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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Sulfonierung bzw. Veresterung
organischer Verbindungen mittels Chlorsulfonsäure
| Das kontinuierliche Sulfonieren bzw. `'erestern |
| von organischen Verbindungen mittels Chlor- |
| stilfonsäure, insbesondere von viskosen oder schäti- |
| menden Produkten. z. B. von Fettalkoholen, hat |
| mehrere Nachteile, welche die technische und |
| kontinuierliche -\usfülii-ting diese: Verfähretts er-- |
| schwerei. |
| Voii dieselt Nachteilen ist der größte die reich- |
| liche fatt@vickluttg gasförmiger Salzsäure, die be- |
| 1<anutlicli ein äußerst wirksames Korrosionsmittel |
| ist, besotdcrs :;il Degenwart von Suafonsäurever- |
| hindutigeli, die ebenfalls korrodierend wirket. |
| Fermi- ist d i-e i-eicliliche Fntwicl:ltirng voti Wärmc |
| zu 1>, achten, ilie zur Vermeidung der Zersetzung |
| der sulfonierten Produkte unbedingt abgeführt |
| «erden muß.. Dadurch ist man somit gezwungen, |
| eine Kühlvorrichtung anzuordnen, die in unver- |
| meidlicher Weise finit den korrodierenden Pro- |
| iitikten in Berührung steht. Ein weiterer Nachteil, |
| cler sich aus der Beschaffenheit der in Reaktion |
| tretenden Stoffe selbst ergibt, stellt sich dann ein. |
| %\etin die ?Masse sehr schnell stark schäumt, z. B. |
| l:ci Anwendung von Fettalkoholen. Der Schaum |
| stört iii großem Maße den Wä rineaustausch, der |
| für deti glatten Verlauf der, Reaktion erforderlich |
| ist. In einem solchen Fall kann auch der verhält- |
| iiisinäßig hohe Sclimelzptinkt gewisser Alkohole |
| ein,ei- äctiügeti@det "fenilieraturserileuiig der Mässe |
entgegenwirken. woraus sich die Notwendigkeit großer Vorsichtsmaßnahmen
ergibt.
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Es ist somit ohne weiteres ersichtlich, daß Jedem \,-,erfahren zum
kontinuierlichen Sulfonieren mittels Chlorsulfonsüure zahlreiche entgegetistehen.
von denen die größte die Korrosi.oti ist. die durch die Gegenwart großer Mengen
Salzsäure und Sulfonsäureverbindungen entsteht.
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Es wurden bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen.
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Es ist z. B. bekannt, die zu sulfonierende Verbindiung allein oder
in einem neutralen Lösungsmittel gelöst, etwa in einem Fettalkohol, mit Chlorsttffonsäure
zu mischen, uni zwar kurz vor dem Eintritt in einen Kühler. und die entwickelte
Salzsäure an der Austrittsstelle des Kühlers abzuführen. Diese: Verfahren gestattet
es nicht, die ,nannten Nachteile zu vermeiden. Auch der Schaum, der durch die Verteilung
der feinen Salzsätirebläschen in der Masse entsteht. .hält nicht nur die gasförmige
Salzsäure stark zurück, sondern stiirt auch den Wärmeaustausch.
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Bei einem anderen Verfahren (französische Patentschrift 881 876) wurde
versucht, das Sulfonierest in dünner Schicht zu bewirken, wodurch die Entstehung
des schädlichen Schaumes verhindert t\ ird. Eher werden die in Reaktion gellenden
Stoffe auf einer tniit großer Geschwindigkeit umlaufenden Scheibe innig gemischt
und in dünner Schicht gegen die gekühlten Wände des Behälters geschlendert. Dadurch
entsteht die schädlichste Stufe der Reaktion während des Lrberganges zwischen der
umlaufenden Scheibe und, der gekühlten Wand sowie auf einem Teil dieser Wand.
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Dieses Verfahren verhütet somit die Entstehung des Schaumes, und die
entwickelte Salzsäure kann rasch errtweichen.
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Die Erfindung betrifft nun ein abweichendes Verfahren. Ihr Zweck ist
die Beseitigung der sich aus der Reaktion ergebenden Wärme und gleichzeitig die
sofortige Beseitigung der Salzsäure durch möglichst vollständige Dispersion. der
iu Reaktion gehenden Körper in einem neutralen -Mittel, das vorzugsweise gasförmig
ist und in dem sich die Dispersion während der verhältnismäßig kurzen, für die Reaktion
erforderlichen Zeitspanne aufrec.hterii-alten kann.
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Für die -Ausführung des Verfahrens bedient man sich der Entspannung
des als Dispersionsmittel dienenden Gases zur Erzeugung der Dispersion und zur Kühlung
des Sulfonierungsproditiktes.
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Es wurde bereits die Ani\=end,it@tig von Zerstäufiungsvorrichtungen
zur Ausführung gewisser exothernter Reaktionen oder zum Trocknen organischer Stoffe
vorgeschlagen. insbesondere für tvärmeemphndliche Stoffe. Da..; als I)ispersiottsmittel
dienende Gas fuhrt in diesem Fall die \\'ärme, d-ie Feuchtigkeit oder (las Lösungsmittel
ab.
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Von jenen Verfahren unterscheidet sich nun das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch, daß man gleichzeitig mit der -Abführung der Reaktions-\\ ärme bestrebt
ist, die Reaktion dadurch reibungslos ablaufen zu lassen. daß nian augenblicklich,
also im Maß der Entstehtipg, einen der IZeaktionsbestatidteile beseitigt.
