JP4037668B2 - 過酸化水素製造法におけるワーキング溶液の水素化 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒の存在下でのアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンの水素化方法に関する。より詳細には、本発明はアントラキノン法を用いる過酸化水素製造法におけるワーキング溶液の水素化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業規模で、過酸化水素はアントラキノン法により主に製造される。この方法において、適切な有機溶剤中に溶解したアントラキノンは反応媒体として使用される。有機溶剤は、通常、幾つかの有機溶剤の混合物である。有機溶剤中にアントラキノンを溶解させることにより得られる溶液は「ワーキング溶液」と呼ばれる。
【０００３】
ワーキング溶液中のアントラキノン（ＡＱ）は触媒の存在下に水素により還元に付され（以下、「水素化」として参照する）、対応するアントラヒドロキノン（ＡＨＱ）を生じる（反応１）。
【０００４】
【化１】
【０００５】
その後、アントラヒドロキノンは、空気により又は酸素を含有する気体の混合物により酸化されて、アントラヒドロキノンが再びアントラキノンに転化される（反応２）。この酸化工程において、酸化されたアントラヒドロキノン１モルあたり過酸化水素１モルが生成される。
【０００６】
【化２】
【０００７】
上記のプロセス工程の後にワーキング溶液中に生成された過酸化水素は、通常、水による抽出によりワーキング溶液から分離される。
【０００８】
過酸化水素が分離されたワーキング溶液は再び還元工程に戻され、それにより、サイクルプロセスを形成する。この方法は、実質的に水素と空気から過酸化水素を製造させることができ、このため、極端に効率的な方法である。
【０００９】
アルキルアントラヒドロキノン（ＡＨＱ）及びアルキルアントラキノン（ＡＱ）はサイクルプロセスの間に幾つかの二次反応を受ける。アルキルアントラキノンの芳香核の水素化はアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノン（ＴＨＡＨＱ又は「テトラ」）を生じさせる（反応３を参照されたい）。ＴＨＡＨＱは、アルキルアントラキノンと同様に、還元及び酸化の繰り返しにより過酸化水素を生じさせる能力を有する。
【００１０】
【化３】
【００１１】
もし「テトラ」生成が水素化の間に抑制されず、又は、「テトラ」が脱水素化されないならば、オキシダイザーに装填されるヒドロキノンは２−アルキル−５，６，７，８−テトラヒドロアントラヒドロキノン（ＴＨＡＱ）のみからなるという平衡に達する。このような系を「オールテトラ」系と呼ぶ。オールテトラ系においてでも、さらなる副生成物の生成を回避するために、ＡＱ：ｓとＴＨＡＱ：ｓとの間の特定の平衡を維持することが必要である。
【００１２】
サイクルリーデルプフレイデラー又はＢＡＳＦプロセス（cyclic Riedel Pfleiderer or BASF process)は全ての現代ＡＱプロセスの技術的基礎を形成している。この方法は、例えば、Ulman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A13, pp.447〜457(VCH, Weinheim, 1989)に記載されている。開発は、個々のプロセス工程の改良、安定的なワーキング溶液の使用及び選択的な水素化触媒の使用を含む。
【００１３】
プロセスの基本原理は以下のとおりである。
水素化
貯蔵タンク又は水素化フィードタンクから、ワーキング溶液は水素化器に入り、そこで、それは、懸濁された、担持された又は固定床の触媒の存在下に水素化される。もし、懸濁された触媒（例えば、パラジウムブラック又はラネーニッケル）又は担持された触媒（例えば、パラジウム）を使用するならば、水素化工程は触媒を保留しそしてそれを水素化器に戻すことを可能にする主要ろ過段階を含む。
【００１４】
酸化
ヒドロキノンを含む、水素化されたワーキング溶液を酸化工程にフィードすることができる前に、それを安全ろ過段階に通過させねばならない。このことは特に重要である。というのは、ＡＱプロセスにおいて使用される水素化触媒（パラジウム及びラネーニッケル）は過酸化水素の分解をも触媒するからである。酸化工程及び抽出工程におけるこれらの触媒の量が少量であっても、過酸化水素のかなりの損失がもたらされ、そして重大な妨害になる。酸化工程の間に、水素化されたワーキング溶液は空気及び／又は酸素によりガス処理される。溶解したヒドロキノンはキノンへと酸化されて、そして過酸化水素が生成される。
【００１５】
ワーキング溶液の抽出及び回収
酸化されたワーキング溶液は、その後、水により処理されて、過酸化水素を抽出する。抽出装置からでてくるワーキング溶液は水素化工程に戻す前に特定の水含有分に調節されねばならない。抽出工程の間にワーキング溶液により吸収された遊離水は分離され、そして水含有分はドライヤーにおいて所望のレベルに調節される。
【００１６】
過酸化水素の濃縮
抽出段階からの粗水性過酸化水素（Ｈ２Ｏ２濃度１５〜３５％）はプレ精製装置を介して粗製品貯蔵タンクにフィードされる。粗製品貯蔵タンクから、水性過酸化水素は濃縮装置に行き、そこで蒸留される。ここで、過酸化水素は殆どの不純物が除去され、そして５０〜７０ｗｔ％という商業用濃度へと濃縮され，その後、貯蔵容器に回収される。
【００１７】
補助プロセス
ＡＱ操作を維持するために幾つかの追加のプロセスが要求される。例えば、水素化活性を維持するために、触媒の一部は取り除かれ、触媒再生領域で再生され、そして水素化器に戻される。キノン及び溶剤の損失を補うために、ワーキング溶液は周期的にアントラキノン及び溶剤でメークアップされる。
【００１８】
水素化工程
水素化工程は現代ＡＱプロセスにおいて最も重要な工程である。活性なキノンに再生されることができないキノン分解生成物はこの工程の間に生成される。ＢＡＳＦ原理から完全に逸脱する新規の水素化触媒及び水素化反応器は開発されてきた。ここで、水素化器の設計は使用する触媒のタイプに大きく依存する。
【００１９】
３種の通常の触媒系（懸濁された触媒、担持された触媒及び固定床触媒）のための典型的な４つの反応器について議論する。
ＢＡＳＦ水素化工程
ＢＡＳＦプラントにおける水素化工程は約０．２ＭＰａの若干の過圧で、３０〜３６℃で、ラネーニッケル触媒を用いる。ラネーニッケルは酸素に対して敏感であるから、抽出もしくは乾燥工程及び精製工程からのワーキング溶液を直接的に水素化器にフィードすることはできない。このワーキング溶液は依然として残存過酸化水素を含有しており、そして、水素化されたワーキング溶液の一部（これもヒドロキノンを含んでいる）とともに、分解触媒（例えば、担持されたＮｉ−Ａｇ）上を通過させて、過酸化水素を完全に除去せねばならない。
【００２０】
【化４】
【００２１】
溶液はプレコンタクトカラムを通過し、そして水素化器フィードタンクに回収される。ワーキング溶液は、その後、攪拌されている容器の反応器に送られ、そしてラネーニッケルの存在下に水素により気体処理される。触媒フィードタンクからの周期的な水素化触媒の少量の添加により、水素化器中で一定速度の水素転化が可能になる。水素化されたワーキング溶液は反応器中の過圧を用いて、攪拌されている容器の中にある内部フィルターを通してオキシダイザーフィードタンクに回収される。その後、溶液は安全フィルターを介して酸化工程に導入される。水素化されたワーキング溶液のサイドストリームは取り出され、そしてプレコンタクトカラムへとリサイクルされる。
