PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO.

Procedimiento para la preparación de peróxido de hidrógeno según el procedimiento de la antraquinona en una instalación de producción que se hace funcionar de una manera continua,

que comprende (i) una etapa de hidrogenación, realizándose que una solución de trabajo orgánica que contiene uno o varios derivados de antraquinona es hidrogenada en presencia de un catalizador heterogéneo, (ii) una etapa de oxidación, realizándose que la solución de trabajo hidrogenada es oxidada mediando formación de peróxido de hidrógeno, introduciendo un gas de oxidación que contiene oxígeno, en particular aire, con una sobrepresión Pi de por lo menos 1 bar en un reactor de oxidación y poniéndolo en contacto con la solución de trabajo procedente de la etapa (i), el gas de salida de la oxidación es evacuado desde el reactor de reacción y en caso necesario purificado en una instalación de purificación del gas de salida, y (iii) una etapa para el aislamiento del peroxido de hidrógeno a partir de la solución de trabajo oxidada, en particular una etapa de extracción, caracterizado porque el gas de salida de la oxidación, cuya sobrepresión Pa es menor que Pi pero mayor que la presión atmosférica P0, se aporta como corriente de gas propulsor a uno o varios inyector(es) de gas, y con ello se produce un vacío para los procesos auxiliares necesarios en el procedimiento de la antraquinona, en particular un vacío para la desecación de la solución de trabajo extraída, antes de la devolución de la misma a la etapa de hidrogenación, y/o para la destilación de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno y/o para la aspiración de gases de respiración en sitios de emisión de vapores de disolventes dentro de la instalación de producción, inclusive los depósitos de almacenamiento de disolventes

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2003/000443.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: MAURER,BERNHARD.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 17 de Enero de 2003.

Fecha Concesión Europea: 28 de Julio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C01B15/023 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 15/00 Peróxidos; Peroxihidratos; Perácidos o sus sales; Superóxidos; Ozónidos. › por el proceso que utiliza una alquilantraquinona.

Clasificación PCT:

  • C01B15/023 C01B 15/00 […] › por el proceso que utiliza una alquilantraquinona.

Clasificación antigua:

  • C01B15/023 C01B 15/00 […] › por el proceso que utiliza una alquilantraquinona.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.


Fragmento de la descripción:

El invento se refiere a un procedimiento para la preparación de peróxido de hidrógeno de acuerdo con el procedimiento de la antraquinona y se dirige en particular a la utilización del gas de salida de la oxidación como soporte de energía en diferentes etapas de 10 proceso del procedimiento global.

Tal como es sabido, en el caso del denominado procedimiento de la antraquinona para la preparación de peróxido de hidrógeno, una solución de trabajo, que contiene disueltos uno o varios derivados de antraquinona 15 como soporte de la reacción en un disolvente orgánico o en una mezcla de tales disolventes, es hidrogenada en presencia de un catalizador en suspensión o de un catalizador de lecho sólido. En esta etapa de hidrogenación, por lo menos una parte del soporte de la 20 reacción es transformada en el correspondiente derivado de antrahidroquinona. La solución de trabajo hidrogenada, liberada del catalizador, es gasificada en la siguiente etapa de reacción con oxígeno o con un gas que contiene oxígeno, en la mayor parte de los casos aire, 25 realizándose que el soporte de la reacción es transformado de nuevo en la forma de antraquinona, mediando formación de peróxido de hidrógeno. En la etapa de extracción que sigue a continuación, el peróxido de hidrógeno, contenido en la solución de trabajo oxidada, 30 es extraído con agua o con una solución acuosa diluida de peróxido de hidrógeno. En vez de por medio de una

extracción, el peróxido de hidrógeno se puede aislar también mediante una desorción a partir de la solución de trabajo oxidada. La solución de trabajo recuperada es reciclada de nuevo a la etapa de hidrogenación.

Junto a las mencionadas etapas de proceso, el 5 procedimiento de la antraquinona comprende una serie de otras etapas de proceso, que son esenciales para un funcionamiento rentable, entre ellas las de: concentración y purificación de la solución acuosa de peróxido de hidrógeno que se ha obtenido; desecación de 10 la solución de trabajo recuperada a partir de la etapa de reacción, antes de su reciclamiento a la etapa de hidrogenación; regeneración de la solución de trabajo con el fin de transformar a unos componentes del soporte de la reacción, que se han vuelto ineficaces, en componentes 15 activos; y regeneración del catalizador de hidrogenación con el fin de efectuar la activación del mismo. Una exposición resumida recopilativa del procedimiento de la antraquinona, que es incluida en la divulgación del presente invento, se ha de tomar de la obra Ullmann's 20 Encyclopedia of Industrial Chemistry [Enciclopedia de Ullmann de la química industrial], 5ª edición, 1989, volumen A13, páginas 447 – 457.

