CH359123A - Process for concentrating hydrogen peroxide solutions - Google Patents

Process for concentrating hydrogen peroxide solutions

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CH359123A
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hydrogen peroxide
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solutions
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Joseph Dr Mueller
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Degussa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/01Hydrogen peroxide
    • C01B15/013Separation; Purification; Concentration

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

      Verfahren    zum Konzentrieren von     Wasserstoffperoxydlösungen       Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren zum Kon  zentrieren von     Wasserstoffperoxydlösungen,        gege-          benenfalls        bis        zu        einer        Konzentration        von        fast        100'%,     wonach in einfacher und gefahrloser Weise auch  hochkonzentriertes Wasserstoffperoxyd aus verdünn  ten Lösungen gewonnen werden kann.  



  Für die Herstellung von     hochkonzentriertem     Wasserstoffperoxyd werden nach bekannten Ver  fahren verdünnte Lösungen von etwa 30-35     Gew:O/o     kontinuierlich oder in Chargen im Vakuum ver  dampft. Der reine Dampf wird sodann rektifiziert,  wobei man zur Erhöhung der Konzentration auch  schon während der Rektifikation oder im     Anschlüss     an sie Wärme zugeführt hat. Es ist auch schon eine  Methode bekanntgeworden, bei der die Peroxyd  lösung einmal oder mehrere Male total verdampft  und die Dämpfe dann zur Einstellung der gewünsch  ten Konzentration fraktioniert werden.

   Allen diesen  Verfahren ist gemeinsam, dass die gegebenenfalls  schon auf Höchstkonzentration gebrachten Lösungen  noch einmal einer Erhitzung bzw.     Verdampfung     unterworfen werden müssen, um die Konzentration  zu steigern, wobei selbstverständlich die Gefahr des  Eintritts von Verlusten durch Zersetzung besonders  gross ist, abgesehen davon, dass die Handhabung so  konzentrierter heisser Lösungen in grossen Mengen  nicht ungefährlich ist.  



  Es wurde nun gefunden, dass man diese Schwierig  keiten dadurch umgehen kann, dass Lösungen mit       Konzentrationen        von        z.        B.        über        70        oder        75        %        nur     noch durch eine geregelte Rektifikation als letzte  Stufe weiter konzentriert werden, ohne dass nochmals  eine Erhitzung oder     Verdampfung    der hochkonzen  trierten Produkte notwendig ist. Nach dem Verfahren  der Erfindung werden verdünnte Lösungen, z.

   B. mit  einem Gehalt von etwa 35 bis 45     Gew         /o    Wasser  stofftaeroxvd, zunächst teilweise, zweckmässig in einem    Kletterverdampfer, verdampft und die entstandenen  Dämpfe in einem an den Verdampfer angeschlossenen       Dephlegmator    im Gegenstrom mit einer Lösung etwa  gleicher Konzentration wie das Ausgangsprodukt in  Berührung gebracht. Vorteilhaft verfährt man dabei  so, dass das gleiche Produkt     teils    dem Verdampfer  und teils dem     Dephlegmator    in einem bestimmten,  später noch näher zu erörternden     Verhältnis    zuge  führt wird.

   Es wird dabei an Wärme gespart, weil  der     Rückfluss    im Gegensatz zu den bekannten Ver  fahren nicht durch Kühlung herbeigeführt, sondern  durch frische Ausgangslösung bewirkt wird, die dabei       aufkonzentriert    wird. Aus dem     Dephlegmator    wird  dann eine bereits     vorkonzentrierte    Lösung heiss abge  zogen und nun in dem Verdampfer einer zweiten  Stufe total verdampft. Die Dämpfe dieser Stufe ge  langen mit hoher Konzentration unmittelbar in eine       Rektifizierkolonne,    wo sie durch eine am Kopf der  Kolonne angebrachte regulierbare Kühlung auf die  gewünschte hohe Konzentration fraktioniert konden  siert werden.

   Das hochkonzentrierte Produkt kann  dann unmittelbar in Vorratsbehältern aufgefangen  werden, ohne dass es nochmals einer Erwärmung aus  gesetzt werden muss.  