【００２２】
水素化反応器中のラネーニッケルの濃度が特定の限度に達したときに、反応器の内容物を触媒セパレータ中にドレンする。ラネーニッケルは底に沈降し、そして触媒を含まない上層液は水素化器に戻される。
【００２３】
ラネーニッケルの触媒としての有意な欠点は、限定された選択率、すなわち、ヒドロキノン生成：「テトラ」生成の比である。ＢＡＳＦは触媒をギ酸アンモニウムで予備処理することにより、これを大きく削減している。
【００２４】
ラネーニッケルの予備処理のための別の方法が次いで提案された（例えば、ニトリル、アミン及びアルデヒド溶液）。
【００２５】
ラネーニッケルの自然発火性も、材料取り扱い時に、より厳格な安全手順を要求する。ラネーニッケルは幾つかのＡＱプラントにおいて今日も使用されているが、パラジウム触媒はそのより高い選択性及びより単純な取り扱い性のために好ましい。
【００２６】
デグサ水素化工程（ Degussa Hydrogenation Step)
デグサは水素化触媒としてパラジウムブラックの使用を提案した。これは懸濁された触媒により与えられる利点を利用し、そしてラネーニッケルの欠点を回避する。非常に微細に分布したパラジウムブラックを用いて水素の良好な転化を可能にする装置である。
【００２７】
ループ反応器の最も重要な特徴は異なる直径の一連のパイプの連結である。ワーキング溶液は大きなパイプ中を下方に０．７〜１．５ｍ／ｓの速度で流れ、そしてより細いパイプ中を上方に１．５〜３ｍ／ｓで流れる。
【００２８】
デグサは炭素フィルターを提案した。フィルター性能の低下は、水素化されたワーキング溶液をフィルターを通して水素化器に周期的にバックフラッシュすることにより克服されうる。
【００２９】
この水素化装置の利点は、１）水素の殆ど完全な転化、２）非自然発火性の触媒、３）パラジウムブラックの容易な交換及び４）触媒の容易な再生である。
【００３０】
ラポルテ水素化工程 (Laporte Hydrogenation Step)
ラポルテケミカル及び他の企業は担持されたパラジウム触媒の使用を提案した。これらの触媒は０．０６〜０．１５ｍｍという粒子直径により、ろ過及び反応器への再循環がパラジウムブラックよりも容易になるという利点を有する。
【００３１】
ラポルテは工業用水素化のための装置を提案した。反応器は一連のチューブを含み、その下部末端は反応器の底のわずかに上にあり、その上部末端は液体表面のわずかに下にある。水素は各チューブの底にフィードされ、そして非常に小さい気体泡がディストリビュータにより形成される。チューブ内の溶液と反応器内の溶液との間の密度差によって、上方への流れが起こる。触媒懸濁液はワーキング溶液の連続流によってパイプ内に引き込まれる。チューブ内で十分に高いエアリフト効果を得るために、水素は連続的に循環されねばならない。
【００３２】
ＦＭＣ水素化工程
固定床水素化は水素化工程のための簡単な解決法を表す。それはパラジウム触媒を用い、そして触媒のろ過及び反応器への再循環の問題を回避する。ＡＱプロセス用の最初の工業用固定床水素化装置はＦＭＣにより与えられた。
【００３３】
固定床触媒は０．２〜５ｍｍの直径、５ｍ２／ｇ未満の表面積及び０．０３ｃｍ３／ｇより小さい孔体積を有するべきである。ワーキング溶液は反応器の上部（トップ）に送られる。水素化されたワーキング溶液のサイドストリームも、反応熱が熱交換器において除去された後に、新鮮なワーキング溶液中にフィードされる。この操作により、固定床の最適断面導入量となり、１２〜１２０ｍ３ワーキング溶液／ｍ２／時となるべきである。触媒は１）ろ過工程の単純化を可能とするための高い耐磨耗性、２）固定床触媒の交換は懸濁された触媒の交換よりも複雑であるとの理由から長い可使寿命、３）良好な生産性及び４）触媒の容易な再生、などの幾つかの要件を満たさねばならない。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アントラキノンプロセスを用いた過酸化水素の製造におけるアルキルアントラキノンのより有効な水素化法を得ることである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
有機合成に関する最近の文献から、有機反応の反応時間は、反応を行なうために必要なエネルギーを電磁線照射を用いて系内に導入するときに顕著に低減されることが知られている。
【００３６】
例えば、化学におけるマイクロ波照射の使用の原理は、例えば、H.M. Kingston 及びS.J.Haswell編(American Chemical Society 1997)の書物"Microwave-Enhanced Chemistry, fundamentals, sample preparation and applications"に詳細に記載されている。電磁線スペクトルのマイクロ波領域は波長１〜１００ｃｍに対応し、そして３０ＧＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数に対応する。国際合意によると、電磁線照射の周波数６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ±２５ＭＨｚ、２４５０±１３ＭＨｚ、５８００±７５ＭＨｚ及び２２１２５±１２５ＭＨｚは工業用及び科学用の使用に供される。マイクロ波エネルギーを発生する装置はマグネトロン又はクリストロン（klystron)と呼ばれる。一般に使用されるマグネトロンは１２．２ｃｍの波長に対応する２．４５ＧＨｚの周波数で運転され、一方、クリストロンは３２．８ｃｍの波長に対応する９１５ＭＨｚの周波数で運転される。
【００３７】
有機合成においてマイクロ波技術を使用する分野で入手可能な文献が多種にわたって連続的に増えている。このトピックの短い要約論文の例は、Mingosにより１９９４年に出版されている（D. Michael P. Mingos; "Microwaves in chemical synthesis", Chemistry and industry 1. 1994年８月、pp.596〜599)。Loupyらはマイクロ波照射下における不均一触媒に関するレビューを最近出版している(Loupy, A. Petit, A., Hamelin, J., Texier-Boullet, F., Jachault, P., Mathe, D.;" New solvent-free organic synthesis using focused microwave, Synthesis 1988, pp.1213〜1234）。この分野の別の代表的な論文はStraussにより出版されている（C.R.Strauss; "A combinatorial approach to the development of Environmentally Benign Organic Chemical Preparations," an invited review, Aust. J. Chem. 1999, 52, 83〜96）。
【００３８】
