Позина М.Е. - Перекись водорода и перекисные соединения (1043378), страница 54
Текст из файла (страница 54)
е. реакция, обратная реакции 2). Некоторые из этих реакций сильно ускоряются при нагревании и в присутствии катализаторов. Техническое получение перекиси водорода нз растворов иадсерной кислоты — задача чрезвычайно сложная. Первое время казалось безнадежным при наличии столь сложных взаимовлия* ний произвести полное превращение надсерной кислоты без значительных потерь кислорода и получить чистую перекись водорода с хорошим выходом. Заслуга в разрешении этой проблемы принадлежит Тейхнеру, который в 1905 г.
разработал способ мэ дестилляции перекиси водорода с хорошим выходом даже из растворов надсерной кислоты. Подобно тому, как Вольфенштейн считал, что непременным условием, определяющим возможность дестилляции растворов, перекиси водорода, является полная чистота их, так и Тейхнер пришел к заключению, что причиной потерь кислорода при превращени~ надсерной кислоты в перекись водорода является наличие катализаторов. Если их удалить из системы, то станут возможнымн как иагревание под вакуумом растворов до кипения, так и отгонка образуя>щейся перекиси водорода; удалением про-. дуктов реакции можно будет довестн превращение до конца, т. е. получать из растворов надсерной кислоты чистую концентрированную перекись водорода с хорошим выходом.
Нагреванне растворов настолько повышало скорость реакции 2), что время, необходимое для превращения надсерной кислоты, сильно сокращалось. При этом уже не приходилось опасаться, что вследствие неполноты разложения надсерной и мононадсерной кислот '" могут происходить потери кислорода. Требование исключительной чистоты следует предъявлять не только к реактивам, но и к аппаратуре.
Платиновые электроды не должны содержать никаких анодио растворимых металлов и должны быть изготовлены из чистейшей платины. Надсерная и мононадсерная кислоты в процессе дестилляпии превращаются в перекись водорода. Последняя, по мере образования, отгоняется. Эти процессы при нагревании происходят исключительно быстро, так что компоненты не успевают прореагировать между собой с выделением кислорода. При достаточно быстрой дестилляции и достаточной чистоте растворов удается и течение короткого времени отогнать и сконденсировать почти всю перекись водорода в чистом виде. Высокий вакуум способствует быстрому испарению перекиси водорода и понижает температуру кипения раствора.
Большая скорость дестилляции растворов надсерной кислоты необходима еще н потому, что эти растворы поступают на дестилляцию со всеми загрязнениями. Благодаря малой продолжительности воздействия катализаторов, вредное влияние последних в значительной степени уменьшается. Все же потери кислорода при дестилляции растворов надсерной кислоты на несколько процентов выше, чем при получении Н,Ое из твердого Ке8еОе. Разработка способа получения перекиси водорода нз растворов надсерной кислоты завершила создание ,У первого технического кругового процесса электрохимического получения перекиси водорода. Раствор серной кислоты, получающийся в результате дестилляции, после разбавления водой может быть возвращен в 1 ' р электролизеры; таким образом эта операция замыкает цикл. $> Левенштейн, продолжая работать над усовершенствованием этого способа, сконструировал дестилляционную аппаратуру, "' основанную на принципе <дестилляции орошением».
Дестилляция протекает в вертикальных или наклонных трубах с непрерывной подачей надсерной кислоты и непрерывным отводом серной кислоты. При этом основное внимание было обращено на ускорение дестилляции для того, чтобь> как з можно быстрее испарить нестойкую перекись водорода с хорошим выходом. Электролит, протекающий через аппарат, разделяется на множество частей, отличающихся друг от друга по концентрации и после- д,аде довательно подвергающихся дестилляции.
