JPH10504008A - 水素と酸素とからの過酸化水素の製法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水素（２８）と酸素（３４）の分散済み微小気泡を急速に流動する液媒（２４）中に投入して安全に過酸化水素を製造する方法と装置。微小気泡は水素と酸素間の爆発的反応を防止するのに充分な体積の液媒体で包囲されている。液媒体は酸性の水溶液と第VIII族の金属触媒（１４）から成る。水素（２８）は流動媒体（２４）中に投入して水素を媒体中に溶解させる。酸素気泡（３４）は溶解水素と反応して過酸化水素（７２）を製造する。好ましくは、液媒体は速度が少なくとも毎秒１０フィートであり、反応器内に気泡の流動相型をつくる。水（１２）と触媒（１４）を槽（１６）に添加する。好ましくは、ある量の過酸化水素安定剤を槽（１６）に加える。この方法と装置で低製造費用で過酸化水素を安全に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】 水素と酸素とからの過酸化水素の製法及び装置 １．発明の分野 本発明は水と無機酸と第VIII族の金属触媒の水溶液との高速流動液流中に水素 と酸素との微細気泡を投入して過酸化水素を製造する方法と装置に関する。 ２．関連技術の説明 ガス状酸素とガス状水素の混合物は爆発性物を形成することは知られている。 現在製造されている実質的に全ての過酸化水素は水素と酸素とを間接的に化合さ せて製造される。従って、在来の過酸化水素の主要な工業的製法はまず還元又は 水素添加用の薬品を使用する。典型的にはアルキルアントラキノン、例えばエチ ル又は第３級ブチルアントラキノンを薬品として使用する。この使用液は有機溶 媒、例えばジイソブチルカルビノール、メチルナフタレンを含有している。還元 反応の中間生成物を酸化すると過酸化水素と最初のアルキルアントラキノンが製 造される。アントラキノンは工程中を再循環される。この方法はこれらの有機物 の酸化と熱劣化によりアントラキノンと有機溶媒がかなり損失するという欠点が ある。これらの有機化合物が酸素と過酸化水素と共に存在すると起りうるこれら の反応により安全性上の危険が生ずる。有機化合物がこのように分解すると現在 実施中の商業的方法として操業上の損失が大きくなる。 酸素と水素を直接化合させて上記の問題を解決するため各種の方法が試みられ てきた。水素と酸素とを直接化合させて過酸化水素を生成できれば有機化合物又 は可燃性物を全然使用しなくてなるという利点が得られる。しかし、この直接法 は酸素と水素のガス状混合物を注意して制御して常に爆発範囲内にあるようにす る必要がある。 水素と酸素を直接化合させて過酸化水素を製造する目的とした特許は多数ある 。米国特許第４，３４７，２３２号と第４，３３６，２４０号は有機化合物を用 いて第２の相を形成させる２相系を用いているが、有機化合物は酸素又は過酸化 水素と反応しこれらの方法を非経済的にする。 他の特許は１回通過（pass）当りの転換率が低いか又は反応器の生産性が低い 反応器で固定床触媒を用いる（例えば、米国特許第４，３３６，２３９号、第５ ，０８２，６４７号参照）。 マリシーノの米国特許第５，１６９，６１８号（’６１８特許）明細書は触媒 床にパルス流域を設立することを記載している。この’６１８特許は１回通過当 りの過酸化水素への転換率が低く、装置費用が高いという制限がある。 米国特許第４，９９６，０３９号明細書はまず触媒を有する水性反応混合物中 に水素を吸収させ、圧力を低下させてガス相中の水素は全て除去し、次いで酸素 を導入して過酸化水素を製造することを記載している。この技術はガス相中の水 素の存在を最小にする。この方法は反応器を酸素で再加圧する点で費用がかかり 、それ自体連続処理に適していない。 