接触水素化への電磁線の幾つかの応用は最近の文献に現れている。Leskovsekらは論文"Kinetics of Catalytic Transfer Hydrogenation of Soybean Oil in Microwave and Thermal Field", J.Org. Chem.(1994), 59(24), 7433〜6において大豆油の接触水素化の反応時間の顕著な短縮を報告している。この応用で、反応時間は従来の技術を用いて得られる反応時間の１／８にまで短縮された。
【００３９】
Banikらは論文”Microwave-Assisted Rapid and Simplified Hydrogenation", J. Org. Chem.(1999), 64(16), 5746〜5753において、高沸騰溶剤中の接触水素化を報告している。二重結合の急速還元及び幾つかの官能基の水素化分解は触媒として炭素上の１０％パラジウムを用いることにより得られた。
【００４０】
集中的な研究作業の経過において、本発明者は、不均一触媒を用いることによる過酸化水素法のワーキング溶液の水素化は反応が電磁線照射下に行われるときに顕著に改良されることを発見した。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の態様において、アルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンをアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンへ水素化するための方法であって、反応が電磁線照射下に触媒の存在下に行なわれる方法が提供される。
【００４２】
本発明の第二の態様において、過酸化水素製造法におけるワーキング溶液を水素化するための方法で、前記ワーキング溶液は少なくとも１種の溶剤中に溶解しているアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンを含み、前記キノンを対応するアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンへ転化させる方法であって、反応が電磁線照射下に触媒の存在下に行なわれる方法が提供される。
【００４３】
好ましくは、水素化しようとする前記ワーキング溶液は、ワーキング溶液の交互の還元及び酸化を含むサイクルプロセスによって過酸化水素の製造の間に生成される。
【００４４】
このように、本発明の方法によると、アルキルアントラキノンは対応するアルキルアントラヒドロキノンへと水素化されることができ、及び／又は、アルキルテトラヒドロアントラキノンは対応するアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノンへと水素化されることができる。
【００４５】
電磁線照射の周波数は周波数６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚから選ばれることができる。
【００４６】
電磁線エネルギーは、好ましくは、約２４５０ＭＨｚ又は９１５ＭＨｚの周波数で導入される。パワーレベルは、例えば、１０Ｗ〜２０００ｋＷの範囲内にあることができる。電磁線照射は好ましくはマイクロ波照射である。
【００４７】
電磁線照射下におけるアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンの水素化のための本発明の方法は、過酸化水素の製造における反応媒体として、２−アミルアントラキノン（例えば、２−sec.アミルアントラキノン）、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−イソプロピルアントラキノン、２−ブチルアントラキノン（例えば、２−イソブチルアントラキノン又は２−ｔ−ブチルアントラキノン）、１，３−ジエチルアントラキノン、２，３−ジメチルアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２，７−ジメチルアントラキノン又は上記のアントラキノンの組み合わせ、又は、対応するヒドロアントラキノン、例えば、テトラヒドロアントラキノンが使用されるワーキング溶液に応用可能である。最も好ましいアントラキノンは２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン及び２−ｔ−ブチルアントラキノンである。
【００４８】
電磁線照射下にアルキルアントラキノンをアルキルアントラヒドロキノンへ水素化するための本発明の方法は、アントラキノン又はアントラヒドロキノンの溶剤として、芳香族炭化水素、有機ホスフェート、アルキル化ウレア、有機カルボン酸エステル、アルコール又はアルキルカルバメートが使用されるワーキング溶液に応用可能である。より好ましくは、この方法は、主要なアントラキノン用溶剤として沸点範囲が１００℃〜２５０℃である芳香族原油蒸留分が用いられ、そして主要なアントラヒドロキノン用溶剤としてテトラアルキル化されたウレア誘導体もしくはトリアルキルホスフェートもしくはアルキルカルバメート又はそれらの組み合わせが使用される、ワーキング溶液の水素化に応用可能である。
【００４９】
芳香族溶剤の例としては、市販の原油蒸留物（商品名、Shellsol A, Shellsol AB, Shellsol NF, Exxon Solvesso又はSureSol)を挙げることができる。適切なアントラヒドロキノン用溶剤の例は、テトラブチルウレア、環式ウレア誘導体、２−エチルヘキシルホスフェート、トリブチルホスフェート及びトリオクチルホスフェートを挙げることができる。さらに、カルボン酸エステル、例えばメチルシクロヘキシルアセテート及びＣ４〜Ｃ１２アルコールは適切なアントラヒドロキノン用溶剤である。適切な脂肪族アルコールとして、２−エチルヘキサノールを挙げることができる。
【００５０】
本発明の水素化方法はスラリー反応器、固定床反応器、流動床反応器、バッチ反応器又は連続流反応器中で行なわれることができる。
【００５１】
本発明の水素化方法は、水素化反応を触媒することができるいずれかの材料を使用することにより行なわれることができる。好ましい触媒は、固体金属としての、又は、固体担持材料、好ましくは炭素、アルミナもしくはゼオライト上に担持された特殊触媒としてのパラジウム、ロジウム及びニッケル触媒である。後者の場合には、触媒は、好ましくは、上記の金属触媒を担持材料に含浸させることにより製造される。
【００５２】
本発明は過酸化水素製造法のワーキング溶液の電磁線−、好ましくはマイクロ波向上水素化を基礎としている。本発明の方法は、水素化反応の反応速度が顕著に向上されるので、既存の技術に比較して優れている。それ故、過酸化水素の製造のために要求されるパラジウムもしくは他の水素化触媒の量は、水素化が電磁線照射下に行なわれるときに顕著に低減されることができる。このことにより、過酸化水素の製造のコストが節約されることになるであろう。
【００５３】
【実施例】
本発明は以下の実施例により説明される。しかしながら、この実施例は本発明を制限しない。
【００５４】
例１
過酸化水素プロセスから抜き取られたワーキング溶液を、攪拌された反応器中で、マイクロ波照射下又はウォーターバスによる従来の加熱下のいずれかで５０℃で水素化した。
【００５５】
反応混合物を加熱するためにマイクロ波を用いるときに、リフレクトパワー（reflected power）及びインプットパワー及び温度を記録した。マイクロ波照射を適用したときに、反応温度は５０℃までに制限し、そしてマイクロ波パワーをこの反応温度に到達しそしてそれを維持するのみとなるように調節した。従来の加熱では、温度のみを記録した。
