Die Erfindung richtet sich auf einen Reaktor, in dem Druckreaktionen sicher in einer korrosiven Flüssigkeit durchgeführt werden können, sowie auf eine Verfahren zur Herstellung von

Wasserstoffperoxid durch Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff an einem edelmetallhaltigen Katalysator, das in diesem Reaktor unter Druck ausgeführt wird.

Wasserstoffperoxid wird derzeit technisch nach dem Anthrachinonverfahren hergestellt. Eine attraktive Alternative zum Anthrachinonverfahren, die noch nicht die technische Reife erreicht hat, ist die sogenannte Direktsynthese von Wasserstoffperoxid, bei der Wasserstoff und Sauerstoff an einem edelmetallhaltigen Katalysator zu Wasserstoffperoxid umgesetzt werden. Die Umsetzung wird in einem wässrigen oder alkoholischen Lösungsmittel durchgeführt. Um gute Raum-Zeit- Ausbeuten und Selektivitäten für Wasserstoffperoxid zu erreichen, muss die Umsetzung unter Druck und unter Zusatz von Bromid oder lodid und unter Zusatz von Säure durchgeführt werden. Die bei der Direktsynthese von Wasserstoffperoxid verwendete Reaktionsmischung ist deshalb hochkorrosiv und führt bei metallischen Werkstoffen, wie Edelstahl oder Hastelloy-Legierungen, die technisch zur Herstellung von Druckbehältern eingesetzt werden, zu Lochfraßkorrosion und Spannungsrisskorrosion. Für die technische Umsetzung der Direktsynthese von

Wasserstoffperoxid besteht deshalb Bedarf nach einem Druckreaktor, in dem sich die Reaktion mit dem korrosiven flüssigen Reaktionsmedium umsetzen lässt, ohne dass es durch die Korrosion zu einer Beschädigung von druckhaltenden Teilen des Reaktors kommt.

In WO 2005/108285 wird vorgeschlagen, zur Vermeidung einer Korrosion von Edelstahl die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid in einem Edelstahlreaktor so durchzuführen, dass kein Teil der Oberfläche dauerhaft in Kontakt mit der im Reaktor vorliegenden Gasphase ist. Dieses Konzept erfordert Vorrichtungen, die eine vollständige Benetzung der inneren Oberfläche des Reaktors mit Flüssigkeit gewährleisten, was vor allem bei Reaktoren, in denen ein Festbett mit einer Katalysatorschüttung angeordnet ist, nur mit einigem technischen Aufwand zu erreichen ist. Außerdem kann bei diesem Konzept ein Fehler bei Auslegung oder Betrieb des Reaktors unbemerkt zu einer Beschädigung des Druckbehälters durch Lochfraßkorrosion oder

Spannungsrisskorrosion führen.

In WO 2005/108285 wird vorgeschlagen, für die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid einen

Reaktor aus einem korrosionsbeständigen Duplex-Edelstahl mit einer PREN-Zahl von mehr als 34 einzusetzen.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Druckbehälter zur Vermeidung von Korrosion auf der Innenseite mit einem korrosionsbeständigen fluorierten Polymer zu beschichten. Solche

Beschichtungen eignen sich allerdings nicht für die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid, da Wasserstoffperoxid durch die Beschichtung diffundieren kann und durch Zersetzung an der Grenzfläche von Beschichtung und Behälterwand zu einer Ablösung der Beschichtung von der Behälterwand führen kann.

Aus dem Stand der Technik sind außerdem Reaktoren bekannt, bei denen innerhalb eines Druckbehälters ein Reaktionsbehälter aus einem korrosionsbeständigem Material angeordnet ist und der Zwischenraum zwischen Druckbehälter und Reaktionsbehälter mit einem unter Überdruck stehendem Sperrmedium, wie einem Gas oder einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist.

GB 1 ,068,757 beschreibt einen Druckreaktor mit einem äußeren Druckbehälter, einem im Inneren dieses Druckbehälters angeordneten Reaktionsbehälter aus korrosionsbeständigem Material, einer Flüssigkeit, die den Raum zwischen Druckbehälter und Reaktionsbehälter ausfüllt, sowie einem Druckausgleichsgefäß zwischen dieser Flüssigkeit und dem Innenraum des Reaktionsbehälters. Der Äußere Druckbehälter und der innen angeordnete Reaktionsbehälter bestehen jeweils aus einem Oberteil und einem Unterteil, die über Flansche miteinander verbunden sind, deren

Durchmesser dem größten Reaktorquerschnitt entspricht.

