用于生产过氧化氢的方法技术

本发明专利技术涉及由氧、氢和任选地水制备过氧化氢水溶液的方法。本发明专利技术更特别地涉及过氧化氢水溶液的方法，其中该反应器的至少一部分被冷却至低于１５℃的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备过氧化氢溶液的方法。本专利技术的主题更特别地是用于制备过氧化氢溶液的方法，其中使包含氢和氧的混合物在冷等离子类型反应器中激活。
技术介绍
过氧化氢在工业上根据基于蒽醌衍生物的自动氧化技术的方法进行制备，该方法包括使包含溶于至少一种有机溶剂中的至少一种蒽醌衍生物的工作溶液在氢化反应器中催化氢化的步骤(a)；然后借助于包含氧的流体(特别地借助于空气)使经氢化的工作溶液在氧化器中氧化的步骤(b)，和在抽提器中用水分离过氧化氢和经氧化的工作溶液的步骤(c)，最后使在(c)中回收的经氧化的工作溶液再循环至氢化反应器的步骤(d)。已经研究了过氧化氢水溶液在搅拌反应器中的直接合成。反应器通常包括由工作溶液(通常酸性水溶液)和催化剂占据的含水区域或者有机区域，和由气体占据的位于在含水区域上方的区域。该反应器装备了可以搅拌含水区域并且使气体分散在水相中的搅拌系统。这种直接合成需要在高压下运行。除了该搅拌反应器外，已经提出了在由装满工作溶液的非常长的管组成的管式反应器中进行过氧化氢的直接合成的方案，在该工作溶液中悬浮有催化剂，并且使气态氧和气态氢以小气泡形式以高于氢-氧混合物的燃烧下限值的比例注入到该工作溶液中(us 5 194 242)。这种方法的安全仅仅在使在该反应器中的气体反应剂保持呈小气泡形式的条件得到保证。根据文献US 5 641 467，后者只能使用工作溶液的高循环速度达到。还已知使用在非平衡态等离子体(最通常被称为“冷等离子体”)中的放电作用使大气压的氢和氧反应(B. K. Morinaga, Bull. Chem. Soc. Jp.，1962，32，p. 345)。最近 J. Zhou等(Chem. Commun. ,2005,p. 1631-1633)已经在环境温度下使用介质阻挡放电系统激活由氢和氧组成的气体混合物。此外，由B. Dodet 等(J. Adv. Oxid. iTechnol.，Vol. 8，No. 1，2005)进行的研究涉及在大气压和环境温度下在阻挡放电系统在包含氧、氩和水蒸汽的介质中放电后的阶段中制备过氧化氢。在申请W02008/025917中描述了用于通过用冷等离子体激活由水、氧和氩组成的混合物来制备过氧化氢的方法。专利US2 022650涉及用于在环境温度附近进行制备过氧化氢的方法，气体的温度为15-25°C。反应器不进行冷却，正因为如此，该反应器没有任何部分在低于15°C的温度。通常使冷等离子体与在低温和大气压下电离的气态介质结合。冷等离子体在通常接近大气压或者在或高或低的部分真空下的密封腔室("冷等离子反应器")中产生，将该 “产生等离子体的(plasmagen)”气体引入到该密封腔室中，并经由受控放电作用向气体转移能量。该产生等离子体的气体可以是能容易进行电离由此变得导电的混合物。关于放电作用，它或者在两个电极之间(电场放电，在低压时为荧光或者在大气压时为电晕)或者通过在高频类型(例如在13. 56 MHz)或者微波类型(例如2. 45 GHz)的可变电磁场下的无电极装置获得。然而，这些制造方法具有不足的制备产率和/或低的过氧化氢选择性，这至今阻止这种方法的工业使用。
技术实现思路
