JP2521574B2 - 過酸化水素の製法及びそのための装置 - Google Patents
過酸化水素の製法及びそのための装置Info
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- JP2521574B2 JP2521574B2 JP2249004A JP24900490A JP2521574B2 JP 2521574 B2 JP2521574 B2 JP 2521574B2 JP 2249004 A JP2249004 A JP 2249004A JP 24900490 A JP24900490 A JP 24900490A JP 2521574 B2 JP2521574 B2 JP 2521574B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/01—Hydrogen peroxide
- C01B15/022—Preparation from organic compounds
- C01B15/023—Preparation from organic compounds by the alkyl-anthraquinone process
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は過酸化水素の製法、殊に有機溶媒に溶解せし
められたアンスラヒドロキノンと酸素とを混合し反応帯
域を併流流過させてアンスラヒドロキノンを過酸化水素
とアンスラキノンとに変ずる過酸化水素の製法並びにそ
のための装置に係る。
められたアンスラヒドロキノンと酸素とを混合し反応帯
域を併流流過させてアンスラヒドロキノンを過酸化水素
とアンスラキノンとに変ずる過酸化水素の製法並びにそ
のための装置に係る。
（従来の技術及びその課題） 過酸化水素は、所謂「アンスラキノン法」により製造
し得ることが知られている。この方法において、アンス
ラキノン誘導体は幾つかの成分からなる有機溶媒中に通
例溶解せしめられる。このようにして慣用法により調製
された溶液［以下「被処理溶液（working solution）」
と称する］は、先ず、水素添加処理工程に付される。こ
の水素添加処理工程において、アンスラキノン誘導体の
一部は水素により接触的に還元されて相当するアンスラ
ヒドロキノン誘導体になされる。次工程、即ち酸化処理
工程に移行する前に、被処理溶液から触媒が分離され
る。酸化処理工程において、アンスラヒドロキンン誘導
体は空気又は酸素により酸化されて、水素添加処理以前
の形態に、即ちアンスラキノン誘導体に復元される。こ
の際に、次式に示されるように、過酸化水素が形成され
る。
し得ることが知られている。この方法において、アンス
ラキノン誘導体は幾つかの成分からなる有機溶媒中に通
例溶解せしめられる。このようにして慣用法により調製
された溶液［以下「被処理溶液（working solution）」
と称する］は、先ず、水素添加処理工程に付される。こ
の水素添加処理工程において、アンスラキノン誘導体の
一部は水素により接触的に還元されて相当するアンスラ
ヒドロキノン誘導体になされる。次工程、即ち酸化処理
工程に移行する前に、被処理溶液から触媒が分離され
る。酸化処理工程において、アンスラヒドロキンン誘導
体は空気又は酸素により酸化されて、水素添加処理以前
の形態に、即ちアンスラキノン誘導体に復元される。こ
の際に、次式に示されるように、過酸化水素が形成され
る。
（式中、Ｒは自体公知の置換基を意味する） 酸化処理工程中に形成される過酸化水素は水にて抽出
することにより被処理溶液から分離される。この抽出工
程において、被処理溶液に水が導入され、この水の一部
が分離される。残余の水を含有している被処理溶液は、
乾燥せしめられた後に水素添加処理工程に復帰せしめら
れる。抽出工程で得られた過酸化水素水溶液は精製され
且つ濃縮される（Kirk−Othmer“Encyclopedia of Chem
ical Technology"第３版、第13巻、第16−21頁）。
することにより被処理溶液から分離される。この抽出工
程において、被処理溶液に水が導入され、この水の一部
が分離される。残余の水を含有している被処理溶液は、
乾燥せしめられた後に水素添加処理工程に復帰せしめら
れる。抽出工程で得られた過酸化水素水溶液は精製され
且つ濃縮される（Kirk−Othmer“Encyclopedia of Chem
ical Technology"第３版、第13巻、第16−21頁）。
可成りのコスト節減をもたらし得る可能性があるの
で、アンスラキノン法において、この方法を経済的なら
しめるためには酸化処理工程を如何にして実施するかが
極めて重要な位置を占めている。これは、主として、酸
化処理工程が高エネルギ消費工程であることに起因し、
具体的には、関連する被処理溶液サイクルにおける他の
工程におけるよりも多大な電気エネルギが酸化処理工程
において使用されるからである。更に、方法を実施する
ための種々の機器の内で酸化反応装置が寸法の最も大き
な装置であり、従って設備コストの可成りの部分を酸化
反応装置が占めることになる。これらのコスト並びに安
全性の観点から必須とされる耐熱負荷（fire load）
は、カラムに収容される被処理溶液が多量であることに
よっても影響を受ける。
で、アンスラキノン法において、この方法を経済的なら
しめるためには酸化処理工程を如何にして実施するかが
