DE880889C - Verfahren zur Sulfonierung oder Nitrierung von organischen Verbindungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Sulfonierung oder Nitrierung von organischen Verbindungen Die Sulfonierung oder Nitrierung von organischen Verbindungen erfolgt oft in heterogenem M-dimn. Bei diesen Reaktionen muß das Reaktionsgemisch während der Reaktionsdauer durch Misch-oder Rührvorrichtungen kräftig durchgearbeitet werden, damit die Reaktion gleichmäßig, mit genügender Geschwindigkeit und ohne Entstehung störender Nebenprodukte abläuft. Trotzdem läßt es sich in vielen. Fällen nicht vermeiden, daß Nebenreaktionen auftreten. Außerdem ist die erforderliche Apparatur oft recht kompliziert und reparaturanfällig und hat einen hohen, Kraftbedarf.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Sulfonierung oder \ itrierun.g von organischen Verbindungen in. einer technisch sehr einfachen Weise ohne Misch- und Rührvorrichtungen durchführen kann., wenn man auf das Reaktionsgemisch während der Reaktionsdauer genügend starke Schallwellen einwirken läßt. Die Frequenz der Schallwellen soll größer als 4ooo Hz sein. Derartige Schaltwellen können in an sich bekannter Weise beispielsweise durch einen elektromechanischen Schwinger oder durch Ultraschallgeräte erzeugt «erden. Die Geräte können in beliebiger Weise derart angebracht werden, daß die Schallwellen auf das Reaktionsgemisch übertragen werden. Zweckmäßig ist es, das Gerät im Reaktionsraum anzubringen, so daß die Schallwellen unmittelbar von der vibrierenden Fläche auf das Reaktionsgemisch übertragen werden. Es ist überraschend, daß bei der erfindungsgemäßen Durchführung der Sulfonierung und Nitrierung ein Ergebnis erzielt -wird', das im Vergleich zu dem bisher ange-vendeten Misch- oder Rührverfahren nicht nur qualitativ bessere Ergebnisse, sondern. in vielen Fällen. auch quantitativ höhere Ausbeuten liefert. Vielfach ist die Reaktion bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weniger temperaturempfindlich und: läuft schneller ab. Außerdem ist der Kraftaufwand für die intensive Durcharbeitun.g gegenüber den. bekannten Arbeitsmethoden überraschend niedrig.
• Das Verfahren kann beispielsweise derart durchgeführt werden, daß man die Reaktionskomponen, ten in ein Reaktionsgefäß einlaufen läßt, in dem sich ein: elektromechanischer Schwingger oder ein Ultraschallerzeuger befindet, daß man das Reaktionsgemisch auf Reaktionstemperatur bringt und den elektromechanischen Schwinger oder das Ultraschallgerät in Betrieb setzt. Hierbei wird eine innige Mischung der Reaktionskomponenten erzielt, und man erhält in überraschend kurzer Zeit ein quantitativ und qualitativ gutes Reaktionsprodukt.
• Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man die Sulfonierung oder Nitrierung kontinuierlich im Gegenstrom durchführt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, daß man die spezifisch schwerere Reaktionskomponente in den oberen Teil des Reaktionsgefäßes und die spezifisch leichtere Reaktionskomponente in den unteren Teil des Reaktionsgefäßes kontinuierlich einführt. Die spezifisch schwerere Reaktionskomponente hat die Eigenschaft, von oben nach unten zu sinken, während die spezifisch leichtere Reaktionskomponente von unten nach oben steigt.
• Ohne Anwendung des elektromechanischen Schwingers bzw. des Ultraschallgerätes würde die Reaktion wegen der ungenügenden Durchmischung der Reaktionsteilnehmer, wenn -überhaupt, nur unvollkommen ablaufen.. Infolge der Anwendung des elektromechanischen Schwingers oder des Ultraschallgerätes wird der Strom der schwereren Reaktionskomponente nach unten bzw. der der leichteren Reaktionskomponente nach oben zwar nicht grundsätzlich abgeändert; die Reaktionskomponenten werden aber in der Schwingungszone äußerst kräftig vermischt und haben dadurch die Gelegenheit, gleichmäßig und rasch miteinander zu reagieren. Je nach dem spezifischen Gewicht des gewünschten Endproduktes sinkt dies entweder nach unten oder steigt nach oben. Da die aus der Reaktion sich ergebenden Produkte, d. h. also das gewünschte Endprodukt einerseits, die anfallenden Nebenprodukte andererseits (beispielsweise bei der Sulfonierung die mit Wasser verdünnte Schwefelsäure), und etwaige nicht umgesetzte Ausgangsstoffe im allgemeinen verschiedene spezifische- Gewichte besitzen., kann auch die Trennung -der Reaktionskomponente meist kontinuierlich gestaltet werden.