  Zwischen dem Verdampfer der zweiten Stufe, in  dem die Totalverdampfung stattfindet, und der     Frak-          tionierkolonne    ist zweckmässig ein     Abscheider    ange  ordnet, der die Rückstände und Verunreinigungen  aufnimmt und bei kontinuierlicher Durchführung des  erfindungsgemässen Verfahrens von Zeit zu Zeit ent  leert werden muss.  



  Die Konzentration, mit der das Produkt der  ersten Stufe der Totalverdampfung zugeführt wird,  ist, wie bereits erwähnt, abhängig von dem Umfang  der Teilverdampfung bzw. von der Grösse des Rück  laufes an frischer Lösung in der ersten Stufe. Man  kann also diese Konzentration durch das Rückfluss-           verhältnis    weitgehend regeln und damit auch den       Konzentrierungseffekt    für das Endprodukt beeinflus  sen.

   Bei einem     Rückflussverhältnis    von 0,25 bis 0,30  erhält man beispielsweise das     Konzentrationsmaxi-          mum        von        93        bis        95        Gew.%        im        Kondensationspro-          dukt    der     Fraktionierkolonne.    Dabei beträgt die Kon  zentration der der Totalverdampfung der zweiten       Stufe        zugeführten        Lösung        etwa        70     <RTI  

   ID="0002.0020">   bis        75%.        Sofern          nur        Endkonzentrationen        von        80        oder        85        %        gewünscht     werden, genügt eine     Konzentrierung    von 55     bis     45     Gew        a/    0 vor der Totalverdampfung, die man durch  Einstellung eines     Rückflussverhältnisses    von 1,5 bis  1,0 leicht erreicht.  



  Der reibungslose Ablauf des Verfahrens der Erfin  dung und insbesondere die Gesamtausbeute hängt  weitgehend von der richtigen Führung der Totalver  dampfung in der zweiten Stufe ab. Es hat sich gezeigt,  dass man besonders vorteilhaft dann arbeitet, wenn  man einen zweckentsprechenden Werkstoff für den  Verdampfer der zweiten Stufe auswählt, und zwar  hat sich hier besonders ein oxydiertes     Tantalrohr    als       "*,7erdampfereinsatz    bewährt, während     anodisch    oxy  dierte Aluminiumrohre zwar auch geeignet sind, sich  jedoch hinsichtlich ihrer Lebensdauer weniger günstig  verhalten.

   Die Oxydation des     Tantals    kann, was nicht  Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, thermisch  erfolgen, wird aber besser elektrolytisch vorgenom  men, indem das     Tantalrohr    in einen Schwefelsäure  elektrolyten als Anode geschaltet wird. Die Oxyda  tion wird bis zum Auftreten der völligen     Sperrung          fortgesetzt,    und zwar so, dass beim Anlegen einer  Spannung von 50 V praktisch kein Stromdurchgang  mehr festzustellen ist.

   Es hat sich gezeigt, dass     Tantal     ohne eine solche Oxydationsbehandlung gegenüber  konzentrierten     Wasserstoffperoxydlösungen        nicht     völlig beständig ist, sondern eine Verfärbung der  Konzentrate bewirkt, vor allem wenn die     Oberfläche     nicht poliert wurde. Die     anodische    Oxydation ersetzt  hier eine besondere mechanische Bearbeitung.  



  Um den Übergang von flüchtigen Säuren bei der  Totalverdampfung zu verhindern und eine zweck  mässige Konsistenz des Rückstandes     herbeizuführen,     empfiehlt es sich, die Ausgangslösungen mit     Pyro-          phosphat    auf     Methylorange-Neutralität    einzustellen.  In diesem Falle scheidet sich der Rückstand bei der  Totalverdampfung in Form einer viskosen Schmiere  ab, so dass die Gefahr von Verstopfungen nicht be  steht. Sofern Aluminium in der Apparatur verwendet  wird, kann den Ausgangslösungen     zu    dessen Schutz  auch eine geringe Menge     Ammoniumnitrat        in    Höhe  von etwa 0,1-0,3 g/1 zugegeben werden.  



