NO141358B - Fremgangsmaate og karalysatorblanding for fremstilling av halogenerte c1 - c20 alifatiske hydrokarboner ved oksyhalogenering i gassfase - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fra organiske arbeidsoppløsninger å fjerne små mengder hydrogenperoxyd.

Det er kjent at hydrogenperoksyd kan

utvinnes av bestemte organiske forbindelser ved utnyttelse av autooxydasjon. Således kan antrakinon-forbindelser hydre-res katalytisk til de tilsvarende antrakino-ner som ved hjelp av oxygen eller en oxy-genholdig gass, såsom luft, oxyderes til ki-noner ved samtidig dannelse av hydrogenperoxyd, hvorpå det i de organiske oppløs-ningsmidler oppløste hydrogenperoxyd fjernes, hensiktsmessig ved ekstraksjon . med vann. Denne fremgangsmåte gjen-nomføres i et kretsløp.

En rekke forslag er gjort med hensyn til valget av et egnet oppløsningsmiddel. Ofte foretrekkes en spesiell oppløsnings-middelblanding, hvis komponenter enten virker godt oppløsende bare på kinon- eller bare på hydrokinonformen. Til oppløsning av kinonformen anvendes f. eks. aroma-tiske hydrocarboner, halogenhydrocarbo-ner, ketoner og eter. Hydrogen-formen lar seg lett oppløse i alkoholer. Der finnes også oppløsningsmidler som i like stor grad er i stand til å oppløse både kinon- og hydrokinon-formen, såsom visse estere av mono-eller dicarbon-syrer. Da det etter oxyda-sjonstrinnet dannede hydrogenperoxyd vanligvis ekstraheres med vann, gjelder for samtlige oppløsningsmidler imidlertid den forutsetning at de ikke har noen eller bare meget liten vannoppløselighet.

Hydreringen av kinonene utføres i nærvær av en kjent metall-hydrerings-katalysator. I alminnelighet anvendes palladium på en bærer, såsom aluminiumoxyd, magnesiumoxyd, kalsiumcarbonat, kalsi-umfosfat eller Raney-nikkel. Før disse ka-talysatorer innsettes i hydreringsinnret-ningen, har de en definert aktivitet som kan måles ved hjelp av kjente metoder.

I løpet av den kontinuerlig utførte prosess mister hydreringskatalysatoren i større eller mindre grad sin aktivitet, slik at der stadig må tilsettes ny katalysator. Grunnen til dette tap av aktivitet skyldes i første rekke tilstedeværelsen av helt spe-sifikke katalysatorgifter. Hvis disse gifter ikke kan elimineres helt eller nesten helt, vil der oppstå betydelige omkostninger til katalysator.

Det er kjent at hydrogenperoxyd allerede i meget lav konsentrasjon represente-rer en sterk katalysatorgift for Raney-nikkel. Når dette anvendes som hydrerings-katalysator, vil man derfor søke å fjerne denne katalysatorgift. Under kretsløpspro-sessen blir arbeidsoppløsningen som kjent ekstrahert med vann etter oxydasjonstrin-net for om mulig å fjerne alt hydrogenperoxyd. Som følge av fordelingslikevekten mellom den organiske og den vandige fase, lykkes det imidlertid ikke å få ekstrahert de siste mengder av hydrogenperoxyd, slik at Raney-nikkelen kontinuerlig taper sin aktivitet.

Av disse grunner er der allerede blitt fremsatt forslag med sikte på å fjerne det hydrogenperoxyd som ennu er tilstede i små mengder i arbeidsoppløsningen, fra hydreringstrinnet. Således er det kjent at hydrogenperoxydet kan spaltes katalytisk ved hjelp av forskjellige tungmetaller, såsom jern, nikkel, kobber, eller edelmetaller, såsom platina eller palladium. På lignende måte virker også de tilsvarende metall-oxyder eller -hydroxyder. Denne behandling har imidlertid den store ulempe at det frigjorte oxygen er i stand til å reagere med de hydrokinon-andeler som ennu er tilstede i oppløsningen, og på ny danne hydrogenperoxyd.

