[发明专利]生产过氧化氢的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使氢气和氧气反应以生产过氧化氢的方法。

发明背景

过氧化氢是重要的中间化学品，其用于诸如水处理、纸浆和纸漂白和有机合成之类的应用。目前，生产过氧化氢的商业方法包括蒽醌自动氧化法(见，例如，美国专利号4,428,923和6,524,547)。该方法需要许多反应和净化工序，使用大量溶剂，并提供低于理想产率的过氧化氢。

过氧化氢也能通过氢气和氧气在合适催化剂特别是贵金属催化剂的存在下直接反应而制备(见，例如，美国专利号4,335,092，4,772,458，5,236,692，5,846,898，5,961,948，6,168,775，6,284,213，6,375,920，6,387,346，6,630,118，6,649,140；美国申请公开号2003/0215383，2004/0151658和2005/0025697)。助催化剂，例如氯化物、溴化物、碘化物(例如NaBr、HBr)，可以改进过氧化氢产率。然而，这些助催化剂通常溶于反应溶剂，且它们的回收是困难的。欧洲专利0 498 166 A1公开了使用催化剂生产过氧化氢的方法，该催化剂包含用不溶于水的有机含卤素化合物浸渍的铂族金属催化剂。

尽管做了上述努力，仍需要开发具有改进的生产能力和选择性的由氢气和氧气制备过氧化氢的新方法。

发明概述

本发明涉及在贵金属和阳离子聚合物存在下从氢气和氧气生产过氧化氢的方法，所述阳离子聚合物包含含卤素的阴离子。所述阳离子聚合物改进了过氧化氢产率，并且它容易回收。

发明详述

所述方法使用阳离子聚合物。阳离子聚合物是任何具有正电荷的聚合物。正电荷可以位于聚合物的侧链或其主链上。所述阳离子聚合物可以含有铵、磷鎓或锍官能团。铵或磷鎓离子可以是伯的、仲的、叔的或季的。优选含铵离子的聚合物。更优选含季铵离子的聚合物。最优选含N-烷基吡啶鎓离子的聚合物。所述阳离子聚合物可以含有其他的官能团，例如醚、醇、酯、胺、羧酸、酮等，及其混合物。

所述阳离子聚合物包含含卤素的阴离子。优选地，卤素选自氯、溴、碘及其混合物。所述含卤素的阴离子可以是卤离子、含氧阴离子(oxyanion)、含卤素的磺酸根、含卤素的羧酸根、含卤素的苯酚根、含卤素的醇根、卤离子等。合适的阴离子包括，例如，氯离子、氯酸根、高氯酸根、溴离子、溴酸根、碘离子、高碘酸根、对-溴苯甲酸根、2-氯乙酸根、2，6-二氯苯酚根，及其混合物。优选的阴离子是无机的(不含碳)。无机阴离子的例子是氯离子、氯酸根、高氯酸根、溴离子、溴酸根、碘离子、高碘酸根及其混合物。更优选的阴离子是氯离子、溴离子、碘离子及其混合物，和最优选的是溴离子。

有许多合适的方式用于制备本发明的阳离子聚合物。在一个方法中，通过聚合阳离子单体，优选乙烯基官能化的单体，来制备所述阳离子聚合物。合适的乙烯基官能化的阳离子单体包括，例如，N-烷基乙烯基吡啶鎓卤化物、N-乙烯基吡啶鎓卤化物、N，N，N-三烷基-4-乙烯基苯基卤化铵、N，N，N-三烷基烯丙基卤化铵、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基卤化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基卤化铵、(3-丙烯酰氨基丙基)三甲基卤化铵、N，N-二烯丙基-N，N-二甲基卤化铵、[2-(丙烯酰氧基)-乙基]二甲基苄基卤化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基苄基卤化铵，等(例如，美国专利申请号2005/0209396)。通过聚合含有磷鎓或锍离子的阳离子单体(例如，P，P，P-三烷基烯丙基磷鎓卤化物、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基苯基磷鎓卤化物、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基磷鎓卤化物、(3-丙烯酰氨基丙基)三甲基磷鎓卤化物、P，P-二烯丙基-二甲基磷鎓卤化物、[2-(丙烯酰氧基)-乙基]二甲基苄基磷鎓卤化物、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基苄基磷鎓卤化物、二烯丙基烷基锍卤化物、烯丙基二烷基锍卤化物)也能制备合适的聚合物。用其它乙烯基单体(苯乙烯、丙烯、二乙烯基苯、丙烯酸、丙烯酸乙酯等)可以制备共聚物。