PL93137B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania hydrochinonu i pirokatechiny na drodze elektrolizy roztworów fenolu oraz urzadzenie do elektrochemicznego otrzymywania hydrochinonu i pirokatechiny.Znane. elektrochemiczne sposoby otrzymywania hydrochinonu i fenolu polegaja na anodowym utlenianiu fenolu, glównie na anodzie olowiowej w roztworach kwasu siarkowego. W metodach tych otrzymuje sie hydro¬ chinon oraz wodór, który powstaje na katodzie. Poza tym powstaja smoly, które wraz z wodorem stanowia produkty bezuzyteczne i uciazliwe; wodór ze wzgledu na niebezpieczenstwo wybuchu, natomiast smoly ze wzgledu na hamowanie elektrolizy i utrudnione oczyszczanie hydrochinonu. Hydrochinon i pirokatechine mozna równiez otrzymac przez utlenianie fenolu w warunkach homogennych, a mianowicie przez wygrzewanie roztwo¬ ru bedacego mieszanina kwasów trójchlorooctowego, octowego i fosforowego oraz fenolu i nadtlenku wodoru.W metodzie tej duza ilosc nadtlenku wodoru ulega rozkladowi i proces ten zachodzi z mala wydajnoscia. Poza tym wada tego sposobu jest koniecznosc poslugiwania sie jako surowcem latwo rozkladajacym sie nadtlenkiem wodoru.Celem wynalazku jest unikniecie wad dotychczas znanych i stosowanych sposobów otrzymywania hydro¬ chinonu.W sposobie bedacym przedmiotem niniejszego wynalazku utlenianie fenolu do hydrochinonu i pirokatechi¬ ny prowadzi sie przez utlenianie fenolu na katodzie o potencjale od -0,3 V do -0,5 V wzgledem nasyconej elektrody kalomelowej, przy czym stezenie fenolu wynosi 2-3% wagowych, a do elektrolizy stosuje sie roztwory kwasu siarkowego o stezeniu 0,05—2 mol/dcm3 lub roztwory bedace równomolowa mieszanina kwasu fosforo¬ wego i siarkowego o lacznym stezeniu 0,05-1 mol/dcm3, natomiast temperatura elektrolitu moze sie wahac w granicach 18—60° C. Ponadto proces ten prowadzi sie w obecnosci katalizatorów przyspieszajacych rozpad nadtlenku wodoru a zwlaszcza uklad Fe+2/Fe+3.Proces wedlug wynalazku prowadzi sie w elektrolizerze przeponowym lub bezprzeponowym wyposazonym w anode z gabczastego dwutlenku olowiu lub olowiu pokrytego elektrolitycznie dwutlenkiem olowiu. Mozna stosowac równiez anode z grafitu. Materialem, z którego wykonuje sie katode jest blacha lub siatka miedziana,2 93137 albo blacha lub siatka miedziana pokryta elektrolitycznie rtecia. Ponadto elektrolizer posiada belkotke do doprowadzania tlenu, szybkoobrotowe smiglowe mieszadlo iwezownice chlodzaca. Chatakterystyczna cecha elektrolizera stosowanego do realizacji opisanego sposobu jest to, ze katoda zbudowana jest z kilkunastu wspólsrodkowych krazków wykonanych najlepiej z siatki, laczonych za pomoca pretów z miedzi. Krazki posia¬ daja wspólsrodkowe otwory dla mieszadla.W sposobie wedlug wynalazku zuzycie energii elektrycznej na jednostke wagowa dwuhydroksybenzenów jest prawie o polowe mniejsze niz w metodach utleniania anodowego, W tych warunkach tworzy sie oprócz hydrochinonu cenna substancja, jaka jest pirokatechina. Ponadto nie tworza sie smoly.Przedmiot wynalazku jest blizej wyjasniony w przykladach wykonania.Przyklad I. W przykladzie pierwszym przedstawiono przebieg elektrochemicznego utleniania fenolu do hydrochinonu i pirokatechiny przy zastosowaniu elektrolizera bezprzeponowego, który pokazano w przekroju osiowym na fig. 1. Elektrolizer przedstawiony w przykladowym wykonaniu na fig. 1 posiada anode 1 wykonana z gabczastego dwutlenku olowiu oraz katode krazkowa 2 polaczona z elektroda kalomelowa 3 za posrednictwem kapilary Lugina 4 oraz klucza elektrolitycznego 5. Katode krazkowa 2 wykonano z siatki miedzianej, pokrytej elektrolitycznie rtecia. Poszczególne krazki katody posiadaja w srodku otwory 6 dla mieszadla 7 oraz po dwa otwory na obwodzie, przez które zostaly polaczone za pomoca dwóch pretów 8. Tlen do elektrolizera doprowa¬ dzany jest z zewnatrz przez belkotke 9, natomiast za pomoca