【００５６】
ここで、２−エチルアントラキノン（ＥＡＱ） ３．１％ｗ／ｗ、
テトラヒドロ２−エチルアントラキノン（ＴＨＥＡＱ） ５．１％ｗ／ｗ、
を、芳香族炭化水素溶剤（７０％ｖ／ｖ）と、テトラブチルウレアとトリオクチルホスフェートの混合物（３０％ｖ／ｖ）との混合物中に溶解して含むワーキング溶液５０ｇをスターラーを装備したガラスチューブ反応器中に入れた。炭素上のパラジウム（５％Ｐｄ／Ｃ）の触媒を混合しながら添加した。ワーキング溶液の温度が５０℃に安定化したときに、反応混合物を１０００ｒｐｍの攪拌速度で攪拌することにより、１時間、２バール（０．２ＭＰａ）絶対水素ガス圧で水素化を行なった。水素化反応の後に、アントラヒドロキノンを含有するワーキング溶液を窒素下に超微細ろ紙を通してろ過した。その後、ろ過したワーキング溶液のサンプル５ｍＬを５０℃で空気流により２０分間酸化した。このサンプルを重量計量し、そして過酸化水素を０．５Ｎ硫酸５０ｍＬで抽出した。水性相の一定体積（Ｖａｑ）を２Ｎ硫酸で希釈し、そして過酸化水素の濃度を過マンガン酸カリウム溶液で滴定することにより決定した。
【００５７】
実験結果を表１に示す。
【表１】
【００５８】
実験２における溶液のＨ２Ｏ２含有分は、通常の加熱を行なった比較実験１よりも４８％高かった。水素化後に反応混合物から抜き出された透明なサンプルからＨ２Ｏ２滴定を行なった。しかしながら、実験２〜４では、反応器中に沈殿物が得られた。この沈殿物は後に２−エチルアントラヒドロキノンであることが検知された。アントラヒドロキノンはワーキング溶液中での可溶性がより低いので、このことは「過水素化（オーバー水素化）の典型的な現象である。このことは、実際のアントラヒドロキノン含有分は分析された値よりもなおずっと高かったことを示す。
【００５９】
この例は水素化工程においてＭＷ技術を使用することの有効性を明らかに示している。
【００６０】
実験３及び４において、触媒の量を初期量のそれぞれ２０％又は５％に低減した。しかしながら、酸化後の過酸化水素含有分は実験２におけるものと同等であった。さらに、アントラヒドロキノン沈殿物はそれらのサンプルでも観測され、そのことは実際の水素化度は滴定により検知されたよりもずっと高かったことを示す。
【００６１】
これらの例は、水素化工程において電磁線照射を使用することの利点を明らかに示す。この水素化工程は顕著に向上されており、従来の水素化を用いることにより同一の結果を得るために必要とされる触媒の量のわずか５％量を用いることにより、同様の水素化度を達成している。
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒の存在下でのアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンの水素化方法に関する。より詳細には、本発明はアントラキノン法を用いる過酸化水素製造法におけるワーキング溶液の水素化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業規模で、過酸化水素はアントラキノン法により主に製造される。この方法において、適切な有機溶剤中に溶解したアントラキノンは反応媒体として使用される。有機溶剤は、通常、幾つかの有機溶剤の混合物である。有機溶剤中にアントラキノンを溶解させることにより得られる溶液は「ワーキング溶液」と呼ばれる。
【０００３】
ワーキング溶液中のアントラキノン（ＡＱ）は触媒の存在下に水素により還元に付され（以下、「水素化」として参照する）、対応するアントラヒドロキノン（ＡＨＱ）を生じる（反応１）。
【０００４】
【化１】
その後、アントラヒドロキノンは、空気により又は酸素を含有する気体の混合物により酸化されて、アントラヒドロキノンが再びアントラキノンに転化される（反応２）。この酸化工程において、酸化されたアントラヒドロキノン１モルあたり過酸化水素１モルが生成される。
【０００６】
【化２】
上記のプロセス工程の後にワーキング溶液中に生成された過酸化水素は、通常、水による抽出によりワーキング溶液から分離される。
【０００８】
過酸化水素が分離されたワーキング溶液は再び還元工程に戻され、それにより、サイクルプロセスを形成する。この方法は、実質的に水素と空気から過酸化水素を製造させることができ、このため、極端に効率的な方法である。
【０００９】
アルキルアントラヒドロキノン（ＡＨＱ）及びアルキルアントラキノン（ＡＱ）はサイクルプロセスの間に幾つかの二次反応を受ける。アルキルアントラキノンの芳香核の水素化はアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノン（ＴＨＡＨＱ又は「テトラ」）を生じさせる（反応３を参照されたい）。ＴＨＡＨＱは、アルキルアントラキノンと同様に、還元及び酸化の繰り返しにより過酸化水素を生じさせる能力を有する。
【００１０】
【化３】
もし「テトラ」生成が水素化の間に抑制されず、又は、「テトラ」が脱水素化されないならば、オキシダイザーに装填されるヒドロキノンは２−アルキル−５，６，７，８−テトラヒドロアントラヒドロキノン（ＴＨＡＱ）のみからなるという平衡に達する。このような系を「オールテトラ」系と呼ぶ。オールテトラ系においてでも、さらなる副生成物の生成を回避するために、ＡＱ：ｓとＴＨＡＱ：ｓとの間の特定の平衡を維持することが必要である。
【００１２】
サイクルリーデルプフレイデラー又はＢＡＳＦプロセス（cyclic Riedel Pfleiderer or BASF process)は全ての現代ＡＱプロセスの技術的基礎を形成している。この方法は、例えば、Ulman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A13, pp.447〜457(VCH, Weinheim, 1989)に記載されている。開発は、個々のプロセス工程の改良、安定的なワーキング溶液の使用及び選択的な水素化触媒の使用を含む。
【００１３】
プロセスの基本原理は以下のとおりである。
水素化
貯蔵タンク又は水素化フィードタンクから、ワーキング溶液は水素化器に入り、そこで、それは、懸濁された、担持された又は固定床の触媒の存在下に水素化される。もし、懸濁された触媒（例えば、パラジウムブラック又はラネーニッケル）又は担持された触媒（例えば、パラジウム）を使用するならば、水素化工程は触媒を保留しそしてそれを水素化器に戻すことを可能にする主要ろ過段階を含む。
【００１４】
酸化
ヒドロキノンを含む、水素化されたワーキング溶液を酸化工程にフィードすることができる前に、それを安全ろ過段階に通過させねばならない。このことは特に重要である。というのは、ＡＱプロセスにおいて使用される水素化触媒（パラジウム及びラネーニッケル）は過酸化水素の分解をも触媒するからである。酸化工程及び抽出工程におけるこれらの触媒の量が少量であっても、過酸化水素のかなりの損失がもたらされ、そして重大な妨害になる。酸化工程の間に、水素化されたワーキング溶液は空気及び／又は酸素によりガス処理される。溶解したヒドロキノンはキノンへと酸化されて、そして過酸化水素が生成される。
【００１５】
ワーキング溶液の抽出及び回収