極めて重要な位置を占めている。これは、主として、酸
化処理工程が高エネルギ消費工程であることに起因し、
具体的には、関連する被処理溶液サイクルにおける他の
工程におけるよりも多大な電気エネルギが酸化処理工程
において使用されるからである。更に、方法を実施する
ための種々の機器の内で酸化反応装置が寸法の最も大き
な装置であり、従って設備コストの可成りの部分を酸化
反応装置が占めることになる。これらのコスト並びに安
全性の観点から必須とされる耐熱負荷（fire load）
は、カラムに収容される被処理溶液が多量であることに
よっても影響を受ける。
酸化処理工程を技術的に実施可能にするために、即ち
反応装置の型式や寸法並びに反応条件を選択する上で、
次の４つの事項が本質的な事項とされている。
反応装置の型式や寸法並びに反応条件を選択する上で、
次の４つの事項が本質的な事項とされている。
1.最大変換率、即ちアンスラヒドロキノン誘導体が酸化
される割合はできる限り高い方が好ましい。実際には、
交換率は通常95−100％である。
される割合はできる限り高い方が好ましい。実際には、
交換率は通常95−100％である。
2.好ましからざる二次反応、例えば温度や圧力が高過ぎ
たり或は被処理溶液の保持時間乃至滞留時間が長過ぎる
場合に生じる可能性のある二次反応の極小化。
たり或は被処理溶液の保持時間乃至滞留時間が長過ぎる
場合に生じる可能性のある二次反応の極小化。
3.反応装置容積の極小化。
4.エネルギ消費量の極小化。
酸化処理工程が極めて重要であるために、種々型式の
多数の反応装置が開発され且つ特許登録されてきた。現
在までに開発されてきた反応装置の内で多数を占めてい
るのは、充填物が装填され或は充填されていないもので
あって、液相とガス相とが内部で接触して所望の反応を
生ずるようになされているカラム型式のものである。
多数の反応装置が開発され且つ特許登録されてきた。現
在までに開発されてきた反応装置の内で多数を占めてい
るのは、充填物が装填され或は充填されていないもので
あって、液相とガス相とが内部で接触して所望の反応を
生ずるようになされているカラム型式のものである。
被処理溶液流と空気流とが下方から上方に向かって平
行に流れる、慣用を併流式カラムにおいて、カラムの横
断面積当りで算出される被処理溶液の流量は一般的には
36−72m3/m2hである（米国特許第3073680号明細書）。
この特許においては、ガス泡寸法の重要性が強調されて
いる。即ち、ノズル又は充分に小径の開口を有する焼結
体を介して空気がカラム内に導入される場合に、ガス泡
寸法が少なくとも初期において小さく、従ってガスと液
との間に大なる物質伝達界面がもたらされる旨開示され
ている。
行に流れる、慣用を併流式カラムにおいて、カラムの横
断面積当りで算出される被処理溶液の流量は一般的には
36−72m3/m2hである（米国特許第3073680号明細書）。
この特許においては、ガス泡寸法の重要性が強調されて
いる。即ち、ノズル又は充分に小径の開口を有する焼結
体を介して空気がカラム内に導入される場合に、ガス泡
寸法が少なくとも初期において小さく、従ってガスと液
との間に大なる物質伝達界面がもたらされる旨開示され
ている。
米国特許第2902347号明細書においては、カラム内に
おいて酸化を向流方式で実施することが提案されてい
る。しかしながら、この型式のカラムは、フラッディン
グ即ち充満を回避するために、空気の給送量を比較的低
く保たねばならない点に欠点を有している。この理由
で、商業的に利用し得るような装置を構成する場合に、
酸化処理装置としてのカラム（又は複数本のカラムを具
備する組合せカラム）の容積を不都合な程に増加させね
ばならない点に課題がある。
おいて酸化を向流方式で実施することが提案されてい
る。しかしながら、この型式のカラムは、フラッディン
グ即ち充満を回避するために、空気の給送量を比較的低
く保たねばならない点に欠点を有している。この理由
で、商業的に利用し得るような装置を構成する場合に、
酸化処理装置としてのカラム（又は複数本のカラムを具
備する組合せカラム）の容積を不都合な程に増加させね
ばならない点に課題がある。
Laporte Chemicals Ltd.製と併流式酸化処理カラムが
各種の文献に紹介されている［“Chem.Age."第82巻、第
895頁（1958年）、“Chem.and Ind."第76頁（1959
年）、“Chem.Process Eng."第40巻、第１号、第５頁
（1959年）、“Brit.Chem.Eng."第４巻、第88頁（1959
年）及び“The Ind.Chemist"第35巻、第９頁（1959
年）。
各種の文献に紹介されている［“Chem.Age."第82巻、第
895頁（1958年）、“Chem.and Ind."第76頁（1959
年）、“Chem.Process Eng."第40巻、第１号、第５頁
（1959年）、“Brit.Chem.Eng."第４巻、第88頁（1959
年）及び“The Ind.Chemist"第35巻、第９頁（1959
年）。
米国特許第3880596号明細書には、複数個の区画から
構成されており、空気又は他の酸素含有ガスが下方から
上方に向かって貫流するようになされたカラム内で酸化
処理を行うこ提案されている。被処理溶液は同じ向き
に、但し先ず、最上段の区画を経て流れ、次に最上段区
画の下方にある区画を次々と流れてゆき、最後に最下段
区画を経て流れる。従って、このカラムは併流方式を採
