DE1105855B

DE1105855B - Method and device for concentrating hydrogen peroxide

Info

Publication number: DE1105855B
Application number: DEC19004A
Authority: DE
Inventors: William Sanford Straub; Charles Jacob Sindlinger
Original assignee: Columbia Southern Chemical Corp
Current assignee: Columbia Southern Chemical Corp
Priority date: 1958-05-23
Filing date: 1959-05-15
Publication date: 1961-05-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Konzentrieren von Wasserstoffperoxyd Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Konzentrieren von Wasserstoffperoxyd, wobei eine wäßrige Wasserstoffperoxydlösung in einem Verdampfer teilweise verdampft und ein Gemisch aus den entstandenen Dämpfen und nichtverdampfter Wasserstoffperoxydlösung vom oberen Teil des Verdampfers abgezogen und einem Abscheider zugeführt wird, in dem der Dampf von der nichtverdampften Wasserstoffperoxydlösung abgetrennt und die nichtverdampfte Wasserstoffperoxydlösung dem Verdampfer wieder zugeführt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die zu verdampfende Wasserstoffperoxydlösung dem Verdampfer über einen mit dessen unterem Ende in unbehinderter Verbindung stehenden, etwa das gleiche Flüssigkeitsniveau aufweisenden Vorratsbehälter zuführt, der mindestens die 5fache Gewichtsmenge der im Verdampfer und in den Rückflußvorrichtungen enthaltenen Wasserstoffperoxydlösung enthält und einen wesentlich größeren Durchmesser als der Verdampfer besitzt, und daß man die Beschickung sowie die aus dem Abscheider zurückgeführte Lösung an einer Stelle in den Verdampfer einführt, die wesentlich unterhalb der Zone liegt, in der die Verdampfung einsetzt.Method and device for concentrating hydrogen peroxide The invention relates to a method and a corresponding device for concentrating hydrogen peroxide using an aqueous hydrogen peroxide solution partially evaporated in an evaporator and a mixture of the resulting vapors and non-evaporated hydrogen peroxide solution is withdrawn from the top of the evaporator and is fed to a separator in which the vapor from the non-evaporated hydrogen peroxide solution separated and the non-evaporated hydrogen peroxide solution to the evaporator again is supplied, and is characterized in that the hydrogen peroxide solution to be evaporated the vaporizer via an unobstructed connection to its lower end, approximately the same level of liquid having reservoir supplies the at least 5 times the weight of that contained in the evaporator and in the reflux devices Contains hydrogen peroxide solution and has a much larger diameter than that Has evaporator, and that the feed and that returned from the separator Introduces solution into the vaporizer at a point well below the Zone in which the evaporation begins.

Wasserstoffperoxyd fällt je nach dem Herstellungsverfahren im allgemeinen entweder in Form einer verhältnismäßig verdünnten Lösung oder in Form einer verhältnismäßig verunreinigten Lösung an. In neueren Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxyd werden organische Verbindungen, z. B. Diäthylanthrahydrochinon, oxydiert und das gebildete Wasserstoffperoxyd dann mit Wasser extrahiert. Die so entstandene Wasserstoffperoxydlösung kann dann bis zu 50 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd enthalten, sie ist meistens jedoch wesentlich verdünnter und enthält nur 10 bis 30 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd. Die Lösung enthält im allgemeinen kohlenstoffhaltige Verunreinigungen, und zwar Spuren des Lösungsmittels oder der organischen Verbindung, die zur Herstellung des Wasserstoffperoxydes benutzt wurden, und/oder Zersetzungsprodukte derselben.Hydrogen peroxide generally falls, depending on the manufacturing process either in the form of a relatively dilute solution or in the form of a relatively contaminated solution. In newer processes for the production of hydrogen peroxide organic compounds, e.g. B. diethyl anthrahydroquinone, oxidized and that Hydrogen peroxide formed is then extracted with water. The resulting hydrogen peroxide solution can then contain up to 50 percent by weight hydrogen peroxide, it is mostly however, it is much more dilute and contains only 10 to 30 percent by weight of hydrogen peroxide. The solution generally contains carbonaceous impurities, namely Traces of the solvent or organic compound used to make the Hydrogen peroxides were used, and / or decomposition products thereof.

Man kann die Lösung einengen und/oder reinigen, indem man einen Teil des Wasserstoffperoxydes verdampft und die Dämpfe vom nichtverdampften flüssigen Rückstand abtrennt. Diese Dämpfe werden dann einer Rektifizierung und/oder Kondensation unterworfen, und man erhält eine gereinigte Wasserstoffperoxydlösung, die gewöhnlich 30 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd enthält. Der flüssige Rückstand ist sehr stark mit Kohlenstoff verunreinigt und enthält > 40 Gewichtsprozent, gewöhnlich 60 bis 70 % und mehr Wasserstoffperoxyd.The solution can be concentrated and / or purified by evaporating part of the hydrogen peroxide and separating the vapors from the non-evaporated liquid residue. These vapors are then subjected to rectification and / or condensation and a purified hydrogen peroxide solution is obtained which usually contains 30% by weight of hydrogen peroxide. The liquid residue is very heavily contaminated with carbon and contains> 40 percent by weight, usually 60 to 70 % and more, hydrogen peroxide.

