DE1768779A1 - Verfahren zur Gewinnung von reinem Dimethylsulfoxyd - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von reinem DimethylsulfoxydInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
GW 1410
Verfahren zur Gewinnung von reinem Dimethylsulfoxyd
Glanzstoff AO Wuppertal
Es ist bekannt, Dimethylsulfoxyd durch Oxydation von Diraethylsulfid
und Verwendung bestimmter Oxydationsmittel herzustellen. In der Literatur
werden unter anderem rauchende Salpetersäure und Natriumbichromat
als Oxydationsmittel genannt. Bekannt geworden sind auch Verfahren, bei denen Wasserstoffperoxid als Oxydationsmittel verwendet
wird. Dabei können Salze oder Säuren als Katalysator zugegen sein (z.B. s. UdSSR-Patent 175 055). Es wurde auch vorgeschlagen,
Dimethylsulfoxyd durch anodische Oxydation von Dimethylsulfid in
Gegenwart eines oder mehrerer Elektrolyten herzustellen·
Bei derartigen Verfahren werden Gemische erhalten, in denen das Dimethylsulfoxyd zusammen mit Säuren, Basen und/oder Salzen vorliegt.
Bei der Aufarbeitung solcher Gemische müssen diese Beimengungen abgetrennt
werden. Man kann z.B., wenn Säuren oder Basen vorliegen, diese zunächst neutralisieren und dann das Dimethylsulfoxyd extrahieren.
Nach Abtrennung des Extraktionsmittels wird das Dimethylsulfoxyd beispielsweise
durch Destillation fraktioniert. Dabei wird jedoch vor
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- 2 - OW 1410
allem bei Anwesenheit von Wasser stets eine gewisse Menge Salz mitgeschleppt, so daß bei der Destillation des Dirnethylsulfoxyds
sich im Sumpf das Salz anreichert. Es kommt zum Stoßen in der Destillationsblase. Die Zersetzung des Dirnethylsulfoxyds wird
gefördert, zudem hält das Salz immer eine gewisse Menge an Dimethylsulfoxyd zurück.
Liegen Säuren vor, so reichern sich diese in der Destillatiohsblase
an, der pH-Wert verändert sich, wodurch die Zersetzung von Dimethylsulfoxyd ebenfalls gefördert wird.
Es wurde nun gefunden, daß man reines Dimethylsulfoxyd aus Gemischen,
welche Säuren, Basen und/oder Salze und gegebenenfalls Wasser enthalten, auf besonders vorteilhafte Weise gewinnen kann,
wenn man das Gemisch mit einem Ionenaustauscher behandelt und anschließend
in an sich bekannter Weise vorzugsweise durch Destillation fraktioniert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, wobei man zweckmäßig in drei Stufen arbeitet. In
einer ersten Stufe wird das zu reinigende Gemisch mit dem Ionenaustauscher behandelt, in einer zweiten Stufe wird der Austauscher
mit Wasser ausgewaschen und das Waschwasser mit dem ionenfreien Dimethylsulfoxyd vereinigt und in der dritten Stufe wird das wasserhaltige
Dimethylsulfoxyd vorzugsweise durch Destillation fraktioniert, während der Ionenaustauscher in an sich bekannter Weise
regeneriert wird.
Als Ionenaustauscher werden je nach Art der Beimengungen Kationenaustauscher
und/oder Anionenaustauseher verwendet. Sollen Säuren
wie z.B. Schwefelsäure abgetrennt werden, so werden vorzugsweise stark basische Anlonen&ustauscher verwendet.
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- -3 - ■ GW 1410
Die Ionen können nacheinander ausgetauscht werden, d.h. das Gemisch
kann zuerst mit einem Kationenaustauscher und dann mit einem Anionenaustauscher bzw. in umgekehrter Reihenfolge behandelt
werden. Es können aber auch Mischbettaustauscher verwendet'werden,
wo Anionen- und Kationenaustauscher im gleichen Behälter miteinander
gemischt sind.
Die Austauscher können anorganischer oder organischer Art sein. Nähere Angaben über Ionenaustauscher, welche in dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendet werden können, werden z.B. im Chemie-Lexikon von Hermann Römpp, 6. Auflage, Franc^sche Verlagshand- φ
lung Stuttgart oder ABC Chemie in zwei Bändern, Verlag Harri Deutsch,
Frankfurt/Main und Zürich gemacht.
