PROCEDE POUR LA FABRICATION DE L'ACIDE PERMONOSULFURIQUE.
La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de solutions d'acide permonosulfurique et aux produits obtenus par ce procédé.
Il semblerait que des solutions d'acide permonosulfurique n'ont pas encore été employées dans l'industrie , et une explication possible de ce fait serait qu'il n'y a pas eu jusqu'à présent un procédé satisfaisant pour sa fabrication.
La demanderesse a observé que lorsqu'on mélange entre eux des
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le laisse au repos, et ne peut par conséquent pratiquement pas être déployé dans le commerce tel quel.
L'un des objets de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et de prévoir un procédé pratique pour la fabrication de solutions d'acide permonosulfurique qui puissent être transportées et manipulées commercialement.
Suivant le procédé de la présente invention pour la fabrication de solutions d'acide permonosulfurique, on mélange des quantités déterminées d'acide sulfurique concentré et de peroxyde d'hydrogène dans des conditions telles qu'il se produise de l'acide permonosulfurique, de 1-*acide sulfurique, de l'eau et du peroxyde d'hydrogène, le mélange résultant étant refroidi pour arrêter toute réaction ultérieure appréciable, et on effectue ensuite immédiatement une dilution appréciable au moyen d'eau pour produire
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sulfurique.
Suivant un mode de réalisation du procédé selon la présente irivention, le peroxyde d'hydrogène est mélangé avec un volume égal ou plus grand
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résultant est refroidi et dilué imméditament d'une manière appréciable avec de l'eau pour produire une solution aqueuse ne contenant pas plus de 15% en poids d'acide permonosulfurique.
Suivant un autre mode de réalisation du procédé selon le présente invention', le peroxyde d'hydrogène est mélangé avec un volume égal ou plus
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effet de réaction exothermique qui provient de la dilution de l'acide sulfurique, soit par l'application externe de chaleur, afin de provoquer la réaction entre le peroxyde d'hydrogène et l'acide sulfurique en vue de la formation de l'acide permonosulfurique, le mélange est refroidi et ensuite immédiatement dilué d'une manière appréciable avec de l'eau pour produire
une solution aqueuse ne contenant pas plus de 15% en poids d'acide permonosulfurique.
Le procédé selon la présente invention a pour résultat en général un produit contenant jusque 15% en poids d'acide permonosulfurique, jusque 15% en poids de peroxyde d'hydrogène, jusque 25% en poids d'acide sulfurique le reste étant de l'eau.
De préférence, le produit contient de 2,8 à 15% en poids d'acide permonosulfurique, 0,2 à 1,1% en poids de peroxyde d'hydrogène, 4,8 à 13% en
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Le procédé peut être réalisé avantageusement d'une manière conti-
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concentré qui s'écoule également à une vitesse pratiquement uniforme, le volume du courant d'acide sulfurique concentré étant égal ou plus grand que le volume de peroxyde d'hydrogène, le mélange résultant traversant un appareil de refroidissement et étant immédiatement dilué d'une manière appréciable avec de l'eau pour produire une solution aqueuse d'acide permonosulfurique ne contenant pas plus de 15% en poids d'acide permonosulfurique.
Les conditions doivent être telles que la température du mélange s'élève suffisamment pour permettre une formation rapide d'acide permonosul-
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être réalisé en permettant aux constituants du mélange de réagir entre eux avant de venir en contact avec la zone de refroidissement. Cependant, il est entendu que la durée ne doit pas être prolongée plus que ce qui est nécessaire pour donner le rendement optimum d'acide permonosulfurique, car autrement il y aura une perte d'oxygène avec réduction correspondante du rendement. En général, l'élévation de température est instantanée et la conversion chimique se fait alors immédiatement de sorte que la durée de la réaction avant le refroidissement n'est que de quelques secondes.
Lorsqu'on emploie des solutions de peroxyde d'hydrogène d'une concentration inférieure à 50% en poids, il n'est pas nécessaire en général de prévoir une certaine durée de réaction avant le refroidissement, car la modification chimique se produit dans le dispositif de refroidissement.
Une dilution effectuée pratiquement de suite présente de l'importance à cause de l'instabilité et de la condition du produit sous la forme non diluée qui présente de nombreux risques. Ainsi, un produit formé de
47% d'acide sulfurique, 43% d'a cide permonosulfurique, 5% d'eau et 5% de peroxyde d'hydrogène, présente des risquas car il provoquera des incendies de matières combustibles. Ainsi, si du coton ou de la laine sont mis en contact avec une telle solution, ce coton ou laine s'allumera et brûlera.
La dilution peut être effectuée en dirigeant le courant qui sort du dispositif de refroidissement, dans un réservoir d'eau qui peut contenir de la glace ou un autre réfrigérant.
