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"Procédé de nettoyage de filtres".
La présente invention est relative à un procédé de nettoyage d'un filtre, et en particulier d'un élément fritté ou aggloméré utilisé dans la filtration de suspension de catalyseur métallique. La présente invention convient particulièrement bien pour le nettoyage d'une unité de filtration formée d'une série d'éléments frittés et souillée par de la matière, provenant de l'hydrogénation catalytique d'anthraquinone ou d'un dérivé de celle-ci, c'est-à-dire pour le traitement de purification de l'unité de filtration primaire d'une installation de peroxyde d'hydrogène.
Le peroxyde d'hydrogène peut, ainsi que cela est connu dans la technique, être produit par le procédé dit à l'anthraquinone. Dans ce procédé, un dérivé d'anthraquinone est dissous dans un solvant organique formé d'un ou de plusieurs composants. La solution ainsi produite, appelée généralement solution de traitement, est d'abord amenée dans une étape d'hydrogénation. A l'étape d'hydrogénation une partie du dérivé d'anthraquinone est, à l'aide d'hydrogène gazeux, réduit en présence d'un catalyseur en le dérivé d'anthraquinone correspondant. Avant l'étape suivante, c'est-à-dire l'oxydation, le catalyseur est séparé de la solution de traitement. La séparation du catalyseur est le plus souvent réalisée par filtration.
A l'étape d'oxydation le dérivé d'anthraquinone est oxydé avec de l'air ou de l'oxygène, de sorte qu'il retourne à l'état précédant l'hydrogénation, c'est-à-dire au dérivé d'anthraquinone. En même temps, du peroxyde d'hydrogène est produit. Le peroxyde d'hydrogène ainsi produit est séparé de la solution de traitement en l'extrayant avec de l'eau. Après l'extraction, la solution de traitement est séchée et ramenée vers l'hydrogénation.
La solution aqueuse du peroxyde d'hydrogène obtenu à l'étape d'extraction est purifiée et concentrée (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. painos, Vol. 13, pages 16-21).
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Pour la séparation d'un catalyseur en suspension se faisant par filtration, on peut utiliser par exemple des filtres frittés céramiques ou métalliques (Chemical Processing, janvier 1982, page 24) ainsi que des filtres de carbone (brevet DE-1. 272.292). Par une action de filtration continue, les filtres s'obstruent progressivement malgré les systèmes de contre-balayage utilisés.
C'est ainsi que le but de la présente invention est de prévoir un procédé de nettoyage d'un élément fritté métallique ou céramique utilisé pour filtrer une suspension de catalyseur métallique d'un catalyseur métallique finement pulvérulent entré dans ses pores, d'une manière plus efficace que précédemment.
Le nettoyage des filtres frittés métalliques se fait généralement de manière à ce qu'ils soient enlevés des plaques de recouvrement d'une unité de filtration primaire et plongés dans des cuves de lavage dans lesquelles ils sont immergés séparément dans des solutions de lavage. Le processus de lavage comprend plusieurs étapes manuelles et s'avère par conséquent peu commode et long à réaliser.
Un autre but de la présente invention consiste, par conséquent, à prévoir un procédé de nettoyage d'une unité de filtration formée d'une série d'éléments frittés et souillée par de la matière, provenant de l'hydrogénation catalytique d'anthraquinone ou d'un dérivé de celle-ci, sans devoir détacher les éléments frittés individuels de la plaque de recouvrement de l'unité de filtration.
Par conséquent, l'invention convient bien pour le nettoyage de filtres utilisés pour séparer des catalyseurs de métaux nobles, et dans le procédé de production de peroxyde d'hydrogène il s'avère particulièrement approprié pour le nettoyage des filtres utilisés pour filtrer les catalyseurs de métaux nobles.
Les caractéristiques principales découlent des revendications annexées.
Dans le procédé de l'invention on traite un élément fritté, métallique ou céramique par une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène pour déplacer le catalyseur métallique présent dans les pores de l'élément fritté à l'aide d'un gaz produit par la décomposition
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de peroxyde d'hydrogène provoquée par le catalyseur métallique jusqu'à ce que la formation de gaz cesse, montrant par là qu'il n'y a plus de quantités importantes du catalyseur métallique dans l'élément fritté. Le procédé de la présente invention s'avère par conséquent hautement sélectif parce que la production de gaz provoquée par la décomposition du peroxyde d'hydrogène est concentrée en particulier dans les pores du filtre qui contiennent le catalyseur métallique.
