Метод производства пероксида водорода

Метод производства пероксида водорода

Реферат

Данная заявка испрашивает приоритет европейской заявки № 11184575.6, поданной 11 октября 2011 г., полное содержание которой включено в настоящий документ в качестве ссылки.

В том случае, если раскрытие любых патентов, патентных заявок и публикаций, которые включены в настоящий документ путем ссылки, противоречит описанию настоящей заявки настолько, что может придавать термину неопределенное значение, настоящее описание следует считать приоритетным.

Настоящее изобретение относится к способу производства пероксида водорода, в частности, к способу производства водных растворов пероксида водорода для непосредственного промышленного применения и к устройству для его осуществления.

Производство пероксида водорода, как такового, хорошо известно. Пероксид водорода можно производить различными способами, например, путем непосредственного гидрирования кислорода или в более широком смысле с помощью так называемого способа антрахинонового автоокисления (AO-способ). Настоящее изобретение, в частности, относится к более известному, с точки зрения промышленного производства, AO-способу.

Пероксид водорода является одним из наиболее важных неорганических химических соединений, производимых в мировом масштабе. В 2009 г. мировое производство пероксида водорода выросло до 3,2 миллионов тонн (100% H₂O₂). Область его промышленного применения включает в себя беление текстиля, древесной массы и бумаги, рециклинг бумаги, органический синтез (пропиленоксид), производство неорганических химических соединений и детергентов, экологические и другие области применения. В контексте настоящего изобретения область промышленного применения, связанная с белением древесной массы и бумаги, применением в горнодобывающей промышленности или экологических областях применения, представляет особый интерес.

Производство пероксида водорода осуществляется немногими химическими компаниями, которые производят его на крупномасштабных установках в виде 50-70 масс.% водного концентрата. Из-за его высоких окислительных характеристик для безопасного обращения и транспортировки уровень концентрации пероксида водорода обычно доводят до 50% концентрации, а 70% концентраты обычно применяют только для транспортировки на сверхбольшое расстояние из соображений экономии. Для соблюдения условий техники безопасности полученный пероксид водорода обычно разбавляют перед применением, по меньшей мере, до 50%, однако в большинстве областей применения он будет применяться в концентрации ниже 15%. Чтобы свести к минимуму число операций, разбавление до эффективной концентрации обычно происходит во время самого применения путем добавления подходящего количества более высоко концентрированного раствора, обычно не более чем 50%-го раствора пероксида водорода. В конечном счете, пероксид водорода применяется в различных концентрациях в зависимости от области применения, например, в ряде областей применения пероксид водорода применяется в концентрации приблизительно 1-15%. Некоторые конкретные примеры таких концентраций пероксида водорода в зависимости от типа промышленного применения: беление древесной массы - 2-10%; окисление сточных вод - 1-5%; очистка поверхности потребительских товаров - 1-8%. В других областях применения, таких как дезинфекция, концентрация пероксида водорода может быть более высокой, например, в асептической упаковке типичные концентрации могут составлять 35% или 25%.

Промышленный синтез пероксида водорода в основном осуществляется с применением способа Риделя-Пфляйдерера (первоначально описан в патентах США №№ 2158525 и 2215883). При таком хорошо известном крупномасштабном циклическом способе производства пероксида водорода применяют автоокисление 2-алкилантрагидрохинонового соединения до соответствующего 2-алкилантрахинона, которое приводит к образованию пероксида водорода.

