PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO.

Procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno que comprende una etapa de extracción líquidolíquido,

comprendiendo dicha etapa de extracción poner en contacto una disolución de alimentación orgánica que contiene peróxido de hidrógeno con un disolvente de extracción que comprende menos de aproximadamente 30% en peso de agua para conseguir la extracción de peróxido de hidrógeno en dicho disolvente de extracción y obtener un extracto que contiene peróxido de hidrógeno

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno que comprende una etapa de extracción líquido-líquido.

El procedimiento más común para la producción de peróxido de hidrógeno es el procedimiento de autooxidación de la antraquinona que implica la hidrogenación y oxidación alterna de una o más antraquinonas o tetrahidroantraquinonas, normalmente alquilantraquinona o alquiltetrahidroantraquinona, en una disolución de trabajo compuesta por una mezcla de disolventes orgánicos. El peróxido de hidrógeno formado re recupera normalmente por extracción con agua para formar una disolución acuosa. El procedimiento se describe extensamente en la bibliografía, por ejemplo, en Kirk-Othmer, "Encyclopedia of Chemical Technology", Vol. 13, "Hydrogen Peroxide", Fecha de Enlistado Online 2.001.

El procedimiento de autooxidación de la antraquinona es muy eficaz pero es difícil evitar extraer impurezas de la disolución de trabajo junto con el peróxido de hidrógeno. Además, concentrar la disolución acuosa de peróxido de hidrógeno por ejemplo por evaporación requiere energía y acumula impurezas con baja volatilidad y la purificación por destilación requiere incluso más energía.

La patente de EE.UU. 3.761.580 describe la producción de disoluciones acuosas de peróxido de hidrógeno muy puras por arrastre de peróxido de hidrógeno de la disolución de trabajo, condensación de los vapores resultantes que contienen una mezcla de peróxido de hidrógeno y disolventes orgánicos y extracción de los vapores condensados para dar una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno.

La patente de EE.UU. 4.824.609 describe la purificación de la disolución de trabajo por extracción con dióxido de carbono, mientras la patente de EE.UU. 4.668.436 describe la purificación por extracción con hidrocarburo no cíclico.

La purificación de fluidos hidrocarbonados por extracción con diversos líquidos iónicos se ha descrito por ejemplo, en la patente internacional WO 01/40150 y S. Zhang et al, "Extractive Desulfurization and Denitrogenation of Fuels Using Ionic Liquids", Ind. Eng. Chem. Res. 2.004, 43, págs. 614-622.

M. Seiler et al, "Hyperbranched polymers: new selective solvents for extractive distillation and solvent extraction", Separation and Purification Technology 30 (2.003) 179-197, describe el uso de polímeros hiperramificados para destilación extractiva y extracción con disolvente.

Según la invención se ha encontrado que se puede producir peróxido de hidrógeno de alta pureza en un procedimiento que comprende extracción de peróxido de hidrógeno con un disolvente sustancialmente exento de, o comprendiendo sólo cantidades bajas de, agua.

Así, un aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno que comprende una etapa de extracción líquido-líquido, comprendiendo dicha etapa de extracción poner en contacto una disolución de alimentación orgánica que contiene peróxido de hidrógeno con un disolvente de extracción que comprende menos de aproximadamente 30% en peso de agua para conseguir la extracción de peróxido de hidrógeno para dicho disolvente de extracción y obtener un extracto que contiene peróxido de hidrógeno.

La temperatura y la presión en la etapa de extracción se fijan de manera que la disolución de alimentación orgánica y el disolvente de extracción sean líquidos. Normalmente, la temperatura es preferiblemente de aproximadamente 0 a aproximadamente 120°C, lo más preferiblemente aproximadamente 30 a aproximadamente 80°C. En la mayoría de los casos, la presión es preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 1.000 kPa, lo más preferiblemente de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 kPa.