米国特許第４，００９，２５２号、第４，２７９，８８３号、第４，６８１， ７５１号及び第４，７７２，４５８号明細書に開示されているように、直接化合 法の連続操作方式も提案されてきた。これらの特許は触媒を攪拌下の反応器でス ラリーとして用いる。これらの特許は１回通過当りの転換率が低いが、容積効率 が低い（いずれも不経済的である）という欠点がある。 米国特許第４，６６１，３３７号（’３３７特許）明細書は濃度の高い過酸化 水素を製造する直接化合法を記載している。反応混合物の体積は反応器の有効容 積の小部分を占める。反応混合物の層は厚さが２ｍｍ以下であると’３３７特許 は教示している。この特許の欠点は反応器の大部分が過酸化水素の生成がないガ ス相であるということである。 上記の特許は全て、連続ガス相が別に存在しており、この相中に不活性ガス、 例えば窒素、アルゴン又はヘリウムを投入して水素と酸素の爆発範囲外にするこ とが必要がある。 過酸化水素を直接生成する他の試みは連続ガス相のない液を充満させた反応器 を用いる。米国特許第５，１０４，６３５号明細書は２枚の内部隔膜がある液を 充満させた反応器を記載しており、隔膜はそれぞれ水素と酸素だけに透過性があ る。この反応系は隔膜を使うためかなりの資本が必要となる。 米国特許第４，２７９，８８３号明細書は過酸化水素を水性媒体中で製造する 方法を記載している。水性媒体は溶解した水素と、水素を吸収した白金族触媒を 含有する。不活性な窒素とアルゴンとを水性媒体中に吹き込んで水素吸収処理中 は溶解した酸素が水性媒体中に存在しないようにする。水素が触媒上に吸収した 後、酸素ガスを媒体中に投入し、ガス状域と液状域を攪拌する。この特許の欠点 は水素ガスと酸素ガス間の爆発を防止するために水素吸収工程中不活性ガスを反 応器に投入する必要があるということにある。 米国特許第５，１９４，２４２号（’２４２特許）明細書は過酸化水素の製法 を記載する。その製法では酸性水溶液で管状反応器の細長い反応域を充満させる 。触媒はこの反応域に供給される。水素と酸素との可燃下限よりも大きい割合で 、循環ガスと共に酸素を前記溶液中に拡散させ、次いで、水素を拡散させ、次い で、前記反応混合物が水素と酸素との混合物の可燃下限以下まで減少するまで、 ある温度と圧力とに維持する。水素と酸素の分圧は約２０〜約４００psi の範囲 の高圧である。水溶液は毎秒約４〜約８フィートの速度の液速で反応器を通って 流れる（貫流する）。 ’２４２特許では、水性媒体の流量対水素と酸素との全流量の比は細長い大気 泡のガス相型（phase regime）をつくり、急激な反応時にガス混合物の冷却に充 分な体積の液体で気泡が包囲されない比であり、ガス混合物が爆発につながる圧 力と温度の上昇が生ずる。この特許では包囲する媒体で急冷できる個々の小独立 気泡の存在域での操作の重要性についての教示はない。製造費の安い過酸化水素 製造の安全で直接化合法を提供することが望まれている。本発明の目的 本発明の第１の目的は効率的で安全な酸素と水素の反応方法を提供することに ある。 本発明のもう１つの関連目的は酸素／水素混合物の可燃性範囲で操作する方法 を提供するもので、工程の安全面を犠牲にせずに反応速度を高める上での利益が ある。 本発明の更にもう１つの関連目的は工程中に水素を実質的に完全に反応させて この高価な反応物質の利用効率を最大にすることにある。 本発明の更にもう１つの関連目的は反応の使用済ガスを反応域に循環する必要 性を最小又は全面的に回避することにある。 本発明の更にもう１つの関連目的はある速度で爆発の危険を回避するように水 素と酸素の微小気泡を反応域に供給して工程を実施することにある。発明の要約 略述すると、本発明は過酸化水素を製造するための方法と装置とから成り、水 素と酸素は独立的に液が充満された反応器に投入して連続状の急速液流中に複数 の個々の独立気泡を形成する。