Brevet FR2123276A1 — publié le 19720908

i 2123276 On sait que les solvants des porteurs de réaction, c'est-à-dire des dérivés quinoniques, sont soumis à des exigences particulièrement importantes. C'est ainsi qu'ils doivent non seulement posséder un pouvoir solvant élevé pour la 5 forme tant quinonique qu'hydroquinonique du porteur de réaction, mais qu'ils doivent aussi -en ce qui concerne la densité, la viscosité, la tension superficielle- correspondre aux conditions existantes dans les divers stades du procédé à 1'anthraquinone, conditions qui influencent la vitesse d'hydrogénation et la 10 vitesse d'oxydation, et l'écoulement de la solution de travail à travers l'appareillage. En outre, la solubilité dans l'eau de ces solvants doit être faible, mais leurs points de flamme et de combustion doivent par contre être élevés. En outre, les solvants ne doivent pratiquement pas s'altérer pendant le cycle du procé-15 dé. Techniquement, ces exigences ne sont approximativement ■ satisfaites que par des mélanges d'un solvant de 1'anthraquinone et d'un solvant de 1'hydroanthraquinone. Les solutions de travail constituées par un solvant unique n'ont jusqu'à 20 maintenant pas réussi à s'imposer techniquement, voir Winnacker-Kuchler, Chem. Technologie, Tome 1, Anorg. Technologie I, 1970, pages 534-535• La présente invention concerne un procédé de préparation de peroxyde d'hydrogène par le procédé connu à l'anthra-25 quinone, caractérisé en ce que l'on emploie comme solvants, pour les porteurs de réaction, des composés triazino stables, aussi bien comme solvant unique qu'en mélange avec des solvants connus de la quinone, ou de 1'anthraquinone. Suivant une caractéristique de l'invention, on 30 utilise des composés 1,3,5-triaziniques de la formule générale (X) suivante : H I N N 35 R3>-N C C RI (I) H \ N * S R2 dans laquelle : R_^ est un radical alkyle comportant de 1 à 4 atomes de carbone, de préférence de 1 à 2 atomes de carbone. 40 Rn correspond à l'une des possibilités citées pour R ; R -et R £ 1 1 dà 71 45126 2 2123276 pouvant être identiques ou non ; R^ correspond à R^, étant en fait soit identique, soit non identique à R^ ; R^ correspond à R^, étant en fait soit identique, soit non iden-5 tique à R_^. Cbmme solvant unique du porteur de réaction, la diméthylamino-2-diéthylamino-4-H-6triazine, et la 2'4-bis-dié-thylamino-2,4-H-6-triazine ont particulièrement fait leurs preuves. Etant donné que les densités de ces triazinodéri-10 vés ne se différencient pas suffisamment de celle de l'eau, une extraction ,7ar l'eau du peroxyde d'hydrogène formé dans le processus n'est possible que lorsque les dérivés triazino de la formule I sont employés en mélange avec d'autres solvants de la quinone ou de 1 'hydroquinone', grâce auxquels une compensation 15 correspondante de la densité devient possible. Comme solvants de la quinone, on envisagera par exemple : les polyalkylbenzènes, le tertiobutyl benzène, le tertiobutyl toluène et le triméthylbenzène ; et comme solvants de 1'hydroquinone, on envisagera, par exemple,les esters de l'acide 20 phosphorique et de l'acide phosphonique, le diisobutylcarbinol, la diisobutylcétone et l'acétate de méthylcyclohexanol. Le rapport de la triazine au solvant connu doit être réglé de façon qu'il en résulte une densité d'ensemble du mélange de moins de 0,98 à 20° C. Le peroxyde d'hydrogène peut alors facilement 25 s'extraire du mélange par de l'eau. Les triazinocomposés mentionnés ci-dessus ,ne peuvent s'employer comme solvant unique que lorsque le peroxyde d'hydrogène formé se désorbe par d'autres solvants organiques. Les acides carboxyliques et leurs esters, ainsi 30 que leurs alcool, éther, et cétone, le cas échéant jen mélange avec des hydrocarbures, conviennent à la désorption du pexoyde d'hydrogène, suivant les demandes de brevets allemands P l8 02 003. 