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El proceso de antraquinona para la producción de H₂O₂

1936-01-01
  • Hans Joachim Riedl
  • Georg Pfleiderer
Instalación industrial para la producción de peróxido de hidrógeno mediante el proceso de la antraquinona.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El proceso de antraquinona, desarrollado en la década de 1930, es el proceso industrial dominante. método Para la producción de peróxido de hidrógeno, se realiza la hidrogenación de un derivado de antraquinona a antrahidroquinona, seguida de su oxidación con aire para regenerar la antraquinona original y producir peróxido de hidrógeno. El H₂O₂ se extrae con agua y se concentra, creando un ciclo continuo y eficiente.

El proceso de la antraquinona, también conocido como proceso Riedl-Pfleiderer, es un elegante ejemplo de ciclo catalítico. El proceso comienza con una solución de una 2-alquilantraquinona (por ejemplo, 2-etilantraquinona) en una mezcla de disolventes orgánicos. Esta solución se hidrogenada utilizando un catalizador, normalmente paladio sobre un soporte sólido. La hidrogenación reduce los grupos quinona a grupos hidroquinona, formando 2-alquilantrahidroquinona. Esta es la etapa de reducción. A continuación, la solución se traslada a un recipiente oxidante donde se hace burbujear con aire comprimido. El oxígeno del aire oxida la antrahidroquinona y la convierte de nuevo en la 2-alquilantraquinona original, produciendo peróxido de hidrógeno. La reacción global es [latex]H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2[/latex]. El peróxido de hidrógeno formado es inmiscible con la mezcla de disolventes orgánicos y se extrae utilizando agua desmineralizada. La solución acuosa resultante suele tener alrededor de 40% H₂O₂ en peso. A continuación, esta solución puede purificarse y concentrarse mediante destilación al vacío para producir diversos grados comerciales, hasta 70% o incluso más para aplicaciones especializadas. La solución orgánica que contiene la antraquinona regenerada se seca y se recicla de nuevo a la etapa de hidrogenación, convirtiendo el proceso en un bucle continuo. Las únicas entradas netas son hidrógeno y oxígeno (del aire), y la única salida es peróxido de hidrógeno (y agua).

La elección del grupo alquilo y del sistema de disolventes es fundamental para la eficacia del proceso, ya que afecta a la solubilidad, la velocidad de reacción y la estabilidad de los productos intermedios. Pueden producirse algunas reacciones secundarias que lleven a la degradación de la antraquinona, lo que requiere la reposición y purificación periódicas de la solución de trabajo. A pesar de ello, el proceso es muy eficaz y escalable, por lo que sigue siendo el método estándar para la producción de H₂O₂ a granel desde hace más de 80 años.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Química orgánica

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Comprensión de la química redox de la quinona/hidroquinona
  • desarrollo de técnicas de hidrogenación catalítica a escala industrial
  • avances en ingeniería química, particularmente extracción líquido-líquido y destilación
  • Descubrimiento del paladio como catalizador eficaz de la hidrogenación.

Aplicaciones

  • Producción a gran escala de peróxido de hidrógeno para la industria de pulpa y papel
  • Fabricación de intermedios químicos como el óxido de propileno
  • Producción de peróxido de hidrógeno de alta pureza para la industria electrónica
  • suministro para instalaciones de tratamiento de aguas residuales

Patentes:

  • US2158525A
  • US2215883A

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: proceso de la antraquinona, química industrial, producción de peróxido de hidrógeno, Riedl-Pfleiderer, ciclo catalítico, hidrogenación, oxidación, 2-etilantraquinona, catalizador de paladio, ingeniería química.

Contexto histórico

El proceso de antraquinona para la producción de H₂O₂

1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1950
1930
1931
1932
1933
1937
1940
1947
1950

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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