Die Reinigung und/oder Einengung nach dieser Methode ist sehr riskant. Das Vorhandensein von so großen Mengen kohlenstoffhaltiger Verunreinigungen macht das Wasserstoffperoxyd bei bestimmten Konzentrationen explosiv. Infolgedessen zeigt der im Laufe der Verdampfung gebildete flüssige Wasserstoffperoxydrückstand eine starke Neigung zu explodieren, wobei die Explosion so stark sein kann, daß sie die Destillieranlage vollständig zerstören und lebensgefährliche Wirkung haben kann. So wird, wenn die Konzentration an Kohlenstoff hoch ist, jede Wasserstoffperoxydkonzentration über 70 Gewichtsprozent riskant. Wenn die Kohlenstoffkonzentration dagegen gering ist, kann man gefahrlos höhere Wasserstoffperoxydkonzentrationen erreichen.Cleaning and / or narrowing by this method is very risky. The presence of such large amounts of carbonaceous impurities makes it the hydrogen peroxide is explosive at certain concentrations. As a result shows the liquid hydrogen peroxide residue formed in the course of evaporation is a strong tendency to explode, which explosion may be so strong that it causes the Completely destroy the distillation system and have a life-threatening effect. So when the concentration of carbon is high, any concentration of hydrogen peroxide becomes over 70 percent by weight risky. On the other hand, when the carbon concentration is low one can safely achieve higher hydrogen peroxide concentrations.

Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt, nach dem die zu konzentrierende Wasserstoffperoxydlösung im Gleichstrom mit heißem Dampf von unten nach oben durch ein Rohr geschickt wird und die sich hierbei ins thermodynamische Gleichgewicht setzenden Phasen in einem Abscheider in eine konzentrierte Wasserstoffperoxydlösung und in einen wasserstoffperoxydhaltigen Dampf getrennt werden. Die so angereicherte Flüssigkeit wird teilweise mit neuer Wasserstoffperoxydlösung dem ersten Rohr wieder zugeführt und teilweise als Fertigprodukt entnommen. Der aus dem Abscheider entweichende Dampf wird je nach Wunsch in weitere Rohre zusammen mit immer verdünnteren Wasserstoffperoxydlösungen eingeleitet. Auch dieses Verfahren enthält aber ungenügende Sicherheitsvorkehrungen. Wenn beispielsweise die Beschickung für das als Verdampfer dienende Rohr unterbrochen wird, sei es, daß der Vorratsbehälter leer ist oder die Zuführungsleitung zwischen Vorratsbehälter und Verdampfer sich verstopft, so wird die Verdampfung im Verdampfer und der Rückfluß vom Abscheider in den Verdampfer fortgesetzt, und die Konzentration der Wasserstoffperoxydlösung kann kritisch werden, besonders dann, wenn die Kohlenstoffkonzentration der Lösung verhältnismäßig hoch ist. Es kann auch die Wärmezufuhr zum Verdampfer so groß werden, daß die Lösung schneller verdampft, als der Zulauf erfolgt; auch dann kann die Wasserstoffperoxydkonzentration kritisch werden.There is also already known a method by which the to be concentrated Hydrogen peroxide solution in cocurrent with hot steam from bottom to top a pipe is sent and this is in thermodynamic equilibrium settling phases in a separator in a concentrated hydrogen peroxide solution and separated into a hydrogen peroxide-containing vapor. The so enriched Liquid is partially restored to the first tube with new hydrogen peroxide solution supplied and partially removed as a finished product. The one escaping from the separator Depending on the requirements, steam is fed into further pipes together with increasingly dilute hydrogen peroxide solutions initiated. However, this procedure also contains inadequate safety precautions. For example, if the feed to the pipe serving as an evaporator is interrupted, be it that the storage container is empty or the supply line between the storage container and the evaporator becomes clogged, so the evaporation in the evaporator and the reflux continued from the separator into the evaporator, and the concentration of the hydrogen peroxide solution can become critical, especially when the carbon concentration of the solution is relatively high. The heat supply to the evaporator can also be so great that that the solution evaporates faster than the inflow takes place; even then the hydrogen peroxide concentration can become critical.

