JPH1087606A - 品質良好な二酸化チオ尿素結晶の製造方法 - Google Patents

品質良好な二酸化チオ尿素結晶の製造方法

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JPH1087606A
JPH1087606A JP8245887A JP24588796A JPH1087606A JP H1087606 A JPH1087606 A JP H1087606A JP 8245887 A JP8245887 A JP 8245887A JP 24588796 A JP24588796 A JP 24588796A JP H1087606 A JPH1087606 A JP H1087606A
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忠広 深井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶状態が良好で品質安定な二酸化チオ尿素
結晶を高収率で製造する方法を提供する。 【解決方法】 チオ尿素と過酸化水素をバナジウム化合
物及び重炭酸アンモニウムの存在下に反応させて二酸化
チオ尿素の結晶をつくり、更に結晶をキレート剤で洗浄
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はチオ尿素と過酸化水
素から二酸化チオ尿素を製造する方法に関し、特に品質
良好で、取扱い易く、長期間安定な二酸化チオ尿素の結
晶を取得する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】二酸化チオ尿素はチオ尿素と過酸化水素
を反応させ得られ、繊維工業、紙パルプ工業、化学工業
等種々の分野でその還元力を利用して広く用いられてい
る。チオ尿素と過酸化水素からなる二酸化チオ尿素の合
成は古くは1910年ジャーナル・オブ・ケミカル・ソ
サィアティ97巻63頁で発表され、工業的に利用しう
る方法としては、1939年に米国特許第2,150,
921に0〜10℃の温度で飽和チオ尿素水溶液に過酸
化水素を加える方法、又、1957年には米国特許第
2,783,272にこの技術を改良して収率90%以
上を得る方法が提案されている。高収率(95〜96
%)に二酸化チオ尿素を製造できる方法として同じ薬品
を使用して水に不溶な四塩化炭素を溶媒として使用する
方法がイタリー特許第579,119(1958年)で
提案されている。また1958年に米国特許第3,55
5,486に高収率、高純度の二酸化チオ尿素を連続的
に製造する方法の提案がなされている。又、特公昭58
−39155では水溶媒の反応系で過酸化水素とチオ尿
素との反応時に重炭酸アンモニウムを添加して収率を著
しく改善する方法の提案がある。最近では特開平7−1
0832、7−82243、7−258206にオンサ
イトで過酸化水素とチオ尿素を反応させ生成した二酸化
チオ尿素を分離することなく直接、製紙用パルプの漂白
に供する方法及び設備の提案がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの技術の内、水
系溶媒では反応性、生成結晶の形状、特に結晶の流動
性、純度等について検討が不十分である。又、溶剤を使
用する場合には製造工程内で溶剤回収の設備が必要とな
るため過大な設備投資をしなければならないという問題
がある。本発明の目的は水媒体中でチオ尿素と過酸化水
素を反応させ二酸化チオ尿素を製造する方法において品
質を改良して取扱い易い、長期間安定な二酸化チオ尿素
の結晶を得ることにある。この水媒体系でのチオ尿素と
過酸化水素の反応は発熱反応であり冷却により熱を吸収
すると同時に急激な攪拌により熱の分散を図る必要があ
る。従って生成する結晶が細かくなることは避けられな
い。従って本発明の目的はより具体的には、収率が向上
するのみならず結晶状態が従来の不透明な小さい結晶で
はなく透明な粒径の大きな濾過性の優れた結晶状態をも
