Малотонажная

       2-ю  стадию гидролиза осуществляют  в фарфоровых колоннах с насадкой, которая снабжена распределительными устройствамидля жидкости и пара. Диаметр колонны 0,3 – 0,4 м. высота 0,8 – 2 м. в качестве насадки используют фарфоровые кольца Рашега(25х25х2 см) а так же косорефленую насадку из фтороплата. 
 

       Ректификация 

       Благодаря высокому парцальному давлению паров воды по сравнению с давлением паров Н2О2 вода может быть отделена путем дистилляции.

       Осбенно значительна разность давлений паров воды и Н2О2 в разбавленных растворах. Однако полное разделение смеси таким путем невозможно, т.к. при достижении определенной концентрации Н2О2 в растворе при одновременном повышении температуры кипения вместе с водой в паровую фазу будет переходить всё большее и большее количество Н2О2 вследствии повышения давления паров Н2О2.  Кубовый раствор Н2О2 становится менее стабильным, чем исходный потому что нелетучие примеси (сульфаты металлов) будут оставаться в этом растворе. При повышении температуры раствора скорость разложения Н2О2 будет возрастать, поэтому этот процесс проводят при пониженном давлении с использованием оборудования из химически стойких конструкционных материалов.

       В промышленности Н2О2 до 50 – 90% получают путем перегонки и ректификации. В действующих цехах продукционный  раствор Н2О2 представляет собой 35 – 40%.

       Процесс ректификации осуществляется в насадочной колонне

       Парогазовая смесь с мольной долей Н2О2 4% и 96% Н2О подается под нижнюю тарелку  ректификационной колонны. Температура  смеси на входе -60, на выходе – 40. Давление паров на входе 10 в 4 Па, на выходе 6,65*10 в 5 Па. В верхней сферической части колонны установлен дефлегматор, который предназначен для конденсации паров воды соответствующих количеству возвращаемой жидкой фазы в колонну. Дефлегматор – это кожухотрубчатый теплообменник, в межтрубном пространстве которого конденсируются пары воды и Н2О2, в трубках – охлаждающая вода.

       Пары  Н2О которые сконденсируются в дефлегматоре в виде флегмы стекают по тарелкам колонны, противотоком движется паровая фаза, состоящая из Н2О2 и Н2О.

       Концентрация  раствора Н2О2 стекающего с нижней тарелки  ректификационной колонны регулируется подачей Н2О на дефлегматор. Раствор  Н2О2 после охлаждения в холодильнике 7 поступает в приемную емкость 8, откуда выводится из технологии (35 – 40% продукционный р-р Н2О2)

       Пары  Н2О которые не сконденсировались в дефлегматоре, направляются в поверхностный конденсатор 12, откуда стекают в сборник 13. Этот конденсат используется для корректировки концентрации возвратной Н2SO4 на стадии электролиза. В конденсате содержится 1,5 – 2 кг/м3 Н2О2. Потери Н2О2 на стадии ректификации составляют 1,5 – 2%

       Полученный  раствор Н2О2 содержит 0,5 – 1 кг/м3 Н2SO4, которая в виде капель уносится со стадии гидролиза. Для очистки растворов используют методы: 

       - химический

       - электрохимический

       - ионообменные методы

       Для получения растворов с концентрацией  более 90% используют метод вымораживания 
 

       ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  РАСТВОРОВ 

       Метод получения Н2О2 гидролизом пероксосоединений осуществляется в замкнутом цикле и может быть представлен:

                                                 Н2

       2 Н2SO4       электролиз                    Н2S2O8                 Н2О

                                    2е

             2 Н2SO4       Н2S2O8 + 2 Н2О           Н2О2

                                                 Гидролиз            ректификац 

       В цикловых растворах Н2SO4 накапливаются сульфаты металлов и гидросульфат аммония. Это продукт разложения роданида аммония, которые попадают в электролит в качестве промотирующей добавки, следы металлов, которые попадают в раствор из конструкционных материалов оборудования, значительно снижают выход Н2О2 в процессе гидролиза. Необходимое качество цикловых растворов поддерживается путем перегонки определенного количества Н2SO4 в кварцевых испарителях.

       На  очистку поступает и техническая  Н2SO4 которая вводится в процесс для компенсации ее потерь и расчета 60 – 65 кг на 1т 100% Н2О2. 

       Дистилляция Н2SO4 осуществляется при температуре 300 – 500 градусов и разрежении 300Па, для исключения выделения паров в производственные помещения. Пары Н2SO4 охлаждаются и конденсируются в кварцевых холодильниках откуда направляются в сборник.

