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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS TO MANUFACTURE METHANE SULFONIC ACID,
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/015527
Kind Code:
A1
Abstract:
Process to manufacture methane sulfonic acid by irradiation of a mixture containing acetic acid, sulphur dioxide and oxygen with light. Accumulated irradiation density of light in 240-320 nm range on light entrance surface in reaction mixture is on average 0.05 to 50 nMol quantum/cm?2�h.

Inventors:
EIERMANN MATTHIAS (DE)
PAPKALLA THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/005536
Publication Date:
April 16, 1998
Filing Date:
October 08, 1997
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
EIERMANN MATTHIAS (DE)
PAPKALLA THOMAS (DE)
International Classes:
C07C303/14; C07C309/04; (IPC1-7): C07C303/14; C07C309/04
Other References:
F. ASINGER, ET AL.: "Die Isomerenbildung bei der photochemischen Sulfochlorierung und Sulfoxydation von Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten", TETRAHEDRON LETTERS, no. 27, 1966, OXFORD, GB, pages 3095 - 3103, XP002054189
Attorney, Agent or Firm:
BASF AKTIENGESELLSCHAFT (Ludwigshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Methansulfonsäure durch Bestrahlung einer Essigsäure, Schwefeldioxid und Sauerstoff enthaltenden Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß die kumu¬ lierte Strahlungsdichte im Bereich von 240 bis 320 nm an der Lichteintrittsfläche des Lichts in die Reaktionsmischung im Mittel von 0,05 bis 50 mMol Quanten/cm2h beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in einem Schlaufenreaktor durchführt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von 0 bis 160°C durchführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß sich die Strahlungsquelle als Tauchlampe in der Reaktionsmischung befindet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß man der Reaktionsmischung Hilfsstoffe zusetzt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß man die Umsetzung bei einem Absolutdruck bis zu 20 bar durchführt.
Description:
Verfahren zur Herstellung von Methansulfonsäure

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Methansulfonsäure aus einer Essigsäure, Schwefel¬ dioxid und Sauerstoff enthaltenden Mischung durch Bestrahlung mit Licht.

Methansulfonsäure ist als einfachster Vertreter der Klasse der Alkansulfonsäuren für eine Vielzahl von Anwendungen wie die galvanische Herstellung von Metallüberzügen oder aber auch als Veresterungskatalysator von großem technischen Nutzen.

Die gebräuchlichsten Herstellungsverfahren für Methansulfonsäure sind dabei die Oxidation von Methylmercaptan oder Dimethyldi- sulfid mit Sauerstoff oder mit Chlor zum Methansulfonylchlorid mit anschließender Hydrolyse. Alle diese Verfahren sind aufgrund ihrer Einsatzstoffe, die aus Schwefelwasserstoff gebildet werden, mit einem Toxizitäts- und Geruchsproblem behaftet, das nur mit großem technischen Aufwand beherrschbar ist.

In der DE 907 053 ist die Bestrahlung von Carbonsäuren in Gegen- wart von Luft und Schwefeldioxid beschrieben. Die Reaktions- produkte sind die entsprechenden ß-Sulfocarbonsäuren.

Anders verläuft hingegen die Bestrahlung von Essigsäure bei Raumtemperatur in Gegenwart von Luft und Schwefeldioxid, wie in Tetrahedron Lett. 1966, 3095 beschrieben. Bei der Umsetzung wird Methansulfonsäure sowie zu 60 %, bezogen auf die gebildete Methansulfonsäure, auch Schwefelsäure erhalten. Ein technisches Verfahren mit einem derart hohen Nebenproduktanfall ist jedoch unwirtschaftlich.

Daher war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaft¬ liches Verfahren zur Verfügung zu stellen, nach dem die Methan- sulfonsäure in guter Ausbeute anfällt und die Schwefelsäure zu höchstens 50 %, bezogen auf die Methansulfonsäure, anfällt.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Methansulfon¬ säure durch Bestrahlung einer Essigsäure, Schwefeldioxid und Sauerstoff enthaltenden Mischung mit Licht gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man mit einer kumulierten Strahlungsdichte im Bereich von 240 bis 320 nm an der Licht- eintrittstlache des Lichts in die Reaktionsmischung im Mittel von 0,05 bis 50 Mol Quanten/cm 2 h bestrahlt.

