Способ получения водного раствора перекиси водорода непосредственно из водорода и кислорода и устройство для его осуществления

Номер патента: 3368

Опубликовано: 24.04.2003

Авторы: Деле Лионель, Девик Мишель

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения водного раствора перекиси водорода в реакторе с перемешиванием непосредственно из водорода и кислорода, отличающийся тем, что водород и кислород вводят в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды, кислой за счет добавления минеральной кислоты и содержащей диспергированный катализатор, водород и кислород, с такими расходами, чтобы отношение молярного расхода водорода к молярному расходу кислорода превышало 0,0416, причем в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды вводят кислород в таком количестве, чтобы молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе было ниже 0,0416.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводы водорода и кислорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды расположены на дне реактора с перемешиванием.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вводы для водорода и кислорода в нижнюю часть водной реакционной среды соприкасаются.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что реакционная среда содержит стабилизаторы перекиси водорода.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что реакционная среда содержит галогениды.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что галогенид является бромидом.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что бромид используют в сочетании со свободным бромом.

8. Способ по любому пп.1-7, отличающийся тем, что катализатор содержит палладий.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что катализатор содержит платину.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что используется катализатор на носителе.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что носитель выбирают из кремния, окиси алюминия и алюмосиликата.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что кислород, вводимый в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды, содержит водород.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что кислород, вводимый в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды, содержит водород.

14. Устройство для получения водного раствора перекиси водорода непосредственно из водорода и кислорода, содержащее реактор с перемешиванием, в который непрерывно или периодически вводится рабочий раствор, отличающееся тем, что реактор оборудован одним или несколькими вводами для газообразного водорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды; одним или несколькими вводами для газообразного кислорода, возможно содержащего водород, в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды; регулятором давления, позволяющим поддерживать постоянное давление внутри реактора путем отвода избытка непрореагировавших газообразных реагентов; одним или несколькими вводами для газообразного кислорода, возможно содержащего водород, в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды, снабженным(ми) анализатором выходящего из реактора газового потока для обеспечения молярного отношения водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе ниже 0,0416.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что реактор оборудован выводом для водного раствора перекиси водорода.

16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что выходящий из реактора газовый поток повторно вводится в циркуляционную цепь, питающую кислородом нижнюю часть водной реакционной среды.

17. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что выходящий из реактора газовый поток после возможной регулировки добавлением кислорода и возможного удаления водорода повторно вводится в циркуляционную цепь, питающую кислородом непрерывную газовую фазу и/или верхнюю часть водной реакционной среды.

18. Устройство по любому из пп.14-17, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один ввод для водорода и, по меньшей мере, один ввод для кислорода в виде пузырьков расположены на дне реактора с перемешиванием.

19. Устройство по одному из пп.14-18, отличающееся тем, что вводы для кислорода и водорода в нижней части водной реакционной среды соприкасаются.

20. Устройство по любому из пп.14-19, отличающееся тем, что перемешивание реактора обеспечивается одним или несколькими независимыми подвижными элементами или турбинами,

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что турбины представляют собой планочные турбины.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что турбины представляют собой самозасасывающие турбины.

23. Устройство по любому из пп.14-22, отличающееся тем, что реактор с перемешиванием оборудован теплообменником.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что теплообменник представляет собой вертикальный пакет труб или закрученные спирали или пучок вертикальных радиально расположенных пластин.

25. Устройство по любому из пп.14-24, отличающееся тем, что при остановке перемешивания все пузырьки в водной реакционной среде поднимаются только лишь под действием гравитационных сил к поверхности раздела водной среды и непрерывной газовой фазы.

