]圖7為本發(fā)明提供的方法的又一種實施方式。
[0018] 圖8用于說明混合裝置與管式反應(yīng)器或管式固定床反應(yīng)器之間的連接關(guān)系。
[0019] 附圖標記說明
[0020] 1 :通道 2 :管壁
[0021] 3 :多孔膜 4 :用于鄰接第一通道和第二通道的構(gòu)件
[0022] 5 :殼體 6:第一入口
[0023] 7:第二入口 8:出口
[0024] 9 :第一混合裝置 10 :氧氣
[0025] 11:含烷基蒽氫醌的溶液 12:管式固定床反應(yīng)器
[0026] 13 :法蘭盤 14 :法蘭盤
[0027] 15 :法蘭盤 16 :法蘭盤
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明提供了一種烷基蒽氫醌的氧化方法，該方法包括將氧氣通過平均孔徑為納 米尺寸的孔注入含烷基蒽氫醌的溶液中，得到含氧溶液；在氧化反應(yīng)條件下，使所述含氧溶 液以向上流動的方式通過管式反應(yīng)器的內(nèi)部空間。
[0029] 本發(fā)明中，所述平均孔徑為納米尺寸的孔的平均孔徑一般可以為Inm至lOOOnm， 優(yōu)選為30nm至lOOOnm，更優(yōu)選為30-500nm。所述平均孔徑采用掃描電鏡法測定。
[0030] 可以采用各種方法將氧氣通過平均孔徑為納米尺寸的孔注入含烷基蒽氫醌的溶 液中。
[0031] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，將氧氣通過第一混合裝置注入所述含烷基蒽氫 醌的溶液中，從而得到所述含氧溶液，所述第一混合裝置包括至少一個第一通道和至少一 個第二通道，所述第一通道和所述第二通道之間通過一構(gòu)件鄰接，所述構(gòu)件的至少部分為 有孔區(qū)，所述有孔區(qū)具有所述平均孔徑為納米尺寸的孔，所述第一通道用于容納所述氧氣， 所述第二通道用于容納所述含烷基蒽氫醌的溶液，所述氧氣通過所述平均孔徑為納米尺寸 的孔被注入所述含烷基蒽氫醌的溶液中。
[0032] 所述構(gòu)件的至少部分為有孔區(qū)，所述有孔區(qū)沿所述構(gòu)件的長度方向延伸。優(yōu)選地， 所述有孔區(qū)覆蓋整個構(gòu)件（即，所述第一通道和所述第二通道之間通過具有所述平均孔徑 為納米尺寸的孔的構(gòu)件鄰接，氧氣通過所述孔而被注入含烷基蒽氫醌的溶液中）。所述有孔 區(qū)具有所述平均孔徑為納米尺寸的孔，以使氧氣通過所述具有平均孔徑為納米尺寸的孔被 注入含烷基蒽氫醌的溶液中。
[0033] 所述構(gòu)件可以為各種能夠使容納于所述第一通道內(nèi)的氧氣通過所述平均孔徑為 納米尺寸的孔而進入容納于第二通道內(nèi)的含烷基蒽氫醌的溶液中的構(gòu)件。在一個實例中， 所述構(gòu)件由多孔材料形成，其中的孔的平均孔徑為納米尺寸。在另一個實例中，所述構(gòu)件包 括基體以及附著在所述基體上的多孔膜，所述基體具有通孔，所述多孔膜可以位于所述基 體的與容納于所述第二通道內(nèi)的含烷基蒽氫醌的溶液接觸的表面上和/或位于所述基體 的與容納于所述第一通道內(nèi)的氧氣接觸的表面上。優(yōu)選地，所述多孔膜位于所述基體的與 容納于所述第二通道內(nèi)的含烷基蒽氫醌的溶液接觸的表面上。所述多孔膜中的孔為前文所 述的平均孔徑為納米尺寸的孔。所述基體上的通孔的平均孔徑?jīng)]有特別限定，只要能夠通 過氣體即可。優(yōu)選地，所述基體上的通孔的平均孔徑為Inm至1000 iim(如50-200iim)。 [0034] 所述構(gòu)件的形狀可以根據(jù)第一通道和第二通道的位置關(guān)系進行選擇，以能夠使得 所述第一通道和所述第二通道通過該構(gòu)件鄰接為準。
