本发明属于无机化工产品制备技术领域，尤其涉及一种二氯化硫的制备方法及制备装置。
背景技术：
二氯化硫是重要的无机化工产品，分子结构式为SCl2，广泛应用于有机合成，制造酸酐或有机酸的氧化物，高压润滑剂和切削泊的添加剂，处理植物油类(如玉米油、大豆油)的加工处理剂。还可用作消毒剂和杀菌剂。
CN95110380 公开了一种二氯化硫的合成方法，采用硫磺与氯气在30～80℃下合成得到一氯化硫，再控制反应温度30～80℃将氯气通入一氯化硫液体中制得二氯化硫气体。该方法反应速度慢，收率未报道。
CN91104832 公开了一种二氯化硫的合成方法，采用硫磺与氯气在30～80℃下合成得到一氯化硫，再控制反应温度30～80℃，在催化剂FeCl3 (或Fe 粉、FeCl2、A1Cl3)存在条件下将氯气通入一氯化硫液体中，制得二氯化硫，收率未报道。
CN1473758A 公开了一种二氯化硫的制备方法，采用一氯化硫在路易斯酸催化下0～10℃通入氯气制备二氯化硫，加入的催化剂(Fe粉、Fe2S 、FeCl3、A1Cl3等)部分溶解在二氯化硫中，部分以微小颗粒悬浮在二氯化硫中，剩余部分沉降在反应釜底。在使用二氯化硫为原料合成其他产品时对其中残留催化剂的量有严格要求，以免影响下游产品的含量、收率及产品性能。现有工艺多为采用过滤的方式去除固态催化剂，再经蒸馏来去除二氯化硫里溶解的催化剂。
CN104098072A公开了一种以负载三氯化铁粒状活性炭FeCl3/C为催化剂，以一氯化硫和氯气为反应原料和载气，汽化后的氯气和一氯化硫的混合气体进入固定床催化管式反应器，连续气相催化法制备二氯化硫的工艺。该工艺存在以下三个缺点：一是需要将一氯化硫完全气化，对反应设备要求较高；二是氯气和一氯化硫摩尔比为5∶10～1，单程氯气消耗量大；三是由于催化反应温度为30～50℃，所生成的二氯化硫为液态，催化剂中的有效成分FeCl3会有少量溶解在液态二氯化硫中，影响产品的纯度。
US3219413 报道了一种连续生产二氯化硫的合成方法，采用工业硫磺在80～125℃条件下通入氯气，得到一氯化硫和二氯化硫混合物，在液态混合物中加入一定量的Fe粉(或Fe2S、FeC13)，80～125℃条件下边通氯气边蒸馏，过量氯气套用至一氯化硫合成。此方法通过合成先得到二氯化硫粗品，然后通过蒸馏得到二氯化硫，但该方法使用催化剂，蒸馏时二氯化硫分解严重，所得产品纯度低，装置生产能力低。
US3071441 公开了一种二氯化硫的蒸馏方法，在一氯化硫与氯气合成得到的粗品二氯化硫中加入投料重量，0.2～1.0%的PCl5 稳定剂进行蒸馏，蒸馏收率小于65%。
US3071442 公开了一种二氯化硫的蒸馏方法，在一氯化硫与氯气合成得到的粗品二氯化硫中加入亚磷酸酯或亚磷酸氢酯等稳定剂经行蒸馏，蒸馏收率小于70%，且在加入亚磷酸酯或亚磷酸氢酯类稳定剂时会发生放热反应，可能导致稳定剂自然。由于二氯化硫在蒸馏过程中易受热发生分解反应，蒸馏得到的产品中仍然含一定量的一氯化硫，剩余釜液为大量一氯化硫和少量二氯化硫的混合物。该混合物在含有三氧化磷稳定剂的情况下，不能再与氯气发生反应用于合成二氯化硫。因此二氯化硫粗品在蒸馏过程中会产生大量的废液以及废气，对环境造成污染。
上述工艺大多存在以下缺点:
1、由于一氯化硫反应得到二氯化硫为可逆反应，在氯气不过量的情况下，反应易往逆反应方向进行，因此传统工艺很难做到高转化率及高含量的二氯化硫。
2、传统工艺利用过滤可去除大部分催化剂，但仍有部分催化剂溶解在二氯化硫产品中，影响产品的品质，需要进行蒸馏分离出催化剂。由于反应可逆，蒸馏时温度升高，反应逆方向进行，使二氯化硫分解生成一氯化硫和氯气，产生大量含一氯化硫的釜液以及氯气尾气，对环境造成危害。
3、在蒸馏二氯化硫时，往蒸馏液中加入一定量的三氯化磷(或五氯化磷等)稳定剂，能够使蒸馏收率提高到83%。但是蒸馏后的釜液中将含有一定量的三氯化磷(或五氯化磷等)，在有稳定剂存在的条件下，蒸馏釜液不能再与氯气反应，导致蒸馏釜液不能循环使用，只能作为废液处理，三废量大。