Cependant, la méthode de dilution qui a été trouvée dans la pratique comme étant la plus avantageuse est de pomper la-proportion correcte d' eau par rapport au peroxyde et à l'acide sulfurique employés, dans la partie
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que dilué sera évacué de ce dispositif.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, deux dispositifs de re-
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le mélange et le second pour la dilution de ce mélange.
En général, un courant de un volume de peroxyde d'hydrogène pour trois ou quatre volumes d'acide sulfurique (poids spécifique 1,84) est suffisant pour donner une conversion élevée de peroxyde d'hydrogène en acide permonosulfurique.
La conversion n'est jamais complète et il y aura toujours une petite quantité de peroxyde d'hydrogène'dans le produit dilué formé.
Lorsqu'on emploie de plus petites quantités d'acide sulfurique,
il a été trouvé que la conversion est moindre d'une manière correspondante; notamment lorsque le courant\ d'acide sulfurique est de volume moindre que
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trop bas pour être économique.
La relation qui existe entre l'acide sulfurique et le peroxyde d'hydrogène sera mieux compris en examinant le rableau qui suit, qui contre
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que celui de l'acide sulfurique.
Tableau.
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que à la température ambiante. Des solutions plus diluées d'acide sulfurique ajoutées aux concentrations plus élevées de peroxyde ne donnent pas l'élévation de température qui a été trouvée essentielle et cela explique probablement les faibles rendements en acide permonosulfurique obtenus. Cependant, lorsque ces mélanges sont chauffes'avant l'opération de refroidissement on obtient un pourcentage de conversion beaucoup meilleur..
Les produits obtenus par la présente invention conviennent comme agents de blanchiment et pour divers autres buts.
Les exemples qui suivent montrent comment on peut réaliser le procédé selon l'invention.
Exemple 1.
On laisse écouler ensemble de l'acide sulfurique concentré (poids spécifique 1,84) et 50% en poids de peroxyde d'hydrogène, respectivement à
20 et 7,3 volumes par minute.
Le mélange s'est fait à l'embouchure d'un condenseur refroidi à l'eau disposé de telle manière que le mélange avait une durée de réaction de 1 seconde avant le refroidissement. La température de l'eau employée pour le refroidissement était de 15[deg.]G.
Le mélange refroidi sortant de ce condenseur fut conduit en même
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La solution s'écoulant du second condenseur contenait environ 6% en poids d'acide permonosulfurique, 81,5% en poids d'eau,-1?%.en poids d'acide sulfurique et 0,5% en poids de peroxyde d'hydrogène non converti, et était suffisamment stable pour les besoins commerciaux. La teneur,; en'acide permosulfurique restait pratiquement inchangée après un stockage de 30 jours et la conversion était supérieure à 80% du peroxyde employé avec un rendement d' environ 80%. La stabilité de cette solution était de deux semaines.
L'essai de stabilité pour cet exemple et pour les exemples qui suivent a été fait par titration de la solution pour déterminer sa teneur
en acide permonosulfurique. Lorsqu'on a observé dans la teneur une modification appréciable, notamment une diminution de 20% de la teneur en acide permonosulfurique, la période à laquelle ce changement commençait à se produire constituait la période de stabilité.
Exemple 2.-
De l'acide sulfurique concentré (poids spécifique 1;84) et.35%
en poids de peroxyde d'hydrogène ont été introduits ensemble, respectivement à raison de 20 et 6,8 volumes par minute.
L'écoulement des deux substances chimiques a.été arrangé de telle manière que leur mélange se fasse,'bien à l'intérieur de. la zone de refroi-
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Le mélange refroidi qui sortait du condenseur fut alors introduit dans un réservoir contenant de l'eau à environ 10[deg.]C et maintenu froid par de la glace. Cette dilution fut effectuée en prenant 2,000 volumes 'd'eau pour chaque
200 volumes d'acide sulfurique pris originellement.
La solution diluée ainsi obtenue contenait environ 2,8$ en poids d'acide permonosulfurique, 84% en poids d'eau, 13% en.poids d'acide sulfuri-
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les besoins commerciaux. La conversion était supérieure à 80% du peroxyde employé. Le rendement était.d'environ 80%. La stabilité de cette solution était de 3 semaines.
Exemple 3.
De l'acide sulfurique concentré (poids spécifique 1,84) et 90%
<EMI ID=17.1> nute respectivement. Le mélange s'est fait à l'entrée d'un condenseur refroidi à l'eau, l'eau étant à 15[deg.]C, et le mélange avait une durée de réaction d'environ 2 secondes avant le refroidissement.
