DE2359863C3 - Process for the production of glyoxylic acid - Google Patents
Process for the production of glyoxylic acidInfo
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Description
ist, wobei R9 ein zweiwertiger gesättigter oder ungesättigter, geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest list und die Gesamtheit der Reste R10, R11 und R12 weniger als insgesamt 40 Kohlenstoffatome aufweist, R13, R14, R15 und Rj6 eine der vorstehend für R10, R11 und R12 angegebenen Bedeutungen besitzen, wobei die Möglichkeit für zwei dieser Reste, zusammen einen einzigen divalenten Rest zu bilden, nur für zwei Reste, die von einem gleichen Stickstoffatomwhere R 9 is a divalent, saturated or unsaturated, straight-chain or branched aliphatic hydrocarbon radical and all of the radicals R 10 , R 11 and R 12 have less than a total of 40 carbon atoms, R 13 , R 14 , R 15 and Rj 6 are one of the have the meanings given above for R 10 , R 11 and R 12 , the possibility for two of these radicals to together form a single divalent radical, only for two radicals which come from the same nitrogen atom
IOIO
d) quaternären Ammoniumsalzen der Formeld) quaternary ammonium salts of the formula
enthält, worin R10, R11, R12 einen gesättigten oder ungesättigten, geradkettigen oder verzweigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, wobei twei dieser Reste gegebenenfalls zusammen einen einzigen gesättigten Alkylenrest oder einen Oxydialkylenrest bilden können, oder einen Rest der Formelcontains, wherein R 10 , R 11 , R 12 is a saturated or unsaturated, straight-chain or branched, aliphatic hydrocarbon radical, two of these radicals may optionally together form a single saturated alkylene radical or an oxydialkylene radical, or a radical of the formula
-(CH2),- [0-(CH2U- OH- (CH 2 ), - [0- (CH 2 U-OH
mit η = 2 ode« 3 und m = 1 bis 10 bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R10, R11 und R12 ein arylaliphatischer Rest der Formel where η = 2 or «3 and m = 1 to 10, where at least one of the radicals R 10 , R 11 and R 12 is an arylaliphatic radical of the formula
ηη
K9 K 9
getragen werden, besteht, wobei die Anzahl de Kohlenstoffatome der Reste R13, R14, R15 und R1, wie nachstehend definiert ist und die Anwesenhei eines arylaliphatischen Restes unter den Resten R13 R14, R15 und R16 nicht notwendig ist, R17 ein zwei wertiger aliphatischer oder arylaliphatischer Koh lenwasserstoffrest ist, dessen aliphatische Kett oder aliphatische Ketten durch Sauerstoffatom* unterbrochen sein können, wobei die freien Va lenzen des Rests Rn von aliphatischen Kohlen Stoffatomen getragen werden und die Gesamt anzahl der Kohlenstoffatome der Reste R13, R14 R15, R16 und R17 über 6 und unter 40 liegt, R18, R19 R20 und R21 einen gesättigten oder ungesättigten geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Koh lenwasserstoffrest darstellen, wobei zwei diese Reste gegebenenfalls zusammen einen einzigei gesättigten Alkylenrest oder einen Oxydialkylen rest bilden können oder einen Rest der Formewhere the number of carbon atoms of the radicals R 13 , R 14 , R 15 and R 1 is as defined below and the presence of an arylaliphatic radical among the radicals R 13, R 14 , R 15 and R 16 is not necessary , R 17 is a divalent aliphatic or arylaliphatic hydrocarbon radical, the aliphatic chain or aliphatic chains of which can be interrupted by an oxygen atom *, the free va lences of the radical R n being carried by aliphatic carbon atoms and the total number of carbon atoms in the radicals R. 13 , R 14, R 15 , R 16 and R 17 are above 6 and below 40, R 18 , R 19, R 20 and R 21 represent a saturated or unsaturated straight-chain or branched aliphatic hydrocarbon radical, two of these radicals optionally together being a single saturated one Can form an alkylene radical or an oxydialkylene radical or a radical of the form
- (CH2)„ - [O -- (CH 2 ) "- [O -
OHOH
mit η = 2 oder 3 und m = 1 bis 10, wobei min destens eines der Symbole R18, R19, R20 und R2 ein monovalenter aromatischer Kohlenwasser Stoffrest ist, der entweder rein aromatisch, aryl aliphatisch oder aromatisch mit linearen oder ver zweigten, gesättigten oder ungesättigten alipha tischen Resten als Substituenten ist, und die Ge samtheit der Reste R18, R19, R20 und R2, mehr ab 15 und weniger als 40 Kohlenstoffatome aufweist R22, R23, R24, R25, R26 und R27 die gleichen Be deutungen wie für R13, Ru, R15 und R16 angegebei besitzen; und R28 die gleiche Bedeutung wie füi R17 angegeben aufweist; und die Gesamtheit dei Reste R22, R23, R24, R25, R26, R27 und R28 mehr ab 8 und weniger als 40 Kohlenstoffatome aufweist y die Bedeutung von 1, 2 oder 3 hat, A" dei Hydroxylrest oder ein Anion darstellt, so dal AH,, eine anorganische oder organische Saun bedeutet.with η = 2 or 3 and m = 1 to 10, where at least one of the symbols R 18 , R 19 , R 20 and R 2 is a monovalent aromatic hydrocarbon radical that is either purely aromatic, aryl aliphatic or aromatic with linear or ver branched, saturated or unsaturated aliphatic radicals as substituents, and the entirety of the radicals R 18 , R 19 , R 20 and R 2 , more than 15 and less than 40 carbon atoms has R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 and R 27 have the same meanings as for R 13 , R u , R 15 and R 16 indicated; and R 28 has the same meaning as given for R 17 ; and all of the radicals R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 and R 28 have more than 8 and fewer than 40 carbon atoms, y has the meaning of 1, 2 or 3, A " denotes the hydroxyl radical or represents an anion, so that AH ,, means an inorganic or organic sauna.