Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoffsuperoxyd. Die Erfindung betrifft die Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd aus Überschwefel säurelösungen oder aus angesäuerten Lösun gen von Überschwefelsäuresalzen.
Es ist schon festgestellt worden, dass bei der Zubereitung von Wasserstoffsuperoxyd durch Destillieren von Überschwefelsäure lösungen oder von angesäuerten Lösungen von Überschwefelsäuresalzen das Wasserstoff superoxyd sich äusserst vorteilhaft innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereiches der Schwefelsäure entwickelt. Wenn daher Lösungen dieser Art, wie zum Beispiel in elektrolytischen Zellen erzeugte Lösungen, destilliert werden, setzt sich das anfänglich überdestillierte Produkt aus reinem Wasser und nur einer geringen darin enthaltenen Menge Wasserstoffsuperoxyd zusammen.
Bei fortschreitender Destillation und zu nehmender Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyten entwickeln sieh jedoch in der Lösung immer grössere Mengen Wasserstoff superoxyd. Die aufsteigenden Dämpfe ent- halten infolgedessen eine steigende Menge Wasserstoffsuperoxyd, wobei diese Entwick lung anhält, bis die Konzentration des Was serstoffsuperoxyds in diesen Dämpfen ein Maximum erreicht.
Wenn die Destillation über das Maximum der für die Entwicklung von Wasserstoffsuperoxyd aus Überschwefel säure und angesäuerten Salzen dieser Säure geeignetsten Schwefelsäurekonzentration hin aus fortgesetzt wird, entsteht eine Reak tion zwischen dem Wasserstoffsuperoxyd im flüssigen Zustand und der Schwefelsäure, wobei sich Carosäure bildet und der Wasser stoffsuperoxydgehalt in den aufsteigenden Dämpfen fortlaufend verringert wird. Schliesslich wird ein Stadium erreicht, in welchem die überdestillierten Dämpfe kein Wasserstoffsuperoxyd mehr enthalten.
Trotz dem die destillierte Lösung in diesem Sta dium eine beträchtliche Menge aktiven Sauerstoff enthält, besteht sie in der Form von Carosäure und nicht in der Form von Wasserstoffsuperoxyd. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, Überschwefelsäurelösungen und angesäuerte Lösungen von Übersehwefelsäuresalzen bis zu einem solchen Grad zu destillieren, bei welchem ungefähr die Hälfte des Persulfates hydrolysiert ist;
die Hydrolyse des Persul- fates und die Destillation des Wasserstoff- superoxydes aus der Lösung ist bei diesem Grade beendet. Die konzentrierte Lösung wird hierauf der Wirkung von Wasserdampf unterworfen. Hierbei wurde vorgeschlagen, während der Einwirkung des Wasserdampfes auf die konzentrierte Lösung so zu verfahren, dass diese aktiven Sauerstoff enthaltende kon zentrierte Lösung durch einen Kolonnenappa rat in der der Strömungsrichtung des auf diese Lösung einwirkenden Wasserdampfes entgegengesetzten Richtung hindurchgeführt wird.
Wenn in dieser Weise verfahren wird, so ist zu beachten, dass der während der ersten Destillationsstufe, das ist während der Konzentrationsperiode gebildeteWasserdampf und der zusätzliche, in Kontakt mit dem kon zentrierten Stoff verwendete Wasserdampf in die Kühler geleitet werden, wo sie sich ge genseitig mischen.
Die Aufgabe der Erfindung ist die De stillation von Lösungen, die Überschwefel säure und angesäuerte Salze dieser Säure enthalten, zur grösstmöglichen Erzeugung von Wasserstoffsuperoxyd höchster Konzentra tion.
Die Erfindung macht sich ferner zur Aufgabe, Überschwefelsäure enthaltendes ,Wasserstoffsuperoxyd aus angesäuerten Per sulfaten bei minimalem Energieaufwand zu gewinnen.
Erfindungsgemäss werden Überschwefel säurelösungen, wie sie zum Beispiel aus der elektrolytischen Zelle kommen, oder ange säuerte Persulfatlösungen konzentriert, bis der Schwefelsäuregehalt der Lösung die optimale Konzentration erreicht., bei welcher eine rasche Hydrolyse erfolgt, das ist eine Kon zentration von 750 bis 1050 g Schwefelsäure pro 1 Liter der Lösung. Während dieser De stillations- und Konzentrationsperiode wer den die ausgestossenen, eine beträchtliche Menge Wasserstoffsuperoxyddampf enthal tenden Dämpfe im Gegenstrom mit der der Konzentrierung unterworfenen Lösung in Be rührung gebracht.
Bei diesem Verfahren wird der konzen trierte Elektrolyt, dem zum Zweck der Be freiung des Rückstandes des aktiven Sauer stoffes als Wasserstoffsuperoxyd zusätz liches Wasser beigegeben werden muss, mit diesem Wasserzusatz behandelt und das Kon densat enthält das bei der anfänglichen De stillation ausgestossene Wasserstoffsuperoxyd zusammen mit dem Wasserstoffsuperoxyd, das bei der abschliessenden Destillation unter Erzeugung von aktiven Sauerstoff in hoher Volumenkonzentration enthaltenden Destil laten ausgestossen wurde.
