一種用于制造純化的過氧化氫水溶液的方法
【專利說明】一種用于制造純化的過氧化氫水溶液的方法
[0001] 本申請要求于2012年12月20日提交的歐洲申請號12198510. 5的優先權，出于 所有的目的將此申請的全部內容通過引用結合在此。
[0002] 本發明涉及一種用于制造純化的過氧化氫水溶液的改進方法。
[0003] 已知的實踐是根據烷基蒽醌法以得到一種純化的過氧化氫水溶液（以Interox International名義的專利申請EP0, 529, 723)。在這一已知的方法中，將粗制的過氧化氫 水溶液引入到以有機溶劑進料的提純器中。根據這種已知的方法得到的過氧化氫水溶液含 有大量的有機雜質。當檢測這些有機雜質的性質時，可以看到有多種有機雜質存在。可以 通過例如GC/MS(氣相色譜法/質譜法）測定這些有機雜質的化學組成。
[0004] 已發現，存在于粗制的過氧化氫水溶液中的有機雜質中的大部分包含從7至19個 碳原子和至少一個氧原子并且具有從200°C至450°C的沸點。這些有機雜質致使該過氧化 氫水溶液用處很小，特別是對于電子應用。希望提供一種具有降低的有機雜質含量的過氧 化氫水溶液。還希望以經濟上和技術上有利的方式，例如通過消耗最小量的起始原料和新 鮮試劑來得到過氧化氫水溶液。
[0005] 在US6, 224, 845中描述的方法通過使用在清洗前已經受純化處理的有機溶劑來 清洗粗制過氧化氫水溶液而至少部分克服了這些問題。建議通過蒸汽汽提來純化有機溶 劑。然而，此純化步驟具有得到的有機溶劑含有水的缺陷，水必須在粗制的過氧化氫水溶液 的純化中使用有機溶劑之前去除。此外，該蒸汽汽提方法具有氧氣可存在于蒸汽中的缺陷， 當它與過氧化氫接觸時，這可能導致危險的問題。
[0006] 本發明針對于通過提供一種用于純化有機溶劑的改進的并且經濟上有利的方法 來克服此問題。
[0007] 因此，本發明的一個實施例涉及一種用于純化有機溶劑的方法，其中該方法包括 通過使用氮氣汽提來處理該有機溶劑的步驟。本發明還涉及一種用于制造純化的過氧化氫 水溶液的方法，其中該方法包括通過使用氮氣汽提來純化至少一種有機溶劑的步驟以及使 粗制的過氧化氫水溶液經受使用通過該汽提步驟得到的有機溶劑的清洗操作的步驟。
[0008] 已出人意料地發現，雖然通過使用氮氣汽提該有機溶劑，克服了通過蒸汽汽提來 純化該有機溶劑而發生的以上問題，但是純化該有機溶劑到使其合適于在清洗粗制的過氧 化氫水溶液中使用的程度。該清洗操作去除了大部分通常在粗制的過氧化氫水溶液中存在 的有機雜質，以得到純化的過氧化氫水溶液。
[0009] 術語"清洗操作"旨在表示任何在化工中眾所周知的使用有機溶劑的對粗制的過 氧化氫水溶液的處理，該處理旨在降低在過氧化氫水溶液中的雜質含量。此清洗可為，例如 通過有機溶劑在比如離心萃取機或液/液萃取塔的裝置中提取在粗制的過氧化氫水溶液 中存在的雜質，例如以逆流的方式運行。液/液萃取塔是優選的。
[0010] 表述"粗制的過氧化氫水溶液"旨在表示直接由過氧化氫合成步驟或由過氧化氫 提取步驟或由儲存單元得到的溶液。根據本發明的方法，粗制的過氧化氫水溶液可能已經 受一個或多個處理從而在清洗操作之前分離出雜質。
[0011] 優選地，使該有機溶劑相對于該粗制的過氧化氫水溶液逆流。該清洗操作的效力 取決于該有機溶劑的流速。當該有機溶劑的流速增加時，該清洗操作的效力提高。用于該 清洗操作的有機溶劑的體積定義為該有機溶劑的流速與該粗制的過氧化氫水溶液的流速 的商。