  Das Verfahren der Erfindung, bei dem die not  wendige Konzentrierung der Ausgangslösungen vor  der Totalverdampfung     stattfindet,    so dass beim Rek  tifizieren des Dampfes unmittelbar ein völlig reines  hochkonzentriertes Wasserstoffperoxyd gewonnen  wird, zeichnet sich also dadurch aus, dass die direkte  Wärmezufuhr auf Konzentrationen beschränkt ist,  bei denen sie noch gut verträglich bleibt. Ausserdem  wird die Konzentrierung kontinuierlich durchgeführt,    derart, dass das Vorhandensein von grösseren Mengen  an konzentriertem und heissem Peroxyd in der Appa  ratur vermieden wird. Dadurch lassen sich die Ge  fahren bei der Handhabung konzentrierter heisser Lö  sungen auf ein Minimum herabsetzen.  



  Auch für die Benutzung von durch organische  Bestandteile verunreinigten Lösungen, wie sie z. B.  aus dem an sich bekannten     Anthrachinon-Verfahren     anfallen, ist das Verfahren gemäss der Erfindung gut  geeignet. Die flüchtigen organischen Bestandteile  werden beim Konzentrieren über Kopf abgetrieben,  während nichtflüchtige anorganische und organische  Anteile bei der Totalverdampfung ausgeschieden wer  den, so dass ein sehr reines Konzentrat entsteht.  



  Da die Ausgangslösung als     Rückfluss    beim Kon  zentrieren verwendet und die Reinheit des konzen  trierten Produktes durch eine einmalige Totalver  dampfung gewährleistet wird, arbeitet das erfindungs  gemässe Verfahren auch mit verhältnismässig verdünn  ten Ausgangslösungen sehr wirtschaftlich.  



  Zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfah  rens wird seine Durchführung nochmals anhand der  Abbildung im einzelnen beschrieben.  



  Die dort schematisch dargestellte Vorrichtung be  steht aus     einem    Vorratsgefäss<B>11,</B> in dem sich     bei-          spielsweise        35        %ige        Wasserstoffperoxydlösung        befin-          det,    von der nur ein Teil, je nach dem gewünschten       Rücklaufverhältnis,    über die Leitung 12 dem Ver  dampfer 13 und ein anderer Teil über 14 dem       Dephlegmator    15 zugeführt wird.

   Aus dem Ver  dampfer 13, der über den Dampfmantel 16 geheizt  wird, gelangen die Dämpfe in den     Dephlegmator    15,  wo ihnen die flüssig aufgegebene Lösung entgegen  strömt. Der überschüssige Wasserdampf verlässt den       Dephlegmator    am Kopf bei 17 und wird in dem  Kühler 18 kondensiert. Sofern hier Wasserstoffper  oxyd     mitübergeht,    kann dieses in verdünnter Form  in den Produktionsbetrieb zurückgeführt werden. Aus  dem     Dephlegmator    läuft am Fuss eine     aufkonzentrierte     Lösung, zweckmässig über eine     Überlaufschwelle    bei  19, ab und wird dem Totalverdampfer 111 der zwei  ten Stufe zugeführt. Der Totalverdampfer wird durch  den Heizmantel 112 mit Dampf beheizt.

   Die Dämpfe  gelangen von dort in den     Abscheider    113, in dem die  Verunreinigungen zurückbleiben und treten dann  unten in die     Rektifizierkolonne    114 ein, die an ihrem  oberen Ende mit     einem        Rückflusskühler    115 ausge  stattet ist.  



  Durch diesen wird die Kondensation geregelt und  auf die gewünschte Konzentration eingestellt. Das  Konzentrat wird über einen gekühlten Siphon 116  abgezogen und in den Vorratsgefässen 117 gespei  chert. Die überschüssigen Dämpfe aus der Kolonne  114 werden im Kühler 118 kondensiert. Die Kühler  18 und 118 sind mit der Vakuumpumpe 119 verbun  den. Um jede Verunreinigung und Zersetzung der  hochkonzentrierten Lösung zu vermeiden, wird die  Kolonne 114     vorteilhafterweise    aus Glas hergestellt  und mit Glasringen oder anderen Füllkörpern be  schickt. Als Werkstoff ist auch reines Aluminium      ebenso wie oxydiertes     Tantal    möglich, obwohl  letzteres wegen seines hohen Preises hierfür prak  tisch kaum in Betracht kommen dürfte.  