DE 1 542 005 beschreibt einen Druckreaktor mit einem äußeren Druckbehälter, einem im Inneren dieses Druckbehälters angeordneten Reaktionsbehälter aus korrosionsbeständigem Material, der nicht an der Wand des Druckbehälters anliegt, einer Flüssigkeit, die den Raum zwischen

Druckbehälter und Reaktionsbehälter ausfüllt, sowie einem über dem höchsten Punkt des Reaktors angeordnetem Druckausgleichsgefäß für diese Flüssigkeit, der durch den hydrostatischem Druck die Flüssigkeit gegenüber dem Innenraum des Reaktionsbehälters auf einen geringen Überdruck bringt. Bei dem aus DE 1 542 005 bekannten Druckreaktor wird der Reaktionsbehälter als Ganzes eingebaut und der Druckbehälter muss eine dementsprechend große Öffnung aufweisen. Wenn es an dem Reaktionsbehälter zu einem Korrosionsschaden kommt, muss der Druckbehälter geöffnet und der Reaktionsbehälter herausgenommen werden.

US 7,329,395 beschreibt in Fig. 9 einen Druckreaktor für eine Behandlung von organischen Abfällen mit überkritischem Wasser, der einen äußeren Druckbehälter und einen im Inneren dieses Druckbehälters angeordneten Reaktionsbehälter aus korrosionsbeständigem Material aufweist. Der Raum zwischen Druckbehälter und Reaktionsbehälter ist mit Wasser gefüllt und durch eine Vorrichtung zur Messung des pH oder der Leitfähigkeit wird überwacht, ob aus dem

Reaktionsbehälter Substanz durch ein Loch oder einen Riss des Reaktionsbehälters in den Zwischenraum zwischen Druckbehälters und Reaktionsbehälter gelangt. Bei dem in den Figuren von US 7,329,395 gezeigtem Reaktor ist der äußere Druckbehälter aus mehreren Teilen aufgebaut, die über Flansche miteinander verbunden sind , deren Durchmesser dem größten Querschnitt des Reaktionsbehälters entspricht.

DE 44 43 078 beschreibt einen Druckreaktor für Oxidationen in überkritischem Wasser, der ein äußeres Druckrohr und ein inneres Reaktionsrohr aus korrosionsbeständigem Material umfasst und bei dem der Ringspalt zwischen den beiden Rohren mit einer nichtkorrosiven Sperrflüssigkeit gefüllt ist. Zwischen dem Ringspalt und dem inneren Reaktionsrohr erfolgt ein Druckausgleich durch Spalte, Bohrungen oder Schlitze und ein Spülstrom von Sperrflüssigkeit wird durch diese Öffnungen vom Ringspalt in das Reaktionsrohr geleitet.

US 6,939,521 beschreibt einen Fluorpolymerreaktor mit einem Wärmetauschermantel zur Umsetzung von korrosiven Materialien unter Druck. Der Fluorpolymerreaktor umfasst einen äußeren Druckbehälter und einen darin angeordneten Reaktionsbehälter, der aus Fluorpolymer bestehen kann, oder der ein Metallbehälter ist, der innen mit Fluorpolymer beschichtet ist oder in dem sich ein Einsatz aus Fluorpolymer befindet. Der Zwischenraum zwischen Druckbehälter und Reaktionsbehälter wird von Kühl- oder Heizflüssigkeit durchströmt. Der Reaktor kann eine Druckausgleichsvorrichtung für einen Druckausgleich zwischen Reaktionsbehälter und

Zwischenraum aufweisen. Auf der Außenseite des Reaktionsbehälters können Leitbleche angeschweißt sein, die die Innenwand des Druckbehälters berühren können. Das Dokument beschreibt außerdem eine Überwachung der Flüssigkeit im Zwischenraum um ein Leck nachzuweisen.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Reaktoren haben den Nachteil, dass der

Reaktionsbehälter als Ganzes in den Druckbehälter eingeführt werden muss. Der Druckbehälter muss deshalb einen Flansch mit einem Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser des Reaktionsbehälters ist. Bei einem Korrosionsschaden am Reaktionsbehälter muss dieser Flansch geöffnet und der Reaktionsbehälter aus dem Druckbehälter gehoben werden. Für eine technische Synthese von Wasserstoffperoxid durch Direktsynthese werden Reaktionsbehälter mit einem großen Querschnitt und einem Innendurchmesser von mehr als 1 ,5 m benötigt. Bei der oben genannten Bauweise wird der Druckbehälter durch den erforderlichen großen Flansch teuer und aufwändig herzustellen.