4l, P 19 51 211.9-41. Etant donné qu'une solution de travail, de la-35 quelle on récupère le peroxyde d'hydrogène par le procédé de désorption, est exposée à des contraintes plus élevée qu'une même solution dans laquelle le peroxyde d'hydrogène est extrait par l'eau,il s'est, le cas échéant, avéré avantageux de stabiliser ladite première solution. On a trouvé que des antioxydants 40 convenaient à cette fin, spécialement des phénols et des naphtols 71 45126 3 2123276 à empêchement stérique, comme par exemple le ditertiobutyl-2,6 phénol, le ditertiobutyl-2,6-méthyl-4 phénol. Ces substances sont déjà pleinement efficaces dès qu'on les ajoute par quantités de 0,1 à 1 % en poids, rapportées à la quantité de la solution de 5 travail employée ; mais il s'est avéré qu'une teneur plus importante ne présentait pas d'inconvénients. La vitesse d'oxydation de 1'anthrahydroquinone formée dans le cycle du procédé n'est pas influencée par l'addition de ces antioxydants, et la stabilité du peroxyde d'hydrogène fabriqué en est même augmentée. 10 Naturellement, si nécessaire, ces antioxydants peuvent aussi être employés lorsque le peroxyde d'hydrogène doit être non pas désorbé, mais extrait par l'eau. Comme dérivés quinoniques, on envisage les alky-1anthraquinones dont les chaînes alkyles contiennent deux et 15 plus de deux atomes de C, et 1'éthyl-2-anthraquinone, la tertio-butyl-2-anthraquinone, 1'amyl-2-anthraquinone conviennent particulièrement . Dans ce quit suit, on indique, à titre d'exemple, la diméthylamino-2-diéthylamino-4-H-6-triazine. Ce corps dissout 20 à 25° C 240 g 45° C 300 g , , . „ . . (.du mélangé des anthraquinones; 60° C 400 g 700 C 500 g 25 d'un mélange (50/50) d'éthyl-2-anthraquinone et d'éthyl-2-tétrahy-droanthraquinone. La solubilité d'un mélange d'éthyl-2-anthraqui-none et d'éthyl-2-tétrahydroanthraquinone est d'environ 450 g/litre à 70° C. La basicité de la triazine peut se comparer avec 30 celle de la collidine. Pour la collid'ine, on trouve dans la littérature un pKg de 6,69 et, pour le composé triazino, on a déterminé un pKg de 6,78. Etant donné cette basicité, le composé est aussi très facilement soluble dans les acides dilués. Dans l'eau neutre, il ne s'en dissout par contre que moins de 0,1 %. Inver-35 sement, la solubilité de l'eau dans la triazine à 20° C est de 15 %, mais, par contre, à 60° C, il ne se dissout plus que 4 % d'eau. La solutibilité de l'eau dans le composé triazino, est, en outre, dépendante de la teneur en anthraquinone. Dans une 40 solution de 300 g d'anthraquinone par litre de solution de tra 71 45126 k 2123276 vail, on ne dissout plus à 60° C qu'environ 2 % d'eau dans le composé triazino. Les données importantes pour la mise en oeuvre technique sontt par exemple, pour la triazine suivante du tableau 1. TABLEAU I Caractéristiques physiques de la diméthylamino-2-diéthylamino- 2-H-6-triazine 1,3)5 25 30 Point d'ébullition (760 torrs) 253° C 10 Point de fusiofi - 70° C Point de flamme 143° C Point de combustion 25 nD 155° C 1,5265 Densité (20° C) 1,0367 15 (40° C) 1,0204 O 0 O 1,0045 Viscosité (20° C) 10,6 cP (40° C) 4,96 cP (60° C) 3,00 cP 20 **8 6,78 35 L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples, non limitatifs, donnés ci-après. Le rendement en HO, d'environ 5 % plus élevé dans l'exemple 3 que dans l'exemple 1, indique que 11 antioxydant stabilise aussi le peroxyde d'hydrogène, qui s'est formée. EXEMPLE 1 : Dans 300 g d'un mélange de 50 parties d1éthyl-2-anthraquinone et de 50 parties d ' éthyl-2-tétraiiydroanthra-quinone, dissous dans un litre de diméthylamino-2-diéthylami-no -4-H-6 -triazine , on fait passer à 50° C, en présence de palladium, autant d'hydrogène qu'il en faut pour que 70 % de 1'anthraquinone soit hydrogénés. Après filtration du catalyseur à l'abri de l'oxygène, on oxyde la solution de travail à l'air, et le peroxyde d'hydrogène formé est désorbé à l'acétate de n-butyle. On obtient 200 g d'une solution anhydre, à 13>5 pour cent de peroxyde d'hydrogène dans l'acétate de n-butyle, ce qui correspond à un rendement en peroxyde d'hdyrogène de 27 g/litre. La densité de cette solution de travail à 50° C est de 1, 0575 et sa viscosité à la même température est de 7,13 cP. 71 45126 5 2123276 Exemple 2 : Pour vérifier la stabilité de la diméthylami-no-2-diéthylamino-4-H-6-triazine, on a fait passer à 130°C, pendant 60 heures, de l'oxygène pur à