DE2062083A1

DE2062083A1 - Electrolytic cell - for mfr of quinol

Info

Publication number: DE2062083A1
Application number: DE19702062083
Authority: DE
Inventors: Kurt Fremery Max Dipl Chem Dr 5047 Wessehng Schwarzlose Gert Dipl Chem Dr 5300 Bonn C07d 7 30 Erdt
Original assignee: Union Rheinische Braunkohle Kraft stoff AG, 5047 Wessehng
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1972-06-22

Abstract

Feedstock is benzol which is oxidised to p-quinone at the cathode and subsequently reduced to p-quinol at the anode. Electrolyte is dilute H2SO4 or H3PO4 in concs. 10% acid and 1:1 mixture with benzol. Operating temp. is about 25-40 degrees C. residence time 5-10 secs. and feed rate 10-100 l/sq. cm. of electrode. The cell is divided vertically by a diaphragm into approx. equal halves contg. lead electrodes at diametrically opposite sides and extending the whole height of the cell. Feedstock enters the bottom middle of each half and leaves at the top against from each half. The cell is packed with lead balls to distribute the electrolyte. The packing is in contact with the electrodes and being of the same material forms part of it and extends its area. It is recommended to change the polarity periodically to prevent formation of oxide layer on the packing.

Description

Elektrolysezelle zur Gewinnung von Hydrochinon Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur elektrochemischen Gewinnung von Hydrochinon durch Oxidation von Benzol zu Chinon und dessenReduktion zu Hydrochinon. Electrolytic cell for the production of hydroquinone The invention relates to an electrolysis cell for the electrochemical production of hydroquinone by oxidation from benzene to quinone and its reduction to hydroquinone.

Es ist bekannt, Hydrochinon auf elektrochemischem Weg durch Oxidation von Benzol zu Chinon und Reduktion des Chinons zu gewinnen. Bei der Oxidation arbeitet man im allgemeinen mit Bleianodeng die mit einer Sohicht von Bleiperoxid überzogen sind. Als Diaphragmamaterial diente s.B. on, als Elektrolyt z.B. 10%ige Schwefelsäure, Da sich bei der elektrochemischen Reduktion des Chinons in benzolischer Lösung zu nächst das wenig lösliche Chinhydron bildet, das sich an der Zwischenschicht der beiden flüssigen Phasen ansammeln kann und mit dem Benzol störend Emulsionen bildet, sind anstelle der elektrochemischen Reduktion andere Verfahren vorgeschlagen worden, z.B. die Reduktion mit Eisen oder Säure (Österr. Patentschr. 5128, Brit.Patentschr. 430 572), Be wurde nun gefunden, das man die geschilderten Nachteile vermeiden und Hydrochinon sui elektrochemischem Weg in einfacher Weise durch. It is known that hydroquinone is electrochemically oxidized from benzene to quinone and reduction of the quinone. When the oxidation works one generally covered with lead anodes with a layer of lead peroxide are. The diaphragm material used was s.B. on, as an electrolyte e.g. 10% sulfuric acid, Since the electrochemical reduction of the quinone in benzene solution increases next forms the sparingly soluble quinhydrone, which forms on the intermediate layer of the can accumulate in both liquid phases and form disruptive emulsions with the benzene, other methods have been proposed instead of electrochemical reduction, e.g. reduction with iron or acid (Austrian patent 5128, British patent 430 572), Be it has now been found that the disadvantages described can be avoided and Hydroquinone sui electrochemically in a simple manner.

Oxidation von Benol zu Chinon und dessen unmittelbare Reduktion gewinnen kann, wenn man erfindungsgemäss aufgebaute Elektrolysezellen benutzt. Win oxidation of benol to quinone and its immediate reduction can, if one uses electrolysis cells constructed according to the invention.

Es handelt sich hierbei um eine Elektrolysezelle zur Gewinnung von Hydrochinon aus Benzol, die gekennzeichnet ist durch ein undurchlässiges Diaphragma (1), das die Zelle (2) in etwa zwei gleich grosse Räume (3a, 3b) teilt, durch eine in jedem der beiden Räume befindliche, mit Stromanschlüssen (4) versehene Elektrode (5), durch Füllungen der | beiden Räume mit stromleitenden Formkörpern (6) und durch Zu- und AbZ leitungen (7 bzw. 8) für die Elektrodenräume. It is an electrolysis cell for the production of Hydroquinone from benzene, which is characterized by an impermeable diaphragm (1), which divides the cell (2) into approximately two equal spaces (3a, 3b), by a Electrode provided with power connections (4) located in each of the two rooms (5), by filling the | two spaces with conductive moldings (6) and through Inlet and outlet lines (7 and 8) for the electrode spaces.

