一種提高蒽醌法生產(chǎn)雙氧水氧化收率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高蒽醌法生產(chǎn)雙氧水氧化收率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蒽醌法生產(chǎn)雙氧水是以2-乙基蒽醌（EAQ)為工作載體，以重芳烴（Ar)、磷酸三辛 酯（TOP)或其它組分為工作溶劑配成工作液，經(jīng)過(guò)蒽醌氫化、氫蒽醌氧化、純水萃取和工作 液后處理等工序，得到雙氧水產(chǎn)品。
[0003] 在氫蒽醌氧化過(guò)程中，工作液與大量的含氧氣體(一般采用空氣）于氧化塔內(nèi)發(fā)生 的自動(dòng)氧化反應(yīng)，為了保證氧化完全以及充分利用含氧氣體中的氧，現(xiàn)有的雙氧水生產(chǎn)技 術(shù)中的氧化塔一般分為上、下二節(jié)塔或上、中、下三節(jié)塔，各節(jié)塔之間為表觀串聯(lián)流程，每節(jié) 塔內(nèi)都是氫化液與空氣自塔底進(jìn)入并流向上運(yùn)動(dòng)而逐漸發(fā)生氧化反應(yīng)的過(guò)程。現(xiàn)有技術(shù) 中氫蒽醌氧化過(guò)程普遍存在幾個(gè)問(wèn)題：（1)氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中溫度不斷升 高，溫度的升高一方面造成氣液傳質(zhì)效率降低，另一方面會(huì)引起雙氧水的分解，造成氧化收 率偏低；（2)氧化過(guò)程中為大量空氣和含有芳烴的大量氫化液進(jìn)行的反應(yīng)，溫度升高或控 制不好會(huì)達(dá)到氫化液的閃點(diǎn)，引起閃爆，同時(shí)也會(huì)引起雙氧水的分解，引發(fā)爆炸事故。（3)氧 化過(guò)程中的空氣量非常大，且空氣中的氧含量有限，因此氧化時(shí)間較長(zhǎng)，在引起副反應(yīng)的同 時(shí)還會(huì)造成雙氧水的分解。因此，氧化反應(yīng)過(guò)程中控制穩(wěn)定且合適的溫度、減少氧化時(shí)間、 并且保證氧化完全對(duì)于氧化收率及氧化過(guò)程安全性具有重要意義。
[0004] 目前現(xiàn)有技術(shù)中，氧化塔反應(yīng)溫度控制即氧化塔取熱幾乎全部采用內(nèi)嵌冷卻器進(jìn) 行。CN201809195U和CN201817279U中，氧化塔的反應(yīng)溫度控制均采用內(nèi)嵌水冷卻器進(jìn)行取 熱，該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)為采用循環(huán)水冷卻的取熱效果不理想，且由于內(nèi)嵌的水冷器會(huì)對(duì)塔內(nèi)的 氣液流體流動(dòng)的流型及傳質(zhì)效果有不利影響，從而影響氧化收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高蒽醌法生產(chǎn)雙氧水氧化收率的方法， 該方法可以保證氧化完全的同時(shí)減少氧化時(shí)間，提高氧化收率，并且有助于提高氧化過(guò)程 安全性。
[0006] 本發(fā)明的提高蒽醌法生產(chǎn)雙氧水氧化收率的方法，包括如下內(nèi)容：將氧化塔上、下 兩節(jié)塔由下至上各分為一級(jí)反應(yīng)區(qū)、二級(jí)反應(yīng)區(qū)和三級(jí)反應(yīng)區(qū)； 含有蒽醌的氫化液引入氧化塔上節(jié)塔的一級(jí)反應(yīng)區(qū)，含氧氣體I引入氧化塔下節(jié)塔的 一級(jí)反應(yīng)區(qū)，低溫含氧氣體II分為兩股引入上節(jié)塔和下節(jié)塔的二級(jí)反應(yīng)區(qū)，低溫含氧氣體 III分為兩股引入上節(jié)塔和下節(jié)塔的三級(jí)反應(yīng)區(qū)； 氫化液自下而上依次與上節(jié)塔的一、二、三級(jí)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的含氧氣體進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)氣液分離，氣相經(jīng)膨脹制冷系統(tǒng)得到低溫尾氣，液相引入下節(jié)塔一級(jí)反應(yīng)區(qū)，自下而 上依次與下節(jié)塔的一、二、三級(jí)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的含氧氣體進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧化產(chǎn)物經(jīng)氣液分離， 液相進(jìn)入下一工序，氣相引入上節(jié)塔的一級(jí)反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)； 其中低溫含氧氣體II、III是分別通過(guò)含氧氣體III、III與膨脹制冷低溫尾氣換熱得 到的。
