CH188314A - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxyd. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Wasserstoffperoxyd.       Es sind bereits verschiedene Verfahren  zur Herstellung von     )Vasserstoffperoxyd    aus  Lösungen, in denen diese Verbindung -durch  Erhitzung entsteht, bekannt, Man kann  hierzu zum Beispiel Lösungen von     Persul-          faten,        Perschwefelsäure,        usw.    verwenden.  



  So ist zum Beispiel bereits ein Verfahren  bekannt, nach dem eine einzige Destillation  in der Weise durchgeführt wird,     da.B    man  ein, saure     Persulfa.tlösnng    im Vakuum durch  erhitzte Röhren leitet, wobei Dampf einge  blasen werden kann.  



  Es ist auch bereits vorgeschlagen worden,  solche     Lösuncen    in einem evakuierten, von  aussen oder von innen erhitzten     Gefä.ss,     mittels     übexhitzten    Wasserdampfes zu zer  stäuben.  



  Bei diesen Verfahren ist die zu konzen  trierende und zur Hydrolyse,     bezw.        H-A.-          Abspaltung        züi    bringende     Persulfat-        (Per-          schwefelsä,ure-)        lösung    in Berührung mit einer  erhitzten Oberfläche, gewöhnlich einer Blei-         oberfläche,    wodurch sich infolge     hatalyti-          scher        Wirkun-    Verluste an aktivem     Sauer-          kn          stoff    ergeben.  



  Weiter haben sämtliche bekannten Ver  fahren den Umstand gemein,     dass    zur Durch  führung der Elektrolyse und zur Verdamp  fung des Wassers und des Wasserstoffper  oxyds,     Erhitzungsmittel,    in der Regel  Dampf, verwendet werden, deren Tempera  tur ziemlich niedrig, jedenfalls stets unter  etwa<B>300 ' C</B> liegt.  



  Es hat sich nun herausgestellt,     dass    durch  Anwendung von gas- oder dampfförmigen       Erhitzungsmitteln    mit einer Temperatur  zwischen<B>300</B> und<B>600 ' C,</B> die also bedeutend  über<B>300 '</B> liegen kann, wobei die     Erhitzungs-          mittel    direkt mit der zu erhitzenden Lösung  in Kontakt gebracht werden, sowohl die, Ge  schwindigkeit der Hydrolyse als die     Ge-          schwindickeit    der Entfernung des Wasser  stoffperoxyds aus dem Reaktionsgemisch be  sonders erhöht wird.

        Versuche zeigten zum Beispiel,     dass    es  möglich ist,     dtirel-1    Einwirkung von auf<B>500</B>  bis<B>525'</B>     C    erhitztem Dampf auf eine  schwefelsaure     Ammoniumpersuliatlösung,     mit guter Ausbeute     Wasserstoffperoxyd    zu  bilden, das sofort in Dampfform aus dem  Reaktionsgemisch     entwieli    und in der     üb-          lielien    Weise unter herabgesetztem Druck  kondensiert werden konnte.  



  Überraschend ist die, Beobachtung,     dass     die Verwendung dieser sehr     holien    Dampf  temperaturen keinen     Anlass    zu grösseren Ver  lusten an aktivem     #Sauerstoff    gibt, obgleich  sich sowohl     Persulfate    als     Perscliwefelsäure,          Carosche    Säure und Wasserstoffsuperoxyd  bei erhöhter Temperatur rasch zersetzen.  



  Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung  sind noch weitere verschiedene Vorteile ver  bunden:  <B>1.</B> die     Ilydrolyse    verläuft so schnell,     dass     ein kleiner Reaktionsraum     gentigt;     2. die, zur Reaktion benötigte Wärme  kann mit einer relativ kleinen Menge Dampf  zugeführt werden, so     dass    demzufolge das       Waaserstoffperoxyd    sofort in konzentrierter  Form gewonnen wird.  



  Anstatt überhitzten Dampfes von<B>300</B>  bis<B>600 '</B> kann man auch ein auf oder zwi  schen diesen Grenzen liegende Temperatur  erhitztes, indifferentes Gas, wie zum Bei  spiel Luft, Sauerstoff, Stickstoff, oder eine  Mischung von     überliitztem    Dampf     und    einem  indifferenten Gas, im genannten Temperatur  bereich verwenden.  



  Vorzugsweise führt man das Verfahren in  einer Quarzapparatur aus.  



  Obgleich man das     ErUitzungsmittel    mit  einer Temperatur, die zwischen<B>300</B> bis<B>600'</B>  liegt, verwenden kann, arbeitet man doch  vorzugsweise im Temperaturgebiet über 450',  weil bei diesen höheren Temperaturen mit  der gleichen Menge des     Erliitzungsmittels     mehr Wärme zugeführt werden kann.  



