JPH11322703A - 気体アルカン類の光化学スルホクロル化方法 - Google Patents
気体アルカン類の光化学スルホクロル化方法Info
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- JPH11322703A JPH11322703A JP11095474A JP9547499A JPH11322703A JP H11322703 A JPH11322703 A JP H11322703A JP 11095474 A JP11095474 A JP 11095474A JP 9547499 A JP9547499 A JP 9547499A JP H11322703 A JPH11322703 A JP H11322703A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルカンの塩素および二酸化硫黄との光化
学反応によるアルカンスルホニルクロライドの製造。 【解決手段】 使用する光源をガリウムドープ中圧水銀
灯とする。
学反応によるアルカンスルホニルクロライドの製造。 【解決手段】 使用する光源をガリウムドープ中圧水銀
灯とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカンスルホニ
ルクロライドの分野に関するものであり、詳細には、室
温での気体アルカンの光化学スルホクロル化による該化
合物の製造に関する。
ルクロライドの分野に関するものであり、詳細には、室
温での気体アルカンの光化学スルホクロル化による該化
合物の製造に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカンスルホニルクロライド類、特に
メタンスルホニルクロライドの工業的有用性を考慮する
と、それら化合物の製造はいくつかの工程のテーマとな
っており、特に塩素および二酸化硫黄によるアルカン類
の光化学スルホクロル化によって行われる。公知の方法
の中で、室温で例えばメタンなどの気体アルカン類の光
化学スルホクロル化に特に有効な方法は、フランス特許
2578841号および同2595095号に記載の方
法である。
メタンスルホニルクロライドの工業的有用性を考慮する
と、それら化合物の製造はいくつかの工程のテーマとな
っており、特に塩素および二酸化硫黄によるアルカン類
の光化学スルホクロル化によって行われる。公知の方法
の中で、室温で例えばメタンなどの気体アルカン類の光
化学スルホクロル化に特に有効な方法は、フランス特許
2578841号および同2595095号に記載の方
法である。
【0003】本質的にアルカン、二酸化硫黄および塩素
ガスの混合物の水銀灯からの紫外光存在下での反応によ
って行われるその方法は、該混合気体がアルカンに対し
て大過剰の二酸化硫黄を含有すること、ならびに反応領
域に液体二酸化硫黄を注入することで、該領域の温度を
一定に保つことを特徴とするものである。その方法を行
うためのプラントについても、上記特許に記載されてお
り、その内容は引用によって本明細書に含まれるものと
する。
ガスの混合物の水銀灯からの紫外光存在下での反応によ
って行われるその方法は、該混合気体がアルカンに対し
て大過剰の二酸化硫黄を含有すること、ならびに反応領
域に液体二酸化硫黄を注入することで、該領域の温度を
一定に保つことを特徴とするものである。その方法を行
うためのプラントについても、上記特許に記載されてお
り、その内容は引用によって本明細書に含まれるものと
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】アシンガーの報告(F.