用しているが、内容的には向流方式のものである。この
特許文献に開示されている装置によれば、カラムの横断
面積当りで計算して、カラムを通じて被処理溶液を10−
55 m3/m2hの割合で、又空気を370−2050 Nm3/m2hの割合
で流すことが可能である。
構成されており、空気又は他の酸素含有ガスが下方から
上方に向かって貫流するようになされたカラム内で酸化
処理を行うこ提案されている。被処理溶液は同じ向き
に、但し先ず、最上段の区画を経て流れ、次に最上段区
画の下方にある区画を次々と流れてゆき、最後に最下段
区画を経て流れる。従って、このカラムは併流方式を採
用しているが、内容的には向流方式のものである。この
特許文献に開示されている装置によれば、カラムの横断
面積当りで計算して、カラムを通じて被処理溶液を10−
55 m3/m2hの割合で、又空気を370−2050 Nm3/m2hの割合
で流すことが可能である。
国際公開第WO 86/06710号公報には、充填物を有しな
い併流式カラム内に導入する前に、空気又は酸素含有ガ
スをノズル内で混合することにより、当該混合物がカラ
ム内を流れる場合に安定な分散体を形成するように、酸
化処理を行うことが提案されている。この場合に、空気
が2000−3000Nm3/m2hでカラム内を流れ得ることが「請
求の範囲」の項に規定されている。この国際公開公報に
開示されているカラムは、既述の米国特許第3880596号
明細書に開示されているカラムと実質的に同一であり、
唯一の相違はカラムの前にミキサが配置されている点で
ある。
い併流式カラム内に導入する前に、空気又は酸素含有ガ
スをノズル内で混合することにより、当該混合物がカラ
ム内を流れる場合に安定な分散体を形成するように、酸
化処理を行うことが提案されている。この場合に、空気
が2000−3000Nm3/m2hでカラム内を流れ得ることが「請
求の範囲」の項に規定されている。この国際公開公報に
開示されているカラムは、既述の米国特許第3880596号
明細書に開示されているカラムと実質的に同一であり、
唯一の相違はカラムの前にミキサが配置されている点で
ある。
上記の各種のカラム式反応装置は、当該分野における
最近の技術状態を示すものであるが、これらの装置は何
れも２つの課題を有している。これらの課題とは、第１
に反応装置の容積が大であることであり、第２には第１
番目の課題に附随して液体の保持時間、即ちカラムに流
入してから流出する迄のカラム内での滞留時間が長くな
ることである。
最近の技術状態を示すものであるが、これらの装置は何
れも２つの課題を有している。これらの課題とは、第１
に反応装置の容積が大であることであり、第２には第１
番目の課題に附随して液体の保持時間、即ちカラムに流
入してから流出する迄のカラム内での滞留時間が長くな
ることである。
反応装置の容積が大であれば、設備コスト増加を招
く。加えて、酸化処理のカラムの寸法が大であれば、装
置全体としての寸法、設置所要面積及び建造コストに明
確な影響を与える。更に、反応装置が大寸法のものであ
れば、カラム内容積の一部を空気泡が占めているにせ
よ、高価な被処理溶液を大量に使用せねばならず、この
点でコストの上昇を余儀なくされる。被処理溶液の量が
多くなれば、耐熱負荷を大にせねばならない結果を招
く。
く。加えて、酸化処理のカラムの寸法が大であれば、装
置全体としての寸法、設置所要面積及び建造コストに明
確な影響を与える。更に、反応装置が大寸法のものであ
れば、カラム内容積の一部を空気泡が占めているにせ
よ、高価な被処理溶液を大量に使用せねばならず、この
点でコストの上昇を余儀なくされる。被処理溶液の量が
多くなれば、耐熱負荷を大にせねばならない結果を招
く。
大容積反応装置を用いれば、該装置内における液体の
保持時間が長くなる。保持時間が長ければ、反応装置内
での過酸化水素の分解率が上昇し、二次反応による望ま
しからぬ副生物の形成を促進する可能性がある。
保持時間が長くなる。保持時間が長ければ、反応装置内
での過酸化水素の分解率が上昇し、二次反応による望ま
しからぬ副生物の形成を促進する可能性がある。
少なくとも或る種型式のカラム式反応装置における第
３の課題として、酸化処理での挙動が不安定であること
を挙げることができる。カラム内の混合物の容積の20−
30％をガスが占めている。動的な状態にある分散体は安
定な態様で振舞うことはなく、ガスの容積における変
動、種々の水路付け現象（canalization phenomena）及
び面レベル変動に起因して挙動が変化する傾向がある。
これらのフアクタはカラムの操作制御を困難ならしめる
場合がある。
３の課題として、酸化処理での挙動が不安定であること
を挙げることができる。カラム内の混合物の容積の20−
30％をガスが占めている。動的な状態にある分散体は安
定な態様で振舞うことはなく、ガスの容積における変
動、種々の水路付け現象（canalization phenomena）及
び面レベル変動に起因して挙動が変化する傾向がある。
これらのフアクタはカラムの操作制御を困難ならしめる
場合がある。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記の公知処理法自体に関連する欠
陥及び当該処理法を実施する場合に生ずる欠陥を解消す
ること、保持時間を長く設定したり或は大容積のカラム
式反応装置を必要とせずに、アンスラキノン法の酸化処
理工程を通じて過酸化水素を製造する方法を提供するこ