各気泡は連続状の液相で包囲されており、水素と 酸素の反応時に反応を急冷又は冷却するのに利用できる充分な液を存在させて反 応器内を伝播する爆発を防止する。水性媒体の流量対水素と酸素との流量全体の 体積の比を高い値に維持し、水が生成する、水素と酸素との気泡の無制御反応を 回避することが重要であることを見出した。水素の流れ体積対水素と酸素との流 れ体積（独立及び全体のいずれも）の比を制御すると起りうる暴走反応を急冷す るのに充分な体積の液体が存在することになる。水性媒体の流れ速度を少なくと も毎秒１０フィートに維持して分散済み気泡の流れ域を得ることも重要である。 反応の拡大防止により反応器内の未反応水素と酸素の濃度を爆発範囲内にするこ とができる。 好ましくは反応器内に複数の通路（パス）があるパイプライン反応器を用いる 。パイプライン反応器は垂直方向又は水平方向に配置し、曲り（エルボー）管と 接続した複数の管から構成することができる。液流は水と稀酸と第VIII族の金属 触媒から成る。第VIII族金属触媒は不活性支持体、例えばアルミナ、シリカ又は 炭素に担持した白金又はパラジウム又はこれら２種の混合物である。液流を反応 器に充満させる。微小水素ガス気泡を分散状態で流動する液流に溶解させる。水 素が溶解した後、細かく微小酸素ガス気泡を液流中に分散状態で投入して水素と 反応させ過酸化水素を生成させる。この第１の反応が完了したあとで、第１の水 素と次いで酸素の投入を多段的に行い、生成済み過酸化水素の濃度を予定の値ま で高める。過酸化水素を目的の濃度にするため水素と酸素気泡の投入回数を変え ることができる。 本発明の長所は水素と酸素間での連続状ガス相を回避し、反応器の全容積を完 全利用することにある。過酸化水素の製造は触媒の存在下溶解水素ガスと酸素間 で液相中で行われる。本方法は爆発性反応が拡大するのを防いで、未反応水素と 酸素の濃度を爆発範囲内にすることができる。 下記の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。図面の簡単な説明 図１は本発明の１態様である水素と酸素からの連続的過酸化水素製造装置の概 略図である。 図２は本発明のもう１つの態様である半連続的回分方法での過酸化水素製造装 置の概略図である。本発明の詳細な説明 図１は水素と酸素から過酸化水素を製造するための装置１０の概略図である。 水１２と触媒１４を槽１６に添加する。触媒１４は好ましくは第VIII族金属の触 媒である。好ましくは、触媒１４はパラジウム又は白金又はこれらの混合物であ る。分散状態で触媒を支持するのに有用な支持体の例としては炭素、シリカ及び アルミナである。過酸化水素製造技術で公知の他の触媒も本発明で使用できる。 好ましくは、ある量の過酸化水素安定剤１５を槽１６に添加する。安定剤１５ はpHが約２〜７の範囲の酸性溶液である。本発明に有用な酸の例としては塩酸、 りん酸及びその他の市販の無機酸である。一般的には、安定剤１５の水への添加 量は反応媒体の約１％未満である。槽１６内の溶液１７を自動又は手動攪拌手段 １８で攪拌する。 溶液流２０を仕込流２４として循環ポンプ２２で循環させる。液量２４はパイ プライン反応器２６に導入して、パイプライン反応器２６の管２７を充満させる 。液流２４の流速は毎秒１０フィートを越えた速度として反応器２６内での連続 ガス相又は細長い気泡の存在を回避する。分散済み気泡の相型（regime）は水の 流速が毎秒１０フィートを越えた速度で発生することが知られている。〔Ｇ．Ｗ ．ゴヴィア：「管内の複合混合物の流れ」，第５２３頁，ロバート・クリーガー 出版社（フロリダ州マラバー）刊〕。好ましくは、液流２４の流速は毎秒１０フ ィートを越えた、毎秒５０フィート以下の範囲内である。一番好ましいのは、液 流２４の流速は毎秒約１１〜約２０フィートの範囲内である。 