專利名稱：生產(chǎn)過氧化氫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)過氧化氫的方法，該方法是在催化劑存在時，通過氫、氧之間的直接反應(yīng)形成過氧化氫氣體。
例如，如US4661337、4681751、4772458、5180573、5128114和5338531以及J.R.Kosak(Dupont)的“使H2和O2直接化合生成H2O2的新型固定床催化劑”Chem.Ind.(Dekker)，1995，vol.62有機反應(yīng)催化劑中所描述的，在水溶液反應(yīng)介質(zhì)中，使氫、氧與催化劑接觸，可以通過氫、氧之間的直接反應(yīng)生產(chǎn)過氧化氫。
但在這些過程中形成過氧化氫是相當(dāng)慢的。另外，很難得到高濃度的過氧化氫，并且產(chǎn)物還會含有反應(yīng)介質(zhì)中的添加劑雜質(zhì)，如硫酸和/或溴或氯離子。這些問題被認為是由于只有少量反應(yīng)試劑可以溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，并且促進過氧化氫形成的同一催化劑還催化水的直接生成、以及過氧化氫分解成水和氧造成的。
在WO97/32811中描述了在有機溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)時進行的類似方法。但為了得到水溶液中的過氧化氫，分離步驟如萃取或解吸是必須的。
DE558434、CH140403、US2368640和W097/32812公開了由氫和氧在氣相中生產(chǎn)過氧化氫。但除非在極端條件下操作，否則其選擇性較低；代替過氧化氫，大量的終產(chǎn)物將是水。
US5500202公開了在反應(yīng)器中生產(chǎn)過氧化氫，其中氫和氧在氣態(tài)下在固體催化劑的表面反應(yīng)，并且形成的過氧化氫溶解在滴流通過反應(yīng)器的液體中。但在這種方法中，只能得到低濃度并且低純度的過氧化氫溶液。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用特殊種類的催化劑可以解決這些問題，并且可以在氣相中在高選擇性下達到高的反應(yīng)速率。
因此，本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)過氧化氫的方法，該方法包括下列步驟向裝有催化劑的反應(yīng)器中加入含有氫和氧的氣體；使氫、氧氣體與催化劑接觸，從而形成過氧化氫；由反應(yīng)器中采出含有過氧化氫的氣體。因此反應(yīng)器的自由體積內(nèi)優(yōu)選注入含有氫、氧及過氧化氫的氣體，最優(yōu)選的是還有惰性氣體如氮氣。催化劑含有固體催化活性材料，該催化活性材料至少部分由一層不同于催化活性材料的固定相所覆蓋。固定相的適合厚度由單原子或單分子層至大約100μm，優(yōu)選由大約0.002至大約25μm，最優(yōu)選由大約0.004至大約5μm。這些范圍指的是固定相厚度的平均值，例如該值可以通過重復(fù)濺蝕(sputter)分析進行測量或者由公式m／(ps)進行計算，其中m為固定相的重量，p為固定相的密度，而s為基質(zhì)的總表面積(通常為BET表面積)。如果由于某些原因致使直接測量厚度是不可能的，則優(yōu)選的是使固定相基本上覆蓋催化活性材料的所有活性中心。
在不受任何特定理論束縛的情況下，假定氫、氧溶解在固定相中，并且在其中被輸送到催化活性材料表面，在活性材料表面發(fā)生反應(yīng)，形成過氧化氫。然后過氧化氫和任選的水被輸送通過固定相，并被釋放到反應(yīng)器內(nèi)的氣態(tài)混合物中。因此，該固定相可以是液體或固體，應(yīng)具有適合的溶解能力，并且可以由氣態(tài)環(huán)境向催化活性材料輸送氫和氧，并能沿相反方向輸送過氧化氫，優(yōu)選還能輸送水。最優(yōu)選的是水在固定相中比過氧化氫具有更高的溶解度。使用這種催化劑能夠以高反應(yīng)速率及選擇性生產(chǎn)過氧化氫，并且不必在極高的壓力下操作。