Уровень техники (прототип)

Таким образом, пероксид водорода обычно производят с применением двухстадийного циклического антрахинонового способа (AO-способ), включающего в себя гидрирование антрахинона в рабочем растворе в каталитическом реакторе и окисление гидрированного антрахинона в рабочем растворе воздухом в многоступенчатой колонне с псевдоожиженным слоем или ситчатыми тарелками с одновременным получением пероксида водорода в потоке органического растворителя с последующей экстракцией пероксида водорода из антрахинонового рабочего раствора водой с применением способа многоступенчатой противоточной экстракционной колонны. Предпочтительный органический растворитель обычно представляет собой смесь двух типов растворителей, причем один из них является хорошим растворителем хинонового производного (обычно смесь ароматических соединений), а другой является хорошим растворителем гидроксихинонового производного (обычно длинноцепочечный спирт или сложный циклический эфир). Наряду с упомянутыми основными стадиями AO-способа могут быть предусмотрены другие дополнительные стадии способа, такие как выделение катализатора гидрирования из рабочего раствора; извлечение и окончательная очистка антрахинонового рабочего раствора, сопутствующих растворителей и их возвращение в автоклав для гидрирования; и извлечение, окончательная очистка и стабилизация полученного пероксида водорода.

В таком AO-способе используются алкилантрахиноновые соединения, такие как 2-этилантрахинон, 2-амилантрахинон и их 5,6,7,8-тетрагидропроизводные в виде рабочих соединений, растворенных в подходящем органическом растворителе или смеси органических растворителей. Такие растворы алкилантрахинонов упоминаются как рабочие растворы. На первой стадии антрахинонового способа (стадия гидрирования) рабочий раствор подвергают гидрированию, чтобы восстановить рабочие соединения до их гидрированной формы в виде алкилгидроантрахинонов. Гидрирование рабочих соединений осуществляют путем смешивания газообразного водорода с рабочим раствором и контактирования полученного раствора с подходящим катализатором гидрирования. На второй стадии двухстадийного AO-способа (стадии окисления) гидрированные рабочие соединения, то есть алкилгидроантрахиноны, подвергают окислению с применением кислорода, воздуха или подходящего кислородсодержащего соединения, чтобы получить пероксид водорода и восстановить рабочее соединение до его исходной формы. Затем пероксид водорода, полученный на стадии окисления, удаляют из рабочего раствора обычно с помощью экстракции водой, а оставшийся рабочий раствор, содержащий алкилантрахиноны, возвращают на стадию гидрирования, чтобы снова начать процесс. Стадию гидрирования можно осуществлять в присутствии псевдоожиженного катализатора или стационарного катализатора. Известно, что оба способа имеют свои особые преимущества и недостатки.

В реакторе гидрирования с псевдоожиженным катализатором получают хороший контакт между находящимися в нем тремя фазами, и поэтому производительность и селективность обычно высокие. Однако частицы катализатора могут разрушаться при трении и засорять фильтры, необходимые для разделения суспендированного катализатора и гидрированного рабочего раствора. Такой тип реактора также подвержен обратному смешению. И поэтому применение суспендированного катализатора часто требует применения более крупного реактора гидрирования и требующего больших затрат участка фильтрования для получения полностью гидрированной формы.

В реакторе гидрирования со стационарным слоем катализатор не разрушается из-за трения настолько сильно, как в реакторе с псевдоожиженным слоем, и если реактор работает в прямоточном режиме, не происходит обратного смешивания. Однако скорость реакции в реакторе гидрирования со стационарным катализатором ограничена относительно низкой скоростью растворения водорода газовой фазы в рабочем растворе, и также пропорционально пониженной поверхностью Pd на единицу массы стационарного катализатора по сравнению с псевдоожиженным катализатором. Следовательно, для растворения требуемого количества водорода, необходимого для полного восстановления всех рабочих соединений, рабочий раствор обычно должен подвергаться рециклу несколько раз. Поэтому требуется очень большой рециркулируемый поток и соответственно большой реактор гидрирования, при этом капитальные затраты процесса увеличиваются. Кроме того, рециклинг гидрированного раствора приводит к сверхгидрированию рабочих соединений, поэтому они становятся малоэффективными для процесса в целом.

