CS241092B2 - Způsob výroby perclilormethylmerkaptanu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby perchlormethylmerkaptanu chlorací sirouhlíku ve vodném prostředí. Při tomto způsobu se výchozí látky a plynný chlor za tlaku okolí nebo za zvýšeného tlaku, při teplotě nad teplotou varu sirouhlíku zavádějí do vodného katalyzátorového prostředí obsahujícího kyselinu sírovou a kyselinu chlorovodíkovou a udržovaného ve stálém oběhu, reakční složky se zvýšenou intenzitou míchání nebo použitím zvýšeného tlaku adsorbují ve vodném prostředí, po proběhnutí reakce se ze vzniklé reakční směsi oddělí organická fáze a frakcionuje se účelně destilací s vodní párou a vodné prostředí se jakožto katalyzátor zavádí zpět do reakčního procesu.

Description

241092

Vynález se týká zlepšeného způsobu výro-by perchlormethylmerkaptanu.

Perchlormethylmerkaptan neboli trichlor-methylsulfonylchlorid, je důležitý mezipro-dukt, kterého se používá při výrobě fungi-cidních, baktericidních a germicidních pro-středků, přísad do mazacích olejů, prostřed-ků pro desinfekci půdy nebo· léčiv.

Podle provozně rozšířeného způsobu · sechloruje sirouhlík ve vodném prostředí, při-čemž se jako meziprodukt v důsledku oxi-dačního a hydrolytického rozkladu vytváře-jí kyselina sírová a kyselina chlorovodíko-vá, kterých se může používat jakožto ved-lejších produktů. Reakce probíhá podle ná-sledující rovnice: CS2 + 5 Clz + 4 H2O - CIS—CCI3 + + H2SO4 + 6 HC1

Vedlejší produkty se od žádaného produk-tu mohou snadno oddělit. Vytvářejí se totiždvě fáze, kyselá vodná fáze a organická fá-ze obsahující kromě získaného perchlorme-thylmerkaptanu také jakožto výchozí látkupoužitý sirouhlík a chlorid uhličitý vytvoře-ný v důsledku přechlorování. Sirouhlík achlorid uhličitý se mohou od perchlorme-thylmerkaptanu oddělit na základě velkéhorozdílu teplot varu.

Způsob výroby perchlormethylmerkapta-nu ve vodném prostředí je popsán také vefrancouzském patentovém spise č. 1 437 908.Při tomto způsobu se zdůrazňuje význam adůležitost kyseliny chlorovodíkové při chlo-raci sirouhlíku ve vodném prostředí. Rych-lost chlorace a výtěžek závisejí na výchozíkoncentraci chlorovodíkové kyseliny. Jakož-to optimální koncentrace kyseliny se uvádí15 až 20 %. Reakční rychlost zvyšují více-mocné kovy (například kobalt, olovo, nikl)a emulgační prostředky. Výtěžek je 88 %,čistota produktu je 95 %. V americkém patentovém spise č. 3 993 693se popisuje kontinuální způsob. Při tomtozpůsobu je výchozí koncentrace kyseliny sí-rové 40 %, doba prodlevy v reaktoru je 3,5hodin. Dosahuje se výtěžku 78,4 °/o. Vodnáfáze se rozděluje destilací na kyselinu síro-vou a na kyselinu chlorovodíkovou.

Podle německého zveřejňovacího spisučíslo 2 156 329 se při kontinuálním způsobudo 3 m dlouhého trubkového reaktoru kon-tinuálně zavádí voda, sirouhlík a chlor. Vý-těžek je 89,5 %, výtěžek se zřetelem na pro-stor a čas je 28,8 kg/100 1/h. Při známých způsobech výroby se zjistiltento vztah mezi zvýšením reakční teplotya výtěžkem: až do 30 °C je reakční rychlostvyšší, nad 30 °C je reakční rychlost pomalej-ší a nad 40° se prakticky již žádný perchlor-methylmerkaptan nevytváří. Z tohoto důvo-du se chlorace provádí při nižší teplotě. U-skutečnění reakce je proto komplikované,jelikož v průběhu reakce uvolněné teplopřevyšuje běžnou hodnotu (670 J/mol). Vy-tvořené velké množství tepla se musí při nižší teplotě odvádět, což vyžaduje vybudo-vání a provoz chladicího systému a úměrnézvýšení vestavěného chladicího povrchu.Odvádění tepla je také spojeno s těžkostmi,jelikož prostředí působí korozně a použitel-né konstrukční materiály mají malou tepel-nou vodivost; proto se musí používat většíchzařízení. Další potíží je skutečnost, že semusí zpracovávat a manipulovat s velkýmiobjemy velmi hořlavých a zdravotně nebez-pečných materiálů.