Es wurde nun ein Verfahren und eine Vorrichtung gefunden, wodurch ein kohlenstoffhaltige Verunreinigungen enthaltendes Wasserstoffperoxyd auf sichere Art und mit wesentlich geringerer Explosionsgefahr konzentriert werden kann.It has now been found a method and an apparatus, whereby a hydrogen peroxide containing carbonaceous impurities on safe Can be concentrated type and with a much lower risk of explosion.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxyd, die kohlenstoffhaltige Verunreinigungen enthält, in einem Verdampfer erhitzt, so daß die Lösung teilweise verdampft und dadurch ein Gemisch von Dampf und nichtverdampftem flüssigem Rückstand gebildet wird. Gewöhnlich werden weniger als 500/0 und normalerweise weniger als 200,/, des Volumens der Lösung bei einem einzigen Durchgang der Lösung durch den Verdampfer verdampft. Ein Gemisch aus Dämpfen und nichtverdampfter flüssiger Wasserstoffperoxydlösung wird durch die aufsteigenden Dämpfe im Verdampfer aufwärts getragen und aus dem oberen Teil des Verdampfers abgezogen, während gleichzeitig im unteren Teil des Verdampfers immer ein bestimmter Teil an unverdampfter Wasserstoffperoxydlösung beibehalten wird. Man führt das abgezogene Gemisch einem Abscheider zu, in dem der Dampf von dem unverdampften Wasserstoffperoxyd getrennt wird, und leitet die unverdampfte Wasserstoffperoxydlösung dann wieder in den Verdampfer zurück, und zwar an einer Stelle, die wesentlich unterhalb der Zone liegt, in der die Verdampfung einsetzt.In carrying out this process, an aqueous solution of Hydrogen peroxide containing carbonaceous impurities in a vaporizer heated so that the solution partially evaporates and thereby a mixture of steam and non-evaporated liquid residue is formed. Usually fewer than 500/0, and usually less than 200, /, of the volume of the solution at one single pass of the solution evaporated through the evaporator. A mixture of vapors and non-evaporated liquid hydrogen peroxide solution is ascending through the Vapors carried up the evaporator and withdrawn from the top of the evaporator, while at the same time there is always a certain part in the lower part of the evaporator non-evaporated hydrogen peroxide solution is retained. Man leads the withdrawn Mixture to a separator in which the vapor from the unevaporated hydrogen peroxide is separated, and then passes the unevaporated hydrogen peroxide solution again back into the vaporizer at a point well below the Zone in which the evaporation begins.

Damit wird also ein Kreislauf gebildet, bei welchem eine Wasserstoffperoxydlösung durch den Verdampfer aufwärts in den Abscheider und dann auf den Boden des Verdampfers zurückströmt. In dem Kreislauf wird eine verhältnismäßig konzentrierte Wasserstoffperoxydlösung, die ungefähr 55 bis 70 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd enthält, gebildet. Die zu verdampfende Wasserstoffperoxydlösung wird der Flüssigkeit am Boden des Verdampfers fortlaufend zugeführt und eine bestimmte Menge an flüssigem Wasserstoffperoxyd aus dieser Flüssigkeit entweder kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit abgezogen, um eine übermäßige Konzentration an Kohlenstoff in der umlaufenden Flüssigkeit zu verhindern.A cycle is thus formed in which a hydrogen peroxide solution through the evaporator up into the separator and then to the bottom of the evaporator flows back. A relatively concentrated hydrogen peroxide solution, which contains about 55 to 70 percent by weight hydrogen peroxide. the The hydrogen peroxide solution to be evaporated becomes the liquid at the bottom of the evaporator continuously supplied and a certain amount of liquid hydrogen peroxide from this liquid either continuously or from time to time withdrawn to a prevent excessive concentration of carbon in the circulating fluid.

Das Risiko der Bildung einer kritischen Wasserstoffperoxydkonzentration wird dadurch ausgeschaltet oder zumindest wesentlich verringert, daß ein Vorratsbehälter für verdünntes Wasserstoffperoxyd mit dem unteren Ende des Verdampfers in direkter und unbehinderter Verbindung steht, der etwa das gleiche Flüssigkeitsniveau wie der Verdampfer aufweist und mindestens die 5fache, vorzugsweise mindestens die 9fache Gewichtsmenge Wasserstoffperoxydlösung wie der Verdampfer und die Rückflußvorrichtungen enthält, d. h. einen wesentlich größeren Durchmesser besitzt als der Verdampfer. Darüber hinaus setzt die Verdampfung der Wasserstoffperoxydlösung nicht direkt am unteren Ende des Verdampfers, sondern ein wesentliches Stück über diesem unteren Ende ein, und die Beschickung sowie die aus dem Abscheider zurückgeführte Lösung wird an einer Stelle in den Verdampfer eingeführt, die wesentlich unterhalb der Zone liegt, in der die Verdampfung einsetzt.The risk of the formation of a critical concentration of hydrogen peroxide is thereby eliminated or at least substantially reduced that a storage container for dilute hydrogen peroxide with the lower end of the evaporator in direct and unimpeded connection, which is about the same liquid level as the evaporator has and at least 5 times, preferably at least 9 times Amount by weight of hydrogen peroxide solution such as the evaporator and reflux devices contains, d. H. has a much larger diameter than the evaporator. In addition, the evaporation of the hydrogen peroxide solution does not start directly lower end of the vaporizer but a substantial distance above this lower one End one, and the feed and the solution returned from the separator is introduced into the vaporizer at a point well below the Zone in which the evaporation begins.