Особым типом реакторов со стационарным катализатором являются так называемые реакторы с орошаемым слоем катализатора, которые широко известны в литературе (см., например, публикацию NG K.M. и CHU C.F. Chemical Engineering Progress, 1987, 83 (11), стр. 55-63). Несмотря на то, что реакторы с орошаемым слоем катализатора в основном применяются в нефтеперерабатывающей промышленности для гидрокрекинга, гидродесульфуризации и гидродеазотирования и в нефтехимической промышленности для гидрирования и окисления органических соединений, однако реактор гидрирования с орошаемым слоем катализатора также встречается в некоторых вариантах AO-способа производства пероксида водорода. Применяемый здесь термин "реактор с орошаемым слоем" означает реактор, в котором жидкая фаза и газовая фаза текут параллельно сверху вниз через стационарный слой частиц катализатора, в то время как происходит реакция. Существующая практика эксплуатации реактора с орошаемым слоем все еще основывается главным образом на корреляциях данных экспериментов и очевидных параметрах, таких как перепад давления, коэффициенты дисперсии и коэффициенты теплопередачи и массопереноса, зависящих от скоростей потоков, как газа, так и жидкости. Из литературы также известна эксплуатация реакторов с орошаемым слоем при разных характерах движения потока, таких как "орошение", "импульсное движение", "распыление", "барботирование" и "рассредоточенное барботирование". Одной из важных проблем при использовании орошаемого слоя, особенно в режиме капельного потока, является возможность образования каналов в реакторе гидрирования со стационарным слоем.

В издании Chemical Abstracts № 19167 f-h, том 55 (патент Японии № 604121) описан способ производства пероксида водорода, в котором смесь раствора алкилантрахинона с большим избытком водорода или водородсодержащего газа вспенивают при прохождении данной смеси через пористый диффузор в верхней части колонны, содержащей гранулированный катализатор гидрирования. Затем вспененную смесь незамедлительно пропускают через слой катализатора для гидрирования. В нижней части колонны размещен слой, состоящий из стекловаты, минеральной ваты, металлической сетки или фильтровальной ткани для пеногашения, и обеспененный рабочий раствор выводится из нижней части, а большой избыток освобожденного от жидкости газа возвращается в колонну. Несмотря на то, что при таком способе возможность образования каналов в реакторе гидрирования со стационарным катализатором в режиме капельного потока исключается, согласно ссылке, сделанной на патент Японии в патенте США № 4428922 (колонка 1, строки 55-68), все еще остаются некоторые недостатки, типа высокого перепада давления, связанного с ним увеличения энергопотребления, большого рециркулируемого потока водорода, возвращаемого в реактор гидрирования, и применения дополнительного оборудования, необходимого для вспенивания и пеногашения рабочего раствора. Кроме того, пропускная способность или производительность реактора гидрирования радикально уменьшается из-за большого объема, занимаемого избыточным газообразным водородом.

Публикация WO 99/40024 направлена на преодоление недостатков описанных выше способов и обеспечивает более простой и эффективный способ производства пероксида водорода с помощью AO-способа с применением стационарного слоя частиц катализатора на стадии гидрирования с высокими производительностями.