パイプライン反応器２６は１８０°ベンド継手で接続した複数の管２７から構 成するのが好ましい。接続管２７は縦方向又は水平方向のいずれかの方向に配置 する。管の長さと直径２７は予め定めておいて目的の流速が得られるようにする 。好ましくは、管２７は市販の肉厚のある管、例えば３〜１２インチの径範囲で 、肉厚が０．４４〜１．３１インチの米国スケジュール１６０管で構成する。本 発明の実施に有用な管２７は直径が２インチから１２インチの範囲にある。パイ プライン反応器２６の好ましい長さは反応器に使用する接続管２７の数に左右さ れて大きく変わる。一般的には、接続管２７は全長が約５０〜約６０，０００フ ィートの範囲である。好ましくは、接続管２７は長さが約２，０００〜約４５， ０００フィートである。 パイプライン反応器２６で用いるパイプ２７の数を変えてパイプライン反応器 ２６内の投入点又は通路数を変えることができる。好ましくは、パイプライン反 応器２６の通路数は約６〜約４８個である。 パイプライン反応器２６は約３０〜３００気圧の範囲の圧力で操作される。通 常、反応温度は０℃〜６０℃の範囲である。水性媒体の温度が低いほど、溶液中 の水素の溶解度は高くなる。同様に、圧力が高くなれば、溶液中の水素の溶解度 は高くなる。各管２７上にジャケットを設けるか又はパイプライン反応器全体を 冷媒が蒸発するか又は低温液状溶液が循環している容器内に据付けるかして反応 温度を維持する。 水性反応媒体の体積流量とガス状水素とガス状酸素の全流量との比を広くて３ ００〜３０、好ましくは２００〜４０、一番好ましくは１５０〜５０に維持する のが重要であることを見出した。若し、上記のように、流量比をこれらの範囲内 に維持し、流動する液の速度を毎秒１０フィートを越えた速度に維持すると、適 切な水性媒体で包囲された小気泡が生じ、気泡の反応に基づく暴走的爆発の危険 は実質的になくなる。統計的に、水を生成する水素と酸素の気泡と反応に基づく 局所的温度上昇は望ましくは３℃未満である。これは本発明の体積流量と速度と で達成される。 酸素対水素の体積比は広くて１：１〜５０：１の範囲である。酸素対水素の比 を高くすることは反応が完全に行うために望ましいことは当該技術では知られて いる。酸素は反応物質の中では遥かに安価であるので、過剰酸素は余計な経済的 不利を生じさせないで系外に放出できるものである。望ましくは反応は可燃範囲 で行わせるが、その酸素対水素の体積比は１：１〜２０：１である。 水性媒体の流量対水素と酸素との全体積流量の前記比はいくつかの水素と酸素 ガスの導入口での水素と酸素の体積のそれぞれに対しての水性媒体の体積比を逆 に規定するのものである。水素ガスの各導入口での、水性媒体の体積流量対水素 の体積流量の比は大きくて１５，０００〜６０である。水性媒体の体積流量対酸 素の体積流量の比は約１５，０００〜６０である。 水素ガス流２８は弁３０を介して流動する液流２４中に点３１から投入される 。液流２４は管２７の点３１と点３３間を流れる。水素は液流２４中に溶解する 。酸素ガス流３４は弁３２を介して液流２４中に点３３から投入する。パイプラ イン反応器２６内では溶解状の水素２８がガス状酸素３４と反応して過酸化水素 溶液を生成する。 好ましくは、ガス状水素２８とガス状酸素３４は液流２４中に複数の微小気泡 をつくる直径の小さいノズルから投入させる。好ましくは、ノズルの直径は約０ ．００１インチ〜約０．２５インチの範囲にあり、急速に流動する液流２４で包 囲されてこまかな微小気泡をつくる。水素と酸素の微小気泡は流動する液流２４ で充分に包囲される位の小径である。液流の体積は充分に大きく、連続的であり 、単一の気泡が爆発を起した場合、包囲液が気泡内の爆発を迅速に急冷して反応 器全体に爆発が伝播するのを防止できる。液流２４の流量と微小気泡の投入によ り液流２４中に分散済み気泡の相型が形成される。 