CN212864142U - 一种固定床双氧水生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及固定床双氧水生产装置，包括氢化塔、氧化塔和萃取塔，氢气和工作液通过各自管道输送到氢化塔，氢气和工作液在氢化塔内发生氢化反应，得氢化液混合物，氢化液混合物通过排放管道排出，排放管道连接气液分离器，气液分离器连通有气体排放管和氢化液传输管，气液分离器将气体分离从气体排放管排出，分离出的氢化液从氢化液传输管排出，依次进入氧化塔和萃取塔进行反应。本实用新型在固定床氢化塔内部设置3段催化剂床层，在催化剂床层内壁间隔设置环形折流挡板，减小壁流，使内壁处气液流动均匀，催化效率高，使工作液能够均匀氢化；5%‑30%的氢化液循环至溶氢混合器后进入固定床氢化塔，增加反应物在催化剂床层的流动性和溶解的氢气量。

Description

一种固定床双氧水生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种固定床双氧水生产装置，属于双氧水制造设备技术领域。

背景技术

双氧水又称过氧化氢，是一种重要的绿色化工产品，由于使用过程中不会对环境产生污染，其作为氧化剂、漂白剂和消毒剂广泛的用于化工、造纸、环保、电子等行业。目前双氧水的生产方法均采用蒽醌法，主要由氢化、氧化、萃取、净化工序组成。根据氢化反应器的不同，双氧水生产工艺分为固定床工艺和流化床工艺。国内大多采用固定床氢化工艺，工作液和氢气在装填催化剂的固定床反应器进行气、固、液三相反应，氢化过程的好坏直接影响产品质量和产量。在氢化过程中，气体为连续相，液体为分散相，整个过程受气液传质过程的影响。固定床氢化塔有2个到3个塔节，从上到下串联组成。生产过程中，催化剂床层会逐渐出现下沉、压紧、结块的现象，造成沟流、偏流、短路，从而使催化剂无法完全润湿，工作液在催化剂表面分布不均匀，使氢化过程不均匀，催化剂效率降低，并发生副反应。副反应产生降解物，影响双氧水产量，同时影响工作液密度、粘度、表面张力，增加蒽醌消耗，对后续氧化、萃取、工作液再生有不良影响。加氢后的氢化液中的氢蒽醌通过空气氧化，生成过氧化氢，现有的双氧水氧化过程，采用2-3个氧化塔串联操作，为保证氢化液完全氧化，需要较长的反应时间，造成副反应发生及双氧水分解，同时氧化塔设备较大。萃取过程中氧化液从塔底进入萃取塔，作为分散相向小液滴向上流动，水从塔顶加入，作为连续相向下流动，塔底得到双氧水。有机相和水相的密度差较小，传质推动力小，萃取效果不好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种固定床双氧水生产装置，其具体技术方案如下：

固定床双氧水生产装置，包括氢化塔、氧化塔和萃取塔，所述氢化塔连通有氢气输入管道、工作液输入管道和排放管道，氢气和工作液通过各自管道输送到氢化塔，氢气和工作液在氢化塔内发生氢化反应，得到氢化液混合物，氢化液混合物通过排放管道排出，所述排放管道连接到气液分离器，气液分离器连通有气体排放管和氢化液传输管，所述气液分离器将气体分离从气体排放管排出，分离出的氢化液从氢化液传输管排出，所述氢化液输送管连接到氧化塔，所述氢化液输送管连接有空气进管，空气从空气进管输送到氢化液输送管，与氢化液混合，然后同时输送到氧化塔，所述氧化塔连通有尾气排放管道和初产品输出管道，初产品输出管道连接有混合器，所述混合器设置有喷嘴，混合器的喷嘴连接到萃取塔的进液口，所述萃取塔贯通有双氧水排出管道和工作液排出管道，还包括溶氢混合器和预热器，所述预热器与溶氢混合器通过管道连接，所述溶氢混合器还设置有氢气进气口和气液混合物传输管，氢气进气口连接氢气输入管道，所述气液混合物传输管连接到氢化塔，氢气和经过预热器加热的工作液输送到溶氢混合器，溶氢混合器通过气液混合物传输管输出氢饱和的气液混合物，将氢饱和的气液混合物输入到氢化塔。

