專利名稱：一種制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制備氧硫化碳?xì)怏w的方法，具體涉及一種用硫酸和硫氰酸銨為原 料制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法。
背景技術(shù)：
氧硫化碳又名羰基硫或羰酰硫，它是合成硫代氨基甲酸酯類農(nóng)藥和殺蟲劑的重要 原料，是一種重要的醫(yī)藥中間體和糧食熏蒸劑。近年來，高純氧硫化碳被發(fā)現(xiàn)在集成電路刻蝕工藝中有特殊的功效，世界上最領(lǐng) 先的集成電路制造商已建立了以氧硫化碳為原料的芯片刻蝕生產(chǎn)線，并且該工藝有向所有 集成電路制造商擴(kuò)散的趨勢。制備氧硫化碳?xì)怏w的方法有多種，常用的制備氧硫化碳?xì)怏w的方法有干法合成和 濕法合成法。a、干法生產(chǎn)氧硫化碳是在無溶劑的條件下，單質(zhì)硫的蒸汽與一氧化碳反應(yīng)，其反 應(yīng)式為C0+S (蒸汽)—C0S+33. 8kcal副反應(yīng)C0+S2— C02+CS2H2+S2 — H2SC0+02 — CO2 ；隨著反應(yīng)溫度的升高，CO轉(zhuǎn)化率增高，但副反應(yīng)也增加。b、濕法合成包括尿素法、硫氰酸鉀法和硫氰酸銨法，反應(yīng)方程式分別為CO (NH2) 2+CS2 — COSKCNS+H2S04 — COSNH4SCN+H2S04 — COS尿素法中二硫化碳比較難處理，而且給氧硫化碳的提純帶來很大的困難。硫氰酸 鉀法中雖然含有少量雜質(zhì)，但未反應(yīng)的硫氰酸鉀處理比較困難。硫酸氰銨法成本較高，且雜 質(zhì)含量高于其它方法，難于得到純度較高的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷而提出的，其目的是提供一種采用硫氰 酸銨與濃硫酸直接合成法生產(chǎn)氧硫化碳?xì)怏w，經(jīng)過堿洗、吸附和低溫精餾，可以穩(wěn)定地制備 出高純氧硫化碳?xì)怏w的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法，包括以下步驟⑴合成反應(yīng)原料罐中飽和的硫氰酸銨溶液與預(yù)熱到30 70°C的硫酸在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)， 生成含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w，反應(yīng)式為NH4SCN+H2S04+H20 — COS+ (NH4) 2S04中的溫度控制在30 80°C，壓力控制在0 0.3MPa。(ii)堿洗含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w通過管道和閥門進(jìn)入第一緩沖罐中，經(jīng)緩沖后連續(xù)進(jìn)入 一次堿洗塔和二次堿洗塔中除去微量的硫化氫、二氧化碳等酸性雜質(zhì)。堿洗液為氫氧化鈉， 其濃度為20% 30%。(iii) 一次干燥經(jīng)堿洗后從堿洗塔出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器去除夾帶的水分。(vi) 二次干燥經(jīng)一次干燥后從氣液分離器出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入一次吸附塔和二次吸 附塔進(jìn)行二次干燥除水處理。(ν)精餾經(jīng)二次干燥后從吸附塔出來的氧硫化碳?xì)怏w通過管道進(jìn)入精餾釜進(jìn)行液化、收 集，精餾釜收集滿氧硫化碳后停止收集；精餾釜升溫，精餾釜中的氣相部分通過精餾柱上升 到冷凝器中，上升的氣相主要包括氫氣、氧氣等輕雜質(zhì)和氧硫化碳?xì)怏w，此氣相部分在冷凝 器中被冷卻到-60 -50°C，大部分氧硫化碳?xì)怏w被液化變成下降液體流回精餾釜，而氮 氣、氧氣等輕雜質(zhì)不能被液化，此部分雜質(zhì)經(jīng)過真空機(jī)組抽空后，通過管道排入廢氣處理系 統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后再排放。冷凝器中通過管道出來的氧硫化碳?xì)怏w經(jīng)二次緩沖罐用隔膜壓縮機(jī)充裝在鋼瓶 中，氧硫化碳產(chǎn)品純度可達(dá)到99. 95 %。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、操作方便、設(shè)備運(yùn)行安全和收率高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法的工藝流程圖。其中1原料罐3 管道5第一緩沖罐7 二次堿洗塔9 一次吸附塔11精餾釜13冷凝器15隔膜壓縮機(jī)
