一種用于合成硫酰氟的催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工合成領(lǐng)域，特別涉及一種用于合成硫酰氟的催化劑及使用該催化 劑合成硫酰氟的方法。 技術(shù)背景
[0002] 硫酰氟（SO2F2)，常溫常壓下為無色無臭氣體，由于其具有擴(kuò)散滲透性強(qiáng)、廣譜殺 蟲、用藥量省、殘留量低、殺蟲速度快、散氣時間短、低溫使用方便、對發(fā)芽率沒有影響和毒 性較低等特點，越來越廣泛地應(yīng)用于倉庫、貨船、集裝箱和建筑物、水庫堤壩、白蟻防治以及 園林越冬害蟲、活樹蛀干性害蟲的防治。同時由于其不破壞臭氧層，所以它是一種理想的 替代甲基溴綠色環(huán)保熏蒸劑。目前報道的硫酰氟制備工藝路線主要有以下5種：1.以二氧 化硫和氟為原料的直接氟化工藝；2.以二氧化硫和亞硝酰氟為原料的亞硝酰氟工藝；3.以 氟磺酸和氯化鋇為原料的氟磺酸工藝；4.以硫化鋇和三氧化硫等為原料的氟硅酸鋇工藝； 5.以二氧化硫，氯氣和無水氫氟酸為原料的工藝。相比較而言，工藝路線5具有原料成本低 廉，反應(yīng)條件溫和，工藝操作簡單等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中得到普遍采用。前面4種方法沒有 商業(yè)價值。我國于80年代初就已開始試制硫酰氟。工藝5合成路線如下：
[0003] 氯化反應(yīng)：
[0004] S02+C12-SO2C12
[0005] 氟化反應(yīng)：
[0006]
[0007] 該方法是氣相反應(yīng)。所用的催化劑主要有活性炭、炭載鈀等。美國三篇專利中 (US2772144，US3092458，US4102987)就講述了一種使用炭載鈀為催化劑，二氧化硫、氯氣和 氟化氫混合氣相連續(xù)化反應(yīng)的合成工藝。但由于催化劑目標(biāo)產(chǎn)物選擇性差，生成的副產(chǎn)物 較難分離，而且催化劑容易失活催化效率低，催化劑成本高，所以采用該催化劑尚不能適應(yīng) 工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于合成硫酰氟的催化劑， 其突出優(yōu)點在于：原料轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性高，催化劑壽命長。
[0009] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0010] -種用于合成硫酰氟的催化劑，其特征在于，所述催化劑的載體是柱狀活性炭，其 上負(fù)載堿金屬氟化物；所述催化劑的參數(shù)如下：水分< 5% ;比表面積多1000 mVg;耐磨強(qiáng) 度彡90% ;堆比重為350~400kg/m3,碘值為950~970mg/g;堿金屬氟化物質(zhì)量含量為 12%~17% ;柱狀活性炭的直徑< 4mm;所述催化劑的制備方法為：將堿金屬氟化物配置成 水溶液，按柱狀活性炭與堿金屬氟化物重量比為1 : 〇. 14~0. 25的比例，將柱狀活性炭在 水溶液中浸泡12-16小時后干燥。
[0011] 進(jìn)一步地，堿金屬氟化物為氟化鉀或氟化氫鉀。
[0012] 柱狀活性炭的直徑優(yōu)選為3_。
[0013] 堿金屬氟化物含量優(yōu)選為17%。
[0014] 所述催化劑pH值呈弱酸性或中性。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種使用上述催化劑合成硫酰氟的方法。
