Il processo dell'antrachinone per la produzione di H₂O₂
1936-01-01
- Hans Joachim Riedl
- Georg Pfleiderer
Il processo all'antrachinone, sviluppato negli anni '30, è il processo industriale dominante metodo per la produzione di perossido di idrogeno. Il processo prevede l'idrogenazione di un derivato dell'antrachinone ad antraidrochinone, seguita dalla sua ossidazione con aria per rigenerare l'antrachinone originale e produrre perossido di idrogeno. L'H₂O₂ viene quindi estratto con acqua e concentrato, creando un ciclo continuo ed efficiente.
Il processo dell'antrachinone, noto anche come processo Riedl-Pfleiderer, è un elegante esempio di ciclo catalitico. Il processo inizia con una soluzione di un 2-alchilantrachinone (ad esempio, 2-etilantrachinone) in una miscela di solventi organici. Questa soluzione viene idrogenata utilizzando un catalizzatore, in genere palladio su supporto solido. L'idrogenazione riduce i gruppi chinonici a gruppi idrochinonici, formando il 2-alchilantrochinone. Questa è la fase di riduzione. Successivamente, la soluzione viene trasferita in un recipiente di ossidazione dove viene gorgogliata con aria compressa. L'ossigeno presente nell'aria ossida l'antraidrochinone riportandolo al 2-alchilantrochinone originale e, nel processo, produce perossido di idrogeno. La reazione complessiva è [latex]H_2 + O_2 \rightarrow H_2O_2[/latex]. Il perossido di idrogeno formato è immiscibile con la miscela di solventi organici e viene estratto con acqua demineralizzata. La soluzione acquosa risultante è in genere di circa 40% H₂O₂ in peso. Questa soluzione può essere purificata e concentrata mediante distillazione sottovuoto per produrre diversi gradi commerciali, fino a 70% o addirittura superiori per applicazioni specializzate. La soluzione organica contenente l'antrachinone rigenerato viene essiccata e riciclata nella fase di idrogenazione, rendendo il processo a ciclo continuo. Gli unici input netti sono l'idrogeno e l'ossigeno (dall'aria), mentre l'unico output è il perossido di idrogeno (e l'acqua).
La scelta del gruppo alchilico e del sistema solvente è fondamentale per l'efficienza del processo, poiché influisce sulla solubilità, sulla velocità di reazione e sulla stabilità degli intermedi. Possono verificarsi alcune reazioni collaterali che portano alla degradazione dell'antrachinone, il che richiede un rifornimento e una purificazione periodici della soluzione di lavoro. Nonostante ciò, il processo è altamente efficiente e scalabile, motivo per cui è rimasto il metodo standard per la produzione di H₂O₂ in massa per oltre 80 anni.
UNESCO Nomenclature: 2208
- Chimica organica
Interruzione
Incrementale
Precursori
- comprensione della chimica redox chinone/idrochinone
- sviluppo di tecniche di idrogenazione catalitica su scala industriale
- progressi nell'ingegneria chimica, in particolare nell'estrazione e nella distillazione liquido-liquido
- scoperta del palladio come efficace catalizzatore di idrogenazione
Applicazioni
- produzione su larga scala di perossido di idrogeno per l'industria della carta e della cellulosa
- produzione di intermedi chimici come l'ossido di propilene
- produzione di perossido di idrogeno ad alta purezza per l'industria elettronica
- fornitura per impianti di trattamento delle acque reflue
Idee e potenziali innovazioni
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