 

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к каталитическому процессу и устройству для абсолютно безопасного получения водных растворов перекиси водорода с повышенными концентрациями непосредственно из водорода и кислорода. Более конкретно, предметом изобретения является способ, в котором водород и кислород вводят в водную среду в соотношениях,соответствующих зоне невоспламенения смеси водород-кислород, и присутствуют в непрерывной газовой фазе в пропорциях вне пределов зоны невоспламенения. Предметом изобретения является также устройство для осуществления способа изобретения. Известно, что газовая смесь водорода и кислорода является воспламеняемой и даже взрывоопасной, когда молярные концентрации находящегося в ней водорода составляют от 4 до 94% в условиях нормальных температуры и давления, т.е., когда отношение молярных концентраций водорода и кислорода превышает 0,0416 (Encyclopedie des Gaz-Air Liquide, стр. 909). Чтобы избежать опасности взрыва или пожара, рекомендуется работать при молярном соотношении водород/кислород ниже нижнего предела воспламенения, либо использовать инертный газ, такой как азот, аргон, гелий или неон (US4681751, US4009252, ЕР 0787681). Таким образом, чтобы получить удовлетворительные результаты, необходимо работать при молярном соотношении водород/кислород,находящемся в зоне невоспламенения. В частности, в документе US 4009252 предлагается молярное соотношение водород/кислород от 1/20 до 1/1,5 и предпочтительно от 1/10 до 1/2. Аналогичным образом, документ US 4336239 рекомендует работать при молярном соотношении водород/кислород ниже 0,2 и, предпочтительно, от 1/15 до 1/12. Под прямым синтезом водного раствора перекиси водорода подразумевается синтез из водорода и кислорода в содержащей катализатор водной среде. Прямой синтез водного раствора перекиси водорода в непрерывном или периодическом режимах в снабженном мешалкой реакторе оказался предметом множества исследований. Реактор, как правило, содержит водную зону, заполненную рабочим раствором катализатора, и расположенную над водной зоной зону, заполненную газом. Реактор оборудован системой перемешивания, позволяющей осуществлять перемешивание в водной зоне и одновременно диспергировать газ в водной фазе. Реагенты, а именно водород и кислород, а также инертные газы вводят в зону газов. Под рабочим раствором подразумевается водная среда, содержащая воду, кислоты и, возможно, ингибиторы разложения или стабилизаторы перекиси водорода, в которой образуется перекись водорода. 2 При проведении прямого синтеза водного раствора перекиси водорода в описанном выше реакторе с перемешиванием наблюдались случаи заброса катализатора, под влиянием перемешивания, на стенки реактора и на ось мешалки, расположенные в газовой зоне в непосредственном контакте с реагентами. В процессе синтеза частицы катализатора в газовой зоне высыхают и могут вызвать самопроизвольное возгорание водород-кислородной газовой смеси, если молярное отношение водород/кислород превышает 0,0416. Именно поэтому в примере 1 документаUS 4279883, иллюстрирующем непрерывный прямой синтез водного раствора перекиси водорода в реакторе с перемешиванием, газовую смесь водорода, кислорода и азота непрерывно вводят в газовую зону реактора таким образом,чтобы парциальные давления водорода, кислорода и азота в отбираемых на выходе газах поддерживались, соответственно, на уровне 5, 49 и 113 атм, что соответствует молярной концентрации водорода 3%. Однако промышленное производство перекиси водорода в безопасных условиях в соответствии с документом US 4279883 экономически неосуществимо, если учесть низкую концентрацию получаемого водного раствора перекиси водорода. Чтобы стать пригодным для применения,этот раствор должен пройти дополнительную стадию концентрирования. Прямой синтез водного раствора перекиси водорода может также проводиться в трубчатом реакторе, состоящем из длинной трубы (трубопровода), заполненной рабочим раствором, в котором суспендирован катализатор и в который вводят газообразные кислород и водород в виде пузырьков в пропорциях, превышающих нижний предел воспламеняемости водородкислородной смеси (US 5194242). Безопасность такого процесса обеспечивается лишь при условии поддержания газовых реагентов в реакторе в виде пузырьков. Согласно документу US 5641467, последние могут быть получены только при высокой скорости циркуляции рабочего раствора. В настоящем изобретении предлагаются каталитический способ и устройство, позволяющие совершенно безопасно и экономически