4、传统工艺蒸馏出来的二氯化硫产品含量小于85%。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、无催化剂残留、无需蒸馏、产品纯度和收率高、无废弃物产生的二氯化硫制备方法，另外，还提供一种该制备方法所使用的制备装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种二氯化硫的制备方法，以一氯化硫和氯气为原料在60℃～120℃的温度下进行合成反应，所得的气态混合物进入装载二氧化硅的催化反应器，在60℃～90℃下进行催化反应，所得产物经冷凝后收集，得到液态二氯化硫。
上述的二氯化硫的制备方法，优选的，所述合成反应的温度为70℃～90℃。
上述的二氯化硫的制备方法，优选的，所述氯气和一氯化硫的摩尔比为0.7～1.0∶1。
上述的二氯化硫的制备方法，优选的，总的反应时间为6h～14h。
上述的二氯化硫的制备方法，优选的，所述二氧化硅的粒径为2 mm～5mm。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的二氯化硫的制备方法所使用的制备装置，包括依次连通的反应液釜、催化反应器、冷凝器和接收釜，所述反应液釜上设有通气管，所述催化反应器包括催化反应管和套设于催化反应管外的加热管，所述催化反应管两端开口，一端与反应液釜连接，另一端与冷凝器连接，所述加热管一端设有加热介质入口，另一端设有加热介质出口。
上述的二氯化硫的制备方法所使用的制备装置，优选的，所述催化反应器沿竖直方向设置。
上述的二氯化硫的制备方法所使用的制备装置，优选的，所述冷凝器靠近接收釜的一端设有气体出口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的二氯化硫的制备方法，由于采用二氧化硅作为催化反应的催化剂，取得了两个意想不到的技术效果：一是二氧化硅作为催化剂在60～90℃下可有效抑制合成二氯化硫中的可逆反应，因而反应转化率很高，二氯化硫收率达到92%以上。二是二氧化硅为颗粒状的固态，二氧化硅不会溶解到反应产物中，因而所得二氯化硫产品无催化剂残留，无需蒸馏，所得产品的纯度高，达95%以上。
2、本发明的二氯化硫的制备方法，合成反应优选温度为70℃～90℃，申请人经大量实验后确定，该温度范围的合成反应与60℃～90℃的催化反应配合，所得二氯化硫产品的收率高。
3、本发明的二氯化硫的制备方法，氯气和一氯化硫的摩尔比优选为0.7～1.0∶1，氯气和一氯化硫合成二氯化硫的理论摩尔比为0.5∶1，本发明在一定程度上加大氯气的用量，可以很好的抑制二氯化硫分解为一氯化硫的逆反应，特别是在催化反应管中的逆反应，提高二氯化硫的收率和品质。
4、本发明的二氯化硫的制备方法所使用的制备装置，操作简单，连续稳定，过量的氯气循环使用；无废气、废渣和废液等污染环境的废弃物产生。催化反应器优选为沿竖直方向设置，即使催化反应产物中有一氯化硫存在，由于一氯化硫的沸点为137℃，而本发明的催化温度为60℃～90℃，一氯化硫将凝结成液体顺着催化反应管的内壁流回反应液釜。进一步提高了产品的纯度。
附图说明
图1为本发明实施例的二氯化硫制备方法所使用的制备装置。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例：
一种二氯化硫的制备方法，以一氯化硫和氯气为原料在60℃～120℃的温度下进行合成反应，所得的气态混合物进入装载二氧化硅的催化反应器，在60℃～90℃下进行催化反应，所得产物经冷凝后收集，得到液态二氯化硫。
其中，氯气和一氯化硫的摩尔比为0.7～1.0∶1，所述总反应的时间为6h～14h。二氧化硅的粒径为2 mm～5mm。
上述二氯化硫制备方法所使用的制备装置，包括依次连通的反应液釜1、催化反应器3、冷凝器4和接收釜5，反应液釜1上设有通气管2，催化反应器3包括催化反应管31和套设于催化反应管外的加热管32，催化反应管31两端开口，一端与反应液釜1连接，另一端与冷凝器4连接，加热管一端设有加热介质入口，另一端设有加热介质出口。
本实施例中，催化反应器3沿竖直方向设置；冷凝器4靠近接收釜5的一端设有气体出口41。
采用该装置制备二氯化硫的过程为：一氯化硫加入反应液釜1中，催化剂二氧化硅装入催化反应管内，加热管32内通入60℃～90℃的循环保温液体，反应液釜1加热至60℃～120℃后通入氯气，反应过程中反应液釜1的温度维持不变，催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后进入接收釜5中，即得到液态二氯化硫。反应完成后直接向反应液釜1加入一氯化硫开始下批次反应即可。未冷凝的气体（即氯气）经气体出口41逸出，收集后可循环使用。
