BR102021010066A2

BR102021010066A2 - Dispositivo e processo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona

Info

Publication number: BR102021010066A2
Application number: BR102021010066-4A
Authority: BR
Inventors: Nils Henning Seidel; Johannes Kamp; Jürgen Glenneberg; Christian Panz; Eduardo Federico Arévalo Saade; Hari Prasad Mangalapally
Original assignee: Evonik Operations Gmbh
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-03-03
Also published as: KR102613117B1; EP3915933A1; TW202212250A; SG10202105454WA; HUE061374T2; US20210371281A1; UY39205A; CA3119612A1; SI3915933T1; CL2021001192A1; KR20210147915A; US11912571B2; FI3915933T3; AU2021203448A1; CN113735066A; EP3915933B1; PT3915933T

Abstract

Em um processo de antraquinona cíclico para produzir peróxido de hidrogênio, que compreende uma unidade de destilação com compressão de vapor para concentrar o peróxido de hidrogênio, o condensado aquoso da unidade de destilação é passado para um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para fornecer um condensado purificado, e o condensado purificado é usado como agente de extração para extrair peróxido de hidrogênio no processo de antraquinona, como refluxo de coluna para a unidade de destilação ou como um diluente para diluir uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso.

Description

DISPOSITIVO E PROCESSO PARA PRODUZIR PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO POR MEIO DE UM PROCESSO DE ANTRAQUINONA

Campo da invenção

[0001] A invenção se refere a um dispositivo e a um processo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona que produz soluções aquosas de peróxido de hidrogênio com baixo consumo de energia, baixo consumo de água desionizada, e extensão inferior de água residual.

Antecedentes da invenção

[0002] O processo mais importante para produzir peróxido de hidrogênio em uma escala industrial é o processo de antraquinona, que gera peróxido de hidrogênio hidrogenando-se uma solução de trabalho de uma alquilantraquinona ou uma alquiltetra-hidroantraquinona em um solvente miscível em água e oxida a solução hidrogenada com oxigênio molecular, normalmente com ar. O peróxido de hidrogênio é, então, extraído com água da solução de trabalho e a solução de trabalho é reutilizada para gerar peróxido de hidrogênio. Uma visão geral do processo de antraquinona é dada em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, edição online, entrada "Hydrogen Peroxide", páginas 5-21, DOI 10.1002/14356007.a13_443.pub3, e em particular, na Fig. 5 na página 11.

[0003] Por questão de segurança, a extração de peróxido de hidrogênio da solução de trabalho é normalmente realizada para concentrações de até 40 % em peso. A solução de peróxido de hidrogênio aquoso obtida pela extração é, então, normalmente concentrada para 45 a 70 % em peso evaporando-se água em pressão reduzida a fim de reduzir seu volume e peso para transporte. O condensado dessa etapa de evaporação pode ser reutilizado na extração.

[0004] Os documentos EP 419 406 A1 e WO 2012/025333 revelam dispositivos e processos para concentrar peróxido de hidrogênio, que compreendem um compressor de vapor e o aquecimento de um evaporador com o calor de condensação dos vapores comprimidos a fim de reduzir a quantidade de energia necessária para concentrar o peróxido de hidrogênio.

Sumário da invenção

[0005] Os inventores da presente invenção constataram que a reciclagem de um condensado, obtido a partir de uma etapa de concentração de peróxido de hidrogênio com compressão de vapor, para a etapa de extração de um processo de antraquinona pode levar à decomposição aumentada de peróxido de hidrogênio na etapa de extração do processo de antraquinona assim como para um produto de peróxido de hidrogênio que tem estabilidade de armazenamento insuficiente, em particular, quando um ejetor acionado por vapor d’água for usado para compressão de vapor. Isso leva à descarga do condensado da compressão de vapor para o tratamento de água residual devido ao fato de que a mesma contém impurezas como ferro dissolvido e outros íons de metal. Os inventores da presente invenção constataram que tais problemas com a decomposição de peróxido de hidrogênio aumentada podem ser impedidos purificando-se o condensado com uma resina de troca de cátions em sua forma protonada. Esse condensado purificado da compressão de vapor que contém um baixo teor de peróxido de hidrogênio poderia ser usado como entrada para a etapa de extração, reciclado para uma coluna de destilação usada para concentrar peróxido de hidrogênio ou reciclado para uma etapa de diluição de uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso. Então, o tratamento de água residual e o consumo de água desionizada podem ser economizados. O vapor condensado purificado que contém um baixo teor de peróxido de hidrogênio pode ser reciclado ao invés de fornecer o condensado não purificado ao tratamento de água residual. Uma extensão inferior de condensado de vapor enviada para tratamento de água residual leva a um teor menor de peróxido de hidrogênio na água residual. Isso evita, por sua vez, a inibição potencial de atividade biológica causada por peróxido de hidrogênio no tratamento de água residual.

[0006] É um assunto da invenção, portanto, um dispositivo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona que compreende

a) um hidrogenador para hidrogenar uma solução de trabalho que compreende uma alquilantraquinona e/ou uma alquiltetra-hidroantraquinona e pelo menos um solvente miscível em água para a dita alquilantraquinona e/ou alquiltetra-hidroantraquinona com um gás que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação para fornecer uma solução de trabalho hidrogenada;
b) um oxidante para oxidar a solução de trabalho hidrogenada com um gás que compreende oxigênio molecular para fornecer uma solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido, sendo que o dito oxidante é conectado ao dito hidrogenador para receber a dita solução de trabalho hidrogenada;
c) um extrator para extrair o peróxido de hidrogênio com um agente de extração aquoso da solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído, sendo que o dito extrator é conectado ao dito oxidante para receber a dita solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido;
d) uma unidade de destilação para concentrar uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada e um condensado aquoso, sendo que a dita unidade de destilação compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do dito evaporador de peróxido de hidrogênio e um compressor de vapor que recebe vapor de sobrecarga da dita coluna de destilação e passa o vapor comprimido como meio de aquecimento para o dito evaporador de peróxido de hidrogênio, sendo que a dita unidade de destilação é conectada ao dito extrator para receber a dita solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído; e
e) uma unidade de purificação que compreende um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para purificar o dito condensado aquoso para fornecer um condensado purificado, sendo que a dita unidade de purificação é conectada à dita unidade de destilação para receber o dito condensado aquoso como alimentação e é conectada (i) ao dito extrator, passando condensado purificado como agente de extração aquoso para o dito extrator, ou (ii) à dita unidade de destilação, passando o condensado purificado como um refluxo de coluna para a dita coluna de destilação, ou (iii) a um dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, passando o condensado purificado como diluente para o dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, ou (iv) qualquer combinação dentre (i) a (iii) .

