DE3929985A1 - Verfahren zur herstellung von kurzkettigen alkansulfonsaeuren aus olefinen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kurzkettigen alkansulfonsaeuren aus olefinenInfo
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Description
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung kurzketti
ger Alkansulfonsäuren mit 2 bis 4 C-Atomen durch Addition von Hy
drogensulfit aus wäßriger Lösung an die entsprechenden Olefine.
Die kurzkettigen Alkansulfonsäuren liegen als starke, nicht oxi
dierende Säuren in wäßriger Lösung vollständig dissoziiert vor.
Sie eignen sich deswegen - wie bereits in der DE-A-36 42 604 der
Anmelderin beschrieben - hervorragend als Substitut für Phosphor-
und/oder Salpetersäure in umweltschonenden Reinigungsmitteln zur
Entfernung von Kohlehydraten, Eiweißen, Fetten und Mineralien. Für
die Verwendung in technischen Reinigungsmitteln kommen infolge
ihrer geringen Schaum- und Korrosionsbildungstendenzen insbeson
dere die chlorid- und sulfatfreien Alkansulfonsäuren in Betracht,
deren Gewinnung nach den bisherigen Verfahren nur mit einem be
trächtlichen Aufwand möglich ist, so daß beispielsweise die Butan
sulfonsäure lediglich als teure Spezialchemikalie käuflich ist.
Zur Herstellung kurzkettiger Alkansulfonsäuren sind verschiedene
Verfahren vorgeschlagen worden. Eine Möglichkeit ist die Strec
kersynthese aus Alkylhalogeniden und Natriumsulfit, die in der
DE-A-38 12 846 der Anmelderin beschrieben wird und die im Falle
des Methylchlorids als Ausgangskomponente in guten Ausbeuten zur
Methansulfonsäure führt.
Eine weitere Variante zur Synthese kurzkettiger Alkansulfonsäuren
besteht in der Oxidation von Mercaptanen oder organischen Disulfi
den. Dieses Verfahren ergibt jedoch nur mäßige Ausbeuten und ist
wegen der giftigen organischen Schwefelsubstanzen großtechnisch
nur mit sehr hohem Aufwand zu bewältigen.
Die Möglichkeit, kurzkettige Alkansulfonsäuren aus Olefinen und
Hydrogensulfitsalzen in einer radikalisch initiierten Reaktion
herzustellen, gehört seit über 100 Jahren zum Stand der Technik
(Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 6, 1873,
S. 1442). Infolge zahlreicher technischer Schwierigkeiten, z.B.
Vermeidung von störenden Oligo- und Polymerisationsreaktionen, ist
die Realisierung dieser Reaktion im großtechnischen Maßstab ins
besondere bei Olefinen mit einer Kohlenwasserstoffkettenlänge von
2 bis 4 C-Atomen bisher nicht möglich gewesen.
In der deutschen Patentschrift 8 31 993 wird beispielsweise über
die Umsetzungen von Olefinen mit einer Kettenlänge bis zu
20 C-Atomen und Natriumhydrogensulfit unter Aktivierung mit Natri
umnitrat berichtet, die allerdings bei den niedrigen Alkansulfon
säuren nur zu vergleichsweise niedrigen Ausbeuten führen.
In der US-Patentschrift 31 50 169 werden ebenfalls vorwiegend län
gerkettige olefinische Kohlenwasserstoffe, die 10 bis 20 C-Atome
beinhalten, mit organischen Peroxiden und Eisensulfaten als Radi
kalstarter umgesetzt.
Das US-Patent 30 84 186 beschreibt die kontinuierliche Zugabe ei
ner Ammoniumhydrogensulfit-Lösung zu einem Reaktionsgemisch aus
Olefin, Alkohol, Wasser mit dem Initiator tertiär-Butylperbenzoat.
Als olefinische Komponente finden allerdings wiederum nur Olefine
mit 10 bis 20 C-Atomen Verwendung.
In der deutschen Patentschrift 14 68 023 der Anmelderin werden
Alkene, Arylalkene und Cycloalkene mit Hydrogensulfiten umgesetzt.