wezownicy 10 nie dopuszcza sie do wzrostu temperatury do ponad 60°C. Potencjal katody mierzy sie miliwoltomierzem 11. Do opisanego elektrolizera wlewa sie taka ilosc 0,1 mola roztworu H2S04 zawierajacego 3% wagowych fenolu i 0,5*10"3 mola/dcm3 siarczanu zelazawego, aby nad katoda 2 grubosc warstwy elektrolitu wynosila 2 cm. Nastepnie przy wlaczonym miliwoltomierzu 11 elektrolizer laczy sie ze zródlem napiecia stalego, doprowadza potencjal katody 2 do okolo -0,3 V wzgledem nasyconej elektrody kalomelowej 3, przepuszcza tlen z szybkoscia 0,4 litra/minute, przez 4 godziny utrzymujac potencjal katody od -0,3 do -0,5 V.Z elektrolizowanego roztworu produkty elektrolizy i nieprzereagowany fenol wyodrebnia sie na drodze dwukrotnej ekstrakcji eterem etylowym. Sucha pozostalosc otrzymana przez oddestylowanie eteru rozdziela sie na drodze frakcjonowej destylacji pod zmniejszonym cisnieniem równym okolo 10 mm slupa rteci. Na drodze opisanego postepowania otrzymano 2,1 g hydrochinonu oraz 1,1 g pirokatechiny.Przyklad II. W przykladzie drugim przedstawiono przebieg elektrochemicznego utleniania fenolu do hydrochinonu i pirokatechiny w elektrolizerze przeponowym, który pokazano w przekroju osiowym na fig. 2.Elektrolizer przedstawiony w przykladowym wykonaniu na fig. 2 sklada sie z dwóch wspólsrodkowych naczyn, naczynia zewnetrznego 12 zawierajacego anode 1 wykonana z grafitu oraz naczynia wewnetrznego 13, którego dno stanowi przepona 14 z celuloidu lub spieku szklanego albo plótna azbestowego stosowanego w elektrolize- rach przemyslowych. W naczyniu wewnetrznym 13 znajduje sie katoda krazkowa, wykonana z siatki miedzianej.Tlen z zewnatrz doprowadzany jest do naczynia wewnetrznego 13 przez belkotke 9. Wspólsrodkowo z katoda 2 zamocowane jest mieszadlo smiglowe 7, natomiast na zewnatrz katody 2 znajduje sie wezownica 10 do regulacji temperatury elektrolitu. Katoda 2 polaczona jest z elektroda kalomelowa 3 przez kapilare Lugina 4 oraz klucz elektrolityczny 5. Dla kontroli potencjalu katody zastosowano miliwoltomierz 11. W celu przeprowadzenia procesu wedlug wynalazku do naczynia zewnetrznego 12 wlewa sie mieszanine 0,1 mola H2SO4 i 0,1 mola H3PO4 a do wewnetrznego 13 mieszanine powyzszych kwasów zawierajaca 3% wagowych fenolu. Ilosc roztwo¬ rów musi byc taka, aby poziom w obu naczyniach byl jednakowy, a warstwa nad katoda miala grubosc 2 cm.Nastepnie przez belkotke 9 przepuszcza sie tlen z szybkoscia 0,4 litra/minute, elektrolizer laczy sie ze zródlem zasilania i ustala takie natezenie pradu, aby potencjal katody 2 wynosil od -0,3 do -0,5 V wzgledem nasyconej elektrody kalomelowej 3. Nastepnie elektrolize prowadzi sie przez okolo 5 godzin utrzymujac temperature w granicach 35 ± 10°C za pomoca wezownicy 10.Dalszy tok postepowania jak w przykladzie I. W wyniku przeprowadzonego postepowania uzyskano 1,9 g hydrochinonu oraz 0,9 g pirokatechiny. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób elektrochemicznego otrzymywania hydrochinonu i pirokatechiny na drodze elektrolizy roztwo¬ rów fenolu, znamienny tym, ze fenol utlenia sie na katodzie o potencjale od -0,3 do -0,5 V wzgledem nasyconej elektrody kalomelowej, przy czym stezenie fenolu wynosi 2—3% wagowych, a jako elektrolit stosuje sie roztwór kwasu siarkowego o stezeniu 0,05—2 mol/dcm3 lub roztwór równomolowy kwasu fosforowego i siar¬ kowego o stezeniu 0,05—1 mol/dcm3, przy temperaturze elektrolitu 18—60°C.93137 3 2. Urzadzenie do elektrochemicznego otrzymywania hydrochinonu i pirokatechiny na drodze elektrolizy, wyposazone w katode z blachy lub siatki miedzianej albo blachy i siatki miedzianej pokrytej elektrolitycznie rtecia, znamienne tym, ze katoda 2 jest zbudowana z krazków wspólsrodkowych z otworami 6 na miesza¬ dlo 7, polaczonych drutem lub pretem miedziowym 8. fi9. t.93137 Fig.
2. 2 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl PL