Способ производства пероксида водорода

Способ производства пероксида водорода

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет по отношению к заявке на европейский патент № 11184576.4, поданной 11 октября 2011 г., во всей полноте включаемой в настоящий документ путем ссылки в любых целях.

Если описание каких-либо патентов, патентных заявок и публикаций, включенных в настоящий документ путем ссылки, противоречит описанию настоящей заявки до такой степени, что значение какого-либо термина становится неопределенным, преимущественное значение имеет указанное в настоящем описании.

Настоящее изобретение относится к способу производства пероксида водорода, в частности, к производству водных растворов пероксида водорода, предназначенных для непосредственного использования в промышленности, и к устройству для осуществления такого способа.

Как таковое, производство пероксида водорода хорошо известно. Пероксид водорода может быть произведен различными способами, например, путем прямого гидрирования кислорода или, чаще, так называемым, способом автоокисления антрахинона (процесс АО). Настоящее изобретение, в частности, относится к более распространенному в промышленности процессу АО.

Пероксид водорода представляет собой один из наиболее важных неорганических химикатов, производимых в мировом масштабе. Общемировое производство пероксида водорода выросло в 2009 г. до 3,2 млн метрических тонн (100% Н₂О₂). В промышленности его применяют для отбелки текстиля, целлюлозы и бумаги, переработки макулатуры, органического синтеза (пропиленоксид), производства неорганических химикатов и моющих средств, применяют в экологических и др. целях. В контексте настоящего изобретения особое значение имеет применение для отбелки целлюлозы и бумаги, в горнодобывающей промышленности или в борьбе с загрязнением окружающей среды.

Производство пероксида водорода осуществляют всего несколько химических компаний, которые делают это на крупномасштабных установках, в виде 50-70 процентного (вес.%) концентрата в воде. Из-за высокой окислительной активности пероксида водорода в такой концентрации его концентрацию доводят до 50 процентов для обеспечения безопасности в обращении и при транспортировке, а 70 процентный концентрат обычно используют только для транспортировки на большие расстояния по соображениям стоимости. Для обеспечения безопасности производимый пероксид водорода обычно разбавляют перед применением, по меньшей мере, до 50%, однако в большинстве вариантов применения его используют в концентрации менее 15%. Чтобы свести к минимуму производственные процессы, разбавление до эффективной концентрации обычно производят уже в рамках использования путем добавления надлежащего количества более концентрированного раствора, как правило, не более 50% пероксида водорода. В конечном итоге, пероксид водорода используют в различных концентрациях в зависимости от варианта применения, например, во множестве вариантов применения пероксид водорода используют в концентрации приблизительно 1-15 процентов. Некоторыми конкретными примерами таких концентраций пероксида водорода являются, в зависимости от типа промышленного процесса: отбелка целлюлозы 2-10%; окисление сточных вод 1-5%; очистка поверхности потребительских товаров 1-8%. В других вариантах применения, таких как дезинфекция, концентрация пероксида водорода может быть выше, например, для асептического упаковывания может применяться концентрация 35% или 25%.

Промышленный синтез пероксида водорода, преимущественно, проводят с использованием процесса Риделя-Пфлейдерера (Riedel-Pfleiderer) (первоначально описанного в патентах США 2158525 и 2215883). В этом хорошо известном крупномасштабном циклическом процессе производства пероксида водорода используется автоокисление 2-алкилантрагидрохиногового соединения в соответствующий 2-алкилантрахинон, которое приводит к образованию пероксида водорода.

Уровень техники

Таким образом, пероксид водорода обычно производят, используя двухстадийный циклический антрахиноновый процесс (процесс АО), включающий гидрирование рабочего раствора антрахинона в каталитическом реакторе и окисление рабочего раствора гидрированного антрахинона воздухом в многоступенчатой насадочной или ситчатой колонне с одновременным образованием пероксида водорода в органическом потоке и последующей экстракцией пероксида водорода из рабочего раствора антрахинона водой в многоступенчатой противоточной экстракционной колонне. Излюбленным растворителем, как правило, служит смесь растворителей двух типов, один из которых хорошо растворяет производные хинона (обычно смесь ароматических соединений), а другой хорошо растворяет производные гидроксихинона (обычно длинноцепочечный спирт или циклический сложный эфир). После стадий указанного основного процесса АО могут быть осуществлены другие дополнительные технологические стадии, такие как отделение от рабочего раствора катализатора гидрирования; извлечение и заключительная очистка рабочего раствора антрахинона и соответствующих растворителей и их рециркуляция в устройство гидрирования; извлечение, заключительная очистка и стабилизация продукта - пероксида водорода.