と、並びにそのための装置を提供することにある。
陥及び当該処理法を実施する場合に生ずる欠陥を解消す
ること、保持時間を長く設定したり或は大容積のカラム
式反応装置を必要とせずに、アンスラキノン法の酸化処
理工程を通じて過酸化水素を製造する方法を提供するこ
と、並びにそのための装置を提供することにある。
（課題を解決し、目的を達成する手段及び作用） 本発明方法によれば、既述の課題は、有機溶媒に溶解
せしめられたアンスラヒドロキノンと酸素とを混合し反
応帯域を併流流過させてアンスラヒドラキノンを過酸化
水素とアンスラキノンとに変ずる過酸化水素の製法であ
って、0.05m/sec以上の空塔速度（superficial velocit
y in column）で且つほぼ連続的な分散体となって上記
の混合物が筒状反応帯域を流過する、過酸化水素の製法
により解決されると共に、上述の方法的観点での目的が
達成される。
せしめられたアンスラヒドロキノンと酸素とを混合し反
応帯域を併流流過させてアンスラヒドラキノンを過酸化
水素とアンスラキノンとに変ずる過酸化水素の製法であ
って、0.05m/sec以上の空塔速度（superficial velocit
y in column）で且つほぼ連続的な分散体となって上記
の混合物が筒状反応帯域を流過する、過酸化水素の製法
により解決されると共に、上述の方法的観点での目的が
達成される。
上記の本発明方法において、単独の有機溶媒の代わり
に、有機溶媒混合物にアンスラヒドロキノンを溶解させ
ることもでき、アンスラヒドロキノンを酸化させるため
には酸素のみならず、空気のように酸素と他のガスとの
混合物を用いることもできる。本発明は、更に、アンス
ラヒドロキノンの誘導体を酸化して相当するアンスラキ
ノン誘導体と過酸化水素とに変じて過酸化水素を製造す
る場合にも利用することができる。
に、有機溶媒混合物にアンスラヒドロキノンを溶解させ
ることもでき、アンスラヒドロキノンを酸化させるため
には酸素のみならず、空気のように酸素と他のガスとの
混合物を用いることもできる。本発明は、更に、アンス
ラヒドロキノンの誘導体を酸化して相当するアンスラキ
ノン誘導体と過酸化水素とに変じて過酸化水素を製造す
る場合にも利用することができる。
装置的な観点からの本発明の既述の目的は、有機溶媒
に溶解せしめられたアンスラヒドロキノンを酸素により
過酸化水素とアンスラキノンに変じて過酸化水素を製造
する反応装置であって、直径に対する長さの比が最小限
で約10の筒状体である、過酸化水素の製造装置により達
成される。この筒状反応装置において、直径に対する長
さの比は15以上であることが好ましい。尚、筒状反応装
置は、その一箇所又は複数箇所に静的ミキサを備えてい
ることができる。
に溶解せしめられたアンスラヒドロキノンを酸素により
過酸化水素とアンスラキノンに変じて過酸化水素を製造
する反応装置であって、直径に対する長さの比が最小限
で約10の筒状体である、過酸化水素の製造装置により達
成される。この筒状反応装置において、直径に対する長
さの比は15以上であることが好ましい。尚、筒状反応装
置は、その一箇所又は複数箇所に静的ミキサを備えてい
ることができる。
本発明によるこの筒状反応装置と慣用のカラム式反応
装置とにおける本質的な相違点は、本発明装置が反応装
置内における反応性物質の流速と関連付けられているこ
とにある。慣用のカラム式反応装置においては、液体の
空塔速度が，一般に、極めて低い（米国特許第3880596
号明細書における実施例１では3.36 mm/secであり、実
施例２では6.72 mm/secである。）ここで、「空塔速
度」とは、反応装置の横断面積で除算した流体の流量を
意味している。カラム式反応装置におけるガスの速度は
泡の上昇速度に依存し、一般に液の速度よりも明らかに
早い。本発明方法による処理においては、液体とガスと
は両相がほぼ連続的な分散体を形成して流れるので、こ
れらの速度は同一桁レベルである。反応装置内におきれ
液体の空塔速度は0.05 mm/sec以上であり、好ましくは
0.1−3 mm/secであり、例えば0.3−1mm/secである。
装置とにおける本質的な相違点は、本発明装置が反応装
置内における反応性物質の流速と関連付けられているこ
とにある。慣用のカラム式反応装置においては、液体の
空塔速度が，一般に、極めて低い（米国特許第3880596
号明細書における実施例１では3.36 mm/secであり、実
施例２では6.72 mm/secである。）ここで、「空塔速
度」とは、反応装置の横断面積で除算した流体の流量を
意味している。カラム式反応装置におけるガスの速度は
泡の上昇速度に依存し、一般に液の速度よりも明らかに
早い。本発明方法による処理においては、液体とガスと
は両相がほぼ連続的な分散体を形成して流れるので、こ
れらの速度は同一桁レベルである。反応装置内におきれ
液体の空塔速度は0.05 mm/sec以上であり、好ましくは
0.1−3 mm/secであり、例えば0.3−1mm/secである。
酸素又は酸素濃度が90容量％以上の酸素含有ガスは反
応帯域の始点域のみならず、その後の一箇所又は複数箇
所において反応装置内に導入することができる。
応帯域の始点域のみならず、その後の一箇所又は複数箇
所において反応装置内に導入することができる。
筒状反応帯域内における分散体の保持時間は、慣用の
方法におけるよりも短い。本発明の好ましい実施形によ
れば、保持時間は最大限であっても約25分間であり、好