在反應(yīng)器內(nèi)的基本條件(溫度、壓力等)下，固定相優(yōu)選應(yīng)具有至少24小時的壽命，最優(yōu)選的是至少500小時。適合的固定相材料優(yōu)選足夠親水，其接觸角小于大約90°，包括揮發(fā)性低的膠或液體，優(yōu)選為有機的?？梢岳靡阎椒y量接觸角，例如在“表面與膠體科學(xué)”vol.5.Ed E Matijevic，Wiley Interscience-1972，p211；物理化學(xué)，W.J.Moorde，Longmans 1962，p730中所描述的方法。其它材料優(yōu)選為高沸點的，其適合的意思是在100kPa下的沸點至少為大約100℃，優(yōu)選為至少大約200℃，最優(yōu)選為至少大約300℃?？梢岳萌绻柰榛?silanisation)反應(yīng)試劑，使固定相通過化學(xué)鍵連接到催化劑和/或任選的催化劑載體上。如果必須的話，為了彌補損失，可以向流入反應(yīng)器的氣流中加入少量固定相材料。
用作固定相材料的例子包括下列組分中處于混合、聚合或交聯(lián)形式的一種或幾種所有的烴，優(yōu)選具有8-30個碳原子的；聚合物如聚乙烯、聚丙烯、角鯊?fù)?、角鯊烯、烴油、烴脂等；鹵代烴如碳氟化合物、碳氟氯化合物等；醇和聚醇如癸醇、環(huán)己基甲醇、聚乙二醇、聚乙烯醇等；聚硅氧烷如二甲基聚硅氧烷或其中甲基由其它基團如氫、苯基、乙烯基、三氟丙基、氰乙基、氰丙基或氯苯基取代的基團；單官能團硅烷R1R2R3SiX，如其中R為氫、烷基、苯基、醚、酯、酰胺、胺等，X為鹵素、羥基、醚、胺、酰胺等；多官能團硅烷Rn-1-Si-Xn，其中R和X是上述類型的基團，(例如三甲氧基甲基硅烷)，與含有氧和/或氮的化學(xué)鍵交聯(lián)的單官能團或多官能團硅烷；由二醇如乙二醇、丙二醇或由聚二醇和二羧酸如己二酸、對苯二甲酸或癸二酸得到的聚酯(如乙二醇己二酸酯或乙二醇癸二酸酯)；聚乙二醇如任選在其端部衍生得到的甲醇醚或硬脂酸酯的聚乙二醇；單或多酸酯如鄰苯二甲酸二壬酯或癸二酸二辛酯；單、二或低聚羥基化合物如甘露糖醇、pentaerythriol或山梨糖醇的酯(如山梨糖醇硬酯酸酯或蔗糖乙酸酯或異丁酸酯)。
優(yōu)選的固定相材料包括選自硅氧烷、硅烷、醚、酯、醇、酸、鹵化物及其鹽的有機化合物。其它優(yōu)選的材料包括含有羥基、鹵素、羧基、磺酸基、磷酸基、胺基、季銨基、烷氧基、金屬和/或其它極性基團的有機化合物。這些化合物任選可以為聚合或交聯(lián)形式和/或鹽類。
固定相還可以是直接粘附在催化劑活性材料上或其上面的多孔載體上的膜或低沸點液體如水或甲醇的被吸附物。
固定相還可以含有改善其選擇性和反應(yīng)速率的添加劑，如無機或有機酸或鹵素化合物，如硫酸、磷酸、氫溴酸、鹽酸、膦酸、磺酸如十六磺酸或其鹽類。
催化活性材料可以含有一種或多種貴金屬，優(yōu)選為第Ⅷ族的金屬或金，最優(yōu)選的是鈀、鉑或它們的混合物。最優(yōu)選的活性材料是大約90-100％重量的鈀和0至大約10％重量的鉑的混合物。該催化活性材料還可以是活性較弱的材料如鎳，它在某些過程中增大反應(yīng)的選擇性。