В процессе АО в качестве рабочих соединений, растворенных в надлежащем органическом растворителе или в смеси органических растворителей используют алкилантрахиноновые соединения, такие как 2-этилантрахинон, 2-амилантрахинон и их 5,6,7,8-тетрагидропроизводные. Эти растворы алкилантрахинонов именуются рабочими растворами. На первой стадии антрахинонового процесса (стадии гидрирования) рабочий раствор подвергают гидрированию с целью восстановления рабочего соединения до его гидрированной формы, алкилгидроантрахинона. Гидрирование рабочих соединений осуществляют путем смешивания с рабочим раствором газообразного водорода и приведения полученного раствора в контакт с надлежащим катализатором гидрирования. На второй стадии двухстадийного процесса АО (стадии окисления) гидрированные рабочие соединения, т.е. алкилгидроантрахиноны, окисляют при помощи кислорода, воздуха или подходящего кислородсодержащего соединения с целью производства пероксида водорода и регенерации рабочего соединения в его первоначальной форме. Производимый на стадии окисления пероксид водорода затем извлекают из рабочего раствора обычно путем экстракции водой, оставшийся рабочий раствор, содержащий алкилантрахиноны, рециркулируют на стадию гидрирования, чтобы начать процесс сначала. Стадия гидрирования может быть осуществлена в присутствии псевдоожиженного или стационарного слоя катализатора. Известно, что у каждого способа есть свои преимущества и недостатки.

В реакторе гидрирования в псевдоожиженном слое достигается хороший контакт между всеми тремя фазами, таким образом, производительность и селективность, как правило, высокая. Однако частицы катализатора могут разрушаться при истирании и закупоривать фильтры, применяемые для разделения суспендированного катализатора и гидрированного рабочего раствора. Реакторы этого типа также подвержены обратному смешению. Поэтому при использовании суспендированного катализатора часто нужно использовать более крупногабаритный реактор гидрирования и обширный участок фильтрации, чтобы получить полностью гидрированную форму.

В реакторе гидрирования со стационарным слоем катализатор не изнашивается так сильно, как в реакторе с псевдоожиженным слоем, и при функционировании в режиме противотока не возникает обратного смешения. Однако скорость реакции в реакторе гидрирования со стационарным слоем ограничена относительно низкой скоростью растворения водорода из газовой фазы в рабочий раствор, а также пропорционально меньшей поверхностью Pd на единицу веса стационарного слоя относительно псевдоожиженного слоя катализатора. Следовательно, чтобы растворить необходимое для полного гидрирования всех рабочих соединений количество водорода, рабочий раствор, как правило, нужно несколько раз рециркулировать. Таким образом, требуется очень большой поток рециркуляции и, соответственно, крупногабаритный реактор гидрирования, что увеличивает капитальные затраты в этом процессе. Кроме того, рециркуляция гидрированного раствора приводит к чрезмерному гидрированию рабочих соединений, делая их неэффективными для процесса в целом.

Особым типом реакторов со стационарным слоем являются, так называемые, реакторы с орошаемым слоем, широко известные в данной области (см., например, NG K.M. and CHU C.F. Chemical engineering Progress/ 1987, 83(11), p. 55-63). Хотя реакторы с орошаемым слоем, прежде всего, используют в нефтеперерабатывающей промышленности для гидрокрекинга, гидрообессеривания и гидроденитрогенизации и в нефтехимической промышленности для гидрирования и окисления органических соединений, тем не менее реактор гидрирования с орошаемым слоем также применим в некоторых вариантах процесса АО для производства пероксида водорода. Термин «орошаемый слой» в данном контексте означает реактор, в котором реакция происходит в то время, когда жидкая фаза и газовая фаза параллельно текут вниз через стационарный слой частиц катализатора. Текущая практика эксплуатации реактора с орошаемым слоем все еще основывается, главным образом, на эмпирических соотношениях и тривиальных параметрах, таких как падение давления, коэффициенты дисперсии и коэффициенты тепло- и массопереноса, зависящие от расходов и газовой, и жидкой фаз. Из литературы также известно об эксплуатации реакторов с орошаемым слоем при разных режимах потока, таких как «капельный», «пульсирующий», «распылительный», «пузырьковый» и «дисперсный пузырьковый». Одной из основных проблем при использовании орошаемого слоя, особенно в режиме капельного потока, является вероятность образования в реакторе гидрирования в орошаемом слое сквозных протоков.

