一种生产过氧化氢的氧化装置的制作方法 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种气液两相反应的设备和工艺，具体涉及一种生产过氧化氢的氧化装置。背景技术：2.目前国内外制备过氧化氢主要采用蒽醌法制备工艺，该工艺以烷基蒽醌（aq，主要是2-烷基蒽醌）为载体，选择合适的分别溶解蒽醌和蒽氢醌的溶剂和调节溶液ph的物质等共同形成工作液，整个制备工艺一般包括氢化、氧化、萃取、净化等工序。溶解蒽醌的溶剂一般采用从石油工业中提取的重芳烃，国内多采用c9芳烃，是含有三甲苯、甲乙苯等的混合物，而国外多采用c10芳烃。溶解蒽氢醌的溶剂可选择邻甲基环己基醋酸酯、二异丁基甲醇、磷酸三辛酯、四丁基脲等中的一种或多种。氢化工序中，在催化剂的作用下蒽醌加氢合成蒽氢醌，工作液也变成了氢化液。然后氢化液在氧化工序中被含有氧气的气体氧化为含有h2o2和蒽醌的氧化液，其中含有氧气的气体可以为纯氧或富氧空气，工业实际中为了降低成本和安全考虑多选用压缩空气。3.氧化工序中氢化液和空气一般采用并流向上流动的方式进行反应，由于空气中氧气含量只有约21%，氧化塔内反应压力为0.18~0.4 mpa，反应温度为40~55 ℃，反应条件较为温和，气液体界面的氧气浓度也低，反应速度慢。为了提高反应的转化率，工业上采用两塔串联或三塔串联的方式进行反应，塔内除了气体分布器和再分布器、换热器外主要为空塔，即使在氧化塔中经过较长的反应时间后，氧化收率仍只有约90~95%，尾氧含量为6%左右。目前工业上存在着氧化收率低，尾氧含量高等缺点。与并流相比，气液两相逆流接触有着传质速率高的优势。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种生产过氧化氢的氧化装置，所述装置的氢化液从氧化塔上部经液体分布器进入后向下流动，而空气从氧化塔下部经气体分布器进入氧化塔后向上流动，宏观上气液两相呈现逆流接触，另外由于弓形塔板的影响，液体在氧化塔内呈s型错流流动，工作液在氧化塔内的流动路径加长，气液体可以更加充分的接触，在氧化塔底部，空气经过具有微孔结构的气体分布器后以微气泡的形式进入氧化塔，与反应物浓度较低的氢化液接触，有利于提高反应的转化率，降低氧化塔体积；此外，氧化塔出口的空气经过预反应器后可以进一步降低尾氧含量，而氧化塔出口的工作液经过后反应器后可以进一步提高氢化液的转化率和过氧化氢的收率，从而提高整个装置的经济效益。5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种生产过氧化氢的氧化装置，其特征在于，包括氧化塔101、微气泡发生器201和后反应器202，氧化塔101上部侧面设置有液体进口a 111，下部设置有液体出口a 112和气体进口a 113、顶部设置有气体出口a 114，氧化塔101内设置有弓形塔板102、液体分布器103、气体分布器104、气液分离器105，液体出口a 112位于气体分布器104的下方，弓形塔板102上设置有均匀分布的孔，相邻的弓形塔板102交替分布；从氧化塔（101）的液体出口a（112）流出的氧化液和部分新鲜空气通过微气泡发生器（201）混合后形成微气泡流进入后反应器（202），在后反应器（202）顶部出来的气体与新鲜空气混合后进入氧化塔（101）。6.优选的，进入微气泡发生器（201）的新鲜空气用量不超过氧化塔主体（101）总空气量的50%，优选为10-30%。7.优选的，所述微气泡发生器（201）采用文丘里射流器、金属烧结微米孔管、陶瓷烧结微米孔管、微孔板或微孔膜等制成，或通过加压溶气释气法、切向旋流法形成微气泡流。8.所述气体分布器104是具有微孔结构的气体分布器，所述微孔结构优选孔径为0.01~50 μm的金属烧结微孔管、陶瓷烧结微孔管、微孔膜、微孔膜管或微通道，所述气体分布器104将气体通过微孔结构以微气泡的形式进入氧化塔101。9.所述气体分布器104上方第一块弓形塔板102距离气体分布器1042~10 m，相邻的弓形塔板102的间距为50 cm ~ 200 cm；优选的，气体分布器104上方第一块弓形塔板102距离气体分布器1043~5 m，相邻的弓形塔板102的间距为80 cm ~ 150 cm。10.优选的，所述弓形塔板（102）的弦长占塔体直径的20%-90%，弓形塔板（102）的面积占氧化塔（101）横截面积的一半以上。11.