生产过氧化氢的方法技术

一种生产过氧化氢的方法，该方法包括以下步骤：(a)一种工作溶液的氢化，以便获得至少一种相应的氢醌化合物，该工作溶液包括至少一种选自下列物质的非离子性醌化合物：蒽醌及其衍生物、菲醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、和苯醌及其衍生物，其中连接到醌骨架上的任选的基团的总分子量是小于500；(b)所述至少一种氢醌化合物的氧化，以获得过氧化氢；以及(c)在所述的氧化步骤之中和/或之后，所述过氧化氢的分离；其特征在于，或该步骤a)和/或b)的工作溶液包括按重量计小于30％的有机溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2009年3月27日提交的欧洲专利申请号09156386. 6的权益，该申请通过引用结合在此。
技术介绍
本专利技术涉及一种生产过氧化氢的新方法，该方法无需使用有机溶剂的大量添加即可实现。过氧化氢是全球范围生产的最重要的无机化学品中的一种。2007年，H2O2的全球产量增至2.2百万吨(100% H2O2)。其工业应用包括纺织品、纸浆和纸张漂白、有机合成(环氧丙烷)、无机化学品和洗涤剂的制造、环境及其他应用。过氧化氢的合成主要通过使用Riedl-Pfleiderer方法实现。这种已知的循环方法使用2-烷基蒽氢醌化合物的自动氧化，生产相应的2-烷基蒽醌，它结果生产了过氧化氢。这种方法需要非常大量的有机溶剂。该反应的第一步通常是使用氢气以及一种催化剂在有机溶剂中将所选的蒽醌还原成蒽氢醌。然后从金属催化剂中分离有机溶剂混合物、氢醌以及醌种类(工作溶液)，并且使用氧气或空气氧化氢醌以此来生产过氧化氢。典型地，选择的有机溶剂是两种类型溶剂的一种混合物，一种是醌衍生物(通常是一种芳香族化合物的混合物)的良好溶剂，并且另一种是氢醌衍生物(通常是一种长链醇)的良好溶剂。大量有机易挥发溶剂的使用产生了所不希望的排放，并且由于爆炸的风险而具有显著危险，因而是较不理想的。而且，使用这种化合物也不经济。同样，高度期望更具有成本效益的过氧化氢制造方法，特别是考虑其经济意义。通常，生产率以给定数量工作溶液(WS)生产的过氧化氢数量来定义，并以每千克工作溶液生产的H2A的克数来表示；现有技术的自动氧化方法仅以约15g/每千克WS (最大)的生产率运行。高度期望意味着更低资本支出的更高生产率。所产生的过氧化物的分离通常在萃取柱中进行。该柱的大小(花费)与H2O2在萃取用水和工作溶液之间的分布系数直接成比例。为了操作经济，该系数必须尽可能高。已描述有Riedl-Pfleiderer方法的许多变体。它们主要涉及使用溶剂和/或蒽醌的新型组合物进行工作溶液的最佳化，或依据使用的蒽醌种类、其对应的比例，和/或依据溶剂混合物的性质或各自比例。通常，所用的溶剂比例按重量计超过50%。在一种具体的情况下，使用了更少量的溶剂，但是该方法要求符合非常特殊的条件。因此，在FRl. 186. 445 中，描述了以20/80的各自比率使用2-乙基和2-异丙基蒽醌，并且描述了按重量计，以多于30%的浓度使用有机溶剂。美国专利No. 2，966，398中提出了无需氢醌关联溶剂，而进行该专利技术的自动氧化方法(氢醌种类的氧化)两步中的一步。为此，一旦进行了一个或多个醌的氢化步骤，就降低温度以获得氢醌的结晶形式，然后将其从溶剂混合物中分离并随后用醌溶剂单独氧化以生产过氧化氢。然而，该方法仍然要求使用大量的醌关联有机溶剂。已提出一些实质上无溶剂的方法，但是它们都涉及使用非常特殊的醌衍生物。 W02006/003395和W02000/00428中描述了这类替代方案。W02006/003395描述了在自动氧化方法中使用醌和氢醌的熔盐生产过氧化氢。这些衍生物包括至少一种阴离子(如磺酸盐(so3_)或羧酸盐(coo_))或阳离子(咪唑鐺、哌啶鐺、磷鐺、吡嗪鐺、铵盐，等)部分(moiety) 0W02000/00428披露了使用特定蒽醌衍生物的自动氧化方法合成过氧化氢，该特定蒽醌衍生物被描述成具有“亲co2”。