В Chemical Abstracts # 19167 f-h (Патент Японии № 604121) описано производство пероксида водорода; в этом способе смесь раствора алкилантрахинона с большим избытком водорода или водородсодержащего газа вспенивают путем пропускания этой смеси через пористый диффузор в верхней части колонны, содержащей гранулированный катализатор гидрирования. Вспененную смесь затем быстро пропускают через слой катализатора с целью гидрирования. В нижней части колонны находится слой, состоящий из стекловаты, минеральной ваты, металлического сита или фильтровальной ткани и предназначенный для обеспенивания, обеспененный рабочий раствор отводят из нижней части колонны, а большой избыток отделенного газа рециркулируют в колонну. Хотя в данном способе вероятность образования сквозных протоков в реакторе гидрирования со стационарным слоем в режиме капельного потока исключается, согласно ссылке на этот патент Японии в патенте США 4428922 (столбец 1, строки 55-68), все еще остаются некоторые недостатки, такие как большое падение давления, соответственно повышенное потребление энергии, большой поток рециркуляции водорода в реактор гидрирования и использование дополнительного оборудования, необходимого для вспенивания и обеспенивания рабочего раствора. Кроме того, количество проходящего материала или производительность реактора гидрирования существенно уменьшается из-за того, что избыток газообразного водорода занимает большой объем.

WO 99/40024 направлен на преодоление недостатков описанных выше способов и обеспечивает упрощенное и эффективное производство пероксида водорода с использованием процесса АО и стационарного слоя частиц катализатора на стадии гидрирования с высокой пропускной способностью.

Это достигается посредством способа производства пероксида водорода в рамках процесса АО, включающего чередующиеся стадии гидрирования и окисления рабочего раствора, содержащего, по меньшей мере, один алкилантрахинон, растворенный, по меньшей мере, в одном органическом растворителе, и экстракции пероксида водорода, образовавшегося на стадии окисления; при этом в этом способе стадию гидрирования осуществляют в реакторе гидрирования, в котором имеется стационарный слой частиц катализатора гидрирования, путем подачи в верхнюю часть реактора прямоточного потока рабочего раствора и гидрирующего газа и регулирования соотношения расходов жидкости и газа и давления гидрирующего газа так, чтобы обеспечить самовспенивание смеси рабочего раствора и гидрирующего газа в отсутствие какого-либо устройства или диффузора или распыляющего сопла, предназначенных для создания пены, и путем пропускания вспененной смеси по направлению вниз через стационарный слой частиц катализатора. Способ, описанный в WO 99/40024, может быть по выбору осуществлен в периодическом или непрерывном режиме. Кроме того, стадия гидрирования данного способа может быть, если нужно, осуществлена в пульсирующем режиме вспененного потока рабочего раствора через стационарный слой катализатора. В соответствии с WO 99/40024, возможно проведение стадии гидрирования процесса АО непосредственно в традиционном реакторе гидрирования, относящемся к типу реактора с орошаемым слоем, при вспенивании рабочего раствора и гидрирующего газа без какого-либо дополнительного специального оборудования, предназначаемого для создания пены. Таким образом, рабочий раствор и гидрирующий газ могут быть поданы непосредственно в реактор гидрирования просто по обычному подводящему трубопроводу, после чего происходит вспенивание благодаря регулированию соотношения расходов жидкости и газа и давления гидрирующего газа. Кроме того, нет необходимости в наличии какого-либо специального оборудования в нижней части реактора гидрирования, предназначаемого для обеспенивания. Применяемый при этом реактор гидрирования со стационарным орошаемым слоем может иметь любую форму и размер, обычно встречающиеся при изготовлении реакторов гидрирования этого типа. Предпочтительно, данный реактор гидрирования представляет собой трубчатый реактор (колонну).