Als Lampen werden bevorzugt solche eingesetzt, die Licht im Bereich von 240 bis 320 nm emittieren, wie Quecksilbernieder- drucklampen, vorzugsweise Quecksilberhoch- und -mitteldrucklampen m reiner oder dotierter Ausfuhrung, die handelsüblich sind und deren Gluhleistung 125 Watt bis 60 kW betragt. Ebenso geeignet sind Excimerlampen, die bevorzugt im Wellenlangenbereich von 240 bis 320 nm verwendet werden, m dem Schwefeldioxid eine starke Absorption aufweist.

Weiterhin sind Halogengluhlampen, Gasentladungslampen oder Leuchtstoffröhren als Lichtquellen geeignet.

Bevorzugt betragt die kumulierte Strahlungsdichte im Bereich von 240 bis 320 nm an der Lichtemtrittsflache des Lichts in die Reaktionsmischung im Mittel nicht mehr als 10 mMol Quanten/cm 2 h und hat bei Strahlungsdichten bis zu 5 mMol Quanten/cm 2 h einen optimalen Wirkungsgrad. Strahlungsdichten unterhalb 0,05 mMol Quanten/cm 2 h verlangsamen die Reaktion. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird mit einer Strahlungsdichte ab 0,1 mMol Quanten/cm 2 h bestrahlt.

Durch Kenntnis des Quantenstroms der Lampe, der m der Regel vom Hersteller angegeben wird, ist es leicht möglich, einen Reaktor mit geeigneter Bestrahlungsflache abhangig von der Lampenleistung und der gewünschten Umsatzmenge zu wählen.

So hat eine herkömmliche 150 W Quecksilberhochdrucklampe im Wellenlangenbereich von 240-320 nm einen Quantenstrom von 0,128 Mol Quanten/h und eine 700 W Lampe von 0,6 Mol Quanten/h.

Es ist allgemein bekannt, bei Bestrahlungsreaktionen für eine gute Durchmischung, insbesondere in der Eintrittszone des Lichtes m das Reaktionsgemisch, zu sorgen.

Eine gute Durchmischung wird beispielsweise erreicht, indem man turbulente Wandstromung oder hohe Wandgeschwindigkeiten der Flüssigkeit erzeugt. Dies kann durch im Bestrahlungsbereich gekrümmte Reaktorrohre, beispielsweise m Form einer Schleife oder Wendel, erreicht werden, wenn die Reaktionsgase durch die Flüssigkeit perlen. Generell kann eine wirkungsvolle Durch¬ mischung erzielt werden, indem man die Reaktionsgase als Strom feinverteilter Gasblasen durch die Reaktionsmischung leitet. Dieser Effekt kann ferner erreicht oder zusatzlich noch unter- stutzt werden, wenn die Flüssigkeit ihrerseits durch den Reaktor befordert wird. Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Gas- ruckvermischungsruhrers (Hohlwellenruhrer) .

Bevorzugte Reaktortypen für das Verfahren sind beispielsweise Rohrreaktoren, Rohrbündelreaktoren, Schlaufenreaktoren oder Gleichstrom-Füllkörperkolonnen, die dem Fachmann allgemein bekannt sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Reak¬ tionsgemisch im Kreislauf bewegt, beispielsweise durch Pumpen oder durch Rührer, wie es im Schlaufenreaktor der Fall ist. Vorteilhaft durchströmt die Reaktionsmischung den Reaktor mit Durchflußgeschwindigkeiten von 0,01 m/s bis 1 m/s.

Prinzipiell sind die verschiedenen Schiaufenreaktortypen, wie sie in "Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der technischen Chemie", Bd. 1, Thieme Verlag, Stuttgart, New York 1992, S. 257 - 262), beschrieben sind, geeignet. Die Flüssigkeit kann dabei in einem inneren oder äußeren Kreislauf geführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl kontinuierlich wie auch diskontinuierlich geführt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Schichtdicke der zu bestrahlenden Flüssigkeit ein mehrfaches der Eindringtiefe der relevanten Strahlung beträgt. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der zu be¬ strahlenden Flüssigkeitszone mindestens 1 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm. Ebenso ist es aus Wirtschaftlichkeitsgründen zur Verringerung des Hold-ups sinnvoll, die Schichtdicke der zu be¬ strahlenden Flüssigkeit nicht größer als 150 cm, bevorzugt nicht größer als 50 cm, zu wählen.