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Adjuvans bei der in Be tracht gezogenen Konzentration in Wasser löslicl ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the adjuvant in the in Be desired concentration is soluble in water.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ad juvans ausgewählt wird aus der Gruppe:3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the Ad juvans is selected from the group:
Tribenzylamin, Bis-(dimethylamino)-diäthylTribenzylamine, bis (dimethylamino) diethyl
äther;ether;
den Hydroxyden und Halogeniden von Dithe hydroxides and halides of Di
methyl-benzyl-octadecylammonium;methyl-benzyl-octadecylammonium;
den Hydroxyden und Halogeniden von Dithe hydroxides and halides of Di
methyl-phenyl-dodecylammonium. Dimethylmethyl-phenyl-dodecylammonium. Dimethyl
phenyl-hexadecylammonium;phenyl-hexadecylammonium;
den Hydroxyden und Salzen, insbesondenthe hydroxides and salts, in particular
den Dihalogeniden von 1.6-Bis-(triäthylamthe dihalides of 1.6-bis (triethylam
monio)-hexan, l,4-Di-(n-butyl)- 1,4-diazoniamonio) hexane, 1,4-di (n-butyl) -1,4-diazonia
bicyclo[2,2,2]octan, 1,4 - Di - ( η - dodecyl)bicyclo [2.2.2] octane, 1,4 - di - (η - dodecyl)
l,4-diazonia-bicyclo[2,2,2]octan.1,4-diazonia-bicyclo [2.2.2] octane.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weiten Ausbildung des Verfahrens des Patents 22 40 75< zur Herstellung von Glyoxylsäure durch kathodisch! Reduktion einer wäßrigen Oxalsäurelösung.The present invention relates to a broader embodiment of the method of patent 22 40 75 < for the production of glyoxylic acid by cathodic! Reduction of an aqueous oxalic acid solution.
Im Patent 22 40 759 wird em Verfahren zur Herstellung von Glyoxylsäure durch kathodische Reduktion einer wäßrigen Oxalsäurelösung, die frei von starker Mineralsäure ist, in einer Elektrolysevorrichtung, die eine Kathode, eine Kathodenkammer, eine als Trenndiaphragma ausgebildete Kationenaustauschmembran, eine Anodenkammer und eine Anode aufweist, wobei der Katholyt in geschlossenem Kreis geführt wird, wobei er an der Oberfläche der Kathode zirkuliert und wobei er an einem Ende der Kathodenkammer abgezogen und dann am anderen Ende dieser gleichen Kammer wieder eingeführt wird, und die Temperatur des Katholyten zwischen 0 und 70°C, vorzugsweise zwischen 5 und 35° C beträgt, beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Katholyt 0,00005 bis 1% bestimmter stickstoffhaltiger Zusatzstoffe enthält. Durch diese stickstoffhaltigen Adjuvantien wird es insbesondere möglich:In patent 22 40 759 em is a process for the production of glyoxylic acid by cathodic reduction an aqueous oxalic acid solution which is free from strong mineral acid in an electrolysis device, a cathode, a cathode chamber, a cation exchange membrane designed as a separating diaphragm, having an anode chamber and an anode, the catholyte in a closed Circle is guided, where it circulates on the surface of the cathode and where it is at one end of the Cathode chamber is withdrawn and then reinserted at the other end of this same chamber, and the temperature of the catholyte is between 0 and 70 ° C, preferably between 5 and 35 ° C, described, which is characterized in that the catholyte 0.00005 to 1% of certain nitrogen-containing Contains additives. In particular, these nitrogenous adjuvants make it possible to:
handelsübliche Oxalsäure zur Herstellung von Glyoxylsäure zu verwenden, ohne daß diese
mehrfach umkristallisiert werden muß,
Oxalsäure verschiedenster Herkunft zu verwenden, ohne daß es notwendig ist, sie einer speziellen
Reinigungsbehandlung zu unterziehen oder hinsichtlich der Art der Vorrichtung und der
daraus stammenden Ionen besondere Vorsichtsmaßnahmen zu treffen,to use commercially available oxalic acid for the production of glyoxylic acid without this having to be recrystallized several times,
To use oxalic acid of various origins without it being necessary to subject it to a special cleaning treatment or to take special precautions with regard to the type of device and the ions derived from it,
