Сероуглерод

Нет в наличии

Сероуглерод синтетический технический — дисульфид углерода CS₂ (CAS 75-15-0), выпускаемый по СТО 00204168-008-2011 с показателями, согласованными с ГОСТ 19213-73. Это прозрачная бесцветная летучая жидкость с эфирным запахом: молярная масса 76,14 г/моль, плотность 1,263–1,265 г/см³ при 20 °C, показатель преломления nD²⁰ 1,627–1,629, цветность не более 20 единиц Хазена, нелетучий остаток до 0,002 %, сероводород отсутствует, реакция водной вытяжки нейтральная. Синтетический маршрут — взаимодействие метана с парами серы при 500–700 °C на силикагеле, поэтому партии стабильнее по прозрачности, чем продукт угольного метода. Основной потребитель — вискозное производство: щёлочную целлюлозу ксантогенируют сероуглеродом и получают растворимый в щёлочи ксантогенат целлюлозы для штапельного волокна, шинного корда и целлофана, а остальной объём уходит на ксантогенаты-флотореагенты, дитиокарбаматные ускорители вулканизации, четырёххлористый углерод и растворение серы, фосфора, каучуков и смол. Продукт кипит при 46 °C, вспыхивает при −30 °C и образует взрывоопасные смеси с воздухом в широком диапазоне 1–50 % по объёму, поэтому перекачку ведут по замкнутым заземлённым контурам под азотной подушкой.

Основные применения

  • Ксантогенирование щёлочной целлюлозы в производстве вискозного волокна, корда и целлофана
  • Сырьё для ксантогенатов-флотореагентов и дитиокарбаматных ускорителей вулканизации
  • Синтез четырёххлористого углерода и сероорганических промежуточных продуктов
  • Растворитель и экстрагент серы, фосфора, каучуков, смол, жиров и масел

Стандарты и документы

СТО 00204168-008-2011; ГОСТ 19213-73. Опасный груз ООН 1131, класс 3 (доп. 6.1), упаковочная группа I.

Характеристики

CAS
75-15-0
Формула
CS2
Молярная масса
76,14 г/моль
Класс вещества
сероорганический растворитель, дисульфид углерода
Внешний вид
прозрачная бесцветная жидкость; цветность ≤20 ед. Хазена (у технических партий допускается слабая желтизна)
Растворимость
практически нерастворим в воде (0,2–0,29 г/100 мл при 20 °C); смешивается с этанолом, бензолом, хлороформом, диэтиловым эфиром; растворяет серу, фосфор, йод, каучуки и смолы
Плотность
1,263–1,265 г/см³ при 20 °C
Температура хранения
прохладное помещение ≤25 °C
Класс опасности
3 (легковоспламеняющаяся жидкость), доп. риск 6.1 (токсичность)
ГОСТ / ТУ
СТО 00204168-008-2011; ГОСТ 19213-73

Применение по отраслям

Ксантогенирование целлюлозы и формование волокна

Наибольшая доля сероуглерода расходуется в вискозном цикле. Щёлочную целлюлозу после мерсеризации и предсозревания загружают в герметичный ксантогенатор и обрабатывают CS₂ при 22–35 °C в атмосфере азота; образуется оранжевый ксантогенат целлюлозы, который растворяют в разбавленном гидроксиде натрия до вискозы нужной вязкости и формуют через фильеры в кислотную осадительную ванну. Расход сероуглерода на этой стадии составляет 25–35 % к массе целлюлозы, а в пересчёте на готовое волокно отраслевые ориентиры дают 80–100 кг на тонну, причём до 30 % загрузки уходит на побочные реакции и возвращается только через системы улавливания. Цветность не выше 20 единиц Хазена и нелетучий остаток до 0,002 % напрямую влияют на белизну волокна и вязкость штапельной массы, поэтому партии с повышенным остатком отклоняют до переработки.