[0007] 本發(fā)明方法中，所述的含氧氣體為空氣、氧氣與氮?dú)獾幕旌衔锘蜓鯕馀c惰性氣體 的混合物中的一種。
[0008] 本發(fā)明方法中，所述的氫化液為蒽醌法制雙氧水的氫化工藝中得到，氫化液(m3/ h)與總含氧氣體的體積流量（Nm3/h)比為1 :20~1 :35。
[0009] 本發(fā)明方法中，以氧化塔內(nèi)總反應(yīng)區(qū)高度為基準(zhǔn)，一級(jí)反應(yīng)區(qū)高度占總反應(yīng)區(qū) 的2/5~3/5,二級(jí)反應(yīng)區(qū)高度占總反應(yīng)區(qū)的1/5~3/10,三級(jí)反應(yīng)區(qū)高度占總反應(yīng)區(qū)的 1/5 ~3/10。
[0010] 本發(fā)明方法中，可以采用常規(guī)的氧化塔上、下塔結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用如下結(jié)構(gòu)的氧化 塔：氧化塔塔徑自下而上按照反應(yīng)區(qū)順序逐級(jí)遞減，一級(jí)反應(yīng)區(qū)、二級(jí)反應(yīng)區(qū)和三級(jí)反應(yīng)區(qū) 所對(duì)應(yīng)氧化塔的塔徑比為1:0. 7~0. 8:0. 6~0. 7。
[0011] 本發(fā)明方法中，所述的膨脹制冷系統(tǒng)是由冷卻器、氣液分離器和膨脹制冷機(jī)組組 成，其中膨脹制冷機(jī)組是利用氧化尾氣自身壓力進(jìn)行等熵膨脹，膨脹過(guò)程中氣體對(duì)外作功， 造成氣體的壓力、溫度降低。
[0012] 本發(fā)明方法中，含氧氣體I的溫度為40~45°C，含氧氣體I與引入氧化塔的總含 氧氣體的體積比為1:1~1:2。
[0013] 本發(fā)明方法中，低溫含氧氣體II的溫度為20~25°C，含氧氣體II中氧氣的體積 分?jǐn)?shù)為25%~40%，含氧氣體II與引入氧化塔的總含氧氣體的體積比為1:5~1:30 ;其中 含氧氣體II通過(guò)與低溫含氧氣體Ι??換熱得到低溫含氧氣體II。
[0014] 本發(fā)明方法中，低溫含氧氣體III的溫度為10~20°C，含氧氣體III中氧氣的體 積分?jǐn)?shù)為40%~80%，含氧氣體III與引入氧化塔的總含氧氣體的比為1:10~1:40 ;其中 含氧氣體π?通過(guò)與膨脹制冷氧化尾氣二級(jí)換熱得到低溫含氧氣體ΠΙ。
[0015] 本發(fā)明方法中，氧化塔上節(jié)塔各級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作條件為：一級(jí)反應(yīng)區(qū)操作壓力 0· 20~0· 22MPaG，操作溫度為52~54°C ;二級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作壓力0· 22~0· 24MPaG，操作 溫度為50~52°C ;三級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作壓力0. 24~0. 26MPaG，操作溫度為48~50°C。
[0016] 本發(fā)明方法中，氧化塔下節(jié)塔各級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作條件為：操作壓力0. 26~ 0. 28MPaG，操作溫度為52~54°C ;二級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作壓力0. 28~0. 30MPaG，操作溫度為 50~52°C ;三級(jí)反應(yīng)區(qū)的操作壓力0· 30~0· 32MPG，操作溫度為48~50°C。
[0017] 本發(fā)明方法中，反應(yīng)物在氧化塔的總停留時(shí)間為8~20分鐘，其中上節(jié)、下節(jié)塔的 停留時(shí)間各為4~10分鐘。
