185900. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbonil-szulfid előállítására
185 900 2 A találmány tárgya eljárás karbonil-szulfid előállítására szén-monoxid és kén gőzfázisban végrehajtott reagáltatásával. A karbonil-szulfidot nyersanyagként használják peszticidek, gyógyszerek és vegyszerek előállításánál. Számos eljárást dolgoztak már ki karbonil-szulfid nagy kitermeléssel és magas tisztasági fokkal való előállítására. Mindezeknek a javasolt eljárásoknak közös hátránya, hogy a kén és a szénmonoxid emelt hőmérsékleten, például 510 *C fölött gőzfázisban végrehajtott reakciójakor a keletkező karbonil-szulfid elkerülhetetlenül bomlik szén-dioxidra és szén-diszulfidra. Emiatt a kén és a szén-monoxid gőzfázisú reakcióját mindenképpen 510 *C alatti hőmérsékleten, ezen belül is a gyakorlatilag lehetséges legalacsonyabb hőmérsékleten kell végrehajtani. Az 1 222 024 számú NSZK-beli . közzétételi iratban ismertetett megoldás szerint például úgy állítanak elő nagytisztaságú karbonilszulfidot, hogy szén-monoxidot katalizátor nélkül reagáltatnak kénnel gőzfázisban 350-510 °C hőmérsékleten. Ismeretesek olyan eljárások is, melyek során a szén-monoxid és a kén gőzfázisú reakcióját katalizátor jelenlétében hajtják végre viszonylag alacsony hőmérsékleten; például alumínium-szilikát alkalmazásával 260-483 °C hőmérsékleten (2 983 580 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), vagy valamilyen fém-szulfid, úgymint nátrium-, kálium-, nikkel-, króm(II)-, kobalt(II)-, volfrám(II)- vagy ón(II)-szulfid jelenlétében 250-450 ”C hőmérsékleten (3 764 661 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás), illetve egy alkáliföldfém-származék jelenlétében 250-450 °C hőmérsékleten (4 078 045 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). A jelenleg ismert eljárások közül a katalizátor nélkül 350-510 *C-on végrehajtott eljárások hátránya az, hogy egyrészt a reakciósebesség olyan kicsi, hogy a reakció befejeződéséhez meglehetősen hoszszú idő kell és így nagy méretű reaktorra van szükség, másrészt a reakciótermék igen nagy mennyiségű reagálatlan szén-monoxidot tartalmaz. A fentiekben ismertetett, katalizátor jelenlétében •gőzfázisban végrehajtott reakciók előnye az, hogy viszonylag alacsony hőmérsékleten és rövid reakcióidővel nagytisztaságú terméket lehet előállítani. Ezek az eljárások azonban nem teljesen kielégítők, egyrészt azért, mert ä katalizátort teljesen vízmentesíteni kell, mielőtt használják, mivel víz jelenléte esetén a karbonil-szulfid hidrogén-szulfidra és széndioxidra hasadását okozó mellékreakció lép fel, másrészt mert a kén könnyen lerakódhat a katalizátorszemcsék felületén, mely lerakódás a katalizátor aktivitásának csökkenéséhez és á katalizátorágy eltőmődéséhez vezet, végül pedig azért, mert a legtöbb hagyományos katalizátor viszonylag rövid élettartamú. Felismertük, hogy nagytisztaságú karbonil-szulfidot állíthatunk elő 510 'C-ot meghaladó hőmér- | sékleten, katalizátor nélkül végrehajtott reakcióval, ha gázhalmazállapotú elegyet állítunk elő szénmonoxidból és kénből úgy, hogy a szén-monoxidot 300-440 °C hőmérsékletű olvadt kénen buborékoltatjuk át. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy ( ha az így előállított gázhalmazállapotú szén-monoxid és kén elegyét 510 'C-nál magasabb hőmérsékletű reakciózónába vezetjük is, a karbonil-szulfid 5 csak elhanyagolhatóan kis mértékű hőbomlást szenved. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy szén-monoxidot buborékoltatunk át 300-440 °C hőmérsékletű olvadt kénen, és a kapott gázhalmazállapotú elegyet 510 "C és 650 *C közötti hőmérsékleten reagáltatjuk. * Amikora reakciózónába betáplálandó elegy előállítása során a szén-monoxidot átbuborékoltatjuk az olvadt kénen, a szén-monoxid buborékok magukkal ragadják az olvadt kénrészecskéket, és ezál- 5 tál a kén elpárolgását meggyorsítják és így a kívánt gázelegy előállítható. A kapott gázhalmazállapotú elegy összetevői a következők : a szén-monoxid buborékok által magukkal ragadott és elpárologtatott kén, az olvadt kén szabad felszínéről elpárolgott 0 kén, szén-monoxid és a szén-monoxid átbuborékoltatása során képződött karbonil-szulfid. Ha az olvadt kén hőmérséklete 300 *C-nál alacsonyabb, az elpárolgott kén mennyisége túl kicsi. Ezzel szemben, ha a hőmérséklet meghaladja a 440 °C-t, túl 25 sok kén párolog el (a kén forráspontja 444,6 °C) és emiatt költségessé válik a reagálatlan kén visszanyerése a gázhalmazállapotú reakciótermékből. Az olvadt kén hőmérsékletét előnyösen 330 °C és 410 *C közé, még előnyösebben 350 °C és 380 ‘C közé 30 állítjuk be. Az elpárolgott kén mennyisége változik az olvadt kénen átfúvatott szén-monoxid mennyiségétől és az -olvadt kén hőmérsékletétől függően. Az elpárolgott kén mennyisége körülbelül arányos az olvadt kénen 35 átfúvatott szén-monoxid mennyiségével. Ennek megfelelően a kén és a szén-monoxid egymáshoz viszonyított arányát a gázhalmazállapotú elegyben akkor is közelítőleg állandó értéken tarthatjuk, ha az olvadt kénen átfúvatott szén-monoxid áramlási 40 sebessége ingadozik, és a kén és a szén-monoxid egymáshoz viszonyított arányát az olvadt kén hőmérsékletének változtatásával szabályozhatjuk. A kén és a szén-monoxid egymáshoz viszonyított mólaránya legalább 1,0 kell legyen. A „kén és a 45 szén-monoxid egymáshoz viszonyított mólaránya” kifejezés alatt a kénatomok és a szén-monoxid molekulák számának arányát értjük. Ha a mólarány ennél kisebb, a reaktorból kijövő gázhalmazállapotú reakciótermék jelentős mennyiségű reagálatlan 50 szén-monoxidot tartalmaz, mely a karbonil-szulfid tisztaságát csökkenti. A legalább 1,0-es mólarányt úgy érhetjük el, hogy az olvadt ként legalább 300 °C hőmérsékleten tartjuk. A kén és a szén-monoxid egymáshoz viszonyított mólaránya előnyösen >5 1,0-6,0, még előnyösebben 1,4-3,0, mely arányok az olvadt kén 300-410 'C-on, illetve 350-380 °&on tartásával állíthatók be. Az optimális mólarány körülbelül 1,5; ezt úgy állíthatjuk be, hogy az olvadt kén hőmérsékletét körülbelül 360 °C-ra szabáiO lyozzuk. Mivel az elpárolgott kén mennyisége körülbelül arányos az olvadt kénen átfúvatott szén-monoxid mennyiségével, a szén-monoxid mennyiségét nem kell megadni, hanem változtatni lehet az alkalmá- 5 zott reaktor kapacitásától függően. A szén-mono-2
