RU2083486C1

RU2083486C1 - Method of purifying hydrogen peroxide

Info

Publication number: RU2083486C1
Application number: RU94041065A
Authority: RU
Inventors: В.А. Будков; Э.М. Гусейнов; В.Д. Пароконный
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "НИККа"
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU94041065A

Abstract

FIELD: purification of chemicals. SUBSTANCE: invention relates to removal of organics from hydrogen peroxide solution. Extraction column with fluoroplastic plates is fed with hydrogen peroxide aqueous solution containing acetic acid. As extractant, polar C₄-C₈-organic solvent, e.g. ethyl acetate is used which is saturated with peroxide to concentration being in equilibrium with that of initial peroxide solution. Extractant enriched with acetic acid is neutralized with 2-10% alkali solution, purified and repeatedly introduced into the acetic acid extraction stage, whereas peroxide aqueous solution is liberated from extractant and then concentrated into commercial 70% hydrogen peroxide. Organic phase does not capture more than 0.5 wt %, and acetic acid content in 70% hydrogen peroxide does not exceed 200 mg/l. EFFECT: increased purification degree. 1 dwg

Description

Изобретение относится к химической технологии, в частности к очистке веществ от органических примесей, и может быть использовано при очистке пероксида водорода, полученного путем окисления изопропилового спирта, от уксусной кислоты. The invention relates to chemical technology, in particular to the purification of substances from organic impurities, and can be used in the purification of hydrogen peroxide obtained by oxidation of isopropyl alcohol from acetic acid.

Известен способ очистки пероксида водорода от уксусной кислоты путем эксракции органическими углеводородными растворителями (ксилолом, хлористым метиленом) (1). A known method of purification of hydrogen peroxide from acetic acid by extraction with organic hydrocarbon solvents (xylene, methylene chloride) (1).

Однако данный способ обеспечивает лишь 65% извлечение уксусной кислоты и позволяет получить целевой продукт с концентрацией пероксида водорода на выходе из распылительной колонны не более 30% и содержанием в качестве органических примесей до 3,5 г/л уксусной кислоты. However, this method provides only 65% recovery of acetic acid and allows to obtain the target product with a concentration of hydrogen peroxide at the outlet of the spray column of not more than 30% and up to 3.5 g / l of acetic acid as organic impurities.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки пероксида водорода от органических примесей, включающий ректификацию рабочего раствора, эксракцию водного раствора пероксида водорода полярным органическим растворителем, содержащим от 4 до 8 атомов углерода, в частности бутанолом, извлекающим органические примеси, нейтрализацию кислых продуктов окисления в экстрагенте раствором щелочи (2). Closest to the invention is a method of purification of hydrogen peroxide from organic impurities, including rectification of the working solution, extraction of an aqueous solution of hydrogen peroxide with a polar organic solvent containing from 4 to 8 carbon atoms, in particular butanol, which removes organic impurities, neutralization of acidic oxidation products in the extractant with a solution alkalis (2).

Недостатком известного способа является наличие стадии отмывки пероксида водорода водой из экстракта после экстракции органических примесей. Водный раствор пероксида водорода, полученный после отмывки экстракта, соединяется с рафинатом, что приводит к его существенному разбавлению перед стадией концентрирования. Это требует существенного увеличения энергозатрат при ректификации на испарение дополнительного количества воды. The disadvantage of this method is the presence of a stage of washing hydrogen peroxide with water from the extract after extraction of organic impurities. An aqueous solution of hydrogen peroxide obtained after washing the extract is combined with the raffinate, which leads to its significant dilution before the concentration stage. This requires a significant increase in energy consumption during the rectification of the evaporation of additional water.