Sobald nun der Zulauf vom Wasserstoffperoxyd zum Vorratsbehälter unterbrochen wird, fällt graduell der Flüssigkeitsspiegel im Behälter, wobei jedoch immer noch eine Menge vorhanden bleibt, die genügt, um die im Verdampfer vorhandene Wasserstoffperoxydlösung so zu verdünnen, daß sie unterhalb von 70 Gewichtsprozent bleibt. Diese Verdünnung ist wegen des größeren Volumens der Lösung im Behälter als der im Verdampfer nicht zu vermeiden und erfolgt von selbst. Solange deshalb die Konzentration des zum Vorratsbehälter zugeleiteten Wasserstoffperoxyds geringer ist als die Konzentration der nach teilweiser Verdampfung von Wasserstoffperoxyd und Wasser entstandenen Wasserstoffperoxydlösung, erfolgt unvermeidlich die Verdünnung durch das aus dem Vorratsbehälter kommende Wasserstoffperoxyd, wobei die Konzentration des Wasserstoffperoxyds unterhalb der explosiven Konzentration gehalten wird, obwohl weiterhin eine Verdampfung vor sich geht und der Stand der Flüssigkeit im Vorratsbehälter und im Verdampfer weiterhin fällt.As soon as the supply of hydrogen peroxide to the storage tank is interrupted becomes, the liquid level in the container gradually falls, but still does an amount remains available that is sufficient to remove the hydrogen peroxide solution present in the evaporator to be diluted so that it remains below 70 percent by weight. This dilution is not because of the larger volume of the solution in the container than that in the evaporator to avoid and takes place by itself. As long as therefore the concentration of the reservoir supplied hydrogen peroxide is lower than the concentration of the partial Evaporation of hydrogen peroxide and water resulting hydrogen peroxide solution, inevitably, the dilution takes place through that coming from the storage container Hydrogen peroxide, the concentration of hydrogen peroxide being below the explosive concentration is maintained, although vaporization continues ahead of it goes and the level of the liquid in the reservoir and in the evaporator continues falls.

In dem Maße, in dem in einer solchen Anlage die Verdampfung weitergeht, wird schließlich ein Grad erreicht, bei dem die Menge der im Verdampfer gebildeten Dämpfe nicht mehr genügt, um die Flüssigkeitslösung des Wasserstoffperoxydes in den Abscheider zu treiben. Selbst in diesem Falle fließt jedoch verdünnte Wasserstoffperoxydlösung weiterhin vom Vorratsbehälter zu und verhindert somit Lösungskonzentrationen im Verdampfer oberhalb der Sicherheitsgrenze.To the extent that evaporation continues in such a system, will eventually reach a level at which the amount of formed in the evaporator Vapors are no longer sufficient to dissolve the liquid solution of the hydrogen peroxide in to drive the separator. Even in this case, however, dilute hydrogen peroxide solution flows continues from the storage tank and thus prevents solution concentrations in the Evaporator above the safety limit.

Außerdem kommt es oft vor, daß das Niveau des Wasserstoffperoxydes im Verdampfer steigt oder fällt und so am Boden des Verdampfers ein Pulsieren erzeugt, das sich auf den Verdampfer überträgt und dadurch ein beträchtliches Vermischen des Wasserstoffperoxydes im Vorratsbehälter mit dem Wasserstoffperoxyd im Verdampfer verursacht. Dieses Mischen fördert ebenfalls die Verdünnung des Wasserstoffperoxydes im Verdampfer unterhalb der explosionsgefährlichen Konzentration, obwohl das hier behandelte Verfahren auch ohne eine derartige Rückmischung wirksam arbeitet.In addition, it often happens that the level of hydrogen peroxide rises or falls in the vaporizer, creating a pulsation at the bottom of the vaporizer, which is carried over to the evaporator and thereby a considerable amount of mixing of the hydrogen peroxide in the storage tank with the hydrogen peroxide in the evaporator caused. This mixing also promotes the dilution of the hydrogen peroxide in the evaporator below the explosive concentration, although this is here treated process works effectively even without such back-mixing.

Fig.1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer typischen Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird; Fig.2 zeigt eine schematische Seitenansicht der in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung.1 shows a schematic front view of a typical device, which is used to carry out the method according to the invention; Fig.2 shows a schematic side view of the device described in FIG.

In diesen Zeichnungen stellt 10 ein Verdampferrohr dar, das von einem Dampfmantel 12 umgeben ist, der beträchtlich oberhalb des unteren Endes des Verdampferrohres endet. Das Verdampferrohr ist an seinem oberen Ende mit einem Auslaß 14 versehen, der in einen Abscheider 16 mündet, der aus einer großen zylindrischen Kammer besteht, in der sich die Dämpfe von den Flüssigkeiten trennen können. Der Abscheider 16 kann auch mit Wäscherglocken oder Packungen versehen sein, die die Trennung der Flüssigkeiten von den Gasen erleichtern. Vom Abscheider geht es dann in eine zur Gewinnung und/oder Rektifizierung des Wasserstoffperoxyddampfes allgemein übliche Anlage. Apparate zur Gewinnung des Wasserstoffperoxyds sind hier nicht dargestellt und gehören nicht zu der Erfindung.In these drawings, 10 represents an evaporator tube surrounded by a steam jacket 12 which terminates well above the lower end of the evaporator tube. The evaporator tube is provided at its upper end with an outlet 14 which opens into a separator 16 which consists of a large cylindrical chamber in which the vapors can be separated from the liquids. The separator 16 can also be provided with washer bells or packings which facilitate the separation of the liquids from the gases. From the separator it then goes into a system that is generally customary for the recovery and / or rectification of the hydrogen peroxide vapor. Apparatus for obtaining the hydrogen peroxide are not shown here and do not belong to the invention.

