Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » アントラキノン法によるH₂O₂製造

アントラキノン法によるH₂O₂製造

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

(画像はイメージです)

1930年代に開発されたアントラキノン法は、現在主流の工業的製法である。 方法 過酸化水素の製造法。アントラキノン誘導体を水素化してアントラヒドロキノンを生成し、続いて空気酸化によって元のアントラキノンを再生し、過酸化水素を生成する。生成された過酸化水素は水で抽出・濃縮され、効率的な連続サイクルが実現する。

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 触媒, 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).

アルキル基と溶媒系の選択は、溶解度、反応速度、中間体の安定性に影響を与えるため、プロセスの効率にとって非常に重要です。副反応が発生し、アントラキノンが分解する可能性があるため、作業溶液の定期的な補充と精製が必要となります。しかしながら、このプロセスは非常に効率的で拡張性にも優れているため、80年以上にわたり、大量過酸化水素製造の標準的な方法として用いられてきました。

UNESCO Nomenclature: 2208
有機化学

タイプ

化学プロセス

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • キノン/ヒドロキノン酸化還元化学の理解
  • 工業規模の触媒水素化技術の開発
  • advances in chemical engineering, particularly liquid-liquid extraction and distillation
  • パラジウムが効果的な水素化触媒として発見された

アプリケーション

  • パルプ・製紙産業向け過酸化水素の大規模生産
  • 酸化プロピレンなどの化学中間体の製造
  • 電子産業向け高純度過酸化水素の製造
  • 廃水処理施設への供給

特許:

  • US2158525A
  • US2215883A

潜在的なイノベーションのアイデア

  • decentralized, on-site peroxide generators for remote water purification
  • microreactors for anthraquinone process to improve safety and efficiency
  • solar-powered anthraquinone process using photocatalytic water splitting for hydrogen
  • integrated systems that use the waste heat from the exothermic oxidation step for other plant processes
  • genetically engineered microbes that can perform steps of the anthraquinone cycle
  • ionic liquid-based solvent systems to reduce volatile organic compound (VOC) emissions
  • new 触媒 that are more resistant to poisoning and degradation
  • electrochemical versions of the process that use water electrolysis for hydrogen generation
  • closed-loop systems for textile bleaching that regenerate peroxide on-site
  • smart process control using AI to optimize reaction conditions in real-time
関連キーワード:アントラキノンプロセス、工業化学、過酸化水素製造、リードル・プフライデラー、触媒サイクル、水素化、酸化、2-エチルアントラキノン、パラジウム触媒、化学工学。

歴史的背景

アントラキノン法によるH₂O₂製造

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。