Le procédé à l'anthraquinone pour la production de H₂O₂
1936-01-01
- Hans Joachim Riedl
- Georg Pfleiderer
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.
Le procédé de l'anthraquinone, également connu sous le nom de procédé Riedl-Pfleiderer, est un exemple élégant de cycle catalytique. Le processus commence par une solution de 2-alkylanthraquinone (par exemple, 2-éthylanthraquinone) dans un mélange de solvants organiques. Cette solution est hydrogénée à l'aide d'un catalyseur, généralement du palladium sur un support solide. L'hydrogénation réduit les groupes quinone en groupes hydroquinone, formant ainsi la 2-alkylanthrahydroquinone. Il s'agit de l'étape de réduction. Ensuite, la solution est transférée dans une cuve d'oxydation où elle est soumise à des bulles d'air comprimé. L'oxygène de l'air oxyde l'anthrahydroquinone en 2-alkylanthraquinone d'origine et produit ainsi du peroxyde d'hydrogène. La réaction globale est la suivante : [latex]H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2[/latex]. Le peroxyde d'hydrogène formé n'est pas miscible avec le mélange de solvants organiques et est extrait à l'aide d'eau déminéralisée. La solution aqueuse qui en résulte contient généralement environ 40% H₂O₂ en poids. Cette solution peut ensuite être purifiée et concentrée par distillation sous vide pour produire différentes qualités commerciales, jusqu'à 70% ou même plus pour des applications spécialisées. La solution organique contenant l'anthraquinone régénérée est séchée et recyclée dans l'étape d'hydrogénation, ce qui fait du processus une boucle continue. Les seules entrées nettes sont l'hydrogène et l'oxygène (de l'air), et la seule sortie est le peroxyde d'hydrogène (et l'eau).
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
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
- progrès en génie chimique, notamment en matière d'extraction liquide-liquide et de 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
Idées d'innovations potentielles
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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.