une vitesse de 70 ml/ minute 5 à travers 250 ml du composé. La quantité des produits de décomposition était} après ce temps-là) de 9,7 %• Le même essai a été. répété avec addition de 0,25 % de d-itertiobutyl-2,6-phénol, et un autre essai en présence de 2,6-ditertiobutyl - 2,6-méthyl-4 phénol, et l'on a trouvé que la diméthylamino-2,6 diéthy-10 lamino-4-H-6-triazine était parfaitement stable dans ces conditions. La quantité des produits de décomposition était de 0,05 %• Exemple 3 : Un mélange de 30 g d'éthyl-2-anthraquinone, et d'éthyl-2-tetrahydroanthraquinone (50/50) est dissous dans 15 100 ml de diméthylamino-2-diéthylamino-4-H-6-triazine, on y ajoute 0,3 g de ditertiobutyl-2,6 méthyl-4 phénol, et on v fait passer en présence de palladium de Mohr autant d'hydrogène qu'il en faut pour que 70 % du porteur deréaction soit hydrogéné. Après filtration du catalyseur, à l'abri de l'oxygène, on oxyde la 20 solution. La vitesse d'oxydation n'est pas influencée par l'an- tioxydant. Après désorption par l'acétate de n-butyle, on obtient 164 g d'une solution anhydre, à 17, 3 pour cent de peroxyde d'hydrogène dans l'acétate de n-butyle, ce qui correspond à un rendement en peroxyde d'hydrogène de 28,4 g/litre. 25 Exemple 4 : 90 g d'éthyl-2-anthraquinone et 90 g d'éthyl-2-tetrahydroanthraquinone sont dissous dans î litre d'un mélange de solvants, constitué de 70 parties de polyalkylbenzène (densité à 20°C = 0,89) et de 30 parties de diméthylamino-30 2-diéthylamino-4-H-6-triazine, et hydrogénés en présence de palladium en suspension. Le passage de l'hydrogène est interrompu lorsque les porteurs de réaction sont hydrogénés à 60 %. Après séparation du catalyseur, on oxyde la solution par l'oxygène, et on extrait par l'eau le peroxyde d'hydrogène 35 formé. Le rendement est de 15 g de peroxyde d'hydrogène par litre. Bien entendu, l'invention n'est pas l'imitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits. On pourra, au besoin, recourir à d'autres modes et à d'autres formes de 40 réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 45126 6 2123276 REVENDICATIONS 1°) Procédé de préparation de peroxyde d'hydrogène par le procédé à 11anthraquinone, dans lequel le dérivé quinonique, en tant que porteur de réaction dans un mélange 5 de solvants, est alternativement hydrogéné et oxydé, caractérisé en ce que l'on utilise comme solvant du porteur de réaction des composés triazino stables, aussi bien comme solvant unique qu'en mélange avec des solvants connus de la quinone ou de 1'hydroquinone . 10 2°) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, comme composés triazino, on emploie des composés triazino 1, 3, 5 de formule H » c 15 R„ N N R . \ k[ 1 ' 1 N «— t C — N *k' ^ N ^ ^R2 20 dans lesquels : R^ est un radical alkyle comportant de 1 à 4 atomes de C, de préférence de 1 à 2 atomes de C ; R„ correspond à. l'une des possibilités citées pour R ; R et " 11 Rg pouvant être identiques ou non ; 25 R^ correspond à , étant en fait identique ou non à R^ R^ correspond à R^, étant en fait identique ou non à R^. 3°) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les triazines sont mélangées aux solvants connus de la quinone ou de 30 1'hydroquinone suivant un rapport tel que la densité du mélange qui en résulte est inférieure à 0,98 à 20°C. 4°) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, comme solvants des quinones, on utilise : des polyalkylbenzènes, du 35 tertiobutylbenzène, des tertiobutyltoluene et du triméthyl-benzène , et comme solvant des hydroquinones : des esters de l'acide phosphoriques et phosphoniques, du diisobutylcarbinol, de la diisobutylcétone et de l'acétate de méthylcyclohexanol. 5°) Procédé suivant l'une quelconque des 40 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on ajoute en plus des antioxydants. 71 45126 7 2123276 6°) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise comme antioxydants des phénols et des naphtols à empêchement stérique tels que du ditertiobutyl-2,6-phénol et/ou du ditertiobutyl-2,6-méthyl-4 phénol, à des quantités de 0,1 à 1 % en poids, rap portée au poids de la solution de travail.