本专利技术的主题是用于制备过氧化氢的方法，包括在其期间使包含氢气(在下文中为氢)和氧气(在下文中为氧)的气体混合物在冷等离子反应器中激活的步骤，在该步骤中该反应器的至少一部分被冷却至低于15°C，更优选地-14至14°C，非常优选地-10至 10°C的范围的温度。令人惊讶地，根据本专利技术的制备方法使得以优良的产率和/或优良的选择性获得过氧化氢水溶液成为可能。该反应器可以有利地包含水，该水可以以液体形式放置在该反应器的底部或者以水蒸汽的形式被注入。有利地，对在等离子反应器中的气体施用的比能量(为了激活气体)为125-3000 J/1。优选地，该冷等离子反应器是具有电极的放电等离子反应器。优选地，该具有电极的放电等离子反应器是介质阻挡放电等离子反应器。根据一种实施方案，介质阻挡放电等离子反应器是具有夹套的电极，冷却至低于15°C的温度的溶液在该夹套内循环。根据本专利技术，该反应器优选地包括呈粉末、颗粒或者纤维形式的弱导电固体，优选石英纤维。优选地，该等离子区域部分地或者完全地用这种固体装满。根据本专利技术，在该激活步骤期间引入的气体混合物的组成优选地具有低于3. 2体积％的氢含量或者低于5体积％的氧含量。在该组成范围内，避免了在该等离子反应器中的爆炸风险。附图说明图1显示出电晕冷等离子反应器(1)的例子的横截面，即包括圆柱形电极的反应器。中心电极(2)与位于该反应器外部的高压等离子发生器连接。使柱状反电极(3)完全围绕该中心电极放置等离子区域(5)，即等离子体在其中被激活的区域，位于在中心电极和柱状反电极的内表面(4)之间。具体实施例方式本专利技术的主题是用于制备过氧化氢的方法，包括在其期间使包含氢和氧的气体混合物在冷等离子反应器中激活的步骤，其中该反应器的至少一部分被冷却至低于15°C，更优选地为-14至14°C，非常优选地为-10至10°C，例如-3至3°C的范围的温度。该温度可以大于-15°C，例如大于0°C。当所述物种在等离子反应器中被激活时，主要地形成水和过氧化氢的混合物。引入的气体混合物包含氧、氢和任选地水蒸汽。这种混合物还可以包含任何其它类型气体，如，例如惰性气体，如氩或者氦。有利地，该气体混合物在它被引入到等离子反应器中之前可以使用热交换器进行冷却。该冷等离子反应器可以是能够从被引入的氧和氢的混合物产生等离子体的任何类型的反应器。可以使用电磁类型的等离子反应器(即，无电极的等离子反应器)，例如微波或者高频离子体反应器。还可以使用具有电极的放电等离子反应器，例如包括电场、包括荧光放电、包括电晕放电或者介质阻挡放电的那些。有利地使用具有电极的反应器。优选地，它是介质阻挡放电反应器。为了形成介质阻挡层，将弱导电材料放置在电极之间。术语“弱导电固体”在本专利申请中表示具有低于10_2 S.nT1，优选地至10_5 S. πΓ1的电导率的固体。这种材料不应该在等离子体作用下分解。所述一个或多个电极因此能用由例如“Pyrex ”类型、石英或者硅土玻璃制成的套覆盖。根据替代方式，弱导电材料可以直接被沉积在所述一个或多个电极上，例如通过浸渍和沉积技术进行。可以在电极上沉积例如，二氧化硅(SiO2)或者金属氧化物，如氧化铝 (Al2O3)或者二氧化钛(TiO2)。非常优选地，该两个电极用介质阻挡层覆盖。当至少一个电极用弱导电材料覆盖时，与其中没有电极用弱导电材料覆盖时相比较，过氧化氢产率得到改善。该反应器的一部分可以通过任何已知的方法，例如通过使用热交换器进行冷却。根据一种实施方案，当等离子体是用电极的放电等离子体时，该反应器被冷却的部分是至少一个电极。在该等离子体是介质阻挡放电等离子体的情况下，例如可以使用具有玻璃夹套的电极，使溶液，优选地盐溶液在该夹套中循环，其可以冷却反应器的一部分。 这种溶液被冷却至低于15°C，更优选地为-14至14°C，非常优选地-10至10°C，例如_3至 3°C的温度。温度可以大于_15°C，例如大于0°C。该盐溶液有利地可以具有5-100 g/Ι的浓度。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制备过氧化氢的方法，包括在其期间使包含氢和氧的气体混合物在冷等离子反应器中激活的步骤，特征在于该反应器的至少一部分被冷却至低于１５℃的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL·迪布瓦，
申请(专利权)人：阿肯马法国公司，
类型：发明
国别省市：FR