优选的，所述弓形塔板（102）上孔的形状为圆形或舌型，所述圆形孔大小为1 mmꢀ‑ꢀ30 mm，开孔率为0.1% ~ 10%；所述舌型孔的开孔率为0.1% ~ 10%。12.优选的，所述氧化装置设置有预反应器301，预反应器301侧面上部设置有液体进口b311、顶部设置有气体出口b314、底部设置有气体进口b313、侧面下部设置有液体出口b312，氧化塔101出来的气体从预反应器301底部进入后与工作液发生反应，反应后的气体进入氧化尾气冷凝器；优选氧化塔101出来气体的10-100%进入预反应器301；优选的，所述预反应器301主体为长方体，左右两侧为圆弧面，液体进口b311和液体出口b312在圆弧面上，长方体的长度是宽度的3倍以上。13.本发明具有如下有益效果：（1）本发明采用气液两相逆流接触的方式进行蒽氢醌的氧化反应，在弓形塔板间液体主体和气体呈错流流动，氧化塔内弓形塔板的存在会将气相再次分割成较小的气泡，与传统的气液两相并流接触相比，传质推动力高，传质速率快，有利于提高氧化收率和降低尾氧含量；另外，在氧化塔底部的气体通过微孔结构的气体分布器以微气泡的形式进入氧化塔，可以显著的增加气液两相的接触面积，提高蒽氢醌的转化率。14.（2）本发明在原有的氧化塔前后另外加了预反应器和后反应器；后反应器内为气体呈微气泡状态，气液两相接触面积大，有利于进一步提高氧化收率和降低尾氧含量，及提高蒽醌法制备过氧化氢工艺氧化系统的安全性，预反应器的设置可以明显降低尾氧含量，从而提高整个装置的经济效益。附图说明15.图1是本发明生产过氧化氢的含有后反应器的氧化装置示意图；图2是本发明生产过氧化氢的含有预反应器和后反应器的逆流氧化装置示意图；图3是本发明开圆形孔的弓形塔板；图4是本发明开舌型孔的弓形塔板；图中：101、氧化塔；102、弓形塔板；103、液体分布器；104、气体分布器；105、气液分离器；201、微气泡发生器；202、后反应器；301、预反应器；111、液体进口a；112、液体出口a；113、气体进口a；114、气体出口a；311、液体进口b；312、液体出口b；313、气体进口b；314、气体出口b；1021、弓形塔板的弦。具体实施方式16.下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例只是描述性的，不能以此限定本发明的保护范围。17.图1中，气体从气体进口a 113进入，经气体分布器104分布后进入氧化塔101后向上流动，液体从液体进口a 111进入，经液体分布器103分布后进入氧化塔101后向下流动，宏观上气液两相呈现逆流接触并在氧化塔101内发生反应，反应温度为40~65℃，反应压力为0.10~1.0 mpa，然后气体经过气液分离器105后从氧化塔顶部的气体出口a 114离开氧化塔101；液体通过氧化塔101底部的液体出口a112离开氧化塔101，与部分新鲜空气通过微气泡发生器201混合后形成微气泡流进入后反应器202进一步发生反应，所述部分新鲜空气不超过氧化塔101总空气量的50%，进一步反应的氧化液进入换热器或进入下一步工序，而在后反应器202中反应的空气与将要进入氧化塔101的空气混合后进入氧化塔101。18.图2中，工作液进入氧化塔101前先进入预反应器301，从氧化塔101顶部气体出口a出来的空气部分10~100%进入预反应器301底部，经过气体分布器分布后与工作液逆流接触发生反应，反应后的空气进入氧化尾气冷凝器，反应后的工作液进入氧化塔101。19.实施例1根据本发明设计的氧化装置，如图1所示，包括氧化塔101、弓形塔板102、液体分布器103、气体分布器104、气液分离器105，其中液体进口a111在氧化塔101的上部，液体出口a112在氧化塔101的下部，气体进口a113在氧化塔101的下部，气体出口a114在氧化塔101的顶部，气体从气体进口a 113进入，经气体分布器104分布后进入氧化塔101后向上流动，液体从液体进口a 111进入，经液体分布器103分布后进入氧化塔101后向下流动，宏观上气液两相呈现逆流接触并在氧化塔101内发生反应，然后液体通过氧化塔101底部的液体出口102离开氧化塔101，气体经过气液分离器105后从氧化塔顶部的气体出口114离开氧化塔101；气体分布器为104上开有多个孔径为1 mm的孔，开孔率为3%；弓形塔板的弦长占氧化塔101直径的20%，相邻的弓形塔板呈s型交替分布，相邻的弓形塔板的间距为200 cm；弓形塔板上均匀分布有圆形孔，孔的大小为5 mm、开孔率为5%；在工作液出氧化塔101后另有一个后反应器202，从氧化塔101的气液分离器103出来后的氧化液与部分新鲜空气通过微气泡发生器201混合后形成微气泡流进入后反应器202进一步发生反应，所述部分新鲜空气为进入氧化塔101总空气量的50%，进一步反应的氧化液进入下一步工序，而在后反应器202中反应的空气与将要进入氧化塔101的空气混合后进入氧化塔101；工作液流量为930 m3/h，氧化反应温度为50℃，空气进气压力为0.4 mpa，工作液表观停留时间为28 min，空气流量为30930 nm3/h时，氧化收率为98.1%，尾氧含量为5.4%。