DE543758C

DE543758C - Production of chlorosulfonic acid

Info

Publication number: DE543758C
Application number: DEI38167D
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Dachlauer
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1929-05-25
Filing date: 1929-05-25
Publication date: 1932-02-10

Description

Herstellung von Chlorsulfonsäure Bei der Verwendung von Chlorsulfonsäure, die heute ausschließlich aus S Q, und H Cl hergestellt wird, treten bisweilen erhebliche Schwierigkeiten auf, die man auf die verschiedene OOualität der Chlorsulfonsäure zurückführt, ohne daß man bisher die Ursache des wechselnden Reinheitsgrades erkannt hat; denn die übliche Analvse durch Zersetzung mit Wasser und Bestimmung der hierbei gebildeten H , S O, und H Cl ergibt im allgemeinen stets Werte, die auf ein hochprozentiges Produkt schließen lassen. Die Chlorsulfonsäure durch Destillation zu reinigen, führt nicht zum Ziel, denn bei der Destillation der Chlorsulfonsäure unter gewöhnlichem Druck wird ein Destillat erhalten. «-elches zwar frei von H_SO, ist, aber bis zu io °/" Sulfurylchlorid und Pyrosulfurylchlorid (ungefähr in gleichen Anteilen) enthält. Die übliche Analyse der destillierten Chlorsulfonsäure täuscht allerdings einen Gehalt von etwa 99 °/" Cl S O;, H vor. Da diese Chloride während der Destillation dauernd entstehen, so erzielt man auch durch eine fraktionierte Destillation keine Reinigung. Wird die Destillation unter vermindertem Druck, beispielsweise bei 15 bis 2z mm Hg, durchgeführt, so findet eine weitgehende Dissoziation statt. Das Destillat enthält erliebliche -Mengen (ebenfalls rund io "/") freies S O." so daß auch auf diesem Wege eine Reinigung nicht möglich ist. Ein anderer Weg zur Reinigung der Chlorsulfonsäure, die Kristallisation, ist infolge des unter - 8o° liegenden E. P. technisch ebensowenig gangbar.Production of chlorosulphonic acid When using chlorosulphonic acid, which is nowadays produced exclusively from SQ and HCl, considerable difficulties sometimes arise, which are attributed to the different quality of the chlorosulphonic acid, without the cause of the changing degree of purity having been recognized so far; for the usual analysis by decomposition with water and determination of the H, SO, and H Cl formed in this way generally always gives values which suggest a high-percentage product. Purifying the chlorosulfonic acid by distillation does not achieve the goal, because a distillate is obtained when the chlorosulfonic acid is distilled under normal pressure. It is free from H_SO, but contains up to 10% sulfuryl chloride and pyrosulphuryl chloride (approximately in equal proportions) . Since these chlorides are formed continuously during the distillation, no purification can be achieved even with fractional distillation. If the distillation is carried out under reduced pressure, for example at 15 to 20 mm Hg, extensive dissociation takes place. The distillate contains appreciable amounts (also around 10 "/") of free SO "so that purification is not possible in this way either. Another way of purifying chlorosulfonic acid, crystallization, is due to the fact that it is below -80 ° EP is also not technically feasible.

Es bleibt deshalb nur die Möglichkeit, bereits bei der Herstellung der Chlorsulfonsäure die Bedingungen so zu wählen, daß unmittelbar eine reine Säure erhalten wird.There is therefore only the option of starting the production of the chlorosulfonic acid to choose the conditions so that immediately a pure acid is obtained.

Es ist bekannt, daß die Vereinigung von SO, und H Cl zu CI S O,; H stark exotherm verläuft, und es hängt ganz von der Arbeitsweise und der Anordnung der Apparatur ab, bei welcher Temperatur die Reaktion verläuft und wie lange die gebildete Chlorsulfonsäure der Reaktionstemperatur ausgesetzt bleibt. Diese beiden Temperaturumstände sind nun, wie gefunden wurde, von ausschläggebender Bedeutung für den Reinheitsgrad der erzeugten Chlorsulfonsäure.It is known that the union of SO, and H Cl to form CI SO ,; H is highly exothermic, and it depends entirely on the method of operation and the arrangement of the apparatus at what temperature the reaction takes place and how long the chlorosulfonic acid formed remains exposed to the reaction temperature. As has been found, these two temperature conditions are of decisive importance for the degree of purity of the chlorosulfonic acid produced.

Bei niedriger Temperatur, d. h. unter etwa 70°, findet nämlich neben der eigentlichen Reaktion SO., + H CI -Y Cl S O; H sekundär eine weitere, bisher noch nicht bekannte Umsetzung statt unter Bildung von Pyrosulfurylchlorid: SO., + 2 Cl SO;;H @-r H,SO, -i- S_ 0;C1_. In einer Chlorsulfonsäure, bei deren Herstellung beispielsweise eine Temperatur von etwa 30° innegehalten wurde, wurde nicht weniger als 12 % S20;Cl, gefunden. Es gelingt, das Pyrosulfurylchlorid in Substanz abzuscheiden, dadurch, daß man die das unerwünschte Pyrosulfurylchlorid enthaltende Chlorsulfonsäure mit 5o- bis 6o °/aiger H., S O, unter Kühlung zersetzt,, wobei das Wasser der Schwefelsäure mit der Chlorsulfonsäure reagiert und Pyrosulfurylchlorid als Öl zurückbleibt.At low temperature, ie below about 70 °, namely, in addition to the actual reaction, SO., + H CI -Y Cl SO; H secondary another, not yet known conversion instead of with the formation of pyrosulfuryl chloride: SO., + 2 Cl SO ;; H @ -r H, SO, -i- S_ 0; C1_. No less than 12% S20; Cl was found in a chlorosulphonic acid, during the production of which, for example, a temperature of about 30 ° was maintained. It is possible to separate the pyrosulfuryl chloride in substance by decomposing the chlorosulfonic acid containing the unwanted pyrosulfuryl chloride with 50 to 60% H., SO, with cooling, the water of the sulfuric acid reacting with the chlorosulfonic acid and pyrosulfuryl chloride as an oil remains behind.

