DE752567C

DE752567C - Process for the production of hydrogen peroxide

Info

Publication number: DE752567C
Application number: DEK162640D
Authority: DE
Inventors: Hans Werner Dr Schmidt
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1941-11-01
Filing date: 1941-11-01
Publication date: 1952-05-08

Description

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd Bei der V almumdestillation von persulfat haltibgen und ähnlichen Lösungen zwecks Gewinnung von Wasserstoffsuperoxyd in senkrechten Rohren gibt es in der Regel eine besondere Schwierigkeit, deren leichte Überwindung Ziel der Erfindung ist. Destilliert man nämlich so große Flüssigkeitsmengen, daß der unten ablaufende Rückstand die Rohrwandungen gerade vollständig benetzt, so reißen die dabei entstehenden Wasserstoffsuperoxyd- und Wasserdämpfe wegen ihrer sehr hohen Geschwindigkeit Teile des Destillationsgutes mit. Infolgedessen werden diese der Behandlung entzogen, das Destillat wird verunreinigt und es kommt somit zu Verlusten. Diese Erscheinung tritt in besonders starkem. Maße auf, wenn die Dämpfe teilweise oder ganz im Gegenstrom zur herab rieselnden Flüssigkeit abgesaugt werden. Als Abhilfe gegen diesen Übelstand scheinen zunächst zweierlei Maßnahmen nahe zu liegen: i. Erweiterung des Querschnittes oder a. Verminderung des Durchsatzes. Beide Maßnahmen haben jedoch zur Folge, daß die Menge des Destillationsrückstandes nicht mehr zur vollen Benetzung der Rohrwandung ausreicht. Bei unvollständiger Benetzung werden aber nicht nur die Heizflächen mangelhaft ausgenutzt. sondern es wird auch das Rohrmaterial (Blei), insbesondere bei der Destillation von Perscli@cefelsäure und deren Derivaten. außergewöhnlich stark angegriffen.Process for the production of hydrogen peroxide In valmum distillation containing persulphate and similar solutions for the purpose of obtaining hydrogen peroxide In vertical pipes there is usually one particular difficulty, its easy one Overcoming the aim of the invention is. If you distill such large amounts of liquid, that the residue running off at the bottom just completely wets the pipe walls, so the hydrogen peroxide and water vapors produced thereby tear because of them parts of the material to be distilled with very high speed. As a result will be this is withdrawn from treatment, the distillate is contaminated and it occurs to losses. This phenomenon occurs in particularly strong. Measure up when the fumes partially or completely sucked off in countercurrent to the liquid trickling down. As a remedy against this evil, two kinds of measures seem close at first lie: i. Expansion of the cross-section or a. Reduction in throughput. Both However, measures have the consequence that the amount of distillation residue is not more about the full wetting of the pipe wall sufficient. With incomplete However, it is not only the heating surfaces that are insufficiently utilized. but it is also the pipe material (lead), especially in the distillation of Perscli @ cefelsäure and their derivatives. exceptionally badly attacked.

Eine mechanisch wenig befriedigende, an sich bekannte Lösung wäre auch die Ausbildung von konischen Rohren, die allerdings nur für einen Gegenstromverdampfer von Vorteil sein könnte, aber in allen übrigen Fällen, besonders bei doppelseitiger Dampfentnahme, grundsätzlich versagen müßte.A mechanically unsatisfactory, known solution would be also the formation of conical tubes, but only for a countercurrent evaporator Might be an advantage, but in all other cases, especially double-sided Steam extraction, would have to fail in principle.

Demgegenüber besteht die eigentliche Lösung des Problems darin, daß man sowohl den Rohrquerschnitt erweitert als auch den Durchsatz. In welchem Maße dies zu geschehen hat und nach welcher Formel sich solche Querschnitte u>>d Durchsätze berechnen lassen, ist Gegenstand der Erfindung.In contrast, the real solution to the problem is that both the pipe cross-section and the throughput are expanded. To what extent this has to be done and according to which formula such cross-sections u >> d throughputs Let calculate is the subject of the invention.

Danach führt man an einem beliebigen kleinen Rohrmodell folgende zwei Versuche aus: z. \Iati bestimmt d.ie2NIindestmengeLösung, deren Rückstand die Rohrwandungen unter den Destilla,tionsbedingungen gerade noch gut benetzt, so daß sich also keine einzelnen Bäche ausbilden. Durch diesen Wert wird die Größe A bestimmt, die jeweilig für eine Art von Destillationsgut eine Konstante darstellt. Sie wird beispielsweise angegeben in Gewichtsteilen je Stunde je Zentimeter Rohrumfang.Then you do the following two on any small pipe model Attempts from: z. \ Iati determines the minimum amount of solution, the residue of which the pipe walls under the distillation conditions still just well wetted, so that there are no train individual streams. This value determines the size A, the respective represents a constant for a type of distillation material. She will for example given in parts by weight per hour per centimeter of pipe circumference.

