185221. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagytisztaságú szénoxiszulfid előállítására folyamatos üzemben
I 185 221 2 A találmány tárgya javított eljárás legalább 98%os tisztaságú szénoxiszulfid előállítására széndioxid és széndiszulfid katalizátor jelenlétében végzett reakciója útján. A találmány tárgya továbbá az eljárás megvalósítására alkalmas berendezésre is vonatkozik. A szénoxiszulfid (COS) igen reakcióképes vegyüld, amit a szerves vegyipar számos területen alkalmaznak reagensként a legkülönfélébb rendeltetésű végtermékek (pl. odorálószerek, gyógyszerek, növényvédő szerek stb.) előállítására. A szénoxiszulfid régóta ismert vegyület (J. Prakt. Chem. 23, 117 (1841), és ipari előállítására számos módszert dolgoztak ki. Az ismert módszerek egyik csoportját azok az eljárások képezik, amelyekben szén-dioxidot katalizátor jelenlétében széndiszulfiddal reagáltatnak, esa C02 + CS2^2C0S egyensúlyi reakcióban kapják a szénoxiszulfidot. Az 1 409 765 sz. francia szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a reakciót magnéziumoxid katalizátoron, 473-823 'K-on végzik úgy, hogy a katalizátoron kétperces ciklusban széndiszulfidot, majd háromperces ciklusban szén-dioxidot vezetnek keresztül. Az első ciklusban kapott termékelegy 80% szénoxiszulfid mellett 17% széndioxidot és összesen 3% szén-monoxidot és kénhidrogént, a második ciklusban kapott termékelegy pedig 45% szénoxiszulfid mellett 50% szén-dioxidot és összesen 5% szén-monoxidot és kénhidrogént tartalmaz. A leírás szerint a folyamat többször ismételhető. A 7 240 632 sz. közzétett japán szabadalmi bejelentés és a 6 503 449 sz. holland szabadalmi leírás szerint 50-2000 m2/g fajlagos felületű aktív szén, aktív sziiikagél, alumíniumoxid vagy zeoiit katalizátor jelenlétében, 100-4000 óra 1 térsebességgel, 473- 673 °K-on (0,1-10) : 1 CS2 : C02 komponensarány fenntartásával végzik a reakciót, és a célterméket 85-96%-os konverzióval kapják. A reakciót mindhárom esetben atmoszferikus nyomáson végzik. Az ismert eljárások során a szénoxiszulfid kiindulási anyagokkal (szén-dioxiddal és széndiszulfiddal), valamint melléktermékekkel (szén-monoxiddal és kénhidrogénnel) szennyezett állapotban képződik. A kapott gázelegyből az ismert eljárások szerint szerves oldószeres (például toluolos) extrakcióval különítik el a szénoxiszulfidot. Ennek a módszernek a hátránya, hogy megfelelő tisztaságú szénoxiszulfid csak ismételt extrakciós műveletekkel állítható elő, az extraktum feldolgozása bonyolult és nehézkes, az eljárás oldószerigénye, az oldószer regenerálási műveletei és az elkerülhetetlenül fellépő termék- és oldószer-veszteségek pedig tovább rontják az extrakciós módszer gazdaságosságát. A szénoxiszulfid elvben atmoszferikusnál nagyobb nyomáson végzett desztillációval is elkülöníthető a kísérő komponensektől. Az atmoszferikusnál nagyobb nyomású desztiiláció azonban ipari körülmények között csak akkor hajtható végre gazdaságosan, ha ezt a műveletet folyamatos üzemű szintézis részeként alkalmazzák, a szénoxiszulfidot a desztillációs lépésben alkalmazottal azonos nyomáson állítják elő, és gondoskodnak a termékelegy feldolgozásakor elkülönített kiindulási anyagok folyamatos visszavezetéséről a reakcióba. Folyamatos üzemű eljárás végrehajtásának viszont elengedhetetlen feltétele az, hogy a katalizátor megfelelően hosszú ideig megtartsa aktivitását. A jelenleg ismert eljárásokban felhasznált katalizátorok élettartama azonban még atmoszferikus nyomáson végzett eljárás esetén sem elég hosszú, a nyomás növelése pedig - a katalizátort szennyező melléktermékek (elsősorban a kén) fokozott üzemű feldúsulása miatt - tovább csökkenti a katalizátor élettartamát. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha a szén-dioxid és a széndiszulfid reakcióját a széndioxid mennyiségére vonatkoztatott 0,1-4 súly% szén-monoxid jelenlétében hajtjuk végre, többszörösére növelhető a katalizátor élettartama. Ez a felismerésünk lehetőséget nyújt arra, hogy a széndioxid és a széndiszulfid reakcióját és a kapott termékelegy tisztítását folyamatos üzemben, egymáshoz kapcsolt homogén nyomású reaktorban és tisztító egységekben valósítsuk meg, és az elméleti értékhez igen közel álló anyagfelhasználással állítsunk elő nagy tisztaságú szénoxiszulfidot. A találmány tárgya tehát egyrészt eljárás nagy tisztaságú szénoxiszulfid előállítására szén-dioxid és széndiszulfid katalizátor jelenlétében végzett reakciója útján. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a szén-dioxidot 1,3-6,0 MPa nyomáson, 523-773 °K hőmérsékleten, katalizátor jelenlétében a szén-dioxidra vonatkoztatva 0,1-4 súly% szénmonoxid jelenlétében reagáltatjuk széndiszulfiddal, a termékelegyet - adott esetben hűtés után - a reaktorban uralkodó nyomással azonos nyomáson tartott, 0,5-50 m2/g fajlagos felületű töltettel töltött melléktermék-szeparátoron vezetjük keresztül, a melléktermék-szeparátorból távozó termékelegyet szükség esetén a hőmérséklet beállítása után a reaktorban uralkodó nyomással azonos nyomáson tartott desztilláló egységbe vezetjük, a desztilláló egységben elkülönített szénoxiszulfidot termékként elvezetjük, és a desztilláló egységben elkülönített kiindulási anyagokat (szén-dioxid, szén-monoxid, széndiszulfid) recirkuláltatjuk. A találmány szerinti eljárásban katalizátorként az ismert eljárásokban szokásosan felhasznált, nagy (rendszerint 10-2000 m2/g, előnyösen 10-1000 m2/g) fajlagos felületű katalizátorokat, például magnéziumoxidot, aktív szenet, aktív szilikagélt, alumíniumoxidot, zeolitokat stb. alkalmazhatjuk. A széndiszuifidot és a szén-dioxidot az ismert eljárásokban alkalmazott (rendszerint [0,1-10] : 1) komponensarányban használjuk fel. Tapasztalataink szerint 80%-ot meghaladó konverziót érhetünk el, ha a reagenseket (0,3-3) : 1 arányban alkalmazzuk. A szén-monoxidot különálló anyagáram formájában vagy bármelyik reagenshez keverve bevezethetjük a reaktorba. Előnyösen úgy járunk el, hogy a szén-monoxidot a szén dioxiddal együtt juttatjuk a reaktorba. A szén-monoxidot előnyösen a széndioxidra vonatkoztatva 0,2-2 súly% mennyiségben használjuk fel. A reagenseket és a szén-monoxidot előnyösen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 60 65 2