[0018] 本發(fā)明方法中，由于氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氫蒽醌氧化過(guò)程的氣液吸收一傳質(zhì)反 應(yīng)速率與溫度有著密切的關(guān)系，即隨著反應(yīng)的進(jìn)行溫度不斷升高，不利于氣液的吸收及傳 質(zhì)，會(huì)引起氣液傳質(zhì)效率的降低、反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)和雙氧水的分解，造成氧化收率偏低，而適 宜的低溫對(duì)反應(yīng)吸收傳質(zhì)過(guò)程是促進(jìn)的；此外， 氧化過(guò)程為氧化塔內(nèi)自下而上的氣液并流反應(yīng)過(guò)程，在反應(yīng)過(guò)程中氧氣是逐漸消耗 的，而導(dǎo)致氣量由下而上逐漸減少一氣速降低一氣液傳質(zhì)推動(dòng)力降低一氧化收率降低。綜 上所述，將控制反應(yīng)溫度(根據(jù)反應(yīng)程度在塔內(nèi)不同位置通入不同溫位的低溫空氣來(lái)）與控 制氣液流速(塔徑、氣體流量、氣體氧含量）進(jìn)行耦合，進(jìn)一步強(qiáng)化氣液傳質(zhì)，目標(biāo)是減少達(dá) 到完全氧化的時(shí)間，提高氧化收率。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明氧化塔的蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的氧化工藝流程圖（圖中為變徑氧化 塔)。
[0020] 其中1為含有氫蒽醌的氫化液，2為含氧氣體I，3為含氧氣體II，4為含氧氣體π?: ，5為氧化上節(jié)塔，6為氧化下節(jié)塔，7為氧化尾氣，8為水冷卻器，9、10、11為氣液分離器，12 為一級(jí)換熱器，13為二級(jí)換熱器，14為三級(jí)換熱器，15為上節(jié)塔反應(yīng)后的氫化液，16為下節(jié) 塔反應(yīng)過(guò)的含氧氣體，17為膨脹制冷機(jī)組，18為氧化尾氣，19為上節(jié)塔二級(jí)反應(yīng)區(qū)的低溫 含氧氣體Π ，20為下節(jié)塔二級(jí)反應(yīng)區(qū)的低溫含氧氣體II，21為上節(jié)塔三級(jí)反應(yīng)區(qū)的低溫含 氧氣體???，22為下節(jié)塔三級(jí)反應(yīng)區(qū)的低溫含氧氣體Ht 23為下節(jié)塔進(jìn)入下一工序的氧化 液。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不受下述 實(shí)施例的限制。
[0022] 本發(fā)明方法中，氧化塔分為氧化上節(jié)塔（5)和氧化下節(jié)塔（6)，每節(jié)塔分由下至上 分為一級(jí)反應(yīng)區(qū)、二級(jí)反應(yīng)區(qū)和三級(jí)反應(yīng)區(qū)。含有蒽醌的氫化液（1)自氧化上節(jié)塔（5)的一 級(jí)反應(yīng)區(qū)引入，依次經(jīng)上、下塔反應(yīng)后流出。將含氧氣體I (2)引入氧化塔下節(jié)塔的一級(jí)反 應(yīng)區(qū)，含氧氣體（3)經(jīng)與膨脹制冷尾氣進(jìn)行換熱后變?yōu)?0~25°C的低溫含氧氣體，然后分 為兩股（19)和（20)分別引入氧化塔的上節(jié)塔和下節(jié)塔的二級(jí)反應(yīng)區(qū)，含氧氣體（4)經(jīng)與膨 脹制冷尾氣進(jìn)行換熱后變?yōu)?0~20°C的低溫含氧氣體，然后分為兩股（21)和（22)分別引 入氧化塔的上節(jié)塔和下節(jié)塔的三級(jí)反應(yīng)區(qū)。經(jīng)氧化上塔三級(jí)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后的物料進(jìn)行氣液 分離，分離后的液相（15)進(jìn)入氧化下塔的一級(jí)反應(yīng)區(qū)，分離后的的氧化尾氣（7)首先進(jìn)入 一級(jí)冷卻器（8)，然后進(jìn)入氣液分離器（9)完成氣液分離，分離出的氣相與膨脹制冷后的低 溫尾氣換熱器（12)進(jìn)行換熱，進(jìn)入二級(jí)氣液分離器（10)，分離出的氣相進(jìn)入膨脹制冷機(jī)組 (17)，經(jīng)膨脹制冷機(jī)組冷端出來(lái)的尾氣進(jìn)入三級(jí)氣液分離器（11)，分離出的氣體再進(jìn)入尾 氣換熱器（13、12)進(jìn)行換熱后進(jìn)入膨脹制冷機(jī)組的熱端，經(jīng)壓縮后的尾氣（18)排出系統(tǒng)。 經(jīng)氧化下節(jié)塔的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行氣液分離，分離出的氣相（16) 進(jìn)入上節(jié)塔的一級(jí)反應(yīng)區(qū)，分離出的液相（23)進(jìn)入下一工序。
[0023] 對(duì)比例1 一普通氧化塔，分為上、下兩節(jié)，上塔內(nèi)嵌兩個(gè)U形管冷卻器。氫化液自上節(jié)塔進(jìn)入，依 次經(jīng)上、下塔反應(yīng)后流