В соответствии с WO 99/40024, имеется ряд преимуществ, связанных с использованием вспенивания рабочего раствора на стадии гидрирования процесса АО для производства пероксида водорода. Массоперенос газ/жидкость существенно увеличивается благодаря природе пены, которая состоит из плотной дисперсии гидрирующего газа в жидком рабочем растворе. Достаточное распределение рабочего раствора и гидрирующего газа поддерживается на всей длине реактора гидрирования. Вследствие этого, например, скорость перемещения поверхности жидкости вспененного рабочего раствора, необходимая для достижения приемлемой эффективности контакта, меньше приблизительно в 2-3 раза по сравнению с невспененным рабочим раствором. Таким образом, для вспенивания смеси рабочего раствора и гидрирующего газа в реакторе гидрирования создают такие условия в отношении соотношения расходов жидкости и газа и давления гидрирующего газа, чтобы обеспечить интенсивное взаимодействие жидкости (L) и гидрирующего газа (G); при этих условиях режим пенного потока может находиться между капельным режимом и пульсирующим режимом. Следовательно, в способе данного изобретения давление гидрирующего газа лежит в диапазоне от 1,1 до 15 бар (абсолют.), предпочтительно, в диапазоне от 1,8 до 5 бар (абсолют.). Приведенная скорость подачи водорода составляет обычно по меньшей мере, 2,5 см/с, предпочтительно, по меньшей мере, 3 см/с. Приведенная скорость подачи водорода обычно не превосходит 25 см/с, предпочтительно не превосходит 10 см/с. Приведенная скорость подачи жидкости в реактор составляет обычно, по меньшей мере, 0,25 см/с, предпочтительно, по меньшей мере, 0,3 см/с. Приведенная скорость подачи жидкости обычно не превышает 2,5 см/с, предпочтительно не превышает 1,5 см/с, более предпочтительно не превышает 1 см/с.

Ранее описанный процесс АО, основанный на исходной концепции Риделя-Пфлейдерера, разработан для промышленного крупномасштабного и даже очень крупномасштабного производства пероксида водорода. Таким образом, традиционные способы производства пероксида водорода обычно осуществляют на крупномасштабных и очень крупномасштабных установках по производству пероксида водорода с производственной мощностью, примерно от 40000 до 330000 (метрических) тонн пероксида водорода в год. Таким образом, в настоящее время в промышленности функционируют установки с производственной мощностью, например, от 40 до 50 кт/г (килотонн в год) у нижнего предела, с производственной мощностью до 160 кт/г, а крупнейшие мировые производители обладают производственной мощностью 230 кт/г (Антверпен) и 330 кт/г (Тайланд). В этих процессах производственная мощность в случае стационарного слоя обычно ограничивается 50 кт/г, а установки с производственной мощностью более 50 кт/г, как правило, работают с реакторами с псевдоожиженным слоем.

Эти традиционные процессы АО и соответствующие промышленные установки сложны и нуждаются в многочисленных и крупногабаритных производственных установках, в определенном количестве квалифицированного персонала для обслуживания этого оборудования и в эксплуатации оборудования основных и вспомогательных технологических стадий, специальных мерах безопасности при обращении с получаемым пероксидом водорода в обычных высоких концентрациях около 40 процентов и более высоких концентрациях до 50-70 процентов. Поэтому требуется особое внимание персонала и частое техническое обслуживание. Помимо сложности таких крупных и очень крупных производственных процессов, отмечается, что значительная часть произведенного пероксида водорода подлежит транспортировке, например, на поездах или грузовиках, потребителям, использующим его в собственных промышленных процессах. Такая транспортировка железнодорожным и автомобильным транспортом требует специальных мер безопасности.

С другой стороны, во многих вариантах промышленного использования потребителями пероксид водорода необязательно должен представлять собой высококонцентрированный раствор, следовательно, как уже отмечалось выше, растворы пероксида водорода, концентрацию которых увеличивают для повышения рентабельности транспортировки обычно до концентрации пероксида водорода, примерно 50 процентов потребители на место используют в конкретных целях только в более низкой концентрации, например, от 1 до 15 процентов, например, в частности, когда пероксид водорода используют в целлюлозно-бумажной или текстильной промышленности, в горнодобывающей промышленности или в борьбе с загрязнением окружающей среды.

