摘要：二氧化硫脲是一種新型的高效有機還原劑，具有熱穩定性能好、還原電位高、安全性能好等多種優良性能，用途較為廣泛，主要應用在印染和漂白工業中。本文從合成路線、反應機理、合成工藝、研究現狀等方面對二氧化硫脲進行介紹和分析，揭示生產工藝優化的關鍵環節。

　　二氧化硫脲(CH₄N₂O₂S)最早由學者Barett在1910年首次合成，由于反應條件要求嚴格，直到1967年由日本公司首次實現工業化生產。我國1980年才開始對二氧化硫脲的研制，到目前生產水平已經有了一定程度的提升，但是收率相對國外還有一定差距，且存在保質期較短、純度不高等問題，生產技術仍待進一步改進。

　　二氧化硫脲以硫脲和過氧化氫為合成原料，伴隨許多副反應發生。

　　二氧化硫脲有三種合成路線：一是以硫脲和臭氧作為原料;二是以過氧化氫、硫化銨和氰氨化鈣為原料;三是以硫脲和過氧化氫為原料，同時加入催化劑進行合成。由于臭氧較為昂貴且目前應用受到限制，所以第一條合成路線成本較高，第二種路線主要以其他生產過程中產生的廢液為原料，第三種合成路線原料易得且操作簡單，目前是國內外普遍采用的合成路線。

　　硫脲和過氧化氫合成二氧化硫脲屬于強放熱反應，除了發生主反應，還伴隨著平行的副反應和連串副反應，反應機理如下：

　　⑴硫脲與過氧化氫的總反應為：

　　圖1 二氧化硫脲生產主反應

　　(資料來源：中國知網)

　　⑵平行副反應

　　當PH值小于2時，硫脲被過氧化氫氧化為二硫化甲脒，不能進一步氧化生成二氧化硫脲：

　　圖2 二氧化硫脲生產平行副反應

　　(資料來源：中國知網)

　　⑶連串副反應

　　當過氧化氫投入過量時，二氧化硫脲可被進一步氧化,生產三氧化硫脲：

　　圖3 二氧化硫脲生產連串副反應

　　(資料來源：中國知網)

　　由此可見，二氧化硫脲的生產反應過程復雜，熱效應高，必須嚴格控制反應條件，包括保持適當的酸堿度、恰當的過氧化氫用量、及時移走反應放出的熱量和及時出料等，才能實現二氧化硫脲的高純度和高收率。

　　目前二氧化硫脲生產多采用水溶劑間歇法生產，存在產品質量差、收率低的缺陷

　　二氧化硫脲的生產方法根據生產過程中選用的溶劑可分為非水溶劑法和水溶劑法，非水溶劑法是指在脂肪醇或氯代烴類溶劑中進行，由于二氧化硫脲不溶于溶劑，因此產品收率較高，但是由于在非均相中反應，副產物較多且隨二氧化硫脲一起析出，產品純度低，不利于工業化生產;水溶劑法屬于均相反應，副產物少，產品純度高，易于工業化生產，但是收率低，目前國內外的二氧化硫脲生產以水溶劑法為主。

　　二氧化硫脲生產根據操作方式又可分為連續法和間歇法，連續法是指將硫脲溶液和過氧化氫按比例連續加入反應器內，控制PH值、反應溫度和溶液停留時間，使反應物從反應釜排出后迅速冷卻成漿狀的晶體，最后通過分離得到晶體產品。連續法的工藝流程復雜，對物料配比和生產條件要求較為嚴格，設備占地面積大，因此并未被廣泛采用。目前大多數生產企業主要采用操作較為簡單的間歇法生產二氧化硫脲。

　　二氧化硫脲的間歇法生產過程為：先將硫脲溶解于適宜溫度的水中然后加入到反應器中，充分攪拌、冷卻后，然后按照一定比例加入余下的硫脲和過氧化氫，保持反應在10℃以下、PH在3-5的條件下進行，間歇攪拌30分鐘，反應完成后在低溫下陳化結晶、過濾，再經過洗滌、過濾、干燥即可得到最終產品。間歇法具有設備少、流程短和操作簡單的優點，但由于物料在反應釜內停留較長時間，導致副反應多，存在產品質量不穩定、收率低的缺點。

圖4 二氧化硫的間歇法生產流程

　　(資料來源：中國知網)

　　我國生產的二氧化硫脲生產技術與國外相比仍有一定差距。

　　我國二氧化硫脲的研發和生產起步較晚，從開始研發至今生產技術水平已經得到了較大提升，但距離國外技術水平還有一定差距。我國生產二氧化硫脲的收率僅達到80%左右，而目前國外二氧化硫脲收率已達到90%以上;二氧化硫脲產品按照純度從低到高分為普通級、高純級、超高純級和納米級，目前我國僅能生產高純級以下的品種，國內高純級以上的產品絕大部分從德國、法國和日本進口，價格較為昂貴;此外，二氧化硫脲的保質期只有1-3個月，易發黃變質。

　　由于二氧化硫脲具有良好的應用前景，各國競相開發新的工藝技術來優化產品質量和提高產量。目前國內外對于生產工藝的改進主要有以下方向：

　　表1 二氧化硫脲生產工藝的主要研發方向

　　(資料來源：公開資料整理)

　　綜合我國的二氧化硫脲的研究現狀來看，對產品收率提升的研究較多，對于保質期和純度的研究還需要得到更多的關注。而且目前的工藝優化多針對間歇法生產為主，對于連續發生生產的工藝和設備研究較少。

　　結語

　　二氧化硫脲產品目前多采用硫脲和過氧化氫反應的合成路線，生產方法以間歇式水溶劑法為主。我國目前對于二氧化硫脲的生產工藝研發主要集中于收率的提高，純度的提升、保質期的延長以及對于連續法生產工藝需要更多的關注。