專利名稱：過氧化氫的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)化合物制備領(lǐng)域，特別涉及從申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)中所得產(chǎn)物堿性過氧化氫水溶液來制備過氧化氫的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中，利用氧陰極反應(yīng)所得過氧化鈉水溶液(堿性過氧化氫溶液)制備過氧化氫時(shí)，一般用堿土金屬的氫氧化物或堿土金屬鹽處理過氧化鈉水溶液，使其產(chǎn)生堿土金屬過氧化物的沉淀，然后用酸處理，懸浮于水中的堿土金屬過氧化物就形成過氧化氫。B、Kastening博士在1973年7月20～27日于第二十五屆國(guó)際電化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上所作的報(bào)告“氧氣通過陰極還原反應(yīng)生產(chǎn)過氧化氫”、和美國(guó)專利說明書4067787就是向過氧化鈉水溶液中加入消石灰或氯化鈣，從而使過氧離子和堿分開，然后用二氧化碳酸化，使形成碳酸鈣和過氧化氫，所得碳酸鈣經(jīng)煅燒后得到氧化鈣和二化碳還可重復(fù)利用。這個(gè)方法的主要缺點(diǎn)是操作過于繁復(fù)，難以投入工業(yè)實(shí)用，特別是所用消石灰或氯化鈣必須是純品，因?yàn)槿绻皇羌兤范枪I(yè)品的話，當(dāng)生成的過氧化氫遇到消石灰或氯化鈣中的雜質(zhì)時(shí)就會(huì)被激烈分解。
本發(fā)明的目的在于，用中和反應(yīng)來綜合利用過氧化鈉水溶液中的堿，即將需用中和法生產(chǎn)的鹽類和過氧化氫的生產(chǎn)組合在一起，以便在生成鹽的同時(shí)得到過氧化氫。
本發(fā)明是以下列思路和方式實(shí)現(xiàn)上述目的的如果要利用過氧化鈉水溶液中的堿，用中和方法是最適宜的，而且利用中和法同時(shí)生產(chǎn)鹽和過氧化氫在經(jīng)濟(jì)上也是合算的;物質(zhì)的溶解度是在一定溫度和壓力下該物質(zhì)在一定溶劑中溶解的最高量，當(dāng)溫度下降時(shí)，一般其溶解度也降低，從而使該物質(zhì)從該溶劑中結(jié)晶出來，因此，利用中和加冷卻的操作可使某些物質(zhì)中和產(chǎn)物的溶解度降低并絕大部分從其溶劑中分離出來，所以對(duì)于在冷卻溫度下在水中溶解度很小的中和產(chǎn)物的選擇就是非常重要的了;此外，該中和產(chǎn)物水溶液最好是中性，至少是微酸性或微堿性，以便減少酸對(duì)設(shè)備的腐蝕問題和避免過氧化氫由于強(qiáng)堿性所引起的加熱不穩(wěn)定問題，所以對(duì)于中和產(chǎn)物水溶液PH值的選擇也同樣是重要的，因此適宜的中和產(chǎn)物應(yīng)能同時(shí)滿足以上的要求。由于磷酸鹽工業(yè)用途廣特別是鈉的磷酸鹽，有可能是本發(fā)明適宜的中和產(chǎn)物。鈉的簡(jiǎn)單磷酸鹽有例如二酸式鹽(NaH2PO4)、一酸式鹽(Na2HPO4)和磷酸鹽(Na3HPO4)。其中NaH2PO4在低溫時(shí)溶解度大，不利于中和產(chǎn)物在低溫時(shí)和過氧化氫的分離;而Na3HPO4水溶液則是強(qiáng)堿性溶液，這樣的強(qiáng)堿性使在加熱時(shí)的過氧化氫呈極不穩(wěn)定狀態(tài);Na2HPO4水溶液在冷卻時(shí)例如在0℃左右，Na2HPO4的溶解度變得很小，約為1.67%，在冷卻時(shí)它能絕大部分被結(jié)晶析出，而且Na2HPO4水溶液是微堿性，因此Na2HPO4被選作本發(fā)明過氧化鈉水溶液的中和產(chǎn)物。在過氧化鈉水溶液中加入酸或酸式鹽即加入磷酸或鈉的二酸式鹽即可得到作為本發(fā)明中和產(chǎn)物的Na2HPO4，然后對(duì)Na2HPO4和H2O2的混合水溶液進(jìn)行冷卻，分離，蒸發(fā)和分餾即可得到Na2HPO4·10H2O和H2O2。至此，本發(fā)明的目的就完全達(dá)到了。
以下用附

圖1的流程示意圖詳細(xì)說明本發(fā)明方法由申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)中空氣陰極出來的堿性過氧化氫溶液的組成是含NaOH約70克/升、H2O2約30克/升的水溶液，在中和槽內(nèi)對(duì)該過氧化鈉水溶液用85%的工業(yè)磷酸或磷酸二氫鈉的水溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，當(dāng)中和至PH9.0～9.7時(shí)，形成Na2HPO4和H2O2的混合水溶液，其反應(yīng)式如下
或這時(shí)，還有由蒸發(fā)器返回的含過氧化氫的Na2HPO4濃鹽進(jìn)入中和槽內(nèi)，使H2O2濃度平衡到5～7%，將該中和反應(yīng)混合物水溶液降溫到+5°～-5℃，生成的Na2HPO4·10H2O結(jié)晶析出，隨后在離心分離機(jī)中將此固液混合物分離，得到固態(tài)的Na2HPO4·10H2O，分離出來含少量Na2HPO4的H2O2水溶液在錫制列管蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)，未蒸發(fā)而殘留的含過氧化氫的濃鹽Na2HPO4從底下流出，使其返回中和槽內(nèi)，所得到的氣態(tài)H2O2和H2O被引入減壓分餾塔中分餾，分餾壓力約為160mmHg，得到約30%H2O2產(chǎn)品，頂部水蒸汽經(jīng)過冷凝后變?yōu)樗?，在分離和蒸餾過程中，H2O2損失6-10%。