酸化されたワーキング溶液は、その後、水により処理されて、過酸化水素を抽出する。抽出装置からでてくるワーキング溶液は水素化工程に戻す前に特定の水含有分に調節されねばならない。抽出工程の間にワーキング溶液により吸収された遊離水は分離され、そして水含有分はドライヤーにおいて所望のレベルに調節される。
【００１６】
過酸化水素の濃縮
抽出段階からの粗水性過酸化水素（Ｈ２Ｏ２濃度１５〜３５％）はプレ精製装置を介して粗製品貯蔵タンクにフィードされる。粗製品貯蔵タンクから、水性過酸化水素は濃縮装置に行き、そこで蒸留される。ここで、過酸化水素は殆どの不純物が除去され、そして５０〜７０ｗｔ％という商業用濃度へと濃縮され，その後、貯蔵容器に回収される。
【００１７】
補助プロセス
ＡＱ操作を維持するために幾つかの追加のプロセスが要求される。例えば、水素化活性を維持するために、触媒の一部は取り除かれ、触媒再生領域で再生され、そして水素化器に戻される。キノン及び溶剤の損失を補うために、ワーキング溶液は周期的にアントラキノン及び溶剤でメークアップされる。
【００１８】
水素化工程
水素化工程は現代ＡＱプロセスにおいて最も重要な工程である。活性なキノンに再生されることができないキノン分解生成物はこの工程の間に生成される。ＢＡＳＦ原理から完全に逸脱する新規の水素化触媒及び水素化反応器は開発されてきた。ここで、水素化器の設計は使用する触媒のタイプに大きく依存する。
【００１９】
３種の通常の触媒系（懸濁された触媒、担持された触媒及び固定床触媒）のための典型的な４つの反応器について議論する。
ＢＡＳＦ水素化工程
ＢＡＳＦプラントにおける水素化工程は約０．２ＭＰａの若干の過圧で、３０〜３６℃で、ラネーニッケル触媒を用いる。ラネーニッケルは酸素に対して敏感であるから、抽出もしくは乾燥工程及び精製工程からのワーキング溶液を直接的に水素化器にフィードすることはできない。このワーキング溶液は依然として残存過酸化水素を含有しており、そして、水素化されたワーキング溶液の一部（これもヒドロキノンを含んでいる）とともに、分解触媒（例えば、担持されたＮｉ−Ａｇ）上を通過させて、過酸化水素を完全に除去せねばならない。
【００２０】
【化４】
溶液はプレコンタクトカラムを通過し、そして水素化器フィードタンクに回収される。ワーキング溶液は、その後、攪拌されている容器の反応器に送られ、そしてラネーニッケルの存在下に水素により気体処理される。触媒フィードタンクからの周期的な水素化触媒の少量の添加により、水素化器中で一定速度の水素転化が可能になる。水素化されたワーキング溶液は反応器中の過圧を用いて、攪拌されている容器の中にある内部フィルターを通してオキシダイザーフィードタンクに回収される。その後、溶液は安全フィルターを介して酸化工程に導入される。水素化されたワーキング溶液のサイドストリームは取り出され、そしてプレコンタクトカラムへとリサイクルされる。
【００２２】
水素化反応器中のラネーニッケルの濃度が特定の限度に達したときに、反応器の内容物を触媒セパレータ中にドレンする。ラネーニッケルは底に沈降し、そして触媒を含まない上層液は水素化器に戻される。
【００２３】
ラネーニッケルの触媒としての有意な欠点は、限定された選択率、すなわち、ヒドロキノン生成：「テトラ」生成の比である。ＢＡＳＦは触媒をギ酸アンモニウムで予備処理することにより、これを大きく削減している。
【００２４】
ラネーニッケルの予備処理のための別の方法が次いで提案された（例えば、ニトリル、アミン及びアルデヒド溶液）。
【００２５】
ラネーニッケルの自然発火性も、材料取り扱い時に、より厳格な安全手順を要求する。ラネーニッケルは幾つかのＡＱプラントにおいて今日も使用されているが、パラジウム触媒はそのより高い選択性及びより単純な取り扱い性のために好ましい。
【００２６】
デグサ水素化工程（ Degussa Hydrogenation Step)
デグサは水素化触媒としてパラジウムブラックの使用を提案した。これは懸濁された触媒により与えられる利点を利用し、そしてラネーニッケルの欠点を回避する。非常に微細に分布したパラジウムブラックを用いて水素の良好な転化を可能にする装置である。
【００２７】
ループ反応器の最も重要な特徴は異なる直径の一連のパイプの連結である。ワーキング溶液は大きなパイプ中を下方に０．７〜１．５ｍ／ｓの速度で流れ、そしてより細いパイプ中を上方に１．５〜３ｍ／ｓで流れる。
【００２８】
デグサは炭素フィルターを提案した。フィルター性能の低下は、水素化されたワーキング溶液をフィルターを通して水素化器に周期的にバックフラッシュすることにより克服されうる。
【００２９】
この水素化装置の利点は、１）水素の殆ど完全な転化、２）非自然発火性の触媒、３）パラジウムブラックの容易な交換及び４）触媒の容易な再生である。
【００３０】
ラポルテ水素化工程 (Laporte Hydrogenation Step)
ラポルテケミカル及び他の企業は担持されたパラジウム触媒の使用を提案した。これらの触媒は０．０６〜０．１５ｍｍという粒子直径により、ろ過及び反応器への再循環がパラジウムブラックよりも容易になるという利点を有する。
【００３１】
ラポルテは工業用水素化のための装置を提案した。反応器は一連のチューブを含み、その下部末端は反応器の底のわずかに上にあり、その上部末端は液体表面のわずかに下にある。水素は各チューブの底にフィードされ、そして非常に小さい気体泡がディストリビュータにより形成される。チューブ内の溶液と反応器内の溶液との間の密度差によって、上方への流れが起こる。触媒懸濁液はワーキング溶液の連続流によってパイプ内に引き込まれる。チューブ内で十分に高いエアリフト効果を得るために、水素は連続的に循環されねばならない。
【００３２】
ＦＭＣ水素化工程
固定床水素化は水素化工程のための簡単な解決法を表す。それはパラジウム触媒を用い、そして触媒のろ過及び反応器への再循環の問題を回避する。ＡＱプロセス用の最初の工業用固定床水素化装置はＦＭＣにより与えられた。
【００３３】
固定床触媒は０．２〜５ｍｍの直径、５ｍ２／ｇ未満の表面積及び０．０３ｃｍ３／ｇより小さい孔体積を有するべきである。ワーキング溶液は反応器の上部（トップ）に送られる。水素化されたワーキング溶液のサイドストリームも、反応熱が熱交換器において除去された後に、新鮮なワーキング溶液中にフィードされる。この操作により、固定床の最適断面導入量となり、１２〜１２０ｍ３ワーキング溶液／ｍ２／時となるべきである。触媒は１）ろ過工程の単純化を可能とするための高い耐磨耗性、２）固定床触媒の交換は懸濁された触媒の交換よりも複雑であるとの理由から長い可使寿命、３）良好な生産性及び４）触媒の容易な再生、などの幾つかの要件を満たさねばならない。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アントラキノンプロセスを用いた過酸化水素の製造におけるアルキルアントラキノンのより有効な水素化法を得ることである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
有機合成に関する最近の文献から、有機反応の反応時間は、反応を行なうために必要なエネルギーを電磁線照射を用いて系内に導入するときに顕著に低減されることが知られている。
【００３６】
