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Jean-Christophe DUPERRON : Ingénieur Procédé - Elf Atochem
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le peroxyde d’hydrogène, plus connu sous le nom d’eau oxygénée, est un liquide incolore utilisé principalement en tant qu’agent de blanchiment de la pâte à papier et des fibres textiles (oxydant) et comme intermédiaire de synthèse.
Le chimiste français Thénard identifie le peroxyde d’hydrogène (H2O2) en 1818 à la suite d’expériences sur le peroxyde de baryum. Cette découverte est à l’origine de la première méthode industrielle de préparation du peroxyde d’hydrogène, entre 1870 et 1880.
À partir de 1910, le procédé électrolytique supplante le procédé BaO2. Le peroxyde d’hydrogène est alors produit par électrolyse de l’acide sulfurique ou de l’hydrogénosulfate d’ammonium avec oxydation anodique, puis hydrolyse de l’acide peroxodisulfurique H2S2O8 ou du peroxodisulfate d’ammonium formé. L’évolution des techniques de distillation permettent alors de produire des solutions plus concentrées et plus stables.
Le procédé d’auto-oxydation d’une alkylanthraquinone, dont il sera question dans le présent document, fut développé durant la dernière guerre mondiale. La quasi-totalité de la production mondiale de peroxyde d’hydrogène (capacité proche de 2,5 Mt / an), est réalisée sur la base de ce procédé, les procédés cités précédemment ayant totalement disparu. Procédé coûteux en investissement, il est le seul à permettre la production de peroxyde d’hydrogène concentré ( > 40 % masse en sortie de cycle organique) à un coût compétitif.
Une unité a été construite au début des années 1990 sur la base d’un procédé de réduction cathodique d’oxygène : le peroxyde produit est cependant d’une faible concentration (30 - 40 g/L).
Différents procédés ont été brevetés pour combiner directement H2 et O2, notamment la synthèse en milieu aqueux sur complexes métalliques du groupe platine. Aucun de ces procédés n’a cependant pu conduire à ce jour à une mise en œuvre industrielle.
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1. Description du procédé
1.1 Principe
Une solution d’alkylanthraquinone subit une hydrogénation catalytique suivie d’une oxydation. Le peroxyde d’hydrogène formé est extrait de la phase organique par un lavage à l’eau déminéralisée. La solution organique est alors prête à subir un nouveau cycle. La solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène est ensuite épurée puis concentrée.
La solution organique, dite solution de travail, est constituée des produits suivants (ainsi que de leurs produits de dégradation accumulés lors des cycles successifs) :
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un solvant non polaire (le plus souvent une coupe aromatique) ayant pour objet de solubiliser la quinone ;
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un ou plusieurs solvants polaires ayant pour objet de solubiliser la quinone hydrogénée : parmi les plus fréquents, on citera le diisobutylcarbinol, l’acétate de 2-méthylcyclohexyle ou la tétra-butylurée ;
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un ou plusieurs types d’alkylanthraquinone, parmi lesquelles l’éthylanthraquinone, l’amylanthraquinone ou encore la butylan-thraquinone.
1.2 Matières premières
Ce sont l’hydrogène et l’air, ainsi que l’eau déminéralisée...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SCHUMB (W.C.), SATTERFIELD (C.N.), WENTWORTH (R.L) - Hydrogen Peroxide. - 759 pages, 1955, Rheinhold Publishing Corporation, New York.
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(2) - KIRK (D.S.) , OTHMER (R.E.) - Encyclopedia of chemical technology. - Vol 13, Hydrogen Peroxide, p. 12-38, 1981, Wiley Interscience.
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(3) - SRI International (YU-REN CHIN) - Report N 68B, Hydrogen Peroxide, - supplement B, 1992, a private report by the Process Economics Program, Menlo Park, Californie.
-
(4) - PASCAL (P.) - Compléments au nouveau traité de chimie minérale, N 4 dans GIGUERE (P.A.) − Peroxyde d’hydrogène, polyoxydes d’hydrogène, - 181 pages, 1975, Masson et Cie, Paris.
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(5) - INRS - * - Fiche toxicologique n 123, 1981.
-
(6) - CEDRE - Mini-guide d’intervention et de lutte face au risque chimique, Peroxyde d’hydrogène....
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