La realización de la etapa de oxidación se efectúa en uno o varios reactores de oxidación conectados unos 25 tras de otros, que se hacen funcionar en isocorriente o en contracorriente. También es conocida una combinación de ambas formas de realización. En el caso de la realización a escala técnica de la etapa de oxidación, se adoptan en particular aquellas medidas técnicas que hacen 30 posible mantener lo más corto que sea posible el período de tiempo de permanencia de la solución de trabajo en la

etapa de oxidación, con el fin de reducir al mínimo el grado de una formación de productos secundarios. Unas formas ilustrativas de ejecución para la realización de la etapa de oxidación se pueden tomar, aparte de la cita antes mencionada, también del documento de publicación 5 para llamamiento a oposiciones de solicitud de patente alemana DE-AS 20 03 268 y de los documentos de patentes de los EE.UU. US 3.073.680 y 3.752.885.

De acuerdo con el documento de solicitud de patente internacional WO 86/06710, la oxidación se puede llevar 10 en un breve período de tiempo y con un pequeño gasto técnico, gasificando intensamente la solución de trabajo hidrogenada con un gas oxidante en un reactor que funciona en isocorriente a unas temperaturas situadas por debajo de 100 ºC y con unas sobrepresiones situadas por 15 debajo de 15 bares, mediando formación de un sistema inhibido en cuanto a coalescencia, y separando el sistema inhibido en cuanto a coalescencia, después de haber circulado a través del o de los reactor(es) de oxidación, en una fase líquida y en un gas de salida de la 20 oxidación.

En el caso del procedimiento del que se ha dado cuenta en último término así como de otros procedimientos de oxidación mediando utilización de aire, el gas de salida de la oxidación, antes de que éste pueda ser 25 entregado a la atmósfera, es descomprimido y luego liberado de componentes disolventes orgánicos en un dispositivo de purificación de gases de salida. En el caso de los dispositivos de purificación de gases de salida se trata en particular de unos dispositivos de 30 adsorción, tales como torres de adsorción, que se han llenado con un apropiado agente de adsorción, tal como

carbón activo o con un adsorbente oxídico o silicático, natural o sintético, entre ellos unas zeolitas. Un preferido agente de adsorción es carbón activo. Alternativamente a esto, el gas de salida de la oxidación se puede purificar mediante un absorbente líquido 5 (lavador de gases) o mediante separación por congelación de componentes orgánicos.

Puesto que los reactores de oxidación se hacen funcionar con un aire puesto a sobrepresión, el gas de salida de la oxidación, abandona, también en el caso de 10 un alto grado de conversión del oxígeno del aire, los reactores de oxidación todavía con una presión elevada. Antes de que el gas de salida de la oxidación, con el fin de empobrecer los componentes orgánicos contenidos allí dentro, sea conducido a la etapa de purificación de los 15 gases de salida, el gas de salida liberado con anterioridad, usualmente en una etapa de condensación, de componentes disueltos, debe de ser descomprimido total o ampliamente. En el caso de la utilización de torres con carbón activo, para la finalidad de purificar el gas de 20 salida, éstas son regeneradas cíclicamente, desorbiendo el disolvente adsorbido con un vapor a presión intermedia.

Tal como es conocido a partir del documento de patente alemana DE 40 29 784 o de la cita de Ullmann 25 previamente mencionada (páginas 453 - 454), la etapa de oxidación se puede llevar a cabo ciertamente libre de gas de salida, mediando empleo de oxígeno puro en vez de aire, pero esta forma de realización es menos rentable frente a la utilización de aire. El invento no se orienta 30 por lo tanto a procedimientos con una etapa de oxidación libre de gas de salida.

Es desventajoso en el procedimiento conocido para la realización de la etapa de oxidación mediando utilización de aire con subsiguientes procesos de descompresión del gas de salida de la oxidación y de purificación del mismo, el hecho de que al efectuar la descompresión se 5 destruye una cantidad considerable de energía.

El documento de patente de los EE.UU. US 4.485.084 describe un procedimiento para la preparación de peróxido de hidrógeno de acuerdo con el procedimiento de la antraquinona, en el que el gas de salida de la oxidación, 10 puesto bajo presión, es sometido a una descompresión isoentrópica para la condensación del disolvente contenido allí dentro. Mediante una descomposición isoentrópica en un aparato turboexpansor una parte de la energía de presión se puede obtener en tal caso como 15 energía mecánica.

La misión del presente invento consiste en mostrar una vía de cómo la energía contenida en el gas de salida de la oxidación puede ser usada en el marco del procedimiento global para la preparación de peróxido de 20 hidrógeno y se puede reducir el empleo de energía ajena para la producción del vacío que es necesario en diferentes sitios en el procedimiento de la antraquinona.

