[发明专利]一种氧气法合成二氧化硫脲的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及化学品合成技术，特别涉及二氧化硫脲的合成技术。

背景技术

二氧化硫脲，也叫甲脒亚磺酸，是白色结晶粉末，纯粹的二氧化硫脲是一种既无氧化性又无还原性的稳定化合物，在水中的溶解度为26.7克/升(20℃)，饱和水溶液的pH值为5.0。在20-30℃的水溶液中非常稳定，但是把溶有二氧化硫脲的碱性溶液加热会发生分解，游离出呈还原性的亚磺酸，体现出较强的还原作用。二氧化硫脲是保险粉的替代产品，具有还原性强，热稳定性好，储存运输方便等特点。该产品在使用过程中无污染，主要用于印染工业中棉、毛、化纤的漂白还原剂和硫化染料的还原剂，分散染料的印花，纺织品的剥色，重新加工或除浮色等场合；造纸工业中用于纸浆漂白；摄像工业中作乳胶化剂，可使相纸曝光部分显示高稳定性；作为化纤改性催化剂，可使改性纤维不乏黄，也可作为抗氧剂用于有机合成中。

关于二氧化硫脲的合成，多数文献报道的是硫脲与双氧水反应合成二氧化硫脲，该合成路线中易产生大量母液，在生产中造成废水量过大，且母液套用几次后产品的纯度和收率都会出现明显下降，生产过程中有较大限制，因此选择一条经济廉价，操作简单安全的新型合成工艺将具有很大的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以硫脲与氧气为基础原料，在醚类溶剂中制备二氧化硫脲的合成方法。其具体设计路线如下：

具体步骤包括：

（1）溶解过程：将硫脲、引发剂、催化剂溶解于醚类溶剂中；

（2）合成过程：在-5℃～85℃下向硫脲溶液中通入氧气反应，得二氧化硫脲醚溶液；                                                                                                                 

（3）后处理过程：将得到的二氧化硫脲醚溶液降温结晶，经过滤、醇洗、干燥得到固体二氧化硫脲产品，滤液处理套用。

其中，步骤（1）溶解过程中硫脲与醚类溶剂的质量比为1：1～10，这是因为当硫脲与醚类溶剂的质量比低于1:1时，固液比过大，搅拌阻力大，溶解不均匀；当硫脲与醚类溶剂的质量比高于1:10时，产品全部溶解在醚类溶剂中，降温结晶后无产品析出。

所用醚类溶剂为低级醚或四氢呋喃或1,4-二氧六环或其混合物，其中低级醚为乙醚、丙醚等含碳数低于8的低级醚。之所以选择这三种醚类溶剂的一种或几种，是因为这几种不仅仅可以用作溶剂，还可以被氧气氧化为过氧醚化物，而硫脲具有还原性，进而过氧醚化物作为氧化剂将硫脲氧化为二氧化硫脲，二者反应快速，反应中过氧醚化物不会存在和富集。而现有技术中的双氧水氧化硫脲工艺中所用溶剂为水或醇类或二者的混合物。

由于引发剂在反应中起到触媒的作用，为了保证一系列氧化反应可以顺利进行并引发氧气氧化醚类成过氧化物，所以在本发明中选用的引发剂为强氧化剂，优选为双氧水或浓硝酸，利用其强氧化性，引发体系氧化反应的连续发生，氧气氧化醚类溶剂生成过氧化醚，同时采用催化剂进行催化，进而过氧化醚氧化硫脲生成二氧化硫脲。与现有技术中双氧水直接氧化硫脲转化为二氧化硫脲相比，除了在原理上不同之外，本发明中双氧水或浓硝酸作为引发剂，所用量很少，避免了污水处理量大的问题，同时本发明更换了溶剂，产品质量比现有技术好，后处理过程中溶剂可回收再利用，实现了循环利用，与现有工艺相比还简化了操作步骤，避免了反复投料反应的弊端。为了从杂质富集和颜色方面，保证反应后处理的方便和产品品质的提高，优选为双氧水或浓硝酸。所用引发剂的摩尔量为硫脲摩尔量的0.01～0.1倍，由于所用引发剂为强氧化剂，若引发剂过少，起不到引发作用，无法引发体系氧化反应的连续发生；若引发剂过多，将直接氧化硫脲，导致反应过程失控。