超重力反应器蒽醌法制备双氧水研究
发布时间：2021-03-10 23:54
双氧水作为一种重要的绿色化学品有着广泛的应用需求。蒽醌法是工业制备双氧水最主要的方法之一,其中以蒽醌加氢和氢蒽醌氧化为关键工段。然而,由于氢气和氧气为难溶性气体,加氢和氧化的宏观反应速率受气液传质限制,极大影响了生产效率,增加了生产成本。基于此,本文利用超重力反应器（Rotating Packed Bed reactor,简称RPB reactor）强化气液传质的特点,将其应用于蒽醌加氢和氢蒽醌氧化中,实现对两个反应的过程强化,以期达到提高宏观反应速率的目的,进一步对反应器的强化机理进行了探讨。主要的研究结果如下:（1）在蒽醌加氢反应中,采用拟均相催化加氢的方式,考察了超重力反应器转速、工作液初始浓度、氢气压力、反应温度和溶剂配比对双氧水收率（B）和有效蒽醌选择性（S）的影响:增大转速、氢气加压、升高反应温度有利于提升蒽醌加氢反应速率,但其中,氢气加压、升高反应温度会引起有效蒽醌选择性降低,不利于工作液循环使用;实验条件范围内,工作液初始浓度（CEAQ）与溶剂配比（VTMB:VTOP）匹配最佳时（CEAQ=100 g/L,VTMB:VTOP=3:3）,可获得双氧水收率最大值（B=13....
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２蒽醌法制备双氧水流程图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｏｒ?Ｈ２Ｏ２?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）表征结果，Ｉｉ？的加入使得催化剂表面电子结构发生扰动，??Ｐｄ的连续位点被切割，这促进了?ＥＡＱＨ２从催化剂活性位点脱附，达到了抑制副反应??的目的。Ｄｒｅｌｉｎｋｉｅｗｉｃｚ和Ｌｉ等［３７列研宄了催化剂中Ｐｄ颗粒尺寸对蒽醌加氢反应的影??响，大尺寸或发生团聚的Ｐｄ颗粒会加剧副反应，推测Ｐｄ颗粒的聚集是促进７１键活化??并加剧副反应的原因，同时Ｌｉ认为纳米级的Ｐｄ颗粒有更好的蒽醌加氢催化效果。??？?Ｍ?〇?ｌｒ?？?Ｃ?？０?Ｈ?…ＳｐｉｌＵｗｅｒ??图１－４双金属催化剂蒽醌加氢机理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＥＡＱ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｖｅｒ?ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ?ｃａｔａｌｙｓｔ??在催化剂载体研宄上，研究热点集中在对载体的改性和可控制备方面。Ｌｉ等［３９］??采用低电位氧化工艺制备了具有窄孔径分布、圆柱形孔的阳极氧化铝（ＡＡＯ）载体并??装备到ｅ环中，通过浸溃法负载Ｐｄ制成Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１催化剂。与传统的球形Ｐｄ／Ａｂ〇３??催化剂相比，Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１中载体ＡＡ０＠Ａ１特有的孔结构能够促进分子内外扩散，并??有利于Ｐｄ颗粒的分散负载，在蒽醌加氢催化活性和选择性上更具优势。Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１??催化剂在孔径为２４．５?ｎｍ，孔深１８?ｐｍ的时空收率为５３．３?ｇＨ２〇２?ｆＰｄ?ｈ－１，选择性高于??９６％。％３叩等＿将１＾§０添加到Ｐｄ／Ｓｉ〇２／堇青石整体式催化剂上，研究了催化剂载体??碱性对加氢效果的影响，发现碱性改进剂ＭｇＯ的添加有利于ＥＡＱ上Ｃ＝０键的活化??并增强催化剂对ＥＡＱ的吸附，当ＭｇＱ添加量为２ｗｔ％时，氢效高于５．５
滴流床反应器内周期性操作工艺，可以在提高加氢速率２０?％的基础上降低床层??温度１３?°Ｃ以上。法国Ｓｏｌｖａｙ公司［４４】在滴流床的基础上成倍数加大气液流量，形成泡??沫床，相关专利显示泡沬床在时空收率上是滴流床６倍左右，而降解产物的生成量只??有滴流床的１／１５。然而传统固定床存在压降大、移热差的不足，工作液易滞留于催化??剂内孔通道，导致发生深度加氢，生成大量降解产物引起催化剂失活，仍需进一步改??进。??ｆ?ＧＴｎ?Ｗ???麵ｆ??Ｔ??Ｌｉｑｕｉｄ?ｏｕｔ??图１－５滴流床蒽醌加氢反应器??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｒｉｃｋｌｅ?ｂｅｄ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｆｏｒ?ＥＡＱ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??对于非传统型固定床，其内置的整体式催化剂孔道常呈平行排列，氢气和工作液??呈逆流接触反应，未消耗的氢气再次循环回反应器。据文献报道［４５］，孔道内流型为??Ｔａｙｌｏｒ流时反应器加氢效果最好。这种结构能极大降低反应器压降，同时也可避免传??统型固定床内由于催化剂孔道内工作液滞留造成的深度加氢问题，提高反应的选择性??［４６］。但是该种反应器气液传质效果有待提升，气液传质阻力占到了加氢反应宏观阻力??的?８０－９０?％［４７］。??７??