[0007] É um assunto da invenção também um processo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona que compreende as etapas de

a) hidrogenar uma solução de trabalho que compreende uma alquilantraquinona e/ou uma alquiltetra- hidroantraquinona e pelo menos um solvente para a dita alquilantraquinona e/ou alquiltetra-hidroantraquinona com um gás que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação para fornecer uma solução de trabalho hidrogenada,
b) oxidar a solução de trabalho hidrogenada da etapa a) com um gás que compreende oxigênio molecular para fornecer uma solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido,
c) extrair peróxido de hidrogênio da solução de trabalho oxidada da etapa b) com um agente de extração aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído que contém de 25 a 50 % em peso de peróxido de hidrogênio,
d) concentrar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído da etapa c) em uma unidade de destilação que compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do evaporador de peróxido de hidrogênio e um compressor de vapor que recebe vapor de sobrecarga da coluna de destilação e passa vapor comprimido como meio de aquecimento para o evaporador de peróxido de hidrogênio, para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada que contém de 45 a 90 % em peso de peróxido de hidrogênio, e um condensado aquoso,
e) purificar o condensado aquoso da etapa d) em uma unidade de purificação ao passar o mesmo através de um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para fornecer um condensado purificado, e
f) reutilizar o condensado purificado da etapa e) como (i) um agente de extração aquoso na etapa de extração c), (ii) um refluxo de coluna para a coluna de destilação na etapa de concentração d), (iii) um diluente em uma etapa de diluir uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso, ou (iv) em qualquer combinação de (i) a (iii) .

[0008] O compressor de vapor da unidade de destilação é, de preferência, um ejetor acionado por vapor d'água.

Breve descrição de desenhos

[0009] A figura mostra uma modalidade preferencial em que um ejetor de vapor d’água é usado como compressor de vapor, um evaporador de filme descendente é usado como evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de extração contracorrente é usada para extrair peróxido de hidrogênio e o condensado purificado é usado como agente de extração aquoso na etapa de extração.

Descrição detalhada da invenção

[0010] No processo da invenção, peróxido de hidrogênio é produzido por meio de um processo de antraquinona.

[0011] O processo de antraquinona usa uma solução de trabalho que compreende em uma ou mais 2-alquilantraquinonas, 2-alquiltetra-hidroantraquinonas ou misturas tanto de 2-alquilantraquinonas quanto 2-alquiltetra-hidroantraquinonas, referidas como quinonas a seguir, e pelo menos um solvente para dissolver a(s) quinona(s) e a(s) hidroquinona(s). A 2-alquilantraquinona é, de preferência, 2-etilantraquinona (EAQ), 2-amilantraquinona (AAQ) ou 2-(4-metilpentil)-antraquinona IHAQ e, com mais preferência, uma mistura de EAQ com AAQ e/ou IHAQ em que a fração molar de quinonas que carrega um grupo etila é de 0,05 a 0,95. A solução de trabalho compreende, de preferência, tanto 2-alquilantraquinonas quanto as 2-alquiltetra-hidroantraquinonascorrespondentes e a razão de 2-alquiltetra-hidroantraquinonas mais 2-alquiltetra-hidroantra-hidroquinonas a 2-alquilantraquinonas mais 2-alquilantra-hidroquinonas é, de preferência, mantida na faixa de 1 a 20 ao ajustar as condições das etapas de hidrogenação e regeneração usadas no processo de antraquinona. A solução de trabalho compreende, de preferência, uma mistura de alquilbenzenos que tem 9 ou 10 átomos de carbono como solvente para antraquinonas e pelo menos um solvente polar selecionado dentre di-isobutilcarbinol (DiBC), metilciclo-hexilacetato (MCA), trioctilfosfato (TOP), tetrabutilureia (TBU) e N-octilcaprolactama como solvente para antra-hidroquinonas, DiBC, MCA e TOP que são preferenciais e TOP que é o mais preferencial.

[0012] O processo de antraquinona é um processo cíclico que compreende a etapa a) de hidrogenar a solução de trabalho com hidrogênio, uma etapa b) de oxidar a solução de trabalho hidrogenada da etapa a) com oxigênio molecular, e uma etapa c) de extrair peróxido de hidrogênio da solução de trabalho oxidada da etapa b), com a solução de trabalho extraída da etapa c) sendo retornada para a etapa de hidrogenação a) para completar um ciclo de reação.

[0013] Na etapa a), a solução de trabalho que compreende uma alquilantraquinona e/ou uma alquiltetra-hidroantraquinona e pelo menos um solvente para a dita alquilantraquinona e/ou alquiltetra-hidroantraquinona é hidrogenada com um gás que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação para fornecer uma solução de trabalho hidrogenada.

[0014] Nessa etapa de hidrogenação, todas ou uma parte das quinonas são convertidas em hidroquinonas correspondentes. Todos os catalisadores de hidrogenação conhecidos da técnica anterior para o processo cíclico de antraquinona podem ser usados como catalisadores no estágio de hidrogenação. Os catalisadores de metal nobre que contêm paládio como componente principal são preferenciais. Os catalisadores podem ser usados como um catalisador de leito fixo ou como um catalisador suspenso e catalisadores suspensos podem ser catalisadores não suportados, como negro de paládio, ou catalisadores suportados, sendo que os catalisadores suportados suspensos são preferenciais. SiO2, TiO2, Al2O3 e óxidos mistos dos mesmos, assim como zeólitos, BaSO4 ou polissiloxanos, podem ser usados como materiais de suporte para catalisadores de leito fixo ou catalisadores suspensos suportados, sendo que Al2O3 e alumínio silicato de sódio são preferenciais. Os catalisadores na forma monolítica ou moldagens de colmeia, cuja superfície é revestida com o metal nobre, também podem ser usados. A hidrogenação pode ser realizada em reatores de coluna de bolha, reatores de tanque agitado, reatores em tubo, reatores de leito fixo, reatores de ciclo ou reatores de elevação de gás que podem ser equipados com dispositivos para distribuir gás hidrogênio na solução de trabalho, como misturadores estáticos ou bocais de injeção. De preferência, uma coluna de bolha com uma reciclagem e injeção de gás hidrogênio no fundo da coluna é usada, como descrito no documento WO 2010/139728 e em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, edição online, entrada "Hydrogen Peroxide", DOI: 10.1002/14356007.a13_443.pub3, páginas 13-14 e Fig. 8. A hidrogenação é, de preferência, realizada a uma temperatura de 20 a 100 °C, com mais preferência, 45 a 75 °C, e uma pressão de 0,1 MPa a 1 MPa, com mais preferência, 0,2 MPa a 0,5 MPa. A hidrogenação é, de preferência, realizada de tal modo que a maior parte do hidrogênio introduzido no reator de hidrogenação, de preferência, mais de 90 %, é consumido em um único passe pelo reator. A razão entre hidrogênio e solução de trabalho fornecida ao reator de hidrogenação é, de preferência, escolhida para converter entre 30 e 80 % das quinonas em hidroquinonas correspondentes. Se uma mistura de 2-alquilantraquinonas e 2-alquiltetra-hidroantraquinonas for usada, a razão entre hidrogênio e solução de trabalho é, de preferência, escolhida de modo que apenas as 2-alquiltetra-hidroantraquinonas são convertidas em hidroquinonas e as 2-alquilantraquinonas permanecem na forma de quinona.