Deshalb besteht für die Herstellung von Wasserstoffperoxid durch Direktsynthese ein Bedarf nach einem Reaktor für Druckreaktionen in korrosiver Flüssigkeit, bei dem der den Druck haltende Behälter nicht dem korrosiven Reaktionsmedium ausgesetzt ist und nur kleine Öffnungen zum Einbringen von Einbauten aufweisen muss.

Es wurde nun gefunden, dass sich die oben genannten Aufgaben durch einen Reaktor lösen lassen, der einen äußeren Druckbehälter mit einer Vielzahl von Erhebungen auf der Innenwand und einen darin angeordneten, sich mit der Außenwand auf den Erhebungen des äußeren Behälters abstützenden Reaktionsbehälter umfasst und bei dem eine Sperrflüssigkeit im

Zwischenraum zwischen äußerem Druckbehälter und Reaktionsbehälter eine Druckentlastung des Reaktionsbehälters und einen Nachweis eines Korrosionsschadens am Reaktionsbehälter ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Reaktor für Druckreaktionen mit einer korrosiven Flüssigkeit, umfassend

a) einen äußeren Druckbehälter mit einer Vielzahl von Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters, b) einen innerhalb des äußeren Druckbehälters angeordneten Reaktionsbehälter, dessen Außenwand sich auf den Erhebungen des äußeren Druckbehälters abstützt, wodurch sich zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des

Reaktionsbehälters mindestens ein spaltförmiger Zwischenraum ausbildet,

c) mindestens eine Leitung zur Zufuhr von Edukten in den Reaktionsbehälter und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Produkten aus dem Reaktionsbehälter,

d) mindestens eine Leitung zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit in den spaltförmigen

Zwischenraum und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum,

e) eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Reaktionsbehälters und dem spaltförmigen Zwischenraum, und

f) eine Vorrichtung zum Nachweis eines dem Reaktionsbehälter zugeführten Edukts

und/oder eines aus dem Reaktionsbehälter abgeführten Produkts in der Sperrflüssigkeit.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid durch Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines edelmetallhaltigen

Katalysators in einem wässrigen oder alkoholischen Lösungsmittel unter Zusatz von 10 ^~6 bis 10 ^"2 mol/kg Bromid und/oder lodid und 0,0001 bis 0,5 mol/kg Säure bei einer Temperatur von 0 bis 90 °C und einem Druck von 0,5 bis 10 MPa, das im Reaktionsbehälter eines erfindungsgemäßen Reaktors durchgeführt wird.

Der erfindungsgemäße Reaktor umfasst einen äußeren Druckbehälter mit einer Vielzahl von Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters, sowie einen innerhalb des äußeren

Druckbehälters angeordneten Reaktionsbehälter, dessen Außenwand sich auf den Erhebungen des äußeren Druckbehälters abstützt, sodass sich zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters mindestens ein spaltförmiger Zwischenraum ausbildet.

Die Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters können eine beliebige geometrische Form aufweisen. Geeignet sind beispielsweise punktförmige oder linienförmige Erhebungen, wobei die Erhebungen vorzugsweise die Form von langgestreckten Rippen haben. Besonders bevorzugt weisen der äußere Druckbehälter und der Reaktionsbehälter eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und die Erhebungen sind als im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende Rippen ausgeführt. Der Abstand zwischen den Erhebungen wird vorzugsweise so gewählt, dass über die Erhebungen die Gewichtskräfte des Reaktionsbehälters und seines Inhalts auf den äußeren Druckbehälter abgeleitet werden, sodass die Spannungen im Material des

Reaktionsbehälters unterhalb eines vorgegebenen Werts bleiben. Besonders bevorzugt sind die Erhebungen so ausgeführt, dass der Abstand zwischen zwei Erhebungen an keiner Stelle mehr als 1200 mm, besonders bevorzugt nicht mehr als 1000 mm beträgt. Die Erhebungen werden vorzugsweise voneinander getrennt ausgeführt, sodass sich zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters ein zusammenhängender spaltförmiger Zwischenraum ausbildet. Der äußere Druckbehälter kann zusätzlich auf der Innenwand auch eine oder mehrere umlaufende Rippen aufweisen, durch die zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters zwei oder mehrere jeweils zusammenhängende spaltförmige Zwischenräume ausgebildet werden.