выгодно получать в реакторе с перемешиванием водные растворы перекиси водорода с повышенными концентрациями непосредственно из водорода и кислорода. Этот способ отличается тем, что водород и кислород вводят в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды, подкисленной минеральной кислотой и содержащей катализатор в диспергированном состоянии, в таких молярных количествах, чтобы отношение молярного расхода водорода к молярному расходу кислорода превышало 0,0416, и тем, что в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю 3 часть водной реакционной среды вводят кислород в таком количестве, чтобы молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе было ниже 0,0416. Под пузырьками подразумеваются пузырьки со средним диметром менее 3 мм. Места ввода водорода и кислорода в виде пузырьков в нижней части водной реакционной среды находятся преимущественно на дне реактора с перемешиванием и предпочтительно соприкасаются, чтобы пузырьки H2 и O2 смешивались как можно быстрее. В качестве минеральной кислоты может быть использована, например, серная или ортофосфорная кислота. Водная реакционная среда может, кроме того, содержать стабилизаторы перекиси водорода, например фосфонаты или олово, и ингибиторы разложения, такие, например, как галогениды. Особенно предпочтительным ингибитором является бромид, который целесообразно использовать в сочетании со свободным бромом(Br2). Согласно изобретению, кислород, вводимый в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной смеси, и кислород, вводимый в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной смеси, могут, к тому же, содержать водород в таком количестве, чтобы отношение молярной концентрации водорода к молярной концентрации кислорода в непрерывной газовой фазе было ниже 0,0416. Согласно настоящему изобретению, процесс может быть осуществлен как в непрерывном, так и в полунепрерывном режиме. Питание кислородом в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды может быть частично или полностью обеспечено за счет выходящего из реактора газового потока. Выходящий из реактора газовый поток может быть также использован для питания непрерывной газовой фазы и/или верхней части водной реакционной среды. В данном случае состав выходящего газового потока может быть отрегулирован добавлением кислорода и, возможно, удалением водорода, таким образом,чтобы молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе было ниже 0,0416. Обычно применяемый катализатор содержит, по меньшей мере, один элемент из числа металлов группы IB и VIII Периодической таблицы. Преимущественно выбирают золото, платину, палладий и рутений. Из них предпочтение отдается палладию, платине или комбинации палладия с платиной, а еще лучше палладию или комбинации палладия с платиной. В случае использования композитного платино-палладиевого катализатора, платина составляет от 1 до 50% от массы металлов или,еще лучше, приблизительно 2%. 4 Согласно изобретению, катализатор может также быть на носителе. Обычно в качестве носителей используют, например, кремнезем,окись алюминия, алюмосиликат и диоксид титана. Катализатор на носителе или без носителя обычно суспендируют в водной реакционной среде. Преимущественно используют катализатор на носителе и, предпочтительно, катализатор на носителе, содержащий от 0,2 до 2% металла или металлов в расчете на массу носителя. Температура и давление внутри реактора регулируются с целью оптимизации селективности реакции в отношении водорода и выхода перекиси водорода. Температура обычно составляет от 0 до 60 С и преимущественно от 5 до 30 С. Давление внутри реактора обычно превышает атмосферное давление и преимущественно составляет от 30 до 100 и, предпочтительнее, от 40 до 60 бар. Отношение молярного расхода водорода к молярному расходу кислорода, вводимых в нижнюю часть водной реакционной среды, может варьировать в широких пределах. Преимущественно оно составляет от 0,05 до 5 и 100 и,предпочтительнее, от 0,2 до 1. Особенно предпочтительно отношение молярного расхода 0,3. При работе в полунепрерывном режиме все количество рабочего раствора и катализатора вводят в реактор перед началом прямого синтеза перекиси водорода до того, как начинается непрерывный ввод водорода и кислорода. Можно также непрерывно вводить в реактор рабочий раствор с добавленным к нему катализатором при непрерывном вводе водорода и кислорода. В этом случае рабочий раствор, содержащий образовавшуюся перекись водорода,непрерывно выводят из реактора. После этого катализатор отделяют фильтрацией