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法進(jìn)行詳細(xì)說 明如圖1所示，一種制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法，包括以下步驟⑴合成反應(yīng)
2反應(yīng)器 4閥門
6一次堿洗塔 8氣液分離器 10 二次吸附塔 12精餾柱冷凝器 14第二緩沖罐 16真空機(jī)組
4
原料罐1中飽和的硫氰酸銨溶液與預(yù)熱到30 70°C的硫酸在反應(yīng)器2內(nèi)進(jìn)行反 應(yīng)，生成含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w，反應(yīng)式為NH4SCN+H2S04+H20 — COS+ (NH4) 2S04硫酸的濃度為50% 80%，反應(yīng)器2中的溫度控制在30 80°C，壓力控制在0 0.3MPa。(ii)堿洗含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w通過管道3和閥門4進(jìn)入第一緩沖罐5中，經(jīng)緩沖后連 續(xù)進(jìn)入一次堿洗塔6和二次堿洗塔7中除去微量的硫化氫、二氧化碳等酸性雜質(zhì)。堿洗液 為氫氧化鈉，其濃度為20% 30%，(iii) 一次干燥經(jīng)堿洗后從堿洗塔7出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器8去除夾帶的水分。(vi) 二次干燥經(jīng)一次干燥后從氣液分離器8出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入一次吸附塔9和二次 吸附塔10進(jìn)行二次干燥除水處理。(ν)精餾經(jīng)二次干燥后從吸附塔10出來的氧硫化碳?xì)怏w通過管道進(jìn)入精餾釜11進(jìn)行液 化、收集，精餾釜收集滿氧硫化碳后停止收集；精餾釜升溫，精餾釜中的氣相部分通過精餾 柱12上升到冷凝器13中，上升的氣相主要包括氫氣、氧氣等輕雜質(zhì)和氧硫化碳?xì)怏w，此氣 相部分在冷凝器中被冷卻到-60 -50°C，大部分氧硫化碳?xì)怏w被液化變成下降液體流回 精餾釜，而氮?dú)?、氧氣等輕雜質(zhì)不能被液化，此部分雜質(zhì)經(jīng)過真空機(jī)組16抽空后，通過管道 排入廢氣處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后再排放。冷凝器中通過管道出來的氧硫化碳?xì)怏w經(jīng)二次緩沖罐14用隔膜壓縮機(jī)15充裝在 鋼瓶中，氧硫化碳產(chǎn)品純度可達(dá)到99. 95%。實(shí)施例1在反應(yīng)器2內(nèi)加入適量的、濃度為50%的硫酸，將反應(yīng)器2抽空試漏后加熱反應(yīng) 器至70°C。向原料罐1中加入用15公斤硫氰酸銨配制的飽和溶液。打開反應(yīng)器入口閥門 4硫氰酸銨飽和溶液通過管道3進(jìn)入反應(yīng)器開始與硫酸進(jìn)行反應(yīng)，此反應(yīng)為間歇反應(yīng)，通過 控制滴加硫氰酸銨的速度和反應(yīng)間隔時(shí)間控制反應(yīng)溫度，溫度控制在70 80°C之間。反應(yīng) 物為含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w。分析反應(yīng)器分析反應(yīng)器出口氣體組成，氣體中含有少量氧氣(O2)、氮?dú)?N2) 二氧 化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二硫化碳(CS2)、硫化氫(H2S)、水(H2O)、和氧硫化碳(COS)氣體。含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入堿洗塔6和堿洗塔7進(jìn)行堿洗，堿洗塔6堿液 濃度為20%;堿洗塔7出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器8進(jìn)行氣液分離；氣液分離器8 出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入吸附塔9和吸附塔10進(jìn)行吸附；吸附塔10出來的氧硫化碳 氣體通過管道和閥門進(jìn)入精餾釜11進(jìn)行液化、收集。精餾釜11收集3小時(shí)后停止收集。用熱氮?dú)鈱s釜11進(jìn)行升溫，溫度控制在-40°C。隨著精餾釜11內(nèi)溫度的升 高，氧硫化碳開始蒸餾汽化和上升，氧硫化碳?xì)怏w通過精餾柱12進(jìn)入冷凝器13。冷凝器13的操作溫度在_50°C，氧硫化碳?xì)怏w在冷凝器13中被液化成液體，下降 流回到精餾釜11。