die Wasserstoffbildung an der Kathode bei der Elektrolyse der Oxalsäure zu vermindern, was ermöglicht, bessere elektrische Ausbeuten zu erhalten (eine Herabsetzung der elektrischen Ausbeuten entspricht der Wasserstoffbildung).to reduce the hydrogen formation at the cathode during the electrolysis of oxalic acid, which enables better electrical yields to be obtained (a decrease in electrical yields corresponds to the formation of hydrogen).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung neuer stickstoffhaltiger Adjuvantien bei der Herstellung von Glyoxylsäure durch kathodische Reduktion von Oxalsäure.The present invention is the use of new nitrogen-containing adjuvants in the Production of glyoxylic acid by cathodic reduction of oxalic acid.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Glyoxylsäure durch kathodische Reduktion von Oxalsäure gemäß Patent 22 40 759, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Katholyt 0,00005 bis 1 Gew% eines Adjuvans bzw. eines Zusatzstoffes aus der Gruppe vonThe invention therefore relates to a process for the production of glyoxylic acid by cathodic reduction of oxalic acid according to patent 22 40 759, which is characterized in that the catholyte 0.00005 up to 1% by weight of an adjuvant or an additive from the group of
a) tertiären Aminen der Formela) tertiary amines of the formula
d) quaternären Ammoniumsalzen der Formeld) quaternary ammonium salts of the formula
2/,2 /,
■24■ 24
■27■ 27
R,R,
enthält, worin R10, Rn, R12 einen gesättigten oder ungesättigten, geradkettigen oder verzweigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, wobei zwei dieser Reste gegebenenfalls zusammen einen einzigen gesättigten Alkylearest oder einen Oxydialkylenrest bilden können, oder einen Rest der Formelcontains, wherein R 10 , R n , R 12 is a saturated or unsaturated, straight-chain or branched, aliphatic hydrocarbon radical, where two of these radicals can optionally together form a single saturated alkyl radical or an oxydialkylene radical, or a radical of the formula
-(CH2J11-[O-(CH2)^OH- (CH 2 J 11 - [O- (CH 2 ) ^ OH
mit π = 2 oder 3 und m = 1 bis 10 bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R10, R11 und R12 ein arylaliphatischer Rest der Formelwhere π = 2 or 3 and m = 1 to 10, where at least one of the radicals R 10 , R 11 and R 12 is an arylaliphatic radical of the formula
C6H5 R9 C 6 H 5 R 9
ist, wobei R9 ein zweiwertiger gesättigter oder ungesättigter, geradkettiger oder verzweigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist und die Gesamtheit der Reste R10, Rn und R12 weniger als insgesamt 40 Kohlenstoffatome aufweist, R13, R14, R15 und R16 eine der vorstehend für R10, R11 und R12 angegebenen Bedeutungen besitzen, wobei die Möglichkeit fur zwei dieser Reste, zusammen einen einzigen divalenten Rest zu bilden, nur für zwei Reste, die von einem gleichen Stickstoffatom getragen werden, besteht; wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome der Reste Ru. R14, R15 und R16 wie nachstehend definiert ist; und die Anwesenheit eines araliphatischen Restes unter den Resten R13, R14, R15 und R16 nicht notwendig ist, R17 ein zweiwertiger aliphatischer oder arylaliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, dessen aliphatische Kette oder aliphatische Ketten durch Sauerstoffatome unterbrochen sein können, wobei die freien Valenzen des Rests R17 von aliphatischen Kohlenstoffaltomen getragen werden und die Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome der Reste R13, R14, R15, R16 und R17 über 6 unJ unter 40 liegt, R18, R19, R20 und R21 einen gesättigten oder ungesättigten, geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest darstellen, wobei zwei dieser Reste gegebenenfalls zusammen einen einzigen gesättigten Alkylenrest oder einen Oxydialkylenrest bilden können oder einen Rest der Formelwhere R 9 is a divalent, saturated or unsaturated, straight-chain or branched aliphatic hydrocarbon radical and all of the radicals R 10 , R n and R 12 have less than a total of 40 carbon atoms, R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are one of the have the meanings given above for R 10 , R 11 and R 12 , the possibility for two of these radicals to together form a single divalent radical exists only for two radicals which are carried by the same nitrogen atom; wherein the number of carbon atoms of the radicals R u . R 14 , R 15 and R 16 are as defined below; and the presence of an araliphatic radical among the radicals R 13 , R 14 , R 15 and R 16 is not necessary, R 17 is a divalent aliphatic or arylaliphatic hydrocarbon radical, the aliphatic chain or aliphatic chains of which can be interrupted by oxygen atoms, the free valences of the radical R 17 are carried by aliphatic carbon atoms and the total number of carbon atoms in the radicals R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 is above 6 and below 40, R 18 , R 19 , R 20 and R 21 are saturated or unsaturated, straight-chain or branched aliphatic hydrocarbon radical, where two of these radicals can optionally together form a single saturated alkylene radical or an oxydialkylene radical, or a radical of the formula