追加のガス状水素２８をパイプライン反応器２６の複数の通路中へそれぞれの 弁３５，４６，５０，５５及び５９を介して点３６，４７，５１，５６，６０か ら投入して液流２４に溶解させる。追加のガス状酸素３４を水素投入点３６，４ ７，５１，５６及び６０の下流でそれぞれの弁４０，４８，５３，５７及び６１ を介してそれぞれの点４１，４９，５４，５８及び６２から投入して溶解済み水 素と反応させる。 望ましくは、酸素導入点は水素投入点から充分に距離をとって水素を細かな分 散気泡として水性媒体中に分布させ、水性媒体中に溶解させる。望ましくは、細 長い反応域に沿って導入する第２の体積の水素と次の体積の水素は前に導入した 水素の約５０％が酸素と反応した後で、好ましくは前に導入した水素の少なくと も７５％が反応した後で導入する。 複数の通路反応後、流れ６４はパイプライン反応器２６から流出する。反応器 からの排出ガスが可燃性の範囲にあるときは、稀釈ガス６６を流れ６４に加える ことができる。本発明の実施上有用な稀釈ガスの１例としては窒素である。 減圧弁６８を気液分離器７０の前で使用して気液分離器７０への入口混合物６ ９を減圧する。気液分離器７０は液７２をガス７４から分離する。分離器７０か らの未反応酸素、窒素及び若干の未反応水素を含有するガス７４は再循環ガス圧 縮機７８で再循環して液流２４中に点７５から投入する。又は、分離ガス７４を 弁７６を介して一掃する。本発明の実施上有用な気液分離器は当該技術では公知 のものである。流れ６４は気液分離器７０の前に反応器を直列で接続する追加パ イプライン反応器２６に導入できる。 触媒と酸の水溶液に過酸化水素生成物とを含有した分離液７２は濾過器８０を 通して触媒を濾塊８２として回収する。濾塊８２は槽１６に加えて触媒を再循環 させる。濾液８４は過酸化水素生成物と酸水溶液とを含む。濾液８４はイオン交 換装置８６に導入して濾液から酸を除去する。 イオン交換装置８６からの過酸化水素生成物は過酸化水素製品として直接使用 できる。又は、過酸化水素生成物８８を過酸化水素生成物８８の濃縮塔９０に導 入して濃縮過酸化水素製品９４を製造する。塔９０は蒸発塔又は蒸留塔である。 塔９０で除去した水９２は補給水として水流１２に再循環する。 パイプライン反応器２６で製造される過酸化水素生成物８２の濃度はパイプラ イン反応器２６の通路中の水素と酸素の投入回数で左右される。好ましくは、過 酸化水素生成物の濃度は過酸化水素溶液で約２％〜約３０％の範囲である。好ま しくは、過酸化水素製品９４の濃度は７０％以下である。 本発明は過酸化水素の経済的で安全な製法を提供するという利点がある。本方 法では反応器中に特に不活性ガス又は薬品を投入しないので原価を低減できる。 パイプライン反応器の全相型は、急速に流動する液流中の分散済み気泡相型から 成り、反応器での爆発性ガス相の形成が防止される。パイプライン全体が過酸化 水素の製造に利用できる。更に、反応器の表面積対容積の比が大きいので反応器 からの熱 除去が経済的に行える。実施例１ 連続法 図１に示す反応器に於いて、懸濁状の不活性担体の上に担持させた第VIII族金 属触媒と酸安定剤との循環水性流を２００気圧(３０００psi)の圧力下直列操作 の２基の管状反応器の第１番目に反応器１基当り毎時１９５，０００ポンドの流 量で導入する。反応器は４インチ・スケジュール１６０管群（長さ１００フィー ト）から成り、各管は１８０°Ｕベント継手で接続されている。液流量は液速度 が毎秒１３フィートである。液流は１５℃の反応器に導入する。 反応器入口から水素ガスを毎時２７．２ポンドでノズルを介して投入して毎秒 １３フィートで流動する液流中に独立微細気泡を形成する。これにより連続状液 相と均一に分散された独立小気泡を有する気泡流の相型ができる。