Ксантогенаты, дитиокарбаматы и четырёххлористый углерод

Сероуглерод присоединяется к алкоголятам щелочных металлов с образованием ксантогенатов по схеме CS₂ + ROH + KOH → ROCS₂K + H₂O; типовой режим синтеза бутилового ксантогената калия — дозирование CS₂ в течение получаса при 0–10 °C и перемешивании, выход целевого продукта достигает 96 %. С аминами в щелочной среде получаются дитиокарбаматы: от тетраметилтиурамдисульфида и цинковых ускорителей вулканизации до фунгицидов и метам-натрия. Часть объёма хлорируют до четырёххлористого углерода, часть направляют на роданиды и гетероциклические сероорганические соединения. Для всех этих маршрутов критичны нейтральная реакция водной вытяжки, отсутствие сероводорода и низкое содержание карбонилсульфида: эти примеси отравляют катализаторы, снижают выход и портят запах готового реагента.

Сырьё для ксантогенатовых собирателей

Ксантогенаты натрия и калия остаются базовым классом селективных собирателей при флотации медных, медно-цинковых, свинцово-цинковых, никелевых и золото-серебряных руд: реагент закрепляется на поверхности сульфида, делает её гидрофобной и выносит минерал на пузырьках воздуха. Российский рынок ксантогенатов оценивается примерно в 30 тыс. т в год и в основном опирается на отечественный сероуглерод; на обогатительных фабриках всё чаще применяют микрогранулированные формы реагента, снижающие пыление. Чистота исходного CS₂ отражается на качестве собирателя и на извлечении металла, а стабильная плотность 1,263–1,265 г/см³ упрощает объёмное дозирование при непрерывном синтезе реагентов прямо на площадке потребителя.

Проверка партии по показателю преломления и плотности

На предприятиях-потребителях сероуглерод принимают по короткой схеме без хроматографии. Показатель преломления измеряют рефрактометром Аббе при 20 °C по методике ГОСТ 18995.2-73, плотность — денсиметром по ГОСТ 18995.1-73 с температурным пересчётом, нелетучий остаток определяют выпариванием 50 см³ пробы на водяной бане, дополнительно фиксируют прозрачность, цветность по Хазену, нейтральность водной вытяжки и отсутствие сероводорода. Отклонение nD²⁰ от коридора 1,627–1,629 указывает на разбавление, увлажнение или загрязнение партии, и такой контроль занимает меньше часа — заметно дешевле, чем остановка непрерывного реактора после загрузки сотен килограммов несоответствующего сырья. Пробу из цистерны отбирают через пробоотборное устройство на люке, не сбрасывая азотную подушку.

Практические нюансы

Нормы СТО 00204168-008-2011 и ГОСТ 19213-73

Внешний вид — прозрачная бесцветная жидкость. Массовая доля основного вещества — не менее 98,5 %. Плотность при 20 °C — 1,263–1,265 г/см³. Показатель преломления nD²⁰ — 1,627–1,629. Цветность — не более 20 единиц Хазена. Массовая доля нелетучего остатка — не более 0,002 % (выпаривание 50 см³ пробы). Реакция водной вытяжки — нейтральная. Сероводород — отсутствие. Гарантийный срок — 1 год со дня изготовления. Такой набор показателей позволяет вискозным и химическим площадкам сравнивать партии между собой без полного анализа спектра примесей.

Расхождения в справочных данных и в классификации

Публикуемые характеристики CS₂ расходятся, и при составлении регламента это надо учитывать. Температура кипения приводится как 46; 46,2 и 46,25 °C, температура плавления как −111 и −111,6 °C, молярная масса как 76,1; 76,13 и 76,14 г/моль, растворимость в воде как 0,2 и 0,29 г/100 мл, температура вспышки как −30 и −22 °C, самовоспламенения — 90 и 100 °C, нижний предел взрываемости — 1; 1,25 и 1,3 % по объёму при общем верхнем пределе 50 %. Доля мирового потребления, приходящаяся на вискозу, оценивается источниками от 35–50 до 75–80 %. Отдельно различают транспортную и токсикологическую классификацию: транспортный класс — 3 с дополнительной опасностью 6.1 и упаковочной группой I, тогда как по степени воздействия на организм вещество относят ко 2-му классу опасности (высокоопасное); встречающееся в каталогах отнесение к упаковочной группе II транспортным правилам не соответствует. Наконец, ГОСТ 19433-88 и ГОСТ 18995.1-73 / 18995.2-73 — это классификация опасных грузов и методики испытаний, а не стандарты на сам продукт: в паспорте качества они не заменяют СТО 00204168-008-2011 и ГОСТ 19213-73.