Изобретение направлено на упрощение технологического процесса очистки пероксида водорода и снижение энергетических затрат на стадии концентрирования водного раствора пероксида водорода после экстракционной очистки. The invention is aimed at simplifying the process of purification of hydrogen peroxide and reducing energy costs at the stage of concentration of an aqueous solution of hydrogen peroxide after extraction purification.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе очистки водного раствора пероксида водорода, полученного окислением изопропилового спирта и содержащего в качестве примеси уксусную кислоту, включающем выделение ректификацией из рабочего раствора водного раствора пероксида водорода, экстракцию уксусной кислоты полярным органическим растворителем, имеющим от 4 до 8 атомов углерода, нейтрализацию уксусной кислоты раствором щелочи в эксрагенте, концентрирование очищенного водного раствора пероксида водорода, согласно изобретению, экстракцию осуществляют органическим растворителем, содержащим пероксид водорода с концентрацией, равновесной исходному очищаемому водному раствору пероксида водорода, а нейтрализация уксусной кислоты проводится раствором щелочи с концентрацией 2-10%
Насыщение эксрагента пероксидом водорода предотвращает переход пероксида водорода и обрабатываемого исходного водного раствора в экстракт и концентрация пероксида водорода в исходном растворе и рафинате, поступающем на концентрирование, остается одинаковой. Это исключает необходимость водной промывки экстракта для извлечения пероксида водорода и последующее разбавление рафината промывкой водой, что упрощает технологический процесс и уменьшает энергетические затраты на стадии концентрирования.The solution to this problem is provided by the fact that in the method of purification of an aqueous solution of hydrogen peroxide obtained by the oxidation of isopropyl alcohol and containing acetic acid as an impurity, including extraction by distillation of an aqueous solution of hydrogen peroxide from a working solution, extraction of acetic acid with a polar organic solvent having from 4 to 8 carbon atoms, neutralization of acetic acid with a solution of alkali in an exagent, concentration of a purified aqueous solution of hydrogen peroxide, according to Retenu, extraction is carried out with an organic solvent containing hydrogen peroxide at a concentration equilibrium original erasable aqueous solution of hydrogen peroxide and acetic acid neutralization of alkali solution is carried out at a concentration of 2-10%
Saturation of the exagent with hydrogen peroxide prevents the transfer of hydrogen peroxide and the treated aqueous solution to the extract and the concentration of hydrogen peroxide in the initial solution and the raffinate fed to the concentration remains the same. This eliminates the need for water washing the extract to extract hydrogen peroxide and the subsequent dilution of the raffinate with water washing, which simplifies the process and reduces energy costs at the concentration stage.

Нейтрализация уксусной кислоты раствором щелочи осуществляется в среде органического растворителя, насыщенного пероксидом водорода, что может привести к разложению пероксида водорода и его потерям. Однако, если концентрация раствора щелочи для нейтрализации не превышает 10% то этими потерями можно пренебречь. Кроме того, если при нейтрализации используется раствор щелочи с концентрацией свыше 10% то наблюдается захват части щелочи экстрагентом и таким образом щелочь попадает с рециркулирующим экстрагентом в экстрактор, где взаимодействует с содержащейся в исходном пероксиде водорода уксусной кислотой, образуя водорастворимый ацетат натрия. Он переходит в рафинат и, попадая на стадию концентрирования, разлагается до уксусной кислоты, повышая таким образом ее концентрацию в конечном товарном продукте, что недопустимо. The neutralization of acetic acid with an alkali solution is carried out in an environment of an organic solvent saturated with hydrogen peroxide, which can lead to decomposition of hydrogen peroxide and its loss. However, if the concentration of the alkali solution for neutralization does not exceed 10%, then these losses can be neglected. In addition, if an alkali solution with a concentration of more than 10% is used during neutralization, a part of the alkali is captured by the extractant and thus the alkali enters the extractor with the recirculating extractant, where it interacts with acetic acid contained in the initial hydrogen peroxide to form water-soluble sodium acetate. It passes into the raffinate and, entering the concentration stage, decomposes to acetic acid, thereby increasing its concentration in the final commercial product, which is unacceptable.

На чертеже представлена технологическая схема установки для реализации предложенного способа. The drawing shows a process diagram of the installation for implementing the proposed method.

Установка содержит ректификационную колонну 1, экстрактор 2, реактор 3, колонну очистки 4, накопитель 5, колонну очистки 6, испаритель 7 и ректификационную колонну 8. The installation comprises a distillation column 1, an extractor 2, a reactor 3, a purification column 4, a storage tank 5, a purification column 6, an evaporator 7, and a distillation column 8.

Способ по изобретению осуществляется следующим образом. The method according to the invention is as follows.

