CN104672206B - 一种环硫乙烷的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环硫乙烷的制备工艺，包括将硫氰化钾在真空条件下加热进行脱水处理，持续充入氮气至反应系统为微压对反应进行保护，然后加入碳酸乙烯酯进行合成反应，冷凝获得液体环硫乙烷，反应系统还设有环硫乙烷尾气吸附装置和空气干燥装置，避免环硫乙烷发生聚合反应，从而该环硫乙烷的制备工艺副反应少，反应得率高，对环境污染较少。

Description

一种环硫乙烷的制备工艺
技术领域
本发明涉及有机化合物合成的技术领域，特别是涉及一种环硫乙烷的制备工艺。
背景技术
中国专利ZL200810080197.9公开了一种二乙氨基乙硫醇的制备方法，其用碳酸乙烯酯与无水硫氰酸盐反应生成环硫乙烷、氰酸盐以及二氧化碳，产生的气体和二氧化碳直接排放，由于环硫乙烷沸点较低在55℃左右，而且有恶臭毒性较大，在80℃～100℃时环硫乙烷容易与二氧化碳一起排放至大气中造成环境污染，而且环硫乙烷性质不稳定在亲核试剂的存在下易于开环发生聚合反应，环硫乙烷的聚合方程式为而水具有一定的亲核性，反应环境中水和空气的存在都会导致副反应的发生从而反应效率较低。因此设计一种具有避水工艺的环硫乙烷制备工艺，对于提高产品质量，减少污染物排放是市场之急需。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有脱水工艺以及尾气回收处理装置，从而副反应少，反应效率高，对环境污染较少的环硫乙烷的制备工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环硫乙烷的制备工艺包括以下步骤：
1)脱水处理：将加入反应器中的硫氰化钾在真空条件下加热至160～180℃，搅拌物料继续加热至200～220℃，蒸馏除水0.5～1.0小时，冷却至40℃以下；
2)氮气保护：当硫氰化钾凝固后向反应器内充入氮气至微压；
3)合成反应：将碳酸乙烯酯加入反应器，同反应器内的硫氰化钾
反应，碳酸乙烯酯与硫氰化钾反应的摩尔比为1:1.05～1.3，在
15分钟内将反应器温度升至70～80℃；
4)蒸馏：反应器维持70～80℃，对反应产物蒸馏，升温至95～
100℃，从反应产物中蒸馏获取环硫乙烷，反应器温度达到120～
130℃时蒸馏结束；
5)冷凝：对环硫乙烷用含乙二醇的冷媒冷凝获得液态环硫乙烷。
冷凝温度为-5～-10℃。
进一步的，步骤2)中反应器内微压为0～0.3kpa。
进一步的，反应过程中持续通入氮气。
进一步的，步骤5)中冷凝装置为加长式列管冷凝器。
进一步的，反应系统设有环硫乙烷尾气吸附装置及空气干燥装置。环硫乙烷尾气吸附装置内采用加载亲硫金属离子的改性粘土吸附剂。空气干燥装置内采用无水氯化钙。
本发明采用硫氰酸盐中的硫氰化钠与硫氰化钾制备环硫乙烷，由于硫氰化钠与硫氰化钾熔点的不同，脱水方式不同，本发明还提供了一种技术方案为：一种环硫乙烷的制备工艺包括以下步骤：
1)脱水处理：将加入反应器中的硫氰化钠在真空条件下加热至150～180℃，空气干燥器除水0.5～1.0小时，冷却至40℃以下；
2)氮气保护：向反应器内充入氮气至微压；
3)合成反应：将碳酸乙烯酯加入反应器，同反应器内的硫氰化钠反应，碳酸乙烯酯与硫氰化钠反应的摩尔比为1:1.05～1.3，在15分钟内将反应器温度升至70～80℃；
4)蒸馏：反应器维持70～80℃，对反应产物蒸馏，升温至95～100℃，从反应物中蒸馏获取环硫乙烷，反应器温度达到120～130℃时蒸馏结束；
5)冷凝：对环硫乙烷用含乙二醇的冷媒，冷凝获得液态环硫乙烷。