-(CH2).-[O-(CH1).?=- OH- (CH 2 ) .- [O- (CH 1 ).? = - OH
N-RNO
1212th
b) bitertiären Aminen der Formelb) bitertiary amines of the formula
i 3i 3
i 5i 5
N-Rn-NNR n -N
c) quaternären Ammoniumsalzen der Formelc) quaternary ammonium salts of the formula
R.8R.8
mit η = 2 oder 3 und m = 1 bis 10, wobei mindestens eines der Symbole R18, R19, R20 und R21 ein monovalenter aromatischer Kohlenwasserstoffrest ist, der entweder rein aromatisch, araliphatisch oder aromatisch mit linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Resten als Substituenten ist, und die Gesamtheit der Reste R18, R19, R20 und R21 mehr als 15 und weniger als 40 Kohlenstoflfatome aufweist, R22, R23, Fl24, R25, R26 und R27 die gleichen Bedeutungen wie für R13, R14, R15 und R16 angegeben besitzen; und R28 die gleiche Bedeutung wie für R17 angegeben aufweist; und die Gesamtheit der Reste R22, R23, R24, R25, R26, R27 und R28 mehr als 8 und weniger als 40 Kohlenstoffatome aufweist, y die Bedeutung von 1, 2 oder 3 hat, Α'θ den Hydroxylrest oder ein Anion darstellt, so daß AHy eine anorganische oder organische Säure bedeutet.with η = 2 or 3 and m = 1 to 10, where at least one of the symbols R 18 , R 19 , R 20 and R 21 is a monovalent aromatic hydrocarbon radical which is either purely aromatic, araliphatic or aromatic with linear or branched, saturated or unsaturated aliphatic radicals as substituents, and the totality of the radicals R 18 , R 19 , R 20 and R 21 has more than 15 and less than 40 carbon atoms, R 22 , R 23 , Fl 24 , R 25 , R 26 and R 27 have the same meanings as given for R 13 , R 14 , R 15 and R 16 ; and R 28 has the same meaning as indicated for R 17; and all of the radicals R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 and R 28 have more than 8 and less than 40 carbon atoms, y has the meaning of 1, 2 or 3, Α ' θ den Represents hydroxyl radical or an anion, so that AH y represents an inorganic or organic acid.
Die genaue Art von A ye ist kein Charakteristikum der Erfindung und man kann ein solches Anion durchThe exact nature of A ye is not a characteristic of the invention and one can get such an anion through
ein anderes nach den üblichen Techniken des Ionenaustausches ersetzen. Als mögliche Bedeutung für Α*θ außer einem Hydroxylrest kann man die Nitrate, Sulfate, Phosphate, Sulfonate, Dicarbonate, Oxalate, Halogenide und insbesondere die Chloride, Bromide und Jodide nennen.replace another using conventional ion exchange techniques. As a possible meaning for Α * θ apart from a hydroxyl radical one can mention the nitrates, sulfates, phosphates, sulfonates, dicarbonates, oxalates, halides and especially the chlorides, bromides and iodides.
Die erfindungsgemäß verwendeten Adjuvantien sind hauptsächlich diejenigen, die in Wasser bei der in Betracht gezogenen Konzentration löslich sind; insbesondere ist es bevorzugt, Ay& so zu wählen, daß diese Löslichkeit vorhanden ist.The adjuvants used in the present invention are mainly those which are soluble in water at the concentration contemplated; in particular, it is preferred to choose A y & so that this solubility is present.
Als verwendbare Adjuvantien kann man insbesondere nennen: das Tribenzylamin, den (Dimethylaminoj-äthyiäther, die Hydroxyde und Salze, insbesondere die Halogenide von Dimethyl-benzyl-dodecylammonium, Diäthyl-benzyl-dodecylammonium, Dimethyl - benzyl - tetradecylammonium, Diäthylbenzyl - tetradecylammonium, Dimethyl - benzylhexadecylammonium, Diäthyl - benzyl - hexadecylammonium. Dimethyl - benzyl - octadecylammonium, Diäthyl - benzyl - octodecylammonium, Dimethylbenzyl - eicosylammonium, Diäthyl - benzyl - eicosylammonium. Dimethyl - benzyl - docosylammonium, Diäthyl-benzyl-docosylammonium; die Hydroxyde und Salze von Dimethyl-phenyl-dodecylammonium, Dimethyl - phenyl - hexadecylammonium; die Hydroxyde und Salze, insbesondere die Dihalogenide von l,6-(Triäthylammonium)-hexan, l.4-Di-(n-butyll,4-diazonia-bicyclo[2,2,2]octan, l,4-Di-(n-dodecyl)-l,4-diazonia-bicyclo[2,2,2]octan (vgl. Beispiele 8 und 9).The following adjuvants can be mentioned in particular: tribenzylamine, (dimethylamino-ether, the hydroxides and salts, especially the halides of dimethyl-benzyl-dodecylammonium, Diethyl-benzyl-dodecylammonium, dimethyl-benzyl-tetradecylammonium, diethylbenzyl - tetradecylammonium, dimethyl - benzylhexadecylammonium, diethyl - benzyl - hexadecylammonium. Dimethyl - benzyl - octadecylammonium, diethyl - benzyl - octodecylammonium, dimethylbenzyl - eicosylammonium, diethyl - benzyl - eicosylammonium. Dimethyl-benzyl-docosylammonium, diethyl-benzyl-docosylammonium; the hydroxides and salts of dimethyl-phenyl-dodecylammonium, dimethyl-phenyl-hexadecylammonium; the hydroxides and salts, especially the dihalides of l, 6- (triethylammonium) -hexane, l.4-di- (n-butyl, 4-diazonia-bicyclo [2.2.2] octane, 1,4-Di- (n-dodecyl) -l, 4-diazonia-bicyclo [2.2.2] octane (see Examples 8 and 9).
