阅读说明：本技术 一种机械球磨合成二硫化碳的方法 (Method for synthesizing carbon disulfide by mechanical ball milling ) 是由 梁初 曾称福 陈云 甘永平 夏阳 张俊 黄辉 张文魁 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种机械球磨合成二硫化碳的方法。所述合成方法以硫化锂和四氯化碳为原料,在惰性气体的保护下,将硫化锂和四氯化碳混合,置于密闭的球墨罐中,在室温下,通过机械球磨的方法使其反应生成二硫化碳,再通过对反应后的产物进行加热蒸馏分离固体和液体,将所得液体在一定温度下冷却使四氯化碳凝固,固液分离后液体即为二硫化碳。本发明方法操作简单,工艺便捷,所得产物易分离,能耗低,且易于实现工业化生产。(The invention discloses a method for synthesizing carbon disulfide by mechanical ball milling. The synthesis method comprises the steps of taking lithium sulfide and carbon tetrachloride as raw materials, mixing the lithium sulfide and the carbon tetrachloride under the protection of inert gas, placing the mixture in a closed nodular graphite tank, reacting the mixture to generate carbon disulfide at room temperature by a mechanical ball milling method, heating and distilling a reaction product to separate solid and liquid, cooling the obtained liquid at a certain temperature to solidify the carbon tetrachloride, and separating the solid from the liquid to obtain the carbon disulfide. The method has the advantages of simple operation, convenient process, easy separation of the obtained product, low energy consumption and easy realization of industrial production.)

一种机械球磨合成二硫化碳的方法

技术领域

本发明属于化工合成领域，主要涉及一种机械球磨合成二硫化碳的方法。

背景技术

二硫化碳作为一种重要的化工原料，主要作为制造黏胶纤维、玻璃纸的原材料，并且是生产人造丝、赛璐玢、农药杀菌剂、橡胶助剂的原料；在生产油脂、蜡、树脂、橡胶和硫磺等产品时，二硫化碳是优良的溶剂；另外还可作为油漆和清漆的脱膜剂、衣服去渍剂、金属浮选剂、航空煤油添加剂、羊毛去脂剂等。目前，制备二硫化碳的方法主要分为两种，天然气法(甲烷法)和焦炭法(半焦法)，第一种，天然气法目前是国际及国内主流技术，是连续生产工艺，且占地小，生产规模大，自动化程度高，但由于其是以天然气和硫磺为原料采用管式加热法生产二硫化碳，即在反应温度高达600～800℃、压强为1.0～2.1Mpa的条件下将硫气化后在管内进行气相反应，因此此方法具有一次性投资大、生产成本高、高温高压下反应、存在安全问题、副反应物硫化氢的产生量很大、需经克劳斯还原反应还原、以及消耗大量能源等缺点。另外，目前仅有少数地区有条件使用天然气，因此受天然气气源等因素的影响该方法难以大规模应用。第二种焦炭法以硫磺和焦炭(过去采用木炭)为原料，具有能耗高、劳动强度大、单台设备生产效率低、设备寿命短和环境污染严重等缺点，属于即将被淘汰的生产路线，但目前国内仍有55％的生产厂家采用该工艺。

此外，专利(申请公开号CN101516775A)公开了一种制备二硫化碳的方法，以一氧化碳和硫化氢为原料反应生成硫化羰和氢，使硫化羰和催化剂接触反应生成二氧化碳和二硫化碳。该技术方案中制备二硫化碳的方法所需的压力较高，温度较高，反应原料为H₂S和CO，能耗高，成本较高，且都有很大的毒性，对环境和人体会造成一定危害。在此，提出一种操作简单，工艺便捷，产物纯度高，能耗低，且易于实现工业化生产的二硫化碳合成方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种设备简单、操作便捷、高效、低能耗的方法用于制备和提纯二硫化碳。

本发明所述的机械球磨合成二硫化碳的方法，是以硫化锂和四氯化碳为原料通过机械球磨的方法制备二硫化碳，并且采用蒸馏的方式获得纯度较高的二硫化碳。

本发明解决其技术问题采用的具体技术方案如下：

本发明所述的机械球磨合成二硫化碳的方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体的保护下，将硫化锂粉末与四氯化碳均匀混合，放置在密闭的球墨罐中；

