[发明专利]一种制备高纯氧硫化碳气体的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种制备氧硫化碳气体的方法，具体涉及一种用硫酸和硫氰酸铵为原料制备高纯氧硫化碳气体的方法。

背景技术

氧硫化碳又名羰基硫或羰酰硫，它是合成硫代氨基甲酸酯类农药和杀虫剂的重要原料，是一种重要的医药中间体和粮食熏蒸剂。

近年来，高纯氧硫化碳被发现在集成电路刻蚀工艺中有特殊的功效，世界上最领先的集成电路制造商已建立了以氧硫化碳为原料的芯片刻蚀生产线，并且该工艺有向所有集成电路制造商扩散的趋势。

制备氧硫化碳气体的方法有多种，常用的制备氧硫化碳气体的方法有干法合成和湿法合成法。

a、干法生产氧硫化碳是在无溶剂的条件下，单质硫的蒸汽与一氧化碳反应，其反应式为：

CO+S(蒸汽)→COS+33.8kcal

副反应：CO+S₂→CO₂+CS₂

H₂+S₂→H₂S

CO+O₂→CO₂；

随着反应温度的升高，CO转化率增高，但副反应也增加。

b、湿法合成包括尿素法、硫氰酸钾法和硫氰酸铵法，反应方程式分别为：

CO(NH₂)₂+CS₂→COS

KCNS+H₂SO₄→COS

NH₄SCN+H₂SO₄→COS

尿素法中二硫化碳比较难处理，而且给氧硫化碳的提纯带来很大的困难。硫氰酸钾法中虽然含有少量杂质，但未反应的硫氰酸钾处理比较困难。硫酸氰铵法成本较高，且杂质含量高于其它方法，难于得到纯度较高的产品。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺陷而提出的，其目的是提供一种采用硫氰酸铵与浓硫酸直接合成法生产氧硫化碳气体，经过碱洗、吸附和低温精馏，可以稳定地制备出高纯氧硫化碳气体的方法。

本发明的技术方案是：一种制备高纯氧硫化碳气体的方法，包括以下步骤：

(i)合成反应

原料罐中饱和的硫氰酸铵溶液与预热到30～70℃的硫酸在反应器内进行反应，生成含有杂质的氧硫化碳气体，反应式为：

NH₄SCN+H₂SO₄+H₂O→COS+(NH₄)₂SO₄

硫酸的浓度为50％～80％，反应器2中的温度控制在30～80℃，压力控制在0～0.3MPa。

(ii)碱洗

含有杂质的氧硫化碳气体通过管道和阀门进入第一缓冲罐中，经缓冲后连续进入一次碱洗塔和二次碱洗塔中除去微量的硫化氢、二氧化碳等酸性杂质。碱洗液为氢氧化钠，其浓度为20％～30％。

(iii)一次干燥

经碱洗后从碱洗塔出来的氧硫化碳气体进入气液分离器去除夹带的水分。

(vi)二次干燥

经一次干燥后从气液分离器出来的氧硫化碳气体连续进入一次吸附塔和二次吸附塔进行二次干燥除水处理。

(v)精馏

经二次干燥后从吸附塔出来的氧硫化碳气体通过管道进入精馏釜进行液化、收集，精馏釜收集满氧硫化碳后停止收集；精馏釜升温，精馏釜中的气相部分通过精馏柱上升到冷凝器中，上升的气相主要包括氢气、氧气等轻杂质和氧硫化碳气体，此气相部分在冷凝器中被冷却到-60～-50℃，大部分氧硫化碳气体被液化变成下降液体流回精馏釜，而氮气、氧气等轻杂质不能被液化，此部分杂质经过真空机组抽空后，通过管道排入废气处理系统处理达标后再排放。

冷凝器中通过管道出来的氧硫化碳气体经二次缓冲罐用隔膜压缩机充装在钢瓶中，氧硫化碳产品纯度可达到99.95％。

本发明具有设备简单、操作方便、设备运行安全和收率高等优点。

附图说明

图1是本发明的制备高纯氧硫化碳气体的方法的工艺流程图。

其中：

1原料罐        2反应器

3管道          4阀门

5第一缓冲罐     6一次碱洗塔

7二次碱洗塔     8气液分离器

9一次吸附塔     10二次吸附塔

11精馏釜        12精馏柱冷凝器