Это осуществляется с помощью способа производства пероксида водорода по AO-способу, включающему в себя чередующиеся стадии гидрирования и окисления рабочего раствора, содержащего, по меньшей мере, один алкилантрахинон, растворенный, по меньшей мере, в одном органическом растворителе, и экстракцию пероксида водорода, образующегося на стадии окисления, в котором процесс на стадии гидрирования осуществляется в реакторе гидрирования, содержащем стационарный слой частиц катализатора гидрирования, путем подачи прямоточного потока рабочего раствора и водородсодержащего газа в верхнюю часть реактора и путем регулирования соотношения подаваемых потоков жидкости и газа и давления водородсодержащего газа, чтобы обеспечить самовспенивание смеси рабочего раствора и водородсодержащего газа при отсутствии какого-либо устройства или диффузора или распыляющего сопла для образования пены, и путем прохождения вспененной смеси сверху вниз через стационарный слой частиц катализатора. Способ согласно публикации WO 99/40024 необязательно можно осуществлять периодическим или непрерывным образом. Кроме того, стадию гидрирования согласно способу необязательно можно осуществлять в импульсном режиме подачи вспененного потока рабочего раствора через стационарный слой катализатора. Согласно публикации WO 99/40024 стадию гидрирования AO-способа можно осуществлять непосредственно в реакторе гидрирования с орошаемым слоем катализатора традиционного типа в условиях вспенивания рабочего раствора и водородсодержащего газа без какого-либо дополнительного специального оборудования для образования пены. Таким образом, рабочий раствор и водородсодержащий газ можно непосредственно подавать в реактор гидрирования, а именно с помощью традиционного подводящего трубопровода, и затем осуществлять вспенивание путем регулирования подаваемых потоков жидкости и газа и давления водородсодержащего газа. Кроме того, нет необходимости обеспечивать какое-либо специальное оборудование для пеногашения в нижней части реактора гидрирования. Реактор гидрирования, содержащий применяемый в нем стационарный орошаемый слой, представляет собой реактор традиционного типа и может иметь все формы и размеры, обычно встречающиеся при производстве реакторов гидрирования такого типа. Предпочтительно, реактор гидрирования представляет собой трубчатый реактор (колонну).

Согласно публикации WO 99/40024 существует несколько преимуществ, связанных с применением вспенивания рабочего раствора на стадии гидрирования AO-способа производства пероксида водорода. Массоперенос газа/жидкости значительно повышается из-за природы пены, которая состоит из концентрированной дисперсии водородсодержащего газа в жидком рабочем растворе. Хорошее распределение рабочего раствора и водородсодержащего газа сохраняется на всей протяженности реактора гидрирования. Следовательно, например, поверхностная скорость жидкости вспененного рабочего раствора, необходимая для достижения хорошей контактной эффективности, приблизительно в 2-3 раза ниже, чем поверхностная скорость жидкости, необходимая для невспененного рабочего раствора. Поэтому для вспенивания смеси рабочего раствора и водородсодержащего газа в реакторе гидрирования устанавливают условия, касающиеся подаваемых потоков жидкости и газа и давления водородсодержащего газа, чтобы обеспечить значительное взаимодействие жидкости (L) и водородсодержащего газа (G); в таких условиях режим течения пены можно устанавливать между капельным режимом потока и импульсным режимом потока. Соответственно, в способе согласно изобретению давление водородсодержащего газа находится в диапазоне от 1,1 до 15 бар (абсолютное давление), предпочтительно в диапазоне от 1,8 до 5 бар (абсолютное давление). Входная линейная скорость водорода в пространстве над жидкостью обычно составляет, по меньшей мере, 2,5 см/с, предпочтительно, по меньшей мере, 3 см/с. Входная линейная скорость водорода в пространстве над жидкостью обычно не превышает 25 см/с, предпочтительно не превышает 10 см/с. Входная поверхностная скорость жидкости в реакторе обычно составляет, по меньшей мере, 0,25 см/с, предпочтительно, по меньшей мере, 0,3 см/с. Входная поверхностная скорость жидкости обычно не превышает 2,5 см/с, предпочтительно не превышает 1,5 см/с, и более предпочтительно не превышает 1 см/с.