用来将蒽醌化合物转变为适当的蒽醌的“亲(X)2基团” 选自下列物质氟烷基、氟醚基、硅氧烷基、烯化氧基、氟化丙烯酸酯基或膦嗪基。从两份披露中可以容易地得知，对于首先进行合成这些特定和复杂的醌衍生物的要求导致了额外的制造步骤，这进而导致更高的变动成本并且因而是高度不希望的。因而，对于改进已知方法以克服至少一个或多个已知方法的缺点以便获得过氧化氢仍然存在一种需要。因此，提供了一种用于，包括下列步骤a) 一种工作溶液的氢化，以便至少获得一种相应的氢醌化合物，该工作溶液包括至少一种非离子性醌化合物；b)所述氢醌化合物的氧化以便获得过氧化氢；以及c)在所述氧化步骤之中和/或之后，所述过氧化氢的分离；其特征在于，该步骤a)和/或b)的工作溶液包括按重量计小于30%的有机溶剂。“非离子性醌化合物”的表述包含具有完全共轭环状二酮结构的醌类型的完全共价的以及中性的有机化合物，该完全共轭环状二酮结构衍生自芳香族化合物，是通过使用任何必需的双键重排，将偶数量的-CH =基团转化为_C( = 0)-基团而实现的。在本专利技术的一个第一实施方案中，至少一种非离子性醌化合物是基本不溶解于二氧化碳的。“醌化合物基本上不溶解于二氧化碳”的表述意思是醌化合物大体上在5000psi 的压力，特别是低于5000psi的压力，以及50°C的温度并优选100°C的条件下不溶解于二氧化碳。在该第一实施方案中，这些醌化合物在5000psi或以下的压力和50°C温度的条件下在二氧化碳中典型地显示最多ImMol的溶解度，优选最多KTmMol，更特别地，最多l(T2mM0l。在一个优选实施方案中，这些醌化合物在5000psi或以下的压力和100°C温度的条件下在二氧化碳中显示最多ImMol的溶解度，优选最多IO-1HiM0I,更特别地，最多 1 (Γ2ι ΜΟ 1。在本专利技术的一个第二实施方案中，至少一种非离子性醌化合物选自下列物质蒽醌及其衍生物、菲醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、和苯醌及其衍生物，其中连接到醌骨架上的任选的基团的总分子量是小于500。在一个优选实施方案中，醌骨架上连接的任选的基团总的分子量是等于或小于400，优选等于或小于300，更优选等于或小于200，特别地，等于或小于180，更特别地，等于或小于150，尤其等于或小于120，例如100左右。优选，醌化合物为烷基取代的。在一个第三实施方案中，本专利技术的工作溶液中存在的非离子性醌化合物，每非离子性醌分子含有的亲(X)2功能化基团的数目小于1，优选小于0. 1，特别是这些非离子性醌化合物不包括任何亲CO2基团，亲CO2基团尤其选自下列物质氟烷基、氟醚基、硅氧烷基、烯化氧基和氟化丙烯酸酯基。根据本专利技术，最优选的是具有低熔点温度的醌化合物或其混合物，如小于180°C， 优选小于115°C。优选的醌化合物在工作温度优选具有低粘度(如小于lOOOOmPas，优选小于lOOOmPas，并且更加优选小于lOOmPas)，工作温度通常在80至115°C范围内。根据本专利技术最优选的醌化合物为普遍用于Riedl-Pfleiderer反应类型的烷基蒽醌，如乙基蒽醌(例如，2-乙基蒽醌)、丁基蒽醌(例如，2-叔丁基蒽醌)以及戊基蒽醌或它们的一种混合物。通过使用低共熔混合物，可以使用更多常见的蒽醌衍生物，因为该混合物将提供所希望的低熔点、大液体范围以及低粘度。然而，如果混合物中醌的对应浓度改变，例如由于特定醌的选择性降解，那么可能失去所希望的特性。由于就低熔点、大液体范围和低粘度而言，戊基蒽醌提供了所希望的特性，因而它是特别适合的醌化合物，并且可以单独使用，或作为醌化合物混合物中的主要成分使用。因此，它可单独使用，并且可缓解或克服与低共熔混合物的使用相关联的缺点。根据本专利技术更优选的方面，氢化反应的进行几乎无需溶剂(有机和/或无机)。溶剂的比例优选是小于30wt. %，更优选小于I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：马泰·哈瓦萨，让皮埃尔·甘希，阿明·T·利本斯，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：