ましくは20秒−12分間であり、例えば70秒−４分間であ
る。
方法におけるよりも短い。本発明の好ましい実施形によ
れば、保持時間は最大限であっても約25分間であり、好
ましくは20秒−12分間であり、例えば70秒−４分間であ
る。
本発明方法を実施するために使用される反応装置は、
従来技術装置で用いられているようなカラムではなく、
筒状体である。
従来技術装置で用いられているようなカラムではなく、
筒状体である。
（実施例等） 次に、添付の図面を参照しつつ、本発明の一実施形に
つき説明し、又実施試験例により効果等を具体的に示
す。
つき説明し、又実施試験例により効果等を具体的に示
す。
図面には本発明による装置、殊に酸化反応を実施する
筒状反応装置の構造的原理が断面図にて示されている。
この反応装置10は垂直又は水平に配置される筒状体12を
備えている。この筒状体の内部は反応領域を構成するも
のであり、始端域122と、終端域124と、中間域126とを
有している。中間域126には、一基又は複数基の静的ミ
キサ14が配置されていることができる。反応関与体であ
る酸素又は酸素含有ガスＡ及び被処理溶液Ｂは矢印にて
示されているように筒状体12の始端域122に導入され、
両者が混合せしめられた分散体の形態で且つガス相と液
体相とがほぼ同一の速度で筒状体12内を流れる。原則的
には、空気も酸化用ガスとして使用することができる。
しかしながら、空気を使用すると、上記の分散体が筒状
体12の内部を流れて行くにつれ酸素分圧が低下して酸化
反応を充分に完遂できない可能性があり、この可能性は
筒状体12が極めて長い場合に高まる。従って、本発明に
よる装置に関しては純酸素又はこれに近い酸素濃度のガ
ス（酸素濃度:90容量％以上）を用いるのが好ましい。
酸素又は酸素含有ガスの全量を反応領域の始端域122に
おいて筒状体12内に導入する必要性はなく、従って、筒
状体12は中間域126にこの酸化用ガスの中間導入部（図
示せず）を一箇所又は複数箇所有していることができ
る。尚、酸素又は酸素含有ガスＡによる被処理溶液Ｂの
酸化処理により発熱して望ましからぬ二次反応が生ずる
のを防止するために、筒状体12は冷却用マントル（図示
せず）を備えていることができ、又該冷却用マントルは
必要であれば冷却源や中間冷却器に接続されていること
ができる。
筒状反応装置の構造的原理が断面図にて示されている。
この反応装置10は垂直又は水平に配置される筒状体12を
備えている。この筒状体の内部は反応領域を構成するも
のであり、始端域122と、終端域124と、中間域126とを
有している。中間域126には、一基又は複数基の静的ミ
キサ14が配置されていることができる。反応関与体であ
る酸素又は酸素含有ガスＡ及び被処理溶液Ｂは矢印にて
示されているように筒状体12の始端域122に導入され、
両者が混合せしめられた分散体の形態で且つガス相と液
体相とがほぼ同一の速度で筒状体12内を流れる。原則的
には、空気も酸化用ガスとして使用することができる。
しかしながら、空気を使用すると、上記の分散体が筒状
体12の内部を流れて行くにつれ酸素分圧が低下して酸化
反応を充分に完遂できない可能性があり、この可能性は
筒状体12が極めて長い場合に高まる。従って、本発明に
よる装置に関しては純酸素又はこれに近い酸素濃度のガ
ス（酸素濃度:90容量％以上）を用いるのが好ましい。
酸素又は酸素含有ガスの全量を反応領域の始端域122に
おいて筒状体12内に導入する必要性はなく、従って、筒
状体12は中間域126にこの酸化用ガスの中間導入部（図
示せず）を一箇所又は複数箇所有していることができ
る。尚、酸素又は酸素含有ガスＡによる被処理溶液Ｂの
酸化処理により発熱して望ましからぬ二次反応が生ずる
のを防止するために、筒状体12は冷却用マントル（図示
せず）を備えていることができ、又該冷却用マントルは
必要であれば冷却源や中間冷却器に接続されていること
ができる。
慣用のカラム式反応装置において一般的に使用されて
いる酸化用ガスは空気であるが、本発明装置においては
高価であるにも拘らず純酸素又はこれに準ずるものが好
ましい旨述べた。しかしながら、この点に関するコスト
的デメリットはエネルギコストを考慮する場合に相殺さ
れる。即ち、酸素濃度が、100％若しくはこれに近いの
で、本発明による反応装置に送り込まれるべきガスの容
積は従来技術の場合と比較して著しく小となり、更に酸
素がほぼ完全な迄に利用されるのである。これに関連し
て言及するに、従来技術によるカラム式反応装置におい
て、酸素の利用率は５％程度であり、このことは供給さ
れた空気中の酸素の20％以上が利用されないことを意味
するが、本発明による反応装置において供給された酸素
の95％程度が有効利用されるのである。換言すれば、所
要ガス量が少ないためにエネルギコストの低減がもたら
されるのである。液体のポンプ給送に関して消費される
エネルギも圧縮エネルギと比較する場合に低く、更に液
体のポンプ給送効率は、従来型式の反応装置におけるも
のと同等である。
いる酸化用ガスは空気であるが、本発明装置においては
高価であるにも拘らず純酸素又はこれに準ずるものが好
ましい旨述べた。しかしながら、この点に関するコスト
的デメリットはエネルギコストを考慮する場合に相殺さ
れる。即ち、酸素濃度が、100％若しくはこれに近いの
で、本発明による反応装置に送り込まれるべきガスの容
積は従来技術の場合と比較して著しく小となり、更に酸
素がほぼ完全な迄に利用されるのである。これに関連し