[0016] -種工業(yè)合成硫酰氟的方法，其特征在于，包括步驟：將催化劑加入到反應(yīng)器內(nèi)部 列管中，升溫至180°C，通入摩爾比為1 : 1.2 : 4的氯氣、二氧化硫、氟化氫進(jìn)行氯氟化 反應(yīng)，其中催化劑與氯氣的質(zhì)量比為1 : 10~16,制得目標(biāo)產(chǎn)物硫酰氟，所述催化劑的載 體是柱狀活性炭，其上負(fù)載堿金屬氟化物；所述催化劑的參數(shù)如下：水分< 5% ;比表面積 彡1000m2/g;耐磨強(qiáng)度彡90%;堆比重為350~400kg/m3,碘值為950~970mg/g;堿金屬 氟化物質(zhì)量含量為12%~17%;柱狀活性炭的直徑< 4mm;所述催化劑的制備方法為：將堿 金屬氟化物配置成水溶液，按柱狀活性炭與堿金屬氟化物重量比為1 : 〇. 14~0. 25的比 例，將柱狀活性炭在水溶液中浸泡12-16小時后干燥。
[0017] 本發(fā)明催化劑中堿金屬氟化物占整個催化劑質(zhì)量含量的12%以上，催化劑自身比 表面積不低于950m2/g，pH值為弱酸性~中性，堆比重為350~400kg/m3。使用本發(fā)明催 化劑，平均每公斤催化劑可生產(chǎn)硫酰氟產(chǎn)品22. 34kg;三種原料單耗為氯氣1. 22、二氧化硫 1. 05、氟化氫0. 79。本發(fā)明的催化劑單位重量的反應(yīng)產(chǎn)量是市售催化劑產(chǎn)品的將近3倍，取 得了意料不到的技術(shù)效果。
[0018] 本發(fā)明催化劑可使得合成硫酰氟用原料選擇性轉(zhuǎn)化率大大提高，單位重量催化劑 的催化產(chǎn)能也大大提高，合成硫酰氟反應(yīng)時間也有所縮短，且本發(fā)明催化劑制作工藝簡便， 適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】：
[0019] 催化劑的制備：
[0020] 實施例1 :
[0021] 在2.Om3塑料桶中，加入45kg氟化鉀，然后慢慢注入I. 2m3水，攪拌均勻；將該液體 快速倒入裝有約300kg柱狀活性炭（粒徑4mm)另一塑料桶中，靜置12小時后將活性炭自 然風(fēng)干；最后將風(fēng)干后的活性炭真空干燥。制得二元體系的催化劑。
[0022] 經(jīng)檢測，催化劑的各項參數(shù)如下：
[0023]
[0024] 實施例2 :
[0025] 在2. Om3塑料桶中，加入77kg氟化鉀，然后慢慢注入I. 5m3水，攪拌均勻；將該液體 快速倒入裝有約380kg柱狀活性炭（粒徑3. 5mm)另一塑料桶中，靜置14小時后將活性炭 自然風(fēng)干；最后將風(fēng)干后的活性炭真空干燥。制得二元體系的催化劑。
[0026] 經(jīng)檢測，催化劑的各項參數(shù)如下：
[0029] 實施例3 :
[0030] 在2. Om3塑料桶中，加入87. 5kg氟化鉀，然后慢慢注入I. 5m3水，攪拌均勻；將該液 體快速倒入裝有約350kg柱狀活性炭（粒徑3mm)另一塑料桶中，靜置16小時后將活性炭 自然風(fēng)干；最后將風(fēng)干后的活性炭真空干燥。制得二元體系的催化劑。
[0031] 經(jīng)檢測，催化劑的各項參數(shù)如下：
[0032]
[0033] 硫酰氟的制備：
[0034] 實施例4:
[0035] 將實施例1-3制備好的二元催化劑300kg，加入到反應(yīng)器內(nèi)部列管中，升溫至 180°C，通入摩爾比為1 : 1.2 : 4的氯氣、二氧化硫、氟化氫進(jìn)行氯氟化反應(yīng)，其中催化 劑：氯氣=1 : 14(質(zhì)量比），制得目標(biāo)產(chǎn)物硫酰氟。具體反應(yīng)過程：
[0036] 氣化工序：
[0037] 本生產(chǎn)系統(tǒng)原料共有三種，分別是：氯氣、二氧化硫、氟化氫。氯氣