Le mélange refroidi sortant du condenseur fut alors introduit dans un réservoir d'eau à environ 10[deg.], qui était maintenu froid par de la glace. Cette dilution fut effectuée en prenant 3.000 volumes d'eau pour chaque 200 volumes d'acide pris originellement.
La solution diluée ainsi obtenue contenait environ 7% en poids .
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besoins commerciaux.
La conversion était supérieure à 80% du peroxyde employé.
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semaines.
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Des courants à la température ambiante d'acide sulfurique concentré (poids spécifique 1,84) et 90% en poids de peroxyde d'hydrogène ont été introduits ensemble à raison de 20 et 12 volumes respectivement dans l'embouchure d'un condenseur refroidi à l'eau, refroidi à 10[deg.]C en un point tel que le mélange ait une durée de réaction d'environ 3 secondes avant de pénétrer dans la zone de refroidissement.
Le mélange refroidi fut alors introduit dans 200 volumes d'eau
à une température de 10[deg.]C, et maintenu froid par une chemise de glace.
La solution diluée ainsi obtenue contenait environ 12,5% en poids
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L'eau employée dans les exemples ci-dessus était une eau douce de bonne qualité. De l'eau dure et de l'eau contenant de fortes quantités d'impuretés donneraient un produit moins stable.
REVENDICATIONS
PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF PERMONOSULFURIC ACID.
The present invention relates to a process for the manufacture of permonosulfuric acid solutions and to the products obtained by this process.
It would appear that solutions of permonosulfuric acid have not yet been used in industry, and a possible explanation for this would be that there has not yet been a satisfactory process for its manufacture.
The Applicant has observed that when mixing together
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leaves it at rest, and therefore can hardly be deployed in the trade as is.
One of the objects of the present invention is to avoid these drawbacks and to provide a practical process for the production of permonosulfuric acid solutions which can be transported and handled commercially.
According to the process of the present invention for the manufacture of solutions of permonosulfuric acid, determined quantities of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed under conditions such that permonosulfuric acid is produced, of 1 - * sulfuric acid, water and hydrogen peroxide, the resulting mixture being cooled to stop any appreciable subsequent reaction, and then immediately effecting appreciable dilution with water to produce
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sulfuric.
According to an embodiment of the process according to the present invention, the hydrogen peroxide is mixed with an equal or greater volume
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The resulting mixture is cooled and appreciably diluted immediately with water to produce an aqueous solution containing not more than 15% by weight of permonosulfuric acid.
According to another embodiment of the process according to the present invention, the hydrogen peroxide is mixed with an equal or greater volume.
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exothermic reaction effect which results from the dilution of sulfuric acid, either by the external application of heat, in order to cause the reaction between hydrogen peroxide and sulfuric acid for the formation of permonosulfuric acid , the mixture is cooled and then immediately diluted appreciably with water to produce
an aqueous solution containing not more than 15% by weight of permonosulfuric acid.
The process according to the present invention generally results in a product containing up to 15% by weight of permonosulfuric acid, up to 15% by weight of hydrogen peroxide, up to 25% by weight of sulfuric acid, the remainder being water.
Preferably the product contains 2.8 to 15 wt% permonosulfuric acid, 0.2 to 1.1 wt% hydrogen peroxide, 4.8 to 13 wt% hydrogen peroxide.
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The process can be carried out advantageously in a continuous manner.
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concentrate which also flows at a substantially uniform rate, the volume of the stream of concentrated sulfuric acid being equal to or greater than the volume of hydrogen peroxide, the resulting mixture passing through a cooling apparatus and being immediately diluted by one. appreciably with water to produce an aqueous solution of permonosulfuric acid containing not more than 15% by weight of permonosulfuric acid.
The conditions should be such that the temperature of the mixture rises sufficiently to allow rapid formation of permonosul- acid.
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be achieved by allowing the constituents of the mixture to react with each other before coming into contact with the cooling zone. However, it is understood that the time should not be extended more than what is necessary to give the optimum yield of permonosulfuric acid, otherwise there will be loss of oxygen with corresponding reduction in yield. In general, the temperature rise is instantaneous and the chemical conversion then takes place immediately so that the reaction time before cooling is only a few seconds.
When using hydrogen peroxide solutions with a concentration of less than 50% by weight, it is generally not necessary to allow a certain reaction time before cooling, because the chemical modification occurs in the device. cooling.
Dilution carried out almost immediately is of importance because of the instability and condition of the product in the undiluted form which presents many risks. Thus, a product formed from
47% sulfuric acid, 43% permonosulfuric acid, 5% water and 5% hydrogen peroxide, presents risks as it will cause fires of combustible materials. So, if cotton or wool is put in contact with such a solution, that cotton or wool will ignite and burn.
