185900. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbonil-szulfid előállítására
1 185 900. . 2 xid áramlási sebességét, nyomását és az olvadt kénbe való bevezetésének helyét előnyösen úgy választjuk meg, hogy az olvadt kén szabad felszínéhez közel turbulensen keveredjen, minek következtében kis olvadt kénszemcsék fröccsennek fel a felületéről. A szén-monoxidot tehát megfelelő mélységben fúvatjuk be a kén felszíne alá; ez a mélység a szén-monoxid áramlási sebességétől és nyomásától függ és általában 0,5-50 cm az olvadt kén szabad felszíne alatt. Ha a szén-monoxidot a felszíntől nem elég távol fúvatjuk be, nem párolog el a kívánt, mennyiségű kén. Ezzel szemben, ha a befúvatás túl mélyen történik, nem tudjuk előállítani a kívánt gázelegyet, hacsak nem növeljük meg nagy mértékben a befúvató nyomást. Általában a szén-monoxid áramlási sebessége 0,1-10 Nm3/h/mJ reaktor keresztmetszet, a befúvató nyomás (túlnyomás) 1-100 H20 cm. A leírt módon előállított gázhalmazállapotú elegyet 510 *C és 650'C közötti hőmérsékleten tartjuk, ekkor a kén és a szén-monoxid reakcióba lép. A reakcióhőmérséklet előnyösen 530-600 *C. 510 °C alatti hőmérsékleten igen kicsi a reakciósebesség, míg 650 °C fölötti hőmérsékleten a karbonilszuífid jelentős mértékű hőbomlást szenved és így tetemes mennyiségű szén-dioxid és szén-diszulfid keletkezik. A reakcióidő, azaz az érintkezési idő a reakcióhőmérséklettől függően változhat, és általában egy másodperctől 5 percig terjed; előnyösen 3-20 másodperc. 5 percnél hosszabb érintkezési idő esetén a karbonil-szulfid hőbomlása lép fel. A gázfázisú reakciót vagy atmoszférikus, vagy annál nagyobb nyomáson hajtjuk végre. Előnyösen azonban a reakciót az atmoszférikusnál kissé nagyobb nyomáson hajtjuk végre, amit a szén-monoxidnak az olvadt kénen való átbuborékoltatásával állítunk elő. Az alkalmazható reaktor típusa nincs megkötve. Egy előnyösen alkalmazható reaktortípus a függőleges hengeres reaktor, melynek az alján olvadt kén tároló tartály van. Á reaktor fala korrózióálló anyagból készül vagy azzal van bevonva; korrózióálló anyagként titánt vagy magas titántartalmú ötvözetet alkalmazhatunk. A reaktorból kijövő gázhalmazállapotú reakciótermék jelentős mennyiségű kéngőzt tartalmaz. Ezt a reakcióterméket a következőképpen lehet tisztítani. A gázhalmazállapotú reakcióelegyet előnyösen 120-150 °C hőmérsékletre hűtjük, aminek hatására a kéngőz jelentős része kondenzálódik. Ezután a gázhalmazállapotú reakcióterméket, mely kismennyiségű ként tartalmaz köd formájában, érintkezésbe hozzuk előnyösen 120-150 °C hőmérsékletű olvadt kénnel, aminek hatására a kénköd legnagyobb része eltávozik a reakciótermékből. Ezt követően a gázhalmazállapotú reakcióterméket átengedjük egy olyan oszlopon, melynek korrózióálló töltete van, így eltávolítjuk a maradék ként is. Kívánt esetben a gázhalmazállapotú reakcióterméket még vízzel is érintkezésbe hozhatjuk és igy a kén utolsó nyomait is teljesen eltávolíthatjuk. A gázhalmazállapotú reakciótermék, melyből a reagálatlan ként visszanyertük, előnyösen legalább 97 súly % karbonil-szulfidot, 2 súly%-nál kevesebb szén-monoxidot, 0,2 súly%-nál kevesebb széndioxidotés 0,2 súly%-nál kevesebb szén-diszulfidot tartalmaz. Az ilyen összetételű gázhalmazállapotú reakcióterméket kívánt esetben ismert módszerekkel még tovább tisztíthatjuk. A találmányunk szerinti eljárás előnyeit az alábbiakban foglalhatjuk össze. Elsősorban, bár a gázfázisú reakciót az ismert módszereknél alkalmazott hőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten hajtjuk végre, nagytisztaságú karbonil-szulfidot kapunk. Ha a gőzhalmazállapotú kén és a szén-monoxid megfelelő mennyiségeit közvetlenül összekeverjük és a gázelegyet a találmány szerinti eljárás során alkalmazott hőmérsékleten tartjuk, a kapott karbonil-szulfid tisztasága messze elmarad a találmányunk szerinti eljárással kapott termékétől. Ennek az az oka, hogy a karbonil-szulfid hőbomlása az utóbbi esetben nagymértékű. Meglepő az, hogy ha a szén-monoxidot keresztülbuborékoltatjuk az olvadt kénen és az így előállított gázelegyet reagáltatjuk a megadott reakciókörülmények között, a karbonil-szulfid csak elhanyagolhatóan kis mértékű hőbomlást szenved és így igen tiszta formában állítható elő. Feltételezzük, hogy a találmányunk szerinti eljárással előállított gázhalmazállapotú elegyben a kén speciális molekulaszerkezetben van jelen, és nem hajlamos a hőbomlásra. Másrészt, a kén és a szén-monoxid aránya gázelegyben akkor sem változik lényegesen, ha az olvadt kénen átfúvatott szén-monoxid térfogatsebessége ingadozik. Emiatt a kén és a szén-monoxid egymáshoz viszonyított aránya könnyen állandó értéken tartható, és egyszerűen szabályozható az olvadt kén hőmérsékletének változtatásával. Harmadrészt az érintkezési időt meg lehet rövidíteni és a reakció végrehajtásához használt berendezés mérete egészen kicsi is lehet. Negyedrészt, mivel nem alkalmazunk katalizátort, a reakció végrehajtásához használt berendezés egyszerű és mind az üzemeltetési mind pedig a beruházási költségek alacsonyak. Ötödrészt, az olvadt ként forráspontja alatti hőmérsékleten tartjük és ezért a közlendő hőmennyiség nem nagy. A találmány szerinti megoldást a következő nem-korlátozó példákkal kívánjuk szemléltetni. 1. példa Titánból készült, 5 cm belső átmérőjű függőlegesen elhelyezett hengeres reaktort alkalmazunk, melynek alul olvadt ként tároló tartálya van. Az olvadt kén szabad felszíne alatt 3 cm-rel vezetjük be a szén-monoxidot, melyet folyamatosan buborékoltatunk keresztül az olvadt kénen 3 mól/óra sebességgel és 0,2 kg/cm2 túlnyomással. Az olvadt ként 360 °C körüli hőmérsékleten tartjuk; szabad felszínéhez közel turbulens mozgásban van. Az olvadt kén szabad felszínét vékony olvadt kénfilmből képződött buborékok borítják, és a felszínről olvadt kénszemcsék fröccsennek fel. A buborékokból képződött gázelegyben a kén és a szén-monoxid mólaránya 1,5. A gázelegyet 575 *C-on tartjuk az olvadt kén tartály feletti reakciózónában, így a kén és a szén-monoxid reakcióba lépnek. A reakcióidő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