  <I>Beispiel 1</I>  In der vorstehend beschriebenen Apparatur wird  eine Lösung von 35     Gew        ()/o    Wasserstoffperoxyd, die  mit     Natriumpyrophosphat    auf     Methylorange-Neutra-          l.ität    eingestellt ist, derart verarbeitet, dass unter Ein  haltung eines     Rücklaufverhältnisses    von 0,30 ein Teil  in der ersten Stufe verdampft und ein anderer Teil  flüssig auf den     Dephlegmator    aufgegeben wird. Es  entsteht ein Konzentrat von 75     Gew         /o,    das dann  der Totalverdampfung in der zweiten Stufe zugeführt  wird.

   Nach Kondensation der Dämpfe aus der Total  verdampfung erhält man ein Produkt von 93 bis  95     Gew.O/o    Wasserstoffperoxyd. Die Apparatur wird  unter einem Druck von 30-60 mm     Hg    betrieben.  Die Temperatur erreicht in der ersten Stufe 55-65  C  und in der zweiten Stufe 60-70  C. Die Ausbeute  liegt bei 98-99 0/0. In einer Apparatur mit Heiz  rohren von 2 m Länge und 20 mm lichter Weite  können stündlich 10-12 Liter     Wasserstoffperoxyd-          Lösung    konzentriert werden. Der Dampfdruck be  trägt dabei 0,1     at.    Die gewonnenen     hochkonzentrier-          ten    Produkte zeigen eine sehr gute Haltbarkeit.  



  <I>Beispiel 2</I>  Die beschriebene Apparatur eignet sich auch für  die Reinigung und Konzentrierung von verdünnten       Wasserstoffperoxydlösungen,    wie solche aus strom  losen organischen Herstellungsprozessen, z. B. durch       Autoxydation    eines     Anthrahydrochinons    in     einem     organischen     Lösungsmittelgemisch    mit anschliessender  Wasserextraktion erhalten werden. Diese Lösungen  enthalten neben dem     H202    aus der organischen Lö  sung stammende organische     Verbindungen    und Ver  unreinigungen, die bei der Aufarbeitung und Konzen  trierung entfernt werden müssen, um ein reines und  stabiles Handelsprodukt zu erhalten.

   Insbesondere  ist eine Reinigungsoperation nötig, um höher kon  zentrierte     Wasserstoffperoxydlösungen    herstellen zu  können. In der ersten Stufe beim Konzentrieren wer  den die flüchtigen organischen Stoffe mit dem über  schüssigen Wasser abgestreift, während die nicht  flüchtigen Verunreinigungen bei der folgenden Total  verdampfung abgeschieden werden.  



  Ein wässriger Extrakt aus dem     Anthrachinon-          Verfahren,    der z. B. 9,95g 11,02 in 100     ml    enthält,  wird mit saurem     Natriumpyrophosphat    auf     Methyl-          orange-Neutralität    eingestellt und der Apparatur unter  Einhaltung eines     Rücklaufverhältnisses    von 0,41 zum  Teil im ersten Heizrohr verdampft und zum Teil  auf den     Dephlegmator    aufgegeben.

   In der ersten Stufe       werden        58        %        des        Lösungsvolumens        abgetrieben,     wobei mit dem Wasserdampf die flüchtigen orga  nischen Verbindungen entfernt werden und nur etwa  2     0,'o    des vorhandenen     H202    mitgehen.

   Das Konzen  trat mit etwa 23g     H202    in 100     ml    wird der Total  verdampfung in der zweiten Stufe zugeleitet und    ergibt in der     Rektifizierkolonne        ein    reines Produkt       von        53        Gew.%        H202        in        14,51/o        des        ursprünglichen     Lösungsvolumens, entsprechend einer Ausbeute von       96        0/0.        Die        restlichen        27,

  5        %        der        Lösung        werden        als          Destillatwasser    nach der     Rektifizierkolonne        nieder-          geschlagen.        Etwa        1%        des        zugeführten        Wasserstoff-          peroxyds    befindet sich im Rückstand der Totalver  dampfung und kann aus diesem mit Dampf ausge  blasen werden. Gesamtausbeute liegt um 99 0/0.