Der spaltförmige Zwischenraum weist vorzugsweise eine Spaltbreite von 0,5 bis 50 mm, besonders bevorzugt 1 bis 30 mm, zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters auf. Die Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters weisen vorzugsweise eine im Wesentlichen einheitliche Höhe auf, sodass der spaltförmige Zwischenraum eine im Wesentlichen konstante Spaltbreite zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters aufweist.

Der erfindungsgemäße Reaktor umfasst außerdem mindestens eine Leitung zur Zufuhr von

Edukten in den Reaktionsbehälter und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Produkten aus dem Reaktionsbehälter. Diese Leitungen sind vorzugsweise so ausgeführt, dass die Edukte bei der Zufuhr zum Reaktionsbehälter und die Produkte bei der Abfuhr aus dem Reaktionsbehälter nicht mit dem Material des äußeren Druckbehälters in Kontakt kommen.

Der erfindungsgemäße Reaktor umfasst weiterhin mindestens eine Leitung zur Zufuhr von

Sperrflüssigkeit in den spaltförmigen Zwischenraum und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum. Wenn der Reaktor mehr als einen spaltförmigen Zwischenraum zwischen der Innenwand des äußeren Druckbehälters und der Außenwand des Reaktionsbehälters aufweist, dann wird vorzugsweise für jeden dieser

Zwischenräume mindestens eine Leitung zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit angeordnet. Die Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sich zwischen oder innerhalb der

Erhebungen keine Toträume ausbilden, die bei Zufuhr von Sperrflüssigkeit in den spaltförmigen Zwischenraum nicht von Sperrflüssigkeit durchströmt werden können. Die Leitungen zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit in den spaltförmigen Zwischenraum und zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sie ein Durchströmen des gesamten spaltförmigen Zwischenraums mit Sperrflüssigkeit ermöglichen. Die Leitungen zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit und zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit werden deshalb vorzugsweise an entgegengesetzten Enden des spaltförmigen Zwischenraums angeordnet. Wenn der äußere Druckbehälter und der Reaktionsbehälter eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und die Erhebungen als im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende Rippen ausgeführt sind, kann die Sperrflüssigkeit über eine im spaltförmigen Zwischenraum liegende Ringleitung mit Düsen zwischen die Rippen verteilt werden. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform der Abstand zwischen parallelen Rippen kleiner gewählt werden als die Spaltbreite und an der Zufuhrstelle für Sperrflüssigkeit ein um den Reaktorumfang umlaufender Kanal angeordnet werden, dessen Breite größer ist als die Spaltbreite, sodass der Kanal als Verteiler für

Sperrflüssigkeit in die parallelen Kanäle zwischen den Rippen wirkt.

Der erfindungsgemäße Reaktor umfasst zusätzlich eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Reaktionsbehälters und dem spaltförmigen Zwischenraum. Die Vorrichtung kann Messstellen zur Druckmessung im Innenraum des Reaktionsbehälters und im spaltförmigen Zwischenraum umfassen, sowie Apparate für eine Änderung des Drucks im spaltförmigen Zwischenraum, wie zum Beispiel eine Pumpe für Sperrflüssigkeit zum Erhöhen des Drucks und ein Druckhalteventil für Sperrflüssigkeit. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zum Druckausgleich jedoch eine Druckausgleichsleitung zwischen dem Innenraum des Reaktionsbehälters und dem spaltförmigen Zwischenraum. Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung zum Druckausgleich eine Siphonleitung, deren oberes Ende zum Innenraum des Reaktionsbehälters geöffnet ist und deren unteres Ende zum spaltförmigen Zwischenraum geöffnet ist. Der Begriff Siphonleitung bezeichnet dabei eine Leitung, die so geformt ist, dass auch dann, wenn keine Flüssigkeit durch die Leitung fließt und die Enden der Leitungen zu einem Gasraum offen sind , in der Leitung Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Leitung verbleibt und einen freien Gasdurchtritt durch die Leitung verhindert. Vorzugsweise ist das obere Ende der Siphonleitung an einem Punkt am oberen Ende des Reaktionsbehälters zum Innenraum des Reaktionsbehälters geöffnet, sodass ein Druckausgleich zwischen der Sperrflüssigkeit und einem am oberen Ende des