て言及するに、従来技術によるカラム式反応装置におい
て、酸素の利用率は５％程度であり、このことは供給さ
れた空気中の酸素の20％以上が利用されないことを意味
するが、本発明による反応装置において供給された酸素
の95％程度が有効利用されるのである。換言すれば、所
要ガス量が少ないためにエネルギコストの低減がもたら
されるのである。液体のポンプ給送に関して消費される
エネルギも圧縮エネルギと比較する場合に低く、更に液
体のポンプ給送効率は、従来型式の反応装置におけるも
のと同等である。
空気を酸化用ガスとして用いる場合と比べて、純酸素
を使用しても実際上安全性を損なうことはないので、本
発明方法において使用される筒状反応装置の設計は容易
である。
を使用しても実際上安全性を損なうことはないので、本
発明方法において使用される筒状反応装置の設計は容易
である。
種々の実験装置を製作して幾度も実験を試みた処、本
発明による筒状反応装置において必要とされる反応室容
積は、従来技術によるカラム式反応装置の場合と比較し
て驚く程小であることが判明した。従って、本発明によ
る筒状反応装置を使用する場合には、保持時間を著しく
短縮することができ、単位容積当りの収率も向上する。
発明による筒状反応装置において必要とされる反応室容
積は、従来技術によるカラム式反応装置の場合と比較し
て驚く程小であることが判明した。従って、本発明によ
る筒状反応装置を使用する場合には、保持時間を著しく
短縮することができ、単位容積当りの収率も向上する。
実施例（比較試験） （１）従来技術 多段区画併流式カラムに関する米国特許第3880596号
明細書の実施例２には、直径3.7m、有効高さ（充填物層
の高さ）15mのカラムを用いた酸化処理が開示されてい
る。これらの数値を用いて算出すれば、カラムの内容積
は161m3である。過酸化水素が溶液中に9.45 kg/m3形成
されるような量のアンスラヒドロキノンを含有している
被処理溶液を、上記のカラム内に260 m3/hの割合で給送
する。空気を1000 Nm3/hの割合でカラム内に給送した場
合の変換率は98.3％であり、反応処理後に得られた溶液
の過酸化水素含有量は9.29 kg/m3であった。カラムの出
口側におけるガスの酸素含有量は5.9％であり、供給さ
れた空気中の酸素の約24％が無駄となった。尚、反応装
置の内容積を考慮にいれて算出された過酸化水素の理論
的な生成量は約15 kg/h m3である。
明細書の実施例２には、直径3.7m、有効高さ（充填物層
の高さ）15mのカラムを用いた酸化処理が開示されてい
る。これらの数値を用いて算出すれば、カラムの内容積
は161m3である。過酸化水素が溶液中に9.45 kg/m3形成
されるような量のアンスラヒドロキノンを含有している
被処理溶液を、上記のカラム内に260 m3/hの割合で給送
する。空気を1000 Nm3/hの割合でカラム内に給送した場
合の変換率は98.3％であり、反応処理後に得られた溶液
の過酸化水素含有量は9.29 kg/m3であった。カラムの出
口側におけるガスの酸素含有量は5.9％であり、供給さ
れた空気中の酸素の約24％が無駄となった。尚、反応装
置の内容積を考慮にいれて算出された過酸化水素の理論
的な生成量は約15 kg/h m3である。
（２）本発明 直径0.26m、全長65mの筒状体が２本平行に配置された
筒状反応装置が使用された。上記の各筒状体には複数基
の静的ミキサが設けられていた。酸化用ガスとしては純
酸素を用い、当該ガスは上記筒状体の始端部のみなら
ず、中間部の数箇所から筒状体内に導入された。上記の
筒状反応装置の内容積は6.9m3であった。被処理溶液は2
00 m3/hの総合比率で筒状反応装置内に給送された。こ
の被処理溶液は過酸化水素を8.8 kg/m3生成し得る量の
アンスラヒドロキノンを含有していた。純酸素を1242 m
3/hの割合で筒状反応装置内に給送した処、筒状反応装
置の出口側から回収された溶液は8.77 kg/m3の濃度で過
酸化水素を含有しており、これは98.7％の変換率に相当
する。供給された酸素の内で無駄となった量割合は７％
であった。尚、反応装置の内容積を考慮にいれて算出さ
れた過酸化水素の理論的な生成量は約254 kg/h m3であ
る。
筒状反応装置が使用された。上記の各筒状体には複数基
の静的ミキサが設けられていた。酸化用ガスとしては純
酸素を用い、当該ガスは上記筒状体の始端部のみなら
ず、中間部の数箇所から筒状体内に導入された。上記の
筒状反応装置の内容積は6.9m3であった。被処理溶液は2
00 m3/hの総合比率で筒状反応装置内に給送された。こ
の被処理溶液は過酸化水素を8.8 kg/m3生成し得る量の
アンスラヒドロキノンを含有していた。純酸素を1242 m
3/hの割合で筒状反応装置内に給送した処、筒状反応装
置の出口側から回収された溶液は8.77 kg/m3の濃度で過
酸化水素を含有しており、これは98.7％の変換率に相当
する。供給された酸素の内で無駄となった量割合は７％
であった。尚、反応装置の内容積を考慮にいれて算出さ
れた過酸化水素の理論的な生成量は約254 kg/h m3であ
る。
（発明の効果） 本発明によれば、酸化処理装置として従来のカラム式
反応装置に代えてカラムよりも相対的に細い筒状反応装
置が用いられ、酸化用ガスとしては、従来一般に用いら
れてきた空気に代わり純酸素又はこれに準ずる酸素濃度
の高いガスが使用され、このガスからなるガス相と被処
理溶液相とはほぼ連続的な、換言すればほぼ一様な分散
