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H₂O₂ उत्पादन के लिए एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया

1936-01-01
  • Hans Joachim Riedl
  • Georg Pfleiderer
Industrial facility for hydrogen peroxide production using the anthraquinone process.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

1930 के दशक में विकसित एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया, प्रमुख औद्योगिक प्रक्रिया है। तरीका हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए। इसमें एंथ्राक्विनोन व्युत्पन्न का हाइड्रोजनीकरण करके एंथ्राहाइड्रोक्विनोन बनाया जाता है, फिर हवा के साथ इसका ऑक्सीकरण करके मूल एंथ्राक्विनोन को पुनः उत्पन्न किया जाता है और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन किया जाता है। इसके बाद H₂O₂ को पानी से निकाला जाता है और सांद्रित किया जाता है, जिससे एक सतत और कुशल चक्र बनता है।

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 उत्प्रेरक, 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).

एल्काइल समूह और विलायक प्रणाली का चयन प्रक्रिया की दक्षता के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह घुलनशीलता, अभिक्रिया दर और मध्यवर्ती पदार्थों की स्थिरता को प्रभावित करता है। कुछ दुष्प्रभाव भी हो सकते हैं, जिससे एंथ्राक्विनोन का अपघटन हो सकता है, जिसके लिए कार्यशील विलयन को समय-समय पर पुनःपूर्ति और शुद्ध करना आवश्यक होता है। इसके बावजूद, यह प्रक्रिया अत्यधिक कुशल और विस्तार योग्य है, यही कारण है कि यह 80 वर्षों से अधिक समय से थोक H₂O₂ उत्पादन की मानक विधि बनी हुई है।

UNESCO Nomenclature: 2208
कार्बनिक रसायन विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • क्विनोन/हाइड्रोक्विनोन रेडॉक्स रसायन विज्ञान की समझ
  • औद्योगिक स्तर पर उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण तकनीकों का विकास
  • advances in chemical engineering, particularly liquid-liquid extraction and distillation
  • पैलेडियम की खोज एक प्रभावी हाइड्रोजनीकरण उत्प्रेरक के रूप में हुई है।

आवेदन

  • लुगदी और कागज उद्योग के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड का बड़े पैमाने पर उत्पादन
  • प्रोपिलीन ऑक्साइड जैसे रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थों का निर्माण
  • इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के लिए उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन
  • अपशिष्ट जल उपचार सुविधाओं के लिए आपूर्ति

पेटेंट:

  • US2158525A
  • US2215883A

संभावित नवाचार विचार

  • दूरस्थ जल शुद्धिकरण के लिए विकेंद्रीकृत, ऑन-साइट पेरोक्साइड जनरेटर
  • सुरक्षा और दक्षता में सुधार के लिए एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया हेतु सूक्ष्म अभिकारक
  • हाइड्रोजन उत्पादन के लिए फोटोकैटलिटिक जल विभाजन का उपयोग करते हुए सौर-ऊर्जा संचालित एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया
  • एकीकृत प्रणालियाँ जो ऊष्माक्षेपी ऑक्सीकरण चरण से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग अन्य संयंत्र प्रक्रियाओं के लिए करती हैं
  • आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीव जो एंथ्राक्विनोन चक्र के चरणों को पूरा कर सकते हैं
  • ionic liquid-based solvent systems to reduce volatile organic compound (VOC) emissions
  • new उत्प्रेरक that are more resistant to poisoning and degradation
  • हाइड्रोजन उत्पादन के लिए जल विद्युत अपघटन का उपयोग करने वाली प्रक्रिया के विद्युतरासायनिक संस्करण।
  • वस्त्रों की ब्लीचिंग के लिए बंद-लूप प्रणालियाँ जो साइट पर ही पेरोक्साइड को पुनर्जीवित करती हैं
  • वास्तविक समय में प्रतिक्रिया स्थितियों को अनुकूलित करने के लिए एआई का उपयोग करके स्मार्ट प्रक्रिया नियंत्रण
संबंधित विषय: एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया, औद्योगिक रसायन विज्ञान, हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पादन, रीडल-फ्लीडरर, उत्प्रेरक चक्र, हाइड्रोजनीकरण, ऑक्सीकरण, 2-एथिलएंथ्राक्विनोन, पैलेडियम उत्प्रेरक, रासायनिक अभियांत्रिकी।

ऐतिहासिक संदर्भ

H₂O₂ उत्पादन के लिए एंथ्राक्विनोन प्रक्रिया

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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