NO136836B - Fremgangsm}te til fremstilling av hydrokinon. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av hydrokinon ved elektrokjemisk omdanning av benzen.

Det er kjent elektrokjemisk å oksydere benzen til kinon og deretter elektrokjemisk å redusere kinon til hydrokinon (østerrisk patent nr. 5.128). Derved føres benzen i nærvær av et diafragma i kretsløpet mellom anoderommet og katoderommet, for å holde konsentrasjonen av kinon i benzen lav, ved omkring 1-2%. Derved arbeides det ved omkring 20-40°C. Gjenvinningen av hydrokinon skjer fra elektrolytten som forlater katoderommet, f.eks. ved avkjøling og utskilling av de dannede hydrokinonkrystaller. Vanligvis benyttes det elektroder av bly eller blylegeringer hvorved det er arbeidet med og uten tilsetning av depolariseringsmidler for blyanodene. Som elektrolytt ble det som regel valgt svovelsyre, eventuelt med en tilsetning av natriumsulfat, hvorved det ble arbeidet med et forhold mellom benzen og svovelsyre på omkring 2:1 til 10:1.°

Da det ved elektrolyttblandingen dreier seg om en tofasebland-ing, ble det til forbedring av fremgangsmåten tilsatt emulger-ingsmiddel, noe som imidlertid kunne medføre mangler som kunne påvirke omsetningen og utskillingen av hydrokinon ugunstig (tysk patent nr. 1.101436 og 1.102.171).

Det er nå funnet at man på fordelaktig måte kan oppnå hydrokinon ved elektrokjemisk oksydasjon av benzen til kinon i et anoderom i en elektrolysecelle, gjennom hvilken man med høy hastighet fører en meget fint dispergert strøm av benzen og fortynnet svovelsyre, og ved elektrokjemisk reduksjon av kinon til hydrokinon i katoderommet i elektrolysecellen, gjennom hvilket man med høy hastighet fører en meget fint dispergert strøm av benzen, fortynnet svovelsyre og kinon, hvis kinoninnhold ikke er større enn 2%, hvorved man adskiller største-parten av det oppnådde hydrokinon ved avkjøling av den fra katoderommet kommende strøm, og fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsen, karakteriseres ved at man tilsetter frisk benzen til anodekretsløpstrømmen før dennes innføring i anoderommet, forgrener en tilsvarende del av anodekretsløpstrømmen etter anoderommet, adskiller svovelsyre fra denne delstrømmen, hvilken svovelsyre føres tilbake til anodekretsløpstrømmen, tilsetter den gjenværende benzen-kinonblanding til katodekretsløpstrømmen før dens innføring i katoderommet, skiller ut en tilsvarende del av katodekretsløpstrømmen'etter katoderommet, skiller ut benzen fra denne delstrøm, hvilken benzen føres tilbake til anodekretsløpstrømmen, og at den, etter avskilling av hydrokinonet gjenværende svovelsyre, føres tilbake til katodekretsløpet før dettes innføring i katoderommet.

De fordeler, som oppnås ved disse ytterligere krets-løp innenfor rammen av foreliggende fremgangsmåtekombinasjon, var overraskende. Først og fremst skal det påpekes at rom-tid-utbytte, beregnet på tilført benzol, ligger opptil omtrent 2 0% høyere enn ved de kjente fremgangsmåter, på tross av den høyere belastning av cellen på grunn av den ytterligere og i turbulent strømning førte kretsløpsmengde. Dette muliggjorde å arbeide med tilsvarende mindre elektrodeflater ved samme rom-tid-utbytte. Av spesiell fordel er det videre at det ved arbeidsmåten, ifølge oppfinnelsen, gis en mulighet.til å holde hydrokinonkonsentrasjonen ved utløpet for katoden vesentlig høyere enn til nå.

Mens konsentrasjonen for hydrokinon ved de kjente fremgangsmåter, tilsvarende kinonkonsentrasjonen på maksimalt 2% som må holdes, nødvendigvis også ligger ved denne verdi, kan den nå f.eks. holdes på opptil 8% (se eksemplets 80 g/l) og høyere. Dette tillater en ganske vesentlig innsparing ved ad-skillelsen av hydrokinon fra elektrolytten, f.eks. ved avkjøl-ing til 0°C, og dermed en betydelig forbedring av fremgangs-måtens økonomi. Den energi, som her spares, er nemlig vesentlig høyere enn den pumpeenergi som må anvendes for de to interne kretsløp. Videre er det også lettere mulig å oppnå hydrokinon med høy renhet.

I fig. 1 vises et prinsippskjerna for den kontinuerlige gjennomføring av fremgangsmåten, hvor beholdere, pumper, ven-tiler osv. er utelatt.