[0015] Na etapa b), a solução de trabalho hidrogenada da etapa a) é oxidada com um gás que compreende oxigênio molecular para fornecer uma solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido.

[0016] Nessa etapa de oxidação, a solução de trabalho hidrogenada da etapa a) é reagida com um gás contendo oxigênio, de preferência, com ar ou com ar enriquecido com oxigênio. Todos os reatores de oxidação conhecidos da técnica anterior para o processo de antraquinona podem ser usados para a oxidação, sendo que as colunas de bolha operadas em contracorrente são preferenciais. A coluna de bolha pode ser livre de dispositivos internos, mas, de preferência, contém dispositivos na forma de embalagens ou placas de peneira, com máxima preferência, placas de peneira em combinação com resfriadores internos. A oxidação é, de preferência, realizada a uma temperatura de 30 a 70 °C, com mais preferência, de 40 a 60 °C. A oxidação é, de preferência, realizada com um excesso de oxigênio para converter mais de 90 %, de preferência, mais de 95 %, das hidroquinonas na forma de quinona.

[0017] Na etapa c), peróxido de hidrogênio é extraído da solução de trabalho oxidada da etapa b) com um agente de extração aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído contendo de 25 a 50 % em peso de peróxido de hidrogênio, de preferência, de 25 a 49 % em peso de peróxido de hidrogênio.

[0018] Nessa etapa de extração, a solução de trabalho oxidada da etapa b) que contém peróxido de hidrogênio dissolvido é extraída com um agente de extração aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso e uma solução de trabalho oxidada extraída que contém essencialmente nenhum peróxido de hidrogênio. A água desionizada, que pode conter opcionalmente aditivos para estabilizar peróxido de hidrogênio, para ajustar o pH e/ou para proteção contra corrosão, é, de preferência, usada para extrair o peróxido de hidrogênio. De preferência, o ácido fosfórico é adicionado para ajustar o pH e para proteção contra corrosão. A extração é, de preferência, realizada em uma coluna de extração contínua contracorrente, sendo que as colunas de peneira-placa são as mais usadas. A solução de peróxido de hidrogênio aquoso obtida pela extração também pode ser purificada para remover componentes de solução de trabalho, de preferência, através da lavagem com um solvente, que é, de preferência, um solvente compreendido na solução de trabalho.

[0019] A solução de trabalho extraída da etapa c) é, de preferência, seca antes de ser reciclada para a etapa de hidrogenação a). A secagem da solução de trabalho extraída é, de preferência, realizada evaporando-se a água da solução de trabalho a uma temperatura de 30 a 110 °C, de preferência, 40 a 75 °C e uma pressão de 0,01 a 0,3 MPa (10 a 300 mbar), de preferência, 0,02 a 0,1 MPa (20 a 100 mbar). Tal secagem de solução de trabalho extraída em pressão reduzida é, de preferência, realizada conforme descrito no documento WO 03/070632 na página 8, linha 24 a página 8, linha 3.

[0020] Na etapa d) do processo da invenção, a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído obtida na etapa c) é concentrada em uma unidade de destilação para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada, contendo de 45 a 90 % em peso de peróxido de hidrogênio, de preferência, de 50 a 90 % em peso de peróxido de hidrogênio, e um condensado aquoso. O peróxido de hidrogênio é concentrado em pressão reduzida, de preferência, em uma pressão de 0,06 a 0,13 MPa (60 a 130 mbar), para impedir a formação de vapores de peróxido de hidrogênio explosivos na unidade de destilação. A unidade de destilação compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do evaporador de peróxido de hidrogênio, e um compressor de vapor que recebe todo ou uma parte do vapor de sobrecarga da coluna de destilação e passa o vapor comprimido como meio de aquecimento para o evaporador de peróxido de hidrogênio. Um evaporador de termosifão que passa uma mistura bifásica de vapor e líquido diretamente para a coluna de destilação pode ser usado como evaporador de peróxido de hidrogênio. De preferência, um evaporador de filme descendente é usado, e a mistura bifásica de vapor e líquido gerada no evaporador é passada para um recipiente de separação do qual o vapor separado é passado para a coluna de destilação. O recipiente de separação de preferência, compreende um eliminador de névoa que particiona horizontalmente o recipiente de separação. A mistura bifásica de vapor e líquido gerada no evaporador é, então, introduzida abaixo do eliminador de névoa e a saída para o vapor ser passado para a coluna de destilação é disposto acima do eliminador de névoa para remover gotículas do vapor separado no recipiente de separação. O líquido separado no recipiente de separação é, de preferência, reciclado para o evaporador de filme descendente. O peróxido de hidrogênio aquoso concentrado pode ser retirado do fundo da coluna de destilação ou, de preferência, da fase líquida gerada no evaporador. Quando apenas uma parte do vapor de sobrecarga da coluna de destilação for comprimida, o vapor de sobrecarga não comprimido restante é condensado em um condensador. O condensado aquoso é obtido por meio de condensação do vapor comprimido ou pela condensação tanto do vapor comprimido quanto do vapor de sobrecarga não comprimido. Em uma modalidade preferencial, o condensado aquoso é passado através de um trocador de calor para transferir calor para a corrente de solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído que é passada para a coluna de destilação. As unidades de destilação adequadas para concentrar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído são conhecidas a partir da técnica anterior. As unidades de destilação preferenciais são reveladas no documento de WO 2012/025333, em particular, nas Figuras 1 e 2 deste documento. Também é adequada a unidade de destilação do documento US 5.171.407, quando equipada com um compressor de vapor conforme mostrado na Fig. 4 deste documento.