Описанные выше AO-способы, основанные на оригинальной концепции Риделя-Пфляйдерера и многочисленных предлагаемых улучшениях существующего уровня в данной области техники, показывают, что AO-способ представляет собой многостадийный способ с очень сложными, непрерывными и циклическими химическими процессами гидрирования, окисления и экстракции пероксида водорода, при которых такой AO-способ включает в себя достаточное число химических соединений типа газов (например, водород, кислород), органических растворителей, воды, катализаторов и рабочих соединений, и при которых упомянутый AO-способ приводит к продукту, а именно пероксиду водорода, который из-за своей окислительной способности сам по себе требует соответствующего к нему отношения. Таким образом, при эксплуатации и регулировании параметров AO-способа требуется не только регулирование физических параметров, типа температуры, давления, течения газа и/или жидкости, но также важным является оперативное регулирование циклических химических процессов в целом, например, с точки зрения сохранения каталитической активности, характеристик циркулирующего рабочего раствора, в частности, характеристик хиноновых рабочих соединений, и минимизации или подавления образования нежелательных побочных продуктов и/или их накопления при осуществлении циклического AO-способа. Поэтому традиционные установки для осуществления AO-способа согласно уровню техники в данной области служат для крупномасштабного промышленного производства пероксида водорода и даже для мегамасштабного промышленного производства. При этом традиционные способы производства пероксида водорода обычно осуществляют на крупномасштабных-мегамасштабных установках для производства пероксида водорода с производительностью приблизительно от 40000 до 330000 (метрических) тонн пероксида водорода в год. Таким образом, в настоящее время в промышленной эксплуатации находятся установки с минимальной производительностью, например, от 40 до 50 кт/год (тысяч тонн в год), с производительностью до 160 кт/год, и самые крупные в мире мегаустановки обеспечивают производительность 230 кт/год (Антверпен) и 330 кт/год (Таиланд). Обычно при таких способах в случае стационарных слоев производительность ограничена 50 кт/год, и обычно в установках с производительностью выше 50 кт/год применяются реакторы с псевдоожиженным слоем.

Такие традиционные AO-способы и соответствующие производственные установки являются сложными и требуют многочисленных и крупных партий оборудования, большого числа компетентного персонала для технического ремонта и эксплуатации оборудования на основных и дополнительных стадиях процесса, и специальных мер по обеспечению безопасности при обращении с пероксидом водорода, получаемым в обычно высоких его концентрациях 40%, и при дополнительном концентрировании до 50%, до 70%. Следовательно, требуется много внимания со стороны менеджмента и проведение частого текущего ремонта. В дополнение, к сложности таких способов крупномасштабного-мегамасштабного производства, следует отметить, что значительная часть произведенного пероксида водорода, предназначенная для применения потребителями по своему усмотрению в областях промышленного применения, нуждается в транспортировке, например, в железнодорожных или автоцистернах. Такие транспортировки в железнодорожных или автоцистернах требуют специальных мер предосторожности, принимая во внимание связанную с этим технику безопасности и вопросы обеспечения защиты.

С другой стороны, в ряде потребительских промышленных областей применения пероксида водорода не требуется высококонцентрированных растворов пероксида водорода для их применения, и, следовательно, как уже объяснялось выше, растворы пероксида водорода, которые с целью экономичной транспортировки обычно концентрируют до концентрации пероксида водорода приблизительно 50%, по месту нахождения потребителя применяются только в более низкой концентрации, например, от 1 до 15%, для их конкретного локального применения, например, для применения при производстве древесной массы и в бумажной промышленности или текстильной промышленности, или для применения в горнодобывающей промышленности или в экологических областях применения.

Более того, современные крупномасштабные AO-способы производства пероксида водорода согласно концепции Риделя-Пфляйдерера обычно являются высоко капиталоемкими и энергоемкими способами, и связанные с ними затраты перекладываются на конечных пользователей и мелкосерийные производства. Такие конечные пользователи могли бы получать выгоду от более экономически выгодных способов производства пероксида водорода без сопутствующих капитальных затрат и проблем с управляемостью, связанных с современными производственными циклами, в более мелких локальных условиях производства, находящихся рядом с местом нахождения конечного пользователя.

В патенте США № 5662878 (поданном 2 сентября 1997 г. и переданном университету Чикаго) уже обсуждалась потребность в способе, который мог бы обеспечить эффективное производство пероксида водорода в условиях производства небольшого размера на заводской территории "хозяина". Короче говоря, в патенте США № 5662878 описан способ производства пероксида водорода, включающий в себя обеспечение антрахинонсодержащего раствора; обработку раствора водородом для гидрирования антрахинона; смешивание воздуха с раствором, содержащим гидрированный антрахинон, для окисления раствора; контактирование окисленного раствора с гидрофильной мембраной с получением фильтрата, образующегося при осмосе; и извлечение пероксида водорода из фильтрата, образующегося при осмосе. В предлагаемом способе производства пероксида водорода в качестве признака заявлено использование мембранных технологий для выделения пероксида водорода из технологической жидкости, полученной в результате реакции. Идея патента США № 5662878 сосредоточена на использовании мембранной технологии для производства пероксида водорода, который практически не содержит органических веществ, и возможности сохранять дорогостоящие органические растворители в реакционных растворах для повторного использования.