Азотная подушка против хранения под слоем воды

Два подхода к подавлению испарения дают разный результат. Азотная подушка 0,01–0,03 МПа вытесняет кислород, сохраняет цветность и держит продукт в товарном состоянии весь гарантийный год — это заводская схема для цистерн и танк-контейнеров. Водяной затвор снижает унос паров из открытой тары, но длительный контакт с влагой ведёт к накоплению сероводорода и росту цветности, из-за чего партия перестаёт соответствовать норме по H₂S. Для товарного сероуглерода по СТО применяют инертный газ, а воду используют только при локализации разлива и охлаждении ёмкостей в аварийной ситуации.

Российская цепочка: сероуглерод, ксантогенаты, флотация

Внутренний рынок опирается на крупнотоннажное синтетическое производство мощностью порядка 60 тыс. т в год, работающее на природном газе и сере; часть объёма уходит на экспорт, часть перерабатывается в ксантогенаты на той же площадке — выпуск бутилового и амилового ксантогенатов калия ведётся с начала 1970-х годов. Ёмкость российского рынка ксантогенатов оценивают примерно в 30 тыс. т в год, и она почти полностью замкнута на отечественный CS₂. Для внешнеторгового оформления продукт проходит по коду ТН ВЭД 2813 10 000 0.

Перекачка, отбор проб и обращение с разливом

Насосы, шланги и трубопроводы заземляют, перекачку ведут в замкнутом контуре без сброса азотной подушки. Пробу из цистерны берут пробоотборным устройством через люк; перед анализом шланг промывают продуктом в приёмную ёмкость с водой. Датчики газоанализатора размещают у пола и в приямках, поскольку пары тяжелее воздуха. Разлитый продукт обваловывают и засыпают песком, собирают в закрытую тару и передают лицензированному оператору отходов; смыв в канализацию запрещён. Ёмкости заполняют не более чем на 90 % объёма, оставляя запас на температурное расширение.

Хранение и безопасность

Условия хранения
Огнестойкое затенённое помещение отдельно от окислителей и пищевых продуктов; герметичная стальная тара под инертной атмосферой, температура склада не выше 25 °C, цистерны не оставляют под прямым солнцем.
Меры безопасности
Взрывозащищённое электрооборудование, заземление ёмкостей и шлангов, антистатическая одежда, запрет курения и открытого огня; непрерывный газоанализ CS₂, противогаз марки А или БКФ либо иное средство защиты органов дыхания с фильтром для органических паров, защитные очки и химстойкие перчатки (поливиниловый спирт, фторэластомер). При крупной утечке — автономный дыхательный аппарат и эвакуация. На площадке предусматривают аварийный душ и станцию промывки глаз.
Перевозка
Только как опасный груз ООН 1131 с маркировкой «чёрное пламя на красном фоне» и знаком токсичности; сопроводительные документы по правилам перевозки опасных грузов, специализированный подвижной состав и допущенные водители.
Вентиляция
Приточно-вытяжная вентиляция складов и наливных зон с кратностью по расчёту (в зоне отбора проб и разлива ориентируются на 6–8 объёмов в час); местная вытяжка у насосов и фланцев с нижним забором, так как пары тяжелее воздуха.
Температурный режим
Рабочий интервал хранения от +5 до +25 °C; продукт не нагревают и не подвергают действию открытого огня, замерзание при −111 °C для складских условий не актуально.
Тара
Стальные бочки 200–275 л, канистры 20–25 л, авто- и железнодорожные цистерны и танк-контейнеры с герметичной арматурой и манометром азотной подушки; бытовая и несертифицированная тара запрещена.

