DE2108623B2 - Verfahren zur Herstellung von Hydrochinon durch elektrochemische Umwandlung von Benzol - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Hydrochinon durch elektrochemische Umwandlung von BenzolInfo
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Description
säure von der benzolischen Lösung und wird über Leitung 8 in den Kxeislaufstrom zurückgegeben. Die
benzolische Lösung soll zweckmäßig nicht mehr als etwa 2% Chinon enthalten. Sie wird Ober Leitung 9 dem
Kathodenraum C zugeführt. Auch durch diesen wird ein
Kxeislaufstrom geleitet (über Leitungen 10, 11, 12, 9), der aus verdünnter Schwefelsäure und Benzol besteht
Das Verhältnis von Benzol zu Schwefelsäure liegt zwischen etwa 1 :2 und 1 :8, vorteilhaft bei etwa 1 ■ 4
bis 1:6, wenn man z.B. eine 10%ige Schwefelsäure einsetzt In diesem Fall kann der Gehalt an Hydrochinon
z. B. bei 70—80 g/l liegen. Aus dem Kathodenkreislaufstrom
wird ein Teil, z. B. von 10%, über Leitung Ü3 in
den Abscheider D geführt In Abhängigkeit vom Gleichgewicht kann selbstverständlich auch ein kleinerer
oder größerer Teil dem Kreislaufstrom entnommen werden. Im Abscheider D trennt sich das nur sehr
geringe Mengen, z.B. 0,1%, Hydrochinon enthaltende Rückbenzol von der schwefelsauren Lösung. Es wird
über Leitung 6 in den Prozeß zurückgeführt Die schwefelsaure Lösung, die das Hydrochinon enthält,
wird über Leitung 14 zur Aufarbeitung £ gebracht, z. B.
einer Kristallisation bei 0°C. Die dabei anfallende Schwefelsäure, die bis zu 4% Hydrochinon enthalten
kann, wird über Leitung 15 in den Kathoden-Kreislaufstrom
zurückgeführt Auch die bei einer Kristallisation anfallende Mutterlauge kann dorthin gegeben werden.
Durch die Anwendung der beiden Kreisläufe kann das Gesamtverfahren apparativ sehr einfach gestaltet
werden. Die erfindungsgemäß hohen Umlaufmengen erlauben es wegen des vielfach öfteren Kontaktes des
Elektrolyten mit den Elektroden, diese verhältnismäßig klein und damit die gesamte Zellenkonstruktion
weniger aufwendig zu gestalten. Dies gilt auch für die Gewinnung des Hydrochinon aus dem Katholytstrom,
da die Konzentration an Hydrochinon in diesem höher als bei den bekannten Verfahren gehalten werden kann.
Das gewonnene Hydrochinon ist von hoher Reinheit, da in den Kathoden-Kreislauistrom praktisch keine Verunreinigungen
aus dem Anodenraum gelangen. Von besonderem Vorteil ist es, daß die Schlammbildung
praktisch vollständig unterdrückt wird, so daß die Filter genügen, um den Elektrolytsiroir von geringfügigen
Ablagerungen zu befreien und lange Laufzeiten zu erreichen.
ίο Es wurde ein Gemisch aus ca. 181 2%iger
Schwefelsäure und 91 Benzol, das 1,5% Chinon enthielt,
als Kreislaufstrom durch einen Anodenraum mit einem Volumen von etwa 21 geführt Die Elektrolyse wurde
bei 7,5 V, 600A und 350C betrieben. Ein Teil des
erhaltenen Umsetzungsgemisches, das einen Chinongehalt
von 2% aufwies, wurde dem durch den Kathodenraum geführten Kreislaufstrom zugesetzt, der aus ca.
201 10%iger Schwefelsäure und 71 Benzol sowie geringen Anteilen Hydrochinon bestand. Im Kathodenraum
reicherte sich die Hydrochinonkonzentration auf etwa 80 g/l an. Aus dem so erhaltenen Umsetzungsgemisch
wurde ein der aus dem Anodenraum zugeführten benzolischen Lösung entsprechender Anteil entnommen
und in eine benzolische und eine schwefelsaure Lösung getrennt Die benzolische Lösung, die ca.