液分離器から の再循環ガスを反応流体中に投入できる。この後で、酸素を細かく分散した気泡 として毎時４３２ポンド投入して水素と反応させて過酸化水素を生成さす。この あと、それぞれの反応器に第１の水素と酸素の投入を繰返して高濃度の過酸化水 素を生成させる。反応熱は反応管の外側上に冷却水（又は冷媒）を循環させて除 去する。 第２反応器通過後、排出液は気液分離器の前にある減圧弁を通す。必要あれば 窒素又は他の稀釈ガスを反応器排出液に加えて分離器からの排出ガスが水素と酸 素の爆発／可燃限界外になるようにする。このガスは第１の反応器に再循環する か又は大気中に放出する。 液相は濾過して懸濁状触媒スラリーを除去し、水性媒体に再懸濁させる。これ は混合槽で行われ、混合槽中では必要あれば各成分の濃度を測定して調整する。 これには過酸化水素の安定剤として用いた酸が含まれる。濾過器からの目的の過 酸化水素生成物を含有する濾液はイオン交換剤又は同等のものを通過させて過酸 化水素生成物から残留酸成分を除去する。この生成物は直接使用することもでき 又は在来の仕方で蒸発塔又は蒸留塔で最大７０％の濃度に濃縮できる。これらの ２基の反応器で過酸化水素１００，０００，０００ポンドの年間全製造量が可能 となる。実施例２ 回分式半連続法 図２は本発明の方法を回分式半連続的に操作する別の方法を示す。不活性支持 体上に担持した第VIII族金属触媒を含有する酸性水溶液から成る新しい反応媒体 の１回分を弁１を介して分離器２に仕込む、この溶液を弁３と循環ポンプ４を介 して反応器に仕込む、系が一杯になったところで、弁１を閉じて新しい溶液の流 れを中断さす。弁５を閉じることにより系内圧力は増す。 媒体の速度は毎秒１０フィート又はそれ以上に維持する。導入水素量は流動媒 体中への溶解度限界又はそれ以下である。酸素は水素吸収を達成するのに充分な 距離（管長７）にある下流点８から導入する。能力全開で水素流は毎時約１５ポ ンド、酸素流は毎時約２５０ポンドとなる。充分な管長を酸素投入点の下流にと って過酸化水素への転換が最大になるようにする。パイプラインはパイプの外側 を冷却剤を用いて冷却して操作温度を５〜３０℃に維持する。 反応器排出流は分離器２を通り、ガス１０を液から分離する。出口ガスが可燃 性範囲外のときは再循環圧縮機１１を用いて反応器に再循環する。必要あれば、 新しい酸素１２を点８から投入する前に再循環流に加える。若し出口ガスが可燃 性領域にあるときは、窒素１３を排出流中に注入する。排出ガス１４は次いで系 から放出する。 ポンプ４は過酸化水素がその目的の濃度、望ましくは４〜１５重量％、好まし くは５〜８重量％に達するまで液媒体を再循環させる。ガス投入は１〜３時間続 ける。次いで、分離器、ポンプ及び管路を含む反応系の排水を行う。次いで、系 を新しい反応器仕込み分で充満し、上記の操作を繰返えす。この回分式半連続法 は過酸化水素製品を年間１，０００，０００〜１，５００，０００ポンド製造す る。同じ長さで直径のより小さい又はより大きい管を用いると、過酸化水素をそ れぞれより少量又はより多量に製造できる。実施例３ 改変回分式半連続法 実施例２に記載の回分式半連続法を改変して実施して反応系の資本費用と運転 費の両方を低減させる。図２の基本工程図を用いる。但し、系を充満するため第 ２の反応媒体仕込みポンプを再循環ポンプ４と平行に設け、更に分離器の上流の 反応器パイプラインの排出液のところではなく、分離器の下流のガス排出ライン 中に設ける。 操作では分離器の操作圧は反応中はずっと高くしておく(１，０００〜４，０ ００psi)、圧力は分離器内の液上の「頭部」ガスにより維持される、再循環ガス は減圧弁の上流にある再循環圧縮機に入る、ライン１０の出口ガスは減圧弁を通 る、このように本方法を構成すると、反応器排出液中の残留溶解状ガスは分離器 通過中も溶液中に留まっている、即ち、分離器は加圧下にあるからである。