Le gaz en formation"souffle"efficacement le catalyseur métallique finement pulvérulent hors des pores de l'élément fritté. Un avantage du procédé est que la formation de gaz cesse lorsqu'il n'y a plus de quantités importantes du catalyseur métallique dans les pores de l'élément fritté, ce qui conduit aisément à la conclusion que l'élément fritté est suffisamment propre.
Le procédé de l'invention s'avère particulièrement intéressant pour le nettoyage d'une unité de filtration formée d'une série d'éléments frittés et souillée par de la matière, provenant de l'hydrogénation catalytique d'anthraquinone ou d'un dérivé de celle-ci, de sorte que les éléments frittés individuels ne doivent plus être détachés de la plaque de recouvrement de l'unité de filtration primaire.
De cette façon le traitement des éléments frittés séparés est évité et en même temps, le danger d'endommager des éléments frittés individuels est réduit au minimum. Avec cette conception, la nécessité de sceller les filtres diminue également sensiblement. A l'aide de l'invention, on obtient également un avantage, du point de vue de l'hygiène de traitement, puisque les éléments frittés individuels ne doivent plus être détachés de l'unité de filtration.
Suivant l'invention, l'unité de filtration balayée par un solvant utilisé pour dissoudre l'anthraquinone ou un dérivé de celle-ci et libérée ensuite du solvant par traitement à la vapeur, est traitée par une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène de 5 à 50 % aussi longtemps et autant de fois qu'il n'y ait pratiquement plus production de gaz, après quoi l'unité de filtration est lavée à l'eau et finalement séchée.
Une mesure particulièrement avantageuse est de traiter l'unité de filtration par une solution aqueuse diluée de peroxyde d'hydrogène, de 5 à 15 %, par exemple de 10 %.
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L'unité de filtration lavée à l'eau peut encore une fois être lavée avec une solution aqueuse, chaude d'un acide dissolvant le catalyseur métallique, avant le traitement par du peroxyde d'hydrogène renouvelé, le lavage à l'eau et le séchage final pour une séparation plus poussée du catalyseur métallique des éléments frittés de l'unité de filtration. L'efficacité de purification peut encore être intensifiée par un lavage de l'unité de filtration après le balayage au solvant et le traitement à la vapeur avec une solution aqueuse alcaline, chaude avant le traitement au peroxyde d'hydrogène effectif. Le traitement de nettoyage peut encore être intensifié en traitant l'unité de filtration avant le lavage par la solution aqueuse alcaline, chaude. par une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène et ensuite par un lavage à l'eau.
En ce qui concerne la solution aqueuse d'un acide, on peut utiliser une solution aqueuse d'acide nitrique de 10 à 50 % à une température de 20 à 80 C. On utilisera particulièrement avantageusement une solution aqueuse d'acide nitrique de 25 à 35 %, par exemple de 30 %, à une température de 60 à 70 C, par exemple d'environ 65OC.
En ce qui concerne la solution aqueuse alcaline, on peut utiliser une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de 1 à 20 %, de préférence d'environ 5 %, à une température de plus de 20 C, de préférence de 70 à 90 C, par exemple aux alentours de 80 C.
Dans le contexte de la présente invention, tous les pourcentages sont donnés en pourcentages volumétriques, sauf indication contraire.
Le procédé de l'invention s'avère particulièrement approprié pour le nettoyage des éléments frittés poreux céramiques ou métalliques, ces éléments frittés étant utilisés pour la filtration de catalyseurs de métal noble, en particulier de noir de Pd. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.113. 613 montre qu'il est connu dans la technique de conditionner des filtres à lit fixe faits d'une substance granulaire, tels que des filtres à sable, par la production catalytique de bulles de gaz dans le lit. Les bulles de gaz fixent la matière de
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filtration granulaire, de sorte que le filtre devient plus perméable à la manière d'un filtre sec.
Ce brevet n'a donné aucune précision concernant le nettoyage d'éléments frittés, par contre il donne des précisions concernant l'amélioration des caractéristiques de filtration d'un lit formé de matière granulaire.
L'invention est décrite ci-après en détail, en se référant au dessin annexé représentant une vue en coupe schématique d'un équipement de lavage approprié pour réaliser le procédé de l'invention.
Sur la figure annexée on a représenté une unité de lavage pour le nettoyage de filtres primaires métalliques d'une installation de peroxyde d'hydrogène. La cuve de lavage présente est représentée d'une manière générale par la référence numérique 1, et elle se compose d'une partie supérieure 4 et d'une partie inférieure 5, entre lesquelles le couvercle 2 de l'unité de filtration avec des éléments frittés 3 est agencé de façon hermétique.