La solución del problema planteado por esta misión consiste en que el gas de salida de la oxidación, puesto 25 bajo presión, se utiliza como gas propulsor para uno o varios inyectores de gas y con esto el gas de respiración que resulta en diferentes sitios del proceso global, es separado por aspiración y/o se produce un vacío para diversos procesos auxiliares. 30

Un sector de empleo para la realización de la idea del invento es la producción de un vacío en una unidad de

destilación con el fin de aumentar la concentración del peróxido de hidrógeno acuoso. Para la producción del vacío se utilizaron hasta ahora bombas de anillo de agua o unos inyectores que se hacían funcionar con otros medios de propulsión, tales como vapor de agua...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de peróxido de hidrógeno según el procedimiento de la antraquinona en una instalación de producción que se hace funcionar de 5 una manera continua, que comprende

(i) una etapa de hidrogenación, realizándose que una solución de trabajo orgánica que contiene uno o varios derivados de antraquinona es hidrogenada en presencia de un catalizador heterogéneo, 10

(ii) una etapa de oxidación, realizándose que la solución de trabajo hidrogenada es oxidada mediando formación de peróxido de hidrógeno, introduciendo un gas de oxidación que contiene oxígeno, en particular aire, con una sobrepresión Pi de por lo menos 1 bar en un reactor de 15 oxidación y poniéndolo en contacto con la solución de trabajo procedente de la etapa (i), el gas de salida de la oxidación es evacuado desde el reactor de reacción y en caso necesario purificado en una instalación de purificación del gas de salida, y 20

(iii) una etapa para el aislamiento del peroxido de hidrógeno a partir de la solución de trabajo oxidada, en particular una etapa de extracción,

caracterizado porque

el gas de salida de la oxidación, cuya sobrepresión Pa es 25 menor que Pi pero mayor que la presión atmosférica P0, se aporta como corriente de gas propulsor a uno o varios inyector(es) de gas, y con ello se produce un vacío para los procesos auxiliares necesarios en el procedimiento de la antraquinona, en particular un vacío para la 30 desecación de la solución de trabajo extraída, antes de la devolución de la misma a la etapa de hidrogenación,

y/o para la destilación de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno y/o para la aspiración de gases de respiración en sitios de emisión de vapores de disolventes dentro de la instalación de producción, inclusive los depósitos de almacenamiento de disolventes. 5

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque

como gas de oxidación se utiliza aire o un aire enriquecido con oxígeno y éste se introduce en el reactor 10 de oxidación con una sobrepresión Pi en el intervalo de 2 a 15 bares.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque 15

el gas de salida de la oxidación, que sale desde el reactor de oxidación con una sobrepresión Pa situada en el intervalo de 1 a 10 bares, se aporta como gas propulsor a un inyector de gas.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las 20 reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque

en un aparato secador destinado a la desecación de la solución de trabajo extraída, mediante un inyector de gas que se hace funcionar con el gas de salida de la 25 oxidación, se produce un vacío en el aparato secador situado en el intervalo de 10 a 300 milibares (absolutos) en particular de 20 a 100 milibares (absolutos), y la mezcla del gas propulsor y de los vapores aspirados se aporta a un dispositivo de purificación de los gases de 30 salida.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque

en la parte superior de un dispositivo de destilación, con el fin de concentrar una solución acuosa de peróxido 5 de hidrógeno mediante un inyector de gas que se hace funcionar con el gas de salida de la oxidación, se produce un vacío de destilación situado en el intervalo de 20 a 200 milibares (absolutos), y la mezcla del gas propulsor y de los vapores condensados previamente por lo 10 menos de manera parcial, se aporta a un dispositivo de purificación de los gases de salida.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque 15

con el fin de evitar emisiones de disolventes a partir de depósitos de almacenamiento que contienen disolventes orgánicos o una solución de trabajo, los gases de respiración se separan por aspiración mediante un inyector de gas que se hace funcionar con el gas de 20 salida de la oxidación con una presión de aspiración situada en el intervalo desde por debajo de la presión atmosférica hasta de 400 milibares (absolutos), y la mezcla del gas propulsor y de los gases aspirados se aporta a un dispositivo de purificación de los gases de 25 salida.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado porque

la mezcla del gas propulsor y de los gases aspirados se 30 conduce en una instalación de adsorción a través de una carga a granel de un agente de adsorción, en particular

activo o una zeolita, y de este modo se libera de componentes orgánicos.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque 5

el gas de salida de la oxidación se utiliza para hacer funcionar a un primer inyector de gas con el fin de separar por aspiración vapores de disolventes a partir de depósitos de almacenamiento y a un segundo y/o un tercero inyectores de gas para la producción del vacío destinado 10 a la desecación de la solución de trabajo y/o de una columna de destilación.


 

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