In technischen Apparaturen ordnet man die Lichtquelle vor ent¬ sprechend lichtdurchlässigen Fenstern, wie Quarzglas, der Reak¬ tionsgefäße oder bevorzugt als Tauchlampen zentral oder radial in den Reaktionsräumen an.

Dabei ist es durchaus möglich, mehr als eine Lampe zu verwenden, wenn eine größere Stoffmenge umgesetzt werden soll. Es ist prinzipiell auch möglich, mehrere Lampen in einem Reaktor anzu¬ bringen. (Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 3, Verlag Chemie, Weinheim, 1973, S. 305 - 319; Ulimann' s encyclopedia of industrial Chemistry, Vol A 19, 5. ed, VCH, Weinheim, 1991, p. 573 to 586.)

In einer vorteilhaften Ausführungsform wählt man einen Schlaufen¬ reaktor, bei dem das Reaktionsgemisch an mehreren Lampen nachein- ander vorbeigeführt wird. Aus Raumgründen werden die Lampen vor¬ teilhaft zueinander parallel angeordnet, so daß ein sogenannter Schlangenreaktor vorliegt. Bevorzugt ist in diesem Fall die Ver-

wendung von Tauchlampen, doch ist es ebenso möglich, durch geeig¬ nete Anordnung die Reaktionsmischung auch zwischen den einzelnen Lampen vorbeizufuhren. Verwendet man ein wendelformiges Reaktor- röhr, so plaziert man die Lampe bevorzugt m der Wickelachse der Wendel .

Besonders vorteilhaft ist d e Verwendung eines Schlaufenreaktors mit innenliegender, konzentrisch angeordneter Tauchlampe, oder eines Rohrbundelreaktors, bei welchem die einzelnen Rohre in Form eines Rings kreisförmig um eine Lichtquelle herum angeordnet sind und jedes wahlweise m Parallel- oder Serienschaltung von dem Reaktionsgemisch durchströmt wird. Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, die einzelnen Rohre des Rohrbundeis zur Lichtquelle hm abgeflacht auszufuhren, um Strahlungsverluste durch Beugung oder Reflexion zu minimieren.

Der Reaktionsmischung können zur besseren Nutzung der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung oder aber auch zur Forderung oder Hemmung einzelner Teilschritte, der im Reaktionsgemisch ablaufenden Reaktionen, und damit letztlich zur Steigerung der Ausbeute Hilfsstoffe zugesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden der Mischung Sensibi- lisatoren oder Photoinitiatoren als Hilfsstoffe zugefugt, die die ausschließliche oder zusatzliche Nutzung von langwelliger Strah¬ lung ermöglichen. Herkömmliche Photoinitiatoren sind z.B.:

thermische Startsysteme, wie Wasserstoffperoxid, Peroxide oder Azoisobutyronitril, - Ketone, wie Acetophenon, Benzophenon oder Benzanthron,

Acyloine, wie Benzom-Deπvate, α-Diketone wie Diacetyl, Phenanthrenchmon oder Benzil,

Chinone, wie Anthrachmon-Derivate,

Schwefelverbmdungen, wie Diphenyldisulfld oder Tetramethyl- thiuramdisulfld,

Halogenverbindungen, wie Chlor, Bromtπchlormethan, Bromoform oder Styroldibromid,

Metallcarbonyle und Perc lorverbmdungen wie Mangancarbonyl und org. Halogenverbindung,

sowie Hexaarylbisimidazol, fettsaure Iodsalze, α-Diketonmonooxim- ester, Tπphenylphosphm, organische Sulfmsauren und Farbstoffe, Bis - (arylsulfonyl) -diazomethan, Buntesalze oder Uranylsalze.

Weiterhin bevorzugte Hilfsstoffe sind Stickoxide, Chloroform sowie die Hydroxide, die anorganischen oder organischen Salze von Kupfer oder Kobalt, wie Kupfer- oder Kobalthydroxid, Kupfer-

oder Kobaltsulfat, Kupfer- oder Kobaltsulfit, Kupfer- oder Kobaltcarbonat, Kupfer- oder Kobalthydrogencarbonat, Kupfer- oder Kobaltmethansulfonat oder bevorzugt Kupfer- oder Kobaltacetat.

In der Regel werden die Hilfsstoffe in einer Konzentration von 10 "2 bis 10 Gew. -%, vorzugsweise 10 "1 bis 5 Gew. -%, jeweils bezogen auf Essigsäure, eingesetzt.

Für die Umsetzung ist Essigsäure in technisch verfügbaren Reinheiten geeignet.