冷凝器13中的氧氣、氮?dú)獾容p雜質(zhì)經(jīng)過真空機(jī)組16后，通過管道排入廢氣處理系 統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后再排放。輕雜質(zhì)排放1小時(shí)后，冷凝器13中通過管道出來的氧硫化碳?xì)怏w經(jīng)二次緩沖罐14 用隔膜壓縮機(jī)15充裝在鋼瓶中，4小時(shí)后獲得氧硫化碳?xì)怏w6. 5公斤，純度達(dá)到99. 95%, 同時(shí)獲得副產(chǎn)品二硫化碳0. 3公斤。實(shí)施例2在反應(yīng)器2內(nèi)加入適量的、濃度為65%的硫酸，將反應(yīng)器2抽空試漏后加熱反應(yīng) 器至50°C。向原料罐1中加入用15公斤硫氰酸銨配制的飽和溶液。打開反應(yīng)器入口閥門 4硫氰酸銨飽和溶液通過管道3進(jìn)入反應(yīng)器開始與硫酸進(jìn)行反應(yīng)，此反應(yīng)為間歇反應(yīng)，通過 控制滴加硫氰酸銨的速度和反應(yīng)間隔時(shí)間控制反應(yīng)溫度，溫度控制在50 60°C之間。反應(yīng) 物為含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w。分析反應(yīng)器分析反應(yīng)器出口氣體組成，氣體中含有少量氧氣(O2)、氮?dú)?N2) 二氧 化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二硫化碳(CS2)、硫化氫(H2S)、水(H2O)、和氧硫化碳(COS)氣體。含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入堿洗塔6和堿洗塔7進(jìn)行堿洗，堿洗塔6堿液 濃度為20%;堿洗塔7出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器8進(jìn)行氣液分離；氣液分離器8 出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入吸附塔9和吸附塔10進(jìn)行吸附；吸附塔10出來的氧硫化碳 氣體通過管道和閥門進(jìn)入精餾釜11進(jìn)行液化、收集。精餾釜11收集3小時(shí)后停止收集。用熱氮?dú)鈱s釜11進(jìn)行升溫，溫度控制在-40°C。隨著精餾釜11內(nèi)溫度的升 高，氧硫化碳開始蒸餾汽化和上升，氧硫化碳?xì)怏w通過精餾柱12進(jìn)入冷凝器13。冷凝器13的操作溫度在_55°C，氧硫化碳?xì)怏w在冷凝器13中被液化成液體，下降 流回到精餾釜11。冷凝器13中的氧氣、氮?dú)獾容p雜質(zhì)經(jīng)過真空機(jī)組16后，通過管道排入廢氣處理系 統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后再排放。輕雜質(zhì)排放1小時(shí)后，冷凝器13中通過管道出來的氧硫化碳?xì)怏w經(jīng)二次緩沖罐14 用隔膜壓縮機(jī)15充裝在鋼瓶中，4小時(shí)后獲得氧硫化碳?xì)怏w6. 6公斤，純度達(dá)到99. 95%, 同時(shí)獲得副產(chǎn)品二硫化碳0. 2公斤。實(shí)施例3在反應(yīng)器2內(nèi)加入適量的、濃度為80%的硫酸，將反應(yīng)器2抽空試漏后加熱反應(yīng) 器至30°C。向原料罐1中加入用15公斤硫氰酸銨配制的飽和溶液。打開反應(yīng)器入口閥門 4硫氰酸銨飽和溶液通過管道3進(jìn)入反應(yīng)器開始與硫酸進(jìn)行反應(yīng)，此反應(yīng)為間歇反應(yīng)，通過 控制滴加硫氰酸銨的速度和反應(yīng)間隔時(shí)間控制反應(yīng)溫度，溫度控制在30 40°C之間。反應(yīng) 物為含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w。分析反應(yīng)器分析反應(yīng)器出口氣體組成，氣體中含有少量氧氣(O2)、氮?dú)?N2) 二氧 化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二硫化碳(CS2)、硫化氫(H2S)、水(H2O)、和氧硫化碳(COS)氣體。