Кроме того, современные крупномасштабные процессы АО производства пероксида водорода в соответствии с концепцией Риделя-Пфлейдерера, как правило, очень капиталоемкие и энергоемкие, и связанные с ними сопутствующие затраты перекладываются на конечных мелких потребителей. Этим конечным потребителям были бы выгодны способы более рентабельного производства пероксида водорода без сопутствующих капитальных затрат и проблем в обращении, свойственных современным производственным схемам, предназначенные для менее масштабных местных производственных условий, приближенных к месту конечного использования.

В патенте США 5662878 (выданном 2 сентября 1997 г. и принадлежащем University of Chicago) уже рассматривалась потребность в способе эффективного производства пероксида водорода в маломасштабных производственных условиях на «принимающей» промышленной площадке. Коротко говоря, в патенте США 5662878 описан способ производства пероксида водорода, включающий подачу антрахинон-содержащего раствора; воздействие на этот раствор водородом с целью гидрирования антрахинона; смешивание воздуха с раствором, содержащим гидрированный антрахинон с целью окисления этого раствора; осуществление контакта окисленного раствора с гидрофильной мембраной с целью получения пермеата; и извлечение пероксида водорода из пермеата. Заявляемой отличительной особенностью предложенного способа производства пероксида водорода является использование мембранных технологий для выделения пероксида водорода из технологической реакционной жидкости. Положения патента США 5662878 сосредотачиваются на использовании мембранной технологии для производства пероксида водорода, который, по существу, не содержит органики, и удерживания дорогостоящих органических растворителей в реакционной жидкости для повторного использования.

В соответствии с патентом США 5662878, основанные на концепции Риделя-Пфлейдерера процессы АО считаются непригодными для маломасштабного и среднемасштабного производства. Причина в том, что насадочная колонна, используемая для окисления, и колонна для экстракции пероксида водорода очень большие и с трудом поддаются масштабированию для достижения модульности и гибкости. Кроме того, традиционные экстракторы являются мнгостадийными, имеют очень большой объем и мало возможностей для уменьшения размеров, а также характеризуются высокой нестабильностью и, таким образом, нуждаются в высокой степени оперативного управления.

Хотя можно предположить, что процесс АО может быть осуществлен в масштабе от малого до среднего с тем, чтобы удовлетворить лишь местные нужды, в соответствии с известным уровнем техники все еще полагают, что такие процессы требуют использования большого количества оборудования, повышенного внимания персонала и частого технического обслуживания, и что их масштаб трудно уменьшить, а также трудно сделать такие процессы прибыльными. Однако, несмотря на предложенный в патенте США 5662878 способ с использованием мембранной технологии, промышленное производство пероксида водорода все еще основывается на крупномасштабных производственных установках и соответствующих приемах оптимизации производственного процесса. Таким образом, до сих пор не существует маломасштабной производственной установки (500-5000 метрич. тонн в год) или среднемасштабной производственной установки (5000-20000 метрич. тонн в год). Представляется, что промышленность либо игнорирует промышленный потенциал мало- и среднемасштабных установок по производству пероксида водорода, либо допускает наличие технических и/или экономических трудностей при внедрении таких способов мало- и среднемасштабного производства пероксида водорода по сравнению с общепринятым крупномасштабным промышленным производством при имеющихся возможностях транспортировки пероксида водорода, и все это несмотря на необходимость опасных процессов повышения концентрации путем перегонки, итоговую концентрацию пероксида водорода, требуемую для транспортировки, и конечное разбавление для использования на производственной площадке потребителя.

Следовательно, даже сегодня в данной области имеется очень большая потребность в способе производства пероксида водорода без сопутствующих капитальных затрат и проблем в обращении, связанных с существующими схемами крупномасштабного и очень крупномасштабного производства, и в создании новых способов, которые позволили бы эффективным образом производить пероксид водорода в мало- и среднемасштабных производственных условиях, в частности, на производственной площадке потребителя, на площадках мелких конечных потребителей или других подходящих «принимающих» промышленных площадках. Кроме того, такие новые способы мало- и среднемасштабного производства пероксида водорода («мини-процессы АО») должны быть по возможности максимально модульными, обладать возможностью быстрого пуска, остановки и капитального ремонта установок при одновременной вариабельности производительности, а также быть максимально простыми и надежными, чтобы образовывать удобную для конечного пользователя установку, функционирующую в непрерывном режиме с минимальной потребностью в местном (например, на площадке потребителя) техническом и/или физическом вмешательстве.