Die Umsetzung der Essigsäure mit Schwefeldioxid und Sauerstoff unter Belichtung führt man so durch, daß man für eine möglichst homogene Mischung der Gase mit der Essigsäure sorgt. So läßt sich durch bekannte Maßnahmen, z.B. durch Eindüsen, eine feine Ver¬ teilung der Reaktionsgase herbeiführen.

Das Verhältnis von Schwefeldioxid zu Sauerstoff kann dabei variieren. In der Regel werden äquimolare Gasmengen durch die Reaktionsmischung gegast. Ebenso ist jedoch ein bis zu 10 molarer Überschuß eines der Gase möglich. Generell ist es vorteilhaft, annähernd im erfindungsgemäßen Temperaturbereich gasgesättigte Essigsäure zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden 0,01 bis 10 mol Schwefeldioxid pro Mol Essigsäure kontinuierlich über den Bestrahlungszeitraum eingegast. Gleiches gilt für den Sauerstoff. Die beiden Gase können als Gemisch oder getrennt eingeleitet werden.

Schwefeldioxid kann dabei in reiner Form flüssig oder gasförmig oder als Lösung in Essigsäure oder einem geeigneten Lösungs¬ mittel, wie Wasser, der Reaktion zugeführt werden.

Man kann Schwefeldioxid im Gasgemisch mit Sauerstoff oder einer Sauerstoff enthaltenden Gasmischung, wie Luft, der Reaktion zu ¬ setzen. Die Verwendung eines Schwefeldioxid/Luft-Gemisches hat niedrigere Partialdrücke des Schwefeldioxids und des Sauerstoffs zur Folge, was jedoch auf das erfindungsgemäße Verfahren keinen spürbaren Einfluß hat, da sich in der Regel Essigsäure, Schwefel¬ dioxid und Sauerstoff bezogen auf die effektive Strahlungsmenge im Überschuß befinden.

Bevorzugt werden Schwefeldioxid und Sauerstoff oder Schwefel- dioxid und Luft gemeinsam eingeleitet.

Zur Dispergierung der Gase oder der Gasmischung in der Flüssig¬ keit können allgemein gebräuchliche Verteiler wie Sinterplatten, Lochplatten, Siebböden und Düsen, bevorzugt Glasfritten oder Ringdüsen, verwendet werden.

Die Gasabscheidung findet auf allgemein übliche Weise statt, nachdem das Gas die Bestrahlungszone durchlaufen hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von Druck weitgehend unab- hängig. Man kann bei erhöhtem Druck arbeiten, beispielsweise bis zu 20 bar bevorzugt bis zur 15 bar. Es ist ebenfalls möglich, einen geringen Unterdruck bis beispielsweise 500 mbar zu wählen. Unterdruck verringert die Konzentration des in der Essigsäure gelösten Schwefeldioxids, so daß eine zu geringe S0 2 -Konzentration den Umsatz herabsetzt. Besonders bevorzugt ist der Druckbereich von 1 bis 10 bar.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft ab Tempera¬ turen von 0°C, bevorzugt 20°C, insbesondere 50°C durchführen. Oberhalb 160°C überwiegen Nebenreaktionen, so daß die Bestrahlung bevorzugt bei Temperaturen bis 140°C, besonders bevorzugt bis 120°C, durchgeführt wird. Die Mischung kann beispielsweise, wie allgemein bekannt, mit Hilfe eines lichtquellenseitigen Doppel- mantels und einem UV-durchlässigen Medium wie Wasser thermo- statisiert werden.

Die Reaktion kann in inerten Verdünnungsmitteln durchgeführt wer¬ den, wobei "inert" die Tatsache mit umfaßt, daß das Verdünnungs ¬ mittel im genutzten Wellenlängenbereich keine nennenswerte Eigen- absorption hat.

Bevorzugt wird die Reaktion jedoch ohne Verdünnungsmittel durch ¬ geführt.

Die Bestrahlungsdauer ist abhängig von der verwendeten Essig¬ säuremenge, Temperatur, Druck sowie der Strahlungsleistung der Lampen. Beispielsweise bestrahlt man mit einer 150 Watt Queck¬ silberhochdrucklampe mit einer Lichtemission von 0,128 mol Quan¬ ten/h kumuliert von 240 bis 320 nm 1 Liter Reaktionslösung über einen Zeitraum von 15 Minuten bis 20 Stunden, vorzugsweise 1 bis 10 Stunden.