Reaktionsbehälters befindlichen Gasvolumen erfolgt. Besonders bevorzugt weist der Reaktor mindestens eine Leitung zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit zum oberen Ende des spaltförmigen Zwischenraums, mindestens eine Leitung zur Zufuhr von Sperrflüssigkeit zum unteren Ende des spaltförmigen Zwischenraums und mindestens eine Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum in Höhe der Öffnung der Siphonleitung zum Innenraum des Reaktionsbehälters auf. Die Ausführung des Druckausgleichs als Siphonleitung ermöglicht in

Kombination mit einer Sperrflüssigkeit, die bei der im Reaktionsbehälter durchgeführten Reaktion nicht stört, einen Betrieb mit einem kontinuierlichen geringen Austritt von Sperrflüssigkeit durch den Siphon in den Reaktionsbehälter. Dies ermöglicht einerseits einen Druckausgleich ohne störanfällige bewegte Bauteile und gewährleistet andererseits, dass der äußere Druckbehälter nicht mit korrosiver, im Reaktionsbehälter befindlicher Flüssigkeit in Kontakt kommt.

Der erfindungsgemäße Reaktor umfasst außerdem eine Vorrichtung zum Nachweis eines dem Reaktionsbehälter zugeführten Edukts und/oder eines aus dem Reaktionsbehälter abgeführten Produkts in der Sperrflüssigkeit. Die Vorrichtung wird vorzugsweise mit der Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum verbunden. Zum Nachweis eines Edukts und/oder eines Produkts wird vorzugsweise ein physikalischer Parameter der Sperrflüssigkeit gemessen, beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit oder bei einer wässrigen oder wasserhaltigen Sperrflüssigkeit die Leitfähigkeit, das Redoxpotential oder der pH-Wert. Eine dazu eingesetzte Messvorrichtung wird vorzugsweise entweder in der Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum angeordnet oder in einer Bypassleitung zu dieser Leitung . Besonders bevorzugt weist der Reaktor einen mit mindestens einer Leitung zur Zufuhr von

Sperrflüssigkeit in den spaltförmigen Zwischenraum und mindestens einer Leitung zur Abfuhr von Sperrflüssigkeit aus dem spaltförmigen Zwischenraum verbundenen und durch eine Pumpe betriebenen Umwälzkreislauf für Sperrflüssigkeit auf und die Vorrichtung zum Nachweis eines dem Reaktionsbehälter zugeführten Edukts und/oder eines aus dem Reaktionsbehälter abgeführten Produkts in der Sperrflüssigkeit ist mit diesem Umwälzkreislauf verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors ist der Reaktionsbehälter aus Segmenten zusammengesetzt und der äußere Druckbehälter und der Reaktionsbehälter weisen jeweils Öffnungen auf, durch die die Segmente in den Reaktionsbehälter eingeführt und aus dem Reaktionsbehälter entnommen werden können. Vorzugsweise sind die Öffnungen am oberen Ende des Reaktors angeordnet und durch einen gemeinsamen druckhaltenden Deckel aus korrosionsbeständigem Material verschlossen. Die Segmente können im Reaktionsbehälter über Dichtleisten zusammengesetzt werden, aus denen sie zu einem späteren Zeitpunkt

herausgenommen werden können. Vorzugsweise werden die Segmente jedoch im

Reaktionsbehälter durch Verschweißen zusammengesetzt.

Der erfindungsgemäße Reaktor kann innerhalb des Reaktionsbehälters noch zusätzliche

Einbauten aufweisen, beispielsweise Einbauten zur Verteilung von Gas, Einbauten zur Verteilung von Flüssigkeit, Einbauten zum Tragen eines Katalysatorfestbetts, sowie Kühler, zum Beispiel in Form von Rohrschlangen oder Plattenkühlern. Die Einbauten sind vorzugsweise so konstruiert, dass sie durch Öffnungen im äußeren Druckbehälter und Reaktionsbehälter in den

Reaktionsbehälter eingeführt und dort gegebenenfalls zusammengesetzt werden können.

