[发明专利]一种连续合成二氧化硫脲的方法

说明书

本发明属于有机合成技术领域，涉及一种连续合成二氧化硫脲的方法。本发明以硫脲和双氧水为原料，在20‑50℃进行反应，操作简单，条件温和，绿色环保无三废产生，催化剂可重复利用，过滤后的液体可循环套用；反应时间明显缩短，大大降低了生产成本；可进行连续反应，产品纯度可达到99%；硫脲转化率可达到99%以上，套用后二氧化硫脲收率可达到90‑95%。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，涉及一种连续合成二氧化硫脲的方法。

背景技术

二氧化硫脲，分子式：CH₄N₂O₂S，是一种新型还原剂，是替代保险粉的一种新型环保产品，具有还原性强，效果明显，热稳定性好，储存运输方便等特点，而且在使用过程中环保无污染。二氧化硫脲可作为纺织印染的助剂，广泛应用于还原染料和硫化染料的染色、羊毛真丝的漂白、分散染料的还原清洗、直接或活性染料不良染色的剥除、染缸的清洗等；作为纸浆漂白剂，应用于造纸工业中纸浆的漂白、废纸的脱墨等；在高分子材料工业中用作合成树脂的催化剂、稳定剂；在有机合成感光材料、药剂、医药、香料等精细化工中及贵重金属的回收与分离中也都有应用。

目前合成二氧化硫脲的工艺已有报道，例如CN89107414.7，CN03116612.1、CN200810141021.X，CN201510516779.7，CN201310070201.4，US2783272，US3355486等，采用硫脲与双氧水合成二氧化硫脲，普遍存在收率较低，需加入稳定剂、促进剂、分散剂等助剂，产品纯度低，反应时间长，为间歇式反应，能耗较大，有三废产生等缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中的难题，提出了一条绿色环保的工艺路线，一种连续合成二氧化硫脲的方法，使用微通道反应器进行反应，加入催化剂，优化原料配比和温度，此法制备的二氧化硫脲纯度较高，不需加入稳定剂，操作简单，反应时间明显缩短，可连续反应，且无三废产生。

本发明一种连续合成二氧化硫脲的方法，具体工艺如下：

分别将双氧水和加入催化剂的硫脲水溶液分别通入微通道反应器反应，反应温度为20-50℃，物料停留（反应）时间为110-150s，在反应器出口收集粗品进行冷却、过滤即得产品。

工艺中所述的催化剂为磷钨酸，催化剂的加入量为硫脲水溶液总质量的0.1%-0.5%。

该催化剂稳定性好，具有酸性，是一种催化活性高的多功能的新型催化剂，在水溶液中溶解度很大，非常适合微通道反应器进行的反应，可随反应进行循环套用。另外，磷钨酸可与反应体系中的双氧水络合，生成的催化活性中心增多，催化活性增强，从而加快反应速率，缩短停留时间。但若加入量过少，则催化活性中心不足，造成停留时间延长；若加入量过多，会促进串联副反应，使部分产品继续氧化生成三氧化硫脲等。

工艺中所述硫脲水溶液的浓度为5%-10%wt，优选为10%wt。若低于5%wt，产能较低，且原料浓度过低，反应速率会大幅下降；若高于10%wt，由于硫脲溶解度不高，容易在反应初期造成反应器堵塞。

工艺中通入微通道反应器的硫脲与双氧水的纯物质摩尔比为1:2-2.05。可以通过控制通入流量等控制该参数，在要求的反应温度下，双氧水不可避免有少量分解，若加入量低于2当量，则会反应不完全，剩余硫脲影响最终产品指标；若加入量高于2.05当量，回收的滤液双氧水含量过高，会生成少量杂质，影响后期催化剂的循环套用。

工艺中所述反应温度为20-50℃，优选为20℃。若温度低于20℃，体系中析出的二氧化硫脲晶体较多，造成固含量升高，易堵塞反应通道；若温度高于50℃，易发生分解、过氧化等反应造成反应收率降低。