例えば、化学におけるマイクロ波照射の使用の原理は、例えば、H.M. Kingston 及びS.J.Haswell編(American Chemical Society 1997)の書物"Microwave-Enhanced Chemistry, fundamentals, sample preparation and applications"に詳細に記載されている。電磁線スペクトルのマイクロ波領域は波長１〜１００ｃｍに対応し、そして３０ＧＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数に対応する。国際合意によると、電磁線照射の周波数６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ±２５ＭＨｚ、２４５０±１３ＭＨｚ、５８００±７５ＭＨｚ及び２２１２５±１２５ＭＨｚは工業用及び科学用の使用に供される。マイクロ波エネルギーを発生する装置はマグネトロン又はクリストロン（klystron)と呼ばれる。一般に使用されるマグネトロンは１２．２ｃｍの波長に対応する２．４５ＧＨｚの周波数で運転され、一方、クリストロンは３２．８ｃｍの波長に対応する９１５ＭＨｚの周波数で運転される。
【００３７】
有機合成においてマイクロ波技術を使用する分野で入手可能な文献が多種にわたって連続的に増えている。このトピックの短い要約論文の例は、Mingosにより１９９４年に出版されている（D. Michael P. Mingos; "Microwaves in chemical synthesis", Chemistry and industry 1. 1994年８月、pp.596〜599)。Loupyらはマイクロ波照射下における不均一触媒に関するレビューを最近出版している(Loupy, A. Petit, A., Hamelin, J., Texier-Boullet, F., Jachault, P., Mathe, D.;" New solvent-free organic synthesis using focused microwave, Synthesis 1988, pp.1213〜1234）。この分野の別の代表的な論文はStraussにより出版されている（C.R.Strauss; "A combinatorial approach to the development of Environmentally Benign Organic Chemical Preparations," an invited review, Aust. J. Chem. 1999, 52, 83〜96）。
【００３８】
接触水素化への電磁線の幾つかの応用は最近の文献に現れている。Leskovsekらは論文"Kinetics of Catalytic Transfer Hydrogenation of Soybean Oil in Microwave and Thermal Field", J.Org. Chem.(1994), 59(24), 7433〜6において大豆油の接触水素化の反応時間の顕著な短縮を報告している。この応用で、反応時間は従来の技術を用いて得られる反応時間の１／８にまで短縮された。
【００３９】
Banikらは論文”Microwave-Assisted Rapid and Simplified Hydrogenation", J. Org. Chem.(1999), 64(16), 5746〜5753において、高沸騰溶剤中の接触水素化を報告している。二重結合の急速還元及び幾つかの官能基の水素化分解は触媒として炭素上の１０％パラジウムを用いることにより得られた。
【００４０】
集中的な研究作業の経過において、本発明者は、不均一触媒を用いることによる過酸化水素法のワーキング溶液の水素化は反応が電磁線照射下に行われるときに顕著に改良されることを発見した。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の態様において、アルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンをアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンへ水素化するための方法であって、反応が電磁線照射下に触媒の存在下に行なわれる方法が提供される。
【００４２】
本発明の第二の態様において、過酸化水素製造法におけるワーキング溶液を水素化するための方法で、前記ワーキング溶液は少なくとも１種の溶剤中に溶解しているアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンを含み、前記キノンを対応するアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンへ転化させる方法であって、反応が電磁線照射下に触媒の存在下に行なわれる方法が提供される。
【００４３】
好ましくは、水素化しようとする前記ワーキング溶液は、ワーキング溶液の交互の還元及び酸化を含むサイクルプロセスによって過酸化水素の製造の間に生成される。
【００４４】
このように、本発明の方法によると、アルキルアントラキノンは対応するアルキルアントラヒドロキノンへと水素化されることができ、及び／又は、アルキルテトラヒドロアントラキノンは対応するアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノンへと水素化されることができる。
【００４５】
電磁線照射の周波数は周波数６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚから選ばれることができる。
【００４６】
電磁線エネルギーは、好ましくは、約２４５０ＭＨｚ又は９１５ＭＨｚの周波数で導入される。パワーレベルは、例えば、１０Ｗ〜２０００ｋＷの範囲内にあることができる。電磁線照射は好ましくはマイクロ波照射である。
【００４７】
電磁線照射下におけるアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンの水素化のための本発明の方法は、過酸化水素の製造における反応媒体として、２−アミルアントラキノン（例えば、２−sec.アミルアントラキノン）、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−イソプロピルアントラキノン、２−ブチルアントラキノン（例えば、２−イソブチルアントラキノン又は２−ｔ−ブチルアントラキノン）、１，３−ジエチルアントラキノン、２，３−ジメチルアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２，７−ジメチルアントラキノン又は上記のアントラキノンの組み合わせ、又は、対応するヒドロアントラキノン、例えば、テトラヒドロアントラキノンが使用されるワーキング溶液に応用可能である。最も好ましいアントラキノンは２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン及び２−ｔ−ブチルアントラキノンである。
【００４８】
電磁線照射下にアルキルアントラキノンをアルキルアントラヒドロキノンへ水素化するための本発明の方法は、アントラキノン又はアントラヒドロキノンの溶剤として、芳香族炭化水素、有機ホスフェート、アルキル化ウレア、有機カルボン酸エステル、アルコール又はアルキルカルバメートが使用されるワーキング溶液に応用可能である。より好ましくは、この方法は、主要なアントラキノン用溶剤として沸点範囲が１００℃〜２５０℃である芳香族原油蒸留分が用いられ、そして主要なアントラヒドロキノン用溶剤としてテトラアルキル化されたウレア誘導体もしくはトリアルキルホスフェートもしくはアルキルカルバメート又はそれらの組み合わせが使用される、ワーキング溶液の水素化に応用可能である。
