[发明专利]生产过氧化氢的方法

说明书

本申请要求于2009年3月27日提交的欧洲专利申请号09156386.6的权益，该申请通过引用结合在此。背景技术

本发明涉及一种生产过氧化氢的新方法，该方法无需使用有机溶剂的大量添加即可实现。

过氧化氢是全球范围生产的最重要的无机化学品中的一种。2007年，H₂O₂的全球产量增至2.2百万吨(100％H₂O₂)。其工业应用包括纺织品、纸浆和纸张漂白、有机合成(环氧丙烷)、无机化学品和洗涤剂的制造、环境及其他应用。

过氧化氢的合成主要通过使用Riedl-Pfleiderer方法实现。这种已知的循环方法使用2-烷基蒽氢醌化合物的自动氧化，生产相应的2-烷基蒽醌，它结果生产了过氧化氢。这种方法需要非常大量的有机溶剂。

该反应的第一步通常是使用氢气以及一种催化剂在有机溶剂中将所选的蒽醌还原成蒽氢醌。

然后从金属催化剂中分离有机溶剂混合物、氢醌以及醌种类(工作溶液)，并且使用氧气或空气氧化氢醌以此来生产过氧化氢。

典型地，选择的有机溶剂是两种类型溶剂的一种混合物，一种是醌衍生物(通常是一种芳香族化合物的混合物)的良好溶剂，并且另一种是氢醌衍生物(通常是一种长链醇)的良好溶剂。

大量有机易挥发溶剂的使用产生了所不希望的排放，并且由于爆炸的风险而具有显著危险，因而是较不理想的。

而且，使用这种化合物也不经济。同样，高度期望更具有成本效益的过氧化氢制造方法，特别是考虑其经济意义。

通常，生产率以给定数量工作溶液(ws)生产的过氧化氢数量来定义，并以每千克工作溶液生产的H₂O₂的克数来表示；现有技术的自动氧化方法仅以约15g/每千克ws(最大)的生产率运行。高度期望意味着更低资本支出的更高生产率。所产生的过氧化物的分离通常在萃取柱中进行。该柱的大小(花费)与H₂O₂在萃取用水和工作溶液之间的分布系数直接成比例。为了操作经济，该系数必须尽可能高。

已描述有Riedl-Pfleiderer方法的许多变体。它们主要涉及使用溶剂和/或蒽醌的新型组合物进行工作溶液的最佳化，或依据使用的蒽醌种类、其对应的比例，和/或依据溶剂混合物的性质或各自比例。通常，所用的溶剂比例按重量计超过50％。在一种具体的情况下，使用了更少量的溶剂，但是该方法要求符合非常特殊的条件。因此，在FR1.186.445中，描述了以20/80的各自比率使用2-乙基和2-异丙基蒽醌，并且描述了按重量计，以多于30％的浓度使用有机溶剂。

美国专利No.2,966,398中提出了无需氢醌关联溶剂，而进行该发明的自动氧化方法(氢醌种类的氧化)两步中的一步。为此，一旦进行了一个或多个醌的氢化步骤，就降低温度以获得氢醌的结晶形式，然后将其从溶剂混合物中分离并随后用醌溶剂单独氧化以生产过氧化氢。然而，该方法仍然要求使用大量的醌关联有机溶剂。

已提出一些实质上无溶剂的方法，但是它们都涉及使用非常特殊的醌衍生物。WO2006/003395和WO2000/00428中描述了这类替代方案。

WO2006/003395描述了在自动氧化方法中使用醌和氢醌的熔盐生产过氧化氢。这些衍生物包括至少一种阴离子(如磺酸盐(SO₃^-)或羧酸盐(COO^-))或阳离子(咪唑鎓、哌啶鎓、磷鎓、吡嗪鎓、铵盐，等)部分(moiety)。

WO2000/00428披露了使用特定蒽醌衍生物的自动氧化方法合成过氧化氢，该特定蒽醌衍生物被描述成具有“亲CO₂”。用来将蒽醌化合物转变为适当的蒽醌的“亲CO₂基团”选自下列物质：氟烷基、氟醚基、硅氧烷基、烯化氧基、氟化丙烯酸酯基或膦嗪基。

从两份披露中可以容易地得知，对于首先进行合成这些特定和复杂的醌衍生物的要求导致了额外的制造步骤，这进而导致更高的变动成本并且因而是高度不希望的。

因而，对于改进已知方法以克服至少一个或多个已知方法的缺点以便获得过氧化氢仍然存在一种需要。

因此，提供了一种用于生产过氧化氢的方法，包括下列步骤：

a)一种工作溶液的氢化，以便至少获得一种相应的氢醌化合物，该工作溶液包括至少一种非离子性醌化合物；

b)所述氢醌化合物的氧化以便获得过氧化氢；以及