进一步的，步骤2)中反应器内微压为0～0.3kpa。
进一步的，反应过程中持续通入氮气。
进一步的，步骤5)中冷凝装置为加长式列管冷凝器。
进一步的，反应系统设有环硫乙烷尾气吸附装置及空气干燥装置。环硫乙烷吸附装置内采用加载亲硫金属离子的改性粘土吸附剂。空气干燥装置内采用无水氯化钙。
本发明的有益效果是，在一种环硫乙烷的制备工艺中加入脱水工艺，大幅降低空气中水分及反应物所含的水分对制备过程产生的影响，反应过程持续充入氮气作为保护气体，保证了进入反应系统的空气含量尽量低，减少环硫乙烷因空气中所含的水分而发生聚合反应导致的损失，提高了合成效率，同时提高了合成的收率，较没有设置脱水工艺的反应收率70％相比，增加了脱水工艺后反应收率达到95％以上。而且尾部设置了环硫乙烷吸附装置，避免制备过程中产生的二氧化碳将环硫乙烷带入空气中造成环境污染，设置空气干燥装置避免反应后期产生的二氧化碳量较少时，空气回流带入水蒸气。加长式列管冷凝器的设置延长了环硫乙烷在冷凝器中停留的时间，冷凝过程拉长，提高了冷凝的效果，阻断更多的环硫乙烷进入大气被人体吸附造成危害。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明中碳酸乙烯酯与硫氰化钾的反应方程式为：
本发明中碳酸乙烯酯与硫氰化钠的反应方程式为：
实施例1
将89g硫氰化钾加入密闭反应器中，在真空度为-0.099MPa下加热反应器至180℃，硫氰化钾融化后启动搅拌器进行机械搅拌，继续将反应器的温度升至220℃，硫氰化钾完全熔融后蒸馏除水1.0小时，再将反应器冷却至40℃以下，硫氰化钾凝固后向反应器内充入氮气至0～0.3kpa的微压水平，加入62g碳酸乙烯酯，缓慢升温，反应器在15分钟内升温至80℃，反应器内的混合物开始反应有环硫乙烷蒸出，维持反应器80℃反应1小时，继续加热反应器升温至100℃，当反应器温度达到130℃时蒸馏结束，利用含乙二醇的冷媒在-5℃下冷凝得到41.3g环硫乙烷，环硫乙烷尾气吸附装置收集到0.2g环硫乙烷，反应得率为97.70％。
实施例2
将75g硫氰化钾加入密闭反应器中，在真空度为-0.099MPa下加热反应器至170℃，硫氰化钾融化后启动搅拌器进行机械搅拌，继续将反应器的温度升至210℃，硫氰化钾完全熔融后蒸馏除水0.8小时，再将反应器冷却至40℃以下，硫氰化钾凝固后向反应器内充入氮气至0～0.3kpa的微压水平，加入62g碳酸乙烯酯，缓慢升温，反应器在15分钟内升温至75℃，反应器内的混合物开始反应有环硫乙烷蒸出，维持75℃反应1小时，继续加热反应器升温至100℃，当反应器温度达到125℃时蒸馏结束，利用含乙二醇的冷媒在-5℃下冷凝得到41.2g环硫乙烷，环硫乙烷尾气吸附装置收集到0.2g环硫乙烷，反应得率为97.47％。
实施例3
将71.5g硫氰化钾加入密闭反应器中，在真空度为-0.099MPa下加热反应器至160℃，硫氰化钾融化后启动搅拌器进行机械搅拌，继续将反应器的温度升至200℃，硫氰化钾完全熔融后蒸馏除水0.5小时，再将反应器冷却至40℃以下，硫氰化钾凝固后向反应器内充入氮气至0～0.3kpa的微压水平，加入62g碳酸乙烯酯，缓慢升温，反应器在15分钟内升温至70℃，反应器内的混合物开始反应有环硫乙烷蒸出，维持70℃反应1小时，继续加热反应器升温至95℃，当反应器温度达到120℃时蒸馏结束，利用含乙二醇的冷媒在-5℃下冷凝得到40.7g环硫乙烷，环硫乙烷尾气吸附装置收集到0.2g环硫乙烷，反应得率为96.28％。
实施例4
