[发明专利]一种双氧水生产用工作液中八氢蒽醌的绿色再生方法及装置

说明书

本发明属于过氧化氢生产工艺技术领域，尤其涉及一种双氧水生产用工作液中八氢蒽醌的绿色再生方法，包括再生四氢蒽醌阶段：在催化剂的作用下，使工作液中的四氢蒽醌与八氢蒽醌通过氢转移和质子交换化学反应，转化为蒽醌和八氢氢蒽醌，然后再通过氧化反应，将生成的八氢氢蒽醌氧化为八氢蒽醌；再生八氢蒽醌阶段：在催化剂的作用下，工作液中的八氢蒽醌通过氢转移过程转化为蒽醌和八氢氢蒽醌，然后再将八氢氢蒽醌转化为八氢蒽醌，直至八氢蒽醌按照再生目标完成向蒽醌的转化。本发明创新性的采用化学法氢转移、化学法脱氢工艺，最大限度的将工作液中八氢蒽醌转化为有效蒽醌，再生转化率80‑99％。

技术领域

本发明属于过氧化氢生产工艺技术领域，尤其涉及一种双氧水生产用工作液中八氢蒽醌的绿色再生方法。

背景技术

流化床蒽醌法过氧化氢生产工艺为目前世界上技术水平较先进的双氧水生产工艺，该工艺与国内固定床工艺相比，系统工作液为全酸性，单位工作液产能高约13g/L左右，能耗及原料消耗低，产品质量高，装置占地面积小，安全性能高。该工艺的核心反应器氢化反应器为流化床，因系统内催化剂钯含量较高0.5-5％，且受塔内流化状态及工艺控制条件的影响，工作液在进行主反应：加氢反应、氧化反应的同时存在一定程度的副反应，加氢反应的副反应主要体现在蒽醌苯环及羰基的深度氢解，其深度氢解的副产物：羟基蒽酮、六氢蒽醌、八氢蒽醌、十氢蒽醌、蒽酮类(9-蒽酮、10-蒽酮、蒽酮二聚体)，工作液的氧化副产物：环氧蒽醌(四氢环氧蒽醌、六氢环氧蒽醌、八氢环氧蒽醌)。该系列副产物随装置运行时间的增长逐渐积累会影响系统内工作液的物理化学性质，降低工作液的产能，影响萃取效果，其中蒽酚酮，环氧蒽醌可以通过再生的方式转化为有效蒽醌，但深度氢解的副产物：六氢蒽醌、八氢蒽醌等副产物目前国内外仍无有效的再生方式，并且其中的八氢蒽醌是一种易氢化，难氧化的副产物，在系统工作液中部分以八氢氢蒽醌的形式存在，该部分副产物会导致系统残余氢效偏高，在氧化塔内只能全部氧化四氢蒽醌、异构四氢蒽醌，而对八氢蒽醌只能氧化3-15％，氧化能力不足，致使该部分八氢氢蒽醌在系统内无效循环，降低装置产能，随工作液循环次数的增加会出现工作液中八氢氢蒽醌占比累积上升，导致工作液状态恶化：粘度较大，氢蒽醌易析出，表面张力变小，密度变大，既增加了过滤系统的负担又降低萃取塔的油水分离效果,致工作液带水、萃余双氧水偏高，装置连续生产难以维持。

目前，国内外都没有八氢蒽醌再生机理的研究更没有针对八氢蒽醌的有效再生方法，只是在工艺运行中监控其含量通过频繁更换白土及定期更换工作液进行短时间平衡，导致白土、溶剂及载体蒽醌耗量高，长期累积装置将不能连续运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双氧水生产用工作液中八氢蒽醌的绿色再生方法，本发明通过深入研究反应机理及反应历程并对中间产物及生成物进行精准的定性及定量分析，通过充分完善的实验室小试，创新性的研发出配套的工艺技术路线，并经中试后在工业装置上成功进行工业化应用。

本发明的具体技术方案如下：

八氢蒽醌再生的反应机理历程如下：基于氢转移及质子交换的原理从化学平衡的角度，实现八氢蒽醌的资源化再生，该再生过程需经历2个必要阶段，再生四氢蒽醌阶段和再生八氢蒽醌阶段，其具体再生机理如下：

第一阶段：在催化剂的作用下，使工作液中的四氢蒽醌与八氢蒽醌通过氢转移和质子交换化学反应，转化为蒽醌和八氢氢蒽醌，因该反应为可逆反应，需再通过氧化反应，将生成的八氢氢蒽醌氧化为八氢蒽醌，确保再生反应继续向正反应方向进行。

第二阶段：在催化剂的作用下，工作液中的八氢蒽醌通过氢转移过程转化为蒽醌和八氢氢蒽醌，因该步反应亦存在可逆反应和平行反应：同时和生成的蒽醌进行氢转移生成蒽氢醌，故需再通过将八氢氢蒽醌转化为八氢蒽醌，直至八氢蒽醌按照再生目标完成向蒽醌的转化。

具体化学结构反应式如下：