Следовательно, особенно ввиду экономической значимости пероксида водорода, все еще имеется отчетливая потребность в мало- и среднемасштабных установках по производству пероксида водорода, пригодных для производства водных растворов пероксида водорода для местного использования, основанных на общепризнанной технологии процесса АО, соответствующего концепции Риделя-Пфлейдерера, но которые были бы также более рентабельными установками по производству пероксида водорода.

Целью настоящего изобретения является обеспечение промышленного технически, функционально и экономически осуществимого способа мало- и среднемасштабного производства пероксида водорода и установки с максимальной производительностью до 20 кт/г, предпочтительно с еще меньшей максимальной производительностью до 15 кт/г, более предпочтительно, мини-установок с производительностью в диапазоне от 2 до 15 кт/г. Указанные способ и установка мало- и среднемасштабного производства пероксида водорода далее именуется «мини-процесс АО» и «мини-установка АО», соответственно.

Еще одной целью настоящего изобретения является, следовательно, обеспечение способа производства пероксида водорода, который технически, функционально и экономически осуществим, если его реализуют на мало- или среднемасштабной установке по производству пероксида водорода, предпочтительно, на месте использования пероксида водорода конечным потребителем («принимающей» площадке). Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа, автоматизированного до такой степени, что его эксплуатация требует очень малого внимания и поддержки, в частности, в отношении восстановления рабочего раствора и/или регенерации катализатора гидрирования. Этот аспект изобретения далее именуется редким восстановлением и/или регенерацией.

Следовательно, еще одной целью является обеспечение надежного, простого и модульного способа промышленного мало- или среднемасштабного производства пероксида водорода, основанного на традиционной технологии процесса АО, который может быть реализован на площадке потребителя, особенно на удаленной площадке (потребителя), и пригоден для создания удобной установки конечного потребителя, которая могла бы стабильно работать в течение более длительных периодов времени, например, в течение периода, по меньшей мере, около одного месяца, предпочтительно, нескольких месяцев, предпочтительно, минимум, по меньшей мере, 3 месяца в непрерывном режиме с минимальной потребностью (например, на площадке потребителя) в техническом и/или физическом вмешательстве, в частности, в отношении восстановления рабочего раствора и/или регенерации катализатора гидрирования.

Подробное описание изобретения

Мини-процесс АО и мини-установка АО, связанные с редким восстановлением

Неожиданно было обнаружено, что цель реализации процесса АО для мало- или среднемасштабного производства пероксида водорода может быть достигнута, когда дополнительно к снижению масштаба производства мало- или среднемасштабный процесс АО производства пероксида водорода также упрощают и осуществляют в модульном реакторе, например, в почти полностью замкнутой системе, состоящей из блоков гидрирования, окисления и экстракции и эксплуатируемой без блока восстановления (регенерации), так что рабочий раствор и/или катализатор только периодически с малой частотой или время от времени с малой частотой подвергаются замене с целью регенерации или реактивации, например, только после периода эксплуатации в несколько месяцев, а экстракцию пероксида водорода, предпочтительно, проводят таким количеством воды, чтобы получить водный раствор пероксида водорода с заданной концентрацией пероксида водорода, пригодный для непосредственного использования в конкретном промышленном процессе. Неожиданно этот упрощенный процесс АО мало- или среднемасштабного производства пероксида водорода также оказался пригоден для эксплуатации на производственной площадке потребителя пероксида водорода или конечного пользователя, например, необязательно, как децентрализованное или вспомогательное производство пероксида водорода, поддерживаемое более крупномасштабной или «материнской» установкой по производству пероксида водорода и его квалифицированным персоналом.