Die Temperatur des Katholyten beträgt im allgemeinen zwischen 0 und 70° C, vorzugsweise zwischen 5 und 35° C.The temperature of the catholyte is generally between 0 and 70 ° C, preferably between 5 and 35 ° C.
Als Metalle, die die Kathoden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bilden können, kann man hauptsächlich BH, Cadmium, Quecksilber und die Amalgame sowie die Legierungen dieser verschiedenen Metalle, insbesondere mit Silber, Zinn und Antimon nennen. Die Anode der bei der Erfindung verwendeten Elekktrolysezellen besteht in der Praxis aus einem elektrisch leitenden, elektrochemisch in dem Anolyten und unter den in Betracht gezogenen Arbeitsbedingungen stabilen Material. Als Materialien, die sich für die Anode eignen, kann man die Metalle und Metalloide, wie beispielsweise Platin, platiniertes Titan, Graphit, Blei und dessen Legierungen, insbesondere mit Silber, Antimon und Zinn, nennen.The main metals which the cathodes can form in the process of the present invention can be BH, cadmium, mercury and the amalgams as well as the alloys of these various Name metals, especially with silver, tin and antimony. The anode used in the invention Electrolysis cells consist in practice of an electrically conductive, electrochemical in the anolyte and material stable under the considered working conditions. As materials that are Suitable for the anode, metals and metalloids, such as platinum, can be platinized Titanium, graphite, lead and its alloys, especially with silver, antimony and tin, name.
Das Trenndiaphragma der Anoden- und Kathodenkammern ist vorzugsweise eine Kathionenaustauschermembran. Die Art derselben ist kein Charakteristikum der Erfindung. So kann man alle bekrnnten Membranen, insbesondere die homogenen Membranen und die heterogenen Membranen verwenden. Diese Membranen können gegebenenfalls durch eine Einlage verstärkt sein. Um Elektrolysearheitsgänge langer Dauer durchführen zu können, ist es bevorzugt, Membranen zu verwenden, die unter der Einwirkung der verschiedenen Bestandteile des Katholyten und des Anolyten stabil sind und nicht quellen. Als verwendbare Membranen kann man insbesondere die in der US-Patentschrift 26 81320 und in den französischen Patentschriften 15 68 994, 15 75 782, 15 78 019, 15 83 089, 15 85 187 und 20 40 950 beschriebenen nennen.The separating diaphragm of the anode and cathode chambers is preferably a cathion exchange membrane. The nature of the same is not a characteristic of the invention. So you can use all grained membranes, in particular, use the homogeneous membranes and the heterogeneous membranes. This Membranes can optionally be reinforced by an insert. To make electrolysis aisles longer To be able to perform duration, it is preferable to use membranes that are exposed to the action of the various constituents of the catholyte and the anolyte are stable and do not swell. As usable Membranes can be seen in particular in US Pat. No. 2,681,320 and in French Patents 15 68 994, 15 75 782, 15 78 019, 15 83 089, 15 85 187 and 20 40 950 described to name.
Die Permselektivität der verwendeten Membranen (gemessen wie in der französischen Patentschrift 15 84 187) beträgt vorzugsweise über 60%.The permselectivity of the membranes used (measured as in the French patent 15 84 187) is preferably over 60%.
Der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katholyt enthält im wesentlichen Wasser, Oxalsäure, Glyoxylsäure, ein oder mehrere Adjuvantien einer der Formel I bis IV, gegebenenfalls eine starke Minerals säure wie Schwefelsäure; man bevorzugt es jedoch, eine solche Säure nicht zu verwenden.The catholyte used in the process according to the invention essentially contains water, oxalic acid, Glyoxylic acid, one or more adjuvants of one of the formulas I to IV, optionally a strong mineral acid such as sulfuric acid; however, it is preferred not to use such an acid.
