Procedimiento para la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno.

Procedimiento para el aumento de la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno para dar dos corrientes de peróxido de hidrógeno con diferentes concentraciones,

realizándose que en un dispositivo que comprende un evaporador preliminar (1), una columna de destilación (2) y un compresor de vapores (3), se aporta continuamente al evaporador preliminar la solución acuosa de peróxido de hidrógeno (4) que debe de ser concentrada, los vapores (5) que se han generado mediante evaporación en el evaporador preliminar se aportan a la columna de destilación, el producto de colas (6) que se ha obtenido en el evaporador preliminar se retira como una primera corriente concentrada de peróxido de hidrógeno (7), los vapores (8) que se han generado en la columna de destilación se retiran de la columna de destilación por la cabeza de la columna, se comprimen a través del compresor de vapores y se utilizan para el calentamiento del evaporador preliminar, y el producto de colas (9) que se ha obtenido en la columna de destilación se retira como una segunda corriente concentrada de peróxido de hidrógeno (10),

caracterizado por que

una parte del producto de colas que se ha obtenido en el evaporador preliminar se aporta en estado líquido a la columna de destilación.

Procedimiento para la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno El peróxido de hidrógeno se prepara usualmente según el procedimiento de la antraquinona, en el que él resulta, mediante una extracción de la solución de trabajo que se emplea en el procedimiento de la antraquinona, en forma de una solución acuosa con un contenido de 25 a 40 % en peso de peróxido de hidrógeno. Con el fin de ahorrar costos de transporte, este producto en bruto del procedimiento de la antraquinona se concentra mediante evaporación del agua hasta una concentración usual en el comercio de 50, 60 ó 70 % en peso. Para unos usos especiales, se requiere un peróxido de hidrógeno purificado, a partir del que se hayan separado las impurezas poco volátiles mediante destilación del peróxido de hidrógeno.

En el caso de la concentración del peróxido de hidrógeno, la cantidad empleada de energía para la evaporación del agua se puede disminuir mediante una compresión del vapor de agua que se ha obtenido al realizar la evaporación y el calentamiento del evaporador con estos vapores comprimidos, tal como se conoce a partir de la cita bibliográfica de A. Meili, Proceedings of the 2nd International Conference on Process Intensification in Practice [Actas de la 2a conferencia internacional sobre intensificación de procesos en la práctica] BHR Group Conference Series 28, 1997, páginas 309 hasta 318, así como del prospecto "H2O2 Sulzer Chemtech Distilation and Heat-Pump Technology for the Concentration and Purification of Hydrogen Peroxide" [Destilación de H2O2 según Sulzer Chemtech y tecnología de bombeo en caliente para la concentración y la purificación de peróxido de hidrógeno] de la entidad Sulzer Chemtech.

Los procedimientos conocidos a partir del estado de la técnica tienen la desventaja de que para la preparación de un peróxido de hidrógeno concentrado en una concentración diferente, se tienen que modificar las condiciones de destilación, y al realizar una tal modificación de las condiciones de destilación resulta provisionalmente un producto que no se ajusta las especificaciones y que tiene que ser devuelto al proceso. Siempre y cuando que en el caso de los procedimientos conocidos se obtenga un peróxido de hidrógeno aumentado de concentración mediante una evaporación del agua y un peróxido de hidrógeno destilado en una concentración diferente, la relación cuantitativa entre estos dos productos se puede variar solamente dentro de unos estrechos límites. Por lo tanto, subsiste la necesidad de un procedimiento para la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno, que sea eficiente energéticamente, con el que se puedan producir al mismo tiempo por lo menos dos soluciones concentradas de peróxido de hidrógeno en diferentes concentraciones, situadas en el intervalo de 50 a 70 % en peso de peróxido de hidrógeno, en una relación libremente elegible.

Por fin, se encontró que el problema planteado por esta misión se puede resolver haciendo funcionar a un dispositivo destinado a concentrar a una solución acuosa de peróxido de hidrógeno, con un evaporador preliminar, una columna de destilación y un compresor de vapores, de tal manera que tanto los vapores procedentes del evaporador preliminar como también una parte del producto de colas líquido que se ha obtenido en el evaporador preliminar se aporten a la columna de destilación.

Es objeto del invento, por lo tanto, un procedimiento para el aumento de la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno para dar dos corrientes de peróxido de hidrógeno en diferentes concentraciones, en cuyo caso, en un dispositivo que comprende un evaporador preliminar, una columna de destilación y un compresor de vapores, la solución acuosa de peróxido de hidrógeno que debe de ser concentrada se aporta continuamente al evaporador preliminar, unos vapores generados mediante evaporación en el evaporador preliminar se aportan a la columna de destilación, una parte del producto de colas que se ha obtenido en el evaporador preliminar se aporta en estado líquido a la columna de destilación, y el producto de colas que se ha obtenido en el evaporador preliminar se retira como una primera corriente concentrada de peróxido de hidrógeno, los vapores generados en la columna de destilación se retiran de la columna de destilación por la cabeza de la columna, se comprimen a través del compresor de vapores y se utilizan para el calentamiento del evaporador preliminar, y el producto de colas que se ha obtenido en la columna de destilación se retire como una segunda corriente concentrada de peróxido de hidrógeno.

La Figura 1 muestra un procedimiento conocido a partir del prospecto "H2O2 Sulzer Chemtech Distillation and Heat-Pump Technology for the Concentration and Purification of Hydrogen Peroxide" de la entidad Sulzer Chemtech, página 6.