от конечного раствора, содержащего образовавшуюся в полунепрерывном режиме перекись водорода, или от раствора перекиси водорода, непрерывно выводимого из реактора,после чего катализатор может быть возвращен в реактор. В том случае, когда реактор оборудован фильтром, катализатор постоянно удерживается в реакторе, а раствор перекиси водорода выводят и фильтруют одновременно. Другим предметом изобретения является устройство, позволяющее совершенно безопасно и экономично получать концентрированные водные растворы перекиси водорода непосредственно из водорода и кислорода. Это устройство, включающее реактор с перемешиванием и непрерывным или периодическим вводом рабочего раствора, отличается тем, что реактор оборудован (i) одним или несколькими вводами для газообразного водорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды; (ii) одним или несколькими вводами для газообраз 5 ного кислорода, возможно содержащего водород, в виде пузырьков, в нижнюю часть водной реакционной среды там, где ввод или вводы кислорода в жидкую фазу предпочтительно соприкасаются с вводом или вводами водорода для обеспечения быстрого перемешивания пузырьков Н 2 и O2; (iii) регулятором давления,позволяющим поддерживать постоянное давление внутри реактора путем вывода избытка непрореагировавших газовых реагентов, и (iv) одним или несколькими вводами для газообразного кислорода, возможно содержащего водород, в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды, снабженным(ми) анализатором выходящего из реактора газового потока для обеспечения молярного отношения водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе ниже 0,0416. Реактор оборудован выходом, позволяющим непрерывно или полунепрерывно выводить из реактора водный раствор перекиси водорода. Этот вывод может быть снабжен фильтром, позволяющим отделять катализатор от водного раствора перекиси водорода. Согласно изобретению, выходящий из реактора газовый поток может повторно вводиться в циркуляционную цепь, питающую кислородом нижнюю часть водной реакционной среды. Этот газовый поток после возможного регулирования содержания водорода путем ввода кислорода и возможного удаления водорода,например с помощью мембраны, может быть также повторно введен в циркуляционную цепь,питающую кислородом непрерывную газовую фазу и/или верхнюю часть водной реакционной среды. Таким образом, отделенный водород может быть вновь подан в нижнюю часть водной реакционной среды. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один ввод водорода и, по меньшей мере,один ввод кислорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды были расположены на дне реактора с перемешиванием. Реактор может представлять собой автоклав цилиндрической, цилиндрическо-конической или сферической формы, в котором осуществляется перемешивание с помощью вертикальной оси, снабженной одним или несколькими подвижными перемешивающими элементами или одной или несколькими турбинами. В общем случае может быть использован любой реактор, обычно используемый в случае применения катализатора в виде суспензии и способный обеспечить хороший теплообмен и поддержание газообразных участников реакции в виде облака пузырьков в наиболее возможном количестве. Перемешивание может также обеспечиваться несколькими независимыми подвижными элементами или турбинами, приводимыми в действие перемешивающим валом, укреплен 003368 6 ным на дне, на крышке или на боковых стенках реактора. Турбина, расположенная в верхней части водной реакционной среды может быть самозасасывающего типа, т.е. она засасывает непрерывную газовую фазу из реактора со стороны перемешивающего вала, который является полым, и затем диффундирует эту газовую фазу в водной реакционной среде, или планочного типа. Перемешивание может осуществляться с помощью приспособлений, обычно используемых для обеспечения высокой эффективности перемешивания, таких, например, как одна или несколько контр-лопастей, расположенных вертикально и/или радиально. Обычно используют теплообменники, такие как трубчатые змеевики, пакеты вертикальных труб или же наборы вертикальных, радиально расположенных или спирально закрученных пластин, обеспечивающих регулирование температуры реакционной среды. Эти теплообменники располагаются преимущественно внутри реактора. Преимущественно используют вертикальный трубчатый пакет и закрученные спирали или пакет радиально расположенных вертикальных пластин. Температура среды может также регулироваться путем использования реактора с двойными стенками с циркуляцией воды. Реактор изобретения сконструирован таким образом, что если перемешивание аварийно останавливается, все пузырьки газа могут подняться и непосредственно достичь непрерывной газовой фазы только лишь под действием гравитационных сил. Различные устройства, установленные внутри реактора для обеспечения теплообмена и/или перемешивания, не должны создавать препятствий для подъема пузырьков, т.