Der Katholyt kann zu Beginn der Elektrolyse nur Oxalsäure ohne Glyoxylsäure tathalten; ebenso kann der Katholyt am Ende der Elektrolyse nur Glyoxyl-At the beginning of the electrolysis, the catholyte can only hold oxalic acid without glyoxylic acid; also can the catholyte at the end of the electrolysis only glyoxyl
säure ohne Oxalsäure enthalten. Die Konzentrationen an Oxalsäure und Glyoxylsäure können konstant sein, wenn man kontinuierlich arbeitet, oder variabel, wenn man diskontinuierlich arbeitet, oder auch während des Ingangsetzens eines kontinuierlichen Arbeitsgangs. acid without oxalic acid. The concentrations of oxalic acid and glyoxylic acid can be constant be when you work continuously, or variable when you work discontinuously, or even during the initiation of a continuous process.
Die Konzentrationen an Oxalsäure ist niedriger als die Sättigung bei der in Betracht gezogenen Temperatur; im allgemeinen beträgt diese Konzentration mehr als 2Gew.-%; dieser Wert betrifft insbesondere die konstante Konzentration bei kontinuierlichem Arbeiten und die Endkonzentration bei diskontinuierlichem Arbeiten. Die Konzentration an Glyoxylsäure beträgt allgemein 3 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, wobei sich diese Werte insbesondere auf die konstante Konzentration an Glyoxylsäure während eines kontinuierlichen Arbeitsgangs und die Endkonzentration dieser Säure bei diskontinuierlichem Arbeiten beziehen. Wie oben bereits ausgeführt wurde, liegt die Konzentration des Katholyten an Adjuvans im allgemeinen zwischen 0,00005 und 1 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt diese Konzentration zwischen 0,0001 und 0,5%; die Verwendung dieser geringen Mengen weist den Vorteil auf, eine Entfernung des Adjuvans aus der erzeugten Glyoxylsäure unterlassen zu können, da dieses Adjuvans dann praktisch keine nachteilige Wirkung auf die Qualitäten dieser Säure ausübt.The concentration of oxalic acid is lower than the saturation for the one under consideration Temperature; in general this concentration is more than 2% by weight; this value concerns in particular the constant concentration when working continuously and the final concentration discontinuous work. The concentration of glyoxylic acid is generally 3 to 25% by weight, preferably 5 to 15% by weight, these values being in particular on the constant concentration of glyoxylic acid during a continuous operation and the final concentration of this acid refer to discontinuous work. As already stated above, the concentration of the Catholytes of adjuvant generally between 0.00005 and 1% by weight. This is preferably Concentration between 0.0001 and 0.5%; the usage this small amount has the advantage of removing the adjuvant from the produced To be able to omit glyoxylic acid, since this adjuvant then has practically no adverse effect exerts the qualities of this acid.
Der Katholyt kann gegebenenfalls außerdem Reaktionsnebenprodukte in geringen Mengen, im allgemeinen unter 1 %, enthalten.The catholyte can also, if appropriate, reaction by-products in small amounts, in general less than 1%.
Als Anolyten verwendet man vorzugsweise eine wäßrige saure Lösung. Die genaue Art dieses Anolyten ist kein Charakteristikum der Erfindung, da der Anolyt hauptsächlich den Zweck hat, die elektrische Leitfähigkeit zwischen den beiden Elektroden sicherzustellen. Man verwendet im allgemeinen wäßrige Schwefelsäure- und Phosphorsäurelösungen. Die Konzentration dieser Lösungen liegt im allgemeinen zwischen 0.1 und 5 Mol 1, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Moll.An aqueous acidic solution is preferably used as the anolyte. The exact nature of this anolyte is not a characteristic of the invention, since the main purpose of the anolyte is to be electrical Ensure conductivity between the two electrodes. In general, aqueous ones are used Sulfuric acid and phosphoric acid solutions. The concentration of these solutions is generally between 0.1 and 5 mol 1, preferably between 0.5 and 2 minor.
Die Stromdichte an der Kathode beträgt im allgemeinen zwischen 3 und 50 A dm2, vorzugsweise zwischen 10 und 35 A dm2.The current density at the cathode is generally between 3 and 50 A dm 2 , preferably between 10 and 35 A dm 2 .
Bei der Durchführung der Erfindung kann man alle bekannten Elektrolysevorrichtungen, beispielsweise die in den obengenannten Patentschriften und insbesondere der belgischen Patentschrift 7 57 106 beschriebenen, verwenden.In the practice of the invention one can use any known electrolysis devices, for example those described in the above-mentioned patents and in particular in Belgian patent 7 57 106, use.
Man bevorzugt jedoch die Verwendung von Elektrolysevorrichtungen mit festen Elektroden, was die Verwirklichung kompakter Vorrichtungen, insbesondere Vorrichtungen vom Filterpressentyp, ermöglicht. Vorteilhafterweise werden die Elektroden und das Trenndiaphragma in parallelen Ebenen angeordnet.However, it is preferred to use electrolyzers with fixed electrodes, making the achievement of compact devices, in particular Filter press type devices made possible. The electrodes and the Separating diaphragm arranged in parallel planes.