Als Initiatoren werden vorzugsweise unterchlorige Säure und deren
Salze eingesetzt, wohingegen die Olefine in der Regel aus unge
sättigten langkettigen Fettsäureallylestern bestehen.
In der US-Patentschrift 42 75 013 werden Alkansulfonsäuren mit 5
bis 30 C-Atomen mit den Radikalinitiatoren tertiär-Butylperbenzoat
und Azobisisobutyronitril hergestellt. Bei diesem Verfahren wird
üblicherweise mit einem Olefin/Hydrogensulfitverhältnis von < 1
gearbeitet, so daß ein Olefinunterschuß vorliegt.
Aus dem geschilderten Stand der Technik ist ersichtlich, daß bis
her keine großtechnischen Verfahren auf Olefin-Basis existieren,
die kurzkettige Alkansulfonsäuren mit einer Kettenlänge von 2 bis
4 C-Atomen in wirtschaftlich vernünftiger Ausbeute herstellen.
Die vorliegende Erfindung geht im folgenden von der überraschenden
Feststellung aus, daß die Umsetzung eines kurzkettigen Olefins mit
2 bis 4 C-Atomen mit einer in situ hergestellten wäßrigen Hydro
gensulfit-Lösung unter alkalischen Bedingungen bei einem Olefin/-
Hydrogensulfit-Verhältnis von 1 : 1 bis 1,8 : 1 unter Verwendung
eines aus dem Stand der Technik bekannten Radikalstarters zu be
sonders hohen Ausbeuten und Reinheiten - geringer Chlorid- und
Sulfatgehalt - der entsprechenden Alkansulfonsäuren führt, die
insbesondere durch die Vermeidung von unerwünschten Oligo- und
Polymerisationsreaktionen eine Herstellung im großtechnischen Maß
stab ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur
Herstellung von kurzkettigen Alkansulfonsäuren und/oder ihren Sal
zen durch Addition von Hydrogensulfit aus wäßriger Lösung an Ole
fine in Gegenwart von Radikalstartern, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß zur Gewinnung weitgehend sulfatfreier Alkansulfonsäuren
und/oder ihrer Salze mit einer Kohlenwasserstoffkettenlänge von 2
bis 4 C-Atomen das entsprechende Olefin- bzw. Olefingemisch in
wenigstens stöchiometrischer Menge im neutralen bis alkalischen
Bereich mit der wäßrigen Hydrogensulfitlösung und dem Radikalstar
ter zusammengeführt und bei Temperaturen oberhalb 50°C wenigstens
unter dem Eigendruck des geschlossenen Reaktionssystems zur Um
setzung gebracht wird, woraufhin gewünschtenfalls die Alkansulfon
säuresalze zur freien Säure umgewandelt werden.
Erfindungsgemäß kann die Lage der Doppelbindung in den Olefinen
beliebig sein. Die Olefine können sowohl eine unverzweigte als
auch eine verzweigte Kohlenwasserstoffkette beinhalten. Besonders
bevorzugt sind offenkettige 1- und 2-Alkene wie Ethen, Propen,
1-Buten oder 2-Buten. Es können aber auch Diene, wie beispiels
weise Butadien, problemlos eingesetzt werden.
In einer besonderen Ausführungsform dieser Erfindung werden die
Olefine mit einer in situ aus Schwefeldioxid und Ammoniak herge
stellten Ammoniumhydrogensulfit-Lösung umgesetzt. Prinzipiell kön
nen auch Alkalimetallhydrogensulfitsalze verwendet werden, wobei
jedoch der Einsatz von Ammoniumhydrogensulfit bevorzugt wird.
Als eine besondere Lehre dieser Erfindung hat sich ein molares
Verhältnis von Olefin zu Hydrogensulfit von wenigstens 1 erwiesen,
wobei der nicht umgesetzte Olefinüberschuß wieder in den Kreislauf
zurückgeführt werden kann. Bevorzugt wird ein Verhältnis Olefin/
Hydrogensulfit von wenigstens 1 : 1 bis höchstens 2 : 1, insbeson
dere aber von (1,0 bis 1,8) : 1.