       С целью увеличения срока службы кварцевых  испарителей через 40 – 56 часов непрерывной  работы их освобождают от кислоты, промывают  водой и очищают от загрязнения  путем промывки и нагревания 3 – 5% раствором соляной кислоты или 10% р-ром NaCl. Средний срок их службы 5 – 12 мес.

       Выводимое на перегонку количество Н2SO4 которого достаточно для поддержания требуемого качества цикловой Н2SO4 по примесям установлено при длительной эксплуатации действующих цехов и составляет 1 кг на 1 кг100% Н2О2. Снижение этого количества кислоты приводит к увеличению примесей в цикловых растворах и потери Н2О2 в процессе гидролиза. Потери Н2SO4 с гидросульфатом аммония, которая выводится из цикла при дистилляции составляет 35 – 40 кг на 1т 100% Н2О2. Это и есть основной источник потерь Н2SO4.

       В производстве Н2О2 электрохимическим  методом в аппаратурном отношении  стадия перегонки Н2SO4 является самой сложной. Этим и объясняется отсутствие высокой производительности аппаратов для дистилляции Н2SO4. 
 

       Очистка растворов Н2О2 

       В зависимости от способа получения  растворы содержат некоторое количество различных технологических примесей. Электрохим способ приводит к загрязнению Н2SO4 а антрохинонный и изопропиловый приводят к загрязнению продукционного раствора различными органич соединениями. Кроме того в этих растворах обычно присутствуют примеси ионов металлов конструкционных материалов и ионы Cl. 
 

       Очистка от минеральных примесей 

       Требования, которые предъявляются к чистоте  товарног8го продукта (30% р-р Н2О2) определяются его стабильностью, коррозионной активностью, условиями и сроком хранения, а так же области применения.

       Технические сорта Н2О2, которые содержат до 0,5 кг/м3 Н2SO4,Юстабилизатор (пирофосфат натрия), и ингибитор коррозии (не вызывают коррозии алюминиевой тары) отличаются высокой стабильностью и не требуют высокой очистки.

       Н2О2 «медицинский» может быть получен  электрохимич очисткой, в ряде случаев требования к чистоте Н2О2 бывают настолько высоки, что необходимо использовать спец очистку. Она может осуществлена методами:

        - многоступенчатая (вакуум-дистилляция ректификацией)

        - химическими способами с применением  реагентов

        - электродиализом

        - с помощью ионитов 

       Наиболее  эффективный способ очистки Н2О2 – многоступенчатая вакуум-дистилляция  позволяющая очищать растворы от любых примесей. Этим способом можно получать очень чистые сорта Н2О2, реактивы хч, осч – для травки полупроводниковых материалов, а так же 60 – 80% р-ры, которые применяются в органическом синтезе.

       Для упрощения очистки от Н2SO4 желательно проводить предварительную очистку от кислоты и каталитически активных ионов металлов (катионов +). Такая очистка осуществляется химическим, электрохимич и ионитными способами.

       Химическую очистку от Н2SO4 проводят нейтрализацией её карбонатом бария Ва (СО)3 или баритовой водой Ва (ОН)2, образующийся осадок удаляют при помощи вакуум-фильтрации. Вместе с осадком выводится некоторое количество ионов железа (2+), которые адсорбируются на осадке ВаSO4.

       недостатком этого способа является невозможность полного отделения осадка, в результате чего растворы становятся мутными и в них значительно возрастает количество сухого осадка. Кроме того этот способ осуществляется периодически. Удаление осадка осуществляется вакуум-дистилляцией.

       Электрохимическую очистку Н2О2 от Н2SO4 проводят в двухкамерных электролизерах с диафрагмой, которая разделяет электродные пространства. В результате электролиза концентрация Н2SO4 в католите снижается, а в аналите повышается. Поэтому используя кислый Н2О2 в качестве католита можно удалить из него всю Н2SO4 и др анионы. 
 

       Ионная  очистка 

       Общие принципы этой очистки основаны на закономерностях ионного обмена. Раствор Н2О2 обрабатывается органическими  ионообменными смолами полимеризационного типа, которые наиболее устойчивы к действию Н2О2.

       Анионитная обработка позволяет очистить от примесей катионитов. В зависимости от требований по чистоте Н2О2 и его назначения ионитную чистку проводят либо только на анионите (катионите), либо последовательно на каждом из них позволяя получить очень чистые растворы Н2О2 с содержанием примесей не более 10 в минус 7 степени %.

       Такие растворы используются в производстве полупроводников.