[0035] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述構(gòu)件為具有至少一個通道的管道。所述管道的 管壁上具有通孔，且所述通孔的平均孔徑為前文所述的納米尺寸。
[0036] 在本發(fā)明的另一種實施方式中，所述構(gòu)件為具有至少一條通道的管道，所述管道 的外壁和/或通道的內(nèi)壁上附著有多孔膜，所述管壁具有通孔，所述多孔膜上的孔為平均 孔徑為納米尺寸的孔，以下將這種構(gòu)件稱為膜管。具體地，如圖1-3所示，所述構(gòu)件為具有 至少一個通道的膜管。所述膜管以管壁2上具有通孔的管道作為基體，所述管道具有至 少一條通道1，所述管道的通道1的內(nèi)壁和/或管道的外壁上附著有多孔膜3。管壁上的 通孔的平均孔徑?jīng)]有特別限定，只要能使氧氣通過即可，一般可以為Inm至lOOOym(如 50-200ym);所述多孔膜上的孔為前文所述的平均孔徑為納米尺寸的孔。
[0037] 在上述兩種實施方式中，所述管道或所述膜管上的通道的數(shù)量優(yōu)選為至少兩條， 如4-20條。
[0038] 在實際操作過程中，在所述構(gòu)件為管道或膜管時，如圖4所示，構(gòu)件4可以與殼體 5配合使用。即，所述第一混合裝置還可以包括殼體5,將至少一個構(gòu)件4置于殼體5中，并 使構(gòu)件4的外壁與殼體5的內(nèi)壁之間存在空間。所述構(gòu)件上的通道作為用于容納含烷基蒽 氫醌的溶液的所述第二通道，所述構(gòu)件的外壁與所述殼體的內(nèi)壁形成的空間作為用于容納 氧氣的所述第一通道；或者，所述構(gòu)件上的通道作為用于容納氧氣的所述第一通道，所述構(gòu) 件的外壁與所述殼體的內(nèi)壁形成的空間作為用于容納含烷基蒽氫醌的溶液的所述第二通 道。優(yōu)選地，所述構(gòu)件上的通道作為用于容納含烷基蒽氫醌的溶液的所述第二通道，所述構(gòu) 件的外壁與所述殼體的內(nèi)壁形成的空間作為用于容納氧氣的所述第一通道。
[0039] 如圖4所示，殼體5具有第一入口 6、第二入口 7和出口 8,第一通道與第一入口 6 連通，第二通道的兩端分別與第二入口 7和出口 8連通。第一入口 6用于將氧氣導(dǎo)入第一 通道中，第二入口 7用于將含烷基蒽氫醌的溶液導(dǎo)入第二通道中，在壓力差的作用下，氧氣 通過管壁上的孔進入所述含烷基蒽氫醌的溶液中，從而得到含氧溶液，含氧溶液通過出口 8 離開第一混合裝置。
[0040] 形成所述構(gòu)件的材料可以為無機材料(如無機陶瓷)，也可以為有機材料，只要形 成該構(gòu)件的材料不與氧氣以及含烷基蒽氫醌的溶液發(fā)生化學(xué)相互作用即可。
[0041] 所述構(gòu)件在所述殼體中的填充率一般可以為20-50% (如35-45%)。所述填充率是 指構(gòu)件占據(jù)的空間與殼體的總?cè)莘e的百分比值。
[0042] 送入含烷基蒽氫醌的溶液中的氧氣的量可以根據(jù)具體的反應(yīng)條件進行選擇。本發(fā) 明的方法將氧氣通過平均孔徑為納米尺寸的孔送入含烷基蒽氫醌的溶液中，能夠使氧氣高 度分散并溶解在含烷基蒽氫醌的溶