Les éléments frittés métalliques 3 sont des éléments filtrants allongés fermés aux extrémités inférieures, leur extrémité supérieure ouverte étant hermétiquement connectée à une ouverture dans le couvercle 2 disposée en un point équivalent de telle sorte que les courants entre le côté supérieur et le côté inférieur du couvercle passent par ces ouvertures et par les parois des éléments frittés 3 reliées à ces dernières.
A la partie supérieure 4 de la cuve 1 de l'air de séchage est amené dans un tube 4, où un échangeur de chaleur 12 a été fixé pour chauffer l'air de séchage à l'aide de vapeur 13', celle-ci sortant de l'échangeur de chaleur 12 sous la forme d'un condensat 15'. A la partie supérieure 4, de la vapeur peut également être amenée directement du conduit 13. La référence numérique 17 se réfère à un conduit de sortie relié à la partie supérieure 4. De plus, une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène est amenée du récipient 6 dans le tube 16.
C'est ainsi que la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène s'écoule de la partie supérieure 4 dans les éléments frittés de leur côté "propre", et traverse les éléments frittés en se dirigeant vers la partie inférieure 5, c'est-à-dire du côté"sale"des éléments frittés, en d'autres termes, dans la direction opposée à celle de l'écoulement
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de la suspension de catalyseur métallique au cours de la filtration du catalyseur métallique dans l'hydrogénation catalytique d'anthraquinone ou d'un dérivé de celle-ci. Ceci facilite d'une manière particulièrement efficace la libération du catalyseur métallique fixé dans les pores des éléments frittés 3 parce qu'il est plus facile de séparer le catalyseur métallique dans la direction d'où il est venu.
Ce qui veut dire que lorsque du peroxyde d'hydrogène se décompose, il y a une production d'eau et d'oxygène gazeux, qui augmente la pression du côté propre des éléments frittés en des proportions telles qu'une différence de pression est formée entre le côté propre et le côté sale des éléments frittés 3, en amenant ainsi le catalyseur métallique fixé dans les pores des éléments filtrants 3 à sortir des pores dans la même direction que celle dans laquelle ils étaient entrés dans ces pores.
L'unité de lavage comprend en outre des récipients pour une solution aqueuse d'acide nitrique 7, une solution aqueuse de lessive alcaline 8 et de l'eau 9, celles-ci étant amenées alternativement par le tube Il vers la partie inférieure du récipient de lavage 1, de sorte que le conduit 11 est également pourvu d'un échangeur de chaleur 12 pour chauffer ces écoulements indirectement à l'aide de vapeur 13.
Dans la partie supérieure de la partie inférieure 5 du récipient de lavage 1 est également connecté un conduit d'évacuation 18 et un conduit 20 pour laisser sortir les solutions de lavage de la partie inférieure 5 sous la forme d'un trop-plein afin de renvoyer celles-ci dans leurs récipients 6,7, 8 ou 9 respectifs par un conduit d'évacuation 19 relié au fond de la partie inférieure 5 du récipient de lavage 1 et le filtre 10 joint à chaque récipient 6,7, 8 et 9. La taille des pores des filtres 10 doit être plus petite que la taille des pores des éléments frittés métalliques 3 pour empêcher les impuretés solides d'entrer dans le récipient 6,7, 8 et 9. Il va sans dire que cette solution fraîche est ajoutée aux récipients 6,7, 8,9 suivant les nécessités.
L'invention est décrite également ci-après en détail à l'aide d'exemples.
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Exemple 1
Comme montré à la figure, le programme de lavage dit"court"a été réalisé dans l'unité de lavage d'une installation de peroxyde d'hydrogène.
Le couvercle 2 d'une unité de filtration avec les éléments frittés 3 (Pall Filters PSS, Pall Corporation, Grande Bretagne) a été porté dans une cuve de lavage 1 après que l'unité de filtration ait subi un contre-balayage avec un solvant (hydrocarbure aromatique) d'une solution de traitement. Dans la partie supérieure 4 du réservoir de lavage 1, c'est-à-dire le côté dit propre, on a amené de la vapeur filtrée 13 (2 atmosphères à 2, 5 atmosphères ; 135 à 140 C), on a laissé sortir la vapeur par un tube respiratoire 18 du côté sale, tandis qu'une petite quantité de condensat a été laissée dans le réservoir de lavage 1.