Nach Behandlung des Gemisches mit dem Ionenaustauscher wird der
Ionenaustauscher mit Wasser ausgewaschen. Das Wasser, welches nach dem Waschen noch Dimethylsulfoxyd enthält, kann mit dem von Ionen
bereits befreiten Dimethylsulfoxyd vereinigt werden. Von dem wasserhaltigen Gemisch wird dann das Wasser im Vakuum abgedampft. Das im
Sumpf zurückbleibende Dimethylsulfoxyd wird auf übliche Weise z.B.
durch Destillation fraktioniert.
Der Ionenaustauscher wird in üblicher Weise durch Behandeln mit
Säure, Basen oder Salzen wie z.B. Soda und entsprechendem Spülen ™
mit Wasser regeneriert.
Bei der kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann man z.B. mit drei bis vier Säulen mit festem Austauscherbett arbeiten. Dabei finden wechselseitig nacheinander die einzelnen
Vorgänge der Ionenfixierung, des Auswaschens und der Regeneration mit entsprechendem Spülen in den einzelnen Säulen statt. Durch Anbringen geeigneter Meß- und Regelgeräte kann man erreichen, daß das
Umstellen der Säulen auf den nächsten Arbeitsvorgang selbsttätig
stattfindet und die kontinuierliche Verarbeitung des zu reinigenden Dimethylsulfoxydgemisches gewährleistet ist.
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- 4 - GW 1510
Es ist jedoch auch möglich, den Ionenaustauscher kontinuierlich im Kreisprozess von einer Säule zur anderen zu führen, dabei
finden die einzelnen Vorgänge Ionenfixierung, Auswaschen, Regenerieren und Spülen stets in den gleichen Säulen statt; der Ionenaustauscher
bewegt sich im Gegenstrom zu den einzelnen Flüssigkeiten.
Reines Dirnethylsulfoxyd kann gemäß der Erfindung z.B. aus Gemischen
gewonnen werden, wie sie bei der anodischen Oxydation von Dimethylsulfid anfallen. Bei der anodischen Oxydation werden
als Elektrolyten wässrige Lösungen von Säuren, Basen und/oder Salzen verwendet, die nach Beendigung der Elektrolyse abgetrennt
werden müssen. Gemäß der Erfindung können selbstverständlich auch Dimethylsulfoxyd enthaltende Gemische gereinigt werden, welche bei
anderen Verfahren z.B. bei der Oxydation von Dimethylsulfoxyd
mit Wasserstoffperoxyd anfallen.
Der technische Portschritt, den die vorliegende Erfindung bringt,
liegt zunächst in der wesentlichen Vereinfachung bei der Aufarbeitung von rohen Gemischen, welche Dimethylsulfoxyd, Säuren, Basen
und/oder Salze und gegebenenfalls Wasser enthalten und wie sie bei verschiedenen technisch interessanten Verfahren anfallen. Liegen
z.B. säurehaltige oder basenhaltige Gemische vor, so ist keine Neutralisation mehr notwendig, um die Säure oder die Base zunächst
in ein leichter abtrennbares Salz zu überführen. Der beträchtliche
Aufwand, der vor allem bei größeren Mengen getrieben werden muß wie ständige überprüfung des pH-Wertes, Zudosieren der neutralisierenden Substanz, Zurücktitrieren bei überschreiten des Äquivalenzpunktes
usw. entfällt. Außerdem werden dem aufzuarbeitenden Gemisch nicht noch Ionen hinzugefügt, welche nachher wieder auf umständlichem
Wege abgetrennt werden müssen.
Weiterhin ist bei der Aufarbeitung des Gemisches keine Extraktion
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- 5 - . GW 1310
mehr notwendig, um das Dimethylsulfoxyd von den Salzen abzutrennen.
