PROCESS FOR PREPARING CHLOROSULFONIC ACID

Abstract: 1. Process for the preparation of chlorosulphonic acid by reacting hydrogen chloride with sulphur trioxide in gaseous form under reduced pressure, characterised in that the heat produced during the reaction is used at least in part for expelling the sulphur trioxide required for the reaction from low percentage oleum which has a content of free sulphur trioxide of 25 to 35% by weight.

Description: Verfahren zur Herstellung von Chlorsulzonsäure Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chlorsulfonsäure aus gasförmigem Schwefeltrioxid und Chlorwasserstoff unter vermindertem Druck. Die Herstellung von Chlorsulfonsäure durch Reaktion von Chlorwasserstoffgas mit Schwefeltrioxidgas unter anschliessender KUhlung und Absorption ist bekannt. Es ist ferner Stand der Technik, anstelle von reinem S03 Kontaktgas mit einem Gehalt von 7 bis 8 % Schwefeltrioxid zu verwenden. Seit der Umstellung der Schwefelsäurefabrikation auf das Doppelkontaktverfahren wlrd diese Herstellungsform jedoch nicht mehr durchgeführt. Es wurde bisher immer vermieden und als nicht möglich angesehen, ChlorsulEonsäure unter vermindertem Druck herzustelien, da allgemein angenommen wurde, dass sich Chlorsulfonsäure bei einer derartigen Herstellungsweise zumindest z.T. zersetzt, vgl. z.B. G. Brauer, Handbuch der präparativen anorganischen Chemie, t975, 3. Auflage, 3d. I, S. 388. Überraschenderweise wurde nun jedoch gefunden, dass es entgegen der bisherigen allgemeinen Auffassung doch möglich ist, Chlorsulfonsäure unter vermindertem Druck herzustellen. Dadurch. ist die Voraussetzung gegeben, auch ein niederprozentiges Oleum als S03-Quelle ein setzen zu können. Die bei der Reaktion von SO3 mit HCl anfallende Reaktionswärme reicht nämlich aus, um auch aus niederprozentigem Oleum SO3 in ausreichender für die Reaktion benötigter Menge auszutreiben. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Chlorsulfonsäure aus gasförmigem Schwefeltrioxid und Chlorwasserstoff unter vermindertem Druck. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird sowohl der Chlorwasserstoff als auch das Schwefeltrioxid in gasförmiger Form zur Reaktion gebracht. Vorzugsweise werden die beiden Stoffe unter einem Druck von 100 bis 800 mbar, besonders bevorzugt von 400 bis 500 mbar und ganz besonders bevorzugt von 430 bis 470 mbar, zusammengeführt. 3ei dieser Reaktion wird Wärme freigesetzt. Diese Wärme wird in einer erfindungsgemässen Variante des vorliegenden Verfahrens dazu benutzt, um das zur Reaktion mit Chlorwasserstoff benötigte Schwefeltrioxidgas aus niederprozentigem Oleum auszutreiben. Bisher konnte niederprozentiges Oleum nicht in technisch sinnvoller Weise als SO3-Quelle bei der Herstellung von Chlorsulfonsäure eingesetzt weren. A.ufgruna des erfindungsgemässen Verfahrens ist es nun jedoch möglich, niederprozentiges Oleum, d.h. Oleum mit einem Anteil an freiem SO3 von ca. 25 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 28 bis 32 Gew.-%, einzusetzen. Bei Durchführung der Reaktion von SO3 mit HCl bei einem Druck von ca. 450 mbar kann z.B. Oleum mit 30 Gew.-% freiem SO3 auf einer Temperatur von ca. 1260C gehalten werden. In. Abhängigkeit des Reaktionsdruckes und der Konzentration des Oleums kann die Temperatur des Oleums eingestellt werden. Bei den angegebenen, erfindungsgemässen Bedingungen liegt die Temperatur des Oleums zwischen ca. 800C bis 1400cm vorzugsweise zwischen 100 C und 1300C bei Verwendung von Oleum mit einem Gehalt von ca. 30 Gew.-% freiem SO3. Üblicherweise wird Chlorsulfonsäure unter Einsatz eines geringen HCl-Uberschusses hergestellt. Dieser geringe Überschuss wird vorzugsweise auch bei dem vorliegenden Verfahren eingestellt. Es ist allerdings auch möglich, das vorliegende Verfahren mit einem Unterschuss an HCl, z.B. bis zu 2 % - bezogen auf eine stöchiometrische Umsetzung - durchzuführen. Bei der Erzeugung des Unterdruckes ist daher zu berücksichtigen, dass bei der vorzugsweisen Verfahrensdurchführung der Bd-Überschuss in die Pumpanlage gelangen und dort zu Korrosionen Anlass geben kann. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wurde daher ein Glasinjektor eingesetzt, der mit Chlorsulfonsäure unter einem Ober- druck betrieben wurde. Vorzugsweise wurde hier ein Überdruck von 2,5 bis 3,5 bar eingestellt. Das mit einem Chlorsulfonsäureüberdruck von 2,5 bar erzeugte Vakuum betrug bei Verwendung des vorgenannten Injektors ca. 120 mbar. Chlorwasserstoffgas-Überschuss wird im Glaslnjektor durch die Chlorsulfonsäure absorbiert und auf diese Weise unschädlich gemacht. Das vorliegende Verfahren soll durch das folgende Beispiel noch näher erläutert werden:

