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Perfectionnements à la fabrication du peroxyde d'hydrogène.
La présente invention concerne la fabrication du peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) et, plus spécialement, à la formation de ce produit à partir de solutions d'acide persulfurique ou de solutions acidifiées de sels de cet acide.
On a déjà constaté que lors de la préparation de peroxyde d'hydrogène par distillation de solutions d'acide persulfurique ou de solutions acidifiées de sels de cet aci- de, le peroxyde d'hydrogène se développe le plus avantageuse- ment entre certaines limites de concentration d'acide sulfu- rique. C'est pourquoi, quand on distille des solutions de ce type, comme par exemple celles provenant de la cellule élec- @
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trique où elles sont produites, le produit qui distille d'abord est de l'eau presque pure, ne contenant qu'une petite quantité de peroxyde d'hydrogène.
Cependant, à mesure que la distillation avance et que la concentration d'acide augmente dans l'électrolyte en cours de distillation, des quantités de plus en plus grandes de peroxyde d'hydrogène se développent dans la solution et par conséquent des quantités croissantes de peroxyde d'hydrogène se trouvent dans les vapeurs dégagées, jusqu'à ce que les vapeurs contiennent une concentration maximum de peroxyde d'hydrogène.
Si l'on poursuit la distillation au delà du point de concentration maximum d'acide sulfurique convenant le mieux au développement du peroxyde d'hydrogène à partir de l'acide persulfurique et de ses sels acidifiés, il se produit une réaction entre le peroxyde d'hydrogène dans la phase liquide et l'acide.sulfurique de celle-ci avec formation d'acide de Caro, ce qui réduit continuellement la concentration du peroxyde d'hydrogène dans les vapeurs dégagées .Enfin un point est atteint où l'on ne trouve plus de peroxyde d'hydrogène dans les vapeurs qui distillent .Quoique la solution en cours de distillation contienne alors une quantité considérable d'oxygène actif, celui-ci se trouve à l'état d'acide de Caro et non de peroxyde d'hydrogène.
Il a donc été proposé de distiller les solutions de l'acide persulfurique et de ses sels acidifiés, jusqu'à un point où environ la moitié du persulfate est hydrolysée, et d'arrêter à ce point l'hydrolyse du persulfate et la distillation du peroxyde d'hydrogène de la solution- La solution concentrée est alors exposée à l'action de vapeur d'eau.
Dans l'exécution de cette dernière opération, il a été recommandé de faire en sorte que la solution concentrée, qui con- tient de l'oxygène actif, passe à travers une colonne en
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contre-courant par rapport à la vapeur d'eau. En opérant de la sorte, la vapeur d'eau formée pendant la première phase de la distillation, c'est-à-dire pendant la phase de con- centration, et la vapeur d'eau additionnelle mise en contact avec la solution concentrée, sont toutes deux conduites aux condenseurs pour s'y mélanger.
Un des buts de la présente invention est de dis- tiller des solutions contenant de l'acide persulfurique et ses sels acidifiés, avec obtention de rendements maxima en peroxyde d'hydrogène de concentration maximum.
L'invention a aussi pour but de fabriquer du peroxy- de d'hydrogène à partir de persulfates acidifiés et d'acide persulfurique en réduisant au minimum la consommation d'.éner- gie.
Suivant la présente invention, les solutions d'aci- de persulfurique venant de la cellule .électrique, ou les solu- tions de persulfates acidifiés, sont concentrées jusqu'à ce que la concentration en acide sulfurique atteigne la concen- tration optimum à laquelle l'hydrolyse se fait rapidement avec production de la quantité maximum de peroxyde d'hydrogène, c'est-à-dire jusqu'à une concentration d'environ 750 à 1050gr. d'acide sulfurique par litre.
Pendant cette période de dis- tillation et de concentration, les .vapeurs .éliminées, qui contiennent une forte proportion de vapeur de peroxyde d'hy- drogène, sont passées à contre-courant, en contact avec l'électrolyte concentré primitivement: En opérant de la sorte, l'électrolyte concentré auquel de l'eau additionnelle doit être ajoutée pour obtenir la libération du restant de l'oxygène actif sous forme de peroxyde d'hydrogène, est traité par cette eau additionnelle, et le condensat contient le peroxyde d'hydrogène dégagé dans la distillation initiale en même temps que le peroxyde- d'hydrogène dégagé dans la distillation finale avec production de distillats concentrant un grand volume
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d'oxygène actif.
Si l'on trouve que le résidu de l'electrolyte concentré contient encore une proportion appréciable d'oxy- gène actif, ces dernières traces peuvent être éliminées par l'addition de vapeur d'eau additionnelle à la colonne de distillation.
