含四丁基脲工作液新工艺在工业过氧化氢生产中的应用.pdf

· 66· 中国无机盐协会过氧化物分会2015年会论文集 含四丁基脲工作液新工艺在工业过氧 化氢生产中的应用 李中·，赵晓东·，张惠4-1，于剑昆1，王波1，韦永继1，秦加关2，张永泽2，赵涸浜2，李卫红2 (1．黎明化工研究设计院有限责任公司，河南洛阳471000；2．双阳林化有限公司，湖南怀化418000) 摘要：介绍了国外主要过氧化氢生产公司所用溶剂体系的基本情况，收集整理、测定了目 前常用氢蒽醌溶剂的基本物性参数并进行了比较；介绍了黎明院新工艺的特点以及在模型试验、 工业装置应用情况，模试和工业数据均表明，和目前国内现有工艺相比，新工艺具有明显的优 势，同等规模装置使用新工艺产能可提高aoG～50％，同时有效降低了消耗指标，经济效益显 著。 关键词：四丁基脲；工作液；蒽醌法；过氧化氢；钯催化剂；生产；应用 过氧化氢作为一种基础化学品，因其较强而独特的氧化能力和无污染特性，被越来越多地应用 于造纸、烟草、纺织、食品、电子、军工、环保以及化学合成等诸多领域；尤其是近年来，除传统 的造纸领域外，其在化工合成领域的应用发展迅猛，如己内酰胺的合成，在生产规模和使用量方面 都再次推动了国内过氧化氢行业的发展，目前国内工业过氧化氢总产能200余万吨(100％)／年，为 世界第一大生产国和使用国。而在可预见的未来几年，因环保压力以过氧化氢法替代氯醇法的环氧 丙烷生产工艺将在国内逐渐开始应用，这必将再次推动国内过氧化氢生产规模和应用量的升级，而 工业过氧化氢生产规模的升级关键在于高效的反应器、催化剂以及工作液。 1 生产原理 目前国内外普遍采用的工业过氧化氢生产工艺为蒽醌自动氧化法。该工艺是以适当的蒽醌烷基 衍生物，如2一乙基蒽醌或2一戊基蒽醌等烷基蒽醌作为反应载体，溶解在适当的混合溶剂中配制成工 作液，如使用非极性溶剂烷基苯混合物来溶解烷基蒽醌，而其加氢后产物的溶剂通常选用磷酸三辛 氢催化剂作用下，将工作液中的烷基蒽醌氢化还原，生产相应的氢蒽醌，该阶段混合物称为氢化 液，再经空气或富氧氧化，于工作液中产生过氧化氢，同时氢蒽醌恢复成原来的烷基蒽醌，该阶段 混合物称为氧化液，然后用纯水萃取工作液中的过氧化氢，水相(萃取液)与有机相(萃余液)分离 后，即得到过氧化氢水溶液，经净化或提浓后得到成品，萃余液经处理后回到氢化步骤，完成工作 液的一次循环，如图1所示。 2常用氢蒽醌溶剂介绍 如上所述，目前国内外过氧化氢工业化生产中，烷基蒽醌的溶剂普遍采用烷基苯，但氢蒽醌的 溶剂则有多种选择，表1列举了国外主要工业过氧化氢公司所用的溶剂。 在目前成熟的工业过氧化氢生产工艺中，当烷基蒽醌和其溶剂(烷基苯混合物)基本确定后，占 工作液溶剂体积比20％～50％的氢蒽醌溶剂的选择就成了影响生产效率的关键因素之一，性能优良 的氢蒽醌溶剂应具备以下性质： ①较高的氢蒽醌和蒽醌溶解度，尤其是前者，决定了工作液允许的最高氢化效率； ②良好的化学稳定性，抗酸碱抗氧化，可保证工作液性能的稳定和降低消耗； 合四丁基脲工作液新工艺在工业过氧化氢生产中的应用 ·67- 氢气 空气 纯水 图1 工业过氧化氢生产示意图 表1 国外主要过氧化氢生产公司溶剂选择 ③较高的分配系数，可在萃取塔得到较高浓度产品并降低萃余浓度； ④较低的密度和较高的界面张力(与水)，减少工作液在萃取塔中与水的分层时间； ⑤和水的相互溶解度要低，保证工作液和产品质量，降低消耗； ⑥低毒性、高沸点、高闪点的本质安全性。 比较目前工业装置中常用的4种氢蒽醌溶剂主要的物性参数如表2。 从表2可以看出，目前工业装置中常用的4种氢蒽醌溶剂虽然性质不同，但各有优点，除蒽醌 ·68· 中国无机盐协会过氧化物分会2015年会论文集 溶剂基本都选用烷基苯混合物外，各公司可根据自身装置特点、货源和价格等因素综合考虑适用的 一种或两种氢蒽醌溶剂，组成二元或者三元溶剂的工作液体系。 3 黎明院过氧化氢工业生产新工艺介绍 3．1 三溶剂工作液体系 黎明化工研究设计院有限责任公司自2000年已经开始对上述4种溶剂进行了系统研究，并在 模型试验中