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Ferner verlegt das nette Verfahren die ganze Reaktion in die hlugl)aliii
der Tröpfchen ohne Berührung von Metallftächett, \vo(l,tii-ch die Korrosion dieser
Flächen infolge derTreiniung des Gemisches zweier äußerst korrodierender Körper.
wie die Salzsäure und das saure Stilfornierungsprod@ukt, in zwei Phasen wesentlich
vermindert Nvird, weil die Korrosionswirkung beider getrennter Phasen sehtvon derjenigen
des Gemisches abweicht.
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Es ergibt sich daraus Glas nette technische Nlerkmal, daß die in der
weiter unten beschriebenen Weise bewirkte Zerstätil>ung gleichzeitig zur Beseitigung
der Reaktionswärme und zur Trennung eines Gemisches sehr l;orrotlieren(ler Stoffe
in ein Gemisch weniger korrodierender Stoffe durch au:genblickbiche Ausscheidung
und Verdünnung eines der Bestandteile dienen kaiirr, iNobei diese Verdünnung ferner
auch einen günstige» Reaktionsablauf im gewiiiischteti Siiiu Bewirkt.
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Die .Ausführung c'.es ganzen \-erfahrens wird nachfolgend <in Hand
dc r sc:iematischen Zeichnung beschrieben.
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Der zu sulfotiiereiidt' Stoffft. etwa ein Fettalkohol, allein oder
in einem neutralen I.(istiiigsinittel gelöst, z. B. in Chloroform, befindet sich
im Vorratsbehälter 2. Die Chlorsulfotisäure befindet sich im Vorratsbehälter 5.
Beide @x-erdeti zunächst durch Drosselventile 3 und (> jeweils iti nicht iii der
Zeichnung dargestellte Meßgeräte und dann in die Zerstäubungsvorrichtung g geleitet.
In diese wird gleichzeitig durch die Einstellhähne 7 arid 8 eim Strom eines neutralen,
trockenen und genau abgemessenen Gases mit einem Druck von i bis so Attn. dem gewünschten
Dispersionsgrad entsprechend eingepreßt. Durch eine solche Dispersion wird sel!hstverständlich
_iede Schaumentstehung vormieden.
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Im besonderen Fall voll zti sulfonierenden Fettalkoholen kann das
neutrale Gas aus Luft, Kohlendioxvd, Stickstoff. Wasserstoff od. dgl. bestehen.
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Das :Mischen der Flüssigkeiten geschieht durch die Entspannung des
Gases ini Zerstäuber 9, und die Flugbahn der feinen Tröpfchen im Sulfonierungsgefäß
io ist derart berechnet. daß diese Tröpfchen heim .Auftreffen auf den Boden des
Ge-
fäßes praktisch von Salzsäure frei sind. Die Entspannung de.,;
auf diese Wise benutzten Gases und die Menge des eingesetzten Gases sind derart
gewähtt, daß die Salzsäure ganz aligefü.hrt wird und daß die entwickelte Wärme sofort
auf das die Tröpfchen unigeh;@ncie gasfnrmige 1'fittel ül>'ertragen wird.
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Uni (fas austretende Gasgemisch von den gegelienrnfal'ls mit fortgerisst#nen
bläschenartigen und feinenTeilcheu zti befreien, ist dieVorriehtung finit einem
nicht in der Zeichnung dargestellten Schlangensammler versehen. Die mit Salzsäure
durchsetztenCrase werden durch die Rohrleitung12 abgeführt, und das saure Stilfotiierungsprodukt
geht durch die Leitung i i a1>.
Als nicht beschränkendes Beispiel
soll in der vorbeschriebenenWeise technischer 1-aurvlulkdhal behandelt werden, der
in der Vorrichtung im \fengen von roo kg/Std. eingebracht wird. Dieser \l-kollol
wird im Zerstäuber 9 mit 65 kg Chlor-und dispergiert, und zwar mit 0o m3/Std.
Luft voll ; Atm. nach einer Abkühlung auf o°.
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1lan gewinnt unter solchen Verhältnissen 140 bis r5okg eines viskosen,
braunen, vollständig in Wasser löslichen. praktisch völlig veresterten Produktes.
Nach <lern Neutralmachen unter den Üblichen Verhältnissen mit Ammoniak oder Natri@umcarlxrnat
gewinnt man einen Stoff mit einem guten Schaure- und Netzvermögen. der in jeder
Beziehung mit dein Produkt vergleichbar ist, das rnan im nicht kontinuierliellen
Verfahren gew^i.nnen kann.
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Die Vorrichtung ist sehr anqlassungsfäh@ig und bereitet keine Schwierigkeiten.
Der verfolgte Zweck \\ ird restlos erreicht. d. h. es erfolgt die gewünschte keaktion,
gleichzeitig die Beseitigung des einen bei iler Reaktion frei werdenden Bestandteiles,
dtie Beendigung der Reaktion und das Abführen der eiltwickelten Wärme.
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Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, kann man selbstverständ,lieh
Änderungen treffen. Man kann z. 13. von unten nach oben zerstäuben oder auch irr
einer Vorrichtung mit einer beliebigen Schräglage. Ferner kann die Zerstäubum; i»
einem neutralen Lösungsmittel geschehen, das orzugsweise die Salzsäure zurückhält
und das Kaure Sulfonierungsprodukt absetzen lädt.