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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。

アントラキノン法(リードル・プフライデラー法とも呼ばれる)は、触媒サイクルの優れた例である。このプロセスは、2-アルキルアントラキノン(例えば、2-エチルアントラキノン)を有機溶媒の混合物に溶解することから始まる。この溶液は、通常、固体担体上のパラジウムなどの触媒を用いて水素化される。水素化によりキノン基がヒドロキノン基に還元され、2-アルキルアントラヒドロキノンが生成される。これが還元段階である。次に、溶液を酸化容器に移し、圧縮空気を吹き込む。空気中の酸素がアントラヒドロキノンを元の2-アルキルアントラキノンに酸化し、その過程で過酸化水素が生成される。全体の反応は[latex]H_2 + O_2 rightarrow H_2O_2[/latex]である。生成された過酸化水素は有機溶媒混合物と混和しないため、脱イオン水を用いて抽出される。得られる水溶液は、通常、重量比で約40%の過酸化水素(H₂O₂)を含みます。この溶液は、真空蒸留によって精製・濃縮され、特殊用途向けには70%以上の濃度まで、様々な市販グレードの製品が製造されます。再生されたアントラキノンを含む有機溶液は乾燥され、水素化工程にリサイクルされるため、プロセスは連続ループとなります。正味の投入物は水素と酸素(空気由来)のみであり、出力物は過酸化水素(と水)のみです。

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
  • 化学工学、特に液液抽出および蒸留における進歩
  • 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

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歴史的背景

アントラキノン法によるH₂O₂製造

1930
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1936-01-01
1938
1940
1950
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1937
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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。)

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