In ebenfalls vorteilhafter Weise kann man den Katholyten und den Anolyten in ihren jeweiligen Kammern umlaufen lassen, was die Erzielung besserer Ergebnisse ermöglicht.In a likewise advantageous manner, the catholyte and the anolyte can be used in their respective Circulate chambers, which enables better results to be obtained.
Schließlich kann man zwischen den Elektroden und dem Trenndiaphragma Trennstücke bzw. Abstandsstücke, beispielsweise Gewebe oder Gitter anordnen. Finally, separators or spacers can be placed between the electrodes and the separating diaphragm. for example, arrange tissue or grids.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to illustrate the invention.
Die in den Beispielen verwendete »handelsübliche« Oxalsäure ist eine nach den in der französischen Patentschrift 3 31 498 und in der britischen Patentschrift 11487/1915 beschriebenen Techniken hergestellte Säure, wobei die verschiedenen, durchgeführten Reaktionen zu einer Oxalsäurelösung führen, die im Vakuum getrocknet und dann abgesaugt wird; es handelt sich um ein Oxalsäure-dihydrat mit einem Reinheitsgrad von etwa 99,2%.The "commercially available" oxalic acid used in the examples is one according to that in the French patent 3,331,498 and techniques described in British Patent 11487/1915 Acid, whereby the various reactions carried out lead to an oxalic acid solution that is in vacuo dried and then vacuumed; it is an oxalic acid dihydrate with a degree of purity of about 99.2%.
Beispiele 1 bis 9Examples 1 to 9
Man unternimmt eine Reihe von Versuchen zur Reduktion von Oxalsäure; diese verschiedenen Versuche unterscheiden sich durch die Natur des verwendeten Adjuvans. Die Elektrolysezelle, in der diese Versuche durchgeführt werden, besitzt die folgenden Charakteristika:A number of attempts are made to reduce oxalic acid; these different attempts differ in the nature of the adjuvant used. The electrolytic cell in which this Experiments are carried out has the following characteristics:
Die beiden Elektroden sind rechteckige Bleiplatten.The two electrodes are rectangular lead plates.
Die Nutzoberfläche dieser Elektroden beträgt 0,8 dm2.The usable surface of these electrodes is 0.8 dm 2 .
Die Kathionenaustauschmembran ist vom heterogenen Typ: Vernetztes sulfoniertes Styrol-divinylbenzol-copolymeres, dispergiert in einem durch eine Einlage in Form eines Gewebes verstärkten Material aus Polyvinylchlorid.The cathion exchange membrane is of the heterogeneous type: crosslinked sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer, dispersed in a material reinforced by an insert in the form of a fabric made of polyvinyl chloride.
Permselektivität, gemessen in 0,6 m-KCL: 77,5%.Permselectivity, measured in 0.6 m-KCL: 77.5%.
Substitutionswiderstand, gemessen in 0,6 m-KCL; 7 Ohm · cm2.Substitution resistance, measured in 0.6 m-KCL; 7 ohms cm 2 .
Abstand Elektroden—Membran: 3 mm.Distance between electrodes and membrane: 3 mm.
Zwei Pumpen gewährleisten die Zirkulation de; Katholyten und des Anolyten in den entsprechender Kammern der Zelle.Two pumps ensure the circulation de; Catholyte and the anolyte in the corresponding Chambers of the cell.
Die Kreise, in denen der Anolyt und der Katholyi zirkulieren, weisen jeweils ein Expansionsgefäß auf das mit Zuführungs- und Abzugsleitungen ausgestattet ist.The circles in which the anolyte and catholyte circulate each have an expansion vessel which is equipped with feed and discharge lines.
Im Kreis des Katholyten ist außerdem ein Wärmeaustauscher vorgesehen.A heat exchanger is also provided in the circuit of the catholyte.
ίο Die Elektrolysebedingungen sind wie folgt:
Stromdichte: 25 A/dm2.
Spannung: etwa 5,25 V.
Temperatur: 25°C.ίο The electrolysis conditions are as follows:
Current density: 25 A / dm 2 .
Voltage: about 5.25V.
Temperature: 25 ° C.
Zirkulationsgeschwindigkeit der Elektrolyten ar den Elektroden: 1 m/sec.Circulation speed of the electrolytes around the electrodes: 1 m / sec.
Zu Beginn eingebrachter Katholyt: 21 einei
8gewichtsprozenligen wäßrigen Oxalsäurelösunj (handelsübliche Oxalsäure).
Man elektrolysiert diese Lösung in kontin uierlicher Weise.Catholyte introduced at the beginning: 21 an 8 weight percent aqueous oxalic acid solution (commercially available oxalic acid).
This solution is continuously electrolyzed.
Nach einer Stunde fügt man dem Katholyten 25 j; handelsübliche Oxalsäure und anschließend 25 £ dieser Säure jede halbe Stunde zu.After one hour, 25 j is added to the catholyte; commercial oxalic acid and then 25 pounds of this acid every half hour.