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу производства пероксида водорода с использованием процесса АО, включающему две чередующиеся основные стадии:

(а) гидрирование рабочего раствора в блоке гидрирования (гидраторе) в присутствии катализатора, при этом указанный рабочий раствор содержит, по меньшей мере, один алкилантрахинон, растворенный, по меньшей мере, в одном органическом растворителе с целью получения, по меньшей мере, одного соответствующего алкилантрагидрохинонового соединения; и

(b) окисление указанного алкилантрагидрохинонового соединения с целью получения пероксида водорода в блоке окисления; и дополнительно включающему стадию

(с) экстракции пероксида водорода, образовавшегося на стадии окисления, в блоке экстракции,

отличающемуся тем, что стадии гидрирования, окисления и экстракции осуществляют в реакторной системе, которая спроектирована как компактная модульная система, состоящая из блока гидрирования, блока окисления и блока экстракции, при этом указанная реакторная система предназначена для функционирования без блока восстановления (регенерации) как мало- или среднемасштабный процесс АО с производительностью по пероксиду водорода до 20 килотонн в год, при этом рабочий раствор и/или катализатор заменяют и/или обрабатывают с целью регенерации или реактивации только периодически или время от времени. В частности, эта реакторная система предназначена для функционирования без блока (постоянного) восстановления (регенерации), предназначаемого для непрерывного восстановления рабочего раствора. Только периодическая или нерегулярная замена и/или обработка с целью регенерации или реактивации рабочего раствора и/или катализатора должна проводиться с малой частотой, например, только по истечении периодов определенной длительности, например, в несколько недель или месяцев. Эта реакторная система является почти полностью замкнутой, что означает, например, что для осуществления циклического процесса АО, состоящего из гидрирования, окисления и экстракции продукта - водного пероксида водорода, предусматривается только минимум необходимых входных и/или выходных отверстий.

Следовательно, во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу производства пероксида водорода с использованием процесса АО, включающему две чередующиеся основные стадии:

(а) гидрирование рабочего раствора в блоке гидрирования (гидраторе) в присутствии катализатора, при этом указанный рабочий раствор содержит, по меньшей мере, один алкилантрахинон, растворенный, по меньшей мере, в одном органическом растворителе с целью получения, по меньшей мере, одного соответствующего алкилантрагидрохинонового соединения; и

(b) окисление указанного, по меньшей мере, одного алкилантрагидрохинонового соединения с целью получения пероксида водорода в блоке окисления; и дополнительно включающему стадию

(с) экстракции пероксида водорода, образовавшегося на стадии окисления, в блоке экстракции,

при этом стадии гидрирования, окисления и экстракции осуществляют в реакторной системе, которая спроектирована как компактная модульная система, состоящая из блока гидрирования, блока окисления и блока экстракции, при этом указанная реакторная система предназначена для функционирования без блока восстановления (регенерации), в частности, без блока (постоянного) восстановления (регенерации), предназначаемого для непрерывного восстановления рабочего раствора как мало- или среднемасштабный процесс АО, при этом рабочий раствор и/или катализатор заменяют и/или обрабатывают с целью регенерации или реактивации только периодически или время от времени с низкой частотой, не чаще, чем ежемесячно, предпочтительно, только с периодичностью, по меньшей мере, 3 месяца в цикле, состоящем из стадий (а), (b) и (c) процесса АО.

