蒽醌法双氧水生产.ppt

蒽醌法双氧水生产工艺学习 1 Contents 蒽醌法的溶剂与载体 氢化工段 氧化工段 萃取工段 1 2 3 4 后处理工段 2 cspc 蒽醌法的溶剂与载体 载体 蒽醌一般使用蒽醌和四氢蒽醌的混合物 四氢蒽醌与蒽醌形成低共溶物 增大总蒽醌的溶解度 一般认为四氢蒽醌是催化剂选择性差的情况下产生的 有实验表明当工作液中四氢蒽醌达到一定浓度后就不再增加 因此可以说四氢蒽醌的存在有利于抑制副反应的发生 蒽醌的烷基取代基越长 在蒽醌溶剂中的溶解度越大 但是在循环中也越易降解 3 蒽醌法的溶剂与载体 溶剂 常温下蒽醌是固体不容易与氢气反应生成氢蒽醌 常温下也是固体 因此需要将两种物质配成溶液以实现上述反应 两种物质的极性 蒽醌 氢蒽醌由相似相溶原理可知需要两种以上极性不同的溶剂来分别溶解上述物质 其中溶剂的极性为 蒽醌溶剂 氢蒽醌溶剂且两种溶剂应有良好的互溶性 以形成均一的溶液 常用的蒽醌溶剂是含有9 10个碳原子的烷基苯 国内常选用C9芳烃 常用的氢蒽醌溶剂有 磷酸三辛酯 TOP 醋酸甲基环已酯 MCA 二异丁基甲醇 DIBC 4 cspc 蒽醌法的溶剂与载体 蒽醌溶剂 重芳烃重芳烃的主要组分分子结构如下 其中偏三甲苯 1 2 4 三甲苯 对蒽醌的溶解度 对H2O2的分配系数最高 另外 应尽量减少异丙苯的含量 异丙苯易氧化生成过氧化氢异丙苯 是一种易燃易爆的有机过氧化物 过氧化氢异丙苯也可以酸解生成苯酚和丙酮 增加了芳烃的消耗 最优 最差 5 氢蒽醌溶剂 本工艺选择两种氢蒽醌溶剂的目的 提高分配系数的同时 提高氢蒽醌溶解度 cspc 蒽醌法的溶剂与载体 溶剂比 即蒽醌溶剂与氢蒽醌溶剂的体积比 提高溶剂比可提高分配系数 但过高的比值会使氢蒽醌析出堵塞设备 管线 催化剂板结 萃取时水相与油相中双氧水浓度之比m Yi XiAR MCA TOP 6 cspc 蒽醌法的溶剂与载体 总结 溶剂的选择要点对蒽醌及氢蒽醌的溶解度要高 提高氢化效率 减小工作液循环量 水与所选溶剂对H2O2的分配系数要高 利于减少萃取板数及降低萃余 对氢化 氧化过程稳定 不水解 减少溶剂消耗 不影响催化剂的活性和选择性沸点高 闪点高 减少溶剂消耗 提高安全性 与水不互溶或者互溶度低 降低产品TOC 与水的密度差大 密度差是萃取过程推动两相流动的动力 与H2O2不反应 7 cspc 氢化工段 氢化反应氢化反应是一个放热反应 反应热 H 75 33kJ mol反应速率v k EAQ 0PH2反应速率与氢分压成正比 与蒽醌浓度无关 注意 氢化温度 氢气分压过高四氢蒽醌的生成速度加快 四氢蒽醌在工作液中的溶解度低于蒽醌 若大量生成会有载体大量析出 造成事故 实际生产中增大蒽醌浓度只是为了降低氢化深度 防止蒽醌降解 因此开工初期时 催化剂活性非常高 为控制反应速度和深度 需向反应器中补入N2以稀释H2 减小氢分压 8 cspc 氢化工段 氢化催化剂催化剂的活化 氢化催化剂的生产是将PdCl2盐浸渍在氧化铝载体上 再经烘焙将钯盐转化为PdO PdO对氢化反应并没有活性 因此开工初期 需将催化剂用氮气升温至活化温度 通入氢气 将PdO转化为钯黑和水 催化剂的再生 当氢化温度 氢分压均达到工艺极限 而氢化效率达不到要求时 催化剂需要再生 再生时先放尽塔节内的氢化液 再将残余的工作液用蒸汽吹到V1105 工作液回收利用 再用热氮气循环干燥床层 最后通氢活化 生产中催化剂床层压降可能会异常增大 应考虑氢化深度过大 氢蒽醌析出 使催化剂板结 吹干时 不必完全干燥 有研究表明维持一定的湿度 42 92 有助于提高催化剂的活性 氢化深度 被氢化的蒽醌占总蒽醌的比例 正常生产时氢化深度一般控制在40 60 9 cspc 氢化工段 循环氢化液的作用调节氢化温度提高喷淋密度 控制氢化深度 提高产量控制塔顶氧含量 通过氢蒽醌减半反应消除O2EAHQ O2 EAQ H2O2H2O2 H2O 0 5O2流速的提高可以消除催化剂的死角 且流速高时氢气在工作液中的溶解度增加 氧气的来源 1 工作液与大气接触 2 萃余双氧水分解 10 cspc 氢化工段 氢化流程问题T1101设置气液分离罐的意义 防止无意识抬高塔内液位 使催化剂淹没在氢化液中 发生局部过度氢化 氢气进料的控制要点 设置氮气线的意义 氢气进料控制要防止下塔压力超过上塔压力 设置氮气线可以稀释氢气 降低反应氢分压 控制氢化深度 氢化液中溶解的氢气如何脱除 氢化液贮槽底部设置有隔板 使氢化液进入贮槽后要经过一定的停留时间才能到达氢化液泵 为氢气逸出提供足够的时间 为何在氢化液泵入口加入磷酸 在这里加入磷酸后可利用泵的叶轮对氢化液充分搅拌 使磷酸和氢化液混合均匀 11 cspc 氧化工段 氧化反应氧化反应的速率 与氧分压成正比与氢蒽醌浓度成正比 近似 与氧的传质系数 界面面积成正比 近似 与反应器持液量成正比在使用纯氧氧化的工艺中氧化塔一般选用气液逆流接触 但用空气氧化时气相流动速度较大 会使液体向下流动受阻 因此选用气液并流的接触方式 另外本工艺使用两节塔进行氧化 总体成逆流的接触方式十分巧妙 提高氢化效率有利于氧化反应 进气的分布器好坏对整个氧化过程都十分重要 塔内增加填料可以增大界面面积 12 cspc 氧化工段 氧化反应氧化效率的控制 调节氧化塔温度提高进塔气量若温度 进气量 尾气氧含量均达到上限 氧化效率仍不达标 则降低进液量 一般要求尾气中氧气体积含量 6 13 cspc 氧化工段 氧化尾气膨胀机 14 cspc 氧化工段 氧化工段流程氧化残液的来源 酸性工作液回收塔的作用 氧化残液主要由压缩空气带入塔内的 残液一般含有高浓度的双氧水 28 40 磷酸和絮状物 所含双氧水极不稳定 如果留在塔内会威胁氧化塔的安全 所以要定时进行排放 回收塔内装有鲍尔环填料 当残液排入回收塔 填料会滤掉其中的絮状物 工作液从上部回收 上部的脱盐水用于洗去附着在填料上的污物 15 cspc 萃取工段 萃取塔 16 cspc 萃取工段 萃取塔氧化液进液分布管 为保证塔内氧化液分布均匀 塔底进料采用12根分布管的环形进料 氧化塔顶填料 塔顶装填聚丙烯填料以促使氧化