163542. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dimetilszulfoxid előállítására
163542 alkalmas, vagyis olyan eljárásoknál szintén alkalmazható, ahol egy meghatározott összetételű kiindulási anyagkeveréket készítünk elő és az elektrolízist a kiindulóanyagök gyakorlati szempontból kvantitatív mértékű átalakításával befejezzük. Elektrolíziscella- 5 ként olyan cellát alkalmazhatunk, amelyben az anód és katód lemez akku, továbbá a lemez alakú elektródok adott esetben nyílásokat is tartalmaznak. Alkalmazhatók természetesen más kivitelű anódok, illetve katódok is, mint pl. a hengeralakú elektródok. 10 Megfelelőnek bizonyult az egyszerű rúd elektród alkalmazása is. Javasolható az is, hogy az elektrolíziscellát keverő berendezéssel szereljük fel abból a célból, hogy az egyes komponensek jó átkeverését biztosítsuk, 15 továbbá a hőmérséklet helyi emelkedését az elektrolízisedényben meggátoljuk. Az elektrolíziscellában levcT keverék keringtető szivattyú segítségével is átkeverhető. Az elektrolízisnél felszabaduló hőmennyiséget egy megfelelő hűtőberendezéssel vezet- 20 jük el. Az elektrolíziscellában! levő keverék dimetilszulfidot, dimetilszulfoxidot, vizet és egy vagy több elektrolitot tartalmaz. Az egyes alkotórészek koncentrációját elektrolízis közben megfelelő hozzáada- 25 golással gyakorlatilag állandó értéken tartjuk. Az elektrolíziskeverékben levő egyes komponensek koncentrációviszonyait a találmány szerinti eljárás kivitelezésénél széles határok között választhatjuk meg. Lényeges feltétel azonban, hogy egy előre 30 megválasztott koncentrációyiszonyt az elektrolízis közben a komponensek megfelelő hozzáadagolásával gyakorlatilag állandó értéken tartsuk. Kézenfekvő az, hogy extrém reakciófeltételek hátrányosak, így pl. ha az elektrolitok koncentrációja 35 túl alacsony, akkor ezzel az elektrolízis keverék gyenge vezetőképessége jár együtt. Jól beváltak azok a keverékek, amelyekben az elektrolit részaránya kb. 1—10 súly%. Elektrolitként főként kénsav és sósav mutatkozott hasznosnak. Természetesen használ- 40 hatók más elektrolitok is, mint nátriumhidroxid, valamint sók, amelyek az elektrolízis keverékben oldhatók. A dimetüszulfid koncentrációja célszerűen 2 és 20 súly% között van, emellett a 4-6 súly% közötti 45 koncentráció különösen előnyös. A víz részaránya célszerűen 20-60%. Ennél magasabb, illetve alacsonyabb vízkoncentráció is megfelelhet, mint pl. 80%, illetve 10%. A víz részarányának növelésével azonban az áram kihasználás hatásfoka csökken, mivel a 50 vezetőképesség csekély. Az elektrolízist normál nyomáson vagy gyengén csökkentett nyomáson végezzük. A találmány szerinti eljárás egyik kiviteli módja szerint azonban megemelt nyomáson végezzük az elektrolízist, ilyen esetben 1-50 att közötti 55 nyomás bizonyult megfelelőnek. A nyomás értéke még tovább is növelhető, ez azonban előnytelen, mivel a nagyobb nyomásoknál a tömítéssel szemben is fokozott követelmények állnak fenn. Az előnyös nyomásérték 1—5 att között van. 60 Az elektrolízist célszerűen kb. 25-30 °C közötti hőmérsékleten végezzük, azonban ennél szélesebb hőmérséklettartományban, mint 0 és 70 °C közötti hőmérsékleten is dolgozhatunk. Alacsonyabb hőmérsékleten % vezetőképesség romlik. Magasabb hőmér- 65 4 sékleten pedig a melléktermékek képződése jelentős mértékben növekszik. Az eljárás különösen jól megy végbe homogén fázisban. Kapocs-feszültségként 3-7 volt közötti feszültségkülönbség mutatkozott előnyösnek. Az áramsűrűség 10—60 mA/cm2 , előnyösen 30-50 mA/cm 2 . Magasabb áramsűrűségnél növekvő mértékben dimetilszulfon képződik. A felhasznált elektródokat fémből, mint platinából, ólomból, vashulladékból vagy grafitból készítjük. Különösen jó eredményeket kapunk, ha anódként platinával bevont titánt használunk. Az elektrolízis közben a rendszerből folyamatosan, az anódosan oxidált dimetüszulfid mennyiségének megfelelő elektrolíziskeveréket ürítünk le. A leürített részből, amelyik dimetilszulfidot, dimetilszulfoxidot, elektrolitot és vizet tartalmaz, a dimetilszulfoxidot leválasztjuk és azt frakcionáljuk. A dimetilszulfidot szintén elválasztjuk a keverékből és az elektrolízisedénybe visszavezetjük. Az elektrolízisnél képződött keverék feldolgozásánál a preparatív szerves kémiában használt szokásos módszereket alkalmazzuk, ennek megfelelően pl. a dimetüszulfid és a dimetüszuífoxid egy szerves oldószer segítségével extrahálható, majd desztillációval elválasztható. A rendszerből eltávolított dimetilszulfoxidot ekvivalens mennyiségű dimetüszulfid hozzáadásával pótoljuk, amelyet azt követően közvetlenül anódosan oxidálunk. Hasonlóképpen a leürített keveréknek megfelelő mennyiségben elektrolitot és vizet is adagolunk az elektrolíziscellákba, így az összes komponens koncentrációját állandó értéken tártjuk. A katódon felszabadult hidrogéngázt az elektrolíziscellából elvezetjük, dimetÜszulfidtól megtisztítjuk és azután tetszés szerinti módon hasznosítjuk. Az egyes alkotórészek koncentrációja az elektrolíziskeverékben egyszerű analitikai eljárásokkal ellenőrizhető. A találmány szerinti eljárással dimetüszulfid különösen előnyös módon alakítható át dimetüszulffoxiddá. Meglepő módon a dimetÜszulfon melléktermék képződése általában nem lép fel. A dimetÜszulfon mennyisége túlnyomórészben 0,1% alatt van. Emellett az áramkihasználás mértéke is magas. Platinával bevont titánanódok felhasználása esetén még 98%-os áramkihasználás is elérhető. Diafragma felhasználása nem szükséges. Előnyös továbbá az is, hogy az eljárás során robbanékony keverék képződésével nem kell számolni. Az elektrolíziscellába csupán dimetüszulfidot vezetünk vissza. A körfolyamatban tartott rész viszonylag csekély. A visszavezetést viszonylag egyszerű berendezéssel eszközölhetjük. Az ehhez szükséges energiamennyiség csekélyebb, mint olyan eljárásnál, ahol az oldószert, gázokat stb. is körfolyamatban kell tartani. Az eljárás kivitelezéséhez bonyolult berendezés nem szükséges, mivel az anódos oxidáció kivitelezése csupán egy elektrolízisedényt igényel. Mivel az eljárás lefolytatása rendkívül egyszerű, így a folyamat teljes mértékben automatizálható. Ezáltal azonos minőségű terméket lehet folyamatosan előállítani. A találmány szerinti eljárás részleteit a következő kiviteli példákban részletesen ismertetjük: 2