[0021] De preferência, um ejetor acionado por vapor d’água é usado como compressor de vapor na etapa d). Nesse caso, o condensado aquoso contém água evaporada da solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído e vapor d'água de motivo condensado do ejetor acionado por vapor d’água. O ejetor também pode ser usado para reduzir a pressão na coluna de destilação para o nível desejado.

[0022] Na etapa e) do processo da invenção, todo ou uma parte do condensado aquoso obtido na etapa d) é purificado em uma unidade de purificação passando-a através de um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para fornecer um condensado purificado. O condensado aquoso é, de preferência, filtrado antes de passar através do leito de resina de troca de cátions para impedir que impurezas de particulado como partículas de metal entrem no leito de resina de troca de cátions. O condensado aquoso é, de preferência, passado através do leito de resina de troca de cátions em fluxo ascendente, de preferência, em uma temperatura de 0 a 90 °C. A resina de troca de cátions pode ser tanto uma resina do tipo gel ou uma resina macroporosa e é, de preferência, uma resina de troca de cátions fortemente ácida que contém grupos ácido sulfônico. As mais preferenciais são resinas de troca de cátions de poliestireno reticulado sulfonado macroporosas. As resinas de troca de cátions adequadas moldadas como partículas esféricas estão comercialmente disponíveis. Em uma modalidade preferencial, o condensado purificado que deixa o leito de uma resina de troca de cátions também é filtrado para impedir que carregue acidentalmente as partículas de resina para a coluna de extração ou a coluna de destilação.

[0023] O leito de uma resina de troca de cátions pode ser regenerado de tempos em tempos passando-se uma solução aquosa de um ácido forte através do leito a fim de trocar íons de metal ou amônio por prótons. No entanto, em uma modalidade preferencial, o leito de resina de troca de cátions não é regenerado, mas substituído por resina fresca quando a concentração de ferro, níquel ou cromo no condensado purificado aumenta para um valor de mais de 0,02 mg/l. Substituir a resina carregada ao invés de regenerar a mesma impede o acúmulo de depósitos insolúveis de compostos de ferro(III) na resina assim como a degradação de resina a longo prazo resultando da oxidação de resina pelo peróxido de hidrogênio contido no condensado aquoso.

[0024] Na etapa f) do processo da invenção, todo ou uma parte do condensado purificado da etapa e) é reutilizado. O condensado purificado da etapa e) pode ser reutilizado como um agente de extração aquoso na etapa de extração c). Isso reduz a quantidade de água desionizada necessária para extrair peróxido de hidrogênio da solução de trabalho. Alternativa ou adicionalmente, uma parte do condensado purificado da etapa e) pode ser reutilizada como refluxo de coluna para a coluna de destilação na etapa de concentração d) . Em uma outra alternativa, uma parte do condensado purificado da etapa e) é usada como um diluente em uma etapa de diluição de uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso. Todas as três alternativas de reutilização podem ser empregadas ao mesmo tempo ou alternativamente. Em uma modalidade preferencial, parte do condensado purificado é passada para o topo da coluna de destilação da etapa d) para fornecer um refluxo de coluna e o restante é, de preferência, passado para a etapa de extração c) para uso como um agente de extração aquoso.

[0025] O processo da invenção impede a introdução de íons de metal de transição para o produto de peróxido de hidrogênio quando o condensado da etapa de concentração de peróxido de hidrogênio for reutilizado de uma maneira que introduz o condensado no produto de peróxido de hidrogênio. Isso permite economizar o uso de água desionizada na produção de peróxido de hidrogênio e, ao mesmo tempo, fornecer boa estabilidade do produto de peróxido de hidrogênio com baixas quantidades de estabilizadores adicionados.

[0026] O processo da invenção é particularmente vantajoso quando um ejetor acionado por vapor d’água for usado como compressor de vapor na etapa d), devido ao fato de que o vapor d’água usado para acionar o ejetor pode conter sal de ferro ou partículas de ferrugem que se original do gerador de vapor d’água ou dos conduítes de aço de carbono e a etapa e) de purificação do condensado pode impedir a condução de tais impurezas para os estágios do processo em que as mesmas podem aumentar o teor de ferro no produto de peróxido de hidrogênio.

[0027] O processo da invenção de preferência, compreende pelo menos uma etapa adicional de regenerar a solução de trabalho, em que os subprodutos formados no processo são convertidos de volta em quinonas. A regeneração é realizada retirando-se a solução de trabalho hidrogenada entre as etapas a) e b) e tratando a mesma com alumina e/ou hidróxido de sódio, de preferência, com o uso de uma corrente lateral para o processo cíclico que é contínua ou periodicamente submetida à regeneração. Além da regeneração da solução de trabalho hidrogenada, a solução de trabalho extraída oxidada pode ser retirada após a etapa c) e regenerada em uma corrente lateral que usa alumina, hidróxido de sódio ou uma amina orgânica. Os métodos adequados para regenerar a solução de trabalho de um processo de antraquinona são conhecidos da técnica anterior.

[0028] O processo da invenção é, de preferência, realizado no dispositivo da invenção que compreende um hidrogenador para hidrogenar uma solução de trabalho com um gás que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação; um oxidante para oxidar a solução de trabalho hidrogenada com um gás que compreende oxigênio molecular, sendo que o oxidante é conectado ao dito hidrogenador para receber a dita solução de trabalho hidrogenada; um extrator para extrair peróxido de hidrogênio com um agente de extração aquoso da solução de trabalho oxidada, sendo que o extrator é conectado ao oxidante para receber a solução de trabalho oxidada; uma unidade de destilação para concentrar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada e um condensado aquoso, a unidade de destilação que compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do evaporador de peróxido de hidrogênio e um compressor de vapor que recebe vapor de sobrecarga da coluna de destilação e passa vapor comprimido como meio de aquecimento para o evaporador de peróxido de hidrogênio, sendo que a unidade de destilação é conectada ao extrator para receber solução de peróxido de hidrogênio aquoso fornecida pelo extrator; e uma unidade de purificação que compreende um leito de a resina de troca de cátions em sua forma protonada para purificar o condensado aquoso para fornecer um condensado purificado, sendo que a unidade de purificação é conectada à unidade de destilação para receber o condensado aquoso como alimentação. A unidade de purificação é conectada (i) ao extrator, passando o condensado purificado como agente de extração aquoso para o extrator, ou para (ii) a unidade de destilação, passando o condensado purificado como um refluxo de coluna para a coluna de destilação, ou para (iii) um dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, passando o condensado purificado como diluente para o dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio ou para qualquer combinação de aparelhos (i) a (iii). A unidade de purificação é, de preferência, conectada tanto ao extrator quanto à unidade de destilação para permitir que passe uma parte do condensado purificado como refluxo de coluna para a coluna de destilação passando o restante como agente de extração aquoso para o extrator.

