[發明專利]單質硒作為催化劑的應用

有效

• 申請號: 201210391355.9
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102862962A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 柴立元;劉恢;楊本濤;彭兵;閔小波;楊志輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B17/06
• 分類號: C01B17/06;C01D5/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及到單質硒作為催化劑用于催化亞硫酸鹽反應制備單質硫。

背景技術

硒，氧族第34號非金屬元素，化學性質上與硫、碲相似。由于硒具有良好的光電特性，在電池、復印機等電子元件上有廣泛應用；硒也是人體和動物生命活動必須的微量元素，將硒添加至一些藥物中會起到很顯著的效果；同時硒及其化合物可在很多方面用作催化劑。中國專利ZL201110246100.9介紹了使用含硒的有機復合催化劑進行液相環氯化反應；中國專利201110319616.1介紹了硒化合物催化環己烯合成1,2-環己二醇的方法；對于單質硒的催化研究多在于對羰基化反應中，如硒催化CO/H₂O還原硝基苯制苯胺（彭愛東,陸世維.硒催化下CO/H₂O還原硝基苯制苯胺.催化學報.2002.23.5.457-459）。

硫磺為氧族單質非金屬固體，是一種重要的化工原料，廣泛用于生產各種化工產品、火藥、火柴、顏料以及藥用品，粉末狀的硫在農業上可用作殺蟲劑和殺菌劑。硫磺的主要來源于自然硫的礦床提取和天然氣、煤氣和工業廢氣中回收硫磺。隨著硫磺需求量的擴大，從含硫廢氣中回收硫磺日益成為一種重要的硫磺來源。中國專利ZL200910058717.0報道了一種低溫克勞斯硫磺回收工藝及裝置，但該工藝所指的低溫均為100℃以上的溫度，同時采用硫化氫與二氧化硫發生反應，如果處理不當H₂S跑出，則會造成污染。中國專利ZL200710035059.4提出了一種利用硫化鈉吸收SO₂制備硫磺的方法，該方法工藝流程長，成本高，且吸收過程中會有H₂S產生，造成環境污染，同時其制硫反應溫度較高為120～240℃。

發明內容

在對大量催化劑的文獻調研和探索及實驗研究后，我們發現了單質硒可以用作無機反應的催化劑，可在低溫下（80～100℃）催化亞硫酸鹽制備硫磺。

本發明的目的是在于提供一種單質硒應用于催化亞硫酸鹽反應制備高純單質硫，該方法中單質硒催化劑可回收并反復使用，降低生產成本。

本發明提供了單質硒的應用，具體是單質硒作為催化劑用于催化亞硫酸鹽反應制備單質硫。

所述的亞硫酸鹽反應是由亞硫酸鹽溶液發生自氧化還原生成硫和硫酸鹽，催化過程的反應溫度為80～100℃。

亞硫酸鹽溶液發生自氧化還原過程中，當亞硫酸鹽溶液變為淡黃色時，需過濾分離出催化劑硒，濾液再在80～100℃下繼續反應，直至產生硫沉淀。

本發明具體的應用過程是：將單質硒催化劑和亞硫酸鹽溶液加入到密閉容器中，并調節pH為3～4（優選采用亞硫酸調節pH），在80～100℃下進行催化反應制備單質硫；所述催化反應進行出現淡黃色時，過濾分離出單質硒，濾液再在80～100℃下繼續反應，直到產生硫沉淀。

所述應用中亞硫酸鹽包括：亞硫酸鈉鹽、亞硫酸氫鈉鹽、亞硫酸鉀鹽、亞硫酸氫鉀鹽、亞硫酸銨鹽或亞硫酸氫銨鹽。

本發明單質硒催化亞硫酸鹽反應制備高純單質硫的具體步驟：

在裝有密封塞、磁力攪拌子、溫度計、高溫pH計的四口燒瓶中，可按1/12～1/1700的摩爾比加入單質硒粉和亞硫酸鹽，采用亞硫酸調節反應液pH為3～4；采用磁力攪拌水浴鍋，升溫至80～100℃，持續反應150～600min，此時溶液變為淡黃色；將單質硒粉和溶液過濾開，回收單質硒催化劑，濾液返回四口瓶繼續反應150～360min，至反應完全。將溶液采用水冷卻，采用混合膜抽濾，把單質硫與溶液分開，收集單質硫。

本發明有益效果：

本發明與其他制硫磺技術相比具有以下優點：

1、采用本發明中的單質硒催化劑能實現低溫制備單質硫，成功突破了傳統方法制備硫所需高溫高壓的條件。

2、本發明中的單質硒催化劑與單質硫均為固體，在生成硫沉淀前，可將單質硒先行分離，從而可循環重復利用，生成的單質硫純度高。

3、同時，采用本發明中的單質硒催化劑，其結構和性能穩定。且基本能全部回收，可重復利用而不影響其催化性能。

4、本發明方法工藝流程簡捷，設備簡單，生產過程控制容易，產品質量高，生產成本低，其副產物硫酸鹽和硫酸氫鹽可外售，基本不污染環境。

具體實施方式

以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。

實施例1：