Das Wandmaterial der Zelle kann aus beliebigen korrosionsfesten und inertem Stuffen bestehen, z.B. aus Polypropylen. Das Diaphragma kann z.B. aus vernetztem Polystyrol, das Sulfosäuregruppen enthält, geilldet sein, doch können auch andere Materialien zum Ionentransfer gewillt werden. Das Diaphragma kann z.B. durch Netze aus Polypropylen vor Beschädigungen durch die Formkörper geschützt werden. Es muss für diesen Zweck ein Stoff gewählt werden, der korrosionsfest ist und keine Quellung erleidet. Die Grösse und Art der Formkörper, die den Anoden- bzw. Kathodenraum ganz oder teilweise ausfüllen, kann beliebig variiert werden. Als vorteilhaft haben sich Bleikugeln erwiesen, deren Durchmesser je nach Grösse der Zelle zu wählen ist, wobei die Kugeln für eine Füllung unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. The wall material of the cell can be made of any corrosion-resistant and be made of inert stuffing, e.g. made of polypropylene. The diaphragm can e.g. made of crosslinked polystyrene containing sulfonic acid groups, but can other materials for ion transfer can also be used. The diaphragm can e.g. are protected from damage by the molded body by nets made of polypropylene. For this purpose, a material must be chosen that is corrosion-resistant and not non-corrosive Suffers from swelling. The size and type of moldings that make up the anode and cathode space fill in completely or partially, can be varied as required. Have as beneficial lead balls have been found, the diameter of which is to be selected depending on the size of the cell, wherein the balls for a filling can have different diameters.

Es können aber auch Füllkörper mit anderer Form oder z.B. Drahtnetze benutzt werden. Die Stromzufuhr z.B. zu Bleiplatten, mit denen die Bleikugeln 111 elektrischem Kontakt stehen, die Isolierung der Platten bzw. der Stromzufuhr und die Abdichtung der Zu- und Ableitung zu den ZellenrSumen kann in üblicher Weise erfolgen. Es können auch Bleilegierungen eingesetzt werden. Als Werkstoffe für die Zelle eignen ßich £.B. Polypropylen oder fluorhaltige Polymere, wie Viton. Da die Elektrolyträume der Zelle zweckmässig symmetrisch aufgebaut werden, kann man wahlweise die rechte oder die linke Seite als Anode bzw.However, fillers with a different shape or e.g. wire mesh can also be used to be used. The power supply e.g. to lead plates with which the lead balls 111 electrical contact, the insulation of the plates or the power supply and the inlet and outlet lines to the cell circumferences can be sealed in the usual way take place. Lead alloys can also be used. As materials for the Cells are suitable £ .B. Polypropylene or fluorine-containing polymers such as Viton. Since the Electrolyte chambers of the cell can be built up symmetrically, if desired the right or left side as anode or

Kathode benutzen. Die Elektroden können in bekannter Weiee formiert werden0 Um eine festhaftende Deckschicht auf den Kugeln zu erhalten, kann es angebracht sein, von Zeit zu Zeit umzupolen. Es formiert sich eine gut leitende Deckschicht aus Blei auf der Kathode und aus Bleidioxid auf der Anode. Die Deckschichten erleiden trotz hoher Strömungsgeschwindigkeit nur sehr geringe Erosion.Use cathode. The electrodes can be formed in a known manner Be0 It can be applied to obtain a firmly adhering top layer on the balls be able to reverse the polarity from time to time. A highly conductive top layer is formed made of lead on the cathode and lead dioxide on the anode. The top layers suffer in spite of the high flow velocity, only very little erosion.

Bei der Herstellung von flydrochinon aus Benzol unter Einsatz der erfindungsgemässen Zelle arbeitet man im allgemeinen drucklos bei Temperaturen zwischen 0° und 50°, insbes. 250 bis 40°. Als Elektrolyt können Mineralsäuren wie Schwefelsäure und Phosphorsäure, die nicht mit dem organischen Stoff reagieren, verwendet werden, im allgemeinen in Konzentrationen von 5 - 20%. Die Verweilzeit der Mischungen in der Zelle kann zwischen 1 und 6o Sekunden variiert werden und liegt bevorzugt bei 5 - 10 Sekunden. Die Strömungsgeschwindigkeiten können 10 - 100 1/cm2 betragen. Es wird ein fein dispergiertes Gemisch von Elektrolyt, z.B. 10%ige Schwefelsäure, und Benzol in die Zelle gebracht.In the production of flydroquinone from benzene using the cell according to the invention is generally operated without pressure at temperatures between 0 ° and 50 °, especially 250 to 40 °. Mineral acids such as sulfuric acid can be used as the electrolyte and phosphoric acid that do not react with the organic substance are used, generally in concentrations of 5 - 20%. The residence time of the mixtures in the cell can be varied between 1 and 60 seconds and is preferably included 5 - 10 seconds. The flow velocities can be 10 - 100 1 / cm2. A finely dispersed mixture of electrolyte, e.g. 10% sulfuric acid, and benzene brought into the cell.