An seinem unteren Ende ist der Abscheider 16 mit einer Abflußleitung 18 versehen, die die abgetrennte` flüssige Lösung von Wasserstoffperoxyd in ein Kopfstück 20 leitet, das mit dem Bodenteil des Verdampferrohres 10 an einer Stelle verbunden ist, die beträchtlich unterhalb der Zone liegt, in der durch Zuführung von Wärme aus dem Dampfmantel 12 die Verdampfung einsetzt. Mit dem Kopfstück 20 ist ebenfalls eine Leitung 30 verbunden, die eine Speiselösung von Wasserstoffperoxyd in das Verbindungsstück leitet. Weiterhin ist eine Abflußleitung vorgesehen (nicht gezeigt), die in Abständen oder dauernd Wasserstoffperoxydlösung vom Kopfstück ableitet.At its lower end, the separator 16 is provided with a drain line 18 which directs the separated liquid solution of hydrogen peroxide into a head piece 20 which is connected to the bottom part of the evaporator tube 10 at a point which is considerably below the zone in which by supplying heat from the steam jacket 12, the evaporation begins. A line 30 is also connected to the head piece 20 and carries a feed solution of hydrogen peroxide into the connection piece. Furthermore, a drain line is provided (not shown) which drains hydrogen peroxide solution from the head piece at intervals or continuously.

Die Leitung 30 ist mit einem Vorratsbehälter 22 verbunden. Der Querschnitt des Behälters 22 ist wesentlich größer als der des Rohres 10 und ist normalerweise groß genug, um eine Gewichtsmenge Wasserstoffperoxydlösung zu fassen, die mindestens die 5fache, vorzugsweise die 9fache Gewichtsmenge der im Verdampfer einschließlich Rohr 10 und Rohr 18 enthaltenen, darstellt bei jedem beliebigen, gleichen Höhenstand im Behälter und Verdampfer. Der Behälter ist auf nahezu gleichem Niveau wie der Verdampfer aufgestellt, so daß das flüssige Wasserstoffperoxyd im Behälter im wesentlichen die gleiche Höhe hat wie die Flüssigkeit im Verdampfer.The line 30 is connected to a storage container 22. The cross section of the container 22 is substantially larger than that of the tube 10 and is normally large enough to hold an amount by weight of hydrogen peroxide solution that is at least 5 times, preferably 9 times, the amount by weight included in the evaporator Tube 10 and tube 18 contained, represents at any arbitrary, same level in the container and evaporator. The container is at almost the same level as that Vaporizer set up so that the liquid hydrogen peroxide in the container is essentially is the same height as the liquid in the evaporator.

Um dies zu erreichen, ist eine Leitung 28 vorgesehen, die mit dem oberen Teil des Verdampfers sowie mit dem Dampfraum im Abscheider verbunden ist, z. B. durch Leitung 14, so daß der Druck im oberen Teil des Behälters im Dampfraum oberhalb des Niveaus der darin enthaltenen Wasserstoffperoxydflüssigkeit auf gleicher oder ungefähr gleicher Höhe mit dem in den Dampfräumen im Verdampfer und im Abscheider gehalten wird.To achieve this, a line 28 is provided which is connected to the the upper part of the evaporator and is connected to the vapor space in the separator, z. B. through line 14, so that the pressure in the upper part of the container in the vapor space above the level of the hydrogen peroxide liquid contained therein at the same level or about the same height as that in the steam compartments in the evaporator and in the separator is held.

Beim Betrieb der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird eine Wasserstoffperoxydlösung von einem Speisetank (nicht gezeigt) durch Leitung 24 in den Behälter geleitet, der dabei beispielsweise so weit mit der Flüssigkeit gefüllt wird, daß die Flüssigkeitstiefe etwa der halben Höhe des Verdampfers entspricht. Da die Leitung 30 frei von Ventilen ist, fließt das Wasserstoffperoxyd vom Behälter über die Leitung 30 in den Verdampfer und steigt im Verdampfer, besonders im Rohr 18, im wesentlichen auf die gleiche Höhe wie im Behälter. Durch Durchleitung von Dampf durch den Dampfmantel 12 wird Wärme zugeführt, wodurch das Wasserstoffperoxyd verdampft wird. Als Folge dieser Verdampfung steigt ein Gemisch von Dampf und Wasserstoffperoxydiösung durch das Rohr 10 empor und wird über die Leitung 14 in den Abscheider 16 geleitet, wobei es unverdampfte Flüssigkeit mitführt. Die Wärmezufuhr wird so geregelt, daß nicht mehr als 50 Gewichtsprozent verdampft werden. Das entstehende Gemisch enthält so zumindestens die Hälfte des ursprünglichen Gemisches in Form nichtverdampfter Flüssigkeit.When operating the device shown in the drawing is a Hydrogen peroxide solution from a feed tank (not shown) through line 24 in passed the container, which is filled, for example, so far with the liquid is that the liquid depth corresponds to about half the height of the evaporator. Since the line 30 is free of valves, the hydrogen peroxide flows from the container via line 30 into the evaporator and rises in the evaporator, especially in the pipe 18, essentially at the same height as in the container. By passing through Steam through the steam jacket 12 is supplied with heat, thereby creating the hydrogen peroxide is evaporated. As a result of this evaporation, a mixture of steam and hydrogen peroxide solution rises up through the pipe 10 and is passed via the line 14 into the separator 16, it carries with it unevaporated liquid. The heat supply is regulated so that not more than 50 percent by weight are evaporated. The resulting mixture contains so at least half of the original mixture in the form of non-evaporated Liquid.