従っ て、ガスを再循環反応器排出液に再溶解させる必要はなく、分離した液と未反応 ガスは両方とも実施例２のように再加圧する必要もない。このように本方法を構 成することにより本方法の再循環ポンプ、再循環圧縮機、分離機及びその他の部 品の資本費用と運転費が当然低減する。 本発明を好ましい態様について記載してきたが、この記載は本発明を限定する ためのものではない。本発明の精神と範囲を逸脱せず改変することができること は当該技術の専門家には熟知のことである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．触媒的に有効量の触媒を含有する水性媒体中での過酸化水素の製法におい て、 急速に流動する水性媒体で反応域を充満さす工程と、 水素ガスを個々に分散した水素気泡として上記媒体中に投入して水素を上記酸 性の水性媒体に溶解させる工程と、 酸素ガスを水素ガス投入点よりも下方の位置で分散した酸素気泡として上記媒 体中に投入して、酸素と溶解水素とを反応させて過酸化水素を製造する工程と から成り、しかも、上記水性媒体の速度は少なくとも毎秒１０フィートとして連 続液相中に細かく分散したガス気泡の連続相型を形成させる、上記製法。 ２．反応域の多くの点から媒体中に水素ガスを投入し、酸素ガスを投入する上 記工程を繰返す工程を更に含む、請求項１の方法。 ３．酸性の水性媒体が複数の接続パイプライン通路を有するパイプライン反応 器を貫流し、反応域の多くの点がパイプライン通路に沿って存在する、請求項２ の方法。 ４．水素気泡は直径が急速に流動する媒体で包囲され、急冷されるのに充分小 さい大きさである、請求項３の方法。 ５．酸素気泡は大きさが急速で流動する媒体で包囲され、急冷されるのに充分 に小さい、請求項４の方法。 ６．水性媒体が酸性である、請求項５の方法。 ７．生成反応混合物を使用済み酸素と水素とから成るガス相と、生成過酸化水 素から成る液体媒体に分離し、酸素を上記媒体中に投入する前に上記使用済み酸 素を上記媒体中に分散気泡として投入する工程を更に含む、請求項５の方法。 ８．触媒的に有効量の触媒を含有する水性媒体中での過酸化水素を製造する装 置において、 パイプライン反応器と、 上記パイプライン反応器を急速に流動する水性媒体で充満させる手段と、 水素ガスを分散水素気泡として上記パイプライン反応器に投入して水素ガスを 水性媒体に溶解する手段と、 酸素ガスを溶解水素ガスよりも下流での点からパイプライン反応器に投入して 、上記過酸化水素を製造する手段と から成り、しかも、上記水性媒体の速度は少なくとも毎秒１０フィートとして連 続液相中に細かく分散したガス気泡の連続相型を形成させる、上記装置。 ９．パイプライン反応器は複数の接続パイプライン通路から成り、各通路は１ ８０°ベンド継手で隣接通路と接続されており、水素投入手段は上記パイプライ ン路上の複数の点から水素ガスを供給し、上記酸素投入手段は水素ガスのそれぞ れの投入点よりも下流の複数の点から酸素を供給する、請求項８の装置。 10．水素投入手段は上記の急速に流動する媒体で包囲され、急冷されるのに充 分小さい気泡を供給するのに充分小さい直径のノズルから成る、請求項９の装置 。 11．酸素投入手段は急速に流動する媒体で包囲され、急冷されるのに充分小さ い気泡を供給するのに充分小さいノズルから成る、請求項１０の装置。 12．酸性の水性媒体の速度は毎秒約１１〜約２０フィートの範囲にある、請求 項１１の装置。 13．使用済み酸素と水素のガスを分散気泡として上記水性媒体中に再循環させ る手段を更に含む、請求項１２の装置。 14．水性媒体が酸性である、請求項１３の装置。 15．反応器内の圧力が約３０〜約３００気圧であり、反応温度がほぼ水性媒体 の凍結点から約６０℃までである、請求項１４の装置。 16．