Поток 001 рабочего раствора пероксида водорода, полученный окислением изопропилового спирта, поступает из окислителя в ректификационную колонну 1, где отгоняются основные компоненты органической части рабочего раствора (ацетон, изопропиловый спирт) в виде потока 102, а кубовая жидкость, представляющая из себя водный раствор пероксида водорода с концентрацией до 40% содержащий следы ацетона, изопропилового спирта и до 0,6% уксусной кислоты, подвергается дальнейшей очистке. Поток 101 водного раствора пероксида водорода направляется в экстрактор 2, куда также поступает поток 501 экстрагента, насыщенного пероксидом водорода, противотоком потоку 101 очищаемого водного раствора пероксида водорода. Экстрагент, содержащий уксусную кислоту, поступает в реактор 3 (поток 201), куда также подается раствор щелочи (поток 303) с концентрацией 2-10% и далее, отделенный водный раствор ацетата натрия (поток 302) поступает на очистку от пероксида водорода в колонну очистки 4, а очищенный от уксусной кислоты экстрагент, насыщенный перокисдом водорода (поток 401), поступает в накопитель 5. Stream 001 of a working solution of hydrogen peroxide, obtained by oxidation of isopropyl alcohol, passes from the oxidizing agent to distillation column 1, where the main components of the organic part of the working solution (acetone, isopropyl alcohol) are distilled off in the form of stream 102, and bottoms liquid, which is an aqueous solution of hydrogen peroxide with a concentration of up to 40% containing traces of acetone, isopropyl alcohol and up to 0.6% acetic acid, is subjected to further purification. The stream 101 of an aqueous solution of hydrogen peroxide is sent to the extractor 2, which also receives a stream 501 of extractant saturated with hydrogen peroxide, countercurrent to the stream 101 of the purified aqueous solution of hydrogen peroxide. The extractant containing acetic acid enters the reactor 3 (stream 201), where an alkali solution (stream 303) with a concentration of 2-10% is also supplied, and then the separated aqueous sodium acetate solution (stream 302) is sent to the column for purification from hydrogen peroxide purification 4, and the extractant purified from acetic acid saturated with hydrogen peroxide (stream 401) enters the accumulator 5.

Очищенный от уксусной кислоты водный раствор пероксида водорода (поток 202) поступает в колонну 6 на очистку от растворенного в нем экстрагента, где экстрагент отделяется известными методами, например экстракцией с помощью гексана. Чистый экстрагент (поток 601) поступает в колонну 4 для очистки водного раствора ацетата натрия от перокисда водорода и далее в виде потока 401 поступает в накопитель 5. An aqueous solution of hydrogen peroxide purified from acetic acid (stream 202) enters column 6 for purification from the extractant dissolved in it, where the extractant is separated by known methods, for example, extraction with hexane. Pure extractant (stream 601) enters the column 4 for purification of an aqueous solution of sodium acetate from hydrogen peroxide and then in the form of stream 401 it enters the accumulator 5.

Очищенный раствор пероксида водорода (поток 602) поступает с испаритель 7 и в виде потока пара 701 подается на тарелку питания ректификационной колонны 8. Из колонны 9 отводят потоком 802 товарного пероксида водорода с концентрацией до 70% и водный отгон (поток 801). The purified hydrogen peroxide solution (stream 602) comes from the evaporator 7 and is supplied as a steam stream 701 to the power plate of the distillation column 8. From the column 9, commodity hydrogen peroxide with a concentration of up to 70% and water distillation (stream 801) are withdrawn.

Раствор ацетата натрия (поток 402) передается на утилизацию. The sodium acetate solution (stream 402) is disposed of.

Пример 1. В стеклянную экстракционную колонну диаметром 40 мм и содержащую 20 фторопластовых ситчатых тарелок поступает очищаемый водный раствор пероксида водорода (ПВ) с концентрацией 40% содержащей 6 г/л или 0,52 мас. уксусной кислоты. Расход очищаемого ПВ оставляет 300 мл/ч. Example 1. In a glass extraction column with a diameter of 40 mm and containing 20 fluoroplastic sieve plates, a purified aqueous solution of hydrogen peroxide (PV) with a concentration of 40% containing 6 g / l or 0.52 wt. acetic acid. The consumption of purified PV leaves 300 ml / h.

В качестве экстрагента используется этилацетат (ЭА), который предварительно насыщают ПВ до концентрации, равновесной с исходной и подают в колонну в количестве 600 мл/ч. Ethyl acetate (EA) is used as an extractant, which is preliminarily saturated with PV to a concentration equilibrium with the initial one and fed to the column in an amount of 600 ml / h.

Затем насыщенный ПВ этилацетат используется в качестве экстрагента уксусной кислоты, а полученный рафинат с содержанием уксусной кислоты 100 мг/л направляется на ректификацию для получения 70%-ного раствора ПВ. Then saturated PV ethyl acetate is used as an extractant of acetic acid, and the obtained raffinate with an acetic acid content of 100 mg / L is sent for rectification to obtain a 70% PV solution.

Общее количество раствора ПВ, поступающего на ректификацию, в этом случае равняется 300 мл/ч и концентрация ПВ составляет 40 мас. Для получения 70% -ного раствора ПВ необходимо отогнать 103 мл/ч воды, что приводит к снижению энергетических затрат. The total amount of PV solution supplied to the rectification, in this case, is 300 ml / h and the concentration of PV is 40 wt. To obtain a 70% PV solution, it is necessary to drive off 103 ml / h of water, which leads to a reduction in energy costs.