е. приводить к образованию газовых карманов внутри водной реакционной среды. Реактор может быть изготовлен из любого материала, совместимого с используемыми реагентами. Могут быть, например, использованы металлы, такие как стали типа 304L или 316L или сплавы Hastelloy или же металлы с покрытиями из химически устойчивых полимеров,таких как поливинилидендифторид (PVDF),политетрафторэтилен (PTFE), сополимер C2F4 с перфорированным простым виниловым эфиром(PFA) или сополимер С 2F4 с С 3F6 FEP). Ввод кислорода и водорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды может быть обеспечен с помощью труб или пластин из спеченного металла или же с помощью различных типов насадок, позволяющих выбрасывать газ с высокой скоростью и вызвать таким образом образование множества пузырьков. Представленные на одной фигуре устройство и схема функционирования, иллюстрирующие способ осуществления процесса настоящего изобретения, описаны ниже. 7 Устройство включает реактор с перемешиванием с помощью вертикальной оси, снабженной самозасасывающей турбиной а и перемешивающей турбиной b. В момент пуска в реакторе находится катализатор, суспендированный в рабочем растворе, и все вместе нагревается до температуры реакции,кислород, вводимый в непрерывную газовую фазу в точке 3, берется из потока 8, т.е. из нерециркулирующего кислорода, и водород, вводимый в дно реактора, подводится через 2. Регулятор давления i позволяет поддерживать постоянное давление внутри реактора, отводя избыток непрореагировавших газообразных реагентов 9. Температура реакционной среды также поддерживается постоянной с помощью теплообменника е. В реактор непрерывно вводят в точке 6 рабочий раствор; в точках 2 и 4 - водород в виде пузырьков; в точке 1 - кислород в виде пузырьков; в точке 3 - кислород в количестве, обеспечивающем постоянное молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе ниже 0,0416. Система питания в 3 оборудована линейным анализатором g газового потока 5, выходящего из реактора. Ввод кислорода в 3 обеспечивается потоком 8 и потоком 10, последний из которых обеспечивается газом, выходящим из реактора, после удаления водорода на мембранеs. Удаленный таким образом водород обеспечивает частичное питание водородом в 4 в нижнюю часть реакционной среды. Кислород 1, вводимый в нижнюю часть реакционной среды, целиком обеспечивается выходящим из реактора газом или потоком и содержит водород. Во всех случаях расход газа регулируется с помощью масс-расходомеров f. Расходы кислорода и водорода, вводимых в нижнюю часть реакционной среды, таковы, что отношения молярных расходов водорода и кислорода всегда выше 0,0416. Подающие насадки d позволяют вбрасывать реагенты в виде пузырьков. Компрессор h обеспечивает рециркуляцию непрореагировавших водорода и кислорода. Водный раствор, содержащий образовавшуюся перекись водорода, отделяется от катализатора с помощью фильтра и одновременно непрерывно выводится в точке 7. Другие способы осуществления изобретения приведены в следующих примерах. Экспериментальная часть Приготовление катализатора Используемый катализатор содержит 0,8 мас.% металлического палладия и 0,04 мас.% платины на микропористом кремнеземе. Его приготовляют пропиткой кремнезема фирмы 8 Средний размер частиц - от 5 до 15 мкм Удельная поверхность -500 м 2/г Объем пор - 0,75 см 3/г Средний диаметр пор - 60 ,водным раствором, содержащим PdCl2 и Н 2 РtСl6, с последующей сушкой и заключительной термообработкой с продувкой водородом при 300 С в течение 3 ч. Реактор Реактор представляет собой автоклав с водяной рубашкой из нержавеющей стали с объемом 100 см 3, внутренние стенки которого покрыты политетрафторэтиленом (PTFE). Реактор оборудован мешалкой, состоящей из вертикальной оси с турбиной с шестью радиальными лопастями. Реактор оборудован также двумя вводными капиллярными политетрафторэтиленовыми трубками для ввода водорода и кислорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды. Под крышкой автоклава имеется также ввод для кислорода, постоянно обеспечивающий молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе ниже 0,0416, т.