   Die  Apparatur wird unter einem     Druck    von 30-60 mm       Hg    betrieben, der Druck des Heizdampfes beträgt  0,1 atü. Sowohl das Kopfprodukt von der 1. Stufe  (Konzentrierung) wie das     Destillat    nach der     Rekti-          fizierkolonne    werden dem     Extraktionsprozess    wieder  zugeführt. Die darin     vorhandenen,    organischen Pro  dukte wirken     einer    weiteren Auflösung entgegen und  die kleinen     H20=    Mengen, die     mit    den Dämpfen  mitgehen, bleiben erhalten.

   Das     gewonnene    Produkt  ist     farblos    und nahezu geruchlos und hat ohne Stabi  lisierung eine sehr gute Haltbarkeit. Innerhalb 9     Wo-          chen        wurde        eine        Zersetzung        von        1,9%        festgestellt.     <I>Beispiel 3</I>  Wenn der wässerige Extrakt     nach    Beispiel 2  20,0 g     H202    in 100     ml    enthält, werden bei einem       Rücklaufverhältnis        von        0,

  41        in        der        ersten        Stufe        53        %     des Lösungsvolumens abgetrieben, wobei     3,30/9    an       H202        mitgehen.    Aus der     Rektifizierkolonne    wird ein       reines    Produkt von 76     Gew.O/o        H202    in<B>170/a</B> des  ursprünglichen Lösungsvolumens, entsprechend einer       Ausbeute        von        90        0/0,

          erhalten        und        30        %        des        Lösungs-          volumens    fallen als verdünntes Kondensat nach der       Rektifizierkolonne    mit 5 0/a an     ursprünglich    vorhan  denem     H20,        an.    Im Rückstand der Totalverdampfung  -     etwa        0,

  25        %        des        Ausgangsvolumens    -     befindet          sich        1%        des        zugeführten        H202.        Die        Gesamtausbeute          der        Destillation        liegt        über        99        %.        Das        erhaltene        Pro-          dukt   

   ist sehr haltbar und ist     farb-    und     geruchlos.    Die  organischen Stoffe sind zum     allergrössten        Teil    ent  fernt, desgleichen die aus der Apparatur stammenden  anorganischen     Verunreinigungen.    Der wässerige Ex  trakt enthält meist einige mg Eisen und Aluminium  pro Liter und 1500-2000 mg pro Liter organische       Stoffe,    bestehend aus den     Lösungsmitteln    und ihren  Oxydationsprodukten.

   Etwas organische     Substanz     stammt auch aus dem     Anthrachinon.    Das     gereinigte     und konzentrierte Produkt enthält im Durchschnitt  0,3 mg Eisen und Aluminium und 100-200 mg       organische        Stoffe        pro        Liter,        so        dass        ein        80-90%,iger     Reinigungseffekt vorliegt.  



  <I>Beispiel 4</I>  Bei der Aufarbeitung eines wässerigen Extraktes  mit 4,9g     H202    in 100 ml werden bei einem Rück  laufverhältnis von 0,45 in der ersten Stufe     50,01o    des       Lösungsvolumens        abgestreift,        wobei        1,5        %        an        H202     mitgenommen werden.

       13,51/o    des Lösungsvolumens       werden        als        30        gew.%iges        reines        Produkt        mit        97,8%     Ausbeute aus der     Rektifizierkolonne    erhalten und       36,511/o    des Ausgangsvolumens fallen als Kondensat      nach der     Rektifizierkolonne    mit Spuren an     H202    an. Die  Gesamtausbeute erreicht fast 100 /a.

   Das 30     gew        4/oige     Produkt entspricht     allen        Anforderungen    eines Han  delsproduktes.



      Method for concentrating hydrogen peroxide solutions The invention relates to a method for concentrating hydrogen peroxide solutions, if necessary up to a concentration of almost 100%, after which highly concentrated hydrogen peroxide can also be obtained from dilute solutions in a simple and safe manner.



  For the production of highly concentrated hydrogen peroxide, dilute solutions of about 30-35 wt: O / o are evaporated continuously or in batches in a vacuum according to known methods. The pure steam is then rectified, whereby heat has already been added during the rectification or after it to increase the concentration. A method has also become known in which the peroxide solution is totally evaporated once or several times and the vapors are then fractionated to set the desired concentration.