Will man z.B. 1 kg Dimethylsulfoxyd aus einer entsprechenden 65 $igen
wässrigen Dimethylsulfoxydlösung, die außerdem noch Natriumsulfat
enthält, durch Ausschütteln mit jeweils βΟΟ ml Chloroform bis auf
einen Restgehalt von ca. 1 % extrahieren, so muß man mit einer Gesamtmenge
von etwa J50 1 Chloroform 50 mal ausschütteln. Entsprechend
aufwendig ist die Extraktion bei kontinuierlicher Extraktion. Das Chloroform muß dann wiederum von dem Dimethylsulfoxyd abgetrennt
werden, was umständlich ist und einen weiteren, erheblichen Energieaufwand
erfordert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen fällt ein Gemisch von
1 kg Dimethylsulfoxyd und 1,25 1 Wasser an, das auf einfache Weise
z.B. durch Vakuumdestillation getrennt werden kann. Darüber hinaus läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Dimethylsulfoxyd
aus dem Rohgemisch quantitativ abtrennen, denn die Reste an Dimethylsulfoxyd, welche nach der Abtrennung der Kationen bzw»
Anionen noch im Ionenaustauscher verblieben sind, lassen sich mit wenig Wasser vollständig auswaschen. Das in dem Waschwasser enthaltende
Dimethylsulfoxyd kann ebenfalls noch der Rektifikation zugeführt werden und zusammen mit der Hauptmenge des Dimethyl*·
sulfoxyds, welche bereits ionenfrei ist, destilliert werden.
; ■ . . . ■ . ■ ■ m
Weitere Vorteile bringt das erfindungsgemäße Verfahren bei der ^
Fraktionierung, welche vorzugsweise mittels Destillation unter reduziertem Druck durchgeführt wird. Das in dem Gemisch enthaltende
Wasser läßt sich nunmehr äußerst einfach abtrennen. Während der
Destillation können sich in der Destillationsblase keine Säuren oder Basen mehr anreichern, wodurch der pH-Wert verändert würde
und eine Zersetzung des Dimethylsulfoxyds gefördert würde. Auch eine
Anreicherung von Salzen in der Destiliationsblase tritt nicht mehr
auf. Es bildet sich deshalb in der Destillationsblase auch keine feste Kruste mehr, welche eine überhitzung verursachen könnte, die
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- β - GW 1510
dann ebenfalls die Bildung von Zersetzungsprodukten fördern würde.
Der Inhalt der Destillationsblase läßt sich somit lOO^ig überdestillieren,
was besonders bei kontinuierlicher Fahrweise von großem Vorteil ist.
Das erfindungsgemäß gewonnene Diraethylsulfoxyd ist sehr rein und
kann z.B. zur Herstellung von Polyacrylnitrilspinnlösungen verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden durch zwei Beispiele näher erläutert:
Ein Gemisch, wie es bei der anodischen Oxydation von 100 ml Dimethylsulfid
in 500 ml Dimethylsulfoxyd und 128 ml lO^iger Schwefelsäure
anfällt, wird mit 178 ml eines stark basischen Ionenaustauscher
(Typ Amerlite IR-A 400) behandelt. Der Ionenaustauscher wird anschließend
mit 250 ml Wasser gespült. Das mit dem Ionenaustauscher
behandelte Gemisch und die Waschflüssigkeit werden vereinigt. Im Vakuum wird über eine Kolonne das Wasser abgedampft. Im Sumpf bleiben
430 g Dimethylsulfoxyd zurück, das anschließend durch Destillation
fraktioniert wird.
Ein Gemisch, wie es bei der anodischen Oxydation von 100 ml Dimethylsulfid
in 500 ml Dimethylsulfoxyd und 128 ml lO^iger Salzsäure anfällt,
wird mit 192 ml eines stark basischen Ionenaustauschers
(Typ Merck III) behandelt. Der Ionenaustauscher wird anschließend mit 250 ml Wasser gespült. Das mit dem Ionenaustauscher behandelte
Gemisch und die Waschflüssigkeit werden miteinander vereinigt. Im Vakuum wird über eine Kolonne das Wasser abgedampft. Im Sumpf bleiben
430 g Dimethylsulfoxyd zurück, das anschließend durch Destillation
fraktioniert wird.
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Claims (2)
1. Verfahren zur Gewinnung von reinem Dimethylsulfoxyd aus
Säuren, Basen und/oder Salzen und gegebenenfalls Wasser
enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch mit einem Ionenaustauscher behandelt und
anschließend das Dimethylsulfoxyd in an sich bekannter Weise vorzugsweise durch Destillation fraktioniert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Verfahren kontinuierlich in drei Stufen durchführt,
wobei in einer ersten Stufe das zu reinigende Gemisch mit dem Ionenaustauscher behandelt wird, in einer zweiten Stufe
der Ionenaustauscher mit Wasser gespült wird und das Waschwasser
mit dem ionenfreien Dimethylsulfoxyd vereinigt wird und in einer dritten Stufe das wasserhaltige Dimethylsulfoxyd
vorzugsweise durch Destillation fraktioniert wird.
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