本文编号：3075496
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２蒽醌法制备双氧水流程图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｏｒ?Ｈ２Ｏ２?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）表征结果，Ｉｉ？的加入使得催化剂表面电子结构发生扰动，??Ｐｄ的连续位点被切割，这促进了?ＥＡＱＨ２从催化剂活性位点脱附，达到了抑制副反应??的目的。Ｄｒｅｌｉｎｋｉｅｗｉｃｚ和Ｌｉ等［３７列研宄了催化剂中Ｐｄ颗粒尺寸对蒽醌加氢反应的影??响，大尺寸或发生团聚的Ｐｄ颗粒会加剧副反应，推测Ｐｄ颗粒的聚集是促进７１键活化??并加剧副反应的原因，同时Ｌｉ认为纳米级的Ｐｄ颗粒有更好的蒽醌加氢催化效果。??？?Ｍ?〇?ｌｒ?？?Ｃ?？０?Ｈ?…ＳｐｉｌＵｗｅｒ??图１－４双金属催化剂蒽醌加氢机理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＥＡＱ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｖｅｒ?ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ?ｃａｔａｌｙｓｔ??在催化剂载体研宄上，研究热点集中在对载体的改性和可控制备方面。Ｌｉ等［３９］??采用低电位氧化工艺制备了具有窄孔径分布、圆柱形孔的阳极氧化铝（ＡＡＯ）载体并??装备到ｅ环中，通过浸溃法负载Ｐｄ制成Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１催化剂。与传统的球形Ｐｄ／Ａｂ〇３??催化剂相比，Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１中载体ＡＡ０＠Ａ１特有的孔结构能够促进分子内外扩散，并??有利于Ｐｄ颗粒的分散负载，在蒽醌加氢催化活性和选择性上更具优势。Ｐｄ／ＡＡ０＠Ａ１??催化剂在孔径为２４．５?ｎｍ，孔深１８?ｐｍ的时空收率为５３．３?ｇＨ２〇２?ｆＰｄ?ｈ－１，选择性高于??９６％。％３叩等＿将１＾§０添加到Ｐｄ／Ｓｉ〇２／堇青石整体式催化剂上，研究了催化剂载体??碱性对加氢效果的影响，发现碱性改进剂ＭｇＯ的添加有利于ＥＡＱ上Ｃ＝０键的活化??并增强催化剂对ＥＡＱ的吸附，当ＭｇＱ添加量为２ｗｔ％时，氢效高于５．５
滴流床反应器内周期性操作工艺，可以在提高加氢速率２０?％的基础上降低床层??温度１３?°Ｃ以上。法国Ｓｏｌｖａｙ公司［４４】在滴流床的基础上成倍数加大气液流量，形成泡??沫床，相关专利显示泡沬床在时空收率上是滴流床６倍左右，而降解产物的生成量只??有滴流床的１／１５。然而传统固定床存在压降大、移热差的不足，工作液易滞留于催化??剂内孔通道，导致发生深度加氢，生成大量降解产物引起催化剂失活，仍需进一步改??进。??ｆ?ＧＴｎ?Ｗ???麵ｆ??Ｔ??Ｌｉｑｕｉｄ?ｏｕｔ??图１－５滴流床蒽醌加氢反应器??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｒｉｃｋｌｅ?ｂｅｄ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｆｏｒ?ＥＡＱ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??对于非传统型固定床，其内置的整体式催化剂孔道常呈平行排列，氢气和工作液??呈逆流接触反应，未消耗的氢气再次循环回反应器。据文献报道［４５］，孔道内流型为??Ｔａｙｌｏｒ流时反应器加氢效果最好。这种结构能极大降低反应器压降，同时也可避免传??统型固定床内由于催化剂孔道内工作液滞留造成的深度加氢问题，提高反应的选择性??［４６］。但是该种反应器气液传质效果有待提升，气液传质阻力占到了加氢反应宏观阻力??的?８０－９０?％［４７］。??７??
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