СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА Российский патент 1996 года по МПК C01B15/23 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению пероксида водорода антрахинонным методом.

Известны способы получения пероксида водорода антрахинонным методом, заключающимся в каталитическом гидрировании алкилантрахинонов или их смесей с тетрагидроалкилантрахинонами, растворенными в смеси органических растворителей, так называемого рабочего раствора, с образованием соответствующих гидропродуктов, окисления гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом с образованием исходных алкил- и тетрагидроалкилантрахинонов и пероксида водорода, экстракции пероксида водорода водой из рабочего раствора [1]
Однако эти способы обладают недостаточной удельной производительностью реакционного объема на некоторых стадиях технологического процесса, в частности на стадии окисления гидрированного рабочего раствора. Это обусловлено недостаточной величиной поверхности контакта фаз в реакционной газожидкостной смеси.

Известен способ получения пероксида водорода антрахинонным методом [2] заключающийся в каталитическом гидрировании смеси 2-этилантрахинона и тетра- гидро-2-этилантрахинона в среде органических растворителей, так называемого рабочего раствора, до содержания гидропродуктов 0,28 кмоль/м³, окислении воздухом со ступенчатым противотоком при скорости рабочего раствора 10,8-35 м³/м²·ч (0,003-(0,01 м³/м²·с), скорости воздуха 0,03-0,2 м³/м²·с, давлении до 7 кгс/см² и температуре 50^оС. При этом время окисления составляет 38 мин, а удельная производительность реакционного объема аппарата окисления по 100% -ному пероксиду водорода составляет 15 кг/м³·ч.

Недостатком этого способа является малая удельная производительность реакционного объема аппарата окисления гидрированного рабочего раствора (не выше 15-18 кг/м³·ч). Причиной этого является близкое к ламинарному движение газожидкостной реакционной смеси, что сопровождается малой величиной поверхности контакта фаз и скорости ее обновления.

Задача изобретения разработать способ получения пероксида водорода путем осуществления стадии окисления гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом в условиях, позволяющих существенно повысить удельную производительность реакционного объема аппарата окисления.

Для этого в способе получения пероксида водорода антрахинонным методом, включающем каталитическое гидрирование раствора алкилантрахинонов или их смесей с тетрагидроалкилантрахинонами в смеси органических растворителей, называемого рабочим раствором, окисление гидрированного рабочего раствора кислородсодержащим газом, экстрагирование пероксида водорода водой, согласно изобретению окисление проводят при скоростях гидрированного раствора 0,12-0,020 м³/м²·с и кислородсодержащего газа 0,3-0,60 м³/м²·с.

Изобретение позволяет повысить удельную производительность реакционного объема аппарата окисления по 100%-ному пероксиду водорода до 20-50 кг/м³·ч. При проведении процесса окисления гидрированного раствора в указанных пределах скоростей гидрированного раствора и газа происходит резкая турбулизация газожидкостной смеси и увеличение поверхности контакта фаз в газожидкостной реакционной смеси, что вызывает ускорение массопередачи кислорода из газовой фазы в жидкую и повышение скорости химической реакции, а также удельной производительности реакционного объема аппарата окисления.

Кроме того, указанные скорости реагентов позволяют вести процесс на границе между барботажным и пенным режимом, что обеспечивает равномерное распределение реагентов по сечению тарелки и всему объему аппарата, исключает возможность возникновения свободного газового пространства, снижает взрывоопасность процесса, при этом исключается необходимость установки дополнительных тарелок.

При понижении скоростей кислородсодержащего газа и гидрированного раствора ниже указанных пределов происходит снижение степени турбулизации газожидкостной смеси, а при превышении наступает факельный прорыв газа, вследствие чего также снижается поверхность контакта фаз, что приводит к существенному снижению производительности удельного реакционного объема аппарата окисления.

П р и м е р 1. Приготавливают рабочий раствор, содержащий 85 кг/м³ 2-этилантрахинона, 75 кг/м³ тетрагидро-2-этилантрахинона и 30 кг/м³ тетрагидроантрахинона, растворенных в смеси октанола-2 и псевдокумола, взятых в объемном соотношении 1:1, рабочий раствор гидрируют в гидролизаторе с мешалкой при 50^оС в присутствии никелевого катализатора до накопления гидро- продуктов в количестве 0,44 кг·моль/м³. Гидрированный раствор окисляют в противоточном аппарате воздухом, обогащенным кислородом, до его содержания 50% при давлении 1,5 кгс/см², температуре 46^оС, скорости гидрированного раствора 0,012 м³/м²·с и скорости кислородсодержащего газа 0,40 м³/м²·с. Из окисленного рабочего раствора в экстракционной колонне водой экстрагируют пероксид водорода, а рабочий раствор направляют на повторное гидрирование. При этом время окисления составило 25,9 мин, степень окисления 99,1% удельная производительность реакционного объема аппарата окисления по 100%-ному пероксиду водорода 35,1 кг/м³·ч.

Примеры 1-8 приведены в таблице.

Из представленных в таблице примеров следует, что изобретение позволяет повысить удельную производительность аппарата окисления до 30,6-52 кг/м³·ч, повысить степень окисления до 98,7-99,8% снизить время окисления до 17,7-47,2 мин.

Сущность изобретения: готовят рабочий раствор, содержащий 85 кг/м³ 2-этилантрахинона и 30 кг/м³ тетрагидроантрахинона, растворенных в смеси октанола - 2 и пседоокумола в объемном отношении 1:1, гидрируют при 50^oС в присутствии никелевого катализатора, окисляют в противоточном аппарате воздухом, обогащенным кислородом до содержания 50% при p = 1,5 кгс/см², t = 46^oС, скорости гидрированного раствора 0,012 - 0,02 м³/м²•с, воздуха - 0,3 - 0,6 м³/м²•с. Пероксид водорода экстрагируют в экстракционной колонне. Степень окисления 98,7 - 99,8%, время окисления 17,7 - 47,2 мин, удельная производительность по 100%-ному H₂O₂ 30,6 - 52 кг/м³ • ч. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА, включающий каталитическое гидрирование раствора алкилантрахинонов или их смесей с терагидроалкилантрахинонами в смеси органических растворителей, окисление гидрированного раствора кислородсодержащим газом, экстрагирование полученного пероксида водой, отличающийся тем, что окисление гидрированного раствора проводят при скоростях гидрированного раствора 0,012 - 0,02 м³/м³с и кислородсодержащего газа 0,3 - 0,6 м³/м²с.