催化活性材料優(yōu)選沉積在固體載體上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較低的催化劑載體總表面積對反應(yīng)的選擇性有利。適合的載體BET面積為低于大約100m2/g，優(yōu)選低于大約20m2/g，最優(yōu)選低于大約10m2／g，特別優(yōu)選的是低于大約1m2/g。該BET面積優(yōu)選至少為大約0.00005m2/g，最優(yōu)選為大約0.01m2/g。適合的載體材料包括如二氧化硅、堿金屬或堿土金屬硅酸鹽、氧化鋁、碳、硅酸鋁如沸石、堿土金屬如鎂、鈣、鋇或鍶的碳酸鹽，鎂、鋁、鈦或鋯的氧化物，或鎂、硅、鋁、鈦、鋯的碳化物，陶瓷材料或有機聚合物。優(yōu)選的有機聚合物含有羥基、羧基、磺酸基、胺基、季銨基和/或其它極性基團。最優(yōu)選的載體材料選自多氟碳、玻璃、基本上純的二氧化硅、石英或基本上純的氧化鋁。低表面積的載體是優(yōu)選的，如表面積低于大約10m2/g、最優(yōu)選低于大約1m2/g的無孔珠或材料。如果載體是多孔的，優(yōu)選的是孔相當(dāng)大，并且優(yōu)選的是直徑超過大約10nm的孔、最優(yōu)選的是直徑超過大約20nm的孔占全部孔體積的大約50％以上，最優(yōu)選的是大約80％以上。
在無催化劑載體的情況下，設(shè)置催化活性材料也是可能的。優(yōu)選的無載體催化活性材料設(shè)置是多孔顆粒、多孔金屬泡沫或金屬絲布的床層形式。
催化劑可以為固定的顆粒床形式，如平均粒度為大約0.1至大約10mm，優(yōu)選為大約0.3至大約5mm，為整塊(monoliths)部分的形式，為纖維形式，如直徑為大約1至大約2000μm，或為流化床形式，如平均粒度為大約20至大約5000μm，優(yōu)選為大約100至大約500μm。顆?？梢允乔蛐位蚍乔蛐危叽缍x為穿過顆粒的最小尺寸。使用網(wǎng)狀或箔形的催化劑也是可能的。
可以利用傳統(tǒng)方法制備催化劑。在一種方法中，任選沉積在載體上的固體催化活性材料上涂覆有另一種相態(tài)的材料，如高沸點的液體或膠，至少部分覆蓋活性中心。涂覆過程可以利用已知的方法完成，如纖維表面改性中的例子，如蒸汽沉積、化學(xué)蒸汽沉積、溶液的注入或沉淀、噴涂等。適合的方法如在K.K Unger，多孔二氧化硅J.ofChromatography Lobrary Vol.16，Elsevier 1979；涂覆技術(shù)手冊，EdD Satas，Marcel Dekker 1991；以及“膜與涂層的沉積技術(shù)手冊”EDRBunshah，Noyes Publishing 1994中所描述的。
催化活性材料在載體上的沉積可以通過任何已知的方法來完成，如在EP878235、前文提到的US5338531以及J.R.Kosak(Dupont)的“使H2和O2直接化合生成H2O2的新型固定床催化劑”Chem.Ind.(Dekker)，1995，vol.62有機反應(yīng)催化劑中所描述的方法。
雖然可以在低至大約0℃、高至大約200℃的與催化劑接觸的氣體溫度下操作是可能的，但是該溫度適合保持在大約20至大約150℃，優(yōu)選為大約70至大約120℃，最優(yōu)選為大約70至大約100℃。該溫度優(yōu)選應(yīng)超過過氧化氫的冷凝溫度，最優(yōu)選高于所述冷凝溫度至少約5℃。高溫是有利的，因為這樣可能在氣流中得到高濃度的過氧化氫，并且可以使用比較便宜的處理設(shè)備。但在太高的溫度下選擇性是較低的。通?？赡茉跓o外部熱源供熱、而只利用氫、氧之間反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量來進行操作。