[0029] O dispositivo da invenção de preferência, compreende uma solução de trabalho conforme descrito adicionalmente acima para o processo da invenção.

[0030] O hidrogenador a) do dispositivo da invenção pode ser de qualquer tipo conhecido da técnica anterior para hidrogenar uma solução de trabalho que compreende uma alquilantraquinona, uma alquiltetra-hidroantraquinona ou ambas. O hidrogenador pode compreender um reator de coluna de bolha, um reator de tanque agitado, um reator de tubo, um reator de leito fixo, um reator de ciclo ou um reator de elevação de gás para realizar a reação de hidrogenação, dependendo da possibilidade de um catalisador de hidrogenação suspenso ou um catalisador de hidrogenação de leito fixo ter que ser usado. O hidrogenador compreende, de preferência, uma coluna de bolha com uma injeção de reciclagem de gás de hidrogênio no fundo da coluna para uso com um catalisador suspenso conforme conhecido a partir do documento WO 2010/139728 e Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, edição online, entrada "Hydrogen Peroxide", DOI: 10.1002/14356007.a13_443.pub3, páginas 1314 e Fig. 8. O hidrogenador compreende, de preferência, um trocador de calor para remover o calor da reação da solução de trabalho, de preferência, um trocador de calor disposto dentro do reator de hidrogenação. Quando um catalisador de hidrogenação suspenso tiver que ser usado, o hidrogenador tipicamente também compreende um separador para separar o catalisador da solução de trabalho e retornando o mesmo para o reator de hidrogenação, como um filtro, de preferência, um filtro de fluxo cruzado. O hidrogenador de preferência, também compreende um compressor de hidrogênio para realizar a hidrogenação em uma pressão maior que a pressão fornecida pela fonte da alimentação de hidrogênio. O hidrogenador pode compreender adicionalmente um separador para separar gás hidrogênio não reagido da solução de trabalho hidrogenada e reciclando a mesma para o reator de hidrogenação.

[0031] O oxidante b) do dispositivo da invenção pode ser de qualquer tipo conhecido da técnica anterior para oxidar uma solução de trabalho hidrogenada que compreende uma alquilantra-hidroquinona, uma alquiltetra-hidroantra-hidroquinona ou ambas. O oxidante compreende tipicamente reator de oxidação e compreendendo compressor de gás para introduzir um gás comprimido que compreende oxigênio molecular, como ar comprimido, no reator de oxidação. De preferência, uma coluna de bolha, que é, de preferência, operada em contracorrente, é usada como reator de oxidação. A coluna de bolha pode ser livre de dispositivos internos, mas, de preferência, contém dispositivos na forma de embalagens ou placas de peneira, com máxima preferência, placas de peneira em combinação com trocadores de calor internos. O oxidante pode compreender adicionalmente uma unidade para recuperar energia mecânica do efluente gasoso que deixa o reator de oxidação, como um turboexpansor conforme descrito no documento US 4.485.084 ou uma bomba de jato de gás conforme descrito no documento WO 03/070632.

[0032] O extrator c) do dispositivo da invenção pode ser de qualquer tipo conhecido da técnica anterior para extrair o peróxido de hidrogênio com um agente de extração aquoso da solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido. O extrator de preferência, compreende uma coluna de extração, com mais preferência, uma coluna de extração contínua de contracorrente, sendo que as colunas de placa de peneira são mais preferenciais. O extrator também pode compreender uma unidade coalescedora para separar gotículas dispersas de solução de trabalho da solução de peróxido de hidrogênio aquoso obtida pela extração, uma unidade coalescedora para separar gotículas de água dispersas da solução de trabalho extraída, ou ambos os tipos de unidades coalescedoras. O extrator pode compreender adicionalmente uma unidade para purificar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso obtida pela extração ao remover componentes de solução de trabalho, de preferência, uma unidade para lavar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso com um solvente.

[0033] A unidade de destilação d) do dispositivo da invenção compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do evaporador de peróxido e compressor de vapor que recebe vapor de sobrecarga da coluna de destilação e passando vapor comprimido como meio de aquecimento para o evaporador de peróxido de hidrogênio. Qualquer tipo de evaporador de peróxido de hidrogênio e coluna de destilação conhecida da técnica anterior para concentrar uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso pode ser usado. O evaporador de peróxido de hidrogênio pode ser o evaporador de fundos de destilação, que pode ser disposto separadamente da coluna de destilação ou pode ser integrado na coluna de destilação, por exemplo, como revelado no documento EP 0 419 406 A1, Fig. 4 ou no documento EP 0 835 680 A1, Fig. 1 e 2. Um evaporador de termosifão separado que passa uma mistura bifásica de vapor e líquido para a coluna de destilação pode ser usada como evaporador de fundos de destilação. De preferência, um evaporador de filme descendente separado que passa o vapor para a coluna de destilação com reciclagem de líquido não evaporado para o evaporador de filme descendente é usado como evaporador de fundos de destilação. Com mais preferência, a unidade de destilação compreende um evaporador de filme descendente, um recipiente de separação horizontalmente particionado por um eliminador de névoa, conectado abaixo do eliminador de névoa ao evaporador de filme descendente para receber a mistura de vapor e líquido fornecida pelo evaporador, um conduíte conectado ao recipiente de separação acima do eliminador de névoa para passar o vapor para a coluna de destilação, e conduíte de reciclagem para reciclar o líquido do fundo do recipiente de separação para o evaporador de filme descendente. Os eliminadores de névoa adequados para remover gotículas aquosas de uma fase de vapor são conhecidos a partir da técnica anterior, como embalagens, malhas ou redes de metal ou um polímero. A unidade de destilação também pode compreender tanto um evaporador de alimentação de peróxido de hidrogênio quanto evaporador de fundos de destilação, sendo que o vapor comprimido é passado para o evaporador de alimentação de peróxido de hidrogênio, por exemplo, como revelado no documento WO 2012/025333, Fig. 1 e 2, ou para o evaporador de fundos de destilação ou tanto para o evaporador de alimentação de peróxido de hidrogênio quanto para o evaporador de fundos de destilação. A coluna de destilação pode compreender bandejas ou embalagens ou uma combinação de ambas ou, de preferência, compreende embalagens estruturadas para minimizar a queda de pressão na coluna. O compressor de vapor pode ser um compressor mecânico, de preferência, um compressor mecânico de um estágio e é, com máxima preferência, uma bomba de anel de água. O compressor de vapor pode ser alternativamente uma bomba de jato de gás e é, de preferência, um ejetor acionado por vapor d’água. A unidade de destilação pode compreender adicionalmente um trocador de calor para transferir calor do condensado aquoso para a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído que é fornecida para a coluna de destilação. De preferência, a entrada do lado de distribuição de calor do trocador de calor é conectada a uma saída para condensado aquoso no evaporador de peróxido de hidrogênio, a entrada do lado de absorção de calor do trocador de calor é conectada a um conduíte que recebe solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído da coluna de extração e a saída do lado de absorção de calor do trocador de calor é conectada à entrada de alimentação da coluna de destilação.