В патенте США № 5662878 AO-способы согласно Риделю-Пфляйдереру в условиях существующего массового производства считаются неподходящими для мелкомасштабного производства и среднемасштабного производства. Причина состоит в том, что применяемая для окисления колонна с насадочным материалом и колонна для экстракции пероксида водорода являются очень большими и нелегко воспроизводятся при увеличении или уменьшении модульной конструкции и универсальности применения. Также типичные экстракционные колонны являются многоступенчатыми, очень большими по объему; считается, что их трудно воспроизводить в уменьшенном масштабе, при этом они, как правило, высоко нестабильны и поэтому требуют высокой степени оперативного регулирования.

Хотя можно предположить, что AO-способ можно осуществлять на мелкомасштабном-среднемасштабном уровне, чтобы всего лишь удовлетворять местные потребности, согласно уровню техники по-прежнему считается, что такие очень сложные AO-способы, особенно, как объяснялось выше в отношении химических процессов AO-способа, требуют применения значительного количества устройств, много внимания со стороны менеджмента и частого текущего ремонта, и что их трудно воспроизводить в уменьшенном масштабе и трудно сделать такие способы рентабельными. Во всяком случае, вопреки предлагаемому в патенте США № 5662878 способу с применением мембранной технологии, промышленное производство пероксида водорода по-прежнему основывается на крупномасштабном заводском оборудовании и связанных с этим средствах оптимизации технологического процесса. Таким образом, до настоящего времени в эксплуатации нет оборудования для мелкомасштабного производства (500-5000 метрических тонн в год) или оборудования для среднемасштабного производства (5000-20000 метрических тонн в год). Получается, что промышленность либо игнорировала промышленный потенциал оборудования для мелкомасштабного-среднемасштабного производства пероксида водорода, либо предполагала технические и/или экономические препятствия, обусловленные очень высокой сложностью многостадийного AO-способа и его оперативного регулирования, которое наряду с регулированием физических параметров процесса также включает в себя регулирование сложных химических процессов. Следовательно, оборудование для более мелкомасштабного и децентрализованного промышленного производства пероксида водорода, например, на территории потребителя, препятствует применению таких мелкомасштабных-среднемасштабных способов производства пероксида водорода, по сравнению с традиционным крупномасштабным промышленным производством и соответствующей организацией перевозок для транспортировки пероксида водорода; и это происходит, даже несмотря на необходимость потенциально опасного концентрирования пероксида водорода путем дистилляции и получения конечной концентрации пероксида водорода с целью транспортировки и, наконец, несмотря на необходимость разбавления при применении на территории потребителя.