[0012] 由此，本發明涉及一種用于純化有機溶劑的方法，其中該方法包括通過 使用氮氣汽提來處理該有機溶劑的步驟。汽提的技術是眾所周知的，例如，在"化 學工程師的分離技術手冊（Handbookofseparationtechniquesforchemical engineers) "McGraw-Hill，1996,第1部分，第249頁-第274頁中。用于汽提的氮氣具有 優選地從50°C至180°C、更優選地從70°C至160°C并且尤其優選地從90°C至140°C的溫度。
[0013] 本發明的方法優選地在大氣壓下進行。然而，本發明的方法還可以在高于或低于 大氣壓的壓力下進行，例如在從0.2巴絕對壓力至2.0巴絕對壓力的壓力下。
[0014] 在本申請的正文中，術語"氮氣"指的是含有至少9〇V〇1.-%、優選地至少 95vol. - %、更優選地至少98vol. - %、還甚至更優選地至少99vol. - %并且優選地至少 99. 5vol. -%的分子氮的氣體。氮氣優選地大體上不含氧氣，更優選地不含氧氣。
[0015] 在根據本發明的方法中，極性有機溶劑、非極性有機溶劑和它們的混合物可以用 作有機溶劑。然而，優選地使用極性有機溶劑和非極性有機溶劑的混合物。該極性有機溶 劑保證雜質的良好提取。由于它們與水不互溶，該非極性有機溶劑保證良好的相分離。在 此混合物中非極性有機溶劑和極性有機溶劑之間的重量比，優選地為小于或等于8。以特別 優選的方式，此比率小于或等于4。
[0016] 可使用的非極性有機溶劑是例如脂肪族烴和/或芳香族烴或它們的混合物。這些 烴類是例如甲苯、二甲苯或含有從1至5個烷基取代基的芳香族烴。通常，該烷基取代基含 有從1至5個碳原子。可任選地使用比如二氯甲烷的鹵代脂肪族烴和/或鹵代芳香族烴。
[0017] 可選擇的極性有機溶劑是，例如醇或醇的混合物以及酰胺、羧酸酯或磷酸酯、烷基 磷酸酯或這些溶劑中的至少兩種的混合物。直鏈或支鏈的仲脂肪醇給出了良好結果并且因 此是優選的。特別優選的極性有機溶劑是2,6_二甲基-4-庚醇。
[0018] 在非極性有機溶劑和極性有機溶劑的混合物的情況下，通過使用氮氣汽提的純化 具有造成有利于去除雜質的極性的優勢。
[0019] 本發明涉及一種用于制造純化的過氧化氫水溶液的方法，其中該方法包括以下步 驟：
[0020] i)通過使用如以上描述的氮氣汽提來純化該有機溶劑；
[0021 ] ii)使粗制的過氧化氫水溶液經受清洗操作，該清洗操作使用在步驟i)中得到的 有機溶劑進行，由此得到純化的過氧化氫水溶液。
[0022] 根據本發明的一個優選的實施例，在清洗操作中所使用的有機溶劑的體積通常是 每m3的粗制的過氧化氫水溶液至少31。優選地，該體積是每m3的粗制的過氧化氫水溶液 至少251。該體積通常不超過每m3的粗制的過氧化氫水溶液1001。該體積優選地不超過 每m3的粗制的過氧化氫水溶液751。該清洗溫度通常是至少10°C。優選地在至少20°C的 溫度下操作。通常，該溫度不超過60°C、優選地不超過40°C。該清洗操作所需的時間取決 于所選擇的裝置的大小并且取決于引入到裝置內的粗制的過氧化氫水溶液的流速。