е. вне области воспламенения водородкислородной смеси. Ввод реагентов в водную среду, а также ввод кислорода в непрерывную газовую фазу регулируются с помощью масс-расходомеров. Давление внутри реактора поддерживается постоянным с помощью редукционного клапана. Водород и кислород, образующие выходящий из реактора газовый поток, анализируют в потоке с помощью газофазной хроматографии. Приготовление водного раствора (I) Водный раствор приготовляют добавлением 0,5 г Н 3 РO4, 2,5 г H2SO4 и 50 мг бромида натрия к 1000 см 3 дистиллированной воды с 5 мгBr2 в виде 1%-ного брома. Общая последовательность операций В автоклав загружают 50 г водного раствора (I) и 0,3 г катализатора, после чего доводят температуру водной реакционной среды до желаемого значения и поддерживают эту температуру. После этого начинают вводить кислород в непрерывную газовую фазу. Давление в автоклаве возрастает до выбранного значения, после чего оно поддерживается постоянным благодаря регулятору давления. Водород и кислород после этого начинают вводить в водную реакционную среду в выбранных пропорциях и затем каждые 10 мин в газовом потоке, выходящем из регулятора давления, определяют содержание водорода. После проведения реакции в течение желаемого времени доступ водорода и кислорода в водную реакционную среду закрывают и продолжают вводить кислород в непрерывную газовую фазу до полного исчезновения в ней водорода. Ввод кислорода после этого прекращают, декомпримируют реактор и забирают из него водный раствор перекиси водорода. Полученный водный раствор перекиси водорода после этого взвешивают и отделяют от катализатора фильтрацией на фильтре. Полученный после этого раствор подвергают иодометрическому анализу, определяя концентрацию перекиси водорода. Расход водорода измеряют по разнице между количеством введенного водорода и количеством водорода, выведенного из реактора. Пример Селективность прямого синтеза перекиси водорода по водороду определяется как процентное отношение количества молей перекиси водорода по отношению к количеству молей поглощенного водорода. Рабочие условия и результаты, полученные в разных опытах (примеры 1-10) в табл. 1. Таблица 1 Продолжи- Расход Н 2, ввоРасход О 2,Отношение Расход O2,тельность димого в водную вводимого в расходов вводимого в реакции (ч) среду, л/ч (н.у.) водную среду,H2/O2,непрерывводная среда ную газовую л/ч (н.у.) фазу, л/ч Примеры 11-13 Использован реактор из нержавеющей стали типа 316L цилиндрической формы с внутренним диаметром 98 мм, высотой 200 мм и общей емкостью 1500 см 3. Внутренние стенки реактора покрыты слоем политетрафторэтилена толщиной 1 мм. Перемешивание осуществляется с помощью вертикального вала с планочной турбиной,засасывающее действие которой направлено вниз. Планочная турбина с диаметром 45 мм,расположенная посередине реактора, имеет восемь лопастей. Осевой винт с диаметром 30 мм, имеющий шесть наклонных лопастей, закреплен на конце вертикального вала рядом с дном реактора. Пример 1. Способ получения водного раствора перекиси водорода в реакторе с перемешиванием непосредственно из водорода и кислорода, отличающийся тем, что водород и кислород вводят в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды, кислой за счет добавления минеральной кислоты и содержащей дисперги КонцентраСелективция H2O2 в ность по растворе, % отношению к Н 2 В реакторе также имеются четыре вертикальных контр-лопасти и теплообменник с пучком из 8 вертикальных труб, по которым циркулирует вода при температуре 17 С. Водород и кислород вводят в жидкую фазу с помощью двух насадок из нержавеющей стали, выходы которых соприкасаются и расположены рядом с аксиальным винтом. Повторяется последовательность операций предыдущих примеров с той разницей, что загружают 700 г водного раствора (I) и 6 г катализатора. Рабочие условия и полученные в опытах результаты (примеры 11 -13) приведены в табл. 2. рованный катализатор, водород и кислород, с такими расходами, чтобы отношение молярного расхода водорода к молярному расходу кислорода превышало 0,0416, причем в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды вводят кислород в таком количестве, чтобы молярное отношение водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе было ниже 0,0416. 11 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводы водорода и кислорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды расположены на дне реактора с перемешиванием. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что вводы для водорода и кислорода в нижнюю часть водной реакционной среды соприкасаются. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что реакционная среда содержит стабилизаторы перекиси водорода. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что реакционная среда содержит галогениды. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что галогенид является бромидом. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что бромид используют в сочетании со свободным бромом. 8. Способ по любому пп.1-7, отличающийся тем, что катализатор содержит палладий. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что катализатор содержит платину. 10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что используется катализатор на носителе. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что носитель выбирают из кремния, окиси алюминия и алюмосиликата. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что кислород, вводимый в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной реакционной среды, содержит водород. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что кислород, вводимый в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды, содержит водород. 14. Устройство для получения водного раствора перекиси водорода непосредственно из водорода и кислорода, содержащее реактор с перемешиванием, в который непрерывно или периодически вводится рабочий раствор, отличающееся тем, что реактор оборудован одним или несколькими вводами для газообразного водорода в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды; одним или несколькими вводами для газообразного кислорода,возможно содержащего водород, в виде пузырьков в нижнюю часть водной реакционной среды; регулятором давления, позволяющим поддерживать постоянное давление внутри реактора путем отвода избытка непрореагировавших газообразных реагентов; одним или несколькими вводами для газообразного кислорода, возможно содержащего водород, в непрерывную газовую фазу и/или в верхнюю часть водной 12 реакционной среды, снабженным(ми) анализатором выходящего из реактора газового потока для обеспечения молярного отношения водорода к кислороду в непрерывной газовой фазе ниже 0,0416. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем,что реактор оборудован выводом для водного раствора перекиси водорода. 16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что выходящий из реактора газовый поток повторно вводится в циркуляционную цепь, питающую кислородом нижнюю часть водной реакционной среды. 17. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что выходящий из реактора газовый поток после возможной регулировки добавлением кислорода и возможного удаления водорода повторно вводится в циркуляционную цепь, питающую кислородом непрерывную газовую фазу и/или верхнюю часть водной реакционной среды. 18. Устройство по любому из пп.14-17, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один ввод для водорода и, по меньшей мере, один ввод для кислорода в виде пузырьков расположены на дне реактора с перемешиванием. 19. Устройство по одному из пп.14-18, отличающееся тем, что вводы для кислорода и водорода в нижней части водной реакционной среды соприкасаются. 20. Устройство по любому из пп.14-19, отличающееся тем, что перемешивание реактора обеспечивается одним или несколькими независимыми подвижными элементами или турбинами. 21. Устройство по п.20, отличающееся тем,что турбины представляют собой планочные турбины. 22. Устройство по п.20, отличающееся тем,что турбины представляют собой самозасасывающие турбины. 23. Устройство по любому из пп.14-22, отличающееся тем, что реактор с перемешиванием оборудован теплообменником. 24. Устройство по п.23, отличающееся тем,что теплообменник представляет собой вертикальный пакет труб или закрученные спирали или пучок вертикальных радиально расположенных пластин. 25. Устройство по любому из пп.14-24, отличающееся тем, что при остановке перемешивания все пузырьки в водной реакционной среде поднимаются только лишь под действием гравитационных сил к поверхности раздела водной среды и непрерывной газовой фазы.

МПК / Метки

МПК: C01B 15/029, B01J 10/00

Метки: устройство, способ, раствора, получения, кислорода, водного, непосредственно, водорода, перекиси, осуществления

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-3368-sposob-polucheniya-vodnogo-rastvora-perekisi-vodoroda-neposredstvenno-iz-vodoroda-i-kisloroda-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения водного раствора перекиси водорода непосредственно из водорода и кислорода и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты