FR2642412A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF HYDROGEN PEROXIDE 1 - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé pour la production de péroxyde d'hydrogène par le procédé anthraquinone. On fait circuler via une zone de mélange statique tubulaire 9 qui est continue ou qui comprend plusieurs parties, un mélange réactionnel dans lequel on introduit de l'hydrogène ou un gaz contenant de l'hydrogène et une solution navette, c'est-à-dire un dérivé de l'anthraquinone dans un solvant organique, afin d'hydrogéner le dérivé de l'anthraquinone en présence d'un catalyseur solide, et on élimine la solution navette hydrogénée 13 et les gaz 11 du mélange réactionnel en circulation 8. Selon l'invention, on fait circuler le mélange réactionnel 14 via une zone de mélange statique recouverte de catalyseur 9, où il est simultanément mélangé et catalysé.The present invention relates to a process for the production of hydrogen peroxide by the anthraquinone process. Is circulated via a tubular static mixing zone 9 which is continuous or which comprises several parts, a reaction mixture into which is introduced hydrogen or a gas containing hydrogen and a shuttle solution, that is to say say an anthraquinone derivative in an organic solvent, in order to hydrogenate the anthraquinone derivative in the presence of a solid catalyst, and the hydrogenated shuttle solution 13 and the gases 11 of the circulating reaction mixture 8 are removed. In the invention, the reaction mixture 14 is circulated through a static mixing zone covered with catalyst 9, where it is simultaneously mixed and catalyzed.
Description
Procédé pour la préparation de péroxydeProcess for the preparation of peroxide
d'hydrogène (I).of hydrogen (I).
La présente invention concerne un procédé pour la préparation de péroxyde d'hydrogène par le procédé anthraquinone, et plus particulièrement son procédé partiel, à savoir l'hydrogénation. La présente invention concerne très spécifiquement un procédé dans lequel une solution réactionnelle est mise en circulation, de l'hydrogène ou un gaz contenant de l'hydrogène et une solution navette, c'est-à-dire un dérivé de l'anthraquinone dans un solvant organique, étant amenés dans celle-ci via une zone de mélange statique tubulaire qui est soit continue, soit constituée de plusieurs parties, afin d'hydrogéner le dérivé de l'anthraquinone en présence d'un catalyseur solide et la solution navette hydrogénée et les gaz sont éliminés du mélange réactionnel circulant. De plus, la présente invention concerne un mélangeur statique tubulaire comprenant une ou plusieurs parties et l'utilisation du mélangeur dans le procédé mentionné ci-dessus. Il est connu que le péroxyde d'hydrogène peut être préparé par le dénommé procédé anthraquinone. Dans ce procédé, un dérivé de l'anthraquinone est dissout dans un solvant comprenant un ou plusieurs constituants. La solution ainsi préparée est appelée solution navette. Dans la préparation du péroxyde d'hydrogène, la solution navette est d'abord envoyée à l'étape d'hydrogénation. Durant cette étape, les dérivés d'anthraquinone sont hydrogénés, en présence d'un catalyseur, en dérivés d'anthrahydroquinone correspondants. La solution navette hydrogénée est ensuite dirigée vers l'oxydation, durant laquelle de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène y est introduit, étape dans laquelle le péroxyde d'hydrogène The present invention relates to a process for the preparation of hydrogen peroxide by the anthraquinone process, and more particularly to its partial process, namely hydrogenation. The present invention relates very specifically to a process in which a reaction solution is circulated, hydrogen or a gas containing hydrogen and a shuttle solution, that is to say a derivative of anthraquinone in a organic solvent, being brought into it via a tubular static mixing zone which is either continuous or consisting of several parts, in order to hydrogenate the anthraquinone derivative in the presence of a solid catalyst and the hydrogenated shuttle solution and the gases are removed from the circulating reaction mixture. Furthermore, the present invention relates to a tubular static mixer comprising one or more parts and the use of the mixer in the above-mentioned process. It is known that hydrogen peroxide can be prepared by the so-called anthraquinone process. In this process, an anthraquinone derivative is dissolved in a solvent comprising one or more constituents. The solution thus prepared is called the shuttle solution. In the preparation of hydrogen peroxide, the shuttle solution is first sent to the hydrogenation stage. During this step, the anthraquinone derivatives are hydrogenated, in the presence of a catalyst, into corresponding anthrahydroquinone derivatives. The hydrogenated shuttle solution is then directed to oxidation, during which oxygen or an oxygen-containing gas is introduced therein, a step in which the hydrogen peroxide
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est formé dans la solution. Les principales réactions du procédé anthraquinone sont représentées ci-dessous: is formed in the solution. The main reactions of the anthraquinone process are shown below:
0 OH0 OH
Il Gm R + H2 catalvst > RIl Gm R + H2 catalvst> R
O OHO OH
C H OC H O
RR
+ 02 > +H202+ 02> + H202
Ch O La solution navette qui contient le péroxyde d'hydrogène est envoyée à l'étape d'extraction, dans laquelle le péroxyde d'hydrogène est soumis à une extraction pour passer de la solution navette dans la solution aqueuse. La solution navette extraite est séchée pour éliminer l'excès d'eau et recyclée au début du procédé cyclique, c'est-à-dire à l'hydrogénation. La solution aqueuse de péroxyde d'hydrogène, obtenue par Ch O The shuttle solution which contains the hydrogen peroxide is sent to the extraction step, in which the hydrogen peroxide is subjected to extraction to pass from the shuttle solution into the aqueous solution. The extracted shuttle solution is dried to remove excess water and recycled at the start of the cyclic process, that is to say at hydrogenation. The aqueous solution of hydrogen peroxide, obtained by
extraction, est purifiée et concentrée. extraction, is purified and concentrated.
L'hydrogénation décrite ci-dessus est une étape astreignante dans le procédé anthraquinone. Une activité élevée et une grande sélectivité sont requises pour le catalyseur d'hydrogénation. La conversion et la sélectivité de la réaction dans l'étape d'hydrogénation dépendent de la pression partielle en hydrogène, de la température, des concentrations des constituants réagissant, du catalyseur, et des conditions d'écoulement dans le réacteur. Des réactions secondaires peuvent réduire la quantité de dérivés The hydrogenation described above is a demanding step in the anthraquinone process. High activity and high selectivity are required for the hydrogenation catalyst. The conversion and selectivity of the reaction in the hydrogenation step depend on the partial pressure of hydrogen, the temperature, the concentrations of the reactants, the catalyst, and the flow conditions in the reactor. Side reactions may reduce the amount of derivatives
d'anthraquinone qui produisent le péroxyde d'hydrogène. of anthraquinone which produce hydrogen peroxide.
Des réacteurs à suspension et à lit fixe ont été tous Suspension and fixed bed reactors were all
deux utilisés pour l'hydrogénation. two used for hydrogenation.
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Les catalyseurs en suspension utilisés incluent le dénommé noir de palladium poreux, le palladium absorbé dans un support (par exemple de The suspended catalysts used include the so-called porous palladium black, the palladium absorbed in a support (for example of
l'alumine, du charbon activé), et du nickel de Raney. alumina, activated carbon), and Raney nickel.
Le catalyseur poreux est. mis en supension et l'hydrogène est dispersé dans la solution navette dans, par exemple, un réacteur à cuve de mélange ou un réacteur tubulaire. Dans un réacteur tubulaire, le mélange est effectué par la vitesse linéaire élevée de la solution navette. Les vitesses linéaires sont couramment de plus de 3 m/s et en dessous de 10 m/s dans un tube ouvert (brevet US 4 428 923). Le mélange est également amélioré par l'utilisation comme tube réacteur d'un tube alternativement convergent et The porous catalyst is. suspended and the hydrogen is dispersed in the shuttle solution in, for example, a mixing vessel reactor or a tubular reactor. In a tubular reactor, mixing is carried out by the high linear speed of the shuttle solution. Linear velocities are commonly over 3 m / s and below 10 m / s in an open tube (US Patent 4,428,923). The mixture is also improved by the use as an reactor tube of an alternately convergent tube and
divergent (brevet US 3 423 176, KABISCH et Al.). divergent (US patent 3,423,176, KABISCH et al.).
D'après le document de brevet FI 864 971, il est connu de plus un procédé du type mentionné dans le préambule, dans lequel un mélange réactionnel contenant de l'hydrogène, une solution navette et un catalyseur solide en suspension est mis en circulation dans un réseau de réacteurs tubulaires équipé d'un Mélangeur statique qui est continu ou constitué de plusieurs parties. La pression existant dans le réseau de tubes est en dessous de 15 bars et la température en dessous de 100'C. Dans le procédé, la solution navette est mise en circulation dans le réseau de tubes de réaction à From patent document FI 864 971, a process of the type mentioned in the preamble is also known, in which a reaction mixture containing hydrogen, a shuttle solution and a solid catalyst in suspension is circulated in a network of tubular reactors equipped with a static mixer which is continuous or made up of several parts. The pressure existing in the network of tubes is below 15 bars and the temperature below 100 ° C. In the process, the shuttle solution is circulated in the network of reaction tubes to
une vitesse d'écoulement qui est inférieure à 3 m/s. a flow velocity which is less than 3 m / s.
Les surfaces de contact et les durées de contact du catalyseur, la solution navette et l'hydrogène sont importants pour la réaction d'hydrogénation. En utilisant un catalyseur solide stationnaire dans l'hydrogénation, la durée de contact dans la réaction catalytique peut être écourtée, grâce à quoi la proportion des réactions secondaires est réduite. L'absence de l'étape de filtration onéreuse est un avantage significatif de l'utilisation d'un lit de catalyseur fixe plutôt qu'un catalyseur en suspension. La filtration peut également être problématique techniquement, étant donné que les The contact surfaces and the contact times of the catalyst, the shuttle solution and the hydrogen are important for the hydrogenation reaction. By using a stationary solid catalyst in the hydrogenation, the contact time in the catalytic reaction can be shortened, whereby the proportion of side reactions is reduced. The absence of the expensive filtration step is a significant advantage of using a fixed catalyst bed rather than a suspended catalyst. Filtration can also be problematic technically, since the
particules de catalyseur sont petites. catalyst particles are small.
Un catalyseur en suspension reste partiellement inutilisé dans la réaction d'hydrogénation étant donné que durant une grande partie du temps, il se trouve dans une partie sans hydrogène du cycle du procédé, par exemple dans la cuve A suspended catalyst remains partially unused in the hydrogenation reaction since for a large part of the time it is in a hydrogen-free part of the process cycle, for example in the tank
à circulation, o il peut suivre le cycle du procédé. circulation, where it can follow the process cycle.
Un catalyseur en suspension est également plus sensible A suspended catalyst is also more sensitive
au frittage et à l'usure mécanique. sintering and mechanical wear.
Dans des réacteurs à lit fixe, les pastilles supports et les dénommés catalyseurs en nid d'abeilles In fixed bed reactors, the support pellets and the so-called honeycomb catalysts
ont eté utilisés (BERGLIN et Ai., brevet US 4 552 748). have been used (BERGLIN et Ai., US patent 4,552,748).
Le support employé est habituellement de l'alumine activée, mais d'autres supports poreux possédant une grande surface spécifique peuvent également être utilisés, par exemple SiO2 ou du charbon activé. Un métal noble, couramment du palladium, a été absorbé en tant que constituant actif dans le support. Seule une sorte de post-filtration, pour la séparation des particules détachées du lit de la solution navette, est utilisée dans le réacteur à lit fixe avant l'étape The support used is usually activated alumina, but other porous supports having a large specific surface can also be used, for example SiO2 or activated carbon. A noble metal, commonly palladium, has been absorbed as an active component in the support. Only a kind of post-filtration, for the separation of particles detached from the bed of the shuttle solution, is used in the fixed bed reactor before the step
d'oxydation.oxidation.
Dans le réacteur à lit fixe, on utilise couramment des pastilles (diamètre usuel 0,2-10 mm) In the fixed bed reactor, pellets are commonly used (usual diameter 0.2-10 mm)
déposées entre des feuilles de tamis ou des filets. deposited between sieve sheets or nets.
Dans des pastilles aussi grandes que celles-ci, le transfert de matière dans les pores les plus profonds et en dehors de ceux-ci est lent, raison pour laquelle le métal activé dans les parties intérieures des pastilles reste inutilisé dans la réaction. De la même manière, la perte de charge augmente jusqu'à un degré élevé, et la canalisation des écoulements se produit dans ces lits de catalyseur garni librement. Le gaz In pellets as large as these, the transfer of material into and out of the deepest pores is slow, which is why the activated metal in the interior parts of the pellets remains unused in the reaction. Likewise, the pressure drop increases to a high degree, and the flow of flows occurs in these freely packed catalyst beds. The gas
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réducteur tend également à se séparer dans une phase qui lui est propre, dans laquelle la vitesse d'hydrogénation décroît. Une attention -spéciale doit être portée afin qu'aucun poison catalytique ne passe dans la solution navette ou dans le gaz réducteur. Le dénommé catalyseur en nid d'abeilles est constitué d'une structure support cellulaire possédant des canaux parallèles. Le support poreux est fixé en une fine couche sur la structure support, et de plus un métal noble est absorbé dans celle-ci. Un réacteur fonctionnant selon un tel principe possède l'inconvénient d'un mélange faible de l'hydrogène avec la solution navette et la possibilité de séparation les bulles de gaz dans une phase qui leur est propre. Le transfert de chaleur à partir des parties intérieures du nid d'abeilles reste faible, cas dans lequel la température peut y devenir trop élevée, situation qui The reducing agent also tends to separate in a phase of its own, in which the rate of hydrogenation decreases. Special attention must be paid so that no catalytic poison passes into the shuttle solution or the reducing gas. The so-called honeycomb catalyst consists of a cellular support structure having parallel channels. The porous support is fixed in a thin layer on the support structure, and moreover a noble metal is absorbed therein. A reactor operating according to such a principle has the disadvantage of a weak mixture of hydrogen with the shuttle solution and the possibility of separation of the gas bubbles in a phase of their own. The heat transfer from the inner parts of the honeycomb remains low, in which case the temperature can become too high, a situation which
accroît la quantité de sous-produits indésirables. increases the amount of unwanted byproducts.
Une étape limitant l'hydrogénation dans des réacteurs à lit fixe est le passage de l'hydrogène des bulles de gaz dans la solution navette. La vitesse de passage de l'hydrogène dépend de la taille des bulles d'hydrogène dans la solution navette. Plus les bulles dans lesquelles l'hydrogène se trouve dans la solution sont petites, plus la surface totale de l'interface entre la solution navette et la phase gazeuse est grande. Le mélange de l'hydrogène avec la solution navette a été amélioré par l'utilisation de mélangeurs statiques à un point avant le réacteur à lit fixe (brevet US 4 428 922). De cette manière, l'hydrogène se trouve dans de petites bulles dans la solution navette en entrant dans le réacteur, mais par suite de la canalisation dans le réacteur, la dispersion du gaz est diminuée. Un réacteur de pré-mélange dans lequel la solution navette est saturée en hydrogène a également One step limiting hydrogenation in fixed bed reactors is the passage of hydrogen from the gas bubbles into the shuttle solution. The rate of passage of hydrogen depends on the size of the bubbles of hydrogen in the shuttle solution. The smaller the bubbles in which the hydrogen is in the solution, the larger the total surface area of the interface between the shuttle solution and the gas phase. The mixing of hydrogen with the shuttle solution has been improved by the use of static mixers at a point before the fixed bed reactor (US Patent 4,428,922). In this way, the hydrogen is in small bubbles in the shuttle solution when entering the reactor, but as a result of the pipeline in the reactor, the dispersion of the gas is reduced. A premix reactor in which the shuttle solution is saturated with hydrogen also has
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été utilisé à un point avant l'hydrogénation (brevet US been used to some extent before hydrogenation (US patent
2 837 411).2,837,411).
Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé et un appareillage pour la production de péroxyde d'hydrogène par le procédé anthraquinone, dans lesquels les inconvénients des procédés et appareillages de l'art antérieur ont été éliminés. Les principales caractéristiques de The object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus for the production of hydrogen peroxide by the anthraquinone method, in which the drawbacks of the methods and apparatuses of the prior art have been eliminated. The main features of
l'invention sont données dans les revendications the invention are given in the claims
jointes.attached.
Dans le procédé selon l'invention, un mélange réactionnel comprenant de l'hydrogène ou un gaz contenant de l'hydrogène et la solution navette est donc amené à circuler dans un réseau à réacteur tubulaire de diamètre constant ou alternativement convergent et divergent, installé horizontalement ou verticalement et équipé d'un mélangeur statique qui est continu ou qui comprend plusieurs parties et qui est recouvert d'une substance catalytique, le mélange réactionnel étant simultanément mélangé et catalysé dans le mélangeur. Le réacteur tubulaire peut simplement être dimensionné pour être d'une longueur telle que l'hydrogène ait le temps de réagir avant d'atteindre la sortie du réacteur tubulaire. Ainsi, il n'est pas nécessaire que le gaz réducteur circule dans In the process according to the invention, a reaction mixture comprising hydrogen or a gas containing hydrogen and the shuttle solution is therefore caused to circulate in a tubular reactor network of constant diameter or alternately convergent and divergent, installed horizontally or vertically and equipped with a static mixer which is continuous or which comprises several parts and which is covered with a catalytic substance, the reaction mixture being simultaneously mixed and catalyzed in the mixer. The tubular reactor can simply be sized to be of such length that the hydrogen has time to react before reaching the outlet of the tubular reactor. Thus, it is not necessary for the reducing gas to circulate in
le réacteur.the reactor.
Le mélangeur statique selon l'invention comprend une structure support en un matériau métallique, céramique, polymère ou autres matériaux correspondants, à la surface de laquelle un support poreux est fixé. Le support comprend, par exemple., de l'alumine, SiO2, des silicates ou du charbon activé. Un métal actif dans l'hydrogénation, par exemple le palladium, le platine, le rodium, le- nickel ou un The static mixer according to the invention comprises a support structure made of a metallic, ceramic, polymer or other corresponding material, to the surface of which a porous support is fixed. The support includes, for example, alumina, SiO2, silicates or activated charcoal. An active metal in the hydrogenation, for example palladium, platinum, rodium, nickel or a
mélange de ceux-ci, est absorbé dans le support. mixture of these, is absorbed in the support.
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Dans le réacteur selon l'invention, un transfert de matière suffisant entre le gaz et le liquide et un transfert de chaleur suffisant du mélange réactionnel à la paroi du tube sont réalisés au moyen de mélangeurs statiques, qui ont été décrits dans les In the reactor according to the invention, a sufficient transfer of material between the gas and the liquid and a sufficient transfer of heat from the reaction mixture to the wall of the tube are carried out by means of static mixers, which have been described in
publications suivantes, par exemple: Chem.-Ing.-Tech. following publications, for example: Chem.-Ing.-Tech.
52 (1980), 4, pp. 285-291; Chem. Eng. Prog. 82 (Juillet 1986), 7, pp. 4248, and 20 (mai juin 1986), 3, pp. 147-154; Perry, R. H. and Chilton, C.H. , Chemical Engineer's Handbook, 5, New York: McGraw-Hill (1973) Section 19, p. 22. De la même manière, le mélange axial est réduit au minimum et les profils de température et de concentration - dans la section 52 (1980), 4, pp. 285-291; Chem. Eng. Prog. 82 (July 1986), 7, pp. 4248, and 20 (May June 1986), 3, pp. 147-154; Perry, R. H. and Chilton, C.H., Chemical Engineer's Handbook, 5, New York: McGraw-Hill (1973) Section 19, p. 22. Likewise, the axial mixing is minimized and the temperature and concentration profiles - in the section
transversale de tube sont uniformes. tube cross-sections are uniform.
La réaction se produit dans une fine couche de catalyseur de 5-300 micromètres sur la surface du mélangeur. La couche étant fine, la proportion des réactions secondaires réduisant le rendement reste faible puisque les temps de rétention des réactifs et des produits de réaction dans les pores sont courts. De la même manière, le métal actif catalytiquement est The reaction takes place in a thin layer of 5-300 micron catalyst on the surface of the mixer. As the layer is thin, the proportion of secondary reactions reducing the yield remains low since the retention times of the reagents and reaction products in the pores are short. Likewise, the catalytically active metal is
utilisé efficacement dans la fine couche de catalyseur. used effectively in the thin layer of catalyst.
Pour cette raison, la couche de catalyseur selon l'invention est plus avantageuse qu'un lit fixe For this reason, the catalyst layer according to the invention is more advantageous than a fixed bed.
constitué de pastilles.made up of pellets.
Contrairement au réacteur en nid d'abeilles selon le brevet US 4 552 748, dans lequel les morceaux de catalyseur forment des canaux mutuellement parallèles et d'une longueur égale sans effet de mélange, dans le réacteur selon l'invention les structures de celui-ci servent non seulement de surfaces de fixation pour le catalyseur mais également de mélangeurs, le mélangeur statique possédant des chicanes d'écoulement recouvertes de catalyseur réciproquement dans des directions différentes, qui répartissent efficacement l'écoulement sur la totalité Unlike the honeycomb reactor according to US Pat. No. 4,552,748, in which the pieces of catalyst form mutually parallel channels and of equal length without mixing effect, in the reactor according to the invention the structures thereof these serve not only as fixing surfaces for the catalyst but also as mixers, the static mixer having flow baffles covered with catalyst reciprocally in different directions, which effectively distribute the flow over the whole
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de la section transversale du réacteur. Un tel effet n'existe pas dans le réacteur selon le brevet US 4 552 748 qui nécessite des mélangeurs séparés pour disperser of the cross section of the reactor. Such an effect does not exist in the reactor according to US Pat. No. 4,552,748 which requires separate mixers to disperse
et dissoudre l'hydrogène dans la solution navette. and dissolve the hydrogen in the shuttle solution.
Dans la présente invention, il est tout a fait essentiel que la solution réactionnelle soit mélangée pendant qu'elle est catalysée, puisqu'il a été observé que la réaction d'hydrogénation n'est pas aussi efficace si la catalyse et le mélange sont réalisés dans des étapes différentes, comme dans le brevet In the present invention, it is absolutely essential that the reaction solution is mixed while it is catalyzed, since it has been observed that the hydrogenation reaction is not as effective if catalysis and mixing are carried out. in different stages, as in the patent
US 4 552 748.US 4,552,748.
Du fait du mélange, le transfert de chaleur et de matière entre le liquide et la surface du catalyseur est plus rapide que dans les structures en nid d'abeilles se composant de canaux rectilignes parallèles. Au moyen du catalyseur, les vitesses linéaires dans le réacteur peuvent être abaissées en dessous de 3 m/s puisque les mélangeurs statiques dispersent l'hydrogène dans la solution navette même à des vitesses linéaires faibles, par exemple dans l'intervalle 0,1-1,5 m/s. A ces vitesses, la perte de charge et l'usure mécanique du dépôt de catalyseur sont légères. L'activité du catalyseur dans le mélangeur statique selon la présente invention reste presque inchangée même pour de longues périodes. Ceci est dû en partie à un écoulement relativement vaste, cas dans lequel d'importantes impuretés ne peuvent adhérer à la surface du catalyseur, l'écoulement rendant propre par rinçage les parois des canaux. De la même manière, la phase liquide presque anhydre et la phase gazeuse sans oxygène facilitent le maintien de l'activité du catalyseur. La longueur du réacteur dépend du type de mélangeur utilisé. Lorsque les canaux du mélangeur statique sont plus petits, la surface géométrique du Due to the mixture, the transfer of heat and material between the liquid and the surface of the catalyst is faster than in honeycomb structures consisting of parallel rectilinear channels. By means of the catalyst, the linear speeds in the reactor can be lowered below 3 m / s since the static mixers disperse the hydrogen in the shuttle solution even at low linear speeds, for example in the range 0.1- 1.5 m / s. At these speeds, the pressure drop and the mechanical wear of the catalyst deposit are slight. The activity of the catalyst in the static mixer according to the present invention remains almost unchanged even for long periods. This is due in part to a relatively large flow, in which important impurities cannot adhere to the surface of the catalyst, the flow making the walls of the channels clean by rinsing. Likewise, the almost anhydrous liquid phase and the oxygen-free gas phase facilitate the maintenance of the activity of the catalyst. The length of the reactor depends on the type of mixer used. When the static mixer channels are smaller, the geometric surface of the
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mélangeur est plus grande, sur laquelle une couche de catalyseur plus importante par unité de volume peut être liée, mais en même temps la perte de pression dynamique dans le mélangeur devient plus grande. Ainsi, une taille optimale peut être trouvée pour les canaux mixer is larger, to which a larger layer of catalyst per unit volume can be bonded, but at the same time the dynamic pressure loss in the mixer becomes greater. So an optimal size can be found for the channels
du mélangeur.of the mixer.