实施例1：
向反应液釜1中加入110.00 g（1.63 mol）一氯化硫，40g粒径2mm的二氧化硅装入内径为20mm的催化反应管31中，加热管32内通入65℃液体循环保温，反应液釜1加热至120℃后通入氯气，反应釜1维持在该温度下反应6小时后停止通氯，共通氯88.00 g（1.24 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品160.93 g，产品含量97%，产品收率93%。 未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。
实施例2：
向反应液釜1中加入110.00 g（1.63 mol）一氯化硫，40 g粒径5 mm的二氧化硅装入内径为20 mm的催化反应管31中，加热管32内通入65℃液体循环保温，反应液釜1加热至110℃后通入氯气，反应釜1维持在该温度下反应14小时后停止通氯，共通氯88.00 g（1.24 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品160.86 g，产品含量96%，产品收率92%。未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。
实施例3：
向反应液釜1中加入110 g（1.63 mol）一氯化硫，70 g粒径3 mm的二氧化硅装入内径为20 mm的催化反应管31中，加热管32内通入60℃液体循环保温，反应液釜1加热至90℃后通入氯气，反应13小时后停止通氯，共通氯115.70 g（1.63 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品157.58 g，产品含量98%，产品收率92%。未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。
实施例4：
向反应液釜1中加入110.00 g（1.63 mol）一氯化硫，30g粒径3mm的二氧化硅装入内径为20mm的催化反应管31中，加热管32内通入90℃液体循环保温，反应液釜1加热至60℃后通入氯气，反应釜1维持在该温度下反应13小时后停止通氯，共通氯81.01g（1.14 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品166.09 g，产品含量95%，产品收率94%。未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。
实施例5：
向反应液釜1中加入110.00 g（1.63 mol）一氯化硫，40g粒径3mm的二氧化硅装入内径为20 mm的催化反应管31中，加热管32内通入65℃液体循环保温，反应液釜1加热至70℃后通入氯气，反应釜1维持在该温度下反应10小时后停止通氯，共通氯88.00 g（1.24 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品169.62 g，产品含量95%，产品收率96%。未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。反应液釜直接用于下一批次投料。
实施例6：
向实施例5反应完后的反应液釜1中加入110.00 g（1.63 mol）一氯化硫，40g粒径3mm的二氧化硅装入内径为20 mm的催化反应管31中，加热管32内通入65℃液体循环保温，反应液釜1加热至85℃后通入氯气，反应釜1维持在该温度下反应10小时后停止通氯，共通氯88.00 g（1.24 mol）。催化反应器3顶部的气相部分经冷凝器4冷凝后得到二氯化硫产品174.92 g，产品含量95%，产品收率99%。未冷凝的气体在气体出口41收集后可循环使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。