Ein besonders wichtiger Aspekt des erfindungsgemäßen Handelns ist
die Zugabe einer Base zur Einhaltung eines neutralen bis alkali
schen pH-Bereiches, insbesondere eines neutralen bis schwach alka
lischen und vorzugsweise eines pH-Bereiches von 7 bis 9. Hierbei
haben sich Ammoniak oder Natriumhydroxid als Base bewährt, wobei
Ammoniak bevorzugt verwendet wird.
Als Lösungsvermittler eignen sich die aus dem Stand der Technik
bekannten niederkettigen Alkanole mit 1 bis 4 C-Atomen. In einer
bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kann auf den Zusatz
eines Lösungsvermittlers verzichtet werden, wobei in jedem Fall
für eine gute Durchmischung der beiden Reaktionsphasen gesorgt
werden muß.
Für den Start von radikalischen Reaktionen haben sich aus dem
Stand der Technik verschiedene Radikalstarter bewährt. Prinzipiell
können sowohl organische Starter wie Peroxide, Hydroperoxide oder
Diazoverbindungen als auch anorganische Starter wie Kaliumperoxo
disulfat, Natriumnitrat, Natriumhypochlorit oder das System Was
serstoffperoxid/Eisen(II)sulfat verwendet werden. Im Hinblick auf
einen möglichst geringen Sulfatgehalt in den entsprechenden Alkan
sulfonsäuren spielt die Auswahl und Konzentration des Radikalstar
ters infolge seines Oxidationsverhaltens gegenüber dem Hydrogen
sulfit eine bedeutende Rolle.
Im Sinne dieser Erfindung hat sich deswegen die Verwendung von
Perbenzoesäurealkylestern bewährt, wobei vorzugsweise eine ver
zweigtkettige Alkoholkomponente zur Veresterung verwendet wird.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von tertiär-Butylperben
zoat.
Die Menge des eingesetzten Radikalstarters, bevorzugt des tertiär-
Butylperbenzoats, liegt vorwiegend im Bereich von wenigstens 0,5
bis 5 Mol-%; besonders bevorzugt ist der Einsatz von etwa 1,5 bis
2,5 Mol-%, jeweils bezogen auf das eingesetzte Ammoniumhydrogen
sulfit. Unter diesen erfindungsgemäß optimierten Reaktionsbedin
gungen wird das Disproportionierungsverhalten der wäßrigen Hydro
gensulfitlösung weitgehend eingeschränkt, so daß der Sulfatgehalt
der gebildeten Alkansulfonsäuren unterhalb von 5 Gew.-%, vorzugs
weise nicht über 3 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 1 bis
2 Gew.-% gehalten wird.
Das Befüllen des Autoklaven mit Olefin, Hydrogensulfit-Lösung,
Lösungsvermittler und Radikalstarter kann prinzipiell in belie
biger Reihenfolge erfolgen. Es können einerseits alle vier Kompo
nenten gleichzeitig in die Reaktionslösung gebracht werden oder
andererseits drei Komponenten vorgelegt und die vierte Komponente
mit einer Pumpe zudosiert werden. In einer Ausführungsform dieser
Erfindung werden beispielsweise Olefin, Hydrogensulfitlösung und
Lösungsvermittler vorgegeben und der Radikalstarter als vierte
Komponente zudosiert.
Die olefinischen Kohlenwasserstoffe können bei beliebigen Tempe
raturen im Bereich von wenigstens -40°C bis höchstens 130°C in
die Reaktionslösung eingeleitet werden. Aus wirtschaftlichen Ge
sichtspunkten wird vorzugsweise bei Raumtemperatur eingeleitet.
Die Reaktion kann sowohl unter Schutzgas als auch in Gegenwart von
Sauerstoff durchgeführt werden. Die Gegenwart von Luftsauerstoff
führt zu einer geringfügigen Steigerung der Ausbeute an Alkansul
fonsäure.
Erfindungsgemäß kann die eigentliche Reaktion in jedem beliebigen
druckstabilen Gefäß stattfinden. Aus wirtschaftlichen Überlegungen
sind jedoch Umsetzungen im diskontinuierlichen Batchreaktor, im
kontinuierlich betriebenen Strömungsrohr oder in einer Rührkes
selkaskade besonders bevorzugt.
