O processo de antraquinona para a produção de H₂O₂
1936-01-01
- Hans Joachim Riedl
- Georg Pfleiderer
O processo de antraquinona, desenvolvido na década de 1930, é o processo industrial dominante. método para a produção de peróxido de hidrogênio. Envolve a hidrogenação de um derivado de antraquinona a antrahidroquinona, seguida de sua oxidação com ar para regenerar a antraquinona original e produzir peróxido de hidrogênio. O H₂O₂ é então extraído com água e concentrado, criando um ciclo contínuo e eficiente.
O processo da antraquinona, também conhecido como processo de Riedl-Pfleiderer, é um exemplo elegante de um ciclo catalítico. O processo começa com uma solução de 2-alquilantraquinona (por exemplo, 2-etilantraquinona) em uma mistura de solventes orgânicos. Essa solução é hidrogenada usando um catalisador, tipicamente paládio em um suporte sólido. A hidrogenação reduz os grupos quinona a grupos hidroquinona, formando 2-alquilantrahidroquinona. Esta é a etapa de redução. Em seguida, a solução é transferida para um recipiente oxidante onde é borbulhada com ar comprimido. O oxigênio do ar oxida a antrahidroquinona de volta à 2-alquilantraquinona original e, no processo, produz peróxido de hidrogênio. A reação global é [latex]H₂ + O₂ → H₂O₂[/latex]. O peróxido de hidrogênio formado é imiscível com a mistura de solventes orgânicos e é extraído com água deionizada. A solução aquosa resultante apresenta tipicamente cerca de 40% de H₂O₂ em peso. Essa solução pode então ser purificada e concentrada por destilação a vácuo para produzir diversos graus de pureza comerciais, chegando a 70% ou até mais para aplicações específicas. A solução orgânica contendo a antraquinona regenerada é seca e reciclada para a etapa de hidrogenação, tornando o processo um ciclo contínuo. Os únicos insumos líquidos são hidrogênio e oxigênio (do ar), e o único produto é peróxido de hidrogênio (e água).
A escolha do grupo alquila e do sistema de solventes é crucial para a eficiência do processo, pois afeta a solubilidade, as taxas de reação e a estabilidade dos intermediários. Algumas reações secundárias podem ocorrer, levando à degradação da antraquinona, o que exige reposição e purificação periódicas da solução de trabalho. Apesar disso, o processo é altamente eficiente e escalável, razão pela qual permanece como o método padrão para a produção em larga escala de H₂O₂ há mais de 80 anos.
UNESCO Nomenclature: 2208
Química orgânica
Precursores
- Compreensão da química redox quinona/hidroquinona
- desenvolvimento de técnicas de hidrogenação catalítica em escala industrial
- avanços na engenharia química, particularmente extração líquido-líquido e destilação
- Descoberta do paládio como um catalisador eficaz de hidrogenação
Aplicações
- produção em larga escala de peróxido de hidrogênio para a indústria de celulose e papel
- fabricação de intermediários químicos como o óxido de propileno
- Produção de peróxido de hidrogênio de alta pureza para a indústria eletrônica
- fornecimento para instalações de tratamento de águas residuais
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: processo da antraquinona, química industrial, produção de peróxido de hidrogênio, Riedl-Pfleiderer, ciclo catalítico, hidrogenação, oxidação, 2-etilantraquinona, catalisador de paládio, engenharia química.