Après le traitement à la vapeur, de l'eau pure échangée ioniquement, préchauffée 9 a été pompée par un échangeur de chaleur 12 (65OC) et par un tube Il vers le côté sale de l'élément filtrant 3 pendant environ 15 minutes. Du côté sale l'eau a été ramenée de la partie inférieure 5 de la cuve de lavage 1 comme trop-plein 20 par le filtre 10 vers la cuve à eau 9. Ensuite, pendant environ 20 minutes une
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solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène (H202) diluée (10 %) à la température ambiante (20 C) a été pompée à travers les éléments filtrants 3 du côté propre vers le côté sale à partir de la cuve 6.
Le traitement au peroxyde d'hydrogène a été suivi par un balayage avec de l'eau (tel que précédemment ; 65C ; 15 minutes). Avant le séchage final, les éléments frittés 3 ont été chauffés par un apport de vapeur 13 sur leur côté propre pendant environ 5 minutes, la vapeur non condensée a été amenée dans le tube respiratoire 18 et le condensat à la fin du traitement à la vapeur dans la cuve à eau 9. Finalement, le séchage des éléments frittés 3 a été réalisé en amenant de l'air pressurisé chaud (105OC), filtré 14 sur leur côté propre pendant environ 20 minutes, et l'air a été évacué par le tube respiratoire 18 du côté sale.
Exemple 2
Comme indiqué à la figure 1, le programme de lavage dit de longueur moyenne a été réalisé dans l'unité de lavage d'une installation de peroxyde d'hydrogène.
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La plaque de recouvrement 2 d'une unité de filtration avec les éléments frittés 3 (Pall Filter PSS) a été portée dans la cuve de lavage 1. Avant le transfert, les éléments frittés 3 avaient été balayés avec un solvant organique. Tout d'abord, dans la partie supérieure 4 de la cuve de lavage 1, du côté propre, on a amené de la vapeur 13 (2 à 2, 5 atmosphères ; 131 à 140 C), on a laissé la vapeur sortir par le tube respiratoire 10 du côté sale et la petite quantité du condensat ainsi produit a été laissée dans la cuve de lavage 1. Après le traitement à la vapeur d'eau, de l'eau échangée ionique ment, pure 9 a été pompée par un moyen de transfert de chaleur 12 (65OC) sur le côté sale des éléments frittés 3 pendant environ 15 minutes.
Du côté sale de la cuve de lavage 1, l'eau a été véhiculée sous la forme de trop-plein 20 à travers le filtre 10 et ramenée dans la cuve à eau 9. Ensuite, pendant environ 20 minutes une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène, diluée (10 %) 6 à la température ambiante (20 C) a été pompée à travers les éléments frittés 3 du côté propre vers le côté sale. Le traitement au peroxyde d'hydrogène a été suivi d'un balayage à l'eau (tel que précédemment ; 65OC ; 15 minutes). Après le balayage à l'eau, une solution d'acide nitrique
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préchauffée 7 (30 %) a été pompée à travers le moyen de transfert de chaleur 12 dans le cuve de lavage 1 à environ 65OC, à nouveau sur le côté sale des éléments frittés 3.
Du côté sale de la cuve de lavage 1 la solution d'acide nitrique a été véhiculée comme trop-plein 20 à travers le filtre 10 et ramenée dans la cuve à acide nitrique 7. Après le traitement à l'acide, un balayage à l'eau (65OC ; 15 minutes) a été réalisé. Avant le séchage final, les éléments frittés 3 ont été chauffés par un apport de vapeur 13 sur leur côté propre pendant environ 5 minutes, la vapeur non condensée étant amenée dans le tube respiratoire 18, et le condensat à la fin de l'étape de traitement à la vapeur dans la cuve à eau 9.
Finalement, le séchage des éléments frittés 2 a été réalisé par un apport d'air pressurisé 14, chaud (105OC) filtré sur leur côté propre pendant environ 20 minutes et l'air a été évacué par le tube respiratoire 18 du côté sale.
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Exemple 3
Comme montré à la figure, on a réalisé un programme de lavage dit long dans l'unité de lavage de l'installation de peroxyde d'hydrogène.
La plaque de recouvrement 2 d'une unité de filtration avec les éléments frittés 3 (Pall Filters PSS) a été transférée dans la cuve de lavage 1. Dans la partie supérieure 4 de la cuve de lavage 1, du côté dit propre, on a amené de la vapeur filtrée 13 (2 à 2, 5 atmosphères ; 135 à 140 C), on a laissé sortir la vapeur par le tube respiratoire 18 du côté sale et une petite quantité du condensat ainsi produit a été laissée dans la cuve de lavage 1. Une solution de lessive préchauffée 8 (NaOH à 5 %) a été pompée à travers un moyen de transfert de chaleur 12 à environ 80 C par le tube 11 dans la cuve de lavage pendant environ 30 minutes. De la cuve de lavage 1 la lessive a été évacuée comme trop-plein 20 à travers le filtre 10 et ramenée dans le récipient à lessive 8.