Die nichtverdampfte Flüssigkeit wird im Abscheider 16 abgetrennt und über Leitung 18 zum Kopfstück 20 zurückgeführt, von wo aus sie dann zum Verdampfer zurückgeleitet wird. Ein Abfluß von Wasserstoffperoxyd wird dauernd von Zeit zu Zeit aus Kopfstück 20 abgezogen. Eine dauernde Erwärmung erzeugt eine mehr oder weniger fortdauernde Kreislaufströmung der Flüssigkeit, die durch den Verdampfer aufwärts in den Abscheider fließt und dann abwärts in den Verdampfer wieder zurückkehrt. Die Konzentration dieser wäßrigen Lösung beträgt etwa 55 bis 70 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd.The non-evaporated liquid is separated in the separator 16 and returned via line 18 to the head piece 20, from where it then goes to the evaporator is returned. An outflow of hydrogen peroxide will be constant from time to time Time subtracted from head piece 20. Continuous heating creates a more or less sustained recirculation of liquid through the evaporator flows upwards into the separator and then returns downwards into the evaporator. The concentration of this aqueous solution is about 55 to 70 percent by weight Hydrogen peroxide.

Die Konzentration der Zuflußlösung von Wasserstoffperoxyd soll weniger als 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5 bis 35 Gewichtsprozent, Wasserstoffperoxyd betragen. Die Menge von in diesem Material enthaltenen kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen hängt von der Herstellungsmethode ab. Meistens beträgt die Gesamtmenge an Kohlenstoff im Wasserstoffperoxyd -0,2 bis 5,0 g je Liter Wasserstoffperoxydlösung. Infolge der Abführung von Dämpfen, die weniger kohlenstoffhaltige Substanzen enthalten als die verbleibende Flüssigkeit, enthält die durch den Verdampfer umlaufende konzentrierte Wasserstoffperoxydlösung oft 2 bis 25 g Kohlenstoff pro Liter Wasserstoffperoxydlösung.The concentration of the feed solution of hydrogen peroxide should be less than 60 percent by weight, preferably between 5 to 35 percent by weight, of hydrogen peroxide be. The amount of carbonaceous impurities contained in this material depends on the manufacturing method. Most often it is the total amount of carbon in hydrogen peroxide -0.2 to 5.0 g per liter of hydrogen peroxide solution. As a result the removal of vapors that contain less carbonaceous substances than the remaining liquid contains the concentrated liquid circulating through the evaporator Hydrogen peroxide solution often 2 to 25 g of carbon per liter of hydrogen peroxide solution.

Wenn nun ohne Wissen des Betriebsführers eine Unterbrechung im Zufluß von Wasserstoffperoxyd durch die Leitung 24 zum Vorratsbehälter eintritt, geht die Verdampfung des Wasserstoffperoxyds natürlich weiter. Sie verursacht ein Absinken des Spiegels des Wasserstoffperoxydes im Verdampfer und infolgedessen auch ein Absinken des Höhenstandes des Wasserstoffperoxyds im Behälter 22. Da jedoch die Querschnittfläche des Behälters groß genug ist, um jederzeit ein größeres Volumen Wasserstoffperoxydlösung zu fassen als im Verdampfer einschließlich der Leitung 18 gehalten werden kann, ist die zum Verdampfer durch die Leitung 30 zugeleitete Menge an stärker verdünntem Wasserstoffperoxyd immer noch groß genug, um bei jedem Höhenstand - die durch das Verdampfersystem umlaufende Wasserstoffperoxydlösung so zu verdünnen, daß sie unterhalb 70 Gewichtsprozent bleibt. Obwohl der Zufluß durch die Leitung 24 vermindert oder dauernd unterbrochen ist, wird die Konzentration der durch das Verdampfersystem zirkulierenden Wasserstoffperoxydflüssigkeit nicht in erheblichem Maße erhöht.If now there is an interruption in the inflow without the knowledge of the operator of hydrogen peroxide enters through line 24 to the reservoir, the Evaporation of the hydrogen peroxide continues, of course. It causes a drop the level of hydrogen peroxide in the evaporator and, as a result, a drop the level of the hydrogen peroxide in the container 22. However, since the cross-sectional area The container is large enough to hold a larger volume of hydrogen peroxide solution at any time than can be held in the evaporator including line 18, is the amount of more dilute that is fed to the evaporator through line 30 Hydrogen peroxide still big enough to hold at any altitude - the by that Evaporation system to dilute circulating hydrogen peroxide solution so that it is below 70 percent by weight remains. Although the inflow through line 24 is reduced or is continuously interrupted, the concentration of the by the evaporator system circulating hydrogen peroxide liquid does not increase significantly.