Die Reaktionstemperaturen liegen im allgemeinen vorzugsweise im
Bereich von 50 bis 130°C; besonders bevorzugt wird eine Tempera
tur von 80 bis 110°C. Je nach Reaktorvolumen, Füllstand und ver
wendetem Olefin können sich im Reaktor beim Erhitzen unterschied
liche Eigendrucke einstellen. Im Sinne dieser Erfindung stellen
sich im geschlossenen Reaktionsgefäß bei den vorgegebenen Tempe
raturen Reaktionseigendrucke von wenigen bar bis höchstens 60 bar
ein. Der Reaktionseigendruck kann durch die Zuführung der Olefin
menge in den Druckreaktor noch weiter variiert werden.
Die Reaktionszeiten betragen im allgemeinen mindestens 5 bis höch
stens 300 min. Da die Alkansulfonsäuren auch bei längerem Erwärmen
keine Nebenreaktion eingehen, ist eine längere Reaktionszeit ohne
Nachteil. Besonders bevorzugt werden jedoch Reaktionszeiten von
wenigstens 10 min bis höchstens 60 min.
Die Umsetzung der Olefine mit den Hydrogensulfit-Lösungen liefert
bevorzugt das Ammonium- beziehungsweise Alkalisalz der gewünschten
Alkansulfonsäure. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser
Erfindung erfolgt die Freisetzung der Alkansulfonsäure aus ihrem
Salz in der Weise, daß man zu einer eingeengten Lösung des Ammo
niumalkansulfonats einen mehrfach molaren Überschuß an konzen
trierter Salzsäure oder gasförmigem Chlorwasserstoff zugibt. Vor
zugsweise wird Chlorwasserstoffgas wenigstens in etwa 2,5-molarer
Menge, bezogen auf 1 Mol des vorliegenden Ammoniumsalzes der Al
kansulfonsäure, verwendet. Üblicherweise wird mit HCl-Mengen von
höchstens etwa 4 Mol gearbeitet, wobei sich ein Bereich von etwa
2,8 bis 3,2 Mol HCl, jeweils bezogen auf ein Mol des Ammoniumal
kansulfonates, als besonders günstig erweist.
Infolge des HCl-Überschusses ist die Löslichkeit des Ammoniumchlo
rides in der verbleibenden Salzaufschlämmung verschwindend gering,
so daß das als Feststoff vorliegende Ammoniumchlorid durch Filtra
tion und/oder Zentrifugieren von der Flüssigphase abgetrennt wer
den kann. Diese Trennung kann bei Normaltemperatur oder mäßig er
höhten Temperaturen bis etwa 60°C durchgeführt werden. Die nach
folgende Auftrennung der gewonnenen Flüssigkeit kann in einer
zweistufigen, destillativen Trennung vorgenommen werden, so daß
zunächst der reine Chlorwasserstoff abgetrieben und üblicherweise
in das Hauptverfahren zurückgeführt wird. Anschließend wird ein
HCl/Wasser-Gemisch im schwachen Vakuum bei Temperaturen unterhalb
von 80°C, vorzugsweise von etwa 40 bis 80°C, abgetrennt. Das
abgetrennte HCl/H₂O-Azeotrop kann unter Berücksichtigung des Was
serbeitrags ebenfalls in den Kreislauf zurückgeführt werden.
Nach Abtrennung des Chlorwasserstoffes und begrenzter Wassermengen
fällt die freie Alkansulfonsäure als hellfarbiges, weitgehend
chloridfreies Reaktionsprodukt an. Der Chloridgehalt der Alkansul
fonsäuren liegt in der Regel unterhalb von 500 ppm und vorzugs
weise unterhalb von 100 ppm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Wasserbilanz des Verfahrens so geregelt, daß der Rest
wassergehalt der Alkansulfonsäuren bei wenigstens 2 bis etwa
30 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 5 bis 20 Gew.-%, liegt. Die so
gewonnenen konzentrierten Alkansulfonsäuren können, gewünschten
falls nach Verdünnung mit weiterem Wasser, dem jeweiligen Ver
wendungszweck angepaßt werden.