[0034] A unidade de purificação e) do dispositivo da invenção compreende um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para purificar o condensado aquoso para fornecer um condensado purificado. A resina de troca de cátions pode ser tanto uma resina do tipo gel quanto uma resina macroporosa e é, de preferência, uma resina de troca de cátions fortemente ácida contendo grupos ácido sulfônico. As mais preferenciais são resinas de troca de cátions de poliestireno sulfonado reticulado. O leito de a resina de troca de cátions, de preferência, consiste em partículas de resina essencialmente esféricas que, de preferência, têm um diâmetro de 0,1 a 2 mm, com mais preferência, de 0,5 a 1,0 mm. As resinas de troca de cátions adequadas com formato de partículas esféricas estão comercialmente disponíveis. O leito de uma resina de troca de cátions é, de preferência, fornecido como uma coluna de resina com um leito de resina que tem um comprimento de 0,1 a 10 m. A coluna de resina tem, de preferência, uma entrada abaixo do leito de resina para condensado aquoso a ser purificado e uma saída acima do leito de resina para condensado purificado, a fim de fornecer purificação por um fluxo ascendente através do leito de resina. A unidade de purificação, de preferência, também compreende uma válvula de alívio de pressão que limita a pressão no leito de uma resina de troca de cátions. A válvula de alívio de pressão é, de preferência, fixada a um recipiente que contém o leito de uma resina de troca de cátions em um local acima do leito de uma resina de troca de cátions. O recipiente que contém o leito de resina de troca de cátions pode ser adicionalmente conectado por meio de uma válvula de descarga para um recipiente de purga localizado acima do recipiente que contém o leito de resina de troca de cátions, e o sensor de temperatura pode estar localizado dentro do leito de resina de troca de cátions que abre a válvula de descarga quando a temperatura dentro do leito de resina de troca de cátions excede um valor crítico. Isso permite descarregar o recipiente com água contendo um estabilizador de peróxido de hidrogênio quando a temperatura no leito de resina de troca de cátions subir devido à decomposição de peróxido de hidrogênio.

[0035] A unidade de purificação de preferência, compreende um primeiro filtro a montante do leito de resina de troca de cátions. O primeiro filtro compreende, de preferência, um meio de filtro que tem um tamanho de poro médio de 0,1 a 50 μm, com mais preferência, de 1 a 50 μm. Um refluxo de filtro periodicamente operado ou baseado em uma medição de diferença de pressão através do filtro pode ser usado para impedir que o filtro fique bloqueado por partículas. Qualquer meio de filtro pode ser usado que é suficientemente estável para o peróxido de hidrogênio aquoso e não promove a decomposição de peróxido de hidrogênio. De preferência, um meio de filtro feito de polímeros de aramida, poliolefinas, poliamidas, polímeros fluorados, metais sinterizados ou combinações dos mesmos é usado. Os meios de filtro adequados estão comercialmente disponíveis junto à 3M e Pall. Com máxima preferência, o meio de filtro é feito de polipropileno ou de poliamida de 1,3-diaminobenzeno e ácido benzeno-1,3-dicarboxílico disponível sob o nome comercial Nomex®. A unidade de purificação pode compreender adicionalmente um segundo filtro a jusante do leito de resina de troca de cátions. O mesmo meio de filtro conforme usado para o primeiro filtro pode ser usado para esse segundo filtro.

[0036] O dispositivo da invenção de preferência, compreende um recipiente tampão adicional que é conectado à unidade de purificação para receber o condensado purificado. O recipiente tampão pode ser conectado ao extrator, passando o condensado purificado como agente de extração aquoso para o extrator, ou para a unidade de destilação, passando o condensado purificado como um refluxo de coluna para a coluna de destilação, ou para um dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, passando o condensado purificado como diluente para o dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio ou para qualquer combinação de desses aparelhos. O recipiente tampão é, de preferência, conectado à coluna de extração para fornecer o agente de extração aquoso. O dispositivo da invenção também pode compreender um recipiente tampão adicional para condensado aquoso entre a unidade de destilação e a unidade de purificação, assim como bombas para passar o condensado aquoso da unidade de destilação para a unidade de purificação e para passar o condensado purificado da unidade de purificação para o extrator, a coluna de destilação e/ou um dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio.

[0037] O dispositivo da invenção compreende, de preferência, dispositivos para alívio de pressão, como aberturas ou válvulas de segurança, na unidade de purificação e qualquer recipiente tampão conectado à mesma, para impedir o acúmulo de pressão da decomposição de peróxido de hidrogênio contido no condensado aquoso. Em uma modalidade preferencial, a unidade de purificação compreende um sensor de temperatura no leito de resina de troca de cátions ou a jusante do leito, um reservatório para uma solução aquosa que contém um estabilizador de peróxido colocado em um local acima do leito de resina, as válvulas de descarga para descarregar o leito de resina com o estabilizador do reservatório, e circuito de segurança que abre as válvulas de descarga quando a temperatura detectada pelo sensor de temperatura excede um valor limite.