Le catalyseur libéré au cours du traitement à la vapeur et du lavage à la lessive a été séparé avec le filtre 10 du cycle de lessive. Après le lavage à la lessive, la solution a été déchargée de la cuve de lavage par un tube 19. Après le lavage à la lessive, de l'eau échangée ionique ment, pure 9 a été pompée à travers l'unité de transfert de chaleur 12 à environ 650C vers le côté sale des éléments frittés pendant environ 15 minutes.
Du côté sale l'eau a été véhiculée comme trop-plein 20 à travers le filtre 10 et ramenée dans la cuve à eau 9. Ensuite, pendant environ 20 minutes une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène 6, diluée (10 %) à la température ambiante (200C) a été pompée à travers les éléments frittés 3 du côté propre vers le côté sale. Le traitement au peroxyde d'hydrogène a été suivi par un balayage à l'eau (tel que précédemment ; 65OC ; 15 minutes). Ensuite, une solution d'acide nitrique préchauffée 7 (30 %) a été pompée à travers l'unité de transfert de chaleur 12 et par le tube 11 dans la cuve de lavage à environ 65OC, à nouveau sur le côté sale des éléments frittés 3.
Du côté sale de la cuve de lavage 1, la solution d'acide nitrique a été amenée comme trop-plein 20 à travers le filtre 10 et ramenée dans le récipient à acide nitrique 7. Après le traitement à l'acide, un balayage à l'eau
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(65OC ; 15 minutes), un traitement au peroxyde d'hydrogène (H202 à 10 % ; 20 C ; 20 minutes) et un balayage à l'eau (65OC ; 15 minutes) ont été réalisés. Avant le séchage final, les éléments frittés 3 ont été chauffés par un apport de vapeur 13 sur leurs côtés propres pendant environ 5 minutes, la vapeur non condensée étant amenée dans le tube respiratoire 18 et le condensat à la fin du traitement à la vapeur dans la cuve à eau 9.
Finalement, le séchage des éléments frittés 3 a été réalisé par un apport d'air pressurisé chaud (105OC), filtré sur leur côté propre pendant environ 20 minutes, l'air sortant par le tube respiratoire 18 du côté sale.
En utilisant les programmes de lavage de la présente invention, on obtient un résultat final particulièrement satisfaisant comparativement au traitement où l'unité de filtration est simplement traitée par la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
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"Filter cleaning process".
The present invention relates to a method for cleaning a filter, and in particular a sintered or agglomerated element used in the filtration of suspension of metal catalyst. The present invention is particularly suitable for cleaning a filtration unit formed from a series of sintered elements and contaminated with material, originating from the catalytic hydrogenation of anthraquinone or a derivative thereof, that is to say for the purification treatment of the primary filtration unit of a hydrogen peroxide installation.
Hydrogen peroxide can, as is known in the art, be produced by the so-called anthraquinone process. In this process, an anthraquinone derivative is dissolved in an organic solvent formed from one or more components. The solution thus produced, generally called treatment solution, is first brought into a hydrogenation step. In the hydrogenation stage, part of the anthraquinone derivative is reduced, using hydrogen gas, in the presence of a catalyst, to the corresponding anthraquinone derivative. Before the next step, i.e. the oxidation, the catalyst is separated from the treatment solution. The separation of the catalyst is most often carried out by filtration.
In the oxidation stage the anthraquinone derivative is oxidized with air or oxygen, so that it returns to the state preceding the hydrogenation, that is to say to the derivative d 'anthraquinone. At the same time, hydrogen peroxide is produced. The hydrogen peroxide thus produced is separated from the treatment solution by extracting it with water. After the extraction, the treatment solution is dried and brought back to the hydrogenation.
The aqueous solution of hydrogen peroxide obtained in the extraction step is purified and concentrated (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. painos, Vol. 13, pages 16-21).
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For separation of a suspended catalyst by filtration, it is possible to use for example ceramic or metallic sintered filters (Chemical Processing, January 1982, page 24) as well as carbon filters (patent DE-1, 272,292). Through a continuous filtration action, the filters are gradually blocked despite the back-flushing systems used.
Thus, the object of the present invention is to provide a method for cleaning a metallic or ceramic sintered element used to filter a suspension of metallic catalyst from a finely powdered metallic catalyst which has entered its pores, in a way more effective than before.
The cleaning of metallic sintered filters is generally done so that they are removed from the cover plates of a primary filtration unit and immersed in washing tanks in which they are immersed separately in washing solutions. The washing process involves several manual steps and is therefore inconvenient and time consuming.