El disolvente de extracción presenta preferiblemente una miscibilidad tan baja como sea posible con la disolución de alimentación orgánica. La miscibilidad puede estar caracterizada con el coeficiente de reparto octanol/agua, Kow definido como la relación de una concentración molar de producto químico en la fase 1-octanol a su concentración en la fase acuosa de un sistema 1-octanol/agua de dos fases en el equilibrio. El log Kow a 25°C y presión atmosférica para la parte no acuosa del disolvente de extracción está preferiblemente por debajo de 0, más preferiblemente por debajo de -0,5, lo más preferiblemente por debajo de -1 o incluso por debajo de 1,5.

Para facilitar la separación de fases en la extracción hay preferiblemente una diferencia significativa en densidad entre la disolución de alimentación orgánica y la del disolvente de extracción. Como la disolución de alimentación orgánica presenta normalmente baja densidad, por ejemplo, de aproximadamente 850 a aproximadamente 1.200 kg/m3 o de aproximadamente 920 a aproximadamente 1.050 kg/m3 a 25°C y presión atmosférica, la densidad del disolvente de extracción es preferiblemente mayor, fijándose sólo el límite superior por disolventes disponibles. Una densidad adecuada a 25°C y presión atmosférica puede ser, por ejemplo, al menos aproximadamente 950 kg/m3, por ejemplo de aproximadamente 950 a aproximadamente 1.800 kg/m3 o de aproximadamente 1.050 a aproximadamente 1.300 kg/m3.

Para facilitar la recuperación de peróxido de hidrógeno la parte no acuosa del disolvente de extracción presenta preferiblemente una volatilidad baja. Así, la presión de vapor a 50°C está preferiblemente por debajo de aproximadamente 10 kPa, lo más preferiblemente por debajo de aproximadamente 1 kPa.

El disolvente de extracción comprende preferiblemente menos de aproximadamente 20, lo más preferiblemente menos de aproximadamente 10% en peso de agua e incluso puede comprender menos de aproximadamente 5% en peso de agua o no tener sustancialmente agua.

En una realización, el disolvente de extracción comprende preferiblemente al menos una sal parcialmente orgánica, que comprende al menos una clase de catión orgánico y/o anión orgánico. En esta realización, el contenido de al menos sal parcialmente orgánica en el disolvente de extracción es preferiblemente de aproximadamente 20 a 100% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 50 a 100% en peso o de 80 a 100% en peso.

En otra realización, el disolvente de extracción comprende preferiblemente una sal inorgánica de alta solubilidad, ejemplos de la cual incluyen CsSO4, KNO3 y CsBF4. En esta realización, el contenido de sal inorgánica en el disolvente de extracción es preferiblemente de aproximadamente 50 a 100% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 70 a 95% en peso o de aproximadamente 80 a 95% en peso.

En otra realización más, el disolvente de extracción comprende preferiblemente una estructura dendrímera, con una estructura regular o irregular y siendo o un dendrímero en que radian ramificaciones bien definidas de un núcleo central que llega a ser más ramificado a medida que se extiende a la periferia, o un polímero hiperramificado que no emana de un núcleo central. Los bloques de construcción, en particular los grupos terminales se seleccionan preferiblemente de manera que la estructura dendrímera llegue a ser soluble en agua u otro codisolvente neutro o cargado con miscibilidad limitada con la disolución de alimentación orgánica. Ejemplos de bloques de construcción incluyen poliglicerol, poliesteramida, poliéster esterificado, poliamidoamina, poli(alquil aril éter) y los grupos terminales hidrófilos -OH o amina terciaria. Otros ejemplos incluyen estructuras iónicas tales como una cadena principal de fosforamidotioato que contiene un contraión adecuado tal como acetato, sulfato, metilsulfato. En esta realización, el contenido de estructuras dendrímeras en el disolvente de extracción es preferiblemente de aproximadamente 50 a 100% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 80 a aproximadamente 95% en peso.

El disolvente de extracción también puede comprender una mezcla de una o más sales parcialmente orgánicas, sales completamente inorgánicas y estructuras dendrímeras.