Man bestimmt unter den gewünschten Destillationsbedingungen, bei welcher Destillationsgeschwindigkeit b' ein Rückreißen des Destillat.ionsgutes zu beobachten ist, wenn Dampf und Flüssigkeit im Gegenstrom zueinander geführt werden. Dieser Mjert h wird angegeben in Gewichtsteilen Destillat je Stunde je Quadratzentimeter Rohrquerschnitt.It is determined under the desired distillation conditions at which Distillation speed b 'to observe a tearing of the Distillat.ionsgutes is when steam and liquid are led in countercurrent to one another. This Mjert h is given in parts by weight of distillate per hour per square centimeter Pipe cross-section.

In der Regel zeigt , s sich, daß die eben gefundenen @Verte zu ganz verschiedenen Mengen Ausgangslösung rühren. Das bedeutet: Wie immer man auch destilliert oder wie immer man die Durchsatzniengen variiert, so wird doch mindestens ein Übelstand auftreten: Entweder reißt der strömende Dampf Lösung mit sich oder die Rückstandsmengen reichen nicht zur völligen Benetzung aus oder beide Erscheinungen sind gleichzeitig zu beobachten.As a rule, it turns out that the @values just found are too whole Stir different amounts of starting solution. That means: however you distill or however you vary the throughput rates, at least one drawback is created occur: Either the flowing steam pulls the solution with it or the amount of residue are not sufficient for complete wetting or both phenomena are simultaneous to observe.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es einen Rohrquerschnitt gibt, bei dem keiner der aufgezeigten Übelstände auftritt. Man kann ohne umständliches Probieren auf Grund der gefundenen Werte ,4 und I' sofort die zu jeder Art von Destillationsgut gehörige Rohrdimension und Durchsatzmenge linden. Der gesuchte Rohrdurchmesser ist mindestens und die dazugehörige Durchsatzmenge Erst die Destillation lrr_w. Konzentrierung in Rohren mit dem so ermittelten Querschnitt bringen ein verlustfreies Arbeiten. Es könnet jednch auch größere Rohrquerschnitte Verwendung finden, sofern die Durchsatzmenge angepaßt wird. In der Praxis wird man jedoch nicht weit über den Mindestwert hinaussehen, da eine Ouerschnittsvergrößerung besonders bei Druckbeanspruchung durch Heizdampf auch eine Vergrößerung der Wandstärken verlangt. Dickere Rohrwan dungenbedeuten aber erschw orten W ärmedurchgang und fordern eine höhere Temperaturdifferenz zwischen Destillationsgut und I.-Ieizmittel sowie entsprechend größere Materialbeanspruchung.The invention is based on the knowledge that there is a pipe cross-section in which none of the indicated inconveniences occurs. Without laborious trial and error, based on the values '4 and I' found, one can immediately find the pipe dimension and flow rate for each type of material to be distilled. The pipe diameter you are looking for is at least and the associated throughput First the distillation lrr_w. Concentration in pipes with the cross-section determined in this way enables loss-free work. Larger pipe cross-sections can also be used, provided the throughput is adapted. In practice, however, one will not look far beyond the minimum value, since an enlargement of the cross section also requires an enlargement of the wall thickness, especially when the pressure is exerted by heating steam. Thicker pipe walls, however, make heat transfer more difficult and require a higher temperature difference between the material to be distilled and the heating medium, as well as a correspondingly greater stress on the material.

Ausführungsbeispiel i In einem Versuchsrohr wird bei der Destillation von Wasserstoffsuperoxyd aus persulfathaltigen Lösungen gefunden, daß Mindestens 29o g Rückstandslösung je Stunde je Zentimeter Rohrumfang zur sicheren Benetzung nötig sind. Diese Rückstandsmenge gehört zu einer Ausgangslösung von = etwa 830 g je Stunde.Embodiment i In a test tube, during the distillation of hydrogen peroxide from solutions containing persulfate, it is found that at least 290 g of residue solution per hour per centimeter of tube circumference are necessary for reliable wetting. This amount of residue belongs to a starting solution of = approx. 830 g per hour.

Weiterhin wird in demselben Versuchsrohr festgestellt, daß die im Gegenstrom zur lierabrieselnden Lösung am oberen Rohrende abgesaugten Dämpfe 350 g je Stunde und Quadratzentimeter Rohrquerschnitt nicht wesentlich, überschreiten dürfen, ohne daß Lösung zurückgerissen wird.Furthermore, it is found in the same test tube that the vapors sucked in countercurrent to the solution trickling down at the upper end of the tube must not significantly exceed 350 g per hour and square centimeter of the tube cross-section without the solution being pulled back.