Der erfindungsgemäße Reaktor ermöglicht Druckreaktionen mit einer korrosiven Flüssigkeit unter Verwendung von Materialien, die nicht dauerhaft korrosionsbeständig sind, wobei ein

Korrosionsschaden an dem den Druck haltenden äußeren Druckbehälter sicher vermieden werden kann. Der äußere Druckbehälter kann dabei aus einem preiswerten und für die mechanische Beständigkeit optimierten Stahl konstruiert sein. Für den Innenbehälter kann ein Werkstoff verwendet werden, der gegenüber der korrosiven Flüssigkeit nicht dauerhaft beständig ist und bei dem der Innenbehälter durch Lochfraßkorrosion oder Spannungsrisskorrosion durchkorrodieren kann. Während des Betriebs des Reaktors wird ein Durchkorrodieren des inneren

Reaktionsbehälters durch die Vorrichtung zum Nachweis eines Edukts und/oder Produkts in der Sperrflüssigkeit sofort festgestellt, bevor es zu einem Korrosionsschaden am druckhaltenden äußeren Behälter kommen kann. Die Bauweise mit Erhebungen auf der Innenwand des

Druckbehälters, auf denen sich die Außenwand des Reaktionsbehälters abstützt, ermöglicht bei einem Korrosionsschaden am Reaktionsbehälter eine einfache Reparatur durch Herausnehmen oder Herausschneiden des durchkorrodierten Behälterteils und Einfügen oder Einschweißen eines Ersatzteils, wobei durch das Abstützen des Ersatzteils auf den Erhebungen der Innenwand des Druckbehälters in einfacher Weise die ursprüngliche Geometrie des Reaktionsbehälters wiederhergestellt wird . Bei einem Herausschneiden des durchkorrodierten Behälterteils kann durch die Verwendung eines Schneidwerkzeugs, das nur die Wanddicke des Reaktionsbehälters durchdringt, eine Beschädigung der Erhebungen auf der Innenwand des Druckbehälters vermieden werden, sodass durch ein Herausschneiden des durchkorrodierten Behälterteils und Einschweißen eines Ersatzteils eine Reparatur möglich ist, ohne die Funktion der Korrosionsüberwachung mit der Sperrflüssigkeit zu beeinträchtigen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid werden im Reaktionsbehälter eines erfindungsgemäßen Reaktors Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart edelmetallhaltigen Katalysators zu Wasserstoffperoxid umgesetzt. Als Katalysator können alle für die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid aus dem Stand der Technik bekannten, ein oder mehrere Edelmetalle enthaltenden Katalysatoren verwendet werden. Besonders geeignete Katalysatoren sind aus EP-A 1 038 833, Seite 3, Zeile 10 bis Seite 4, Zeile 14, aus US 6, 168,775, Spalte 5, Zeile 65 bis Spalte 6, Zeile 64 und aus WO 2005/00961 1 , Seite 34, Zeile 19 bis Seite 42, Zeile 20 bekannt. Die katalytisch wirksame Komponente des Katalysators enthält ein oder mehrere Edelmetalle in reiner Form oder in Form von Legierungen. Bevorzugte Edelmetalle sind die Platinmetalle, insbesondere Palladium, sowie Gold. Zusätzlich können Elemente aus der Reihe Rh, Ru, Ir, Cu und Ag anwesend sein. Besonders bevorzugte Katalysatoren enthalten als katalytisch wirksame Metalle mindestens 80 Gew.-% Palladium und 0 bis 20 Gew.-% Platin.

Vorzugsweise werden trägergebundene Katalysatoren eingesetzt, bei denen sich das oder die katalytisch wirksamen Edelmetalle auf der Oberfläche eines Trägermaterials befinden.

Vorzugsweise werden oxidische oder silikatische Trägermaterialen verwendet, insbesondere Aluminiumoxid, Kieselsäure, Titandioxid , Zirkoniumdioxid und Zeolithe. Alternativ können auch Träger auf Kohlenstoffbasis, wie zum Beispiel Aktivkohleträger verwendet werden. Das

Trägermaterial kann in Form von Pulvern, Extrudaten, Granulaten oder Formkörpern mit Kanälen eingesetzt werden. Vorzugsweise wird als Katalysator ein Edelmetall-Trägerkatalysator verwendet wird, der im Reaktionsbehälter in Form eines Festbetts angeordnet ist. Die Größe der Partikel im Festbett kann in weiten Bereichen, insbesondere im Bereich von 0, 1 bis 10 mm liegen. Eine geringere Partikelgröße führt zu einem hohen Druckabfall, bei zu großer Partikelgröße nimmt die katalytisch wirksame Oberfläche ab. Partikelgrößen im Bereich von 0, 1 bis 5 mm bevorzugt 1 bis 3 mm führen zu einer hohen Produktivität.

