[发明专利]一种一步法制备硫脲的方法

说明书

本发明涉及硫脲的制备方法，更具体地说，涉及一种一步法制备硫脲的方法，旨在解决现有技术制备硫脲时制备过程复杂、副产物多、收率低以及成本高的技术问题。所述一步法制备硫脲的方法为将尿素和硫代试剂加入溶剂中，在惰性气体保护下反应2～5小时，干燥后即得产物。按照本发明的制备方法得到的硫脲收率可以达到78％以上，且本制备过程简单、产品收率高、反应条件温和。

技术领域

本发明涉及硫脲的制备方法，更具体地说，涉及一种一步法制备硫脲的方法。

背景技术

硫脲合成方法主要有石灰氮法、尿素-石灰氮法、单氰胺法、尿素-单氰胺法、二硫化碳法等工艺路线，均为多步制备硫脲的方法。

(1)石灰氮法制备硫脲

石灰氮法是我国合成硫脲传统的方法之一，在90年代初期，浙江省巨化电石公司成立了专门的技术攻关小组，经过多方面的研究论证，最终设计了年产量上万吨的中型回转炉，并建成投产，仅试生产一次便取得了成功。这种方法的工艺流程是先用石灰生产出碳化钙(CaC₂)再加入一定质量的氟化钙(CaF)作为催化剂，把他们磨碎后配入新鲜的回炉料，用撒料嘴吹入氮化炉中，确保炉内气相高于800℃，令正炉与内炉的料与450℃的氮气进行氮化反应。需要在反应前预热，使氮气的温度达到450℃，利用这部分热量热量，使加入物料的温度达到900-1200℃。维持在这个温度范围内的物料熔成块并靠重力沉降进入下一阶段，下一阶段利用氮气预热以及用水冷却，逐步降温达到了300℃以下时出料。出炉后的物料再次用研钵研磨成粉末状的石灰氮成品。这种方法使用了沉降炉法进行生产首先用碳化钙制备石灰氮固体：其主要反应方程式如下所示。

再用石灰乳制得硫氢化钙。

Ca(OH)₂+2H₂S→Ca(HS)₂+2H₂O

最后将石灰氮和硫氢化钙混合制得硫脲。

该工艺流程首先是制备石灰氮，又需要先去制备电石，电石又继续制备石灰氮这两个过程，反应过程中操作设备比较复杂，在产品中含有比较多的游离态电石。因为电石和石灰氮两种物质都属于高能量损耗、污染严重的产品，这使得该方法生产硫脲所付出的能源成本较高，环境代价较大，大多厂家已经淘汰了这种方法。

(2)尿素-石灰氮法制备硫脲

利用尿素和氧化钙(CaO)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)或者碳酸钙(CaCO₃)三种钙的含氧化合物，先生成氰氨化钙，氰酸钙煅烧得到氰氨化钙，利用硫化氢和氢氧化钙反应得到硫氢化钙，然后用氰氨化钙和硫氢化钙进行反应生成硫脲，得到的产品再利用冷冻结晶的方法得到精制的硫脲。利用尿素和含有钙的含氧化合物，如氧化钙，氢氧化钙或碳酸钙反应制备氰酸钙的反应如下列方程式所示。在尿素-石灰氮法生产硫脲的工艺过程中，尿素与生石灰合成氰酸钙与氰酸钙锻烧得到氰氨化钙这两步都需要相对较高的温度。

首先，把一定量的尿素放入到反应器内加热，待其融化后加入用筛子挑选过的粉碎的块状氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙，按尿素与钙的氧化物摩尔比为2.5-3.0的投料比放入碎块，搅拌，在160～400℃下反应1.0h，冷却就可以制得氰酸钙，这一步反应生成的产物，除了氰酸钙以外全是气体，会随着反应的进行离开反应体系，在600～900℃的温度下，把研碎后氰酸钙(上一步制得)在氮气作反应保护气的条件下，将研碎后的氰酸钙放入管式炉内，反应进行1.5h，冷却，最终获得氰氨化钙。

硫氢化钙溶液的制备，要求在石灰乳溶液中通入硫化氢气体，搅拌溶液并冷却使其变成灰绿色后停止反应便得到硫氢化钙。