ASINGER "Paraffins, Chemistry and Technology", Per
gamon Press 1968, p.520以下参照)およびフランス特
許2246520号に記載の先行技術の光化学的方法と
比較して、フランス特許2578841号および同25
95095号の方法には、反応媒体中に異種物質を導入
する必要がないという利点、ならびに反応媒体が必要な
構成成分すなわちアルカン、二酸化硫黄および塩素のみ
で形成されるという利点がある。さらにその方法によっ
て、アルカンと塩素の両方に関して、良好な変換率およ
び満足できる収率を得ることが可能になる。さらに、塩
素による光子の吸収が向上し、反応熱の分散がかなり容
易であることから、その方法によって、量子収率が優れ
たものとなり、反応媒体の過熱が回避される。
ASINGER "Paraffins, Chemistry and Technology", Per
gamon Press 1968, p.520以下参照)およびフランス特
許2246520号に記載の先行技術の光化学的方法と
比較して、フランス特許2578841号および同25
95095号の方法には、反応媒体中に異種物質を導入
する必要がないという利点、ならびに反応媒体が必要な
構成成分すなわちアルカン、二酸化硫黄および塩素のみ
で形成されるという利点がある。さらにその方法によっ
て、アルカンと塩素の両方に関して、良好な変換率およ
び満足できる収率を得ることが可能になる。さらに、塩
素による光子の吸収が向上し、反応熱の分散がかなり容
易であることから、その方法によって、量子収率が優れ
たものとなり、反応媒体の過熱が回避される。
【0005】
【課題を解決するための手段】光源としてガリウムドー
プ水銀灯を用いることで、その成績をさらに向上させ得
ることが明らかになった。その種の光源を使用すること
で、同電力の水銀灯と比較して、反応槽生産性を大幅に
向上させ、反応の収率および選択性を改善することが可
能になる。
プ水銀灯を用いることで、その成績をさらに向上させ得
ることが明らかになった。その種の光源を使用すること
で、同電力の水銀灯と比較して、反応槽生産性を大幅に
向上させ、反応の収率および選択性を改善することが可
能になる。
【0006】従って本発明は、適宜に塩化水素の存在下
での、アルカンと塩素および二酸化硫黄との光化学反応
によるアルカンスルホニルクロライドの製造方法におい
て、使用する光源がガリウムドープ中圧水銀灯であるこ
とを特徴とする方法に関するものである。
での、アルカンと塩素および二酸化硫黄との光化学反応
によるアルカンスルホニルクロライドの製造方法におい
て、使用する光源がガリウムドープ中圧水銀灯であるこ
とを特徴とする方法に関するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明による方法は詳細には、ス
ルホクロル化が最も困難なアルカンであるメタンのスル
ホクロル化に関するものであるが、選択された温度およ
び圧力条件下で気体状態である全てのアルカンに対して
も適用される。
ルホクロル化が最も困難なアルカンであるメタンのスル
ホクロル化に関するものであるが、選択された温度およ
び圧力条件下で気体状態である全てのアルカンに対して
も適用される。
【0008】原料のアルカンに応じて、光照射を受ける
気体混合物中の反応物の割合は以下の範囲で変動し得
る。
気体混合物中の反応物の割合は以下の範囲で変動し得
る。
【0009】 メタン1mol当たり C2以上アルカン1モル当たり SO2 1〜12mol 7〜14mol Cl2 0.1〜1mol 0.1〜1mol HCl 0.1〜0.6mol 0 それは好ましくは、以下のように選択される。
【0010】 SO2 5〜7mol 10〜13mol Cl2 0.7〜0.9mol 0.7〜0.9mol HCl 0.4〜0.5mol 0 上記操作は好ましくは、大気圧より高い圧力で行う。そ
の圧力は通常、相対圧1〜15バール、好ましくは相対
圧8〜12バールとすることができる。
の圧力は通常、相対圧1〜15バール、好ましくは相対
圧8〜12バールとすることができる。
【0011】通常10〜90℃である反応温度は、選択
される操作圧力によって決まる。それは例えば、絶対圧
10バールの場合には約60℃であり、絶対圧15バー
ルの場合には約80℃である。フランス特許25788
41号および同2595095号に記載の方法同様、反
応領域中に液体SO2を注入することで、温度を一定に
保つ。
される操作圧力によって決まる。それは例えば、絶対圧
10バールの場合には約60℃であり、絶対圧15バー
ルの場合には約80℃である。フランス特許25788