20.实施例2其它设计和操作步骤与实施例1一致，不同的是，当空气流量为27360 nm3/h时，得到的结果为氧化收率为97.7%，尾氧含量为3.0%。21.实施例3其它设计和操作步骤与实施例1一致，不同的是，所述从氧化塔101的气液分离器103出来后的氧化液与部分新鲜空气通过微气泡发生器201混合后形成微气泡流进入后反应器202进一步发生反应，所述部分新鲜空气为进入氧化塔101总空气量的30%；当空气流量为30930 nm3/h时，得到的结果为氧化收率为98.0%，尾氧含量为5.4%。22.实施例4其它设计和操作步骤与实施例1一致，不同的是，所述从氧化塔101的气液分离器103出来后的氧化液与部分新鲜空气通过微气泡发生器201混合后形成微气泡流进入后反应器202进一步发生反应，所述部分新鲜空气为进入氧化塔101总空气量的10%；当空气流量为30930 nm3/h时，得到的结果为氧化收率为97.5%，尾氧含量为5.5%。23.实施例5其它设计和操作步骤与实施例1一致，不同的是，气体分布器104为孔径为0.1 μm的金属烧结微孔管，气体分布器104上方第一块弓形塔板102距离气体分布器104的距离为5 m；工作液表观停留时间为28 min，空气流量为30930 nm3/h时，氧化收率为98.8%，尾氧含量为5.2%。24.实施例6其它设计和操作步骤与实施例3一致，不同的是，当空气流量为27220 nm3/h时，得到的结果为氧化收率为98.3%，尾氧含量为2.7%。25.实施例7其它设计和操作步骤与实施例3一致，不同的是，弓形塔板102的弦长占塔体直径的90%；相邻的弓形塔板间距为30 cm；空气流量为27220 nm3/h时，氧化收率为98.4%，尾氧含量为2.7%。26.实施例8其它设计和操作步骤与实施例3一致，不同的是，弓形塔板102的弦长占塔体直径的50%；相邻的弓形塔板间距为80 cm；空气流量为27220 nm3/h时，氧化收率为99.0%，尾氧含量为2.5%。27.实施例9其它设计和操作步骤与实施例8一致，不同的是，所述工作液进入氧化塔101前先进入一个预反应器301，从氧化塔101中出来的50%的空气进入预反应器301底部，经过气体分布器分布后与工作液发生反应，反应后的空气进入氧化尾气冷凝器；空气流量为26010 nm3/h时，氧化收率为99.1%，尾氧含量为1.5%。28.对比例1选择常规的双塔串联氧化塔，包括上下两塔，且上下两塔顶部各有一个气液分离器，氢化液从上塔下部进入，气液并流向上发生反应后，从上塔经过气液分离器分离后再进入下塔下部，气液再次并流向上反应后，从下塔上部经气液分离后离开进入萃取工段；空气从下塔下部进入，从下塔上部经过气液分离后进入上塔下部，并从上塔上部经过气液分离后进入尾气处理部分；工作液流量为930 m3/h，氧化反应温度为50℃，空气进气压力为0.4 mpa，工作液表观停留时间为28 min，空气流量为30930 nm3/h，氧化收率为92.1%，尾氧含量为6.5%。29.对比例2其它与实施例1相同，只是没有微气泡发生器201和后反应器202；工作液流量为930 m3/h，氧化反应温度为50℃，空气进气压力为0.4 mpa，工作液表观停留时间为28 min，空气流量为30930 nm3/h时，氧化收率为96.2%，尾氧含量为5.7%。30.对比例3其它设计和操作步骤与实施例1一致，不同的是，所述从氧化塔101的气液分离器103出来后的氧化液与部分新鲜空气通过微气泡发生器201混合后形成微气泡流进入后反应器202进一步发生反应，所述部分新鲜空气为进入氧化塔101总空气量的60%；当空气流量为30930 nm3/h时，得到的结果为氧化收率为97.6%，尾氧含量为5.4%。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!