Die Umsetzung erfolgt in einem wässrigen oder alkoholischen Lösungsmittel. Vorzugsweise wird ein Alkohol aus der Reihe Methanol, Ethanol, n-Propanol und n-Butanol und besonders bevorzugt Methanol eingesetzt. Besonders bevorzugt wird als Lösungsmittel Methanol mit einem

Wassergehalt von 2 bis 10 Gew.-% verwendet.

Die Umsetzung erfolgt unter Zusatz von 10 ^~6 bis 10 ^~2 mol/kg Bromid und/oder lodid und 0,0001 bis 0,5 mol/kg Säure. Vorzugsweise werden 10 ^~5 bis 10 ^~3 mol/l Bromid und/oder lodid zugesetzt, besonders bevorzugt 10 ^~5 bis 5*10 ⁴ mol/l, wobei Bromid bevorzugt ist. Liegt die Konzentration an Bromid und/oder lodid oberhalb des bevorzugten Bereichs, dann wird die Stabilität der

hergestellten Wasserstoffperoxidlösung beeinträchtigt, liegt sie unterhalb des bevorzugten

Bereichs, dann wird in der Regel nicht mehr eine ausreichende Wasserstoffperoxid-Selektivität erreicht. Niedrigere Konzentrationen an Bromid und/oder lodid werden im Hinblick auf die

Weiterverwendung der gebildeten Wasserstoffperoxidlösung bevorzugt. Bromid und/oder lodid können dem Reaktionsmedium in Form eines Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzes zugesetzt werden, bevorzugt als NaBr oder Nal. Ebenso kann auch HBr oder Hl zugesetzt werden. Als Säure werden vorzugsweise Säuren zugesetzt, die einen pK _a -Wert von weniger als 3 und vorzugsweise einen pK _a -Wert von weniger als 2 aufweisen. Geeignet sind insbesondere Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure. Ebenso einsetzbar sind auch im Medium lösliche Sulfonsäuren und Phosphonsäuren. Die Säurekonzentration liegt im Bereich von 0,0001 bis 0,5 mol/l und bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 0, 1 mol/l. Ist die Säurekonzentration höher, dann wird die Flüssigphase unerwünscht korrosiv, ist sie niedriger, dann kann es zu einer Abnahme der Wasserstoffperoxid-Selektivität kommen. Niedrigere Säurekonzentrationen werden im Hinblick auf die Weiterverwendung der gebildeten Wasserstoffperoxidlösung bevorzugt.

Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur von 0 bis 90 °C, vorzugsweise 20 bis 50 °C, und einem Druck von 0,5 bis 10 MPa, vorzugsweise 0,5 bis 6 MPa.

Die Reaktion wird vorzugsweise mit einem Wasserstoff und Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch durchgeführt, dessen Zusammensetzung so gewählt ist, dass das Gasgemisch nicht

explosionsfähig ist. Bevorzugt wird ein Gasgemisch verwendet, das auch unter Berücksichtigung des sich einstellenden Lösungsmittelpartialdrucks zuverlässig außerhalb der Explosionsgrenze liegt. Zweckmäßiger Weise enthält das Gasgemisch zusätzlich zu Wasserstoff und Sauerstoff noch ein oder mehrere Inertgase, vorzugsweise Stickstoff und/oder Kohlendioxid, besonders bevorzugt Kohlendioxid. Der Wasserstoffgehalt im Gasgemisch wird vorzugsweise auf maximal 6 Volumen-% begrenzt, besonders bevorzugt maximal 5 Volumen-%. Insbesondere liegt der Wasserstoffgehalt im Bereich von 3 bis 5 Volumen-%. Der Sauerstoffgehalt im Gasgemisch kann stöchiometrisch oder überstöchiometrisch sein und liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50 Volumen-%, insbesondere 15 bis 45 Volumen-%. Wasserstoff und Sauerstoff werden vorzugsweise getrennt dem Reaktor zugeführt. Sauerstoff kann dabei sowohl in reiner Form, als auch in Form von Luft oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft zugeführt werden. Vorzugsweise wird Sauerstoff in reiner Form eingesetzt. Das am Ausgang des Reaktors erhaltene Restgas kann ganz oder teilweise in den Reaktor zurückgeführt werden, um den Aufwand für die Rückgewinnung von nicht umgesetztem Wasserstoff zu verringern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Reaktor vorzugsweise als gepackte Blasensäule betrieben, indem im Reaktionsbehälter ein Festbett mit einem Edelmetall-Trägerkatalysator angeordnet wird, unterhalb des Festbetts Lösungsmittel bzw. eingesetztes Reaktionsmedium zugeführt wird, oberhalb des Festbetts flüssige Reaktionsmischung mit gebildetem