41号および同2595095号に記載の方法同様、反
応領域中に液体SO2を注入することで、温度を一定に
保つ。
【0012】本発明による方法に従って使用されるガリ
ウムドープ中圧水銀灯は公知であり、例えばフィリップ
スの著作の第9章(R.Philips, "Sources and Applicat
ionsof Ultraviolet Radiation" Academic Press 1983,
p.264-276;その内容は引用によって本明細書に含まれ
るものとする)に記載されている。この種の灯(HERAEU
S、SILITRO/SCAMおよびPHILIPSによって市販)は、その
光エネルギーの60%超を波長400〜485nmの輻
射光の形で再放出するものである。添付の図1および図
2にはそれぞれ、750W中圧水銀灯の発光スペクトル
と、同電力のガリウムドープ中圧水銀灯の発光スペクト
ルを示してある。中圧水銀灯によって放出される光エネ
ルギー(図1)は220〜750nmの範囲に線の形で
分布しているが、ガリウムドープ灯の場合(図2)、放
射エネルギーの主要部分は、400〜430nmの範囲
に集中している。さらに、有用な光エネルギー効率(約
40%)に加えて、ガリウムドープ中圧水銀灯による反
応媒体の照射の方が、従来の水銀灯による場合よりはる
かに均一である。それによって、反応体積全体での反応
開始の分布がより良好になり、反応のエネルギーに関係
する局部的過熱を緩和することができる。従って、より
良好な選択性が認められる。
ウムドープ中圧水銀灯は公知であり、例えばフィリップ
スの著作の第9章(R.Philips, "Sources and Applicat
ionsof Ultraviolet Radiation" Academic Press 1983,
p.264-276;その内容は引用によって本明細書に含まれ
るものとする)に記載されている。この種の灯(HERAEU
S、SILITRO/SCAMおよびPHILIPSによって市販)は、その
光エネルギーの60%超を波長400〜485nmの輻
射光の形で再放出するものである。添付の図1および図
2にはそれぞれ、750W中圧水銀灯の発光スペクトル
と、同電力のガリウムドープ中圧水銀灯の発光スペクト
ルを示してある。中圧水銀灯によって放出される光エネ
ルギー(図1)は220〜750nmの範囲に線の形で
分布しているが、ガリウムドープ灯の場合(図2)、放
射エネルギーの主要部分は、400〜430nmの範囲
に集中している。さらに、有用な光エネルギー効率(約
40%)に加えて、ガリウムドープ中圧水銀灯による反
応媒体の照射の方が、従来の水銀灯による場合よりはる
かに均一である。それによって、反応体積全体での反応
開始の分布がより良好になり、反応のエネルギーに関係
する局部的過熱を緩和することができる。従って、より
良好な選択性が認められる。
【0013】本発明による方法は、フランス特許257
8841号に記載のものと同様のプラントで行うことが
できる。反応物供給手段、光化学反応槽および反応生成
物分離手段を本質的に有するこの種のプラントを、添付
の図3にある模式図に示してある。
8841号に記載のものと同様のプラントで行うことが
できる。反応物供給手段、光化学反応槽および反応生成
物分離手段を本質的に有するこの種のプラントを、添付
の図3にある模式図に示してある。
【0014】この図面において、投入口1、2および3
はそれぞれ、アルカン、二酸化硫黄および塩素用の投入
口であり、それらは混合気体を均一にするための攪拌機
が取り付けられた混合機4に導入される。安全上の理由
から、好ましくはCl2・SO2前混合機を4’で設け
る。混合気体は混合機4から管路5を通って反応槽6に
入り、そこでオリフィスを有する噴霧パイプ5’によっ
て均一に分配される。別の同様の噴霧パイプ7も反応槽
の高さ全体に設けられており、温度調節のための液体S
O2を導入するようになっている。光源8はそれ自体公
知の形で反応槽を横切っている。反応槽6の頂部には、
配管9が出てポンプ10に至っており、それによって排
出気体の一部を反応槽から配管5に循環させて、4から
来る反応物を前希釈することができる。管11によって
反応槽6で生成した液体生成物が分離槽12に運ばれ、
そこから該液相、すなわち粗アルカンスルホニルクロラ
イドは下に送られて中間タンク13に入り、残留気体は
管路14を通って第2の分離槽15に入る。その分離槽
には、入ってくるSO2を液体状態に変換するための冷
却器15’を設けても良い。塩素を含む液体SO2が中
間タンク16から回収される。SO2部分はポンプ18
によって配管17および17’と噴霧パイプ7から反応
槽6中に循環する。16から来る別のSO2部分は配管