Es kann aufgrund von Nebenproduktbildung vorteilhaft sein, die Reaktion nur bis zu einem Teilumsatz zu führen. Bevorzugt wird die Reaktion bis zu einem 20 Gew. -%igen, insbesondere einem 15 Gew. -%igen, Methansulfonsäuregehalt am Gesamtaustrag durch¬ geführt.

Die Isolierung des Produktes geschieht auf allgemein bekannte Weise, in der Regel durch Destillation. Bevorzugt wird in einer ersten Destillationsstufe Essigsäure abdestilliert und aus dem verbleibenden Sumpf in einer zweiten Stufe die Methansulfonsäure abdestilliert. Die Destillationen können jeweils diskontinuier¬ lich oder kontinuierlich, bevorzugt beide kontinuierlich, durch¬ geführt werden. Die Destillationen können bei Drücken von 0,01 mbar bis 1 bar, bevorzugt zwischen 0,1 und 100 mbar, durchgeführt werden. Die bei unvollständiger Umsetzung derart abgetrennte Essigsäure, gegebenenfalls im Gemisch mit Spuren von Methan- sulfonsäure und/oder Schwefelsäure, kann so erneut eingesetzt werden. Ferner wird die Aufarbeitung bevorzugt so ausgelegt, daß die als Nebenprodukt gebildete Schwefelsäure in Schwefelsäure- spaltanlagen verwertet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise so durchge¬ führt werden, daß die Essigsäure in einen Quarzglas-Rohrwendel- reaktor, in dessen Wickelachse der Rohrwendel sich eine Queck¬ silberhochdrucklampe befindet, bestrahlt wird. Anfang und Ende der Rohrwendel sind über eine außenliegende Leitung verbunden, so daß die Reaktionsmischung mittels einer Pumpe im Kreis gefördert wird. In derselben Strömungsrichtung wie die Flüssigkeit, werden die beiden Gase kontinuierlich eingegast.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird anstelle des Rohr¬ wendelreaktors ein rohrförmiger Reaktor mit einer Quecksilber¬ hochdruck-Tauchlampe bei ansonsten gleicher Anordnung gewählt. Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch gute Ausbeute sowie einem hohen Produktgehalt von Methansulfonsäure und damit einer guten Selektivität aus.

Beispiel 1

Apparatur: Ein Quarzglas-Rohrwendel mit einem Rohrinnendurchmesser von 1 cm und einer gewendelten Rohrlänge von 1,6 m und einem Wendelinnendurchmesser von 7 cm ist an ihren Enden über eine äußere Leitung mit zwischengeschalteter

Pumpe verbunden. In der Wickelachse der Rohrwendel ist eine 150 Watt Quecksilberhochdruckdampflampe ange¬ bracht.

In diesen Reaktor wurden aufsteigend 300 g Essigsäure mit einem Durchfluß von 80 1/h im Kreis gepumpt. Am Einlauf der Rohrwendel wurden 10 Normliter Luft/h und 10 Normliter Schwefeldioxid/h

gemeinsam kontinuierlich eingegast und hinter dem Auslauf über einen Gas/Flüssig-Abscheider abgetrennt. Das Reaktionsgemisch wurde 6,5 h bei 90°C bestrahlt und ausschließend destillativ aufgearbeitet. Die Analytik erfolgte mittels quantitativer Ionen¬ chromatographie.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind Reaktionsbedingungen und Versuchsergebnisse von Beispiel 1 sowie den analog durchgeführten Beispielen 2 bis 4 zusammengefaßt.

Tabelle 1: Reaktionsbedingungen und Ergebnis der photochemischen Herstellung von Methansulfonsäure in einem Rohrwendel- reaktor

Bsp. T Essig¬ Reaktionszusatz MSS Gewichts- Rate MSS [°C] säure [Gew. -%] [g] Verhältnis [g/kWh]

[g] H 2 S0 4 /MSS

1 90 300 - 20,8 35/100 15

2 90 330 0,1 % 13,9 23/100 14 Cu ( OCOCH 3 ) 2

3 90 314 5 % CHC1 3 20,6 31/100 21

MSS = Methansulfonsäure.

Ein analog Beispiel 1 durchgeführter Versuch bei einer Temperatur von 60°C und 330 g Essigsäure als Ausgangsverbindung ergab 18,4 g Methansulfonsäure. Ferner ergab eine analog Beispiel 1 durch¬ geführte Bestrahlung bei einer Temperatur von 30°C 14,0 g Methan¬ sulfonsäure.