  Die Abmessungen des, Raumes oder des  Rohres, in     demdie    --Reaktion stattfindet, und  die,     Einfülirungsgeschwindigkeiten    der     Fläs-          sigkeit    und des Dampfes oder des Gases, wie  auch die. Temperatur des letzteren, werden    einander     zweckmässigerweise    sorgfältig     an-          gepasst.     



  Der Flüssigkeit     muss    man, damit die<B>Hy-</B>  drolyse schnell stattfinden kann, eine ge  wisse Menge, Wärme zuführen. Falls dieselbe  ausschliesslich vom hoch erhitzten Gas oder  Dampf geliefert werden soll, wird man die  Menge und die Temperatur derselben so be  messen müssen,     dass    die erforderliche Anzahl  Kalorien abgegeben werden kann.

   Der Durch  messer des Rohres oder des Raumes     muss     weiter derartig sein,     dass    die Flüssigkeit  gegen die ;Schwerkraft vom gasförmigen     Er-          hitzungsmittel    mitgeführt wird, indem die  Geschwindigkeit, welche das     Erhitzungsmit-          täl    der Flüssigkeit gibt, im Hinblick auf die  Länge des Apparates auch     deraxtig    gewählt  sein     muss,        dass    genügend Zeit zur Reaktion  zur     Verfüoun-    sieht.

   Es ist natürlich die  Aufgabe des, Fachmannes, weiter ausfindig  zu machen, wie diese Grössen für jede ge  wünschte Kapazität des Apparates sorgfältig       ,0,ewählt    werden sollen.  



  Es ist zweckmässig, die Reaktion unter  herabgesetztem Druck auszuführen. Der  Druck, im Apparat, gemessen am Ort, wo das  gasförmige     Erhitzungsmittel    und die Flüs  sigkeit austreten, kann zwischen<B>1</B> und<B>10</B> cm       Quecksilbersäule    schwanken. Vorzugsweise  wird jedoch der Druck möglichst niedrig ge  halten.  



  Da der Druck im Apparat die Zeitdauer,  die das Reaktionsgemisch im Rohre oder im  Raum verbringt,     beeinflusst,    hängt     aueli    diese       Grörsse    mit den     obengenannten    Faktoren, die  zum Gelingen der     Wasserstoffperoxydher-          stellung    massgebend sind, zusammen.  



  Nachdem das Reaktionsgemisch aus dem       Appa,rat    tritt, müssen die Dämpfe vom     De-          stillationsrücksta,nd    geschieden werden. Dies  kann man durch bekannte Mittel, wie die  Verwendung von     Stossflächen,    Zyklonen,     Ra-          schigringen    und dergleichen bewerkstelligen.  



  Es ist auch möglich, die Flüssigkeit,  bevor sie in den Apparat eintritt, auf     eiTie     Temperatur von<B>50</B> bis<B>100 ' C,</B> vorzugsweise  auf t85 bis<B>95 ' C,</B>     vorzuwä.rmen.    Man  braucht dann dem Apparat weniger Wärme      zuzuführen und kann also entweder die  Menge oder die Temperatur des     Erhitzungs-          mittels    niedriger wählen.  



  Die Zusammensetzung der Lösungen, aus  welchen das     'MTasserstoffperoxyd    gewonnen  wird, kann in weiten Grenzen variiert werden.  



  So kann die     Ammoniumpersulfatkonzen-          tratian    zwischen<B>100</B> bis<B>250</B>     gr    per Liter,  der Schwefelsäuregehalt zwischen 200 bis  <B>900 g</B> pro Liter, die     Ammoniumsulfatkonzen-          tration    zwischen<B>0</B> bis 400<B>g</B> pro Liter,  liegen.  



  Bei Verwendung von     Perschwefelsäure-          lösungen    kann die     H,-"S.-,0"-Konzentration     zwischen<B>100</B> und<B>300</B> a pro Liter liegen, in  dem die     Schwefelsäurekonzentration   <B>150</B> bis  <B>250 -</B>     H2S04    pro Liter sein kann.  



  Obgleich mit Lösungen     obengenannter     Zusammensetzung die besten Ergebnisse er  zielt werden, kann das Verfahren auch mit  Lösungen ausgeführt werden, deren Zusam  mensetzung ausserhalb dieser Grenzziffern  liegt.  



  Die nach     Abdestillation    des Wasserstoff  peroxyds zurückbleibende Restflüssigkeit  kann man nach     Verdünnun-#    mit Wasser auf  <B>kn</B>  ,die gewünschte Konzentration aufs neue     elek-          frolysieren    und aus der dabei gebildeten     Per-          sulfat-    oder     Perschwefelsäurelösung    kann  man wiederum     Wasserstoffperoxyd    ge  winnen.  