Zum Zwecke der vollständigen Erfindungsoffenbarung werden im nach
folgenden die wesentlichen Merkmale einer großtechnischen Synthese
der kurzkettigen Alkansulfonsäuren nochmals geschildert:
In der ersten Reaktionsstufe wird vorzugsweise eine Ammoniumhy
drogensulfit-Lösung aus Schwefeldioxid und wäßriger Ammoniaklösung
hergestellt. In der zweiten Stufe wird die Hydrogensulfit-Lösung
unter Zusatz des radikalischen Starters und eventuell des Lösungs
vermittlers mit dem Olefin umgesetzt. In einer dritten Stufe wird
das überschüssige Wasser abgedampft und in die erste Stufe zurück
geführt. Die eingedampfte Alkansulfonatlösung wird in der vierten
Stufe mit konzentrierter Salzsäure oder mit gasförmigem Chlorwas
serstoff angesäuert. In der fünften Stufe wird das gebildete Ammo
niumchlorid einer Filtration oder Zentrifugation unterworfen. In
der sechsten Stufe verbleibt die Alkansulfonsäure nach dem Ab
destillieren der überschüssigen Salzsäure, die erneut in Stufe
vier eingesetzt werden kann, im Sumpf.
Da die erfindungsgemäß hergestellten kurzkettigen Alkansulfonsäu
ren weder Phosphor noch Stickstoff enthalten, sind sie als beson
ders umweltschonende Reinigungszusätze einzustufen. Für die gute
bis sehr gute Reinigungswirkung ist besonders bedeutsam, daß die
Kettenlänge der Alkansulfonsäuren maximal 4 Kohlenstoffatome
beträgt und eine weitgehende Chlorid- und Sulfatfreiheit gewähr
leistet ist.
Als Reaktionsgefäß wurde ein doppelwandiger 1-l-Labor-Autoklav be
nutzt, der mit einem selbstansaugenden Turbinenrührer ausgerüstet
war. Der Antrieb der Rührung erfolgte über eine Magnetkupplung;
die Geschwindigkeit des Rührers betrug 1500 Umdrehungen/min. Das
Gefäß aus CrNiMo-Stahl war mit einer Berstsicherung, einer Ther
mometerhülse, einem Manometer, einem Druckaufnehmer, einem Boden
ventil, einer Einfüllöffnung und einer Gaszuleitung ausgerüstet.
Durch die Einfüllöffnung wurde eine Lösung vorgegeben aus 360 ml
Methanol, 4,56 ml (=24 mmol) tertiär-Butylperbenzoat und
1070 mmol (=190 ml einer 44%igen wäßrigen) Ammoniumhydrogensul
fitlösung, die mit wäßrigem Ammoniak auf pH 9 eingestellt wurde.
Nach Verschließen des Autoklaven wurden 129,2 g (=2180 mmol)
1-Buten in den gekühlten Laborautoklaven über die Gaszuleitung
einkondensiert.
Mit einem Thermostaten wurde die Temperatur auf 110°C erhöht,
wobei ein maximaler Reaktionsdruck von 22,5 bar erreicht wurde.
Nach einer Reaktionszeit von einer Stunde wurde der Autoklav auf
Raumtemperatur abgekühlt und vorsichtig entspannt. Es wurden
682,1 g einer klaren, wäßrig-methanolischen Reaktionslösung erhal
ten. Die ionenchromatographische Analyse dieser Lösung ergab einen
Umsatz des Hydrogensulfits von 99,2%, eine Ausbeute des Nebenpro
duktes Sulfat von 1,3% und eine Ausbeute an Butansulfonsäure von
83,9%.
Zur weiteren Aufarbeitung wurde die Lösung am Rotationsverdampfer
auf 220 g eingeengt und in die gelblich-klare Lösung Chlorwasser
stoff-Gas mit einer Geschwindigkeit von 100 l/h unter Kühlung ein
geleitet. Es bildete sich eine weiße Suspension, aus der die ge
bildeten Ammoniumchlorid-Kristalle abfiltriert wurden. Nach Wa
schen des Salzes mit konzentrierter HCl-Lösung wurde das verei
nigte Filtrat am Rotationsverdampfer eingeengt. Nach der Abtren
nung eines Salzsäure/Wasser-Gemisches verblieb eine konzentrierte
Butansulfonsäure, deren Chloridgehalt bei 55 ppm und deren Sul
fatgehalt bei 1,2 Gew.-%, bezogen auf die wäßrige Butansulfonsäu
relösung, lag.