Claims: Beispiel In der Reaktionsapparatur wurde ein Druck von 450 mbar mittels eines mit Chlorsulfonsäure betriebenen Glasinjektors eingestellt und das als S03-Quelle verwendete Oleum mit einem Gehalt. von ca. 30 Gew.-% freiem SO3 auf einer Temperatur von ca. 1250C gehalten. Hierbei wurde das S03-Gas ausgetrieben und Oleum mit ca. 13,3 Gew.-% freiem S03 lief ab. Das So 3Das wurde in einem Strahlkondensator mit der äquivalenten Menge eines HCl-Gasstromes zu Chlorsulfonsäure umgesetzt. Der verwendete Injektor ist in seiner Arbeitsweise mit einem Wasserdampfstrahler zu vergleichen. Der Druck im Oleumverdampfer lag bei 260 mbar. Durch die Kühlung fiel die Chlorsulfonsäure in flüssiger Form an. Die ablaufende Chlorsulfonsäure wies noch eine Temperatur von ca. 1250C auf und wurde durch Wärmeaustausch mit dem einzusetzenden Oleum bis auf 950C und anschliessend mit Wasser bis auf ca. 400C abgekühlt. Die in der Reaktion von S03 mit HCl freiwerdende Wärme wurde zur Austreibung des benötigten Schwefeltrioxids aus dem Oleum verwendet. Aus ca. 660 ml Oleum mit ca. 30 Gew.-% SO3 (550C) und ca. 300 1 HCl von ca. 260 mbar wurden ca. 353 g Chlorsulfonsäure gewonnen. Ca. 1020 g Oleum mit 13,3 % freiem SO3 liefen ab. Eine Analyse des entstandenen Produktes ergab einen Chlorsulfonsäuregehalt von über 98,5 %. Patentansprüche 1) Verfahren zur Herstellung von Chlorsulfonsäure durch Reaktion von Chlorwasserstoff mit Schwefel trioxid, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stoffe in gasförmiger Form unter vermindertem Druck zusammengeführt werden 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schwefeltrioxid und Chlorwasserstoff bei einem Druck von 100 bis 800 mbar, vorzugsweise 400 bis 500 mbar, zusammengeführt werden. 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass als Schwefeltrioxid-Ouelle niederprozentiges Oleum eingesetzt wird 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als niederprozentiges Oleum solches eingesetzt wird, dessen Gehalt an freiem Schwefeltrioxid ca. 25 bis 35 Gew.-% beträgt. 5) Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das niederprozentige Oleum auf Temperaturen zwischen ca. 80 bis 1400C gehalten wird. 6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Reaktion anfallende Wärme zumindest z.T. zum Aus treiben des zur Reaktion benötigten Schwefeltrioxids aus niederprozentigem Oleum eingesetzt wird.

Inventors: BAUNACK, FRITZ, DR., SCHULTZ, KARL-HEINZ, DR.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1982
Main classification: C01B17
IPC codes: C01B17