• Das Verfahren ist nicht darauf beschränkt, daß zwei Reaktionsteilnehmer vorhanden. sind, sondern es können auch mehrere Ausgangsstoffe verwendet werden. Auch können in an sich bekannter Weise Stoffe, die die. Reaktion zu beschleunigen vermögen oder inerte Verdünnungsmittel oder andere Zusatzstoffe zugesetzt werden.
• In der Technik der Erzeugung von Schallwellen ist es bekannt, daB' man den Schallwellen eine, bestimmte Ri.chtunggebenkann. BesondeWäüsgeprägt ist dies bei den. elektromechanischen Schwingern, deren Schallwellen vielfach als Stirnwellen. bez,eichnet werden. Wenn man die Reaktion kontinuierlich nach -dem Gegenstromprinzip ausführen will, muß man darauf achten, daß möglichst gleichmäßig gerichtete Schallwellen verwendet werden und daß ' die Richtung der Schallwellen derart ist, daß die Strömung der Reaktionskomponenten nicht behindert, sondern gefördert wird, d. h. also, die Schallwellen müssen nach Möglichkeit parallel zur Strömungsrichtung der Reaktionskomponenten verlaufen. Hierin wird ein. wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung erblickt. Beispiel z In einem i 1 fassenden, zylindrischen. Gefäß werden ,4oo g technisches Dodecylbenzol .mit 8oo g Schwefelsäuremonohydrat bei 65° der Einwirkung eines Ultraschallerzeugers ausgesetzt.
• Nach 5 Minuten ist das Reaktionsprodukt klar in Wasser löslich -geworden und trennt sich in der Ruhe in zwei Schichten. Die obere Schicht stellt die gewünschte Sulfonsäure dar, d.ie in üblicher Weise aufgearbeitet werden kann und ein fast farbloses Sulfonat liefert. Beispiele In einem etwa 5o 1 fassenden zylindrischen Gefäß werden oben stündlich Zoo kg Schwefelsäuremonohydrat, unten ioo kg technisches Dodecylbenzol zugeführt, während zwischen den beiden Zuführungsstellen ein elektromechanischer Schwinger angeordnet ist. Die Temperatur wird zu Beginnt durch Wärmezufuhr von außen auf 75° eingestellt. Nachdem sich das Gleichgewicht eingestellt hat, läuft am oberen Rand des Reaktionsgefäßes die blank wasserlösliche, schwach honiggelb gefärbte Dodecy lb-enzolsulfonsäure über, die in: üblicher Weise aufgearbeitet werden kann, während am Boden des Reaktionsgefäßes die dunkelbraun gefärbte überschüssige Schwefelsäure abgezogen werden kann. Die Ausbeute liegt über 9o °/o der Theorie. Beispiel 3 In ein, zylindrisches Reaktionsgefäß von 40 1 Inhalt, in dem ein Schallerzeuger angeordnet ist, läßt man . im oberen Teil stündlich 28o kg einer Mischsäure, bestehend aus 82 kg konzentrierter Salpetersäure, r7o kg 95o/oiger Schwefelsäure und 28 kg Wasser und im unteren Teil zoo kg Benzol zulaufen.
• Die Temperatur wird durch Kühlung, auf 30° gehalten. Am unteren Auslauf des Reaktionsgefäßes läuft die Abfallsäure ab, während am oberen Überlauf das erzeugte Nitrobenzol im kontinuierlichen Fluß abgenommen werden kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Sulfonierung oder Nitrierung von organischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch wähnend der Reaktion der Einwirkung von Schallwellen, deren Frequenz größer als 4ooo Hz ist, ausgesetzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch 1-ekennzeichnet, daß die Reaktion kontinuierlich im Gegenstromprinzip durchgeführt wird, und daß gerichtete Schallwellen verwendet werden, deren Richtung parallel zur Strömung der Reaktionsteilnehmer verläuft. Angezogene Druckschriften: UI 1 mann. , Enzyklopädie der technischen Chemie, a. Aufl., 1928, Bd.
2. 2, S.:270; W e s t p h a 1, Physik, 5. und 6. Aufl., 1939 S. 192.