本發(fā)明涉及一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水工作液中的溶劑體系及其應用。

背景技術：

雙氧水是一種重要的化工產(chǎn)品，在造紙、化工、食品、環(huán)保等領域應用廣泛。從雙氧水出發(fā)可以制備很多有價值的化工產(chǎn)品，如無機過氧酸及其鹽、環(huán)氧化物、有機過氧化物以及有意義的化學反應中間產(chǎn)物。雙氧水作為一種較弱的氧化劑，在有機合成中具有比其他氧化劑高得多的選擇性。雙氧水在紡織業(yè)和造紙業(yè)中用作漂白劑，在化工合成中用作氧化劑，在食品和醫(yī)藥工業(yè)中用作消毒劑和殺菌劑，在環(huán)保方面可用于處理有毒廢水，其中處理最多和最有效的是硫化物、氰化物和酚類化合物。過氧化氫還可用于處理有毒廢氣，如SO₂、NO和H₂S等。也被用于將水體中的有機污染物氧化降解。過氧化氫本身最終反應產(chǎn)物是水，不產(chǎn)生二次污染，是一種優(yōu)良的綠色工業(yè)原料和消毒劑。近年來，隨著雙氧水在環(huán)保和其它方面新應用的開發(fā)，雙氧水的需求量日益增加。

雙氧水制備方法主要有：電解法、空氣陰極法、蒽醌法、氫氧直接合成法、甲基芐基醇氧化法、異丙醇氧化法、燃料電池法以及水溶液中用一氧化碳生產(chǎn)雙氧水法等。其中，蒽醌法由于其工藝技術先進、生產(chǎn)規(guī)模大、自動化程度高、成本和能耗低、三廢易于治理等優(yōu)點，相對其它方法具有較大優(yōu)勢。

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水工藝中，工作液主要是由工作載體和溶解工作載體的溶劑組成。溶劑的性質不僅直接決定裝置的生產(chǎn)能力，而且對氫化、氧化和萃取操作過程的效率，有效蒽醌的降解都有較大影響。因此，對于溶劑的選擇，一般要求其具有對工作載體溶解能力強，化學穩(wěn)定性好，在水和過氧化氫中的溶解度小，與水分層明顯，粘度小，毒性低等優(yōu)點。在通常情況下，溶劑一般都是由兩種有機溶劑混合配制而成，一種主要作為蒽醌的溶劑，另一種主要作為氫蒽醌的溶劑。國內過氧化氫裝置中蒽醌溶劑主要使用的是C₉重芳烴，其中含三甲苯、甲乙苯、丙苯和茚的異構體等；氫蒽醌溶劑多采用高級脂肪醇、有機酸或無機酸的酯類，已工業(yè)化應用的有磷酸三辛酯、二異丁基甲醇、醋酸甲基環(huán)己酯等。目前比較常見溶劑體系是重芳烴與磷酸三辛酯。

為了提高蒽醌的溶解度，也有采用三溶劑體系的工作液。CN1552618A公開了一種雙氧水生產(chǎn)過程中的有機溶劑體系，其采用C₉~C₁₀的芳烴、磷酸三辛酯和2-甲基環(huán)己基醋酸酯為工作液體系，提高了蒽醌溶解度，提高了氫化效率。CN101798065A公開了一種用于蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫的工作液配方，其中溶劑組成為：重芳烴65%～80%，磷酸三辛酯5%～25%，N-苯基N-乙基苯甲酰胺4.5%～17.8%，工作載體的溶解度大、工作液密度適中，工作負荷大，降低蒽醌降解率。三組分體系雖然提高的蒽醌溶解度，提高了氫化效率，第三組分N-苯基N-乙基苯甲酰胺的合成過程復雜，并且很難提純，同時增加了雙氧水的生產(chǎn)成本。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的氫化效率和氧化效率不夠理想、有些組分難以獲得及成本高等問題，本發(fā)明提供了一種五組分溶劑體系。本發(fā)明的溶劑體系組分原料易得，將溶劑體系應用于工作液中，提高了蒽醌的溶解度，提高了氫化效率，在雙氧水生產(chǎn)過程中有著廣闊的應用前景。

本發(fā)明的技術目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種蒽醌法生產(chǎn)雙氧水工作液中的溶劑體系，按體積百分比，所述溶劑體系包括以下組分：