Le procédé conforme à l'invention peut être exécu- té tout entier dans une colonne distillatoire, en ajoutant les vapeurs formees pendant l'évaporation préliminaire de la solution, à la colonne à un point où les vapeurs ascendantes déjà présentes ont été concentrées sensiblement à la même teneur en peroxyde d'hydrogène que les vapeurs provenant de l'évaporation initiale de l'électrolyte de ln cellule en vue de sa concentration.
Sur le dessin annexé on a représenté, à titre d'exemple, un appareil convenant à la mise en oeuvre de la présente invention. L'électrolyte de la cellule, par exemple l'acide persulfurique ou un persulfate acidifié, est intro- duit dans une cornue ou chaudière d'évaporation 1 par le tuyau d'alimentation 2. La chaudière 1 est munie de moyens de chauffage par lesquels son contenu peut être continuelle- ment évaporé. Sur le dessin, le moyen de chauffage comporte une enveloppe chauffante 3 dans laquelle un agent de chauf- fage introduit en 4, circule avant de sortir en 5.
Dans la chaudière 1 au fond de laquelle elle est continuellement amenée par le tube 2, la solution s'évapore continuellement de façon que les vapeurs dégagées, qui contiennent le peroxyde d'hydrogène, s'échappent par le conduit 6 lequel peut, s'il y a lieu, être muni d'une en- veloppe chauffante 7, afin de maintenir le fluide du conduit 6 à l'état de vapeur et de le préchauffer avant son entrée dans la colonne.
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Quand on commence le procédé, on poursuit l'éva- poration dans la chaudière 1 jusqu'à ce que la phase liquide qui s'y trouve ait atteint la concentration la plus favorable à l'hydrolyse optimum. Ensuite on introduit du liquide addi- tionnel par le tuyau d'alimentation 2 avec un débit équiva- lent au débit de l'évaporation, de façon que la concentra- tion optimum se maintienne pratiquement.
Quand le 'liquide soumis à l'évaporation a atteint la concentration optimum, par exemple une concentration d'aci- de sulfurique d'environ 750 à 1050 gr. par litre, on conduit la solution dans la colonne 10, près du sommet de celle-ci, par un tuyau 8 et on la laisse s'écouler vers le bas dans la colonne.
Les vapeurs sont introduites dans la colonne 10 par le conduit 6 en un point de la colonne tel que la concen- tration en peroxyde d'hydrogène de ces vapeurs soit sensible- ment égale à celle des vapeurs déjà contenues dans la colonne à ce point. Ces vapeurs réunies s'élèvent en contact avec la solution concentrée et en contre-courant par rapport à cette solution qui est introduite par le tuyau 8 au sommet de la colonne 10. On assure un bon contact entre la solution concentrée et les vapeurs ascendantes en remplissant la co- lonne 10 d'une matière convenant à cet effet, par exemple des fragments de porcelaine, comme indiqué en 11.
S'il reste encore de l'oxygène actif dans la solu- tion concentrée ruisselant plus bas que l'embouchure du con- duit 6, cet oxygène distillera sous forme de peroxyde d'hydro- gène car on injecte en bas de la colonne, par exemple en 12, de la vapeur d'eau qui vient en contact avec la' solution con- centrée et s'élève en contre-courant par rapport à elle. L'aci de sulfurique ou la solution acidifiée de persulfatè est éva- cuée au bas de la colonne par le col de cygne 13.
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Pendant le contact dans la partie inférieure de la colonne 10, le courant ascendant de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène atteindra en un endroit voisin du milieu de la colonne une concentration de peroxyde d'hydrogè- ne sensiblement égale à celle des vapeurs émises dans la chaudière 1 et conduites à la colonne. De cette manière on réa.lise une distillation efficace et économique du peroxyde d'hydrogène, avec production de concentrations maxima. Les vapeurs combinées qui s'élèvent dans la colonne 10 sont éva- cuees, sous dépression, par le conduit de sortie 15 vers des condenseurs non représentés.
Il doit être entendu que le terme "solutions acidi- fiées de persulfates" employé ici, englobe des solutions d'acide persulfurique aussi bien que des solutions de persul- fates contenant de l'acide.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé perfectionné de préparation de peroxyde d'hydrogène,caractérisé en ce qu'on concentre une solution aci- difiée de persulfate jusqu'à ce que la concentration en acide sulfurique atteigne la concentration optimum à laquelle l'hy- drolyse a lieu rapidement, c'est-à-dire une concentration de 750 gr. à 1050 gr. d'acide sulfurique par litre, et que les vapeurs qui s'échappent sont conduites en contre-courant, au contact de la solution concentrée.
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