19を通ってヒーター20に入り、そこから19’を通
って混合機4の供給原料に送られる。
はそれぞれ、アルカン、二酸化硫黄および塩素用の投入
口であり、それらは混合気体を均一にするための攪拌機
が取り付けられた混合機4に導入される。安全上の理由
から、好ましくはCl2・SO2前混合機を4’で設け
る。混合気体は混合機4から管路5を通って反応槽6に
入り、そこでオリフィスを有する噴霧パイプ5’によっ
て均一に分配される。別の同様の噴霧パイプ7も反応槽
の高さ全体に設けられており、温度調節のための液体S
O2を導入するようになっている。光源8はそれ自体公
知の形で反応槽を横切っている。反応槽6の頂部には、
配管9が出てポンプ10に至っており、それによって排
出気体の一部を反応槽から配管5に循環させて、4から
来る反応物を前希釈することができる。管11によって
反応槽6で生成した液体生成物が分離槽12に運ばれ、
そこから該液相、すなわち粗アルカンスルホニルクロラ
イドは下に送られて中間タンク13に入り、残留気体は
管路14を通って第2の分離槽15に入る。その分離槽
には、入ってくるSO2を液体状態に変換するための冷
却器15’を設けても良い。塩素を含む液体SO2が中
間タンク16から回収される。SO2部分はポンプ18
によって配管17および17’と噴霧パイプ7から反応
槽6中に循環する。16から来る別のSO2部分は配管
19を通ってヒーター20に入り、そこから19’を通
って混合機4の供給原料に送られる。
【0015】分離槽15の頂部では、HClが管路21
から処理装置(不図示)に排出される。中間タンク13
の底部からは、管路22が、生成したアルカンスルホニ
ルクロライドを精製するための装置(この装置は本発明
のテーマではないことから、ここでは図示していない)
に延びている。
から処理装置(不図示)に排出される。中間タンク13
の底部からは、管路22が、生成したアルカンスルホニ
ルクロライドを精製するための装置(この装置は本発明
のテーマではないことから、ここでは図示していない)
に延びている。
【0016】
【実施例】以下、実施例によって本発明を説明するが、
本発明はそれによって限定されるものではない。実施例1 (比較) 上記の装置で、光源として中圧水銀灯を用いてメタンス
ルホニルクロライド(CH3SO2Cl)を製造した。
この750W灯を容量50リットルの反応槽6へ軸方向
に入れた。
本発明はそれによって限定されるものではない。実施例1 (比較) 上記の装置で、光源として中圧水銀灯を用いてメタンス
ルホニルクロライド(CH3SO2Cl)を製造した。
この750W灯を容量50リットルの反応槽6へ軸方向
に入れた。
【0017】メタン1molについて、4で調製した混
合気体には、二酸化硫黄6.25mol、塩素0.83
molおよび塩化水素0.417molを含有させた。
その混合気体を5.75m3(STP)/時の速度で反
応槽に供給した。反応槽の圧力を大気圧より9バール高
く固定して、噴霧パイプ7によって液体SO2を5.1
kg/hで注入することで、温度を65±2℃に調節し
た。
合気体には、二酸化硫黄6.25mol、塩素0.83
molおよび塩化水素0.417molを含有させた。
その混合気体を5.75m3(STP)/時の速度で反
応槽に供給した。反応槽の圧力を大気圧より9バール高
く固定して、噴霧パイプ7によって液体SO2を5.1
kg/hで注入することで、温度を65±2℃に調節し
た。
【0018】タンク13中での膨張後に回収した粗メタ
ンスルホニルクロライドの1時間当たりの量は2.5k
gであった。大気圧および室温では、その粗生成物は以
下の重量基準組成を有していた。
ンスルホニルクロライドの1時間当たりの量は2.5k
gであった。大気圧および室温では、その粗生成物は以
下の重量基準組成を有していた。
【0019】
【表1】 14から第2の分離槽15に来た排出気体は、以下の体
積組成を有していた。
積組成を有していた。
【0020】
【表2】 この排出気体の流量は6.57m3(STP)/時であ
り、それには反応冷却に使用した蒸発によって生じたS
O2ガスが含まれていた。相対圧4バールで液体状態の
二酸化硫黄を回収するため、分離槽15での温度は32
℃以下に維持した。
り、それには反応冷却に使用した蒸発によって生じたS
O2ガスが含まれていた。相対圧4バールで液体状態の
二酸化硫黄を回収するため、分離槽15での温度は32
℃以下に維持した。
【0021】分離槽15の排出口21でのメタン流量は
0.278m3(STP)/時であった。1で導入され
る量は0.68m3(STP)/時であり、従ってメタ
ン変換率は59%であった。塩素に対する変換率は88
%であった。
0.278m3(STP)/時であった。1で導入され