在本發(fā)明中用來中和堿性過氧化氫中的堿，并且產(chǎn)生Na2HPO4和H2O2混合水溶液的是工業(yè)磷酸或磷酸二氫鈉(NaH2PO4)。使用工業(yè)磷酸的方案最好選擇在生產(chǎn)磷酸鹽的工廠內(nèi)實(shí)施，因此，可同時(shí)產(chǎn)生過氧化氫和磷酸鹽，按照本發(fā)明方法所得到的磷酸鹽是Na2HPO4·10H2O，利用該水合鹽還可生產(chǎn)Na2HPO4、H3PO4、Na3PO4、Na5P3O10等多種磷酸鹽產(chǎn)物。使用NaH2PO4的方案最好用于原來以陽極法生產(chǎn)過氧化氫的工廠內(nèi)實(shí)施，該廠可同時(shí)采用申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)和本發(fā)明，即采用上述87103988專利申請(qǐng)的空氣陰極，并將不銹鋼陽極板改為耐蝕鈦基陽極板，陰極出來的堿性過氧化鈉水溶液用從陽極出來的磷酸二氫鈉中和。將生產(chǎn)過氧化氫的陽極法改為陰極法后可克服陽極法電耗高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的缺點(diǎn)，并可節(jié)約貴重的鉑電極。這兩個(gè)制備過氧化氫的方案都具有設(shè)備簡(jiǎn)單、安全可靠、生產(chǎn)成本低，沒有環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1從申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)陰極來的過氧化鈉水溶液含有NaOH 80克/升、H2O234克/升，即NaOH/H2O2＝2.35，在其中加入85%的工業(yè)磷酸，將其中和至PH＝9.7，得到Na2HPO4和H2O2的混合水溶液，再加入由蒸發(fā)器返回的含H2O2的Na2HPO4濃鹽，此時(shí)H2O2濃度被平衡至5%，在中和操作中損失全部H2O2的5%，將中和產(chǎn)物溶液冷卻至0℃時(shí)，絕大部分Na2HPO4以Na2HPO4·10H2O析出，然后用離心分離器使該結(jié)晶固體鹽分離，分出的含少量Na2HPO4的H2O2水溶液經(jīng)蒸發(fā)和在分餾壓力約為160mmHg下分餾，可得約30%H2O2產(chǎn)品。
實(shí)施例2將申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)的含醌空氣電極的陽極由不銹鋼改為耐蝕鈦基陽極板，并將陽極液由NaOH改為Na2HPO4的水溶液。在陽極引入300～400克/升的Na2HPO4水溶液，陽極出口得到250～340克/升的NaH2PO4水溶液，即用此NaH2PO4水溶液對(duì)由陰極產(chǎn)生的過氧化鈉水溶液進(jìn)行中和，得到Na2HPO4和H2O2的混合水溶液，再加入由蒸發(fā)器返回的含H2O2的Na2HPO4濃鹽溶液，此時(shí)在中和槽內(nèi)的H2O2濃度被平衡至7%，當(dāng)此溶液冷卻到0℃時(shí)，絕大部分Na2HPO4以Na2HPO4·10H2O形式被析出，用離心分離將其分離，含少量Na2HPO4的H2O2水溶液經(jīng)蒸發(fā)和在約160mmHg下減壓分餾，得到約30% H2O2產(chǎn)品，在分離和蒸餾中H2O2損失10%。本例只生產(chǎn)H2O2而不同時(shí)生產(chǎn)磷酸鹽，因生成的Na2HPO4作為陽極液加到電極中去了。
權(quán)利要求
1.制備過氧化氫的方法，其特征在于，用下列步驟從過氧化鈉水溶液制備(1)用磷酸或磷酸二氫鈉(NaH2PO4)將過氧化鈉水溶液中和至9.0～9.7，使生成Na2HPO4和H2O2的水溶液，(2)使所說的Na2HPO4和H2O2水溶液冷卻到+5～-5℃，從而使絕大部分Na2HPO4以Na2HPO4·10H2O水合物形式析出，(3)在離心分離器中對(duì)含有Na2HPO4·10H2O水合物和過氧化氫水溶液混合物進(jìn)行分離，從而使Na2HPO4·10H2O結(jié)晶從含少量Na2HPO4的過氧化氫水溶液中分離出來，(4)將所說的含少量Na2HPO4的過氧化氫水溶液在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，得到含H2O2和H2O的蒸汽，而含過氧化氫的Na2HPO4濃鹽溶液從底部流出并返回中和槽，(5)將所說的含H2O2和H2O的蒸汽在分餾塔中進(jìn)行減壓分餾，得到約30%H2O2產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機(jī)化合物制備領(lǐng)域，特別涉及從申請(qǐng)?zhí)枮?7103988專利申請(qǐng)中所得陰極產(chǎn)物的過氧化鈉水溶液制備過氧化氫的方法。用磷酸或磷酸二氫鈉將過氧化鈉水溶液中和至pH9.0～9.7，使生成Na
文檔編號(hào)C01B15/032GK1034902SQ88100548
公開日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月11日
發(fā)明者袁志平, 常鐵生 申請(qǐng)人:北京金馬機(jī)電技術(shù)開發(fā)聯(lián)營(yíng)公司