Wenn die Verdampfung fortgesetzt wird, sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer und ebenfalls im Vorratsbehälter, bis schließlich der Flüssigkeitsspiegel unterhalb der Verdampferzone liegt, die erwärmt wird. In diesem Zeitpunkt hört die Verdampfung auf. Bevor dies eintritt, hört jedoch der Abfluß von Flüssigkeit im oberen Teil der Kolonne über Leitung 14 auf. Die Flüssigkeit in dem Rohr 10 steigt dann hoch bis in die Nähe des Abflusses in die Leitung 14 und fällt dann zurück, wobei die Dämpfe ohne wesentliche Flüssigkeit in den Abscheider übergehen. Dies erzeugt ein starkes Auf- und Absteigen innerhalb des Rohres 10, von dem pulsierende Bewegungen auf das Kopfstück 20 und damit auf die Flüssigkeit im Behälter 22 übertragen werden. Diese Bewegungen bewirken dann, daß sich die Flüssigkeit im Verdampfer mit der Flüssigkeit im Vorratsbehälter mischt und die umlaufende Lösung verdünnt wird, wobei verhindert wird, daß die explosive Konzentration überschritten wird.As evaporation continues, the liquid level will drop in the evaporator and also in the storage tank, until finally the liquid level is below the evaporator zone that is being heated. At this point the Evaporation on. Before this occurs, however, the outflow of liquid in the upper part of the column via line 14. The liquid in the pipe 10 rises then up to the vicinity of the drain into line 14 and then falls back, whereby the vapors pass into the separator without substantial liquid. this creates a strong ascent and descent within the tube 10, from the pulsating Movements are transferred to the head piece 20 and thus to the liquid in the container 22 will. These movements then cause the liquid in the evaporator with it the liquid in the storage tank is mixed and the circulating solution is diluted, preventing the explosive concentration from being exceeded.

Während das oben beschriebene Mischen die Verdünnung des Gemisches fördert und sogar bestimmte Vorteile hat, ist es für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich; es ist zweckmäßig, dieses Mischen zumindest auf ein bestimmtes Maß zu beschränken. Das kann man dadurch erreichen, daß man das Rohr 30 verhältnismäßig lang hält, so daß die durch die kurzen Veränderungen des Flüssigkeitsstandes im Verdampfer 10 entstandenen Druckwellen gedämpft werden und nicht mehr eine sichtbare Änderung des Höhenstandes im Behälter 22 bewirken. Auch kann die Leitung 30 noch mit einer Öffnung versehen werden, oder man kann andere Dämpfungsmittel anwenden. Es ist jedoch vorteilhaft, den Durchmesser der Leitung 30 so zu wählen, daß er wesentlich kleiner als der des Vorratsbehälters 22 ist, da diese Maßnahme ebenfalls die Rückmischung verringert.During the mixing described above, dilute the mixture promotes and even has certain advantages, it is not necessary for the invention necessary; it is useful to have this mixing at least to some extent to restrict. This can be achieved in that the tube 30 is relatively holds long, so that the short changes in the liquid level in the Evaporator 10 resulting pressure waves are dampened and no longer a visible one Change the level in the container 22. Line 30 can also still be used be provided with an opening, or other damping means can be used. However, it is advantageous to choose the diameter of the conduit 30 so that it is substantial is smaller than that of the storage container 22, since this measure also backmixing decreased.

Beispiel Als typisches Beispiel wurde eine Vorrichtung, wie sie in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt ist, benutzt. Der Verdampfer bestand aus einem Rohr mit einem inneren Durchmesser von 5 cm und einer erhitzten Zone von 3 m. Der Dampfmantel 12 endete 47 cm oberhalb des Bodens des Kopfstückes 20. Aus dem Rohr 10 führte eine 2,54-cm-Leitung 14 tangential in den Abscheider 16, der einen inneren Durchmesser von 45,72 cm und in seinem Bodenteil keine Dichtungen oder andere Hindernisse aufwies. Der Abscheider 16 verjüngte sich zu einem unteren Teil von 15,24 cm Durchmesser, welcher in eine Leitung 18 von 2,54 cm innerem Durchmesser führte. Der Vorratsbehälter 22, der einen inneren Durchmesser von 10,16 cm aufwies, führte über ein 10 zu 2,54 cm sich verjüngendes 90gradiges Knie und die Leitung 30, die aus einer Röhre von 2,54 cm innerem Durchmesser und -15,72 cm Länge bestand, in das Kopfstück 20. Example As a typical example, an apparatus as shown in Figures 1 and 2 was used. The evaporator consisted of a tube with an inner diameter of 5 cm and a heated zone of 3 m. The steam jacket 12 ended 47 cm above the bottom of the head piece 20. From the tube 10 a 2.54 cm line 14 led tangentially into it the separator 16, which had an internal diameter of 18 inches and had no seals or other obstructions in its bottom part. The separator 16 tapered to a lower part of 15.24 cm in diameter, which led into a conduit 18 of 2.54 cm internal diameter. The reservoir 22, which was 10.16 cm internal diameter, passed through a 90 degree knee tapered 10 by 2.54 cm and the conduit 30, which consisted of a 2.54 cm internal diameter and 15.72 cm tube Length existed in the head piece 20.