Dabei sind Mischungen von 1 : 1 biß 10 : 1 möglich, Mischungen von 2 : 1 bis 4 : 1 bevorzugt. Es wird z.B. mit einem Turbinenrührer vorgemischt. Eine verbesserte Verteilung des umzusetzenden Produktes kann durch Schlitze oder geschlitzte U-Profile im Inneren des Zellenrahmens oberhalb der Zuführungsleitungen bewirkt werden, wobei die Schlitze z.B. mit einem Polypropylennetz abgedeckt werden können. Es ist bei der erfindungsgemässen Zelle möglich, auch ohne Emulgator zu arbeiten, da auf Grund der Formkörperfüllungen erzielte hohe Strömungsgeschwindigkeiten mit grosser Turbulenz einen guten Kontakt z.B.Mixtures of 1: 1 to 10: 1 are possible, mixtures of 2: 1 to 4: 1 preferred. It is premixed with a turbine stirrer, for example. One improved distribution of the product to be converted can be achieved through slits or slits U-profiles caused inside the cell frame above the supply lines The slots can be covered with a polypropylene net, for example. It is possible with the cell according to the invention to work without an emulsifier, because high flow velocities achieved due to the shaped body fillings high turbulence a good contact e.g.

zwischen den Bleikugeln und dem organischen Stoff ergeben. Die Dispersion der zwei Phasen lässt sich gewünschtenfalls erhöhen durch das Vorschalten einer Emulsionspumpe.between the lead balls and the organic matter. The dispersion of the two phases can, if desired, be increased by adding one upstream Emulsion pump.

Der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemässen Zelle ist in der Figur beschrieben. Es wurde darauf verzichtet, die Konstruktionseinzelheiten, wie Deckel- und Gehäuseform, Leitungsdurchführungen, Isolierungen und Dichtungen im Detail zur zeigen. Die Zelle 2 wird durch ein Diaphragma 1 in zwei etwa gleich grosse Raume 3a und 3b geteilt, in denen sich Bleielektroden sowie Füllungen mit Bleikörpern 6, hier in Kugelform, befinden. Die beiden Räume besitzen je eine Zuleitung 7 und eine Ableitung 8 für die Eínsatz- und Reaktionsprodukte.The basic structure of a cell according to the invention is in the Figure described. The construction details such as Lid and housing shape, cable bushings, insulation and seals in Detail to show. The cell 2 is divided by a diaphragm 1 into two of approximately the same size Rooms 3a and 3b divided, in which there are lead electrodes and fillings with lead bodies 6, here in spherical shape. The two rooms each have a supply line 7 and a derivation 8 for the input and reaction products.

Durch den Aufbau der Zelle ist gewährleistet, dass eine den Strom leitende Emulsion aus Elektrolyt und zu oxydierender organischer Substanz mit so hoher Turbulenz durch die Zelle fliesst, dass keine Eutmischung eintritt - und während des Durchganges durch die Zelle die volle LeítfähiRkeit erhalten bleibt Dies wird durch die Füllung der Räume zwischen den Elektrodenflächen und dem den ALioden- und den Kathodenraum trennenden Diaphragma mit Formkörpern bestimmter Grösse erreicht. Die Zwischenraume zwischen den Körpern, die von der Emulsion durchflossen werden, verursachen und erhalten die erwünschte Turbulenz und gewährleisten so die Stabilität der Emulsion, Andererseits findet nSeh Durchfliessen d«*r Zelle ein schneller Zerfall der Emulsion statt.The structure of the cell ensures that one receives the electricity conductive emulsion of electrolyte and organic substance to be oxidized with so high turbulence flows through the cell so that no mixing occurs - and during the passage through the cell the full capacity is maintained by filling the spaces between the electrode surfaces and the A-diode and the diaphragm separating the cathode space is achieved with shaped bodies of a certain size. The spaces between the bodies through which the emulsion flows, cause and maintain the desired turbulence and thus ensure stability of the emulsion, on the other hand, when it flows through the cell, it disintegrates more rapidly the emulsion instead.

Claims

Claim:

Electrolysis cell for the production of hydroquinone from benzene, marked through an impermeable diaphragm (1) that divides the cell (2) into two approximately equal large rooms (3a, 3b) communicates through one in each of the two rooms Electrode (5) provided with power connections (4), by filling the two spaces with electrically conductive shaped bodies (6) and through feed and discharge lines (7 and 8) for the Electrode spaces.