つ二酸化チオ尿素の結晶を得る方法を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は水媒体系
でのチオ尿素と過酸化水素との反応により二酸化チオ尿
素を製造する方法において、該反応をバナジウム化合物
と重炭酸アンモニウムの存在下に行ない二酸化チオ尿素
を結晶として取得することを特徴とする二酸化チオ尿素
結晶の製造方法である。さらに本発明の第二は上記で取
得した二酸化チオ尿素の結晶をキレート剤で洗浄するこ
とを特徴とする二酸化チオ尿素結晶の製造方法である。
【0005】本発明では水媒体系でチオ尿素と過酸化水
素を反応させるに際し系にバナジウム化合物と重炭酸ア
ンモニウムを共存させることを不可欠とする。従来技術
のうち特開平7−10832及び7−82243ではオ
ンサイトで過酸化水素とチオ尿素を反応させる際の触媒
としてIV,V又はVI族元素の酸素酸もしくはヘテロポリ
酸を使用し且つキレート剤を併用する方法を提案してい
るが、本発明ではバナジウム化合物のみが著効を示し、
他の元素(化合物)は効果を示さないという特異性を示
すことが確認された。たとえばMo,W,Tiは触媒作
用がなく、触媒無添加の場合に比し、結晶収率が同等
で、結晶純度が低く、外観も粉末状であり、生成物を粉
末で利用する場合には流動性が悪く均一な自動供給が困
難であるといった問題を生ずる。またバナジウム化合物
も単独使用の場合は他の金属化合物と同等の効果しか示
さず、生成物の結晶状態も不十分なものである。
【0006】これに対し、オンサイトの反応で提案され
ている種々の化合物からバナジウム化合物を選択しこれ
を重炭酸アンモニウムと併用した場合には意外にも得ら
れる二酸化チオ尿素の結晶収率が著しく向上し、しかも
結晶純度、結晶白色度等の結晶の性状も著しく向上する
という効果を示すのである。これは結晶取得を目的とし
た反応系にみられる特異的な挙動といえる。
【0007】本発明方法で用いるチオ尿素と過酸化水素
は結晶取得に適した状態(濃度)のものを用いる以外特
段の制限はない。チオ尿素は水溶液からスラリーの状態
で使用できるが過酸化水素との反応性及び後段での濃縮
を配慮すれば100g/l以上の濃度が望ましい。過酸
化水素はチオ尿素に対してモル比で2倍モル以上であれ
ばよいが反応収率、経済性等を加味して理論量の100
〜105%の範囲が特に好ましい、又2倍モル以下でも
結晶は得られるが未反応のチオ尿素が残り、又、生成結
晶も形状がことなり濾過し難い場合があり好ましくな
い。又、過酸化水素濃度は濃厚なものが望ましいが反応
の危険性、後段の濃縮等を考慮すれば50〜70重量%
が望ましい。
【0008】バナジウムの具体例としては次の化合物が
例示される。 1)酸化物、酸素酸 VII VO,V(OH)2 , VIII 2 3 ,V(OH)3 , VIV VO2 ,MI 2 4 9 ・7H2 O VV 2 5 ,HVO3 ,H2 4 11,MI 3 VO4 ,MI 4 2 7 ,MI VO3 ,MI 4 〔VO〕H2 〔V5 16〕 2)ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、関連化合物 VII VCl2 , VIII VF3 ,VCl3 ,VBr3 ,VI3 ,MI 2 VF5 , VIV VF4 ,VCl4 ,VOCl2 ,MI 2 〔VOF4 (OH2 )], VV VF5 ,VOF3 ,VOCl3 ,VOBr3 ,MI VF6 , 3)硫酸塩、関連アシド錯化合物 VII VSO4 ・7H2 O,VSO4 ・MI 2 SO4 ・6H2 O, K4 〔V(CN)6 〕・3H2 O, VIII 2 (SO4 3 ,V2 (SO4 3 ・H2 SO4 ・12H2 O ,MI V(SO4 2 ・12H2 O,K3 〔V(CN6 )〕, VIV 2VOSO4 ・H2 SO4 ,VOSO4 ,MI 2 〔VO(SO4 2 〕,MI 2 〔VO(C2 4 2 〕,MI 2 〔VO(SCN )4 〕, VIVI 3 〔VO2 (C2 4 2 〕 4)その他 VIII 2 3 ,VV 2 5 ,VIII N,VIV