Another object of the present invention therefore consists in providing a method for cleaning a filtration unit formed from a series of sintered elements and contaminated with material, originating from the catalytic hydrogenation of anthraquinone or of a derivative thereof, without having to detach the individual sintered elements from the cover plate of the filtration unit.
Therefore, the invention is well suited for cleaning filters used to separate noble metal catalysts, and in the process for producing hydrogen peroxide it is particularly suitable for cleaning the filters used to filter the catalysts. noble metals.
The main features follow from the appended claims.
In the process of the invention, a sintered element, metallic or ceramic, is treated with an aqueous solution of hydrogen peroxide to displace the metallic catalyst present in the pores of the sintered element using a gas produced by the decomposition
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of hydrogen peroxide caused by the metal catalyst until gas formation ceases, thereby showing that there are no longer significant amounts of the metal catalyst in the sintered element. The process of the present invention is therefore found to be highly selective because the production of gas caused by the decomposition of hydrogen peroxide is concentrated in particular in the pores of the filter which contain the metal catalyst.
The gas in formation effectively "blows" the finely powdered metallic catalyst out of the pores of the sintered element. An advantage of the process is that the gas formation ceases when there are no longer significant amounts of the metal catalyst in the pores of the sintered element, which easily leads to the conclusion that the sintered element is sufficiently clean.
The method of the invention proves to be particularly advantageous for cleaning a filtration unit formed from a series of sintered elements and contaminated with material, originating from the catalytic hydrogenation of anthraquinone or a derivative from it, so that the individual sintered elements no longer have to be detached from the cover plate of the primary filtration unit.
In this way the treatment of separate sintered elements is avoided and at the same time the danger of damaging individual sintered elements is minimized. With this design, the need to seal the filters also decreases significantly. With the aid of the invention, an advantage is also obtained from the point of view of processing hygiene, since the individual sintered elements no longer have to be detached from the filtration unit.
According to the invention, the filtration unit swept by a solvent used to dissolve the anthraquinone or a derivative thereof and then released from the solvent by steam treatment, is treated with an aqueous solution of hydrogen peroxide of 5 to 50% as long and as many times as there is practically no more gas production, after which the filter unit is washed with water and finally dried.
A particularly advantageous measure is to treat the filtration unit with a dilute aqueous solution of hydrogen peroxide, from 5 to 15%, for example 10%.
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The water-washed filter unit can once again be washed with a hot aqueous solution of an acid dissolving the metal catalyst, before treatment with renewed hydrogen peroxide, washing with water and final drying for further separation of the metal catalyst from the sintered elements of the filtration unit. The purification efficiency can be further intensified by washing the filtration unit after the solvent sweeping and the treatment with steam with an aqueous alkaline solution, hot before the treatment with effective hydrogen peroxide. The cleaning treatment can be further intensified by treating the filtration unit before washing with the hot, alkaline aqueous solution. with an aqueous solution of hydrogen peroxide and then by washing with water.
As regards the aqueous solution of an acid, an aqueous solution of nitric acid of 10 to 50% may be used at a temperature of 20 to 80 C. An aqueous solution of nitric acid of 25 to 80 will be particularly advantageous. 35%, for example 30%, at a temperature of 60 to 70 C, for example around 65OC.
As regards the alkaline aqueous solution, an aqueous solution of sodium hydroxide of 1 to 20%, preferably approximately 5%, can be used, at a temperature of more than 20 ° C., preferably from 70 to 90 ° C. , for example around 80 C.
In the context of the present invention, all the percentages are given in volumetric percentages, unless otherwise indicated.
The method of the invention proves to be particularly suitable for cleaning porous ceramic or metallic sintered elements, these sintered elements being used for the filtration of noble metal catalysts, in particular Pd black. U.S. Patent No. 4,113. 613 shows that it is known in the art to condition fixed bed filters made of a granular substance, such as sand filters, by the catalytic production of gas bubbles in the bed. The gas bubbles fix the material
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granular filtration, so that the filter becomes more permeable like a dry filter.
This patent gave no details concerning the cleaning of sintered elements, on the other hand it gives details concerning the improvement of the filtration characteristics of a bed formed of granular material.
The invention is described below in detail, with reference to the accompanying drawing showing a schematic sectional view of washing equipment suitable for carrying out the method of the invention.
The attached figure shows a washing unit for cleaning metallic primary filters of a hydrogen peroxide installation. The washing tub present is represented generally by the reference numeral 1, and it consists of an upper part 4 and a lower part 5, between which the cover 2 of the filtration unit with elements sintered 3 is arranged hermetically.