Beispiel 4 (Vergleich)

In einem zylindrischen Rührkolben (Höhe 14 cm, Durchmesser 4,5 cm) aus Quarzglas, neben dem sich im Abstand von 5 cm eine 150 Watt Quecksilberhochdruckdampflampe mit einem Quarzkühlmantel befand, wurden 100 g Essigsäure unter Rühren mittels eines Magnetrührers 6,5 h bei 90°C bestrahlt. Die gesamte Anordnung war, um Lichtverluste zu vermeiden, mit einer reflektierenden Folie umgeben. Während der Bestrahlung wurde kontinuierlich mit einem Gemisch aus Schwefeldioxid und Luft (10 NL/h S0 2 , 10 NL/h Luft) begast. Die Aufarbeitung erfolgte wie oben beschrieben.

Der Austrag betrug 6 g mit einem Gewichtsanteil von 31 % MSS 1,86 g MSS = 1,9 g/kWh MSS.

Bei spiel 5

In einem senkrecht angeordneten rohrförmigen Druckreaktor (Länge 18 cm, Innendurchmesser 8 cm) mit konzentrisch angeordnetem innenliegendem, druckfestem Quarzglasrohr (Außendurchmesser 4 cm, Wandstärke 5 mm) , welches sowohl am oberen und unteren Deckel druckdicht in der Art und Weise anschließt, daß durch eine ent¬ sprechende Bohrung des Deckels eine Lichtquelle in das Innere des Rohrs eingebracht werden kann, wird im Gleichstrom von unten nach oben Essigsäure sowie über eine konzentrisch angeordnete Ringdüse ein Gasgemisch aus Schwefeldioxid (40 Norm-L/h) und Luft (100 Norm-L/h) unter Druck eingeleitet. Das den Reaktor verlas¬ sende Gemisch wird entspannt und die flüssigen Komponenten im Kreis geführt. In diesen Reaktor wurden aufsteigend 1100 g Essig- säure mit einem Durchfluß von 80 bis 100 L/h im Kreis gepumpt.

Das Reaktionsgemisch wurde bei 4 bar und 90°C 6,5 h lang mit einer 150 W-Quecksilberhochdruckdampflampe bestrahlt. Man erhielt 39 g Methansulfonsäure (40 g/kWh) bei einem Gewichtsverhältnis von Schwefelsäure zu Methansulfonsäure von 50/100.

Beispiele 6 bis 8

In einem senkrecht angeordneten rohrförmigen Reaktor (Länge 25 cm, Innendurchmesser 15 cm) mit konzentrisch angeordnetem innenliegendem Quarzglasrohr (Außendruckmesser 6 cm) , welches am oberen Deckel in der Art und Weise anschließt, daß durch eine entsprechende Öffnung im Deckel eine Quecksilberhochdruckdampf- lampe in das Innere des Rohrs eingebracht werden kann, wird im Gleichstrom von unten nach oben Essigsäure sowie über eine mittig am Reaktorboden angeordnete Glasringdüse bzw. Fritte Schwefel¬ dioxid und ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch eingeleitet. Die flüssigen Komponenten des Reaktoraustrags werden im Kreis ge¬ führt. In diesen Reaktor wurden aufsteigend 4200 g Essigsäure mit einem Durchfluß von 80 L/h bei 90°C im Kreis gepumpt. Das Reak- tionsgemisch wurde bei Normaldruck und 90°C 6,5 h lang mit Queck¬ silberhochdrucklampen bestrahlt.

Quantenströme der Lampen (240 bis 320 nm) =

Die 150 W-Lampe hat einen Quantenstrom von 0,128 Mol Quanten/h. Die 700 W-Lampe hat einen Quantenstrom von 0,6 Mol Quanten/h.

Tabelle 2: Reaktionsbedingungen und Versuchsergebnisse der Beispiele 6 bis 9

Gewichts - Rate

S0 2 MSS

Bsp Eingasung N 2 /0 2 Lampe Verhältnis [NL/h] MSS

[g] H 2 S0 4 /MSS [g/kWh]

6 Ringdüse 40 8/2, 40NL/h 150 W 48 39/100 71

7 Glasf ritte 20 8/2, 20NL/h 700 W 199 8,5/100 44

8 Glasf ritte 40 8/2, 160NL/h 700 W 399 23/100 88