Следовательно, уже сегодня в данной области техники существует очень высокая потребность в получении пероксида водорода без сопутствующих капитальных затрат и проблем с управляемостью, связанных с современными крупномасштабными-мегамасштабными производственными циклами; и потребность в разработке новых способов, которые могли бы обеспечить эффективное производство пероксида водорода в условиях производства небольшого-среднего размера, в частности, на заводской территории потребителя, на территории мелкосерийных конечных пользователей или других подходящих заводских территориях "хозяина". Теоретически, такое производство пероксида водорода в условиях производства небольшого-среднего размера, которое должно подходить для дистанционной эксплуатации и регулирования, например, из находящегося на расстоянии места нахождения крупномасштабного производства пероксида водорода или из любого другого места, где находится штатный сотрудник, оптимально обученный и обладающий опытом в отношении производства пероксида водорода по АО-способу, особенно в отношении химических процессов AO-способа и участвующих в них определенных химических соединений, включая оперативное регулирование и сохранение характеристик и/или активности упомянутых определенных химических соединений, можно сделать централизованным, и таким образом регулирование производства пероксида водорода можно оптимизировать и поддерживать неопасным и более удобным и экономичным образом. Кроме того, такие дистанционно управляемые и эксплуатируемые способы небольшого-среднего производства пероксида водорода ("дистанционно управляемые AO-мини-способы") должны быть модульными, насколько возможно, с возможностью быстрого запуска производства, закрытия производства и капитального ремонта, а также должны обеспечивать вариабельность объемов выпуска продукции, простоту и повышенную надежность, насколько возможно, чтобы обеспечивать удобное для конечного пользователя место производства пероксида водорода, которое может легко дистанционно эксплуатироваться и регулироваться, например, из другой, находящейся на расстоянии установки для крупномасштабного производства пероксида водорода, и которое стабильно осуществляется в непрерывном режиме, и которое можно легко содержать и поддерживать с минимальной необходимостью локального (например, на территории потребителя), технического, например, химического и/или физического вмешательства на месте.

Следовательно, особенно с точки зрения экономической значимости пероксида водорода, по-прежнему существует отчетливая потребность в установках для мелкомасштабного-среднемасштабного производства пероксида водорода, которые могут производить водные растворы пероксида водорода непосредственно для местного использования путем применения традиционной AO-технологии согласно способу Риделя-Пфляйдерера, но которые также являются более затратоэффективными способами производства пероксида водорода.

Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении промышленного, технически, эксплуатационно и экономически целесообразного способа, который является дистанционно регулируемым, и который автоматизирован до такой степени, что может легко и надежно эксплуатироваться с помощью дистанционного регулирования, и требует очень незначительного локального обслуживания и уровня поддержки, например, с точки зрения химического/или физического взаимодействия. Такой аспект изобретения будет упоминаться в дальнейшем как "дистанционное регулирование". В частности, способ должен подходить для легкой и надежной эксплуатации и быть дистанционно регулируемым таким образом, чтобы он стабильно осуществлялся в непрерывном режиме близко к территории или на территории конечного пользователя или в месте промышленного применения пероксида водорода потребителем, и чтобы его можно было легко содержать и поддерживать с минимальной необходимостью локального (например, на территории потребителя), технического, например, химического и/или физического вмешательства.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства для осуществления дистанционно эксплуатируемого и регулируемого AO-способа согласно настоящему изобретению, где устройство автоматизировано до такой степени, что в упомянутом устройстве можно осуществлять AO-процесс в непрерывном режиме близко к территории или на территории конечного пользователя или в месте промышленного применения пероксида водорода потребителем, и которое можно легко содержать и поддерживать с минимальной необходимостью локального (например, на территории потребителя), технического, например, химического и/или физического, вмешательства. Такой аспект изобретения будет упоминаться в дальнейшем как "сателлитная установка" и/или "главная установка".

Подробное описание изобретения

Изобретение определяется формулой изобретения и далее должно быть описано более подробно. В первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает промышленный, технически, эксплуатационно и экономически целесообразный способ, который является дистанционно регулируемым и который автоматизирован до такой степени, что может легко и надежно эксплуатироваться с помощью дистанционного регулирования, и требует очень незначительного локального обслуживания и уровня поддержки. Такой аспект изобретения будет упоминаться в дальнейшем как "дистанционное регулирование".