überraschenderweise setzt sich das in der Chlorsulfonsäure enthaltende Pyrosulfurylchlorid mit der bei seiner eigenen Entstehung gebildeten Schwefelsäure bei Zimmertemperatur im Verlauf weniger Tage zum größten Teil, bei Temperaturen über 70' rasch um unter Rückbildung seiner Komponenten S 09 und 2 CISQ3H. Eine Chlorsulfonsäure, die bei niedriger Temperatur vollkommen mit H Cl abgesättigt war, enthält also nach längerem Stehen freies S O, und nimmt nun neue Mengen HCl auf.Surprisingly, the pyrosulfuryl chloride contained in the chlorosulfonic acid reacts rapidly with the sulfuric acid formed during its own formation at room temperature in the course of a few days, at temperatures above 70 °, with regression of its components S 09 and 2 CISQ3H. A chlorosulfonic acid, which was completely saturated at low temperature with H Cl, encloses after prolonged standing free SO, and now takes on new amounts of HCl.

Die unerwünschte Bildung von S,O,CI_ bei der Darstellung, von Chlorsulfonsäure bann man nun verhindern, wenn man S 03 mit H Cl bei Temperaturen von nicht wesentlich über 70° vereinigt. Höhere Temperaturen von wesentlich über ioo° sind zu vermeiden, weil sonst die Zersetzung der gebildeten Chlorsulfonsäure in H2 S 04 und S 02C12 einsetzt, wie sich durch Bestimmung der entstandenen H@ SO, ermitteln läßt. So ergibt z. B. eine Chlorsulfonsäure, die bei der fraktionierten Destillation unter 15 bis 2o mm Hg 1,85 °/o H2 S O., hinterläßt, nach zweistündigem Erhitzen auf 10o° 2,43 °/o H@S0" nach zweistündigem Kochen unter Rückfluß bereits 4,97 °/o H@ SO, bei vier gleichen Bestimmungsmethode.The undesired formation of S, O, CI_ in the preparation of chlorosulfonic acid can now be prevented if S 03 is combined with H Cl at temperatures not significantly above 70 °. Higher temperatures of significantly above 100 ° are to be avoided, because otherwise the decomposition of the chlorosulfonic acid formed in H2 S 04 and S 02C12 begins, as can be determined by determining the resulting H @ SO . So z. For example, a chlorosulfonic acid to 2o 1.85 mm Hg ° / o H2 O. S, leaves in the fractional distillation under 1 5, after two hours of heating at 10o ° 2.43 ° / o H @ S0 "after two hours of boiling under Reflux already 4.97% H @ SO, with four identical methods of determination.

Aus diesen bisher unbekannten Tatsachen wurde die neue Arbeitsweise zur Gewinnung einer ganz reinen Chlorsulfonsäure abgeleitet.The new way of working emerged from these previously unknown facts derived for the production of a completely pure chlorosulfonic acid.

Bei der Vereinigung von SO, und H Cl darf die Temperatur von 70° nicht wesentlich unterschritten und die Temperatur von ioo° nicht wesentlich überschritten werden. Man kann natürlich auch so verfahren, daß man die Absättigung des evtl. im Gemisch mit Chlorsulfonsäure vorgelegten SO., mit H Cl zwar bei niederer Temperatur durchführt, wobei sekundär aus S 02 und gebildeter Chlorsulfonsäure Pyrosulfury lchlorid und Schwefelsäure entsteht, zum Schlusse aber bei über 75' nochmals H Cl einleitet, wobei die unerwünschte Reaktion rückwärts verläuft und das hierbei rückgebildete S Q, in Chlorsulfonsäure übergeht. Je kürzere Zeit die Chlorsulfonsäure erhöhter Temperatur ausgesetzt ist, um so weniger findet eine Zersetzung in H_ S O, und S O . Cl. statt.When SO and H Cl are combined, the temperature must not fall significantly below 70 ° and the temperature of 100 ° must not be significantly exceeded. One can, of course, also proceed in such a way that the saturation of the SO, which may have been initially introduced as a mixture with chlorosulphonic acid, is carried out with H Cl at a lower temperature, with pyrosulphuryl chloride and sulfuric acid secondary from S 02 and chlorosulphonic acid formed, but in the end at over 75 ' again introduces H Cl, the undesired reaction proceeding backwards and the SQ which is formed in the process converts into chlorosulfonic acid. The shorter the time the chlorosulfonic acid is exposed to elevated temperature, the less decomposition occurs in H_ SO and SO. Cl. instead of.

Claims

PATENT CLAIM Process for the production of chlorosulfonic acid from sulfur trioxide and hydrogen chloride, characterized in that the combination of the two reaction components is carried out until the end of the conversion or at least towards the end of the same at a temperature of around 70 ', but not significantly above i oo °, and the chlorosulfonic acid formed is only exposed to this temperature for a short time.