Gjennom anoderommet A fører, gjennom rørledningene 1,2,3 og 4, en kretsløpstrøm av elektrolytt, f. eks. fortynnet svovelsyre og benzen som inneholder små mengder, f.eks. 1-2% kinon. Det benyttes fortrinnsvis en, omkring 15-30%-ig, spesielt 20%-ig, svovelsyre, hvorved forholdet mellom benzen og svovelsyre ved tilførsel til anoderommet bør ligge på mellom 1:1 og 1:6. Frisk benzen, henholdsvis ikke-omsatt tilbakefør-ingsbénzen, utvunnet fra prosessen, tilsettes til kretsløp-strømmen over rørledningene 5 hhv. 6. I rørledning 1 er det bygget inn et filter som fjerner faste biprodukter fra anoderommet, slik som bly og blyoksyd, blysulfat eller sulfonerte produkter av benzen og kinonpolymer fra kretsløpstrømmen. Hastigheten i kretsløpstrømmen reguleres slik at det opprett-holdes turbulens i anoderommet for gjennomblanding av de to væskefaser, elektrolytt og organiske forbindelser. En del av kretsløpstrømmen, f.eks. omkring 5-10%, eventuelt også mer, føres over rørledning 7 til utskilleren B. Her adskilles svovelsyre fra benzenoppløsningen, og svovelsyren føres tilbake til kretsløpstrømmen over rørledning 8. Benzenoppløsningen bør helst ikke inneholde mere enn 2% kinon. Den tilføres katoderommet C over rørledning 9. Også gjennom dette føres det en kretsløpstrøm (over rørledningene 10,11,12,9), som be-står av fortynnet svovelsyre og benzen. Forholdet mellom benzen og svovelsyre ligger mellom omkring 1:2 og 1:8, fortrinnsvis ved omkring 1:4 til 1:6, hvis man f.eks. benytter, en 10%-ig svovelsyre. I dette tilfelle kan innholdet av hydrokinon f.eks. ligge på 7 0-80 g/l. Av katodekretsløpstrøm-men føres en del f.eks. 10%, over rørledning 13 til utskilleren D. Avhengig av likevekten.kan selvfølgelig også en mindre eller større del av kretsløpstrømmen fjernes. I utskilleren D skiller tilbakeføringsbenzenen, som kun inneholder meget små mengder, f.eks. 0,1%, hydrokinon seg fra den svovelsure oppløsning. Benzen føres over rørledning 6 tilbake til prosessen. Denne svovelsure oppløsning, som inneholder hydrokinon, føres over rørledning 14 til opparbeiding E, f.eks. krystallisering ved 0°C. Svovelsyren, som oppnås derved, og som kan inneholde opptil 4% hydrokinon, føres tilbake over rørledning 15 til katodekretsløpstrømmen. Også den, ved kry-

stalliseringen oppnådde moderlut, kan føres dit.

Ved anvendelsen av de to kretsløp, kan totalprosessen gjøres apparativt meget enkel. Det utvunnede hydrokinon er av høy renhet da forurensninger fra anoderommet så og si ikke når katodekretsløpstrømmen

Eksempel

En blanding av ca. 18 1 20%-ig svovelsyre og 9 1 benzen, inneholdende 1,5% kinon, ble ført som kretsløpstrøm gjennom et anoderom med et volum på omkring 2 1. Elektrolysen ble gjennom-ført ved 7,5 V, 600 A og 35°C. En del av den oppnådde omsetningsblanding, som oppviste et kinoninnhold på 2%, ble tilsatt til kretsløpstrømmen, som ble ført gjennom katoderommet, og som besto av ca. 20 1 10%-ig svovelsyre og 7 1 benzen samt mindre andeler hydrokinon. I katoderommet blir hydrokinonkonsentrasjonen anriket til ca. 80 g/l. Fra den på denne måte oppnådde omsetningsblanding ble det fjernet en del som tilsvarte benzen-oppløsningen som ble tilført fra anoderommet, og den fjernede del ble skilt i en benzenoppløsning og en svovelsur oppløsning. Benzenoppløsningen, som inneholdt ca. 0,015% kinon og 0,15% hydrokinon, ble ført tilbake til anoderommet. Samtidig ble det til dette tilført en mengde frisk benzen som tilsvarte mengden av omsatt benzen. Fra den svovelsure oppløsning ble det utvunnet hydrokinon ved krystallisering ved 0°C. Den gjenværende svovelsyre, som fremdeles inneholdt ca. 35 g/l hydrokinon, ble tilsatt til kretsløpstrømmen gjennom katoderommet.

Det oppnådde hydrokinon hadde en renhet på 99,5%. Utbytte, beregnet på tilsatt benzen, lå på 5,2%; strømutbytte, beregnet på hydrokinon, på 3 7,5%.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av hydrokinon ved elektrokjemisk oksydasjon av benzen til kinon i et anoderom i en elektrolysecelle, gjennom hvilken man med høy hastighet fører en meget fint dispergert strøm av benzen og fortynnet svovelsyre, og ved elektrokjemisk reduksjon av kinon til hydrokinon i katoderommet i elektrolysecellen, gjennom hvilket man med høy hastighet fører en meget fint dispergert strøm av benzen, fortynnet svovelsyre og kinon, hvis kinoninnhold ikke er høyere enn 2%, hvorved man adskiller størsteparten av det oppnådde hydrokinon ved avkjøling av den fra katoderommet kommende strøm, karakterisert ved at man tilsetter frisk benzen til anodekretsløpstrømmen før dennes inn-føring i anoderommet, forgrener en tilsvarende del av anode-kretsløpstrømmen etter anoderommet, adskiller svovelsyre fra denne delstrømmen, hvilken svovelsyre føres tilbake til anode-kretsløpstrømmen, tilsetter den gjenværende benzen-kinonblanding til katodekretsløpstrømmen før dens innføring i katoderommet, skiller ut en tilsvarende del av katodekretsløpstrømmen etter katoderommet, skiller ut benzen fra denne delstrøm, hvilken benzen føres tilbake til anodekretsløpstrømmen, og at den, etter avskilling av hydrokinonet gjenværende svovelsyre, føres tilbake til katodekretsløpet før dettes innføring i katoderommet .