   All of these processes have in common that the solutions, which may have already been brought to maximum concentration, have to be subjected to heating or evaporation again in order to increase the concentration, the risk of losses due to decomposition being particularly high, of course, apart from the fact that the Handling such concentrated hot solutions in large quantities is not without danger.



  It has now been found that these difficulties can be circumvented in that solutions with concentrations of z. B. over 70 or 75% can only be further concentrated through a regulated rectification as the last stage, without the need for further heating or evaporation of the highly concentrated products. According to the method of the invention, dilute solutions, e.g.

   B. stofftaeroxvd with a content of about 35 to 45 wt / o water, initially partially, expediently in a climbing evaporator, evaporated and the resulting vapors in a dephlegmator connected to the evaporator in countercurrent with a solution about the same concentration as the starting product in contact . It is advantageous to proceed in such a way that the same product is fed partly to the vaporizer and partly to the dephlegmator in a certain ratio, which will be discussed in more detail later.

   It saves heat because, in contrast to the known methods, the reflux is not brought about by cooling, but is brought about by fresh starting solution, which is concentrated in the process. An already pre-concentrated solution is then drawn hot from the dephlegmator and is now completely evaporated in the evaporator of a second stage. The high concentration of the vapors from this stage is passed directly into a rectification column, where they are fractionated to the desired high concentration by an adjustable cooling system installed at the top of the column.

   The highly concentrated product can then be collected directly in storage containers without having to be heated again.



  Between the evaporator of the second stage, in which the total evaporation takes place, and the fractionation column, a separator is expediently arranged, which collects the residues and impurities and has to be emptied from time to time if the process according to the invention is carried out continuously.



  The concentration at which the product is fed to the first stage of total evaporation is, as already mentioned, dependent on the extent of the partial evaporation or on the size of the return flow of fresh solution in the first stage. This concentration can thus be largely controlled by the reflux ratio and thus also the concentration effect for the end product can be influenced.

   With a reflux ratio of 0.25 to 0.30, for example, the concentration maximum of 93 to 95% by weight is obtained in the condensation product of the fractionation column. The concentration of the solution fed to the total evaporation of the second stage is about 70 <RTI

   ID = "0002.0020"> up to 75%. If only final concentrations of 80 or 85% are desired, a concentration of 55 to 45 wt. A / 0 before total evaporation is sufficient, which can easily be achieved by setting a reflux ratio of 1.5 to 1.0.



  The smooth running of the process of the invention and in particular the total yield largely depends on the correct management of the total evaporation in the second stage. It has been shown that it is particularly advantageous to work if one selects an appropriate material for the second stage evaporator, namely an oxidized tantalum tube has proven particularly useful as a "*, 7erdampfereinsatz, while anodically oxidized aluminum tubes are also suitable , but behave less favorably in terms of their service life.

   The oxidation of the tantalum can, which is not the subject of the present invention, take place thermally, but is better done electrolytically by connecting the tantalum tube to a sulfuric acid electrolyte as the anode. The oxidation continues until complete blocking occurs, in such a way that practically no current passage can be detected when a voltage of 50 V is applied.

   It has been shown that without such an oxidation treatment, tantalum is not completely resistant to concentrated hydrogen peroxide solutions, but causes the concentrates to be discolored, especially if the surface has not been polished. The anodic oxidation replaces a special mechanical processing.



  In order to prevent the transfer of volatile acids during total evaporation and to bring about an appropriate consistency of the residue, it is recommended to adjust the starting solutions with pyrophosphate to methyl orange neutrality. In this case, the residue separates out in the form of a viscous smear during total evaporation, so that there is no risk of clogging. If aluminum is used in the apparatus, a small amount of ammonium nitrate of about 0.1-0.3 g / l can also be added to the starting solutions to protect it.



  The method of the invention, in which the necessary concentration of the starting solutions takes place before total evaporation, so that a completely pure, highly concentrated hydrogen peroxide is obtained immediately when the steam is reclaimed, is characterized in that the direct heat supply is limited to concentrations which it is still well tolerated. In addition, the concentration is carried out continuously, so that the presence of large amounts of concentrated and hot peroxide in the apparatus is avoided. This means that the risks involved in handling concentrated hot solutions can be reduced to a minimum.