[0023] 在根據本發明的方法中，粗制的過氧化氫水溶液可以根據本領域的技術人員 所熟知的任何方法獲得。過氧化氫的制造方法是，例如，在標準教科書中披露的，比如， Kirk-Othmer，"化學工藝百科全書（EncyclopediaofChemicalTechnology) "，2001 年 8月，"過氧化氫（HydrogenPeroxide)"章或者"烏爾曼化學工業百科全書（Ullmann's EncyclopediaofIndustrialChemistry)"，第五版，1989 年，A13 卷，第 449 頁-第 454 頁。
[0024] 優選地，根據自動氧化過程、特別是烷基蒽醌法得到粗制的過氧化氫溶液。表述 "烷基蒽醌法"旨在表示用于生產過氧化氫水溶液的一種方法，該方法包括使至少一種烷基 蒽醌和/或至少一種四氫烷基蒽醌的工作溶液在稀釋劑中經歷氫化步驟，以生產一種或多 種烷基蒽醌和/或烷基四氫蒽醌。可使用的稀釋劑是以上描述的可以用作有機溶液的液 體。離開該氫化步驟的工作溶液然后經受通過氧、空氣或富氧空氣的氧化，以生成過氧化氫 并且再形成這些烷基蒽醌和/或烷基四氫蒽醌。然后借助萃取步驟（例如用水）將所形成 的過氧化氫從工作溶液中分離出，該過氧化氫以粗過氧化氫水溶液的形式進行回收。離開 該萃取步驟的工作溶液然后再循環至該氫化步驟，以便重新開始該過氧化氫生產循環。
[0025] 術語"烷基蒽醌"旨在代表在1、2或3位被包含至少一個碳原子的直鏈或支鏈的 至少一個脂肪族型烷基側鏈取代的9, 10-蒽醌。通常，這些烷基鏈包含小于9個碳原子并 且優選地小于6個碳原子。此類烷基蒽醌的實例是2-乙基蒽醌、2-異丙基蒽醌、2-仲丁基 蒽醌和2-叔丁基蒽醌、1，3-二甲基蒽醌、2, 3-二甲基蒽醌、1，4-二甲基蒽醌和2, 7-二甲基 蒽醌、2-仲戊基蒽醌和2-叔戊基蒽醌以及這些醌的混合物。
[0026] 術語"烷基蒽氫醌"旨在代表對應于以上規定的9, 10-烷基蒽醌的9, 10-氫醌。
[0027] 根據本發明的方法的一個實施例，使由清洗操作得到的過氧化氫水溶液經受至少 一個后續的純化步驟。此步驟特別用于去除或減少由清洗操作夾帶的有機溶劑的含量。后 續的純化步驟可以由本領域的技術人員所熟知的、用于降低過氧化氫水溶液的雜質含量的 任何方法組成。蒸餾步驟特別適于作為后續的純化步驟。根據本發明的方法的變體產生了 具有根據ISO標準8245定義的小于或等于150mg/l、優選地小于或等于100mg/l的T0C(總 有機碳濃度）的過氧化氫水溶液。甚至可達到小于或等于12mg/l的T0C值。
[0028] 在根據本發明的方法的一個具體的實施例中，該有機溶劑是在烷基蒽醌法中使用 的工作溶液的一部分。此實施例使得在用于清洗根據烷基蒽醌法得到的粗制的過氧化氫水 溶液的操作（清洗操作）中更改有機溶劑的進料流速成為可能。實際上希望提供足夠供給 用于清洗過氧化氫水溶液的操作的有機溶劑的流速。尤其希望的是，能夠根據希望的清洗 效力并且根據將要經受清洗操作的粗制的過氧化氫水溶液的量來調整有機溶劑的流速。
[0029] 在烷基蒽酮法中，工作溶液能夠以足夠大的量得到，以使獲取達到希望的有機溶 劑進料流速所需的有機溶劑量成為可能。
[0030] 根據本發明的方法具有經濟的和技術的優勢，由于它避免使用大量的新鮮有機溶 劑來供給清洗操作。新鮮的有機溶劑比純化的有機溶劑更加昂貴。將新鮮有機溶劑用于清 洗操作的過氧化氫的大規模生產將需要新鮮有機溶劑的連續進料以及在清洗操作后的它 們的破壞。因此，這種大規模生產將是相當成本密集的。
[0031] 在額外的后續純化步驟之前，本發明例如提供了具有降低的有機雜質含量的過氧 化氫水溶液，即具有根據