体となって上記の筒状反応装置内を流れるようになされ
ている。
反応装置に代えてカラムよりも相対的に細い筒状反応装
置が用いられ、酸化用ガスとしては、従来一般に用いら
れてきた空気に代わり純酸素又はこれに準ずる酸素濃度
の高いガスが使用され、このガスからなるガス相と被処
理溶液相とはほぼ連続的な、換言すればほぼ一様な分散
体となって上記の筒状反応装置内を流れるようになされ
ている。
その結果、反応装置の内容積が従来装置におけるより
著しく小であっても反応を充分に完遂することができ、
これに関連して保持時間即ち反応帯域を流過するのに要
する時間を著しく短縮することができ、単位容積当りの
過酸化水素収率も向上する。
著しく小であっても反応を充分に完遂することができ、
これに関連して保持時間即ち反応帯域を流過するのに要
する時間を著しく短縮することができ、単位容積当りの
過酸化水素収率も向上する。
第１図は本発明による装置、殊に酸化反応を実施する筒
状反応装置の構造的原理を示す断面図である。 10……筒状反応装置、 12……筒状体、 122……始端域、 124……終端域、 126……中間域、 14……静的ミキサ、 Ａ……酸素、 Ｂ……被処理溶液。
状反応装置の構造的原理を示す断面図である。 10……筒状反応装置、 12……筒状体、 122……始端域、 124……終端域、 126……中間域、 14……静的ミキサ、 Ａ……酸素、 Ｂ……被処理溶液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−502821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−204805（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】有機溶媒に溶解せしめられたアンスラヒド
ロキノンと酸素とを混合し反応帯域を併流流過させてア
ンスラヒドラキノンを過酸化水素とアンスラキノンとに
変ずる過酸化水素の製法であって、0.05 m/sec以上の空
塔速度で且つほぼ連続的な分散体となって上記の混合物
が筒状反応帯域を流過する、過酸化水素の製法。 - 【請求項２】0.1−3 m/sec以上の空塔速度で且つほぼ連
続的な分散体となって上記の混合物が筒状反応帯域を流
過することを特徴とする、請求項（１）に記載の過酸化
水素の製法。 - 【請求項３】酸素又は酸素含有ガスが反応帯域の始点域
のみならず、その後の一箇所又は複数箇所において導入
されることを特徴とする、請求項（１）又は（２）に記
載の過酸化水素の製法。 - 【請求項４】筒状反応帯域における分散体の保持時間が
最大限で約25分間であることを特徴とする、請求項
（１）、（２）又は（３）に記載の過酸化水素の製法。 - 【請求項５】有機溶媒に溶解せしめられたアンスラヒド
ロキノンを酸素により過酸化水素とアンスラキノンに変
じて過酸化水素を製造する反応装置であって、直径に対
する長さの比が最小限で約10の筒状体であることを特徴
とする、過酸化水素の製造装置。 - 【請求項６】筒状体の一箇所又は複数箇所に静的ミキサ
を備えていることを特徴とする、請求項（５）に記載の
過酸化水素の製造装置。
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|---|---|---|---|
| FI894502A FI82920C (fi) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Foerfarande foer framstaellning av vaeteperoxid |
| FI894502 | 1989-09-22 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03193609A JPH03193609A (ja) | 1991-08-23 |
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ID=8529037
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249004A Expired - Fee Related JP2521574B2 (ja) | 1989-09-22 | 1990-09-20 | 過酸化水素の製法及びそのための装置 |
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| JP (1) | JP2521574B2 (ja) |
| CA (1) | CA2025981A1 (ja) |
| DE (1) | DE4029784C2 (ja) |
| ES (1) | ES2022043A6 (ja) |
| FI (1) | FI82920C (ja) |
| FR (1) | FR2652344B1 (ja) |
| GB (1) | GB2236746B (ja) |
| IT (1) | IT1243730B (ja) |
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| FI97465C (fi) * | 1995-02-10 | 1996-12-27 | Kemira Chemicals Oy | Menetelmä vetyperoksidin valmistamiseksi |