  Also for the use of solutions contaminated by organic components, such as those used in e.g. B. from the per se known anthraquinone process, the process according to the invention is well suited. The volatile organic components are driven off overhead when concentrating, while non-volatile inorganic and organic components are separated out during total evaporation, so that a very pure concentrate is created.



  Since the starting solution is used as reflux when concentrating and the purity of the concentrated product is guaranteed by a one-time total evaporation, the process according to the invention also works very economically with relatively dilute starting solutions.



  To explain the method according to the invention, its implementation is described again in detail with reference to the figure.



  The device shown schematically there consists of a storage vessel 11 containing, for example, 35% hydrogen peroxide solution, only part of which, depending on the desired reflux ratio, is via line 12 Ver steamer 13 and another part via 14 of the dephlegmator 15 is supplied.

   From the United steamer 13, which is heated via the steam jacket 16, the vapors enter the dephlegmator 15, where the liquid applied solution flows against them. The excess water vapor leaves the dephlegmator at the head at 17 and is condensed in the cooler 18. If hydrogen peroxide passes over here, it can be returned to the production facility in a diluted form. A concentrated solution runs out of the dephlegmator at the foot, expediently via an overflow threshold at 19, and is fed to the total evaporator 111 of the second stage. The total evaporator is heated by the heating jacket 112 with steam.

   The vapors pass from there into the separator 113, in which the impurities remain, and then enter the rectification column 114 at the bottom, which is equipped with a reflux condenser 115 at its upper end.



  This regulates the condensation and adjusts it to the desired concentration. The concentrate is drawn off via a cooled siphon 116 and stored in the storage vessels 117. The excess vapors from column 114 are condensed in cooler 118. The coolers 18 and 118 are connected to the vacuum pump 119. In order to avoid any contamination and decomposition of the highly concentrated solution, the column 114 is advantageously made of glass and filled with glass rings or other packing elements. Pure aluminum and oxidized tantalum are also possible as materials, although the latter is hardly likely to come into consideration in practice because of its high price.



  <I> Example 1 </I> In the apparatus described above, a solution of 35 wt () / o hydrogen peroxide, which is adjusted to methyl orange neutrality with sodium pyrophosphate, is processed in such a way that, while maintaining a reflux ratio of 0.30 a part is vaporized in the first stage and another part is applied in liquid form to the dephlegmator. The result is a concentrate of 75% by weight, which is then fed to total evaporation in the second stage.

   After condensation of the vapors from total evaporation, a product of 93 to 95% by weight of hydrogen peroxide is obtained. The apparatus is operated under a pressure of 30-60 mm Hg. The temperature reaches 55-65 ° C. in the first stage and 60-70 ° C. in the second stage. The yield is 98-99%. 10-12 liters of hydrogen peroxide solution can be concentrated every hour in an apparatus with heating tubes 2 m long and 20 mm clear width. The vapor pressure is 0.1 at. The highly concentrated products obtained have a very good shelf life.



  <I> Example 2 </I> The apparatus described is also suitable for the purification and concentration of dilute hydrogen peroxide solutions, such as those from currentless organic manufacturing processes, e.g. B. obtained by autoxidation of an anthrahydroquinone in an organic solvent mixture with subsequent water extraction. In addition to the H 2 O 2, these solutions contain organic compounds and impurities from the organic solution, which must be removed during processing and concentration in order to obtain a pure and stable commercial product.

   In particular, a cleaning operation is necessary in order to be able to produce more concentrated hydrogen peroxide solutions. In the first stage, when concentrating, the volatile organic substances are stripped off with the excess water, while the non-volatile impurities are deposited during the subsequent total evaporation.



  An aqueous extract from the anthraquinone process, which z. B. contains 9.95 g 11.02 in 100 ml, is adjusted to methyl orange neutrality with acid sodium pyrophosphate and the apparatus is partially evaporated in the first heating tube and partially given up on the dephlegmator while maintaining a reflux ratio of 0.41.

   In the first stage, 58% of the volume of the solution is driven off, the volatile organic compounds being removed with the steam and only about 20% of the H 2 O 2 present.