在優(yōu)選的實施方案中，含有氫、氧的氣態(tài)反應(yīng)混合物經(jīng)入口供應(yīng)到反應(yīng)器中，而富含過氧化氫的氣體經(jīng)出口由反應(yīng)器采出。在剛進入反應(yīng)器入口的位置與反應(yīng)器出口位置之間與催化劑接觸的氣態(tài)反應(yīng)混合物的溫差適合保持為低于大約40℃，優(yōu)選為低于25℃，最優(yōu)選低于15℃。雖然從原理上講，反應(yīng)器可以在基本等溫的條件下操作，但優(yōu)選的是保持出口處的反應(yīng)混合物溫度高于反應(yīng)器入口溫度至少約2℃，最優(yōu)選的是至少約5℃。反應(yīng)混合物的溫度適合保持在其中任何組分的凝固點以上，最優(yōu)選的是在-10℃以上。壓力適合保持在100bar以下，例如大約3至大約70bar，優(yōu)選為大約6至大約50bar，最優(yōu)選為大約10至大約20bar。
該過程適合通過向流經(jīng)裝有催化劑的反應(yīng)器的氣態(tài)反應(yīng)混合物中連續(xù)加入氫和氧，然后在反應(yīng)器出口處得到富含過氧化氫的氣體而進行。氧可以由基本上純的氣體供應(yīng)，或者優(yōu)選由含氧氣體的形式如空氣供應(yīng)。優(yōu)選地，反應(yīng)混合物含有大約2至大約97mol％的氧，最優(yōu)選為大約4至大約70mol％。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果氧濃度保持在大約5mol％以下，則過程的安全性得到提高。高的氫濃度有利于過氧化氫的生成，但也可能引發(fā)安全問題。因此，優(yōu)選的是在反應(yīng)混合物中的氫濃度低于爆炸極限、在約15mol％下操作，最優(yōu)選在低于爆炸極限、在約5mol％下操作。在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)混合物中氫的最小濃度適合為大約1mol％，優(yōu)選為大約2mol％。如果反應(yīng)混合物用盡了氫，則存在著催化劑氧化和鈍化的危險。如果反應(yīng)器內(nèi)的氫濃度和氧濃度均低于約5mol％時，則過程是特別安全的。優(yōu)選的操作是得到富含過氧化氫的氣體，其中含有高于0.2mol％的過氧化氫，優(yōu)選高于0.3mol％，最優(yōu)選高于0.4mol％。為了安全起見，優(yōu)選的是氣體中的過氧化氫不超過大約5mol％。該過程優(yōu)選在反應(yīng)器內(nèi)限定的氫轉(zhuǎn)化程度下操作，以達到同反應(yīng)器出口相比時，入口處反應(yīng)混合物內(nèi)氫的百分比濃度差低于大約0.7mol％，最優(yōu)選為低于大約0.4mol％，但優(yōu)選的是至少為0.01mol％，最優(yōu)選的是至少為0.07mol％。例如，如果反應(yīng)器入口處的氫濃度為3.50mol％，則出口處的濃度優(yōu)選為2.8-3.49mol％，最優(yōu)選為3.1-3.43mol％。另外除了氫、氧和過氧化氫外，反應(yīng)混合物通常還含有氮和/或其它基本上為惰性的氣體。
該方法適合包括處理至少一部分來自反應(yīng)器出口的富含過氧化氫的氣體的步驟，以回收過氧化氫，優(yōu)選同時冷卻該氣體，然后將其循環(huán)回到反應(yīng)器中。在這一處理過程中，氣體的絕對壓力優(yōu)選應(yīng)偏離反應(yīng)器內(nèi)氣體的絕對壓力約25％以下，最優(yōu)選為約15％以下，這樣會節(jié)約壓縮富含過氧化氫氣體的能量及投資成本。最優(yōu)選的是該處理步驟在與反應(yīng)器內(nèi)基本相同的壓力下進行。可以通過冷卻冷凝和/或吸收在任何適合的溶劑如水或過氧化氫水溶液中，而從氣體中回收過氧化氫。為了防止過氧化氫分解，該液體可以含有少量常用的添加劑。該氣體優(yōu)選用水溶液介質(zhì)進行處理，其中過氧化氫吸收和冷卻同時進行。高度冷卻可以產(chǎn)生更濃的過氧化氫溶液，并且處理后的和未處理的氣體之間的溫差優(yōu)選為大約20至大約120℃，最優(yōu)選為大約40至大約100℃。通?？赡艿玫胶懈哌_大約90wt％、優(yōu)選為大約20至大約70wt％過氧化氫以及極少量雜質(zhì)的水溶液，這就不再需要蒸餾或其它昂貴的步驟進一步濃縮產(chǎn)物了。