[0038] A figura mostra uma modalidade preferencial do dispositivo e do processo da invenção. A solução de trabalho oxidada e extraída (1) que compreende uma alquilantraquinona e uma alquiltetra-hidroantraquinona é hidrogenada no hidrogenador (2) com hidrogênio (3) na presença de um catalisador de hidrogenação. A solução de trabalho hidrogenada é passada para um oxidante (4) em que é oxidada com ar (5) . O efluente gasoso (6) do oxidante é adicionalmente tratado para a recuperação de vapor de solvente em uma unidade não mostrada na figura. A solução de trabalho oxidada é passada para uma coluna de extração de bandeja de peneira de contracorrente (7), usada como um extrator para extrair peróxido de hidrogênio, em uma posição próxima do fundo da coluna de extração (7) e é extraído com um agente de extração aquoso (8) introduzido em uma posição perto do topo da coluna de extração (7) . A solução de trabalho oxidada extraída (1) é obtida no topo da coluna de extração (7) e reciclada para o hidrogenador (2). A solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído (9) fornecida pela extração é obtida no fundo da coluna de extração (7) e é passada para uma seção intermediária da coluna de destilação (10) de uma unidade de destilação para concentrar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso (9). A unidade de destilação compreende um evaporador de filme descendente (11) como refervedor de coluna que age como evaporador de peróxido de hidrogênio. A mistura de vapor e líquido gerada no refervedor de coluna é passada para um recipiente de separação (12) equipado com um eliminador de névoa, e o vapor separador (13) é retornado para a coluna de destilação (10). O líquido separado no recipiente de separação (12) é reciclado para o refervedor de coluna e parte desse é retirada do reciclo como um produto de peróxido de hidrogênio aquoso concentrado (14). Uma corrente de água (15) é introduzida como refluxo de coluna perto do topo da coluna de destilação (10) . O vapor de sobrecarga (16) da coluna de destilação (10) é comprimido com um ejetor acionado por vapor d’água (17), usado como compressor de vapor, e o vapor comprimido (18) é passado como meio de aquecimento para o evaporador de filme descendente (11) . O condensado aquoso (19), obtido no evaporador de filme descendente (11) condensando-se o vapor comprimido (18), é passado através de um trocador de calor (20) para aquecer a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído (9) alimentada para a coluna de destilação (10), e adicionalmente para um primeiro recipiente tampão (21) de uma unidade de purificação. O condensado aquoso (19) é, então, passado através de um primeiro filtro (22), um recipiente que contém um leito (23) de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada, e o segundo filtro (24) para um segundo recipiente tampão (25). O condensado purificado (26), coletado no segundo recipiente tampão (25), é passado como agente de extração aquoso (8) para a coluna de extração (7).

Exemplos Exemplo 1

[0039] Os teores de ferro foram determinados fotometricamente com um Fotômetro Jenway UV/Vis 6300 em um comprimento de onda de 565 nm com o uso de kit de teste de ferro Merck Spectroquant® artigo n° 1.14761 e cuveta de 100 mm de largura. O limite de detecção inferior foi determinado como 0,02 mg/l por meio de medições de calibração.

[0040] O condensado de uma usina de produção de peróxido de hidrogênio, que usa um ejetor acionado por vapor d’água para compressão de vapor na unidade de destilação para concentrar a solução de peróxido de hidrogênio extraída, foi analisado e encontrado para conter 0,09 mg/l de ferro dissolvido. Com o uso de condensado com tal alto teor de ferro dissolvido como um agente de extração na etapa de extração de um processo de antraquinona produzirá um peróxido de hidrogênio aquoso que tem estabilidade reduzida devido à decomposição de peróxido de hidrogênio iniciada pelo ferro dissolvido.

[0041] Uma solução aquosa que contém 0,1 mg/l de ferro dissolvido foi preparada adicionando-se uma solução padrão que contém 10 g/l de ferro(III) em 0,5 mol/l de ácido nítrico à água de alta pureza. A solução foi passada em fluxo ascendente através de uma coluna de vidro que contém um leito de resina de troca de íons macroporosa LEWATIT® MonoPlus SP 112 H que tem um diâmetro de 28 mm e altura de 128 mm nas taxas de fluxo de 2 l/h a 7 l/h. Em todas as taxas de fluxo testadas, a água tratada que deixa o leito de resina de troca de íons tinha um teor de ferro abaixo do limite de detecção, isto é, menor que 0,02 mg/l.

Exemplo 2

[0042] O Exemplo 1 foi repetido com uma solução que contém 10 mg/l de ferro dissolvido em uma taxa de fluxo de 3 l/h. A solução purificada continha menos que 0,02 mg/l. Os teores de ferro mais altos foram apenas determinados após passar mais de 200 l da solução através do leito de resina.

Exemplo 3

[0043] Uma unidade de purificação conforme mostrado na figura com referências numéricas (21) a (25) foi instalada em uma usina de produção de peróxido de hidrogênio comercial que usa o processo de antraquinona e ejetor acionado por vapor d’água para compressão de vapor na unidade de destilação para concentrar a solução de peróxido de hidrogênio extraída. O condensado aquoso do evaporador de peróxido de hidrogênio que contém de 10 a 50 mg/l de peróxido de hidrogênio foi passado a montante através de um leito de resina de troca de cátions LEWATIT® MonoPlus SP 112 H que tem um diâmetro de 145 mm e altura de 450 a 600 mm em taxas de fluxo de 45 l/h a 90 l/h e temperatura de 30 °C a 50 °C. 0 condensado purificado foi passado como agente de extração para o extrator para extrair o peróxido de hidrogênio da solução de trabalho oxidada. O experimento foi executado por 105 dias. Por todo esse período, o condensado purificado continha menos de 10 μg/l de ferro (analisado por meio de voltametria ou ICP-MS) e tinha uma condutividade menor que 15 μS/cm. O condensado purificado foi reciclado para a unidade de extração para extrair peróxido de hidrogênio e não leva a um aumento na taxa de decomposição da solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada produzida pela usina e, então, a quantidade de água residual e, então, a quantidade de água residual é reduzida. Essa reciclagem do vapor de água de vapor condensado com subsequente purificação pode economizar até 3 m3/h de água desionizada, em comparação com a operação da usina sem reutilização do condensado aquoso.
Lista de sinais de referência:

1 Solução de trabalho oxidada e extraída como solução de trabalho
2 Hidrogenador
3 Hidrogênio como gás que compreende hidrogênio molecular
4 Oxidante
5 Ar como gás que compreende oxigênio molecular
6 Efluente gasoso
7 Coluna de extração de bandeja de peneira como extrator
8 Agente de extração aquoso
9 Solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluída
10 Coluna de destilação
11 Evaporador de película descendente como evaporador de peróxido de hidrogênio
12 Recipiente de separação
13 Corrente de vapor
14 Solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada
15 Água
16 Vapor de sobrecarga
17 Ejetor acionado por vapor d’água como compressor de vapor
18 Vapor comprimido
19 Condensado aquoso
20 Trocador de calor
21 Primeiro recipiente tampão
22 Primeiro filtro
23 Leito de uma resina de troca de cátions
24 Segundo filtro
25 Segundo recipiente tampão
26 Condensado purificado