る量は0.68m3(STP)/時であり、従ってメタ
ン変換率は59%であった。塩素に対する変換率は88
%であった。
【0022】その結果から、生成メタンスルホニルクロ
ライドに関して以下の収率および選択性が得られた。
ライドに関して以下の収率および選択性が得られた。
【0023】
【表3】 中圧水銀灯の電力に関しては、メタンスルホニルクロラ
イドの生産性は2.55kg/kWであった。実施例2 実施例1と同じ装置で、従来の水銀灯に代えて同じ電力
(750W)のガリウムドープ灯を用いて、メタンスル
ホニルクロライドを製造した。
イドの生産性は2.55kg/kWであった。実施例2 実施例1と同じ装置で、従来の水銀灯に代えて同じ電力
(750W)のガリウムドープ灯を用いて、メタンスル
ホニルクロライドを製造した。
【0024】実施例1と同じ塩素変換率を得るには(8
8%)、供給混合気体の1時間当たり流量を6.86m
3(STP)/時まで上げなければならなかった。反応
槽の圧力を大気圧より9バール高く固定して、噴霧パイ
プ7によって液体二酸化硫黄を7.5kg/hで注入す
ることで、温度を65±2℃に調節した。
8%)、供給混合気体の1時間当たり流量を6.86m
3(STP)/時まで上げなければならなかった。反応
槽の圧力を大気圧より9バール高く固定して、噴霧パイ
プ7によって液体二酸化硫黄を7.5kg/hで注入す
ることで、温度を65±2℃に調節した。
【0025】タンク13中での膨張後に回収した粗メタ
ンスルホニルクロライドの1時間当たりの量は3.54
kgであった。大気圧および室温では、その粗生成物は
以下の重量基準組成を有していた。
ンスルホニルクロライドの1時間当たりの量は3.54
kgであった。大気圧および室温では、その粗生成物は
以下の重量基準組成を有していた。
【0026】
【表4】 14から第2の分離槽15に来た排出気体は、以下の体
積組成を有していた。
積組成を有していた。
【0027】
【表5】 この排出気体の流量は8.3m3(STP)/時であ
り、それには反応冷却に使用した蒸発によって生じたS
O2ガスが含まれていた。相対圧4バールで液体状態の
二酸化硫黄を回収するため、分離槽15での温度は32
℃以下に維持した。
り、それには反応冷却に使用した蒸発によって生じたS
O2ガスが含まれていた。相対圧4バールで液体状態の
二酸化硫黄を回収するため、分離槽15での温度は32
℃以下に維持した。
【0028】分離槽15の排出口21でのメタン流量は
0.26m3(STP)/時であった。1で導入される
量は0.8m3(STP)/時であり、従ってメタン変
換率は67%であった。塩素に関する変換率は88%で
あった。
0.26m3(STP)/時であった。1で導入される
量は0.8m3(STP)/時であり、従ってメタン変
換率は67%であった。塩素に関する変換率は88%で
あった。
【0029】その結果から、生成メタンスルホニルクロ
ライドに関して以下の収率および選択性が得られた。
ライドに関して以下の収率および選択性が得られた。
【0030】
【表6】 ガリウム灯の電力に関しては、メタンスルホニルクロラ
イドの生産性は3.58kg/kWであった。
イドの生産性は3.58kg/kWであった。
【0031】以下の表に、上記実施例の結果をまとめて
ある。
ある。
【0032】
【表7】
【図1】750W中圧水銀灯の発光スペクトル。
【図2】750Wガリウムドープ中圧水銀灯の発光スペ
クトル。
クトル。
【図3】方法を実施するための反応プラントの模式図。
Claims (6)
- 【請求項1】 適宜に塩化水素の存在下での、アルカン
と塩素および二酸化硫黄との光化学反応によるアルカン
スルホニルクロライドの製造方法において、使用する光
源がガリウムドープ中圧水銀灯であることを特徴とする
方法。 - 【請求項2】 相対圧1〜15バール、好ましくは相対
圧8〜12バールで行う請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 反応温度を10〜90℃とし、反応領域
に液体SO2を注入することで該温度を一定に保つ請求
項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記アルカンがメタンであり、前記反応
槽に供給される混合気体がメタン1mol当たり二酸化
硫黄1〜12mol、塩素0.1〜1molおよび塩化
水素0.1〜0.6molを含む請求項1ないし3のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 前記混合気体がメタン1mol当たり二
酸化硫黄5〜7mol、塩素0.7〜0.9molおよ
び塩化水素0.4〜0.5molを含む請求項1ないし
