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Le procédé à l'anthraquinone pour la production de H₂O₂

1936-01-01
  • Hans Joachim Riedl
  • Georg Pfleiderer
Installation industrielle de production de peroxyde d'hydrogène par le procédé de l'anthraquinone.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le procédé à l'anthraquinone, mis au point dans les années 1930, est le procédé industriel dominant. méthode Ce procédé de production de peroxyde d'hydrogène repose sur l'hydrogénation d'un dérivé d'anthraquinone en anthrahydroquinone, suivie de son oxydation par l'air pour régénérer l'anthraquinone initiale et produire du peroxyde d'hydrogène. Ce dernier est ensuite extrait à l'eau et concentré, créant ainsi un cycle continu et efficace.

The anthraquinone process, also known as the Riedl-Pfleiderer process, is an elegant example of a catalytic cycle. The process begins with a solution of a 2-alkylanthraquinone (e.g., 2-ethylanthraquinone) in a mixture of organic solvents. This solution is hydrogenated using a catalyseur, typically palladium on a solid support. The hydrogenation reduces the quinone groups to hydroquinone groups, forming 2-alkylanthrahydroquinone. This is the reduction step. Following this, the solution is moved to an oxidizer vessel where it is bubbled with compressed air. The oxygen in the air oxidizes the anthrahydroquinone back to the original 2-alkylanthraquinone, and in the process, produces hydrogen peroxide. The overall reaction is [latex]H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2[/latex]. The hydrogen peroxide formed is immiscible with the organic solvent mixture and is extracted using demineralized water. The resulting aqueous solution is typically around 40% H₂O₂ by weight. This solution can then be purified and concentrated by vacuum distillation to produce various commercial grades, up to 70% or even higher for specialized applications. The organic solution containing the regenerated anthraquinone is dried and recycled back to the hydrogenation step, making the process a continuous loop. The only net inputs are hydrogen and oxygen (from air), and the only output is hydrogen peroxide (and water).

Le choix du groupe alkyle et du système de solvants est crucial pour l'efficacité du processus, car il affecte la solubilité, les taux de réaction et la stabilité des intermédiaires. Certaines réactions secondaires peuvent se produire, entraînant la dégradation de l'anthraquinone, ce qui nécessite un réapprovisionnement et une purification périodiques de la solution de travail. Malgré cela, le processus est très efficace et évolutif, c'est pourquoi il est resté la méthode standard pour la production de H₂O₂ en vrac depuis plus de 80 ans.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Chimie organique

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • compréhension de la chimie redox de la quinone/hydroquinone
  • développement de techniques d'hydrogénation catalytique à l'échelle industrielle
  • advances in chemical engineering, particularly liquid-liquid extraction and distillation
  • découverte du palladium comme catalyseur d'hydrogénation efficace

Applications

  • production à grande échelle de peroxyde d'hydrogène pour l'industrie des pâtes et papiers
  • fabrication d'intermédiaires chimiques comme l'oxyde de propylène
  • production de peroxyde d'hydrogène de haute pureté pour l'industrie électronique
  • approvisionnement des installations de traitement des eaux usées

Brevets:

  • US2158525A
  • US2215883A

Idées d'innovations potentielles

  • générateurs de peroxyde décentralisés sur site pour la purification de l'eau à distance
  • microréacteurs pour le procédé à l'anthraquinone pour améliorer la sécurité et l'efficacité
  • procédé d'anthraquinone alimenté à l'énergie solaire utilisant la séparation photocatalytique de l'eau pour l'hydrogène
  • systèmes intégrés qui utilisent la chaleur résiduelle de l'étape d'oxydation exothermique pour d'autres procédés de l'usine
  • microbes génétiquement modifiés capables d'effectuer des étapes du cycle de l'anthraquinone
  • ionic liquid-based solvent systems to reduce composé organique volatil (VOC) emissions
  • new catalyseurs that are more resistant to poisoning and degradation
  • versions électrochimiques du procédé qui utilisent l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène
  • systèmes en boucle fermée pour le blanchiment des textiles qui régénèrent le peroxyde sur place
  • contrôle intelligent des processus utilisant l'IA pour optimiser les conditions de réaction en temps réel
En rapport avec : procédé à l'anthraquinone, chimie industrielle, production de peroxyde d'hydrogène, Riedl-Pfleiderer, cycle catalytique, hydrogénation, oxydation, 2-éthylanthraquinone, catalyseur au palladium, génie chimique.

Contexte historique

Le procédé à l'anthraquinone pour la production de H₂O₂

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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