在現(xiàn)場生產(chǎn)過氧化氫時，可能利用上述回收步驟分配過氧化氫氣體，并使過氧化氫氣體在打算使用的介質(zhì)中與任何適合的試劑反應(yīng)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)器出口處，由富含過氧化氫的氣體向進入反應(yīng)器之前或剛進入反應(yīng)器的氣體混合物，引導(dǎo)氫、氧之間反應(yīng)過程中所生成的熱能，可以在反應(yīng)混合物內(nèi)保持足夠低的溫差。這一點可以按照下述幾種方式實現(xiàn)。
在一種實施方案中，在不使用過大尺寸的設(shè)備的情況下，能夠同時進行穩(wěn)定的過程操作，并生產(chǎn)高濃度的過氧化氫，該過程包括在不由富含過氧化氫的氣體中回收過氧化氫并且優(yōu)選不對氣體進行冷卻的情況下，由反應(yīng)器出口向反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)部分富含過氧化氫氣體的步驟，優(yōu)選為大約40至大約95％，最優(yōu)選為大約60至大約90％，從而引導(dǎo)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱能返回，以加熱進入反應(yīng)器的反應(yīng)混合物。如果必要的話，循環(huán)氣體可以由外部冷卻介質(zhì)冷卻，但通常優(yōu)選的是將該氣體與來自過氧化氫回收步驟的部分或全部冷卻氣體混合，形成反應(yīng)混合物，然后將該混合物引入到反應(yīng)器中。作為一種替代或一種補充，也可以在反應(yīng)器上或分開的反應(yīng)段之間的一個或幾個進料點處，將來自過氧化氫回收步驟的冷卻氣體直接引入到反應(yīng)器中，從而將其加入到反應(yīng)混合物中。新鮮的氫和氧或含氧氣體可以加入到任一股氣流中，但優(yōu)選的是在反應(yīng)混合物剛要進入反應(yīng)器之前，將其加入到反應(yīng)混合物中。
在另一種實施方案中，可以使氣體通過一系列組件來進行冷卻，每個組件均包括催化劑床層及一項或幾項下列功能冷卻段(直接或間接)、吸收段和氫和/或氧的進料段。后一項功能起降低總循環(huán)氣體流量的作用。適合的組件個數(shù)為2至大約100個，優(yōu)選為大約4個至大約15個，并且來自最后一個組件的氣體優(yōu)選循環(huán)回到第一個組件內(nèi)。
另外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用催化劑顆粒的流化床有利于穩(wěn)定操作，這是因為流化床內(nèi)的部分熱顆粒在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，從而在出口處將來自富含過氧化氫氣體的熱能引入到進入反應(yīng)器的較冷的反應(yīng)混合物中，該反應(yīng)混合物要比已經(jīng)與催化劑接觸的反應(yīng)混合物冷得多。也可以在比其它類型的反應(yīng)器中更高的氫轉(zhuǎn)化程度下，操作流化床反應(yīng)器。優(yōu)選地，在與反應(yīng)器出口相比時，在入口處的反應(yīng)混合物中，氫的百分比濃度差為大約0.3至3mol％，最優(yōu)選為0.6至2mol％。