进一步的，所述气液分离器还连接有循环泵，所述循环泵将气液分离器中的5%-30%的氢化液循环输送到溶氢混合器。

进一步的，所述氢化塔内部设置有3段催化剂床层，所述催化剂床层内壁设置有带孔的环形折流挡板。

进一步的，所述溶氢混合器内整齐设置有金属丝网填料。

进一步的，所述萃取塔为板式塔或填料塔。

进一步的，所述环形折流挡板在催化剂床层内等距排列安装且其数量不超过5个，环形折流挡板的宽度为催化剂床层直径的0.5%-5%，其开孔直径为催化剂粒度的2-5倍。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在氢化塔内部设置3段催化剂床层，并在催化剂床层内壁间隔设置有环形折流挡板，减小壁流，使内壁处气液流动均匀，催化效率高，使得工作液在能够均匀氢化；5%-30%的氢化液循环至溶氢混合器后进入固定床氢化塔，增加反应物在催化剂床层的流动性和溶解的氢气量，提高催化剂床层的稳定性和反应速率；溶氢混合器内整齐设置有金属丝网填料，保证氢气与工作液快速均匀混合；氧化混合液与空气在混合器内充分混合后经喷嘴喷射进入萃取塔底部，使工作液分散成微小的液滴，同时通过液相的气泡促进湍动，使液滴破碎的更小，提高了传质效率。

附图说明

图1是本实用新型的反应设备连接图，

其中，1-氢气输入管道，2-氢化塔，3-气液分离器，4-循环泵4，5-溶氢混合器，6-预热器，7-氧化塔，8-混合器，9-萃取塔。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型的固定床双氧水生产装置，固定床双氧水生产装置，包括氢化塔2、氧化塔7和萃取塔9，两个氢化塔2节串联形成固定床氢化塔。氢化塔2内部设置有3段催化剂床层，催化剂床层内壁设置有带孔的环形折流挡板。环形折流挡板在催化剂床层内等距排列安装且其数量不超过5个，环形折流挡板的宽度为催化剂床层直径的0.5%-5%，其开孔直径为催化剂粒度的2-5倍。氢化塔2连通有氢气输入管道1、工作液输入管道和排放管道，氢气和工作液通过各自管道输送到氢化塔2，氢气和工作液在氢化塔2内发生氢化反应，得到氢化液混合物，氢化液混合物通过排放管道排出，排放管道连接到气液分离器3，气液分离器3连通有气体排放管和氢化液传输管，气液分离器3将气体分离从气体排放管排出，分离出的氢化液从氢化液传输管排出，气液分离器3还连接有循环泵4，循环泵4将气液分离器3中的5%-30%的氢化液循环输送到溶氢混合器5。氢化液输送管连接到氧化塔7，氢化液输送管连接有空气进管，空气从空气进管输送到氢化液输送管，与氢化液混合，然后同时输送到氧化塔7，氧化塔7连通有尾气排放管道和初产品输出管道，初产品输出管道连接到萃取塔9的进液口，萃取塔9贯通有双氧水排出管道和工作液排出管道，还包括溶氢混合器5和预热器6，溶氢混合器5内整齐设置有金属丝网填料。预热器6与溶氢混合器5通过管道连接，溶氢混合器5还设置有氢气进气口和气液混合物传输管，氢气进气口连接氢气输入管道1，气液混合物传输管连接到氢化塔2，氢气和经过预热器6加热的工作液输送到溶氢混合器5，溶氢混合器5通过气液混合物传输管输出氢饱和的气液混合物，将氢饱和的气液混合物输入到氢化塔2。

如图1所示，在实际反应过程中，工作液、气液分离器3出口的部分氢化液和氢气进入溶氢混合器5，气液两相高效混合，使难溶性氢气在工作液中分散成大量的微小气泡，氢气在工作液中的溶解度达到饱和状态，形成气液混合物。其中，溶氢混合器5中溶解部分的氢气占氢气总量的1%-30%，溶氢混合器5内装填规整金属丝网填料，保证氢化与工作液快速均匀混合。氢气通过氢气输入管道1补充进入氢化塔2，氢化塔2设有1-3段催化剂床层，在催化剂床层内壁，设有带孔的环形折流挡板，起到减小壁流，使内壁处气液流动均匀的作用，挡板布置数目1-5个，在催化剂床层内等距布置，挡板的宽度为催化剂床层直径的0.5%-5%，开孔直径为催化剂粒度的2-5倍，氢气和来自于溶氢混合器5溶氢工作液进入催化剂床层进行反应。氢化塔2向气液分离器3输出气液混合物，气液混合物在气液分离器3内部分离形成气体和氢化液，气体经由气体回收装置进行回收利用，部分氢化液经由循环泵4循环输送至溶氢混合器5，其余氢化液进入氧化塔7。气液分离器3输出的氢化液部分循环到溶氢混合器5进口，以增加物料在催化剂床层的流动性和溶解的氢气量，提高催化剂床层的稳定性和反应速率，循环氢化液占总氢化液的5%-30%。其中，溶氢和反应压力的提高有助于增加氢气在工作液中的溶液，加快反应速率，但氢浓度过高容易造成深度氢化，反应压力应控制在0.2-0.5MPa。工作液以2-乙基蒽醌和四氢2-乙基蒽醌或2-戊基蒽醌和四氢2-乙戊基蒽醌为溶质，以重芳烃为蒽醌溶剂，以磷酸三辛酯、四丁基脲、二异丁基甲醇、醋酸甲基环己酯中的一种或多种为氢蒽醌溶剂。氢化液与空气进入氧化塔7进行氧化反应，空气与氢化液体积流量比3:1~20:1，适当控制空气的加入量，防止氧气过量。氧化塔7出口部分气体和氧化液在混合器8中混合，通过混合器8上的喷嘴喷射进入萃取塔9底部，使工作液分散成微小的液滴，同时通过液相的气泡促进湍动，使液滴破碎的更小，提高了传质效率。萃取塔9内少量未反应的物料与氧气进一步反应，提高了氧化效果，并且充分利用了空气，保证氢化液氧化完全，并且排放尾气中的氧气含量较低。萃取效率比单纯的液液萃取提高20%-50%，可以有效减小萃取塔9高度。氧化塔7的工作温度为40-60℃，压力为0.2-0.3MPa，氧化时间为5-20分钟，萃取塔9的工作温度为50-55℃，正常气压，塔底进料的气液体积流量比是0.1:1~2:1。