含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入堿洗塔6和堿洗塔7進(jìn)行堿洗，堿洗塔6堿液 濃度為30%;堿洗塔7出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器8進(jìn)行氣液分離；氣液分離器8 出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入吸附塔9和吸附塔10進(jìn)行吸附；吸附塔10出來的氧硫化碳 氣體通過管道和閥門進(jìn)入精餾釜11進(jìn)行液化、收集。精餾釜11收集3. 5小時(shí)后停止收集。用熱氮?dú)鈱s釜11進(jìn)行升溫，溫度控制在-40°C。隨著精餾釜11內(nèi)溫度的升高，氧硫化碳開始蒸餾汽化和上升，氧硫化碳?xì)怏w通過精餾柱12進(jìn)入冷凝器13。冷凝器13的操作溫度在_60°C，氧硫化碳?xì)怏w在冷凝器13中被液化成液體，下降 流回到精餾釜11。冷凝器13中的氧氣、氮?dú)獾容p雜質(zhì)經(jīng)過真空機(jī)組16后，通過管道排入廢氣處理系 統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后再排放。輕雜質(zhì)排放1小時(shí)10分鐘后，冷凝器13中通過管道出來的氧硫化碳?xì)怏w經(jīng)二次 緩沖罐14用隔膜壓縮機(jī)15充裝在鋼瓶中，3小時(shí)45分鐘后獲得氧硫化碳?xì)怏w6. 3公斤，純 度達(dá)到99. 95%，同時(shí)獲得副產(chǎn)品二硫化碳0. 7公斤。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、操作方便、設(shè)備運(yùn)行安全和收率高等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法，其特征在于包括以下步驟(i)合成反應(yīng)原料罐(1)中飽和的硫氰酸銨溶液與預(yù)熱到30～70℃的硫酸在反應(yīng)器(2)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，生成含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w，反應(yīng)式為NH4SCN+H2SO4+H2O→COS+(NH4)2SO4硫酸的濃度為50％～80％，反應(yīng)器(2)中的溫度控制在30～80℃，壓力控制在0～0.3Mpa；(ii)堿洗含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w通過管道(3)和閥門(4)進(jìn)入第一緩沖罐(5)中，經(jīng)緩沖后連續(xù)進(jìn)入一次堿洗塔(6)和二次堿洗塔(7)中進(jìn)行堿洗除去微量的硫化氫、二氧化碳等酸性雜質(zhì)，堿洗液為氫氧化鈉，其濃度為20％～30％；(iii)一次干燥經(jīng)堿洗后從堿洗塔(7)出來的氧硫化碳?xì)怏w進(jìn)入氣液分離器(8)去除夾帶的水分；(vi)二次干燥經(jīng)一次干燥后從氣液分離器(8)出來的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入一次吸附塔(9)和二次吸附塔(10)進(jìn)行二次干燥；(v)精餾經(jīng)二次干燥后從吸附塔(10)出來的氧硫化碳?xì)怏w通過管道進(jìn)入精餾釜(11)進(jìn)行液化、收集，精餾釜收集滿氧硫化碳后停止收集；精餾釜升溫，精餾釜中的氣相部分通過精餾柱(12)上升到冷凝器(13)中，此氣相部分在冷凝器中被冷卻到 60～ 50℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備高純氧硫化碳?xì)怏w的方法，包括以下步驟(i)合成反應(yīng)將飽和的硫氰酸銨溶液與硫酸在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，生成含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w；(ii)堿洗含有雜質(zhì)的氧硫化碳?xì)怏w連續(xù)進(jìn)入一次堿洗塔和二次堿洗塔中除去微量的酸性雜質(zhì)；(iii)一次干燥；(vi)二次干燥和(v)精餾。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、操作方便、設(shè)備運(yùn)行安全和收率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01B31/26GK101973547SQ20101028730
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者侯姝, 張春芳, 王筠, 趙娜, 陳光華 申請人:核工業(yè)理化工程研究院華核新技術(shù)開發(fā)公司