Claims

Dispositivo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona caracterizado por compreender
- a) um hidrogenador (2) para hidrogenar uma solução de trabalho (1) que compreende uma alquilantraquinona e/ou uma alquiltetra-hidroantraquinona e pelo menos um solvente miscível em água para a dita alquilantraquinona e/ou alquiltetra- hidroantraquinona com um gás (3) que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação para fornecer uma solução de trabalho hidrogenada;
- b) um oxidante (4) para oxidar a solução de trabalho hidrogenada com um gás (5) que compreende oxigênio molecular para fornecer uma solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido, sendo que o dito oxidante (4) é conectado ao dito hidrogenador (2) para receber a dita solução de trabalho hidrogenada;
- c) um extrator (7) para extrair o peróxido de hidrogênio com um agente de extração aquoso (8) da solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído (9), sendo que o dito extrator (7) é conectado ao dito oxidante (4) para receber a dita solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido;
- d) uma unidade de destilação para concentrar uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada (14) e um condensado aquoso (19), sendo que a dita unidade de destilação compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio (11), uma coluna de destilação (10) que recebe vapor (13) do dito evaporador de peróxido de hidrogênio (11) e um compressor de vapor (17) que recebe vapor de sobrecarga (16) da dita coluna de destilação (10) e passa o vapor comprimido (18) como meio de aquecimento para o dito evaporador de peróxido de hidrogênio (11), sendo que a dita unidade de destilação é conectada ao dito extrator (7) para receber a dita solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído (9); e
- e) uma unidade de purificação que compreende um leito (23) de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para purificar o dito condensado aquoso (19) para fornecer um condensado purificado (26), sendo que a dita unidade de purificação é conectada à dita unidade de destilação para receber o dito condensado aquoso (19) como alimentação e é conectada (i) ao dito extrator (7), passando condensado purificado (26) como agente de extração aquoso (8) para o dito extrator (7), ou (ii) à dita unidade de destilação, passando o condensado purificado (26) como um refluxo de coluna para a dita coluna de destilação (10), ou (iii) a um dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, passando o condensado purificado (26) como diluente para o dispositivo de diluição de peróxido de hidrogênio, ou (iv) qualquer combinação dentre (i) a (iii) .
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compressor de vapor (17) da dita unidade de destilação é um ejetor acionado por vapor d’água.
Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de destilação compreende um evaporador de filme descendente como evaporador de peróxido de hidrogênio (11), um recipiente de separação (12) horizontalmente particionado por um eliminador de névoa, conectado abaixo do eliminador de névoa ao evaporador de filme descendente para receber uma mistura de vapor e líquido fornecida pelo evaporador de peróxido de hidrogênio (11), um conduíte conectado ao recipiente de separação (12) acima do eliminador de névoa para passar o vapor para a coluna de destilação (10), e um conduíte de reciclagem para reciclar o líquido do fundo do recipiente de separação (12) para o evaporador de filme descendente.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de purificação compreende um primeiro filtro (22) a montante do dito leito (23) de resina de troca de cátions.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resina de troca de cátions é uma resina de poliestireno sulfonada.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender adicionalmente um recipiente tampão (25) conectado à dita unidade de purificação para receber o dito condensado purificado (26) e conectado ao dito extrator (7) para fornecer o dito agente de extração aquoso (8).
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de purificação compreende um segundo filtro (24) a jusante do dito leito (23) de resina de troca de cátions.
Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por compreender um trocador de calor (20) que transfere calor do dito condensado aquoso (19) para a dita solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído (9).
Processo para produzir peróxido de hidrogênio por meio de um processo de antraquinona caracterizado por compreender as etapas de
- a) hidrogenar uma solução de trabalho que compreende uma alquilantraquinona e/ou uma alquiltetra- hidroantraquinona e pelo menos um solvente para a dita alquilantraquinona e/ou alquiltetra- hidroantraquinona com um gás que compreende hidrogênio molecular na presença de um catalisador de hidrogenação para fornecer uma solução de trabalho hidrogenada,
- b) oxidar a solução de trabalho hidrogenada da etapa a) com um gás que compreende oxigênio molecular para fornecer uma solução de trabalho oxidada que contém peróxido de hidrogênio dissolvido,
- c) extrair peróxido de hidrogênio da solução de trabalho oxidada da etapa b) com um agente de extração aquoso para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído que contém de 25 a 50 % em peso de peróxido de hidrogênio,
- d) concentrar a solução de peróxido de hidrogênio aquoso diluído da etapa c) em uma unidade de destilação que compreende um evaporador de peróxido de hidrogênio, uma coluna de destilação que recebe vapor do evaporador de peróxido de hidrogênio e um compressor de vapor que recebe vapor de sobrecarga da coluna de destilação e passa vapor comprimido como meio de aquecimento para o evaporador de peróxido de hidrogênio, para fornecer uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso concentrada que contém de 45 a 90 % em peso de peróxido de hidrogênio, e um condensado aquoso,
- e) purificar o condensado aquoso da etapa d) em uma unidade de purificação ao passar o mesmo através de um leito de uma resina de troca de cátions em sua forma protonada para fornecer um condensado purificado, e
- f) reutilizar o condensado purificado da etapa e) como (i) um agente de extração aquoso na etapa de extração c), (ii) um refluxo de coluna para a coluna de destilação na etapa de concentração d), (iii) um diluente em uma etapa de diluir uma solução de peróxido de hidrogênio aquoso, ou (iv) em qualquer combinação de (i) a (iii) .
Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que na etapa d) um ejetor acionado por vapor d’água é usado como compressor de vapor.
Processo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a etapa e) compreende filtrar o condensado aquoso da etapa d) antes de passá-lo sobre o leito de resina de troca de cátions.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que parte do condensado purificado é passado para o topo da coluna de destilação da etapa d) para fornecer um refluxo de coluna e o restante é passado para a etapa de extração c).
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que na etapa e) o leito de resina de troca de cátions é substituído por resina fresca quando a concentração de ferro, níquel ou cromo no dito condensado purificado aumenta para um valor de mais de 0,02 mg/1.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que a solução de trabalho extraída da etapa c) é reciclada para a etapa de hidrogenação a).
Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a solução de trabalho extraída da etapa c) é seca antes de ser reciclada para a etapa de hidrogenação a).