触媒の存在下で水素と酸素とを反応させて過酸化水素を製造する方法にお いて、 （ａ）上記反応に好ましい温度と圧力の条件の細長い反応域に上記反応用の細か く分割した触媒を含有する水性反応媒体の連続流を設立する工程と、 （ｂ）１〜５０体積の酸素と１体積の水素とを上記連続的に流動する水性媒体中 に投入させ、上記水素と酸素は上記連続流に沿って相互に離れた点から投入して 上記水性媒体中にそれぞれ水素と酸素の細かい分散済み気泡を形成させる工程と 、 （ｃ）上記水性媒体の体積流量対前記ガス状水素と酸素の体積流量の全体の比を 少なくとも毎秒１０フィートで水性媒体の直線流を維持するのに充分な高い値に 維持して水素と酸素の気泡を連続水性相中に存在させる工程と、 （ｄ）上記反応媒体を気液分離器に導入して、未反応ガスを過酸化水素含有水性 反応媒体から分離する工程と、 （ｅ）水性媒体から過酸化水素を回収する工程と から成る、上記製法。 17．水性媒体の流れの体積対水素と酸素の流れの全体の体積の比を充分高くし て水を生成する水素と酸素の気泡の反応が反応性気泡を包囲する水性媒体の体積 で実質に即座に急冷させる、請求項１６に記載の方法。 18．水を生成する水素と酸素の暴走反応に基づく局所的温度上昇が統計的に３ ℃未満である、請求項１６に記載の方法。 19．反応は水素と酸素の混合物の可燃性範囲で起り、酸素の対水素体積比が１ ：１〜２０：１である、請求項１６に記載の方法。 20．触媒の存在下で水素と酸素とを反応させて過酸化水素を製造する方法にお いて、 （ａ）細長い反応域に上記反応用の細かく分割した触媒を含有する水性反応媒体 の連続流を設立する工程と、 （ｂ）１〜２０モルの酸素と１モルの水素を上記連続的に流動する水性媒体中に 投入し、上記水素と酸素は上記連続流に沿って相互に離れ点から投入して上記水 性媒体中にそれぞれ水素と酸素の細かい分散済み気泡を形成させる工程と、 （ｃ）（ｉ）上記水性媒体の流量対上記ガス状水素と酸素の全体の流量の比を３ ００〜３０に維持し、 （ii）水性媒体の線流速を少なくとも毎秒１０フィートに維持し、 （iii）流れ媒体の温度と圧力の条件を水素と酸素の気泡を接触的反応させて 過酸化水素を生成させるように維持する工程と、 （ｄ）上記反応媒体を気液分離器に導入して未反応ガスを過酸化水素含有水性反 応媒体から分離する工程と、 （ｅ）上記水性媒体から過酸化水素を回収する工程と から成る、上記製法。 21．反応は水素と酸素の混合物の可燃範囲で起り、酸素対水素の体積比が１： １〜２０：１である、請求項２０に記載の方法。 22．あらゆる水素ガス入口点での水性媒体の体積流量の対水素の体積流量の比 は１５，０００〜６０である、請求項２０に記載の方法。 23．あらゆる酸素ガス入口点での水性媒体の体積流量の対酸素の体積流量の比 が１５，０００〜３０である、請求項２０に記載の方法。 24．残留水素を大気中に放出する前に水素が５０％を越える量細長い反応域で 反応する、請求項２０に記載の方法。 26．水素がはじめに導入される、請求項２０に記載の方法。 27．水素が細かい気泡として水性媒体に分散し、これに実質的に溶解してから 酸素が導入される、請求項２０に記載の方法。 28．前の酸素導入点を通過した水素の少なくとも５０％が反応してから第２の 容積の水素が導入される、請求項２０に記載の方法。 29．前の酸素導入点から前に導入された水素が７５％を越える量反応してから 第２の体積の水素が導入される、請求項２０に記載の方法。 30．水性媒体の速度が毎秒２０フィートを越えた速度である、請求項２０に記 載の方法。 31．窒素を細長い反応域の排出物の反応混合物に添加して、排気ガスが確実に 可燃範囲にないようにする、請求項２０に記載の方法。 32．反応を連続的に実施する、請求項２０に記載の方法。 33．反応を回分式半連続法で実施する、請求項２０に記載の方法。