Соответственно, в таком первом аспекте настоящее изобретение относится к способу производства пероксида водорода по AO-способу, включающему в себя две чередующиеся, обязательные стадии:

(a) гидрирования рабочего раствора в блоке гидрирования (автоклаве для гидрирования) в присутствии катализатора, при котором упомянутый рабочий раствор содержит, по меньшей мере, один алкилантрахинон, растворенный, по меньшей мере, в одном органическом растворителе, для получения, по меньшей мере, одного соответствующего алкилантрагидрохинонового соединения; и

(b) окисления упомянутого, по меньшей мере, одного алкилантрагидрохинонового соединения для получения пероксида водорода в блоке окисления; и

дополнительно включающему в себя стадию

(c) экстракции пероксида водорода, образующегося на стадии окисления, в блоке экстракции, где блоки, соответствующие стадиям (a)-(c), необязательно вместе с дополнительными вспомогательными блоками при необходимости формируют участок по производству пероксида водорода, на котором один или несколько упомянутых блоков оборудованы одним или несколькими датчиками для мониторинга одного или нескольких параметров AO-способа, необязательно с использованием, по меньшей мере, одного химического параметра AO-способа на участке по производству пероксида водорода, причем упомянутые датчики связаны с одним или несколькими первыми компьютерами на участке по производству пероксида водорода, при этом упомянутые первые компьютеры соединены посредством коммуникационной сети с одним или несколькими вторыми компьютерами на пульте регулирования, находящемся в отдалении от участка по производству пероксида водорода, и где упомянутый пульт управления предназначен для дистанционного регулирования, в частности, дистанционной эксплуатации/или регулирования упомянутого участка по производству пероксида водорода.

В общем случае из уровня техники известны способы регулирования, включая химические процессы, с помощью компьютеров и подходящего программного обеспечения. Также, в более общем случае и при теоретическом понимании, описаны способы дистанционного регулирования в определенных областях применения, осуществляемые через Интернет, в отношении простых физических параметров, а именно температуры, уровня жидкости, давления сжатого воздуха и расхода жидкости (например, K. Balasubramanian и A. Cellatoglu, International Conference on Control, Automation, Communication and Energy Conservation, 2009, XP002665408). Однако пока еще нет химического процесса, в частности, нет сложного химического процесса типа AO-способа производства пероксида водорода, который был бы описан как дистанционно регулируемый; и в частности, такой AO-способ не описан как дистанционно эксплуатируемый и/или регулируемый или, другими словами, как способ с дистанционной эксплуатацией и регулированием.

К настоящему времени известны способы дистанционного регулирования, применяемые только к несложным, легким в эксплуатации способам. Таким образом, в настоящем изобретении к сложному химическому процессу типа сложного многостадийного циклического AO-способа применяются новые способы дистанционного регулирования, которые наряду с регулированием физических параметров процесса также охватывают регулирование сложных химических процессов AO-способа и участвующих в них определенных химических соединений, например, включая оперативное регулирование и сохранение характеристик и/или активности упомянутых определенных химических соединений. Как объяснялось ранее, AO-способ является многостадийным способом с очень сложными, непрерывными и циклическими химическими процессами гидрирования и окисления, и экстракцией пероксида водорода, где такой AO-способ включает в себя достаточное число химических соединений типа газов (например, водород, кислород), органических растворителей, воды, катализаторов и рабочих соединений, и где упомянутый AO-способ приводит к продукту, а именно пероксиду водорода, который из-за своей окислительной способности сам по себе требует должной осторожности. Таким образом, эксплуатация и регулирование AO-способа требуют не только регулирования физических параметров, типа температуры, давления, расхода газа и/или жидкости, но также важным является оперативное регулирование циклических химических процессов в целом, например, с точки зрения сохранения каталитической активности, характеристик циркулирующего рабочего раствора, в частности, характеристик рабочих хиноновых соединений и минимизации и/или подавления образования нежелательных, например, неактивных и/или потенциально опасных побочных продуктов и/или их накопления в циклическом AO-способе. Поддержание и регулирование каталитической активности и/или стабильности катализатора, с одной стороны, и поддержание характеристик рабочего раствора, например, состава и концентрации применяемых компонентов и степени чистоты, в частности, хиноновых и/или гидрохиноновых форм рабочих соединений и минимизации и/или подавления и/или возможного обратного превращения неактивных или потенциально опасных хиноновых побочных продуктов, образующихся во время циклического AO-