(2)在室温条件下进行机械球磨反应生成二硫化碳；

(3)待反应结束并冷却后，通过蒸馏方式对反应后的混合物进行固液分离；

(4)将蒸馏后所得液体产物在一定温度下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。

优选的，步骤(1)中所述的惰性气体是不与反应物及生成物发生反应的气体或气体的混合物，包括氮气和氩气。

优选的，步骤(1)中所述的硫化锂和四氯化碳按物质的量比2：(1～3)混合。

优选的，步骤(2)中所述的机械球磨反应条件为：硫化锂和四氯化碳的混合物总质量与磨球的总质量比为1:(20～100)，球磨转速为200～500r/min，球磨时间为2～100h。

优选的，步骤(3)中所述的分离过程需在惰性气体的保护下进行，蒸馏温度为40～100℃。

优选的，步骤(4)中所述的冷却温度为-35～-25℃。

本发明与现有技术相比，其有益效果主要体现在：

(1)本发明机械球磨合成二硫化碳方法设备简单，工艺简便，产物纯度高，能耗低，易于工业化生产。

(2)本发明机械球磨合成二硫化碳方法以硫化锂固体和四氯化碳液体为原料进行固液反应，具有反应物间能够充分接触的优势，能够极大的提高产率。

附图说明

图1是实施例1反应后经蒸馏分离后的固态产物的XRD图，由于产物二硫化碳为液体在分离过程中已经分离，因此剩下固体产物。

具体实施方式

下面结合附图，以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

在氮气气氛保护下，将2g硫化锂和四氯化碳混合物(其中硫化锂0.73g，四氯化碳0.78ml)置于球墨罐中，磨球总质量与物料总质量比为20:1；在室温下，以500r/min的转速机械球磨反应48h；反应结束并冷却后，在氮气气氛保护下，再将球磨反应后的混合物加热至80℃蒸馏，分别得到固体产物和液体产物；将所得液体产物倒入冷却装置在-25℃下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。

实施例2

在氮气气氛保护下，将2g硫化锂和四氯化碳混合物(其中硫化锂0.46g，四氯化碳0.97ml)置于球墨罐中，磨球总质量与物料总质量比为50:1；在室温下，以200r/min的转速机械球磨反应100h；反应结束并冷却后，在氮气气氛保护下，再将球磨反应后的混合物加热至40℃蒸馏，分别得到固体产物和液体产物；将所得液体产物倒入冷却装置在-30℃下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。

实施例3

在氮气气氛保护下，将2g硫化锂和四氯化碳混合物(其中硫化锂0.33g，四氯化碳1.05ml)置于球墨罐中，磨球总质量与物料总质量比为70:1；在室温下，以500r/min的转速机械球磨反应2h；反应结束并冷却后，在氮气气氛保护下，再将球磨反应后的混合物加热至100℃蒸馏，分别得到固体产物和液体产物；将所得液体产物倒入冷却装置在-30℃下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。

实施例4

在氩气气氛保护下，将2g硫化锂和四氯化碳混合物(其中硫化锂0.33g，四氯化碳1.05ml)置于球墨罐中，磨球总质量与物料总质量比为100:1；在室温下，以400r/min的转速机械球磨反应12h；反应结束并冷却后，在氩气气氛保护下，再将球磨反应后的混合物加热至80℃蒸馏，分别得到固体产物和液体产物；将所得液体产物倒入冷却装置在-35℃下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。

实施例5

在氩气气氛保护下，将2g硫化锂和四氯化碳混合物(其中硫化锂0.46g，四氯化碳0.97ml)置于球墨罐中，磨球总质量与物料总质量比为80:1；在室温下，以300r/min的转速机械球磨反应24h；反应结束并冷却后，在氩气气氛保护下，再将球磨反应后的混合物加热至60℃蒸馏，分别得到固体产物和液体产物；将所得液体产物倒入冷却装置在-25℃下冷却，使四氯化碳凝固，固液分离后所得液体即为二硫化碳。