Vedle hlavní reakce dochází k přechloro-vání. Množství takto vytvořeného chloriduuhličitého je úměrné konverznímu stupni-.Aby se předešlo přechlorování, provádí sechlorace jen k nižšímu chloračnímu stupnia část sirouhlíku se znova zavádí do reakce.Nezreagovaný sirouhlík se získá zpět desti-lací. Při destilaci, popřípadě při vakuovédestilaci představuje přítomnost vzduchupro nízkou teplotu samovznícení (98 °C) ne-bezpečí požáru. Cílem vynálezu je vytvoření zlepšenéhozpůsobu výroby perchlormethylmerkaptanua odstranění shora uvedených nedostatkůznámých způsobů.

Vynález je založen na poznatku, že serychlost chlorování sirouhlíku ve vodnémprostředí za určitých podmínek zvyšuje ú-měrně se zvýšením teploty. Rychlost se 0-vlivňuje fyzikální a chemickou cestou. Fy-zikální cesta je rozpustnost plynného chlo-ru ve vodné a v organické fázi. Chemickácesta je reakce, která se má provést. Přiteplotě nad 30 °C je rozpustnost plynnéhochloru ve vodném prostředí menší, což máza následek snížení reakční rychlosti. Zjis-tilo se, že při zvýšení reakční teploty se re-akční·' ryfchlosť snižuje proto, že chlor neníjiž více rozpustný ve vodném prostředí. Vpřípadě, že se podaří udržet rozpustnostchloru, bude reakční rychlost při zvýšeníteploty vyšší. Se zřetelem na to, že pro re-akci je důležitý kontakt tří různých fází,popřípadě reakce ve třech různých fázích,existujících reakčních složek, musí se pou-žít speciálního míchání reakčních složek kdosažení jejich lepšího styku. To je možnéza pomoci mechanických míchadel, turbíno-vých míchadel, odstředivých čerpadel, vib-račních míchadel, turbulentního proudění vpotrubí, generátoru ultrazvuku nebo použi-tím podobných zařízení, popřípadě v jejichvzájemné kombinaci.

Je výhodné provádět způsob podle vyná-lezu kontinuálně, přičemž se výchozí lát-ky ve vhodném zařízení kontinuálně protla-čují kupředu a přitom dochází k intenzivní-mu a účinnému promíchávání. Místo inten-zivního promíchávání se také může použítpřetlaku nebo se může použít kombinacepromíchávání a přetlaku.

Vynález se tedy týká způsobu výroby per- chlormethylmerkaptanu chlerací sirouhlíku ve vodném prostředí, který je vyznačený tím, že se výchozí látky a plyný chlor za tla- 241092 5 ku okolí nebo za zvýšeného tlaku při teplo-tě nad teplotou varu sirouhlíku zavádějí, zaudržování stálého oběhu, do vodného kata-lyzátorového prostředí obsahujícího kyseli-nu sírovou a kyselinu chlorovodíkovou; re-akční složky se zvýšením intenzity míchánínebo- použitím zvýšeného tlaku adsorbujíve vodném prostředí; po proběhnutí reakcese z re,akční směsi oddělí organická fáze afrakcionuje se účelně destilací s vodní pá-rou a vodné prostředí se zavádí jakožto ka-talyzátor zpět do reakce.

Se zřetelem na to, že se při způsobu po-dle vynálezu so zřetelem na způsoby zná-mé ze stavu techniky pracuje při zvýšenéteplotě, je reakční rychlost vyšší a doba pro-dlevy .v reaktoru je kratší. Kontinuální způ-sob se proto může provádět v menších zaří-zeních. Za použití menších reaktorů je v za-řízení také menší množství materiálů. Jeli-kož se reakce provádí při vyšší teplotě, mů-že se ke chlazení používat provozní vody ajs zbytečné začleňovat do procesu zvláštníchladicí zařízení. V důsledku větší reakčnírychlosti se pracuje najednou s menšímmnožstvím hořlavých látek, takže se problé-my s nebezpečím ohně a zdravotní problémyzmenšují. Zvýšená reakční rychlost má tuvýhodu, že doba prodlevy reakčních složekv systému je krátká, čímž se riziko přechlo-rování snižuje na minimum.

Způsob podle vynálezu blíže objasňují ná-sledující příklady praktického provedení,které však vynález nijak neomezují. Příklad 1 (srovnávací příklad)

Do baňky o obsahu 1,5 litru, vybavené in-tenzívním sacím míchadlem, se naváží 76 gsirouhlíku, 570 ml vody a 500 ml kyseléhorozteku, obsahujícího 12 % kyseliny sírovéa 26,7 % kyseliny chlorovodíkové. Baňka jevybavena, trubičkou pro zavádění plynu, za-sahující pod hladinu kapaliny v baňce. Naodvzdušňovací trubičku velmi pečlivě uza-vřené baňky se pro důkaz, že baňku opouš-tějí nereakíivní plyny, instaluje vodou .na-plněný probublávač. Působením sacího mí-chadla, pracujícího s velkou rychlostí, se zplynového prostoru baňky zanášejí bubli-ny plynu do kapaliny a tím dochází k inten-zivnímu styku mezi plynnou a kapalnou fází.Za chlazení se zavádí stechiometrické .vypo-čtené množství (354,5 g) plynného chlorutakovou rychlostí, že nedochází k žádnémuvýznamnějšímu unikání plynného chloru.Teplota reakční směsi se chlazením udržujepod 30 °C. Potřebné množství chloru se mů-že zavést v průběhu asi tří hodin. Na koncireakce a po ukončeném míchání se reakčnísměs rozdělí na dvě fáze. Jakožto spodní fá-ze se získá 165 g organické vrstvy (obsahperchlormethylmerkaptanu je 91,2%]. Vý-těžek je 81 %. Získaný produkt obsahuje 3,1 % nezreagovaného sirouhlíku, 5,3 % chloridu uhličitého v důsledku přechlorová- ní .a 0,4 % jiných nečistot. Příklad 2