【００４９】
芳香族溶剤の例としては、市販の原油蒸留物（商品名、Shellsol A, Shellsol AB, Shellsol NF, Exxon Solvesso又はSureSol)を挙げることができる。適切なアントラヒドロキノン用溶剤の例は、テトラブチルウレア、環式ウレア誘導体、２−エチルヘキシルホスフェート、トリブチルホスフェート及びトリオクチルホスフェートを挙げることができる。さらに、カルボン酸エステル、例えばメチルシクロヘキシルアセテート及びＣ４〜Ｃ１２アルコールは適切なアントラヒドロキノン用溶剤である。適切な脂肪族アルコールとして、２−エチルヘキサノールを挙げることができる。
【００５０】
本発明の水素化方法はスラリー反応器、固定床反応器、流動床反応器、バッチ反応器又は連続流反応器中で行なわれることができる。
【００５１】
本発明の水素化方法は、水素化反応を触媒することができるいずれかの材料を使用することにより行なわれることができる。好ましい触媒は、固体金属としての、又は、固体担持材料、好ましくは炭素、アルミナもしくはゼオライト上に担持された特殊触媒としてのパラジウム、ロジウム及びニッケル触媒である。後者の場合には、触媒は、好ましくは、上記の金属触媒を担持材料に含浸させることにより製造される。
【００５２】
本発明は過酸化水素製造法のワーキング溶液の電磁線−、好ましくはマイクロ波向上水素化を基礎としている。本発明の方法は、水素化反応の反応速度が顕著に向上されるので、既存の技術に比較して優れている。それ故、過酸化水素の製造のために要求されるパラジウムもしくは他の水素化触媒の量は、水素化が電磁線照射下に行なわれるときに顕著に低減されることができる。このことにより、過酸化水素の製造のコストが節約されることになるであろう。
【００５３】
【実施例】
本発明は以下の実施例により説明される。しかしながら、この実施例は本発明を制限しない。
【００５４】
例１
過酸化水素プロセスから抜き取られたワーキング溶液を、攪拌された反応器中で、マイクロ波照射下又はウォーターバスによる従来の加熱下のいずれかで５０℃で水素化した。
【００５５】
反応混合物を加熱するためにマイクロ波を用いるときに、リフレクトパワー（reflected power）及びインプットパワー及び温度を記録した。マイクロ波照射を適用したときに、反応温度は５０℃までに制限し、そしてマイクロ波パワーをこの反応温度に到達しそしてそれを維持するのみとなるように調節した。従来の加熱では、温度のみを記録した。
【００５６】
ここで、２−エチルアントラキノン（ＥＡＱ） ３．１％ｗ／ｗ、
テトラヒドロ２−エチルアントラキノン（ＴＨＥＡＱ） ５．１％ｗ／ｗ、
を、芳香族炭化水素溶剤（７０％ｖ／ｖ）と、テトラブチルウレアとトリオクチルホスフェートの混合物（３０％ｖ／ｖ）との混合物中に溶解して含むワーキング溶液５０ｇをスターラーを装備したガラスチューブ反応器中に入れた。炭素上のパラジウム（５％Ｐｄ／Ｃ）の触媒を混合しながら添加した。ワーキング溶液の温度が５０℃に安定化したときに、反応混合物を１０００ｒｐｍの攪拌速度で攪拌することにより、１時間、２バール（０．２ＭＰａ）絶対水素ガス圧で水素化を行なった。水素化反応の後に、アントラヒドロキノンを含有するワーキング溶液を窒素下に超微細ろ紙を通してろ過した。その後、ろ過したワーキング溶液のサンプル５ｍＬを５０℃で空気流により２０分間酸化した。このサンプルを重量計量し、そして過酸化水素を０．５Ｎ硫酸５０ｍＬで抽出した。水性相の一定体積（Ｖａｑ）を２Ｎ硫酸で希釈し、そして過酸化水素の濃度を過マンガン酸カリウム溶液で滴定することにより決定した。
【００５７】
実験結果を表１に示す。
【表１】
実験２における溶液のＨ２Ｏ２含有分は、通常の加熱を行なった比較実験１よりも４８％高かった。水素化後に反応混合物から抜き出された透明なサンプルからＨ２Ｏ２滴定を行なった。しかしながら、実験２〜４では、反応器中に沈殿物が得られた。この沈殿物は後に２−エチルアントラヒドロキノンであることが検知された。アントラヒドロキノンはワーキング溶液中での可溶性がより低いので、このことは「過水素化（オーバー水素化）の典型的な現象である。このことは、実際のアントラヒドロキノン含有分は分析された値よりもなおずっと高かったことを示す。
【００５９】
この例は水素化工程においてＭＷ技術を使用することの有効性を明らかに示している。
【００６０】
実験３及び４において、触媒の量を初期量のそれぞれ２０％又は５％に低減した。しかしながら、酸化後の過酸化水素含有分は実験２におけるものと同等であった。さらに、アントラヒドロキノン沈殿物はそれらのサンプルでも観測され、そのことは実際の水素化度は滴定により検知されたよりもずっと高かったことを示す。
【００６１】
これらの例は、水素化工程において電磁線照射を使用することの利点を明らかに示す。この水素化工程は顕著に向上されており、従来の水素化を用いることにより同一の結果を得るために必要とされる触媒の量のわずか５％量を用いることにより、同様の水素化度を達成している。
Claims (17)
- アルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンをアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンに水素化するための方法であって、
反応がマイクロ波照射下に触媒の存在下に行なわれることを特徴とする、方法。 - アルキルアントラキノンは対応するアルキルアントラヒドロキノンへと水素化される、請求項１記載の方法。
- アルキルヒドロアントラキノンはアルキルテトラヒドロアントラキノンであり、該アルキルテトラヒドロアントラキノンは対応するアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノンへと水素化される、請求項１記載の方法。
- アルキルアントラキノンは２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン及び２−ｔ−ブチルアントラキノン及び／又はそれらのアントラキノンの混合物から選ばれ、そしてアルキルヒドロアントラキノンは２−エチルヒドロアントラキノン、２−アミルヒドロアントラキノン及び２−ｔ−ブチルヒドロアントラキノン及び／又はそれらのヒドロアントラキノンの混合物から選ばれる、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
- マイクロ波照射の周波数は周波数９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚから選ばれる、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
- 触媒はパラジウム触媒、ロジウム触媒及びニッケル触媒からなる群より選ばれる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
- 触媒は固体金属の形態であるか、又は、炭素、アルミナ又はゼオライトなどの固体担持材料上に担持されている、請求項６記載の方法。