Eine zu Beispiel 1 analoge Umsetzung wurde im Lösungsvermittler
Ethanol durchgeführt. Dazu wurden 120 ml Ethanol vorgelegt, 8 mmol
tertiär-Butylperbenzoat und 357 mmol wäßrige Ammoniumhydrogensul
fit-Lösung zugegeben und ein Start-pH-Wert von 7,0 eingestellt.
Nach Zugabe von 650 mmol 1-Buten wurde 1 h lang bei 110°C unter
einem maximalen Reaktionsdruck von 10 bar gerührt. Der Hydrogen
sulfit-Umsatz betrug 99,4%, die Ausbeute an Sulfat 4,8% und die
Ausbeute an Butansulfonsäure 45,5%.
Eine zu Beispiel 1 analoge Umsetzung wurde ohne Lösungsvermittler
durchgeführt. Dazu wurden 24 mmol tertiär-Butylperbenzoat in
1070 mmol einer wäßrigen Ammoniumhydrogensulfit-Lösung gelöst und
ein Start-pH-Wert von 9,0 eingestellt. Nach Zugabe von 1210 mmol
1-Buten wurde 1 h lang bei 110°C unter einem maximalen Reaktions
druck von 17 bar gerührt. Der Hydrogensulfit-Umsatz betrug 96,8%,
die Ausbeute an Sulfat 5,3% und die Ausbeute an Butansulfonsäure
79,1%.
Eine zu Beispiel 1 analoge Umsetzung wurde mit trans-2-Buten
durchgeführt. Dazu wurden 120 ml Methanol vorgelegt und 8 mmol
tertiär-Butylperbenzoat und 400 mmol wäßrige Ammoniumhydrogensul
fit-Lösung zugegeben und ein Start-pH-Wert von 9,0 eingestellt.
Nach Zugabe von 543 mmol trans-2-Buten wurde 1 h lang bei 110°C
unter einem maximalen Reaktionsdruck von 10 bar gerührt. Der Hy
drogensulfit-Umsatz betrug 97,4%, die Ausbeute an Sulfat 6,6%
und die Ausbeute an Butansulfonsäure 86,7%.
Eine zu Beispiel 1 analoge Umsetzung wurde mit Propen durchge
führt. Dazu wurden 120 ml Methanol vorgelegt, 8 mmol tertiär-Bu
tylperbenzoat und 400 mmol wäßrige Ammoniumhydrogensulfit-Lösung
hinzugegeben und ein Start-pH-Wert von 9,0 eingestellt. Nach Zu
gabe von 900 mmol Propen wurde 1 h lang bei 110°C unter einem
maximalen Reaktionsdruck von 18 bar gerührt. Der Hydrogensulfit-
Umsatz betrug 99,9%, die Ausbeute an Sulfat 2,3% und die Aus
beute an Propansulfonsäure 72,5%.
Eine zu Beispiel 1 analoge Umsetzung wurde mit Ethen durchgeführt.
Dazu wurden 120 ml Methanol vorgelegt und 8 mmol tertiär-Butyl
perbenzoat und 400 mmol Ammoniumhydrogensulfit-Lösung zugegeben
und ein Start-pH-Wert von 9,0 eingestellt. Nach Aufdrücken von
892 mmol Ethen wurde 1 h lang bei 110°C unter einem maximalen
Reaktionsdruck von 20 bar gerührt. Der Hydrogensulfit-Umsatz be
trug 99,9%, die Ausbeute an Sulfat 2,2% und die Ausbeute an
Ethansulfonsäure 66,9%.