如果床層具有足夠高的導(dǎo)熱性，可以引導(dǎo)熱能從靠近反應(yīng)器出口的部分床層返回到床層起始處，特別是當(dāng)反應(yīng)器比較短時，例如低于大約0.5m，優(yōu)選低于大約0.1m時，也可以在具有固定催化劑床層的反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)混合物中達到低的溫度梯度，其中的固定催化劑床層由顆粒、纖維或整塊(monoliths)部分組成。另外這些類型的反應(yīng)器均可以在較高的氫轉(zhuǎn)化程度下操作。優(yōu)選地，與這種短的反應(yīng)器的出口相比，在入口處的反應(yīng)混合物中，氫的百分比濃度差為大約0.3至大約3mol％，最優(yōu)選的是大約0.6至大約2mol％。
除了絕熱操作外，也可以通過將催化劑的反應(yīng)熱釋放到相鄰氣流中，或者利用循環(huán)的冷卻介質(zhì)如水，例如來自另一側(cè)的，直接冷卻沉積在換熱表面壁上的催化劑，來實現(xiàn)冷卻。這一概念提供了較好的溫度控制。
如果必要的話，該反應(yīng)器可以包括利用外部冷卻介質(zhì)冷卻氣態(tài)反應(yīng)混合物的設(shè)備。然后優(yōu)選的是保持冷卻介質(zhì)與反應(yīng)混合物之間的溫差低于約40℃，優(yōu)選低于約25℃，最優(yōu)選低于約15℃。如果必要的話，也可以在反應(yīng)混合物進入反應(yīng)器之前，進一步將其加熱。
下面將參照附圖
，進一步描述本發(fā)明，該附圖示意性給出了優(yōu)選優(yōu)選溫度為大約90-100℃，絕對壓力為大約13-17bar，并且優(yōu)選含有大約40-60mol％氧、大約3-4mol％氫及大約0.7-1.1mol％過氧化氫，余量優(yōu)選為氮和/或其它惰性氣體的氣態(tài)反應(yīng)混合物在入口2處引入反應(yīng)器1。在反應(yīng)器1內(nèi)，反應(yīng)混合物與催化劑接觸，其中氧和氫反應(yīng)生成過氧化氫。在出口3處，優(yōu)選含有大約0.8-1.2mol％過氧化氫的氣體離開反應(yīng)器1。然后被分成一股循環(huán)管線4和一股進入組合的冷卻器和吸收器6的管線5。優(yōu)選大約10-20％的來自反應(yīng)器1的氣體被輸送到吸收器6中，其中氣體與水接觸，吸收過氧化氫，而未反應(yīng)的氫、氧和惰性氣體通過吸收器6。過氧化氫水溶液經(jīng)管線7和冷卻器9循環(huán)。一部分循環(huán)的過氧化氫水溶液作為產(chǎn)物8采出，而剩余溶液循環(huán)回到吸收器6中。新鮮水10在吸收器6的頂部供給。通過吸收器6的氣體優(yōu)選在其中被冷卻到大約40-60℃，然后通過除沫器11。最后冷卻后的氣體在混合點13與來自循環(huán)管線4的氣體、以及所供給的補充氫14和氧15混合，形成反應(yīng)混合物，該反應(yīng)混合物在入口2處引入反應(yīng)器1。如果其它惰性氣體與補充氫14或氧15一起加入的話，則在除沫器11之后、但在混合點13之前，應(yīng)由管線12采出相應(yīng)量的氣體。
通過下列實施例進一步描述該方法，但這些實施例并不限制本發(fā)明的范圍。
實施例在真空中，通過蒸汽沉積，將20×5×0.11mm的PTFE箔涂上50nm厚的鈀層。然后在真空中，在高頻電場內(nèi)，將涂有鈀的箔用四甲基硅烷、氧和氬的氣體混合物(摩爾比為1∶5∶5)處理，致使沉積10nm厚的硅氧烷層，完全覆蓋了鈀層。取決于氧的交聯(lián)數(shù)的疏水性通過測量接觸角而確定。
在750×6.3mm的柱狀反應(yīng)器中測試催化劑，在15bar的絕對壓力下，以30NL/h的流量向反應(yīng)器中加入3mol％氫、50mol％氧與47mol％氮的氣體混合物。在進入反應(yīng)器之前，在50℃下，氣體鼓泡通過含有1wt％H2SO4和20wtppm NaBr的水溶液池。在反應(yīng)器出口處的氣體鼓泡通過1wt％H2SO4的水溶液池，以吸收其中的過氧化氫。