| DE10017656A1 (de) * | 2000-04-08 | 2001-10-11 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid |
| DE10207407A1 (de) | 2002-02-21 | 2003-09-04 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid |
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| WO2007027767A2 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Fmc Corporation | Auto-oxidation production of hydrogen peroxide via hydrogenation in a microreactor |
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| CN109678120B (zh) * | 2017-10-19 | 2020-06-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种蒽醌法生产双氧水的氢化反应器及氢化方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3323868A (en) * | 1961-12-14 | 1967-06-06 | Laporte Chemical | Manufacture of hydrogen peroxide |
| US3565581A (en) * | 1968-05-16 | 1971-02-23 | Fmc Corp | Production of hydrogen peroxide in the anthraquinone process using a novel catalytic fixed bed |
| DE2003268C3 (de) * | 1970-01-26 | 1974-01-31 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Durchführung der Oxydation im Anthrachinonverfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid |
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| SE426808B (sv) * | 1981-07-08 | 1983-02-14 | Eka Ab | Forfarande for reducering av syrehalten i gasblandningar, varvid gasen bringas i kontakt med en losning innehallande antrahydrokinonderivat |
| US4428922A (en) * | 1982-05-14 | 1984-01-31 | Fmc Corporation | Process for manufacturing hydrogen peroxide |
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-
1989
- 1989-09-22 FI FI894502A patent/FI82920C/fi not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-09-19 GB GB9020467A patent/GB2236746B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-20 US US07/585,389 patent/US5196179A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-20 JP JP2249004A patent/JP2521574B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-20 DE DE4029784A patent/DE4029784C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-20 FR FR909011625A patent/FR2652344B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-21 CA CA002025981A patent/CA2025981A1/en not_active Abandoned
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- 1990-09-21 ES ES9002434A patent/ES2022043A6/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-21 IT IT02153390A patent/IT1243730B/it active IP Right Grant
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