本实用新型通过在固定床氢化塔内部设置3段催化剂床层，并在催化剂床层内壁间隔设置有环形折流挡板，减小壁流，使内壁处气液流动均匀，催化效率高，使得工作液在能够均匀氢化；5%-30%的氢化液循环至溶氢混合器后进入固定床氢化塔，增加反应物在催化剂床层的流动性和溶解的氢气量，提高催化剂床层的稳定性和反应速率；溶氢混合器内整齐设置有金属丝网填料，保证氢气与工作液快速均匀混合；氧化混合液与空气在混合器内充分混合后经喷嘴喷射进入萃取塔底部，使工作液分散成微小的液滴，同时通过液相的气泡促进湍动，使液滴破碎的更小，提高了传质效率。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种固定床双氧水生产装置，包括氢化塔（2）、氧化塔（7）和萃取塔（9），所述氢化塔（2）连通有氢气输入管道（1）、工作液输入管道和排放管道，氢气和工作液通过各自管道输送到氢化塔（2），氢气和工作液在氢化塔（2）内发生氢化反应，得到氢化液混合物，氢化液混合物通过排放管道排出，所述排放管道连接到气液分离器（3），气液分离器（3）连通有气体排放管和氢化液传输管，所述气液分离器（3）将气体分离从气体排放管排出，分离出的氢化液从氢化液传输管排出，所述氢化液传输管连接到氧化塔（7），所述氢化液传输管连接有空气进管，空气从空气进管输送到氢化液传输管，与氢化液混合，然后同时输送到氧化塔（7），所述氧化塔（7）连通有尾气排放管道和初产品输出管道，初产品输出管道连接有混合器（8），所述混合器（8）设置有喷嘴，混合器（8）的喷嘴连接到萃取塔（9）的进液口，所述萃取塔（9）贯通有双氧水排出管道和工作液排出管道，其特征在于：还包括溶氢混合器（5）和预热器（6），所述预热器（6）与溶氢混合器（5）通过管道连接，所述溶氢混合器（5）还设置有氢气进气口和气液混合物传输管，氢气进气口连接氢气输入管道（1），所述气液混合物传输管连接到氢化塔（2），氢气和经过预热器（6）加热的工作液输送到溶氢混合器（5），溶氢混合器（5）通过气液混合物传输管输出氢饱和的气液混合物，将氢饱和的气液混合物输入到氢化塔（2）。

2.根据权利要求1所述的固定床双氧水生产装置，其特征在于：所述气液分离器（3）还连接有循环泵（4），所述循环泵（4）将气液分离器（3）中的5%-30%的氢化液循环输送到溶氢混合器（5）。

3.根据权利要求1所述的固定床双氧水生产装置，其特征在于：所述氢化塔（2）内部设置有3段催化剂床层，所述催化剂床层内壁设置有带孔的环形折流挡板。

4.根据权利要求1所述的固定床双氧水生产装置，其特征在于：所述溶氢混合器（5）内整齐设置有金属丝网填料。

5.根据权利要求1所述的固定床双氧水生产装置，其特征在于：所述萃取塔（9）为板式塔或填料塔。

6.根据权利要求3所述的固定床双氧水生产装置，其特征在于：所述环形折流挡板在催化剂床层内等距排列安装且其数量不超过5个，环形折流挡板的宽度为催化剂床层直径的0.5%-5%，其开孔直径为催化剂粒度的2-5倍。

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