4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 前記アルカンの炭素数が2以上であり、
反応槽に供給される混合気体がアルカン1mol当たり
二酸化硫黄7〜14mol(好ましくは10〜13mo
l)および塩素0.1〜1mol(好ましくは0.7〜
0.9mol)を含む請求項1ないし3のいずれかに記
載の方法。
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FR9804961A FR2777565B1 (fr) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | Procede de sulfochloration photochimique d'alcanes gazeux |
FR9804961 | 1998-04-21 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11322703A true JPH11322703A (ja) | 1999-11-24 |
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JP (1) | JPH11322703A (ja) |
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US2665305A (en) * | 1952-11-20 | 1954-01-05 | Standard Oil Dev Co | Treatment of sulfonyl chlorides |
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EP0194931B1 (fr) * | 1985-03-14 | 1989-11-15 | Societe Nationale Elf Aquitaine (Production) | Procédé et appareil pour la sulfochloration photochimique d'alcanes gazeux |
FR2578841B1 (fr) * | 1985-03-14 | 1987-05-29 | Elf Aquitaine | Procede et appareil pour la sulfochloration photochimique d'alcanes gazeux |
FR2595095B2 (fr) * | 1986-03-03 | 1988-05-27 | Elf Aquitaine | Procede et appareil pour la sulfochloration photochimique d'alcanes gazeux |
DE3708784A1 (de) * | 1987-03-18 | 1988-09-29 | Hoechst Ag | Verfahren zur erhoehung der ausbeute bei durch licht initiierten reaktionen unter verwendung von gasentladungstrahlern |
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- 1998-04-21 FR FR9804961A patent/FR2777565B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-25 EP EP99400724A patent/EP0952147B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-25 DE DE69900238T patent/DE69900238T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-01 JP JP11095474A patent/JPH11322703A/ja active Pending
- 1999-04-14 CA CA002267609A patent/CA2267609A1/fr not_active Abandoned
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- 1999-04-21 US US09/295,110 patent/US6045664A/en not_active Expired - Fee Related
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