Au moyen de l'invention, un rendement en péroxyde d'hydrogène élevé est obtenu comme calculé en fonction du métal actif. Ceci est dû, d'abord, au fait que tout le catalyseur se trouve dans la partie du réseau de réacteur dans laquelle la réaction d'hydrogénation a lieu. De plus, une fine couche de catalyseur est avantageuse pour l'exploitation du métal actif. Un avantage plus important par comparaison aux inventions les plus proches réside en la méthode de mélange de l'hydrogène et de la solution navette, avantageuse en termes de transfert de matière et de chaleur. Ainsi, des conditions uniformes sont pratiquées, avantageuses pour la sélectivité et la vitesse de réaction d'hydrogénation. En utilisant une fine couche de catalyseur, le métal actif peut être utilisé efficacement dans l'hydrogénation et, de plus, la durée de contact entre les réactifs et le catalyseur By means of the invention, a high hydrogen peroxide yield is obtained as calculated as a function of the active metal. This is due, firstly, to the fact that all the catalyst is in the part of the reactor network in which the hydrogenation reaction takes place. In addition, a thin layer of catalyst is advantageous for the exploitation of the active metal. A greater advantage compared to the closest inventions lies in the method of mixing hydrogen and the shuttle solution, advantageous in terms of transfer of material and heat. Thus, uniform conditions are practiced, advantageous for the selectivity and the rate of hydrogenation reaction. By using a thin layer of catalyst, the active metal can be used effectively in hydrogenation and, in addition, the contact time between the reactants and the catalyst
reste courte, facteur qui réduit la quantité de sous- stays short, a factor that reduces the amount of under-
produits. Le procédé d'hydrogénation selon l'invention peut être transposé à l'échelle industrielle de sorte que la réduction est effectuée dans sa totalité dans un intervalle de pression avantageux. La pression dans le réacteur est maintenue dans l'intervalle 1-15 bars, de préférence 2-5 bars. La température de la solution navette est maintenue avantageusement dans l'intervalle -60 C, par exemple dans une hydrogénation à petite échelle a l'aide d'une enveloppe de refroidissement products. The hydrogenation process according to the invention can be transposed to an industrial scale so that the reduction is carried out in its entirety within an advantageous pressure range. The pressure in the reactor is maintained in the range 1-15 bars, preferably 2-5 bars. The temperature of the shuttle solution is advantageously maintained in the range -60 ° C., for example in a small-scale hydrogenation using a cooling jacket
autour du réacteur.around the reactor.
t2642412 L'invention est décrite ci-dessous plus en détail en référence au dessin annexé, qui illustre schématiquement le procédé d'hydrogénation selon l'invention. L'étape d'hydrogénation comprend une cuve à circulation 1 dans laquelle la solution navette 14 à hydrogéner est introduite au moyen de la pompe 4. La solution navette est recyclée dans la cuve à circulation 1 au moyen d'une pompe 3 dans le réseau de tubes 8 via un réacteur d'hydrogénation 2 équipé d'un ou plusieurs mélangeurs statiques 9 recouverts d'une substance catalytique. Le réacteur d'hydrogénation 2 est équipé d'une enveloppe de refroidissement 6, mais il est clair que le refroidissement peut tout aussi bien être disposé d'une autre manière. La solution navette 14 à hydrogéner peut être également introduite t2642412 The invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawing, which schematically illustrates the hydrogenation process according to the invention. The hydrogenation stage comprises a circulation tank 1 into which the shuttle solution 14 to be hydrogenated is introduced by means of the pump 4. The shuttle solution is recycled in the circulation tank 1 by means of a pump 3 in the network of tubes 8 via a hydrogenation reactor 2 equipped with one or more static mixers 9 covered with a catalytic substance. The hydrogenation reactor 2 is equipped with a cooling jacket 6, but it is clear that the cooling can just as easily be arranged in another way. The shuttle solution 14 to be hydrogenated can also be introduced
directement dans le réseau de tube à circulation 8. directly into the circulation tube network 8.
