[发明专利]烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法

说明书

本发明涉及公开了一种烷基蒽醌工作液以及一种烷基蒽醌工作液的配制方法，其中，所述烷基蒽醌工作液含有烷基蒽醌组合物、非极性溶剂和极性溶剂，所述烷基蒽醌组合物含有蒽醌的烷基取代物，所述蒽醌的烷基取代物如结构式(1)所示，R₁为碳原子数为4‑6的烷基。本发明提供的烷基蒽醌工作液可显著提高蒽醌衍生物的溶解度，氢化效率高，是一种制备过氧化氢的高效工作液体系。

技术领域

本发明涉及一种工作液及其配制方法，具体地说，涉及一种用于蒽醌法生产过氧化氢技术领域的烷基蒽醌工作液及其配制方法以及过氧化氢的生产方法。

背景技术

过氧化氢是一种重要的绿色基础化学品，产业关联度高。自2008年起，我国已成为过氧化氢生产的第一大国，2015年消耗量已超过1000万t/a(按27.5％计)。目前，国内外生产过氧化氢的工艺技术主要是蒽醌法，烷基蒽醌工作液作为反应媒介，由烷基蒽醌、非极性溶剂和极性溶剂构成。其中烷基蒽醌是工艺的“载体”，其溶解性能直接影响过氧化氢的产量，其反应性能与过氧化氢的品质密切相关。另外，通过调控非极性溶剂和极性溶剂的性质及组成，可最大程度地同时提高烷基蒽醌和烷基氢蒽醌的溶解度，实现单位体积工作液经加氢、氧化循环反应后获得最大量的过氧化氢(即氢化效率gH₂O₂/L)。目前，常用的载体为2-乙基蒽醌和2-戊基蒽醌，2-戊基蒽醌由于具有更优异的溶解性能和反应性能，已经成为最重要的工作载体。

通过优化工作液配方来提升过氧化氢产能是一种行之有效的方法。其中关于溶剂的研究报道多集中于：创制新溶剂、调控非极性/极性溶剂的组成、构建三元或四元溶剂体系；而关于烷基蒽醌的研究，有学者认为可以通过优化烷基蒽醌的溶解性能和化学稳定性来提升产能。比如开发复合烷基蒽醌来提升溶解度，甚至可以提高蒽醌的加氢、氧化和水解稳定性，但相关研究报道较少。

CN101104510A中公开了一种过氧化氢的制造方法，工作载体为烷基蒽醌和具有烷基取代基的四氢化蒽醌的摩尔比为2:1-8:1的混合物，具体来说，使用乙基蒽醌和乙基四氢蒽醌作为工作溶液中的蒽醌载体，其含量为工作溶液中所有蒽醌类物质的10-45摩尔％，另外还含有戊基蒽醌以及戊基四氢蒽醌。溶剂优选为三甲苯和二异丁基甲醇，蒽醌整体含量为160g/L。当乙基蒽醌和戊基蒽醌的摩尔比例为3:7时，可有效提升它们的溶解度，且氢化效率高于戊基蒽醌。虽然两者混合可有效提高整体溶解度，但两者的加氢速率不匹配，乙基蒽醌加氢速度更快，反应过程存在短板效应，难以发挥戊基蒽醌的优异性能。

JP2010105942和JP2014051432中公开了一种通过苯酐法制备的蒽醌组合物，其中2-戊基蒽醌占98.2-99.1重量％、蒽醌占0.49-0.8重量％、2-叔丁基蒽醌占0.2-0.24重量％、2-乙基蒽醌占0.02-0.2重量％。所述蒽醌组合物可以有效提高蒽醌的加氢、氧化和水解稳定性及溶解性，抑制加氢催化剂的失活。组合物中的蒽醌和乙基/丁基蒽醌是苯酐与戊苯发生付克烷基化反应时，戊基结构发生分解和异构产生的副产物。通过分析上述混合蒽醌的组成不难看出，该混合物的主成分为戊基蒽醌，且具有绝对的数量优势，而其他低碳数的烷基蒽醌仅仅是合成中产生的副产物，混合蒽醌的性能与戊基蒽醌极为相近。

US815810中提出，通过控制烷基蒽醌与烷基四氢蒽醌的比例为3:7-2:8时，可以抑制副反应发生，提高过氧化氢产率。

另有文献报道一种含有30重量％戊基蒽醌和70重量％戊基四氢蒽醌的工作液，氢化效率可达18-20g/L。通过调配烷基四氢蒽醌与烷基蒽醌的比例，可有效提升氢蒽醌的溶解度，进而提高氢化效率。但是，当烷基四氢蒽醌含量过高时，会被氧化为四氢化蒽醌环氧化物，其再分解生成的烷基化邻苯二甲酸会进入过氧化氢产品，导致有机碳含量升高，邻苯二甲酸的量取决于烷基四氢蒽醌的量。因此，在实际生产中，烷基四氢蒽醌的含量需要通过白土床或其他再生手段进行控制。

综上可知，目前尚未见到高效稳定的混合烷基蒽醌工作液的技术报道。

发明内容