【0009】これらのうち入手しやすさや触媒性能等か
ら特に好ましいのはバナジン酸ナトリウムで総称される
メタバナジン酸ナトリウム(NaVO3 )、オルソバナ
ジン酸ナトリウム(Na3 VO3 )、ピロバナジン酸ナ
トリウム(Na4 2 7 )等である。バナジウム化合
物の添加量は反応系中の濃度がVとして50ppm以上
が好ましく、特に40〜120ppmが反応収率及び製
品純度の点で好ましい。併用する重炭酸アンモニウムの
添加量は反応系中の濃度として3g/l以上が好まし
く、特に5〜15g/lが生成物の安定性の点で好まし
い。反応温度は10℃以下が好ましい。
【0010】反応の進行に伴い二酸化チオ尿素の結晶が
析出し固液混合相となる。析出結晶は反応終了まで反応
系に共存させておいてもまた連続的ないし断続的に反応
系から分離してもよい。特に反応完結まで固液混合相を
維持し、その後二酸化チオ尿素の結晶を熟成させ、必要
に応じ蒸発により系を濃縮後、二酸化チオ尿素の結晶を
濾別することが好ましい。かくして製造された二酸化チ
オ尿素の結晶は純度も高く、結晶状態も良好で、且つ流
動性も優れ取り扱い易いものである。しかし本発明者等
の更なる検討の結果、この二酸化チオ尿素の結晶は長期
間の安定性が、触媒を用いない方法で得た二酸化チオ尿
素の結晶よりも劣ることを知見し、この安定性の改善
に、得られた結晶をキレート剤で洗浄することが有効で
あることを見出した。特に上記の方法で製造した二酸化
チオ尿素の結晶を濾別する際にキレート剤を含む水溶液
で洗浄する方法により結晶の長期間の品質安定性が顕著
に向上することが判明した。これは共存する微量の触媒
及び副生物がキレート剤で洗い流されるためと思われ
る。
【0011】キレート剤は触媒として用いたバナジウム
とキレート錯体を形成しうるものであればよく、具体例
としては、一般的なアミノカルボン酸系キレート剤とし
て知られるエチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエ
チレントリアミン五酢酸(DTPA)、ニトリロトリ酢
酸(NTA)等やアミノアルキル燐酸系として知られる
アミノトリメチレンホスホン酸(ATMP)、ジエチレ
ントリアミンペンタメチレンホスホン酸(DTPMP)
等やそれらの塩等が挙げられる。洗浄条件は特に制限は
ないが、50〜200ppmのキレート剤を含む水溶液
を粗結晶の1/3倍量以上用いて洗浄することが好まし
い。洗浄後は乾燥し所望の結晶を取得する。かくして結
晶純度が高く、結晶状態が良好で、流動性に優れ取り扱
い易く、且つ長期間の品質安定性にも優れた二酸化チオ
尿素の結晶が得られる。
【0012】
【実施例】次に実施例及び比較例により本発明を説明す
る。
【0013】実施例1〜4,比較例1〜18 チオ尿素200g/lの水溶液にメタバナジン酸ナトリ
ウム触媒及び重炭酸アンモニウムを下記の量添加し10
±1℃に冷却しながらH2 2 (60%)を所定量(3
00g/l)を加える。次いで0℃で一定時間(1〜2
hr)熟成した後、全量の約60%を蒸発させ、残留濃
縮液から二酸化チオ尿素(TUD)を濾別、乾燥して結
晶収率を求めた(図1)。尚、従来の技術で同様操作で
処理した例を比較例1〜18に記載した。
【0014】
【表1】
【0015】実施例5〜12 チオ尿素200g/lの水溶液に下記のメタバナジン酸
ナトリウム及び重炭酸アンモニウム10g/lを添加し
10±1℃に冷却しながらH2 2 (60%)を所定量
(300g/l)を加える。次いで0℃で一定時間(1
〜2hr)熟成した後、全量の約60%を蒸発させ、残
留濃縮液から二酸化チオ尿素を濾別、乾燥して結晶収率
を求めた(図2)。
【0016】
【表2】
【0017】実施例13〜15,比較例19,2 チオ尿素150g/lの水溶液に下記のピロバナジン酸
ナトリウム(Vとして)40ppm、重炭酸アンモニウ
ム5g/l添加し10±1℃に冷却しながらH 2