- 過酸化水素製造法におけるワーキング溶液を水素化するための方法で、前記ワーキング溶液は少なくとも１種の溶剤中に溶解したアルキルアントラキノン及び／又はアルキルヒドロアントラキノンを含み、前記キノンを対応するアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルヒドロアントラヒドロキノンへと転化させる方法であって、
反応がマイクロ波照射下に触媒の存在下に行なわれることを特徴とする、方法。 - 水素化されるべきワーキング溶液は、ワーキング溶液の交互の水素化及び酸化を含むサイクルプロセスによる過酸化水素製造の間に生成される、請求項８記載の方法。
- 水素化されるべきワーキング溶液はアルキルアントラキノン及び／又はアルキルテトラヒドロアントラキノンを含み、それは対応するアルキルアントラヒドロキノン及び／又はアルキルテトラヒドロアントラヒドロキノンへと水素化される、請求項８又は９記載の方法。
- アルキルアントラキノンは２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン及び２−ｔ−ブチルアントラキノン及び／又はそれらのアントラキノンの混合物から選ばれ、そしてアルキルヒドロアントラキノンは２−エチルヒドロアントラキノン、２−アミルヒドロアントラキノン及び２−ｔ−ブチルヒドロアントラキノン及び／又はそれらのヒドロアントラキノンの混合物から選ばれる、請求項８〜１０のいずれか１項記載の方法。
- 溶剤は、芳香族炭化水素、有機ホスフェート、アルキル化ウレア、有機カルボン酸エステル、アルコール及びアルキルカルバメート並びにそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項８〜１１のいずれか１項記載の方法。
- 溶剤は、芳香族炭化水素を含む第一の溶剤と、テトラアルキル化ウレア誘導体、トリアルキルホスフェート及びアルキルカルバメート並びにそれらの混合物からなる群より選ばれる第二の溶剤との混合物を含む、請求項１２記載の方法。
- 水素化はスラリー反応器、固定床反応器、流動床反応器、バッチ反応器又は連続流反応器中で行なわれる、請求項８〜１３のいずれか１項記載の方法。
- マイクロ波照射の周波数は、周波数９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚから選ばれる、請求項８〜１４のいずれか１項記載の方法。
- 触媒はパラジウム触媒、ロジウム触媒及びニッケル触媒からなる群より選ばれる、請求項８〜１５のいずれか１項記載の方法。
- 触媒は固体金属の形態であるか、又は、炭素、アルミナ又はゼオライトなどの固体担持材料上に担持されている、請求項１６記載の方法。
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| CN1317253C (zh) * | 2004-04-29 | 2007-05-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种磁稳定床烷基蒽醌加氢方法 |
| US20050274065A1 (en) | 2004-06-15 | 2005-12-15 | Carnegie Mellon University | Methods for producing biodiesel |
| US7590867B2 (en) | 2004-06-24 | 2009-09-15 | Intel Corporation | Method and apparatus for providing secure virtualization of a trusted platform module |
| US8074262B2 (en) | 2005-05-13 | 2011-12-06 | Intel Corporation | Method and apparatus for migrating virtual trusted platform modules |
| US7587595B2 (en) * | 2005-05-13 | 2009-09-08 | Intel Corporation | Method and apparatus for providing software-based security coprocessors |
| US7571312B2 (en) * | 2005-05-13 | 2009-08-04 | Intel Corporation | Methods and apparatus for generating endorsement credentials for software-based security coprocessors |
| US7613921B2 (en) | 2005-05-13 | 2009-11-03 | Intel Corporation | Method and apparatus for remotely provisioning software-based security coprocessors |
| US7636442B2 (en) * | 2005-05-13 | 2009-12-22 | Intel Corporation | Method and apparatus for migrating software-based security coprocessors |
| CA2620353C (en) * | 2005-08-31 | 2013-05-28 | Fmc Corporation | Auto-oxidation production of hydrogen peroxide via oxidation in a microreactor |
| CN100342966C (zh) * | 2005-09-06 | 2007-10-17 | 南开大学 | 负载型钯催化剂和制备方法及其应用 |
| US8108668B2 (en) * | 2006-06-26 | 2012-01-31 | Intel Corporation | Associating a multi-context trusted platform module with distributed platforms |
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| US8064605B2 (en) * | 2007-09-27 | 2011-11-22 | Intel Corporation | Methods and apparatus for providing upgradeable key bindings for trusted platform modules |
| US8249257B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-08-21 | Intel Corporation | Virtual TPM keys rooted in a hardware TPM |
| EP2639200A1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-09-18 | Solvay Sa | Plant for hydrogen peroxide production and a process using it |
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