La Figura 2 muestra una forma de realización del procedimiento conforme al invento.

El procedimiento conforme al invento se lleva a cabo en un dispositivo, que comprende un evaporador preliminar, una columna de destilación y un compresor de vapores.

Como un evaporador preliminar se pueden emplear todos los dispositivos que sean conocidos a partir del estado de la técnica, que se conocen por un experto en la especialidad como adecuados para la evaporación a partir de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. De manera preferida, como evaporador preliminar se emplea un evaporador de una sola etapa, de manera especialmente preferida un evaporador por circulación de una sola etapa. En otra forma preferida de realización, el evaporador preliminar es un evaporador de película descendente.

Como una columna de destilación se pueden emplear todas las columnas que sean conocidas a partir del estado de la técnica, que se conocen por un experto en la especialidad como adecuadas para la destilación de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. De manera preferida, se emplea una columna de destilación, que tiene una parte de refuerzo y una parte de salida, así como por lo menos un sistema de alimentación situado entre estas partes. De manera preferida, se emplea una columna de destilación que, para el mejoramiento del rendimiento de separación, contiene una carga a granel a base de cuerpos de relleno o una empaquetadura estructurada en relieve. El cuerpo de relleno o la empaquetadura estructurada en relieve se pueden constituir a base de un metal, de un material sintético o de un material cerámico, prefiriéndose especialmente una empaquetadura o una carga a granel a base de un metal. El evaporador perteneciente a la columna de destilación puede estar ejecutado como un evaporador dispuesto por separado, tal como se muestra en la Figura 2, o puede estar ejecutado como una parte de la columna de destilación, tal como se conoce a partir del documento de solicitud de patente europea EP 0 419 406 A1, Figura 2. La columna de destilación tiene de manera preferida junto a la cabeza de la columna una conducción de aportación, con la que se puede alimentar el agua para la generación del reflujo.

Como un compresor de vapores se pueden emplear todos los dispositivos que sean conocidos para la compresión de vapor de agua a partir del estado de la técnica. De manera preferida, como un compresor de vapores se emplea un compresor de vapores mecánico, de manera especialmente preferida un compresor de vapores mecánico de una sola etapa. Con un compresor de vapores mecánico se alcanza una alta eficiencia energética y se hace posible otra zona de funcionamiento. Alternativamente, como un compresor de vapores se puede emplear una bomba de chorros de gas con vapor de agua como gas propulsor. La utilización de una bomba de chorros de gas como un compresor de vapores tiene las ventajas de unos bajos costes de inversión y de una alta disponibilidad por causa de una técnica más sencilla.

En el caso del procedimiento conforme al invento, la solución acuosa de peróxido de hidrógeno que debe de ser concentrada se aporta continuamente al evaporador preliminar. De manera preferida, en este caso se trata de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno que se ha obtenido en la etapa de extracción del procedimiento de la antraquinona para la preparación de peróxido de hidrógeno, que contiene de 25 a 49 % en peso de peróxido de hidrógeno. La solución acuosa de peróxido de hidrógeno que debe de ser concentrada, contiene de manera preferida todavía por lo menos un agente estabilizador para la estabilización del peróxido de hidrógeno contra la descomposición. Como un agente estabilizador se pueden emplear todos los compuestos que sean conocidos para la estabilización del peróxido de hidrógeno. De manera preferida, como un agente estabilizador se emplean unos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el aumento de la concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno para dar dos corrientes de peróxido de hidrógeno con diferentes concentraciones, realizándose que en un dispositivo que comprende un evaporador preliminar (1) , una columna de destilación (2) y un compresor de vapores (3) , se aporta continuamente al evaporador preliminar la solución acuosa de peróxido de hidrógeno (4) que debe de ser concentrada, los vapores (5) que se han generado mediante evaporación en el evaporador preliminar se aportan a la columna de destilación, el producto de colas (6) que se ha obtenido en el evaporador preliminar se retira como una primera corriente concentrada de peróxido de hidrógeno (7) , los vapores (8) que se han generado en la columna de destilación se retiran de la columna de destilación por la cabeza de la columna, se comprimen a través del compresor de vapores y se utilizan para el calentamiento del evaporador preliminar, y el producto de colas (9) que se ha obtenido en la columna de destilación se retira como una segunda corriente concentrada de peróxido de hidrógeno (10) , caracterizado por que una parte del producto de colas que se ha obtenido en el evaporador preliminar se aporta en estado líquido a la columna de destilación.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la parte aportada a la columna de destilación del producto de colas, que se ha obtenido en el evaporador preliminar, se aporta a la columna de destilación en un segmento central.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que los vapores generados mediante evaporación en el evaporador preliminar se aportan a la columna de destilación en un segmento central.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que una parte de los vapores generados mediante evaporación en el evaporador preliminar se condensa en un refrigerador adicional (11) y se retira como un tercera corriente concentrada de peróxido de hidrógeno (12) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que la temperatura en el sumidero de la columna de destilación es más alta en 5 hasta 15 º C que la temperatura en el sumidero del evaporador preliminar.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que la concentración de la segunda corriente concentrada de peróxido de hidrógeno es más alta que la concentración de la primera corriente concentrada de peróxido de hidrógeno.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que como un compresor de vapores se emplea un compresor de vapores mecánico, de manera preferida un compresor de vapores mecánico de una sola etapa.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que como un compresor de vapores se emplea una bomba de chorros de gas con vapor de agua como gas propulsor.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizado por que se utiliza una columna de destilación con una empaquetadura o una carga a granel constituida a base de un metal.