The metallic sintered elements 3 are elongated filter elements closed at the lower ends, their open upper end being hermetically connected to an opening in the cover 2 arranged at an equivalent point so that the currents between the upper side and the lower side of the cover pass through these openings and through the walls of the sintered elements 3 connected to the latter.
At the upper part 4 of the tank 1, the drying air is brought into a tube 4, where a heat exchanger 12 has been fixed to heat the drying air using steam 13 ′, the latter leaving the heat exchanger 12 in the form of a condensate 15 '. At the upper part 4, steam can also be supplied directly from the conduit 13. The reference numeral 17 refers to an outlet conduit connected to the upper part 4. In addition, an aqueous solution of hydrogen peroxide is supplied from the container 6 in tube 16.
This is how the aqueous hydrogen peroxide solution flows from the upper part 4 into the sintered elements on their "clean" side, and passes through the sintered elements by going towards the lower part 5, that is to say ie on the "dirty" side of the sintered elements, in other words, in the opposite direction to that of the flow
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of the metal catalyst suspension during the filtration of the metal catalyst in the catalytic hydrogenation of anthraquinone or a derivative thereof. This particularly efficiently facilitates the release of the metallic catalyst fixed in the pores of the sintered elements 3 because it is easier to separate the metallic catalyst in the direction from which it came.
This means that when hydrogen peroxide decomposes, there is a production of water and gaseous oxygen, which increases the pressure on the clean side of the sintered elements in such proportions that a pressure difference is formed. between the clean side and the dirty side of the sintered elements 3, thereby causing the metallic catalyst fixed in the pores of the filter elements 3 to leave the pores in the same direction as that in which they had entered these pores.
The washing unit further comprises receptacles for an aqueous solution of nitric acid 7, an aqueous solution of alkaline detergent 8 and water 9, these being brought alternately by the tube II towards the lower part of the receptacle of washing 1, so that the duct 11 is also provided with a heat exchanger 12 to heat these flows indirectly using steam 13.
In the upper part of the lower part 5 of the washing container 1 is also connected a discharge conduit 18 and a conduit 20 for letting out the washing solutions from the lower part 5 in the form of an overflow in order to return these to their respective containers 6, 7, 8 or 9 by an evacuation duct 19 connected to the bottom of the lower part 5 of the washing container 1 and the filter 10 attached to each container 6, 7, 8 and 9 The pore size of the filters 10 must be smaller than the pore size of the metal sintered elements 3 to prevent solid impurities from entering the container 6,7, 8 and 9. It goes without saying that this fresh solution is added to containers 6,7, 8,9 as required.
The invention is also described below in detail using examples.
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Example 1
As shown in the figure, the so-called "short" washing program was carried out in the washing unit of a hydrogen peroxide installation.
The cover 2 of a filtration unit with the sintered elements 3 (Pall Filters PSS, Pall Corporation, Great Britain) was carried in a washing tank 1 after the filtration unit has been back-flushed with a solvent (aromatic hydrocarbon) of a treatment solution. In the upper part 4 of the washing tank 1, that is to say the so-called clean side, filtered steam 13 was brought in (2 atmospheres at 2.5, 5 atmospheres; 135 at 140 C), it was allowed to leave steam via a breathing tube 18 on the dirty side, while a small amount of condensate has been left in the washing tank 1.
After the steam treatment, pure, ionically exchanged, preheated water 9 was pumped by a heat exchanger 12 (65OC) and by a tube II to the dirty side of the filter element 3 for approximately 15 minutes. On the dirty side the water has been brought from the lower part 5 of the washing tank 1 as an overflow 20 by the filter 10 to the water tank 9. Then, for approximately 20 minutes, a
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aqueous solution of hydrogen peroxide (H202) diluted (10%) at room temperature (20 C) was pumped through the filter elements 3 from the clean side to the dirty side from the tank 6.
The hydrogen peroxide treatment was followed by sweeping with water (as before; 65C; 15 minutes). Before the final drying, the sintered elements 3 were heated by a supply of steam 13 on their clean side for approximately 5 minutes, the non-condensed steam was brought into the breathing tube 18 and the condensate at the end of the steam treatment. in the water tank 9. Finally, the drying of the sintered elements 3 was carried out by bringing hot pressurized air (105OC), filtered 14 on their clean side for about 20 minutes, and the air was evacuated by the breathing tube 18 on the dirty side.
Example 2
As indicated in FIG. 1, the so-called medium-length washing program was carried out in the washing unit of a hydrogen peroxide installation.