Пример 2. Нейтрализацию экстракта, содержащего уксусную кислоту, проводили водным 15% -ным раствором NaOH в стеклянном аппарате с интенсивным перемешиванием и последующим расслоением этилацетата и водного раствора ацетата натрия. Затем нейтрализованный этилацетат снова направляется на экстракцию уксусной кислоты из 40%-ного раствора ПВ. Example 2. The neutralization of the extract containing acetic acid was carried out with an aqueous 15% solution of NaOH in a glass apparatus with vigorous stirring and subsequent separation of ethyl acetate and an aqueous solution of sodium acetate. Then the neutralized ethyl acetate is again directed to the extraction of acetic acid from a 40% solution of PV.

По экспериментальным данным при использовании 15%-ного раствора щелочи для нейтрализации экстракта в среднем около 5 мас. щелочи захватывается органической фазой и попадает в экстрактор, нейтрализуя содержащуюся в растворе ПВ уксусную кислоту, а получающийся ацетат натрия, растворяясь в рафинате, попадает на стадию укрепления. According to experimental data, when using a 15% alkali solution to neutralize the extract, an average of about 5 wt. alkali is captured by the organic phase and enters the extractor, neutralizing the acetic acid contained in the PV solution, and the resulting sodium acetate, dissolving in the raffinate, falls into the strengthening stage.

В испарителе перед ректификационной колонной ацетата натрия разлагается до уксусной кислоты и до 90 мас. ее вместе с парами попадает в ректификационную колонну. In the evaporator before the distillation column, sodium acetate decomposes to acetic acid and up to 90 wt. it, together with the vapor, enters the distillation column.

Таким образом, в товарном ПВ к остаточному количеству уксусной кислоты, после эксракции равному 100 мг/л, добавляется уксусная кислота, образовавшаяся от разложения ацетата натрия. Thus, in commercial PV, acetic acid formed from decomposition of sodium acetate is added to the residual amount of acetic acid, after extraction, equal to 100 mg / l.

В наших экспериментах общая концентрация уксусной кислоты в 70%-ном ПВ достигала 620 мг/л, что в 1,5 раза превышает допустимые международные нормы по содержанию органических примесей. In our experiments, the total concentration of acetic acid in 70% PV reached 620 mg / l, which is 1.5 times higher than the permissible international standards for the content of organic impurities.

Пример 3. Для нейтрализации экстракта использовали 5%-ный раствор щелочи, все остальные операции проводили согласно примеру 2. В этом случае захват щелочи органической фазой по данным эксперимента не превышал 0,5 мас. а содержание уксусной кислоты в 70%-ном ПВ в среднем не превышало 200 мг/л. Example 3. To neutralize the extract used a 5% alkali solution, all other operations were carried out according to example 2. In this case, the capture of alkali by the organic phase according to the experiment did not exceed 0.5 wt. and the content of acetic acid in 70% PV on average did not exceed 200 mg / l.

Приведенные примеры подтверждают возможность получения технического результата в заявленном диапазоне количественных признаков. The above examples confirm the possibility of obtaining a technical result in the claimed range of quantitative characteristics.

Из анализа представленных экспериментальных данных следует, что изобретение позволяет упростить технологический процесс перокисда водорода и снизить энергетические затраты за счет исключения разбавления пероксида водорода водой и необходимости ее испарения. From the analysis of the experimental data presented, it follows that the invention allows to simplify the process of hydrogen peroxide and reduce energy costs by eliminating the dilution of hydrogen peroxide with water and the need for its evaporation.

Дополнительным преимуществом изобретения является создание замкнутого цикла по насыщенному пероксидом водорода эксрагенту, что снижает вредные выбросы в окружающую среду и позволяет экономично использовать органический экстрагент. An additional advantage of the invention is the creation of a closed cycle for an exagent saturated with hydrogen peroxide, which reduces harmful emissions into the environment and allows the economical use of organic extractant.

Claims

The method of purification of hydrogen peroxide obtained by oxidation of isopropyl alcohol, including the separation by distillation of an aqueous solution of hydrogen peroxide from a working solution, extraction from the obtained bottoms residue of acetic acid with a polar organic solvent containing 4-8 carbon atoms, followed by neutralization in an extractant with an alkali solution and concentration of purified from acetic acid of an aqueous solution of hydrogen peroxide, characterized in that the organic solvent is saturated before extraction they are quenched with hydrogen peroxide to a concentration equal to the concentration of the initial solution of hydrogen peroxide, and the neutralization of acetic acid in the extractant is carried out with a 10% alkali solution, followed by purification and directing the extractant saturated with hydrogen peroxide to the extraction stage of acetic acid.