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Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxyd mit Hilfe von Alkylanthrachinonen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxyd
mit Hilfe von Alkylanthrachinonen. S iebesteht darin, daß als Lösungsmittel für
die Anthrachinone in der Hydrierungs- und Oxydationsstufe Lösungsmittelgemische
aus Dichlormethan und/oder Dichloräthan mit Diisobutylcarbinal verwendet werden.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxyd
bekannt, bei welchen man ein in einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch
gelöster Alkylanthrachinon in Gegenwart eines Katalysators hydriert und nach Abtrennung
des für die Hydrierung verwendeten Katalysators mit Luft oder Sauerstoff oxydiert,
wobei Wasserstoffperoxyd gebildet wird, welches durch Extrahieren mit Wasser isoliert
wird. In dieser Weise kann die Anthrachinonlösung in den Kreislauf zurückgeführt
werden.
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Es wurde gefunden, &aß solche Verfahren sich mit guten Ergebnissen
durchführen lassen, wenn als Lösungsmittel Dichlormethan und/oder Dichloräthan in
Mischung mit Diisobutylcarbinol verwendet werden. Derartige Gemische eignen sich
infolge ihrer spezifischen Lösungswirkung sowohl für die Hydrierungswie auch für
die Oxydationsstufe.
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Das Gemisch soll mindestens 20 Volumprozent Dichlormethan und/oder
Dichdoräthan und mindestens 60 Volumprozent des Alkohols enthalten.
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Die Verwendung von Dichlormethan verschafft dem Gemisch nicht nur
die für die oxydierte Form erforderliche Lösekraft, sondern gestattet auch eine
beträchtliche Erhöhung des Flammpunktes von anderen bei der Herstellung von Wasserstoffperoxyd
verwendeten Lösungsmitteln, wodurch deren Gefährlichkeit herabgesetzt und sie für
eine Verwendung im Kreislauf geeignet gemacht werden.
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Einfalls aus diesem Grunde verwendet man vorzugsweise ein Gemisch,
welches zu 30 bis 35°/o aus einem Gemisch aus 30 Volumteilen Dichlormethan und 70
Volumteilen Dichloräthan und zu 70 bis 65 Volumprozent aus Diisobutylcarbinol besteht.
Zusammen mit diesen Lösungsmitteln kann man verschiedene Alkylanthrachinone verwenden;
bevorzugt wird die Verwendung von Äthylanthrach,inon, da es sehr gut löslich und
leicht erhältlich ist.
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Mit dem vorerwähnten Lösungsmittelgemisch läßt sich eine Reaktionslösung
herstellen, welche 150 g Äthylanthrachinon/Liter enthält; nach der Hydrierung wird
eine Lösung mit 90 bis 95 g Äthylanthrahydrochinon pro Liter erhalten, ohne daß
eine Ausfällung dieses Produktes zu beobachten wäre.
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Auf diese Weise kann man ohne völlige Umwandlung des Äthylanthra'chinons
zu Äthylanthrahydrochinon (da bekanntlich diese Umwandlung die Bildung des weniger
gut löslichen Tetrahydrochinons begünstigt), vielmehr unter Begrenzung der Hydrierung
auf 60 bis 65 % des vorhandenen Äthylan.thrachinons, ebenfalls eine Konzentration
von 90 bis 95 g Äthylanthrahydrochinon/Liter erreichen, welche notwendig ist, damit
man nach der Oxydation in der Reaktionslösung den hohen Gehalt von 10 bis 12 g Wasserstoffperoxyd/Liter
erzielt.
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Es wurde auch festgestellt, daß es bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Lösungsmittelgemisches möglich wird, entweder die Hydrierung oder die Oxydation
in einem Zeitraum durchzuführen, welcher mindestens um °/s kürzer ist als derjenige,
welcher bei Verwendung anderer Lösungsmittelgemische erforderlich ist.
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Diese höhere Wasserstoffabsorptionsgeschwindigkeit ist für das Verfahren
nicht nur dadurch von praktischem Nutzen, daß die Anlagen bei gleicher Leistung
kleiner werden, sondern sie trägt auch erheblich zur Verminderung der Möglichkeit
der Bildung von Produkten mit einem höheren Hydrierungsgrad als demjenigen von Äthylanthrahydrochinon
bei, welche weniger gut löslich sind und wesentlich langsamer
hydriert
und oxydiert werden, wie es beispielsweise für Tetrahydroanthrachinon zutrifft.
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Beispiel 1 Man stellte ein Gemisch aus 30 Volumteilen Dichlormethan
und 70 @'olumteilen Dichloräthan her. In 30 ccm dieses Gemisches löste man rasch
15 g Äthylanthrachinon und setzte 70 ccm Diisobutvlcarbinol zu. Diese Reaktionslösung
wurde in Gegenwart eines Raney-Nickel-KatalsatorS hydriert, indem man innerhalb
3 Minuten' 830 ccm Wasserstoff (berechnet auf 0° C und 760 mm Hg) einleitete. Hierbei
konnte keine Ausfällung von Äthylanthrachinon beobachtet werden.
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Nach Abtrennen des Katalysators und Behandeln mit Sauerstoff war die
Lösung nach 2 Minuten vollständig oxydiert, und das erhaltene Wasserstoffperoxyd
konnte mit Wasser extrahiert werden. Man erhielt dabei 2,2 g Wasserstoffperoxyd,
entsprechend einer Ausbeute von 94,850% in bezug auf die Menge des verwendeten Wasserstoffs.
Die Konzentration des Wasserstoffperoxyds in der Reaktionslösung vor dem Extrahieren
mit @vasser betrug 11 g/Liter.
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Beispiel 2 Man löste 14 g Äthylanthrachinon in einem Gemisch aus 30
ccm Dichlormethan und 70 ccm Diisobutylcarbinol. Die Lösung wurde in Gegenwart von
Raney-Nickel hydriert und anschließend mit Sauerstoff oxydiert. Das gebildete Wasserstoffperoxyd
wurde mit Wasser extrahiert und fiel in einer Ausbeute von 94% in bezug auf den
eingeleiteten Wasserstoff an. Beispiel 3 Man löste 14g Äthylanthrachinon in einem
Gemisch aus 25 @'olumprozent Dichlormethan und 75 Volumprozent Diisobuthylcarbinol.
Diese Lösung wurde in Gegenwart eines Katalysators hydriert und anschließend mit
gasförmigem Sauerstoff oxydiert. Die Behandlungszeiten entsprachen denjenigen von
Beispiel 1. Das erhaltene Wasserstoffperoxyd wurde mit Wasser extrahiert und fiel
in einer Ausbeute von 93 % in bezug auf den aufgewendeten @@rasserstoff an.