試驗1在75℃下，使用接觸角為45°的催化劑，操作220分鐘后，形成0.2mg H2O2。
試驗2在過程開始之前，將相同的催化劑在1wt％H2SO4和20wtppm NaBr的水溶液中浸泡5分鐘。在45℃下，操作180分鐘后，形成0.4mg H2O2。
權(quán)利要求
1．一種連續(xù)生產(chǎn)過氧化氫的方法，該方法包括下列步驟向裝有催化劑的反應(yīng)器中加入含有氫和氧的氣體；使氫、氧氣體與催化劑接觸，從而形成過氧化氫；由反應(yīng)器中采出含有過氧化氫的氣體；其中的催化劑含有固體催化活性材料，該催化活性材料至少部分由一層不同于催化活性材料的固定相所覆蓋。
2．權(quán)利要求1的方法，其中固定相基本上覆蓋了催化活性材料的所有活性中心。
3．權(quán)利要求1-2中任何一項的方法，其中固定相的厚度為單原子或單分子層至大約100μm。
4．權(quán)利要求3的方法，其中固定相的厚度為大約0.002至大約25μm。
5．權(quán)利要求1-4中任何一項的方法，其中固定相為液體或固體，并且具有由周圍環(huán)境向催化活性材料輸送氫和氧以及由催化活性材料向周圍環(huán)境輸送過氧化氫的能力。
6．權(quán)利要求1-5中任何一項的方法，其中水在固定相中比過氧化氫具有更高的溶解度。
7．權(quán)利要求1-6中任何一項的方法，其中固定相是足夠親水的，其接觸角小于約90°。
8．權(quán)利要求1-7中任何一項的方法，其中固定相選自揮發(fā)性低的膠或液體。
9．權(quán)利要求1-8中任何一項的方法，其中固定相為選自含有羥基、鹵素、羧基、磺酸基、磷酸基、胺基、季銨基、烷氧基、金屬和/或其它極性基團的有機化合物。
10．權(quán)利要求9的方法，其中固定相為選自含有羥基、鹵素、羧基、磺酸基、胺基或季銨基的有機化合物。
11．權(quán)利要求1-10中任何一項的方法，其中固定相包括選自硅氧烷、硅烷、醚、酯、醇、酸、鹵化物及其鹽的有機化合物。
12．權(quán)利要求1-11中任何一項的方法，其中催化活性材料含有一種或多種選自第Ⅷ族金屬的貴金屬或金。
13．權(quán)利要求1-12中任何一項的方法，其中催化活性材料沉積在BET表面積低于100m2/g的固體載體上。
14．權(quán)利要求13的方法，其中固體載體的BET表面積低于20m2/g，但至少為0.0001m2/g。
15．權(quán)利要求1-14中任何一項的方法，其中載體選自多氟碳、玻璃、基本上純的二氧化硅、石英或基本上純的氧化鋁。
16．權(quán)利要求1-15中任何一項的方法，其中反應(yīng)器內(nèi)的絕對壓力為大約3至大約70bar。
17．權(quán)利要求16的方法，其中反應(yīng)器內(nèi)的絕對壓力為大約10至大約20bar。
18．權(quán)利要求1-17中任何一項的方法，其中反應(yīng)器內(nèi)的溫度為大約20至大約150℃。
19．權(quán)利要求1-18中任何一項的方法，其中反應(yīng)器內(nèi)的氫濃度及氧濃度均低于大約5mol％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)過氧化氫的方法,該方法包括下列步驟:向裝有催化劑的反應(yīng)器(1)中加入含有氫和氧的氣體;使氫、氧氣體(4)與催化劑接觸,從而形成過氧化氫;由反應(yīng)器中采出含有過氧化氫的氣體;其中的催化劑含有固體催化活性材料,該催化活性材料至少部分由一層不同于催化活性材料的固定相所覆蓋。
文檔編號B01J32/00GK1283166SQ9881257
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者M·奈斯特龍, J·萬嘉德, W·赫爾曼 申請人:阿克佐諾貝爾公司