El disolvente de extracción también puede comprender uno o más codisolventes neutros con un alto factor de distribución definido como la relación de la concentración en el disolvente de extracción a la concentración en la disolución de alimentación orgánica. El factor de distribución debería ser preferiblemente mayor que aproximadamente 5, más preferiblemente mayor que aproximadamente 10, lo más... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno que comprende una etapa de extracción líquido-líquido, comprendiendo dicha etapa de extracción poner en contacto una disolución de alimentación orgánica que contiene peróxido de hidrógeno con un disolvente de extracción que comprende menos de aproximadamente 30% en peso de agua para conseguir la extracción de peróxido de hidrógeno en dicho disolvente de extracción y obtener un extracto que contiene peróxido de hidrógeno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la densidad del disolvente de extracción es de aproximadamente 950 a aproximadamente 1.800 kg/m3.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el log Kow a 25°C y presión atmosférica para la parte no acuosa del disolvente de extracción está por debajo de 0.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la presión de vapor de la parte no acuosa del disolvente de extracción a 50°C está por debajo de aproximadamente 10 kPa.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el disolvente de extracción comprende una sal al menos parcialmente orgánica que comprende al menos una clase de catión orgánico y/o anión orgánico.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el contenido en sal al menos parcialmente orgánica en el disolvente de extracción es de aproximadamente 50% en peso a 100% en peso.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en el que la sal al menos parcialmente orgánica comprende un catión seleccionado del grupo que consiste en: 1-alquil-3-metilimidazolio, 1,2,3-trimetilimidazolio, 1metilimidazolio, N-alquilpiridinio, N-butilpiridinio, pirrolidinio, guanidinio, alquilguanidinio, isouronio, tetrametilisotiouronio, PR4+, SR3+, NR4+, y mezclas de los mismos, siendo R, independientemente entre sí, alquilo, alquenilo o arilo opcionalmente sustituido o hidrógeno.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en el que la sal al menos parcialmente orgánica comprende un anión seleccionado del grupo que consiste en: hexafluorofosfato, tetrafluoroborato, fluorosulfonato, hexafluoroantimoniato, hexafluoroarseniato, cloroaluminato, bromoaluminato, bis(trifluorometilsulfonil)imida, tris(trifluorometilsulfonil)metida, tricianometida, dicianamida, nonafluorobutanosulfonato, trifluorometanosulfonato, 2,2,2-trifluoroetanosulfonato, nitrato, sulfato, hidrogenosulfato, fosfato, RPO42-, R2PO4-, R2PO2-, perclorato, acetato, alquilsulfonato, sulfosuccinato de bis(2-etilhexil)sodio, dietilenglicolmonometiletersulfato, alquiloligoetersulfato, pivalato, tetraalquilborato, propionato, succinato, sacarinato, glicolato, estearato, lactato, malato, tartrato, citrato, ascorbato, glutamato, benzoato, salicilato, metanosulfonato, toluenosulfonato y mezclas de los mismos, siendo R, independientemente entre sí, opcionalmente alquilo, alquenilo o arilo opcionalmente sustituido o hidrógeno.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7-8, en el que la sal al menos parcialmente orgánica se selecciona del grupo que consiste en: hidrogenosulfato de 1-metilimidazolio, trifluorometanosulfonato de 1-etil-3metilimidazolio, trifluorometanosulfonato de tetrametilisotiouronio, sacarinato de colina y mezclas de los mismos.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el disolvente de extracción comprende una estructura dendrímera.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el procedimiento comprende además una etapa de recuperación de peróxido de hidrógeno del extracto.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que se recupera peróxido de hidrógeno del extracto por evaporación.

13. Procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno que comprende las etapas de: hidrogenar quinonas en una disolución de trabajo, oxidar quinonas hidrogenadas en dicha disolución de trabajo para obtener peróxido de hidrógeno y extraer y opcionalmente recuperar peróxido de hidrógeno de dicha disolución de trabajo, realizándose la extracción y recuperación opcional según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, constituyendo la disolución de trabajo la disolución de alimentación orgánica que contiene peróxido de hidrógeno.