Også behandlingen med faste eller i vann oppløste substanser som er istand til å binde hydrogenperoxyd, såsom natrium-hydroxyd, natriummetaborat eller natri-umcarbonat, er kjent. Ved denne arbeids-måte, som ofte er forbundet med en kje-misk forandring av den organiske krets-løpsoppløsning, er virkningen dog meget liten, da der blir igjen andeler av hydro-peroxyd i den organiske oppløsning.

Det er også blitt foreslått å behandle den organiske oppløsning med mangano-og ferroforbindelser, såsom en FeS04-opp-løsning, samt med alkoholiske oppløsnin-ger eller suspensjoner som inneholder Fe (OH)„. Ved denne behandling skal også eventuelt oppløst oxygen bli fjernet, da disse forbindelser, særlig i alkalisk medium, lett lar seg oxydere. Dette forslag er imidlertid heller ikke tilfredsstillende, bortsett fra kjemikalieforbruket, da jern eller man-gan forholdsvis lett kommer inn i den organiske oppløsning, slik at der i oxyda-sjonstrinnet opptrer spaltninger.

Det er blitt konstatert at de nevnte ulemper kan unngås og at en fullstendig fjernelse av de hydrogenperoxydandeler som ennu finnes i arbeidsoppløsningen ved antrakinonmetoden, på enkel måte kan oppnås foran hydreringstrinnet, hvis den organiske oppløsning behandles med en vandig oppløsning av et to verdig tinnsalt. Det er overraskende at toverdige tinnsalt-oppløsninger er praktisk talt indifferente like overfor antrakinon-oppløsningene i den korte tid som er nødvendig for ekstraksjonen, og bare reagerer med hydrogenperoxydet. Fortrinnsvis arbeides der ved rom-temperatur. Ennvidére er det fordelaktig i henhold til oppfinnelsen å anvende toverdig tinnklorid, men også andre vann-oppløselige toverdige tinnsalter, f. eks. et sulfat og et fluorid, kan anvendes.

Konsentrasjonen av de toverdige tinnsalter i den vandige fase kan velges vilkår-lig og retter seg i første rekke etter hvor meget hydrogenperoxyd der finnes i den organiske oppløsning da der alltid, naturlig nok, må være tilstede et overskudd av ved-kommende toverdige tinnsalt for at man skal oppnå en fullstendig fjernelse av hy-drogenperoksydet. Som regel anvendes imidlertid 1—5 pst.'s oppløsninger av de toverdige tinnsalter.

Ved å tilsette en liten mengde mineralsyre kan man hindre den mulige ut-felling av oxygenforbindelser eller hydr-oxyd henholdsvis oxyd som virker forstyr-rende inn på væske-væske-ekstraksjonen. Dessuten virker innstillingen av den vandige fase på et lavt pH-område meget gunstig når det dreier seg om å skille den organiske og den vandige fase etter ekstraksjonen. slik at man unngår en uøn-sket emulsjonsdannelse.