Während dieser gesamten Zeitspanne fängt man den als Gas entweichenden Wasserstoff über einen Wassertrog auf und verfolgt die Stromausbeute, die dieser Wasserstoffgasentwicklung entspricht. Wenn diese Ausbeute einen Wert von 6 bis 12% erreicht, fügt man dem Katholyten in jedem Versuch das spezielle Adjuvans zu. Man mißt das Volumen des erzeugten Wasserstoffs in der auf die Zugabe des Adjuvans folgenden Stunde und berechnet die entsprechende Stromausbeute. Die erhaltenen Resultate mit den verschiedenen folgenden Adjuvantien sind in den nachfolgenden Tabellen aufgeführt:During this entire period of time, the hydrogen escaping as a gas is caught in one Water trough and tracks the electricity yield, which corresponds to this hydrogen gas development. When If this yield reaches a value of 6 to 12%, this is added to the catholyte in each experiment special adjuvant too. The volume of hydrogen generated is measured in response to the addition of the adjuvant following hour and calculates the corresponding current yield. The results obtained with the various following adjuvants are listed in the tables below:
Beispiel Art des AdjuvansExample type of adjuvant
N-TCH2-C6H5J3 N-TCH 2 -C 6 H 5 J 3
Dauer der
Elektrolyse
vor Zusatz
des AdjuvansDuration of
electrolysis
before addition
of the adjuvant
2 h 15 mn2 h 15 min
(CH3)2N-fCH2)2-O-(CH2)2-N(CH3)2 2h 20 mn(CH 3 ) 2 N-f CH 2 ) 2 -O- (CH 2 ) 2 -N (CH 3 ) 2 2h 20 min
CH3 CH 3
CH2-QH5 CH 2 -QH 5
CH3-N*CH 3 -N *
h 48 mn 12h 48 mn 12
Momentane Konzentration Mittlere Strom-Stromausbeute des Adjuvans ausbeute (in %)
(in %) ent- in mM/1 in in der auf die
sprechend der dem Katho- Zugabe des
H,-Erzeugung lyten bei Adjuvans folgenzum
Zeitpunkt seiner Zugabe den Stunde
der Zugabe
des AdjuvansCurrent concentration Mean current yield of the adjuvant yield (in%) (in%) ent- in mM / 1 in in to the
speaking of the catho- addition of the
H, production lytes of adjuvant follow hourly at the time of its addition
the encore
of the adjuvant
8 1 1.58 1 1.5
8,4 5 5.18.4 5 5.1
1 3,21 3.2
CH3 C6H5 CH 3 C 6 H 5
CH3-Ν® Ιθ CH 3 -Ν® Ι θ
Q2H25 Q 2 H 25
CH3 C6H5 CH 3 C 6 H 5
CH3-N* ΟΗΘ CH 3 -N * ΟΗ Θ
te den TabeHra brafentel die Abkürzung mM Mfllnnolte den TabeHra brafentel the abbreviation mM Mfllnnol
3h 20mn 63h 20mn 6
2,82.8
3,93.9
3h 20mn 8,93h 20mn 8.9
4,74.7
709819/308709819/308
23 59 8t>323 59 8t> 3
Beispiel ArI des AdjuvansExample ArI of the adjuvant
CH3 Q1H5 CH 3 Q 1 H 5
CH3-Ν® OHCH 3 -Ν® OH
Dauer der Momentane Konzentralion Mittlere Slrom-Duration of the current Concentration Middle Slrom
Eleklrolysc Stroinausbeule des Adjuvans ausbeule (in %)Eleklrolysc Stroin bulge of the adjuvant bulge (in%)
vor Zusatz (in %) ent- in niM/1 in in der auf diebefore addition (in%) ent- in niM / 1 in in the on the
des Adjuvans sprechend der dein Katho- Zugabe desof the adjuvant speaking of the your catho- addition of the
H,-Erzeugung lyten bei Adjuvans (blgen-H, -production lytes with adjuvant (blgen-
zum Zeitpunkt seiner Zugabe den Stundeat the time of its addition the hour
der Zugabethe encore
des Ad j u Viiii sdes Ad j u viiii s
45 mn 6,445 mn 6.4
2,62.6
(C2H5J3N-(CH2J6-N(C2H5J3 2 Br®(C 2 H 5 J 3 N- (CH 2 J 6 -N (C 2 H 5 J 3 2 Br®
CH2-CH2 U-C4H9-N-CH2-CH2-N-Ii-C4Ii,CH 2 -CH 2 UC 4 H 9 -N-CH 2 -CH 2 -N-Ii-C 4 Ii,
CH2-CH2 CH 2 -CH 2
21©21 ©
CH2CH2
n-C,,H„ — N—CH3-CH2-NnC ,, H "- N-CH 3 -CH 2 -N
2ΙΘ2ΙΘ
CH2-CH2 CH 2 -CH 2
D-C12H25 DC 12 H 25
2h 18 mn 9,52h 18 mn 9.5
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UU
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