202452. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szén-oxid-szulfid előállítására szén-dioxidból és szén-diszulfidból katalizátor jelenlétében
1 HU 202452 B 2 A találmány tárgya eljárás szén-oxid-szulfid előállítására szén-dioxidból és szén-diszulfidból hosszú, legalább 500-1000 óra élettartalmú katalizátor alkalmazásával, melynek jelenlétében a szén-oxid-szulfid magas - legalább 93%-os - konverzióval állítható elő és a dezaktiválódott katalizátor közvetlenül a reaktorban gyorsan regenerálható és újra felhasználható. A szén-oxid-szulfidot (továbbiakban COS) a szerves vegyiparban széles körben használják, napjainkban elsősorban növényvédószerek szintézise során. A szén-oxid-szulfid többféleképpen állítható elő. Ipari körülmények között szén-monoxidból és kénből, valamint szén-dioxidból és szén-diszulfidból állítják leggyakrabban elő. Az 1 409 756 sz. francia szabadalmi leírás szerint a reakciót 473-823 K-en hajtják végre úgy, hogy az alapanyagokat váltakozva vezetik a reakciótérbe. A fötermék COS mellett általában mindig melléktermékek is keletkeznek, elsődlegesen szén-monoxid, kén és kén-hidrogén. A 7 240 632 sz. közzétett holland szabadalmi bejelentés és a 6 503 449 sz. holland szabadalmi leírás szerint aktív szén, szilikagél vagy zeolit katalizátor jelenlétében, 473- -673 K-en, szén-diszulfid - szén-dioxid 0,1- -10:1 arányú keverékével hajtják végre a reakciót. Ezzel a módszerrel a szén-oxid-szulfidot 85-96%-os konverzióval állították elő. Az ismertetett eljárások során a céltermék melléktermékekkel együtt keletkezik. A céltermék kinyerése az egyensúlyi gázelegyből - mely a melléktermékeket is tartalmazza - általában nem egyszerű feladat. Tekintettel arra, hogy a szén-oxid-szulfid bázison előállított vegyületek növényvédő szer- és gyógyszeralapanyagok, melyek tisztaságigénye fokozatosan növekszik, az ismert módszerekkel előállítható COS-ból gyártott termékek ma már sok területen nem is értékesíthetők. Emiatt vált szükségessé a nagytisztaságú - legalább 93 t%-os - szén-oxid-szulfid előállítása is. E cél elérésére dolgoztuk ki a 185 221 lajstromszámú szabadalmunkat is, mely szerint a szén-dioxidot 1,3-6 MPa nyomáson 523-773 K hőmérsékleten, szén-dioxidra vonatkoztatva 0,1-4% szén-monoxid jelenlétében reagáltattuk szén-diszulfiddal katalizátorral töltött reaktorban, majd a nyert reakcióelegyet melléktermék szeparátoron át a folyamatos működésű desztilláló oszlopokra vezettük. A második oszlopban nyertük a nagytisztaságú szén-oxid-szulfidot. Ezen eljárásunk szerint katalizátorként minden olyan katalizátor alkalmazható, melynek jelenlétében a gázelegy összetétele megközelíti az egyensúlyi összetételt (pl.: MgO, aktív szén stb.). Mivel közismert, hogy a különböző katalitikus eljárások ipari alkalmazásánál nagyon lényeges gazdasági kérdés, hogy milyen mennyiségű katalizátor felhasználásával állítható elő a végtermék az adott hőmérsékleten és nyomáson szükségessé vált, hogy olyan katalizátort alkalmazzunk, mely az eddig használtaknál kisebb mennyiségben is biztosítja a legalább 93%-os konverziót. Ezért eljárásunk kidolgozásánál az volt a célkitűzésünk, hogy minél alacsonyabb hőmérsékleten (itt nagyobb az egyensúlyi állandó) és kisebb tartózkodási idővel - kisebb katalizátortérfogaton - tudjunk előállítani szén-oxid-szulfidot magas - legalább 93%-os - konverzióval, olyan katalizátor jelenlétében, melynek hosszú - legalább 500 óra - az élettartama. Hogy feladatunkat minél tökéletesebben tudjuk megoldani megvizsgáltuk a szén-oxid-szulfid előállítása során végbemenő lehetséges reakciókat, melyeket az alábbiakban ismertetünk: Föreakció C02 + CS2 r=* 2 COS (1) Termikus mellékreakciók 1 CS2 CS(g) + - Ss(g) (2/1) 8 1 CS2 v ^ CS(g) + - S2(g) (2/2 2 CS2 ?=* CS(g) + S(g) (2/3) 1 CS2 ——1 Cisz) + “ Ss(g) (3/1) 4 CS2 C<sz) + S2(g) (3/2) CS2 v v C(sz) + 2Sig) (3/3) 1 COS v=* COig) + -Ssig) (4/1) 8 1 COS ;==i COigj + - S2ig) (4/2) 2 COS í=!CO(g> + S(g) (4/3) Hidrolitikus melléktermékreakciók viz jelenlétében CS2ig> + 2H20 C02(g) + 2H2S|g) (5) COS(g) + H2O C02(g) + 2H2S(g) (6) A reakcióegyenletekben a (g) jelzés gázt, az (sz) pedig szilárd anyagot jelent. Az általunk ellenőrzött termodinamikai adatokból kiszámoltuk a fenti reakciók egyensúlyi állandóit néhány hőmérsékleten, melyet az 1. sz. táblázatban adunk meg. A táblázat adataiból látható, hogy az egyensúlyi főreakción (1) kívül a CS2 termikus bomlásával (3/1 szerint) és a víz jelenlétében a CS2 és COS hidrolízisével (5, 6 reakció) is számolni kell. Az 5, 6 mellékreakció vízmentes oldószerek alkalmazásával szinte teljesen kiküszöbölhető. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