L'hydrogène est introduit par un conduit 12 dans le réseau de tubes à circulation d'hydrogénation à un point un peu avant le réacteur d'hydrogénation 2, et les gaz expulsés sont éliminés à travers un conduit 11, qui se situe dans la section supérieure de la cuve à circulation 1. La solution navette hydrogénée est éliminée au travers d'un conduit 13 connecté à la section inférieure de la cuve à circulation 1 et est amenée via une pompe 5 et un post-filtre 7 à l'oxygénation. La conversion d'hydrogénation peut être influencée en ajustant la vitesse d'alimentation en hydrogène 12, la pression dans le réacteur et The hydrogen is introduced through a line 12 into the network of hydrogenation circulation tubes at a point a little before the hydrogenation reactor 2, and the gases expelled are eliminated through a line 11, which is located in the section upper of the circulation tank 1. The hydrogenated shuttle solution is eliminated through a conduit 13 connected to the lower section of the circulation tank 1 and is supplied via a pump 5 and a post-filter 7 to oxygenation. The hydrogenation conversion can be influenced by adjusting the rate of hydrogen supply 12, the pressure in the reactor and
l'écoulement du liquide 8 à travers celui-ci. the flow of liquid 8 through it.
Exemole: Dans la série d'expériences à petite échelle qui est réalisée, on utilise une solution navette qui Example: In the series of small-scale experiments that are carried out, a shuttle solution is used which
11. 264241211. 2642412
contient de l'éthyl-2 anthraquinone 100 g/l. On utilise un solvant qui est un mélange - d'hydrocarbures aromatiques avec un composé phosphoré organique. On dispose dans le réseau à réacteur tubulaire dix mélangeurs statiques recouverts d'une substance catalytique et possédant une longueur de 40 mm, la longueur du réseau à réacteur tubulaire étant approximativement 400 mm et son diamètre de 39 mm, cas dans lequel le mélange réactionnel est réparti efficacement par rapport à la section transversale du contains 2-ethyl anthraquinone 100 g / l. A solvent is used which is a mixture of aromatic hydrocarbons with an organic phosphorus compound. Ten static mixers covered with a catalytic substance and having a length of 40 mm are available in the tubular reactor network, the length of the tubular reactor network being approximately 400 mm and its diameter of 39 mm, in which case the reaction mixture is efficiently distributed with respect to the cross section of the
tube, celui-ci étant mélangé et en même temps catalysé. tube, the latter being mixed and at the same time catalyzed.
On fixe à la surface du mélangeur statique métallique une couche d'environ 50 micromètres de support d'oxyde d'aluminium-gamma. Du palladium, au total approximativement 0,5% en poids, est absorbé dans la A layer of about 50 micrometers of aluminum gamma oxide support is attached to the surface of the metallic static mixer. Palladium, in total approximately 0.5% by weight, is absorbed in the
couche d'oxyde d'aluminium.aluminum oxide layer.
La vitesse d'écoulement de ia solution navette est approximativement 2000 litres par heure, ce qui correspond à une vitesse linéaire de 0,5 m/s. La température est de 50'C et la pression à l'entrée du The flow speed of the shuttle solution is approximately 2000 liters per hour, which corresponds to a linear speed of 0.5 m / s. The temperature is 50 ° C and the pressure at the inlet of the
réacteur est de 4,0 bars.reactor is 4.0 bars.
On introduit l'hydrogène dans le réacteur à litres /heure (pression et température normales), dont une partie seulement est consommée dans le réacteur. La production de péroxyde d'hydrogène dans le Hydrogen is introduced into the reactor at liters / hour (normal pressure and temperature), only part of which is consumed in the reactor. The production of hydrogen peroxide in the
réacteur est en moyenne 50 kg/(kg palladium) par heure. reactor is on average 50 kg / (kg palladium) per hour.
12 264241212 2642412
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