Diese Destillatmenge gehört zu einer Ausgangslösung von b' = etwa 540 g je Stunde. Das Verhältnis dieser beiden Größen ist Das Vierfache dieses Verhältnisses ist der gesuchte Rohrdurchmesser D = 6,2 cm. Der zu diesem Rohr mit 6,2 cm lichter `Feite gehörige Lösungsdurchsatz beträgt dann (r = 830 - 6.2 = 16 -2oo g/Std.This amount of distillate belongs to a starting solution of b '= about 540 g per hour. The ratio of these two quantities is Four times this ratio is the pipe diameter you are looking for, D = 6.2 cm. The solution throughput associated with this tube with a 6.2 cm clearance is then (r = 830 - 6.2 = 16 - 200 g / hour.

In der Tat zeigt ein solches Rohr die verlangten Eigenschaften. Jedes Rohr mit kleiti-erem Durchmesser zeigt je nach Durchsatzmenge entweder mangelhafte Benetzung oder Rückreißen von Lösung.Indeed, such a pipe shows the required properties. Each Pipe with a smaller diameter shows either a defective one, depending on the throughput rate Wetting or tearing back of solution.

Dagegen können andererseits auch weitere Rohre gewählt werden, sofern der Durchsatz ihnen angepaßt wird. So errechnet sich ein solcher für io cm weihe Rohre zu JE - 830 - 1o = 25,5 kg/Süd. Aus Gründen der Festigkeit und Wärmeleitung wird man aber besonders bei Druckbeanspruchung durch Heizdampf nicht wesentlich über den Mindestdurchmesser hinausgehen.On the other hand, on the other hand, other tubes can also be selected, provided that the throughput is adapted to them. For example, for pipes 10 cm wide, it is calculated as JE - 830 - 10 = 25.5 kg / south. For reasons of strength and heat conduction, however, especially when subjected to pressure from heating steam, the minimum diameter will not be significantly exceeded.

Ausführungsbeispiel,-9 Wird Wasserstoffsuperoxyd aus derselben Lösung wie bei Beispiel i (also mit denselben empirischen Konsitanben) derart destilliert, daß am unteren Rohrende konzentrierte Wasserstoffsuperoxyddämpfe und am oberen Rohrende gleichzeitig Wasserdampf im Gegenstrom zur Flüssigkeit abgesaugt werden, so werden Destillate und Rückstand etwa folgendermaßen verteilt: 42% Wasserdampf, 220% Wasserstoffsuperoxyd-Wasserdampf-Gemisch, 36% Rückstandslösung. Da 29o g* Rückstandslösung je Stunde zur Benetzung ausreichen, wird A = = 8o5. Die gegenströmende Destillatmenge ist wie im Beispiel i mit etwa 350 g Je Stunde begrenzt. In diesem Fall besteht das Destillat aus Wasserdampf; also ist B = = 835 g je Stunde. Daraus errechnen sich ein, Mindestdurchmesser des Destillationsrohres zu D = 4 ' = 3,86 cm und ein Durchsatz von etwa 9,8 kg/Std. Lösung.Embodiment -9 If hydrogen peroxide is distilled from the same solution as in example i (i.e. with the same empirical consitanums) in such a way that concentrated hydrogen peroxide vapors are sucked off at the lower end of the pipe and water vapor is simultaneously sucked off in countercurrent to the liquid at the upper end of the pipe, the distillates and residue are distributed approximately as follows : 42% water vapor, 220% hydrogen peroxide-water vapor mixture, 36% residue solution. Since 29o g * residue solution per hour is sufficient for wetting, A = = 8o5. The counterflowing amount of distillate is limited to about 350 g per hour, as in example i. In this case the distillate consists of water vapor; so B = = 835 g per hour. This results in a minimum diameter of the distillation tube of D = 4 ' = 3.86 cm and a throughput of about 9.8 kg / hour. Solution.

Claims

PATENT CLAIM: Process for vacuum distillation of persulfuric acid and Caro's acid or its salts in falling pipes, whereby the vapors at the lower or upper end of the pipe, or above and below, are simultaneously or separately extracted, thereby geke@nnz.eichnet that the dimensioning of the distillation tubes is chosen so that the tube diameter D is at least equal to the size has, where A is the amount of starting solution in grams per hour and per, centimeter pipe circumference, wherein the tube walls are wetted and B rigslösung quantity-P a - in grams per hour and per Ouadratzentimeter pipe cross-section in which no co- or Tearing back of the liquid film takes place more, mean, and that the amount of liquid to be distilled in such tubes G by the formula given is.