En særlig fordel ved anvendelsen av toverdige tinnsaltoppløsninger når man skal fjerne mindre mengder hydrogenperoxyd fra de organiske oppløsninger ved antrakinonmetoden, består i den letthet med hvilken de dannede firverdige tinn-saltoppløsninger lar seg regenerere. Man kan f. eks. på kjent måte redusere en SnCl4-oppløsning elektrolytisk til en SnCl2-oppløsning. Den én gang innførte vandige SnCl2-oppløsning kan følgelig stadig holdes i kretsløpet, idet den først bringes i berøring med den organiske opp-løsning for å fjerne H202-andelene, derpå skilles ut og så føres gjennom en elektro-lyseinnretning for reduksjon av det dannede Sn<*>. Naturligvis kan der til re-generering av tinnsaltoppløsningen også anvendes andre reduksjonsmidler. ;I den arbeidsoppløsning som anvendes til fremstilling av hydrogenperoxyd i henhold til antrakinonmetoden, befinner der seg før innføringen i hydrereringsappara-turen stadig en andel av hydrerte antra-kinonforbihdelser. Da disse forbindelser er istand til å reagere med oxygen til de tilsvarende kinonforbindelser og hydrogenperoxyd, er det på sin plass under behandlingen med toverdige tinnforbindelser å utelukke tilførsel av oxygen ved anvendelse av en inert gassatmosfære, fortrinnsvis nitrogen. I tillegg til dette kan man også spyle oppløsningen med nitrogen før behandlingen, for å fjerne oppløst luft. ;Eksempel 1. ;En oppløsning av 60 g ethylantrakinon i 500 ml benzol og 500 ml octanol ble rørt med hydrogen ved 40—50° C i nærvær av Raney-nikkel inntil omtrent halvparten av den mengde ethylantrakinon ble dannet, som teoretisk kunne ventes. Etter at kata-lysatoren var skilt fra, ble oppløsningen oxydert fullstendig ved innblåsing av luft, hvorved der dannet seg 4 g hydrogenperoxyd. Umiddelbart etter ble der ekstrahert fem ganger, hver gang med 50 ml vann. — Etter denne behandling inneholdt den organiske oppløsning ennu 25 mg H202 i oppløst tilstand. For å fjerne den oppløste luft ble der gjennom oppløsningen i løpet av kort tid ledet nitrogen ved hjelp av en glassfritte. Derpå ble der ekstrahert med en vandig SnCl2-oppløsning som besto av 3 g SnCl2 i 100 ml vann og som på forhånd var tilsatt noen dråper saltsyre. Etter at de to faser var blitt adskilt, kunne der ikke lenger påvises noe tilstedeværende hydrogenperoxyd. Noen reduksjon av ethylantrakinonet lot seg ikke påvise. ;Eksempel 2. 1 liter av en teknisk arbeidsoppløsning for antrakinonmetoden for fremstilling av hydrogenperoxyd, som før hydreringstrinnet ved siden av en liten mengde hydrokinon, også inneholdt 15 mg H202, ble tilsatt 80 ml av en 5 pst.'s SnCl2-oppløs-ning som var blitt gjort sur ved hjelp av saltsyre, og kraftig blandet i en rysteinnretning. Etter adskillelsen av de to faser som fant sted forholdsvis hurtig, kunne der i arbeidsoppløsningen ikke lenger påvises noe hydrogenperoxyd. I den organiske opp-løsning kunne der heller ikke påvises noe trinn. ;Eksempel 3. ;Til 250 ml av en teknisk arbeidsopp-løsning for antrakinonmetoden for fremstilling av hydrogenperoxyd ble der tilsatt 25 ml av en 1 pst.'s vandig SnS04-oppløs-ning som var blitt gjort sur ved hjelp av litt svovelsyre. Etter kraftig rysting i en skilletrakt og adskillelse av de to faser ble hydrogenperoxydmengden i den organiske oppløsning bestemt. Mens der i den med luft mettede utgangsoppløsning befant seg ;5,6 mg hydrogenperoxyd, var det bare mulig å påvise 0,3 mg i den med SnS04-oppløs-ningen behandlede organiske oppløsning. ;Eksempel 4. ;En 6 pst.'s oppløsning av 2-ethylantrakinon i en oppløsningsmiddelblanding av 500 ml trimetylbenzol og 500 ml diiso-butylcarbinol inneholdt oppløst 2,8 mg hydrogenperoxyd pr. liter. 250 ml av denne oppløsning ble kraftig blandet med 25 ml av en 2 pst.'s vandig SnF2-oppløsning som var tilført en meget liten mengde fluorhydrogensyre, i en rysteinnretning under nitrogen. Etter adskillelse av de to faser kunne der ikke påvises noe mer hydrogenperoxyd i den klare organiske oppløsning. *

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fra organiske ar-beidsoppløsninger å fjerne små mengder hydrogenperoxyd som forekommer ved fremstillingen av hydrogenperoxyd under anvendelse av autoxyderbare forbindelser, særlig antrakinonforbindelser, ved hjelp av lett oxyderbare anorganiske stoffer, karakterisert ved at den organiske arbeidsoppløsning behandles med en vandig oppløsning av et toverdig tinnsalt, fortrinnsvis kloridet, fluoridet, eller sulfatet.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den vandige oppløsning av toverdig tinnsalt gjøres sur ved hjelp av en mineralsyre, fortrinnsvis saltsyre, fluorhydrogensyre eller svovelsyre.

3. Fremgangsmåte ifølge påstandene 1 og 2, karakterisert ved at der arbeides under en inert gassatmosfære, fortrinnsvis nitrogenatmosfære.