[发明专利]尿素法合成硫脲的生产技术

说明书

一、所属领域

本发明属于化工技术领域，涉及硫脲合成技术，特别涉及尿素法合成硫 脲的工业化生产技术。

二、背景技术：

硫脲【CS(NH₂)₂】是一种重要的有机合成原料。白色有光泽斜方形粒状结 晶，味苦。熔点176~178℃，相对密度1.405(20℃)。在水中溶解度6℃时 为5.19％，20℃时为14.07％，加热时溶于乙醇，极微溶于乙醚，在空气易潮 解。主要用作制药(磺胺噻唑、蛋氨酸、吡哌酸及肥猪片的原料)、染料、树 脂、压缩粉等的原料；也可用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选剂等； 照相材料上显影剂和调色剂；金属防锈剂和电镀工业。

传统的合成方法比较成熟，但存在一些不足。

1、传统的生产工艺

(1)原理

生成硫氢化钙

Ca(OH)₂+H₂S→Ca(HS)₂+H₂O

合成硫脲

2CaCN₂+Ca(HS)₂+6H₂O→2(NH₂)₂CS+3Ca(OH)₂

(2)生产流程

生石灰和水反应得到的石灰乳，吸收硫化氢气体生成硫氢化钙溶液，再 与固体粉末状石灰氮(氰氨化钙)合成反应制得硫脲溶液。该溶液经过滤后， 将清液进行减压蒸发浓缩，然后再经冷却、结晶、离心分离、烘干即可得到 成品硫脲。

该工艺发展的比较成熟，目前国内厂家均采用该法生成氰胺，但由于其 原料石灰氮的生产是个高耗能、高污染、高排放的传统产业，也是深加工生 产的污染源头。同时，电石生产不但产生大量烟尘，而且大量可利用的余热 随烟尘排放，既污染环境又浪费资源，其生产成本较高，设备投资大，污染 严重，过程工艺条件控制要求较为严格。在工业化的初级阶段，电石冶炼企业 尚能生存，随着新型工业化的推进和国家资源综合利用、环境保护政策法规的 完善，电石深加工产品的粗放式生产将难以为继，必将被新工艺所取代。

天津大学硕士论文《硫脲制备工艺综述》介绍了一种尿素法合成硫脲的 工艺方法，特点在于石灰氮制备，后续工艺与传统方法相似。

三、发明内容

本发明的目的在于克服传统工艺的不足之处，提供一种可工业化的、高 含量(优级品)、高收率、无污染、无废渣的绿色环保循环工艺。

本发明的目的是这样实现的，以尿素为起始原料通过两步高温煅烧合成 硫脲。高温环境中尿素在碱金属或碱土金属氧化物作用下生成氰酸盐并释出 氨，氰酸盐在高温下转化成氰铵盐，直接将H₂S通入氰铵盐悬浮液中反应合 成硫脲，同时副产金属氢氧化物。合成过程中产生的氨经水吸收，用于制液 氨；副产金属氢氧化物脱水后，得到的金属氧化物重复利用。

反应原理如下：

(NH₂)₂CO+M_nO→M(OCN)_2/n+H₂O+NH₃

(NH₂)₂CO→M(CN)_m+H₂O+CO₂

M(CN)_n+H₂O+H₂S→(NH₂)₂CS+M(OH)_n

式中：M为碱金属时n＝2，M为碱土金属时n＝1

本发明涉及的尿素法合成硫脲的工业化生产技术，包括如下工艺过程：

1)预处理：常压条件下将重量比3～8∶1的尿素和金属氧化物投入加热 粉碎混合机中，在130℃～180℃条件下预处理10～60分钟，混合均匀；

2)第一步加热反应：将经过预处理的物料投入释氨烧结炉，在200～400 ℃条件下反应1～8小时，得到氰酸盐；

3)第二步煅烧：将经过第一步加热反应得到的氰酸盐物料投入高温煅烧 炉中，在600～900℃条件下反应30～120分钟，降温出料得到氰铵盐；