Dilution can be accomplished by directing the stream from the cooler to a water tank which may contain ice or other coolant.
However, the dilution method which has been found in practice to be the most advantageous is to pump the correct proportion of water to the peroxide and sulfuric acid employed, into the portion.
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that diluted will be drained from this device.
According to another embodiment of the invention, two return devices
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the mixture and the second for the dilution of this mixture.
In general, a flow of one volume of hydrogen peroxide to three or four volumes of sulfuric acid (specific gravity 1.84) is sufficient to give a high conversion of hydrogen peroxide to permonosulfuric acid.
The conversion is never complete and there will always be a small amount of hydrogen peroxide in the diluted product formed.
When using smaller amounts of sulfuric acid,
it has been found that the conversion is correspondingly less; especially when the current of sulfuric acid is of lesser volume than
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too low to be economical.
The relation which exists between sulfuric acid and hydrogen peroxide will be better understood by examining the following table, which against
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than that of sulfuric acid.
Board.
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than at room temperature. More dilute solutions of sulfuric acid added to the higher concentrations of peroxide do not give the rise in temperature which has been found to be essential and this probably explains the low yields of permonosulfuric acid obtained. However, when these mixtures are heated before the cooling operation a much better percentage conversion is obtained.
The products obtained by the present invention are suitable as bleaching agents and for various other purposes.
The examples which follow show how the process according to the invention can be carried out.
Example 1.
Concentrated sulfuric acid (specific weight 1.84) and 50% by weight of hydrogen peroxide are allowed to flow together, respectively at
20 and 7.3 volumes per minute.
The mixing took place at the mouth of a water-cooled condenser so arranged that the mixture had a reaction time of 1 second before cooling. The temperature of the water used for cooling was 15 [deg.] G.
The cooled mixture leaving this condenser was conducted at the same
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The solution flowing from the second condenser contained about 6% by weight of permonosulfuric acid, 81.5% by weight of water, -1% by weight of sulfuric acid and 0.5% by weight of peroxide. unconverted hydrogen, and was sufficiently stable for commercial needs. Content,; The permosulfuric acid remained essentially unchanged after 30 days storage and the conversion was greater than 80% of the peroxide employed in about 80% yield. The stability of this solution was two weeks.
The stability test for this example and for the examples which follow was carried out by titration of the solution to determine its content.
in permonosulfuric acid. When an appreciable change was observed in the content, notably a 20% decrease in the permonosulfuric acid content, the period when this change began to occur was the period of stability.
Example 2.-
Concentrated sulfuric acid (specific gravity 1; 84) and 35%
by weight of hydrogen peroxide were introduced together at 20 and 6.8 volumes per minute, respectively.
The flow of the two chemicals has been arranged in such a way that their mixing takes place well inside. the cooling zone
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The cooled mixture which exited the condenser was then placed in a tank containing water at about 10 [deg.] C and kept cold by ice. This dilution was effected by taking 2,000 volumes of water for each
200 volumes of sulfuric acid taken originally.
The dilute solution thus obtained contained about 2.8% by weight of permonosulfuric acid, 84% by weight of water, 13% by weight of sulfuric acid.
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business needs. The conversion was greater than 80% of the peroxide employed. The yield was about 80%. The stability of this solution was 3 weeks.
Example 3.
Concentrated sulfuric acid (specific weight 1.84) and 90%
<EMI ID = 17.1> nute respectively. The mixing took place at the inlet of a water-cooled condenser, the water being at 15 [deg.] C, and the mixing had a reaction time of about 2 seconds before cooling.
The cooled mixture leaving the condenser was then introduced into a water tank at about 10 [deg.], Which was kept cold by ice. This dilution was effected by taking 3,000 volumes of water for each 200 volumes of acid originally taken.
The dilute solution thus obtained contained about 7% by weight.
<EMI ID = 18.1>
business needs.
The conversion was greater than 80% of the peroxide employed.
<EMI ID = 19.1>
weeks.
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Streams at room temperature of concentrated sulfuric acid (specific gravity 1.84) and 90 wt% hydrogen peroxide were introduced together at 20 and 12 volumes respectively into the mouth of a cooled condenser. water, cooled to 10 [deg.] C such that the mixture has a reaction time of about 3 seconds before entering the cooling zone.
The cooled mixture was then introduced into 200 volumes of water.
at a temperature of 10 [deg.] C, and kept cold by an ice jacket.
The diluted solution thus obtained contained about 12.5% by weight.
<EMI ID = 21.1>
The water employed in the above examples was good quality soft water. Hard water and water containing high amounts of impurities would result in a less stable product.
CLAIMS