Do zařízení podle příkladu 1 se naváží 76gramů sirouhlíku, 325 gramů vody a 750 mlkyselého roztoku obsahujícího 12 % kyseli-ny sírové a 2:8,7 % kyseliny chlorovodíkové.Za chlazení se při teplotě 30 °C zavede vprůběhu 50 minut 200 g plynného chloru.Po rozdělení fází se získá 127 g (73,92 %)perchlormethylmerkaptanu, 24,9-3 % siroulrlíku a 0,76 g chloridu uhličitého. Výtěžek,vztažený na chlor, je 89,55 %. Parciálníchlorací se výtěžek může zlepšit, z přechlo-rování pocházející množství chloridu uhli-čitého se může snížit a rychlost vytvořeníperchlormethylmerkaptanu se zvýší asi na2,2násobek. Chlorovaná surová směs sezpracuje destilací s vodní párou. Při destila-ci s vodní párou se získá 33 g předku (ob-sah sirouhlíku 85 %) a 86 g destilátu obsa-hujícího perchlormethylmerkaptan. Obsahperchlormethylmerkaptanu v hlavním desti-látu je 98,2 %. Příklad 3

Do výpustního potrubí pro plyn zařízenípodle příkladu 1 se zabuduje ventil otvírají-cí se při 50 kPa. Do zařízení se naváží 76gramů sirouhlíku, 325 ml vody a 750 rol ky-selého roztoku obsahujícího 12 % kyselinysírové a 26,7 % kyseliny chlorovodíkové.Při reakční teplotě 35 CC a za přetlaku 50kPa- se nechává zreagovat v průběhu 28 mi-nut 200 g chloru. Získaný reakční produktobsahuje 125 g perchlormethylmerkaptanu(73,1%), 25,8 % sirouhlíku a 0,78% chlo-ridu uhličitého. Výtěžeke je 87,2 % (se zře-telem na zavedený chlor). Reakční rychlost'se může zvýšit tím, že se chlorace provedlaza tlaku. Reakční směs se může zpracovávatperiodicky shora, uvedenou destilací s vodnípárou. Příklad 4

Kontinuální chlorace se provádí v reakto-ru vybaveném míchadlem a rozděleném naněkolik komor (délka 2 m, průměr 200 m).Do spodní části reaktoru se zavádí 13,0 kg/hsirouhlíku, 42,5 kg/h chloru, 69 kg/h vodya jakožto katalyzátor 400 kg/h kyselého voďného roztoku obsahujícího 12 % kyseliny sí-rové a 28,7 % kyseliny chlorovodíkové. Re-aktor opouštějící směs kyselé vody a orga-nické fáze se odděluje v separátoru. Hlavnípedíl kyseliny se po zahřátí zavádí zpět doreaktoru jakožto katalyzátor. Reaktor opouš-tějící organická fáze (24,95 kg/h) obsahuje 83,2 % perchlormethylmerkaptanu, 15 % si-rouhlíku, 1,15 % chloridu uhličitého a 0,65procent jiných nečistot. Chlorovaná reakč-ní směs se zavádí doprostřed rektifikační

Claims (1)

1. 241092 methylraerkaptanu o stupni čistoty 94 %. Destilací získaný sirouhlík se vrací jako vsá'zka do procesu. kolony. Sirouhlík se z produktu odstraňujepomocí vodní páry zaváděné do spodní čás-ti kolony a zpětného toku vytvářeného vehlavě kolony. Získá se 19,95 kg/h perchlor- PŘEDMĚT Způsob výroby perchlormethylmerkapta-nu chlorací siro-uhlíku ve vodném prostředí,vyznačený tím, že se výchozí látky a plyn-ný chlor za tlaku okolí nebo za zvýšenéhotlaku, při teplotě nad teplotou varu sirouh-líku zavádějí do vodného katalyzátorovéhoprostředí obsahujícího kyselinu sírovou akyselinu chlorovodíkovou a udržovaného ve ýynAlezu stálém oběhu, reakční složky se zvýšenímintenzity míchání nebo použitím zvýšenéhotlaku adsorbují vě vodném prostředí a poprůběhu reakce se z reakční směsi oddělíorganická fáze a frakcionuje se, účelně des-tilací s vodní párou a vodné prostředí se ja-kožto katalyzátor vrací do reakce. Severografia, n. p., závod 7, Most Cena 2,40 Kčs