0,015% Chinon und 0,15% Hydrochinon enthielt, wurde zum Anodenraum zurückgeführt Gleichzeitig wurde
diesem eine dem umgesetzten Benzol entsprechende Menge an Frischbenzol zugeleitet Aus der schwefelsauren
Lösung wurde durch Kristallisation bei O0C Hydrochinon gewonnen. Die zurückbleibende Schwefelsäure,
die noch ca. 35 g/l Hydrochinon enthielt wurde dem durch den Kathodenraum geführten Kreislaufstrom
wieder zugegeben. Das erhaltene Hydrochinon hatte eine Reinheit von 99,5%. Die Ausbeute, bezogen
auf eingesetztes Benzol, lag bei 5,2%, die Stromausbeute, bezogen auf Hydrochinon, bei 37,5%.
Claims (1)
1
Patentanspruch:
Patentanspruch:
Verfahren zur Herstellung von Hydrochinon durch elektrochemische Oxidation von in verdünnter
Schwefelsäure als Elektrolyt feinst dispergiertem s
Benzol zu Chinon bis zu einem Chinongehalt von etwa 2% und elektrochemische Reduktion des im
dispergieren Benzol gelösten Chinons zu Hydrochinon, Abtrennen des Hydrochinons aus der abgekühlten
Elektrolyt-Phase eines Teilstromes der Kathodenflüssigkeit und Kreislaufführung des nicht umgesetzten
Benzols sowie der Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man durch den
Anodenraum der Elektrolysezelle als Kreislaufstrom mit hoher Geschwindigkeit eine Dispersion aus is
Benzol, verdünnter Schwefelsäure und Chinon mit einem Chinongehalt bezogen auf das im Kreislaufstrom
vorhandene Benzol von nicht höher als etwa 2% und durch den Kathodenraum als Kreislaufstrom
mit hoher Geschwindigkeit eine Dispersion aus Benzol, verdünnter Schwefelsäure und Hydrochinon,
die weitgehend chinonfrei ist, führt, dem Anoden-Kreislaufstrom vor dessen Einführung in
den Anodenraum Frischbenzol zugibt, einen entsprechenden Teil des Anoden-Kreislaufstromes
hinter dem Anodenraum abzweigt, aus diesem Teilstrom die Schwefelsäure abtrennt, die in den
Anoden-Kreislaufstrom zurückgeführt wird, das verbleibende Benzol-Chinongemisch dem Kathoden-Kreislaufstrom
vor dessen Einführung in den Kathodenraum zugibt, einen entsprechenden Teil
des Kathoden-Kreislaufstromes hinter dem Kathodenraum abzweigt, aus diesem Teilstrom das Benzol
abtrennt, das in den Anoden-Kreislaufstrom zurückgeführt wird, aus dem verbleibenden Hydrochinon-Schwefelsäuregemisch
das Hydrochinon gewinnt und die Schwefelsäure in den Kathodenkreislauf vor Einführung in den Kathodenraum zurückführt
40
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hydrochinon durch elektrochemische Umwandlung
von Benzol.
Es ist bekannt, Benzol elektrochemisch zu Chinon zu oxidieren und anschließend das Chinon elektrochemisch
zu Hydrochinon zu reduzieren (österr. Patentschrift 128). Dabei wurde das Benzol in Gegenwart eines
Diaphragmas im Kreislauf zwischen dem Anodenraum und dem Kathodenraum geführt, um die Konzentration
des Chinons im Benzol niedrig, bei etwa 1—2%, zu halten. Dabei arbeitet man bei etwa 20—400C. Die
Gewinnung des Hydrochinons erfolgte aus dem den Kathodenraum vorlassenden Elektrolyten, z. B. durch
Abkühlen und Abscheiden der gebildeten Hydrochinonkristalle. Im allgemeinen setzt man Elektroden aus Blei
oder Bleilegierungen ein, wobei man mit und ohne Zusatz von Depolarisationsmitteln für die Bleianode
gearbeitet hat Als Elektrolyt wählte man zumeist verdünnte Schwefelsäure, gegebenenfalls mit einem
Zusatz von Natriumsulfat, wobei man bei Verhältnissen zwischen Benzol und Schwefelsäure von etwa 2 :1 bis
:1 arbeitete. Da es sich bei der Elektrolytmischung um ein Zweiphasengemisch handelt, setzte man zur
Verbesserung des Verfahrens Emulgiermittel zu, die aber als Nachteile mit sich bringen können, daß sie sich