2 (60%)を所定量(230g/l)を加える。次い
で0℃で一定時間(1〜2hr)熟成した後、全量の約
80%を蒸発させ、残留濃縮液から二酸化チオ尿素の結
晶を濾別する際に下記のキレート剤100ppmを含む
水溶液で結晶の約1/3倍量で洗浄してから濾過し乾燥
した結晶の評価を速める為、50℃で3週間放置し結晶
純度の変化を調べ、キレート剤無添加と比較した(図
3)。
【0018】
【表3】
【0019】実施例16〜19 チオ尿素150g/lの水溶液に下記のオルソバナジン
酸ナトリウム(Vとして)40ppm、重炭酸アンモニ
ウム5g/l添加し10±1℃に冷却しながらH2 2
(60%)を所定量(230g/l)を加える。次いで
0℃で一定時間(1〜2hr)熟成した後、全量の約8
0%を蒸発させ、残留濃縮液から二酸化チオ尿素の結晶
を濾別する際に下記のキレート剤EDTA−2Na 1
00ppmを含む水溶液で結晶の約1/4〜1倍量で洗
浄してから濾過し乾燥した結晶を、50℃で3週間放置
し結晶純度の安定性を調べた。
【0020】
【表4】
【0021】結晶状態の比較:本発明の改善を比較する
ために従来の比較例2と実施例7の結晶の粒度分布及び
安息角を下記に示す。またこれらの250倍の顕微鏡写
真を図4及び図5に示す。 比較例2 実施例7 500 μ on(%) 1 0 425 μ on 1 1 300 μ on 14 13 212 μ on 36 60 106 μ on 33 24 106 μ pass 15 2 メディアン粒径(μ) 215 245 安息角 32 24
【図面の簡単な説明】
【図1】 重炭酸アンモニウム添加量と二酸化チオ尿素
結晶収率の関係を示すグラフ。
【図2】 バナジウム化合物の添加量と二酸化チオ尿素
結晶収率の関係を示すグラフ。
【図3】 結晶のキレート剤水溶液による洗浄後の品質
安定性を示すグラフ。
【図4】 従来法による結晶の顕微鏡写真(250
倍)。
【図5】 本発明による結晶の顕微鏡写真(250
倍)。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水媒体系でのチオ尿素と過酸化水素との
    反応により二酸化チオ尿素を製造する方法において、該
    反応をバナジウム化合物と重炭酸アンモニウムの存在下
    に行ない二酸化チオ尿素を結晶として取得することを特
    徴とする二酸化チオ尿素結晶の製造方法。
  2. 【請求項2】 該反応をチオ尿素を100g/l以上の
    濃度、過酸化水素を90g/l以上の濃度で接触させて
    行なう請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 バナジウム化合物がバナジン酸ナトリウ
    ムである請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 該反応で生成した二酸化チオ尿素の結晶
    をキレート剤で洗浄することを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 キレート剤による洗浄を該反応によって
    生成した二酸化チオ尿素の結晶を濾過する段階でキレー
    ト剤を含む水溶液を用いて行なう請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 キレート剤がアミノカルボン酸又はアミ
    ノアルキル燐酸である請求項4又は5記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103588688A (zh) * 2013-11-19 2014-02-19 武汉科技大学 一种延长二氧化硫脲产品保质期的方法
CN112250607A (zh) * 2020-10-28 2021-01-22 山东益丰生化环保股份有限公司 一种连续合成二氧化硫脲的方法

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