В соответствии с настоящим изобретением, им обеспечивается промышленный технически, функционально и экономически реализуемый мало- или среднемасштабный процесс производства пероксида водорода («мини-процесс АО») и соответствующая «мини-установка АО» для производства пероксида водорода. Данный «мини-процесс АО» может функционировать с максимальной производительностью до 20 кт/г. Предпочтительно, данный мини-процесс АО имеет даже меньшую максимальную производительность до 15 кт/г (килотонн в год), более предпочтительно, производительность по пероксиду водорода составляет до 10 килотонн в год, в частности, производительность по пероксиду водорода составляет до 5 килотонн в год. Обычно мини-процесс АО, соответствующий настоящему изобретению, осуществляют при производительности в диапазоне от 2 до 15 кт/г (метрич. килотонн в год). Мини-процесс АО, соответствующий настоящему изобретению, может быть спроектирован гибким, предусматривающим множество других диапазонов в указанных рамках производительности, например, обеспечивающим производительность, наилучшим образом соответствующую местным условиям, в которых реализуется данный способ. Таким образом, в качестве не имеющих ограничительного характера примеров возможные диапазоны производительности составляют 2-5 кт/г, 2-6 кт/г, 2-7 кт/г, 2-8 кт/г, 2-9 кт/г, 2-10 кт/г, 2-11 кт/г, 2-12 кт/г, 2-13 кт/г, 2-14 кт/г, 2-15 кт/г, 3-6 кт/г, 3-7 кт/г, 3-8 кт/г, 3-9 кт/г, 3-10 кт/г, 3-11 кт/г, 3-12 кт/г, 3-13 кт/г, 3-14 кт/г, 3-15 кт/г, 4-6 кт/г, 4-7 кт/г, 4-8 кт/г, 4-9 кт/г, 4-10 кт/г, 4-11 кт/г, 4-12 кт/г, 4-13 кт/г, 4-14 кт/г, 4-15 кт/г, 5-6 кт/г, 5-7 кт/г, 5-8 кт/г, 5-9 кт/г, 5-10 кт/г, 5-11 кт/г, 5-12 кт/г, 5-13 кт/г, 5-14 кт/г, 5-15 кт/г, 6-7 кт/г, 6-8 кт/г, 6-9 кт/г, 6-10 кт/г, 6-11 кт/г, 6-12 кт/г, 6-13 кт/г, 6-14 кт/г, 6-15 кт/г, 7-8 кт/г, 7-9 кт/г, 7-10 кт/г, 7-11 кт/г, 7-12 кт/г, 7-13 кт/г, 7-14 кт/г, 7-15 кт/г, 8-9 кт/г, 8-10 кт/г, 8-11 кт/г, 8-12 кт/г, 8-13 кт/г, 8-14 кт/г, 8-15 кт/г, 9-10 кт/г, 9-11 кт/г, 9-12 кт/г, 9-13 кт/г, 9-14 кт/г, 9-15 кт/г, 10-11 кт/г, 10-12 кт/г, 10-13 кт/г, 10-14 кт/г, 10-15 кт/г, 11-12 кт/г, 11-13 кт/г, 11-14 кт/г, 11-15 кт/г, 12-13 кт/г, 12-14 кт/г, 12-15 кт/г, 13-14 кт/г, 13-15 кт/г, 14-15 кт/г.

В предпочтительном способе производства пероксида водорода с использованием процесса АО, в соответствии с настоящим изобретением, способ обеспечивает производительность до 10000 метрич. тонн в год (10 кт/г) пероксида водорода, наиболее предпочтительно, производительность лежит в диапазоне от 2000 до 10000 метрич. тонн в год (2-10 кт/г), более предпочтительно, в диапазоне от 2000 до 5000 метрич. тонн в год (2-5 кт/г). Типично размер установки для производства пероксида водорода зависит от ее производительности. Например, в пределах предпочтительного проектного диапазона от 2 до 10 кт/г установка с производительностью 3 кт/г будет намного меньше, чем установка с производительностью 10 кт/г. Следовательно, в более предпочтительном варианте осуществления изобретения, например, по экономическим соображениям, схема мини-процесса АО относится к производству пероксида водорода посредством процесса АО или мини-установки АО с более узким диапазоном производительности, например, 2-3 кт/г, 3-5 кт/г, 5-7,5 кт/г или 7,5-10 кт/г. Точно так же, и при более высокой производительности также предпочтительны более узкие диапазоны производительности, например, 10-12,5 кт/г, 12,5-15 кт/г.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, им обеспечивается мини-процесс АО для производства пероксида водорода, автоматизированный до такой степени, что его эксплуатация требует очень малого внимания и поддержки, в частности, в отношении восстановления рабочего раствора и/или регенерации катализатора гидрирования. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, мини-процесс АО для производства пероксида водорода осуществляют так, что рабочий раствор и/или катализатор подвергают замене или обработке с целью регенерации или реактивации только периодически с низкой частотой. Этот аспект изобретения далее именуется редким восстановлением и/или регенерацией. Таким образом, в отличие от традиционных способов промышленного производства пероксида водорода, включающих непрерывное постоянное восстановление рабочего раствора в ходе процесса, способ настоящего изобретения упрощен в том, что во время процесса рабочий раствор требует восстановления, и/или катализатор требует регенерации только периодически с малой частотой, например, в тот момент времени, когда достигнуто производство заданного количества п