重芳烴 40%~70%

磷酸三辛酯 5%~30%

2-苯乙醇 10%~20%

二乙醇二甲醚 10%~20%

醋酸 0.5%~5%。

進一步的，所述溶劑體系包括以下體積百分比的組分：

重芳烴 55%~65%

磷酸三辛酯 10%~20%

2-苯乙醇 10%~15%

二乙醇二甲醚 10%~15%

醋酸 1%~2%。

進一步的，所述重芳烴為C₉~C₁₀的重芳烴，是蒽醌法生產(chǎn)雙氧水中常用的溶劑。

本發(fā)明的溶劑體系可應用于蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫中作為烷基蒽醌溶劑，配制成工作液，烷基蒽醌作為工作液載體，工作液配制方法為本領域技術人員熟知，其中有效蒽醌（2-乙基蒽醌和2-乙基四氫蒽醌）在工作液中的溶解度為120～180克/升，工作液的氫效為8～11克/升。

采用上述的工作液，在催化劑的存在下，用氫氣將工作液中的蒽醌烷基衍生物氫化還原，生成氫蒽醌，然后在氧化反應器中經(jīng)空氣氧化后，得到過氧化氫，同時氫蒽醌還原為蒽醌衍生物。

本發(fā)明工作液應用于蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫過程中，氫化過程工藝條件為：氫化溫度為30～80℃，氫化壓力為0.2～0.5MPa，空速為1～30h^-1，氫液比為1：1～30：1；氧化過程工藝條件為：氧化溫度為30～70℃，氧化壓力為0.05～0.5MPa。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點：

以本發(fā)明的溶劑體系配制成工作液，在生產(chǎn)雙氧水的過程中，在氧化階段，2-苯乙醇其自身可被氧化為2-苯乙酮，并在此過程中產(chǎn)生雙氧水，而2-苯乙酮在氫化過程中還原為2-苯乙醇，循環(huán)利用。在工作液中加入2-苯乙醇，選擇合適的組分含量，使其與烷基蒽醌的共同溶解度達到最優(yōu)，從而能獲得最高的氫效，提高生產(chǎn)能力；二乙醇二甲醚的加入可以提高氧化速率，縮短氧化時間，同時還可以提高雙氧水的選擇性。與現(xiàn)有技術中重芳烴和磷酸三辛酯的兩組分溶劑體系相比，在本發(fā)明的生產(chǎn)條件下，具有更好的氫效。

具體實施方式

下面結合實施例來進一步說明本發(fā)明的作用和效果，但并不局限于以下實施例。

本發(fā)明的評價實驗中，是采用10mL固定床微型反應器進行氫化反應，氫化之后將所得樣品采用空氣50℃進行氧化1小時，再用分液漏斗萃取四次，檢測其中雙氧水的含量。雙氧水含量檢測采用高錳酸鉀滴定法。催化劑采用常規(guī)制備的Pd/Al₂O₃催化劑。催化劑粒徑0.4mm-0.5mm，孔容0.6cm³/g-0.7cm³/g，比表面積150m²/g-180m²/g，Pd含量為0.25%-0.35%。

實施例1

以重芳烴：磷酸三辛酯：苯乙醇：二乙醇二甲醚：醋酸＝55：20：14：10：1（體積比）為工作液介質，2-乙基蒽醌溶解度為120克/升。氫化溫度為50℃，氫化壓力為0.25MPa，空速為5h^-1，氫液比為12：1。氧化溫度為50℃，氧化壓力為0.20MPa。氫效為8.87克/升。

實施例2

以重芳烴：磷酸三辛酯：苯乙醇：二乙醇二甲醚：醋酸＝60：15：12：12：1（體積比）為工作液介質，2-乙基蒽醌溶解度為170克/升。氫化溫度為55℃，氫化壓力為0.30MPa，空速為5h^-1，氫液比為10：1。氧化溫度為55℃，氧化壓力為0.20MPa。氫效為10.69克/升。

比較例1

以重芳烴：磷酸三辛酯＝75：25（體積比）為工作液介質，2-乙基蒽醌溶解度為129克/升。氫化溫度為55℃，氫化壓力為0.25 MPa，空速為5h^-1，氫液比為12：1。氧化溫度為50℃，氧化壓力為0.20MPa。氫效為7.20克/升。

比較例2

以重芳烴：磷酸三辛酯＝50：50（體積比）為工作液介質，2-乙基蒽醌溶解度為98克/升。氫化溫度為55℃，氫化壓力為0.25 MPa，空速為10h^-1，氫液比為15：1。氧化溫度為50℃，氧化壓力為0.15 MPa。氫效為5.10克/升。

比較例3

按照CN1552618A中實施例3配制工作液，2-乙基蒽醌溶解度為154克/升。氫化溫度為55℃，氫化壓力為0.25 MPa，空速為5h^-1，氫液比為12：1。氧化溫度為50℃，氧化壓力為0.20 MPa。氫效為8.32克/升。