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The cover plate 2 of a filtration unit with the sintered elements 3 (Pall Filter PSS) was carried in the washing tank 1. Before the transfer, the sintered elements 3 had been swept with an organic solvent. First of all, in the upper part 4 of the washing tank 1, on the clean side, steam 13 was supplied (2 to 2.5 atmospheres; 131 to 140 C), the steam was allowed to exit through the breathing tube 10 on the dirty side and the small amount of the condensate thus produced was left in the washing tank 1. After the treatment with steam, pure ionically exchanged water 9 was pumped by means heat transfer 12 (65OC) on the dirty side of the sintered elements 3 for about 15 minutes.
On the dirty side of the washing tank 1, the water was conveyed in the form of overflow 20 through the filter 10 and brought back into the water tank 9. Then, for approximately 20 minutes, an aqueous solution of peroxide d hydrogen, diluted (10%) 6 at room temperature (20 C) was pumped through the sintered elements 3 from the clean side to the dirty side. The hydrogen peroxide treatment was followed by a water sweep (as above; 65OC; 15 minutes). After sweeping with water, a solution of nitric acid
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preheated 7 (30%) was pumped through the heat transfer means 12 into the wash tank 1 at about 65OC, again on the dirty side of the sintered elements 3.
On the dirty side of the washing tank 1, the nitric acid solution was conveyed as an overflow 20 through the filter 10 and brought back into the nitric acid tank 7. After the acid treatment, a water (65OC; 15 minutes) has been achieved. Before the final drying, the sintered elements 3 were heated by a supply of steam 13 on their clean side for approximately 5 minutes, the uncondensed steam being brought into the respiratory tube 18, and the condensate at the end of the step of steam treatment in the water tank 9.
Finally, the drying of the sintered elements 2 was carried out by a supply of pressurized air 14, hot (105OC) filtered on their clean side for about 20 minutes and the air was evacuated by the respiratory tube 18 on the dirty side.
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Example 3
As shown in the figure, a so-called long washing program was carried out in the washing unit of the hydrogen peroxide installation.
The cover plate 2 of a filtration unit with sintered elements 3 (Pall Filters PSS) has been transferred to the washing tank 1. In the upper part 4 of the washing tank 1, on the so-called clean side, there is introduced filtered steam 13 (2 to 2.5 atmospheres; 135 to 140 ° C), the steam was allowed to exit through the breathing tube 18 on the dirty side and a small amount of the condensate thus produced was left in the washing tub 1. A preheated lye solution 8 (5% NaOH) was pumped through heat transfer means 12 at about 80 C through tube 11 into the wash tub for about 30 minutes. From the washing tub 1 the detergent was discharged as an overflow 20 through the filter 10 and returned to the detergent container 8.
The catalyst released during steaming and washing with the laundry was separated with the filter 10 from the washing cycle. After washing with laundry, the solution was discharged from the washing tub through a tube 19. After washing with laundry, pure ion-exchanged water 9 was pumped through the transfer unit. heat 12 to about 650C to the dirty side of the sintered elements for about 15 minutes.
On the dirty side the water was conveyed as an overflow 20 through the filter 10 and brought back into the water tank 9. Then, for approximately 20 minutes, an aqueous solution of hydrogen peroxide 6, diluted (10%) to the ambient temperature (200C) was pumped through the sintered elements 3 from the clean side to the dirty side. The hydrogen peroxide treatment was followed by a water sweep (as above; 65OC; 15 minutes). Then, a preheated nitric acid solution 7 (30%) was pumped through the heat transfer unit 12 and through the tube 11 into the wash tank at about 65OC, again on the dirty side of the sintered elements 3.
On the dirty side of the washing tank 1, the nitric acid solution was brought as overflow 20 through the filter 10 and returned to the nitric acid container 7. After the acid treatment, a the water
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(65OC; 15 minutes), treatment with hydrogen peroxide (10% H202; 20 C; 20 minutes) and a water sweep (65OC; 15 minutes) were carried out. Before the final drying, the sintered elements 3 were heated by a supply of steam 13 on their clean sides for approximately 5 minutes, the uncondensed steam being brought into the respiratory tube 18 and the condensate at the end of the steam treatment in the water tank 9.
Finally, the drying of the sintered elements 3 was carried out by a supply of hot pressurized air (105OC), filtered on their clean side for about 20 minutes, the air leaving through the respiratory tube 18 on the dirty side.
By using the washing programs of the present invention, a particularly satisfactory end result is obtained compared to the treatment where the filtration unit is simply treated with the aqueous hydrogen peroxide solution.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of this patent.