  Eine besondere Ausführungsform des  V,     erfahrens    besteht darin,     dass    das hocher  hitzte Gas oder der hocherhitzte Dampf  gleichzeitig dazu dient, die Flüssigkeit in  den Apparat zu führen und zu zerstäuben.  Bei der richtigen Auswahl der Menge und  der Temperatur des Gases oder des Dampfes       hann    so alle Wärme auf diesem Weg zuge  führt werden und eine zusätzliche Wärme  übertragung durch die Wände des Apparates  macht sieh     überflüssi(r     Diese Wände können dabei aus solchem  Material hergestellt werden, das nicht     hat- & -          lytisch    zersetzend auf die aktiven Sauerstoff  enthaltenden Verbindungen einwirkt,

       wo-          ,durch    die Ausbeute der Installation erhöht  wird.    <I>Beispiel<B>1:</B></I>  In einer Quarzapparatur     lässt    man bei  herabgesetztem Druck auf eine     wässrige    Lö  sung, die<B>300 g</B> Schwefelsäure und 200<B>g</B>       Ammoniumpersulfat    pro Liter enthält, auf  <B>525 '</B> überhitzten Dampf einwirken, und  zwar in einem Verhältnis<B>1 kg</B> Lösung auf  2<B>kg</B> Dampf. Das sieh bildende Wasserstoff  peroxyd, das schnell aus dem Reaktionsge  misch entweicht, wird in der üblichen Weise  fraktioniert und kondensiert.

      <I>Beispiel</I>     II:     Eine     elektrolytisc'h    hergestellte Lösung,  die pro Liter enthält:<B>200 g</B>     Ammoniumper-          sulfat,    200<B>g</B>     Ammoniumsulfat    und\<B>180 g</B>  Schwefelsäure, wird mit bis<B>375'</B> überhitz  tem Dampf von 4     Atm.    Druck in einem  Quarzrohr in einem Verhältnis<B>1</B> Liter  Elektrolyt -auf etwa 4<B>kg</B> Dampf zerstäubt.  



  Nach Austritt aus dem     Quarzrolir    werden  in einem säurebeständigen Gefäss die gas  förmigen     und    die     flüssigeii    Teile voneinan  der geschieden, wonach die gasförmigen  Teile durch eine geeignete, fraktionierte  Kondensation zu Wasserstoffperoxyd der ge  wünschten ;Stärke kondensiert werden.

      <I>Beispiel</I>     III:       Eine elektrolytisch hergestellte Lösung,  die - pro Liter<B>,</B> 200<B>g</B>     Ammoniumpersulfat     und<B>300 g</B> Schwefelsäure enthält, wird mit  bis<B>525 '</B> überhitztem Dampf von 4     Atm.     Druck in einem Quarzrohr in einem     Ver-          hältnis   <B>1</B> Liter Elektrolyt auf etwa, 2<B>kg</B>  Dampf zerstäubt.  



  Die weitere Bearbeitung findet wie im  Beispiel     II    angegeben statt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Wasser stoffperoxyd durch Erhitzung von Lösun gen, in denen dieses entstehen kann, dadurch gekennzeichnet. dass man die Erhitzung in der Weise Jurchführt, dass ein gas- oder dampfförmiges Erhitzungsmittel, dessen Temperatur<B>300</B> bis<B>600 ' C</B> beträgt, direkt mit der Lösung in Kontakt gebracht wird.

   UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als dampfförmi- ges Erhitzungsmittel auf<B>300</B> bis<B>600' C</B> überhitzten Wasserdampf verwendet. <B>2.</B> Verfahren nach Patentanspruell und Un- teransprueh <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung mit dem überhitzten Wasserdampf zerstäubt.

   <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als gasförmiges Erhitzungsmittel ein auf<B>300</B> bis<B>600' C</B> erhitzt-es indifferentes Gas verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen<B>1,</B> 2 und<B>3,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass man als Erhitzungs- mittel eiii auf<B>300</B> bis<B>600 ' C</B> erhitztes Gemisch von Wasserdainpf mit einem in differenten Gas verwendet.

   <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch, und Iln- teransprüe'hen <B>1</B> bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass man bei vermindertem Druck arbeitet. <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruali und Uu- teransprüchen <B>1</B> bis<B>5,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass man die Lösung auf höch stens<B>100 ' C</B> vorwürmt. <B>7.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un- tera.nsprüchen <B>1</B> bis<B>6,</B> dadurch gekenn zeichnet,

   dass man in einer Quarzapp'ara- tur arbeitet. <B>8.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen<B>1</B> bis<B>7,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass man eine Lösung verwendet, aus der Wasserstoffperoxyd gewonnen wurde und deren Gehalt an<B>11,0,</B> bilden den Stoffen durch Elektrolyse weiter an gereichert wurde.