Wasserstoffperoxid entnommen wird, sodass sich über dem Festbett ein Gasraum mit einer Gas- Flüssig-Phasengrenzfläche oberhalb des Festbetts ausbildet, und unterhalb des Festbetts Wasserstoff und Sauerstoff getrennt voneinander in Form von Blasen dispergiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid wird vorzugsweise Wasser, ein mit Wasser mischbarer Alkohol oder eine Mischung von Wasser und einem solchen Alkohol als Sperrflüssigkeit eingesetzt. Besonders bevorzugt wird das für die Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff eingesetzte wässrige oder alkoholische Lösungsmittel ohne Zusatz von Bromid, lodid oder Säure als Sperrflüssigkeit verwendet. Dies hat den Vorteil, dass einerseits

Sperrflüssigkeit, die in den Reaktionsbehälter gelangt, nicht die Umsetzung stört und andererseits eine Leckage einfach durch eine Veränderung von Leitfähigkeit, pH-Wert oder Redoxpotential durch in die Sperrflüssigkeit gelangende Bromid- oder lodidionen oder Säure detektiert werden kann. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem erfindungsgemäßen Reaktor durchgeführt, dessen Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum des

Reaktionsbehälters und dem spaltförmigen Zwischenraum die weiter oben beschriebene

Siphonleitung umfasst und die Umsetzung wird so durchgeführt, dass sich im Reaktionsbehälter ein Gasraum über einer flüssigen Reaktionsmischung ausbildet und das obere Ende der

Siphonleitung zum Gasraum geöffnet ist. Dies ermöglicht einerseits einen einfachen

Druckausgleich zwischen dem Reaktionsbehälter und dem spaltförmigen Zwischenraum und verhindert andererseits, dass Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter in den spaltförmigen Zwischenraum gelangt und zu einem Fehler bei der Korrosionsdetektion führt. Für diese

Ausführungsform wird besonders bevorzugt ein Reaktor verwendet, der einen Umwälzkreislauf für Sperrflüssigkeit aufweist, das wässrige oder alkoholische Lösungsmittel ohne Zusatz von Bromid, lodid oder Säure wird als Sperrflüssigkeit verwendet und während der Umsetzung wird dem Umwälzkreislauf kontinuierlich Sperrflüssigkeit zugeführt. Durch diese Merkmale wird ein kontinuierlicher Strom an Sperrflüssigkeit durch die Siphonleitung in den Reaktionsbehälter erzeugt, mit dem sich verhindern lässt, dass HBr oder Hl aus dem Gasraum im Reaktionsbehälter in den spaltförmigen Zwischenraum gelangen.

Versuche haben gezeigt, dass das für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzte

Reaktionsmedium wegen seines Gehalts an Säure und an Bromid und/oder lodid gegenüber den üblicherweise zur Herstellung von Druckbehältern verwendeten Werkstoffe, wie Edelstahl Werkstoffnummer 1 .4571 oder die Nickellegierung Werkstoffnummer 2.4819, so korrosiv ist, dass es zu Lochfraßkorrosion kommt. Dieses Problem lässt sich nicht durch eine Beschichtung der Reaktoroberfläche mit einem korrosionsbeständigen Polymer, wie Polypropylen,

Perfluoralkoxyalkan (PFA) oder Ethylen-chlortrifluorethylen-copolymer (Halar®) lösen, da unter den Bedingungen der Umsetzung gebildetes Wasserstoffperoxid durch die Beschichtung diffundiert und durch Zersetzung am darunterliegenden Metall zu einer Ablösung der Beschichtung führt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es nun möglich, die Umsetzung von Wasserstoff und

Sauerstoff zu Wasserstoffperoxid in Gegenwart eines edelmetallhaltigen Katalysators trotz des korrosiven Reaktionsmediums sicher in einem Reaktionsbehälter aus einem handelsüblichen Werkstoff, wie Edelstahl Werkstoffnummer 1 .4571 , durchzuführen. Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Reaktors ermöglicht dabei ohne Sicherheitsrisiko die Benutzung des

Reaktionsbehälters bis zu dem Punkt, an dem durch Korrosion tatsächlich eine Leckage des Reaktionsbehälters auftritt. Sie ermöglicht außerdem eine einfache Reparatur eines durch lokal begrenzte Lochfraßkorrosion beschädigten Reaktionsbehälters.