Частые вопросы

По каким нормативам выпускают этот сероуглерод?
Основной документ — СТО 00204168-008-2011, стандарт организации-изготовителя. Его показатели согласованы с ГОСТ 19213-73 «Сероуглерод синтетический технический», который задаёт те же нормы плотности, показателя преломления, цветности, нелетучего остатка и отсутствия сероводорода. Оба обозначения указывают в паспорте качества на партию.
Чем синтетический продукт отличается от угольного и регенерированного?
Синтетический получают из метана и паров серы при 500–700 °C, и он выходит стабильно прозрачным. Угольный метод (сульфидирование древесного угля при 750–1000 °C) исторически давал более тёмные партии с резким запахом. Регенерированный из паров вискозного цеха дешевле, но имеет желтоватый оттенок и переменный набор примесей, поэтому для вискозы и тонкого синтеза берут синтетический сорт.
Почему для вискозы важны цветность и нелетучий остаток?
Окрашенные примеси переходят в ксантогенат и снижают белизну волокна, а нелетучий остаток свыше 0,002 % ухудшает степень ксантогенирования и вязкость штапельной массы. Именно поэтому норма по Хазену держится на уровне 20 единиц, а партии с завышенным остатком на комбинатах отклоняют до переработки.
Как проверить партию при приёмке без хроматографии?
Измеряют показатель преломления рефрактометром Аббе при 20 °C по ГОСТ 18995.2-73 и плотность денсиметром по ГОСТ 18995.1-73, выпаривают 50 см³ пробы на водяной бане для нелетучего остатка, оценивают прозрачность и цветность по Хазену, проверяют нейтральность водной вытяжки и отсутствие сероводорода. Результаты сверяют с паспортом изготовителя; расхождение по nD²⁰ означает влагу или разбавление.
Хранить под азотом или под слоем воды?
Промышленная практика различается. Заводская схема — герметичная стальная ёмкость с азотной подушкой: инертный газ вытесняет воздух и снимает риск воспламенения. Приём с водяным затвором встречается в старых инструкциях как способ подавить испарение, но при длительном контакте с водой в продукте накапливается сероводород и растёт цветность, поэтому для товарных партий по СТО применяют азот, а водяной слой оставляют аварийным приёмом при локализации разлива.
Какие гигиенические нормативы действуют по парам?
В справочниках встречаются разные значения предельно допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³ максимально разовая при 3 мг/м³ среднесменной, а также более жёсткие 1 мг/м³ в изданиях прошлых лет; для атмосферного воздуха приводят 0,03 мг/м³ максимально разовую и 0,005 мг/м³ среднесуточную. Планировать контроль следует по действующему санитарному нормативу и по значению, указанному в паспорте безопасности партии.
Можно ли ориентироваться на запах при работе?
Нет. Порог восприятия сладковато-эфирного запаха в разных источниках указывают от долей миллиграмма до десятков мг/м³, а обоняние быстро притупляется, поэтому запах не показывает ни превышения норматива, ни момента замены фильтра. Единственный корректный способ — стационарный газоанализатор с датчиками у пола, так как пары в 2,6 раза тяжелее воздуха и скапливаются в приямках.
Почему перевозка возможна только специализированным транспортом?
Продукт отнесён к опасным грузам: ООН 1131, транспортный класс 3 с дополнительной опасностью 6.1, упаковочная группа I, классификационный шифр 3121 по ГОСТ 19433-88 и код опасности 336. Обычный грузовой автомобиль и бытовая тара не допускаются — нужны цистерна или танк-контейнер под азотом, маркировка, аварийная карточка и допущенный к перевозке водитель.
Чем тушить пожар и как локализовать разлив?
Для тушения применяют пену, порошок, диоксид углерода и распылённую воду, которой одновременно охлаждают соседние ёмкости. Разлив обваловывают и засыпают песком, собирают в закрытую тару и передают лицензированному оператору отходов; остатки нейтрализуют раствором гипохлорита натрия. Сброс продукта в канализацию и водоёмы запрещён — пары стелются по низинам и образуют взрывоопасную смесь.
Какой срок годности и какие документы идут с партией?
Гарантийный срок изготовителя — 1 год со дня выпуска при хранении в герметичной таре под инертной атмосферой; после вскрытия цистерны продукт расходуют в кратчайшие сроки. С отгрузкой передают паспорт качества по СТО 00204168-008-2011 с плотностью, показателем преломления и цветностью, паспорт безопасности, сертификат анализа партии и транспортные документы опасного груза.

Источники