Sollte der konzentrierte Elektrolytrück- stand irgendwelche Mengen aktiven Sauer stoffes enthalten, so können diese letzten Spuren dadurch beseitigt werden, dass zu sätzlicher Wasserdampf in den Kolonnen apparat hineingegeben wird.
Der ganze Arbeitsvorgang kann in einem einzigen Kolonnenapparat durchgeführt. wer den, indem die während der vorläufigen Ver dampfung der Lösung gebildeten Dämpfe für die Konzentration in diesen Apparat hinein gegeben werden, und zwar an der Stelle, an welcher die bereits darin befindlichen auf steigenden Dämpfe auf den gleichen Wasser stoffsuperoxydgehalt konzentriert worden sind wie die aus der anfänglichen Ver dampfung des Zellenelektrolytes erhaltenen Dämpfe.
In der Zeichnung ist eine für die Aus führung des Verfahrens gemäss der Erfin dung geeignete Vorrichtung dargestellt. Der Zellenelektrolyt, der Überschwefelsäure oder ein angesäuertes Persulfat sein kann, wird durch ein Zuführungsrohr 2 in eine Retorte oder einen geeigneten Verdampfungsbehälter 1 eingeführt. Der Verdampfungsbehälter ist mit einer geeigneten Erhitzungsvorriehtung versehen, durch welche die im Behälter ent- lialtene Lösung fortgesetzt verdampft wird.
Diese Erhitzungsvorrichtung umfasst im vor liegenden Fall einen Heizmantel 3, in wel- chem Heizflüssigkeit zirkuliert, die an der Stelle 4 in den Mantel eintritt und diesen an der Stelle 5 wieder verlässt.
Die Lösung wird durch das Rohr 2 fort laufend in den Verdampfungsbehälter 1 ein geführt, und zwar derart, dass sie am Boden dieses Behälters austritt; sie verdampft darin fortgesetzt, und die sich dabei bildenden, Wasserstoffsuperoxyd enthaltenden Dämpfe werden durch die Leitung 6 abgeführt, die gegebenenfalls mit einem Heizmantel 7 ver sehen sein kann, zum Zwecke, die in der Lei tung enthaltene Flüssigkeit im dampfförmi- gen Zustand zu erhalten und vor dem Ein tritt in den Kolonnenapparat vorzuwärmen.
Bei der Einleitung des beschriebenen Ar beitsprozesses wird die Verdampfung im Ver- dampfungsbehälter 1 fortgesetzt, bis die darin enthaltene Flüssigkeit die für die optimale Hydrolyse günstigste Konzentration erreicht hat. Alsdann wird zusätzliche Flüssigkeit durch das Rohr 2 in den Behälter eingeführt, und zwar in einem der Verdampfung äqui valenten Betrag, damit die optimale Kon zentration unverändert erhalten bleibt.
Wenn die Verdampfungsflüssigkeit die optimale Konzentration erreicht hat, näm lich eine Konzentration von 750 bis 1050 g Schwefelsäure pro Liter, wird sie durch die Leitung 8 in den Kolonnenapparat 10 ge leitet, wobei der Eintritt am obern Ende des Apparates stattfindet, damit die Flüssig keit durch den Apparat nach unten fliessen kann.
Die durch die Leitung 6 in den Kolonnen apparat 10 gelangenden Dämpfe werden an einer solchen Stelle in diesen Apparat ein geführt, an welcher das Wasserstoffsuper oxyd in den bereits im Apparat befindlichen Dämpfen die gleiche Konzentration besitzt wie in den durch die Leitung 6 zugeführten Dämpfen. Diese kombinierten Dämpfe ent weichen nach oben und bilden einen Gegen strom zum Fluss der durch die Leitung 8 oben in den Kolonnenapparat 10 eingeführten kon zentrierten Lösung. Um einen guten gegen seitigen Kontakt zwischen der fallenden kon zentrierten Lösung und den aufsteigenden Dämpfen zu erreichen, wird der Kolonnen apparat 10 mit einem geeigneten Füll- und Kontaktmaterial, beispielsweise mit Por zellanbruchstücken 11, gefüllt.
Sofern die im Apparat fallende konzen trierte Lösung unterhalb der Einführung der Leitung 6 noch Spuren aktiven Sauerstoffes aufweisen sollte, werden diese Spuren durch die Berührung mit dem am untern Ende des Kolonnenapparates an der Stelle 12 ein geführten Wasserdampf, der dem fallenden Konzentrat entgegenströmt, als Wasserstoff superoxyd wegdestilliert. Die Schwefelsäure oder die angesäuerte Persulfatlösung verlässt den Kolonnenapparat am untern Ende des selben durch den umgebogenen Auslass 13.
Während der Berührung im untern Teil des Apparates 10 weisen der aufsteigende Wasserdampf und der Wasserstoffsuper oxyddampf in einer gewissen, im mittleren Teil des Apparates gelegenen Zone die gleiche Wasserstoffsuperoxydkonzentration auf wie die aus dem Verdampfungsbehälter 1 in den Kolonnenapparat eintretenden Dämpfe, so dass eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Destillation von Wasserstoffsuperoxyd höch ster Konzentration stattfindet. Die im Ko lonnenapparat 10 aufsteigenden vereinigten Dämpfe werden durch die Leitung 15 unter Vakuum in einen geeigneten, nicht dargestell ten Kondensationsapparat geleitet.