an der Umsetzung beteiligen und die Abscheidung des Hydrochinons ungünstig beeinflussen (DE-PS 11 01 436,
11 02 171). Es hat sich ferner herausgestellt, daß sich
beim Arbeiten gemäß den beschriebenen Verfahren die Elektrodenräume nach kurzer Zelt trotz Filtrieren der
Elektrolytlösungen mit einem Schlamm aus Polymerisaten zusetzen, so daß die Elektrolyse zum Erliegen
kommt
Es wurde nun gefunden, daß man unter Vermeidung der geschilderten Nachteile Hydrochinon durch elektrochemische
Oxidation von in verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt feinst dispergiertem Benzol zu Chinon bis
zu einem Chinongehalt von etwa 2% und elektrochemische Reduktion des im dispergierten Benzol gelösten
Chinons zu Hydrochinon, Abtrennen des Hydrochinons aus der abgekühlten Elektrolyt-Phase eines Teilstromes
der Kathodenflüssigkeit und Kreislaufführung des nicht umgesetzten Benzols sowie der Schwefelsäure gewinnen
kann, wenn man durch den Anodenraum der Elektrolysezelle als Kreislaufstrom mit hoher Geschwindigkeit
eine Dispersion aus Benzol, verdünnter Schwefelsäure und Chinon mit einem Chinongehalt
bezogen auf das im Kreislaufstrom vorhandene Benzol von nicht höher als etwa 2% und durch den
Kathodenraum als Kreislaufstrom mit hoher Geschwindigkeit eine Dispersion aus Benzol, verdünnter Schwefelsäure
und Hydrochinon, die weitgehend chinonfrei ist, führt, dem Anoden-Kreislaufstrom vor dessen Einführung
in den Anodenraum Frischbenzol zugibt, einen entsprechenden Teil des Anoden-Kreislaufstromes
hinter dem Anodenraum abzweigt aus diesem Teilstrom die Schwefelsäure abtrennt, die in den Anoden-Kreislaufstrom
zurückgeführt wird, das verbleibende Benzol-Chinongemisch dem Kathoden-Kreislaufstrom
vor dessen Einführung in den Kathodenraum zugibt, einen entsprechenden Teil des Kathoden-Kreislaufstromes
hinter dem Kathodenraum abzweigt, aus diesem Teilstrom das Benzol abtrennt das in den Anoden-Kreislaufstrom
zurückgeführt wird, aus dem verbleibenden Hydrochinon-Schwefelsäuregemisch das Hydrochinon
gewinnt und die Schwefelsäure in den Kathodenkreislauf vor Einführung in den Kathodenraum zurückführt
In der Figur wird ein Prinzip-Schema für die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens gezeigt,
wobei auf die Darstellung von Behältern, Pumpen, Ventilen usw. verzichtet wurde.
Durch den Anodenraum A wird durch die Leitungen 1, 2, 3 und 4 ein Kreislauf strom aus Elektrolyt, ζ. Β.
verdünnter Schwefelsäure, und Benzol geführt, der geringe Mengen, z. B. 1 —2%, Chinon im Benzol enthält.
Es wird zweckmäßig eine etwa 15—30%ige, insbesondere 20%ige Schwefelsäure eingesetzt, wobei das
Verhältnis von Benzol zu Schwefelsäure bei Einführung in den Anodenraum etwa zwischen 1:1 bis 1 :6 liegen
soll. Dem Kreislaufstrom wird über die Leitungen 5 bzw. 6 Frischbenzol bzw. aus dem Verfahren gewonnenes,
nicht umgesetztes Rückbenzol zugegeben. In die Leitung 1 ist ein Filter eingebaut, mit dessen Hilfe feste
Nebenprodukte aus dem Anodenraum, wie Bleioxid, Bleisulfat oder sulfonierte Produkte des Benzols und
Chinonpolymere, aus dem Kreislaufstrom entfernt werden. Die Geschwindigkeit des Kreislaufstromes
wird derart eingestellt, daß im Anodenraum zur Durchmischung der beiden Flüssigkeiten aus Elektrolyt
und organischen Verbindungen Turbulenz aufrechterhalten bleibt Ein Teil des Kreislaufstroms, z. B. 5—10%,
gegebenenfalls auch mehr, wird über Leitung 7 dem Abscheider B zugeführt Hier trennt sich die Schwefel-
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