   The concentrate with about 23g of H202 in 100 ml is fed to the total evaporation in the second stage and gives a pure product of 53% by weight of H202 in 14.51 / o of the original solution volume, corresponding to a yield of 96% in the rectification column. 0. The remaining 27,

  5% of the solution is precipitated as distillate water after the rectification column. About 1% of the supplied hydrogen peroxide is in the residue of the total evaporation and can be blown out of this with steam. Total yield is around 99 0/0.

   The apparatus is operated under a pressure of 30-60 mm Hg, the pressure of the heating steam is 0.1 atm. Both the top product from the 1st stage (concentration) and the distillate after the rectification column are returned to the extraction process. The organic products contained therein counteract further dissolution and the small H20 = quantities that go with the vapors are retained.

   The product obtained is colorless and almost odorless and has a very good shelf life without stabilization. A decomposition of 1.9% was found within 9 weeks. <I> Example 3 </I> If the aqueous extract according to Example 2 contains 20.0 g of H202 in 100 ml, with a reflux ratio of 0,

  41 driven off 53% of the solution volume in the first stage, with 3.30 / 9 of H202 going with it. A pure product of 76% by weight of H 2 O 2 in <B> 170 / a </B> of the original solution volume is obtained from the rectification column, corresponding to a yield of 90%,

          and 30% of the volume of the solution are obtained as a dilute condensate after the rectification column with 50 / a of originally present H20. In the residue of total evaporation - about 0,

  25% of the initial volume - there is 1% of the supplied H202. The total yield of the distillation is over 99%. The product received

   is very durable and is colorless and odorless. Most of the organic substances have been removed, as have the inorganic impurities from the apparatus. The aqueous extract usually contains a few mg of iron and aluminum per liter and 1500-2000 mg per liter of organic substances, consisting of the solvents and their oxidation products.

   Some organic matter also comes from the anthraquinone. The cleaned and concentrated product contains on average 0.3 mg iron and aluminum and 100-200 mg organic substances per liter, so that there is an 80-90% cleaning effect.



  <I> Example 4 </I> When working up an aqueous extract with 4.9 g of H 2 O 2 in 100 ml at a reflux ratio of 0.45, 50.01o of the solution volume is stripped off in the first stage, 1.5% of H 2 O 2 get picked up.

       13.51 / o of the solution volume is obtained as a 30% by weight pure product with 97.8% yield from the rectification column and 36.511 / o of the initial volume is obtained as condensate with traces of H 2 O 2 after the rectification column. The total yield reaches almost 100 / a.

   The 30% by weight product meets all the requirements of a commercial product.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zum Konzentrieren von Wasserstoff peroxydlösungen unter Durchführung einer Totalver dampfung, dadurch gekennzeichnet, dass verdünnte Lösungen von Wasserstoffperoxyd teilweise ver dampft und den Dämpfen in einerrfD Dephlegmator eine Lösung etwa gleicher Konzentration wie die der Ausgangslösung entgegengeführt wird, PATENT CLAIM Process for concentrating hydrogen peroxide solutions while carrying out total evaporation, characterized in that dilute solutions of hydrogen peroxide are partially evaporated and the vapors are countered in a dephlegmator with a solution of approximately the same concentration as that of the starting solution dass die ent- standene konzentrierte Lösung aus dem Dephlegmator abgezogen und in einem gesonderten Heizrohr einmal total verdampft wird und die Dämpfe unmittelbar in einer Rektifizierkolonne durch Kühlung am Kopf der Kolonne fraktioniert kondensiert werden. that the resulting concentrated solution is drawn off from the dephlegmator and completely evaporated once in a separate heating tube and the vapors are condensed directly in a rectification column by cooling at the top of the column. UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass für die Totalverdampfung Heizrohre aus Tantal, die mit einer Tantaloxydschicht, vorzugs weise einer elektrolytisch aufgebrachten Tantaloxyd- schicht, überzogen sind, verwendet werden. SUBCLAIM Method according to patent claim, characterized in that heating pipes made of tantalum, which are coated with a tantalum oxide layer, preferably an electrolytically applied tantalum oxide layer, are used for total evaporation.
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