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung von kurzkettigen Alkansulfonsäuren
und/oder ihren Salzen durch Addition von Hydrogensulfit aus
wäßriger Lösung an Olefine in Gegenwart von Radikalstartern,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung weitgehend sulfat
freier Alkansulfonsäuren und/oder ihrer Salze mit einer Koh
lenwasserstoffkettenlänge von 2 bis 4 C-Atomen das entspre
chende Olefin- bzw. Olefingemisch in wenigstens stöchiometri
scher Menge im neutralen bis alkalischen Bereich mit der wäß
rigen Hydrogensulfitlösung und dem Radikalstarter zusammen
geführt und bei Temperaturen oberhalb 50°C wenigstens unter
dem Eigendruck des geschlossenen Reaktionssystems zur Umset
zung gebracht wird, woraufhin gewünschtenfalls die Alkansul
fonsäuresalze zur freien Säure umgewandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
olefinische Kohlenwasserstoffe offenkettige 1-Alkene, 2-Alkene
und/oder Alkadiene mit einer Kohlenwasserstoffkettenlänge von
2 bis 4 C-Atomen eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mit einem Anfangs-pH der wäßrigen Reaktionskomponente von 7
bis 9 gearbeitet wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Regulierung des pH-Wertes mit Ammoniak- und/oder Alkali
hydroxidlösungen durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Olefine höchstens in doppelter Molmenge - bezogen auf Hy
drogensulfit -, vorzugsweise aber in Mengen von 1 bis 1,8 Mol
pro Mol Hydrogensulfit eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
insbesondere durch Auswahl des Radikalstarters der Sulfatge
halt der gebildeten Alkansulfonsäure unterhalb 5 Gew.-%, vor
zugsweise nicht über 3 Gew.-% und insbesondere im Bereich von
etwa 1 bis 2 Gew.-% gehalten wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
organische Peroxide und/oder Hydroperoxide als Radikalstarter
eingesetzt werden, wobei insbesondere Perbenzoesäurealkylester
mit einer verzweigtkettigen Alkoholkomponente bevorzugt wer
den.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
tert.-Butyl-perbenzoat als Radikalstarter in Mengen von 0,5
bis 5 Mol-% - bezogen auf Hydrogensulfit - verwendet wird,
wobei Mengen im Bereich von etwa 1,5 bis 2,5 Mol-% besonders
bevorzugt sind.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
unter Mitverwendung von Lösungsmittlern, insbesondere niederen
Alkanolen mit 1 bis 4 C-Atomen gearbeitet wird.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umsetzung unter Inertgas oder unter Sauerstoff enthalten
dem Gas durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus Schwefeldioxid und Ammoniak in situ hergestellte
Ammoniumhydrogensulfitlösung eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzung bei Temperaturen von 60 bis 130°C, insbe
sondere im Temperaturbereich von etwa 80 bis 110°C unter dem
Eigendruck des geschlossenen Reaktionssystems durchgeführt
wird.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzung diskontinuierlich oder kontinuierlich durch
geführt wird, wobei die kontinuierliche Umsetzung insbesondere
in einem Rohrreaktor oder einer Rührkesselkaskade vorgenommen
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umwandlung der gebildeten Alkansulfonsäuresalze in die
entsprechenden Alkansulfonsäuren durch Zugabe von konzentrier
ter oder gasförmiger HCl in einer Menge von wenigstens 2,5 bis
etwa 4 Mol, vorzugsweise von etwa 2,8 bis 3,2 Mol, jeweils
bezogen auf 1 Mol Alkansulfonsäuresalz, unter Ausfällung eines
Alkali- und/oder Ammoniumchloridsalzes erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
anschließende HCl-Abtrennung mehrstufig, insbesondere zwei
stufig derart erfolgt, daß man zunächst reines Chlorwasser
stoffgas übertreibt, gegebenenfalls in das Hauptverfahren zu
rückführt und anschließend ein HCl/Wasser-Gemisch im schwachen
Vakuum bei Temperaturen von wenigstens 40 bis etwa 80°C ab
trennt.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die destillative HCl-Abtrennung so weit betrieben wird, daß die
in den Sumpfphasen verbliebenen Alkansulfonsäuren mit einem
Restwassergehalt von wenigstens 2 bis etwa 30 Gew.-%, vorzugs
weise von etwa 5 bis 20 Gew.-%, anfallen.
17. Alkansulfonsäuren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß deren Chloridgehalt höchstens 500 ppm beträgt, vorzugs
weise jedoch unterhalb von 100 ppm liegt.
Priority Applications (4)
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