При этом стмехяции более концентрированные растворы не должны сопри- .ором>ткасаться с менее концентрированными. Эта дестилля- (герм. пат. ционная аппаратура в основном состоит из вертикаль- 24язяз). ной трубки 1 Ьрис. 27), окруженной паровой рубашкой 2. Подлежащая дестилляции надсерная кислота вводится через патрубок 3 и стекает в виде очень тонкого слоя по стенкам трубы, к которым равномерно по всей их длине подводится большое количество тепла. При этом по длине трубы сверху вниз создается перепад концентраций с множеством отдельных ступеней. Достоинством такого способа дестилляции являетгя то, что при этом достигается максимальное отношение поверхности нагрева к количеству жидкости, благодаря чему жидк<м ть имеет возможность поглотить большое количество тепла и пспарн>тся с большой скоростью.
Пары перекиси водорода отводя>гя н рея патрубок 4, а серная кислота стекает в сосуд 5. Этим способом, дающим 85%-ный выход при дсг>илляпин, пользовались в Вейсенштейне в течение долгом»ям мгпи, Однако способ этот страдает тем недостатком, что вары перекиси 224 концкнтянговкннк Н Оя иигивхннкм и" дкстнлляцнкя лкстилляцня НзОз из гхстзогок Н $яОз 225 водорода, подымающиеся по трубе, могут вступать в реакцию со' стекающим ао стенкам раствором, в верхней части еще холодным., По мере продвижения вверх пары встречают на своем пути рас-,, твор, все более богатый активным кислородом. Вследствие неизбежной обратной конденсации не только уменьшается выход, но, в случае применения металлических труб, увеличивается и их. разрушение. Совершенно неожиданным преимуществом этого способа оказалась возможность (благодаря большой скорости дестялляции) обрабатывать электролиты, содержащие катализаторы.
Таким образом, требование исключительной чистоты, выставленное Тейхнером и сильно затрудняющее промышленную эксплоатацию, — стало излишним. Этот способ сыграл большую роль в развитии технологии получения перекиси водорода из растворов над-.- серной кислоты. Основную характерную особенность его в большую скорость испарения перекиси водорода из раствора, протекающего в виде тонкой пленки по большой поверхности нагрева, можно найти почти во всех патентах, появившихся в после,яующие годы и касавшихся дестилляцин надсерной кислоты. Хемпель получил фр. пат. 445096 (с дополнением к нему. 17505) на следующий способ дестилляции.
Раствор надсерной кислоты пропускают через горизонтально расположенную нагревательную трубку, например, через расположенный в горизонтальной плоскости змеевик. Пары перекиси водорода в момент их. образования выпускают одновременно в разных местах через. множество отводов, расположенных последовательно один за другим в направлении движения жидкости. Хемпель предлагает также применять для дестилляции вертикальные или наклонные трубки, обогреваемые снаружи и имеющие на верхнем конце змеевики, через которые происходит удаление паров перекиси водорода сразу же после их образования в вакууме.
Благодаря этому можно избежать соприкосновение паров с исходным и отработанным растворами. я Иснаритель. Значительное усовершенствование в процесс дестилляции растворов надсерной кислоты внесли Левин и Молин.кзз Они предложили в качестве материала для нагре-. вательных труб, вместо золота и платины, металлов, вполне, аравда, стойких, но дорогих, более простые и дешевые, например свинец. Раствор надсерной кислоты подается через верхний конец вертикально расположенной свинцовой трубы, окруженной паровой рубашкой, и стекает в виде тонкой пленки по внутренней поверхности трубы.
Пленка жидкости защищает поверхность трубы от воздействия парон перекиси водорода в том случае, если последние быстро удаляются нз области нагрева н конденсируются, Скорость дестилляции должна быть больше скорости разложения. Трубы должны иметь поэтому большой внутренний диаметр и относительно малую толщину стенок для быстрой передачи тепла. При применении свинца в качестве конструкциоииого материала для дестнлляционной аппаратуры скорость дестиллянин больше скорости разложения перекиси водорода на свинце.
Однако способ этот оказался неприменимым в промышленном масштабе, так как свинцовые трубы подвергались интенсивному разрушению, в особенности в местах ввода надсерной кислоты, и выходы не превышали 70Я1,. Малому выходу способствовало также и то, что аатрубок для отвода парса перекиси водорода я холодильник для них были также изготовлены из свинца; под действием же перекиси:водорода в отсутствие серной кислоты свинец быстро разрушается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
