郑州大学将Equilibar背压调节器用于直接合成过氧化氢

过氧化氢（H2O2）作为一种环境友好的氧化剂在化学工业中被广泛使用。它以较弱的形式作为家庭清洁剂也很受欢迎。大规模生产过氧化氢的最常用方法是使用蒽醌氧化（AO）工艺。AO过程是一个多步骤方法，需要大量的能耗。另外，它产生废物，这使其可持续性受到质疑

背  景

直接合成是正在探索的一种新方法，可以替代AO。直接合成可以比传统的蒽醌氧化法更经济，更可持续地生产H2O2，从而可以更广泛地将H2O2用于工业氧化。该直接合成反应通常在液态溶剂中的负载型催化剂上在263 K至293 K之间的温度和大气压至10 MPa的压力下进行。迄今为止，尽管已经进行了大量研究，但是直接合成的几个方面仍然不清楚，包括反应途径，活性位点的身份及其在O2加氢成H2O2期间的催化作用。涂伟峰博士及其中国郑州大学的研究团队正在研究这些主题。

挑  战

O 2氢化的反应性和在担载金属催化剂上对H 2 O 2形成的选择性是反应物（H 2和O 2）的单独压力以及总压力的函数。该研究的目的之一是测量对H2O2形成反应的选择性变化。反应总压力不稳定可能会在速率和选择性测量中引起明显的噪音。因此，精确，一致的压力控制对研究至关重要。

涂博士的研究团队在此过程中使用了传统的弹簧加载式背压调节器，但随着该调节器的运行，上游压力将始终随着气体反应物流量的增加而缓慢增加。 另外，使用这种类型的调节器，液体溶剂会在反应压力中引起很大的噪音，从而导致数据不准确。

解决方案

Equilibar应用工程师为Tu博士的反应堆推荐了带有Kalrez®O型圈和不锈钢隔膜的不锈钢LF1调节器。LF1是Equilibar的Research Series背压调节器的一部分，该背压调节器是专门为各种气体，液相和混合相应用而设计的，这些应用中，精确的性能是关键，尤其是在流速变化很大的情况下。

Equilibar LF1背压调节器

Equilibar Research系列背压调节器用于涉及低流速，极高压力和其他挑战性实验室情况的应用。通过使用膜片和O形圈材料的独特组合，Equilibar调节器即使在最苛刻的环境（包括高温和腐蚀性化学物质的环境）下也能高精度运行。

客户反馈

Equilibar®背压调节器具有穹顶式多孔设计和灵敏的隔膜，无论气体反应物或液体溶剂的流量如何变化，都可以保持恒定的反应压力。Equilibar的独特操作使该装置可以控制宽广的Cv范围，使其成为混合相应用和可变流速的理想解决方案。（请参见下图）。

使用Equilibar背压调节器与传统装置的反应器在不同流速下的压力控制图

H2O2形成的反应在1.50 MPa的压力设定点进行。随着溶剂的流量从0.1 ml / min增加到30 ml / min，Equilibar LF1单元在1.5 MPa时提供了相对稳定的压力，误差小于±0.1％。相比之下，传统的弹簧加载式背压调节器使反应器中的压力在相同流速下从1.45 MPa增加到1.88 MPa。

下面的示意图和照片显示了直接合成反应器系统的配置。 通过质量流量控制器（MFC）将反应气体混合物（H2，O2和Ar）引入反应系统。通过使用高压液体泵将反应溶剂（去离子水）引入系统中，并在填充床反应器之前与气体混合物混合。

直接合成反应器示意图和带箭头的Equilibar LF1背压调节器的照片

气流和液体在I.D.的120 cm管内提前混合，再使用配备有不锈钢隔膜的Equilibar®LF1背压调节器控制反应堆压力（0.1-5.0 MPa）。整个系统如下所示。

Equilibar单元安装在实验室

关于Equilibar

自2007年以来，Equilibar为世界上最具挑战性的应用提供了创新的压力控制技术。我们的圆顶式多孔节流阀和调节器已成为精密度的最高标准。

除了标志性技术外，Equilibar还提供多种电子调节器，减压调节器，专用阀和调节器以及其他压力控制产品，以为最复杂的情况提供最佳解决方案。每种应用均需经过我们经验丰富的工程师的审查，并且每个调节器都是手工组装并经过特定参数测试。

Equilibar的客户

3M、空气产品公司、美国LEWA、阿贡国家实验室、巴斯夫、英国石油、Caltech、雪佛龙/菲利普斯、伊士曼化学公司、Emerson、ExxonMobil、福特、Garmin AT、Genentech、Genecorp、GM动力总成、爱达荷州国家实验室、Johnson Mathey、Kraft食品、Lawrence Berkeley国家实验室、Lawrence Livermore National实验室、Lockheed Martin、MicroMotion / Emerson Process、MilliPore、NASA Hampton、海军研究实验室、Novartis、Praxair、Reliance、Robert Bosch、Sandia国家实验室、Sony、Saint Gobain、TRW汽车、United Technologies，UTC Power、WL Gore.