将59.7g硫氰化钠加入密闭反应器中，在真空度为-0.099MPa下加热反应器至170℃，硫氰酸钠处于凝固状态下干燥除水0.5小时，再将反应器冷却至40℃以下，关闭真空向反应器内充入氮气至0～0.3kpa的微压水平，加入62g碳酸乙烯酯，缓慢升温，反应器在15分钟内升温至70℃，反应器内的混合物开始反应有环硫乙烷蒸出，维持70℃反应1小时，继续加热反应器升温至100℃，当反应器温度达到120℃时蒸馏结束，利用含乙二醇的冷媒在-5℃下冷凝得到40.5g环硫乙烷，环硫乙烷尾气吸附装置收集到0.2g环硫乙烷，反应得率为95.80％。

Claims (10)

1.一种环硫乙烷的制备工艺，包括合成和蒸馏，其特征在于包括以下步骤：
1)脱水处理：将加入反应器中的硫氰化钾在真空条件下加热至160～180℃，搅拌物料继续加热至200～220℃，蒸馏除水0.5～1.0小时，冷却至40℃以下；
2)氮气保护：当硫氰化钾凝固后向反应器内充入氮气至微压；
3)合成反应：将碳酸乙烯酯加入反应器，同反应器内的硫氰化钾反应，碳酸乙烯酯与硫氰化钾反应的摩尔比为1:1.05～1.3，在15分钟内将反应器温度升至70～80℃；
4)蒸馏：反应器维持70～80℃，对反应产物蒸馏，升温至95～100℃，从反应产物中蒸馏获取环硫乙烷，反应器温度达到120～130℃时蒸馏结束；
5)冷凝：对环硫乙烷用含乙二醇的冷媒冷凝获得液态环硫乙烷。
2.根据权利要求1所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述步骤2)中反应器内微压为0～0.3kpa。
3.根据权利要求1所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述反应过程中持续通入氮气。
4.根据权利要求1或2所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述步骤5)中冷凝装置为加长式列管冷凝器。
5.根据权利要求1所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述反应系统设有环硫乙烷尾气吸附装置及空气干燥装置。
6.一种环硫乙烷的制备工艺，包括合成和蒸馏，其特征在于包括以下步骤：
1)脱水处理：将加入反应器中的硫氰化钠在真空条件下加热至150～180℃，空气干燥器除水0.5～1.0小时，冷却至40℃以下；
2)氮气保护：向反应器内充入氮气至微压；
3)合成反应：将碳酸乙烯酯加入反应器，同反应器内的硫氰化钠反应，碳酸乙烯酯与硫氰化钠反应的摩尔比为1:1.05～1.3，在15分钟内将反应器温度升至70～80℃；
4)蒸馏：反应器维持70～80℃，对反应产物蒸馏，升温至95～100℃，从反应物中蒸馏获取环硫乙烷，反应器温度达到120～130℃时蒸馏结束；
5)冷凝：对环硫乙烷用含乙二醇的冷媒，冷凝获得液态环硫乙烷。
7.根据权利要求6所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述步骤2)中反应器内微压为0～0.3kpa。
8.根据权利要求6所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述反应过程中持续通入氮气。
9.根据权利要求6或7所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述步骤5)中冷凝装置为加长式列管冷凝器。
10.根据权利要求6所述的一种环硫乙烷的制备工艺，其特征在于：所述反应系统设有环硫乙烷尾气吸附装置及空气干燥装置。
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