Bei Inbetriebsetzung der Anlage wurde eine wäßrige, 15 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd enthaltende Lösung in den Behälter 22 geleitet und die Anlage bis zu einem Druck von 125 mm ausgepumpt. Dann wurde in den Dampfmantel Dampf eingeleitet und die Temperatur im Verdampfer auf ungefähr 71 bis 74°C gehalten. Dann wurde so lange die Lösung dem Behälter 22 zugeleitet, bis der Kreislauf durch den Verdampfer begann und sich der Apparat auf einen konstanten Flüssigkeitsstand einstellte. Danach wurde die Zufuhr durch die Leitung 24 unterbrochen. Bei Unterbrechung der Zufuhr betrug die Konzentration des Wasserstoffperoxydes im unteren Teil des Verdampfers ungefähr 60 Gewichtsprozent. Die Erhitzung wurde durch weitere Zuleitung von Dampf in den Mantel 12 bei gleicher Geschwindigkeit wie vor dem Aufhören der Speisung fortgesetzt. Innerhalb ungefähr 15 Minuten fiel der Spiegel des W asserstoffperoxydes im Verdampferrohr von ungefähr 333 cm auf 225,9 cm. Während dieser Zeit stieg die Konzentration des M'asserstoffperoxydes am Boden des Verdampfers auf 67 Gewichtsprozent, und die Temperatur im Verdampfer stieg leicht an. In den nächsten 15 Minuten fiel der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer auf 104,14 cm, und die Temperatur am Boden des Verdampfers fiel auf 36°C. Infolge der Rückmischung mit dem Wasserstoffperoxyd im Vorratsbehälter 22 fiel die Konzentration des Wasserstoffperoxydes im Verdampfer nach 34 Minuten auf 55 °/o Wasserstoffperoxyd. Bei anderen Versuchen fiel die Wasserstoffperoxydkonzentration auf 45 Gewichtsprozent. So bewirkte die durch das Auf- und Abbranden im Verdampfer erzeugte, während der Verdampfung vor sich gehende Rückmischung, daß die Wasserstoffperoxydlösung sich immer mehr verdünnte, wodurch eine Konzentration des Wasserstoffperoxydes im explosiven Bereich verhindert wurde.When the plant was started up, an aqueous, 15 percent by weight Hydrogen peroxide containing solution passed into the container 22 and the system pumped up to a pressure of 125 mm. Steam was then introduced into the steam jacket and maintained the temperature in the evaporator at approximately 71 to 74 ° C. Then it became like that long the solution is fed to the container 22 until the circuit through the evaporator began and the apparatus adjusted to a constant liquid level. Thereafter the supply through line 24 was interrupted. When the supply is interrupted was the concentration of hydrogen peroxide in the lower part of the evaporator about 60 percent by weight. The heating was carried out by a further supply of steam into the jacket 12 at the same speed as before the cessation of feeding continued. Within about 15 minutes the level of hydrogen peroxide fell in the evaporator tube from approximately 333 cm by 225.9 cm. During this time the Concentration of the hydrogen peroxide at the bottom of the evaporator to 67 percent by weight, and the temperature in the evaporator rose slightly. For the next 15 minutes it fell the liquid level in the evaporator is 104.14 cm, and the temperature at the bottom the evaporator dropped to 36 ° C. As a result of back mixing with the hydrogen peroxide in the storage container 22 the concentration of the hydrogen peroxide in the evaporator fell after 34 minutes to 55% hydrogen peroxide. In other experiments the hydrogen peroxide concentration fell to 45 percent by weight. This is what caused it by burning up and down in the evaporator Backmixing produced during evaporation that the hydrogen peroxide solution more and more diluted, whereby a concentration of the hydrogen peroxide in the explosive area was prevented.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for concentrating hydrogen peroxide, in which an aqueous hydrogen peroxide solution is partially evaporated in an evaporator and a mixture of the resulting vapors and non-evaporated hydrogen peroxide solution is drawn off from the upper part of the evaporator and fed to a separator in which the vapor is removed from the non-evaporated hydrogen peroxide solution . separated and the non-evaporated hydrogen peroxide solution is fed back to the evaporator, characterized in that the hydrogen peroxide solution to be evaporated is fed to the evaporator via a storage container which is in unimpeded communication with its lower end and has approximately the same liquid level and which is at least 5 times the weight of that in the evaporator and Contains hydrogen peroxide solution contained in the reflux devices and has a substantially larger diameter than the evaporator, and that the feed and the solution returned from the separator are introduced into the evaporator at a point which is substantially below the zone in which the evaporation begins.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the vapor pressure in the reservoir is above the liquid level the solution is kept at the same level as that in the vapor space of the evaporator.

3. The method according to claim 1, characterized in that it is carried out continuously is that the hydrogen peroxide solution is heated as it passes through the evaporator that 50% of it is evaporated, and that a hydrogen peroxide solution is supplied which is much more dilute than that which is retained in the separator will.

4. The method according to claim 3, characterized in that the concentration of the hydrogen peroxide in the recycle stream is maintained at 55 to 70 percent by weight will.

5. Device for concentrating an aqueous hydrogen peroxide solution according to Claims 1 to 4, consisting of a rising layer evaporator with one in the upper Part located outlet for withdrawing a vaporous mixture of hydrogen peroxide and water and an aqueous hydrogen peroxide solution, a separator for the Separation of the vapor from the liquid, in its lower part with reflux devices which is connected to the liquid from the separator in the lower part of the evaporator lead, and a storage container connected to the evaporator, characterized in that that the reservoir is in direct communication with the bottom of the evaporator as well with the reflux devices, at the same level as the evaporator and the reflux devices is arranged, a substantially larger cross-section than the evaporator has, so that the weight of the hydrogen peroxide solution in the container at least 5 times the amount by weight of the hydrogen peroxide solution in the evaporator and in the reflux devices, and that the heat input for the evaporator only begins at a considerable distance above the bottom of the evaporator.

6th Device according to claim 5, characterized in that the storage container in its upper part a steam room and devices for equalizing the pressure between the vapor space and the interior of the separator or the interior of the separator and the evaporator. Publications considered: German patent specification No. 960 627.