CN101343045B - 连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法 - Google Patents

连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法 Download PDF

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刘经福
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王前文
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Abstract

本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：a.熔化、升温，b.配制溶剂，c.反应，d.分离、固化、粉碎、提纯，e.干燥，f.筛分、充油，步骤b中，溶剂为复合溶剂，它由二硫化碳、二氯甲烷、SS助剂组成，三者的重量比例依次为：78-95：5-20：0.01-2，其中SS助剂为含不饱和键的烯烃。SS助剂可采用α-甲基苯乙烯、异戊二烯或1-乙烯基-3-环己烯。本发明的有益效果是：采用复合溶剂法生产，所得产品完全可以满足子午线轮胎的要求；采用连续生产，劳动生产率大大高于间歇法生产水平，而且保证了产品品质均一；采用液下粉碎，避免了不溶性硫磺粉碎带来的易燃易爆问题；基本无“三废“产生，属绿色环保方法。

Description

连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法
(一)技术领域
本发明涉及精细化学品领域里的不溶性硫磺的生产方法，特别涉及一种连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法。
(二)背景技术
不溶性硫磺又称聚合硫，不溶于CS2而得名，是子午线轮胎的必用硫化剂。随着轮胎子午化率的提高，对高热稳定性不溶性硫磺的需求增长迅速。因而，近年来对高热稳定性不溶性硫磺的研究也引起越来越多的重视。
以普通硫磺为原料生产不溶性硫磺的方法从硫磺温度上分为低温熔融法和高温汽相法，从淬火剂上又可分为水法和溶剂法。
国内大部分生产厂家和部分中国专利采用的是以水为淬火剂的方法，该方法生产的产品分散性差，热稳定性尤其是高热稳定性满足不了子午线轮胎对高热稳定性不溶性硫磺的要求，生产过程废水量大，环保问题突出。
也有国内厂家和部分中国专利采用的以二硫化碳为淬火剂生产不溶性硫磺，生产的产品质量在分散性、热稳定性上参差不齐，基本能满足子午线轮胎的需求。但一般为单批间歇生产，连续性不强，产品质量不稳定。不溶性硫磺粉碎时容易发生燃烧、爆炸事故，安全、环保问题十分突出。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种安全可靠、环保、效率高、产品质量好的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：a熔化、升温，b配制溶剂，c反应，d分离、固化、粉碎、提纯，e干燥，f筛分、充油，其特殊之处在于：步骤b中，溶剂为复合溶剂，它由二硫化碳、二氯甲烷、SS助剂组成，三者的重量比例依次为：78-95：5-20：0.01-2，其中SS助剂为含不饱和键的烯烃。SS助剂可采用α-甲基苯乙烯、异戊二烯或1-乙烯基-3-环己烯。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤d中，采用液下粉碎法，在多功能罐内，不溶性硫磺内加入多功能罐体积的20-50％的二硫化碳，开启液下粉碎机粉碎3-5小时。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤a中，原料硫磺用0.3-0.4Mpa的水蒸汽加热熔化3-5小时。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤a中，硫磺升温到600±50℃。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤c中，在带搅拌装置的反应罐内先将冷却至5-20℃的复合溶剂加至体积的70％，将600±50℃的高温气态硫磺直接通入复合溶剂内接触反应，生成不溶性硫磺，同时不断通入5-20℃的复合溶剂并搅拌，使反应罐内温度控制在20-50℃内。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤d中，不溶性硫磺固化温度为40-60℃，固化时间为1-2小时。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤e中，用50-70℃的热水在真空度≥95％的环境内进行负压干燥6-8小时，得到细度200-325目的不溶性硫磺粉末。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤f中，在不溶性硫磺粉末中填充重量5-33％的环烷烃油。
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，步骤d与步骤e之间还包括以下步骤：
d-1、含可溶性硫磺的二硫化碳经再生处理，分离出可溶性硫磺循环使用，再生塔塔底温度60-90℃，塔顶温度50-80℃，再生量1-3M3/h，蒸汽压力0.2—0.4Mpa。
本发明的有益效果是：
1.采用复合溶剂法生产，所得产品完全可以满足子午线轮胎对高热稳定性不溶性硫磺的要求；
2.采用连续生产，劳动生产率大大高于间歇法生产水平，而且保证了产品品质均一；
3.采用液下粉碎，避免了不溶性硫磺粉碎带来的易燃易爆问题；
4.基本无“三废“产生，属绿色环保方法。
(四)附图说明
附图为本发明的流程示意图。
(五)具体实施方式
实施例1
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：
a、原料硫磺熔化、升温：原料硫磺即工业硫磺用0.3-0.4Mpa的水蒸汽在熔硫槽中加热4小时熔化，通过泵打入硫磺升温罐内，升温到600℃；
b、复合溶剂配制：在复合溶剂循环罐内加入二硫化碳、二氯甲烷、和SS助剂组成复合溶剂，重量比例为二硫化碳：二氯甲烷：SS＝87：12：1，SS助剂采用α-甲基苯乙烯；
c、反应：在带搅拌装置的反应罐内先将经冷却至12℃的复合溶剂加至体积的70％，将600℃的高温气态硫磺直接通入复合溶剂内接触反应，生成不溶性硫磺，同时不断通入12℃的复合溶剂并搅拌，使反应罐内温度控制在32-38℃内；
d、分离、固化、粉碎、提纯：上述反应后的混合液，通过反应罐溢流口分别连续进入多个多功能罐内，分离出的复合溶剂进入复合溶剂循环罐内循环使用，不溶性硫磺在多功能罐内在47-53℃固化1.5小时，再加入多功能罐体积的35％的CS2(不溶性硫磺4-5吨，CS2重量为不溶性硫磺的1.5-2倍，实施例2与3中与此同)，开启液下粉碎机粉碎4小时；分多次用CS2提纯，得到含量98％以上的不溶性硫磺；
d-1、含可溶性硫磺的二硫化碳经再生处理，分离出可溶性硫磺(结晶硫)后，进入前工序循环使用，再生塔塔底温度70-80℃，塔顶温度60-70℃，再生量1-3M3/h，蒸汽压力0.2—0.4Mpa；
e、干燥：前述不溶性硫磺在多功能罐内，用57-63℃的热水在真空度≥95％的环境内进行负压干燥7小时，得到细度240-280目的不溶性硫磺粉末；
f、筛分、充油：不溶性硫磺粉末经过筛分，填充占不溶性硫磺粉末重量19％的环烷烃油，得到高热稳定性不溶性硫磺成品，包装。环烷烃油为制备不溶性硫磺常规使用的市售环烷烃油。
本发明的要点是提供一种以二硫化碳、二氯甲烷、SS助剂组成的复合溶剂作淬火剂，采用高温气相法连续生产不溶性硫磺。使用该淬火剂的产品质量在分散性、高热稳定性上完全可以满足对高热稳定性不溶性硫磺的需求。液下粉碎方法避免了不溶性硫磺粉碎带来的易燃易爆问题。
实施例2
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：
a、原料硫磺熔化、升温：原料硫磺即工业硫磺用0.3-0.4Mpa的水蒸汽在熔硫槽中加热3小时熔化，通过泵打入硫磺升温罐内，升温到550℃；
b、复合溶剂配制：在复合溶剂循环罐内加入二硫化碳、二氯甲烷、和SS助剂组成复合溶剂，重量比例为二硫化碳：二氯甲烷：SS＝78：5：0.01，SS助剂采用异戊二烯；
c、反应：在带搅拌装置的反应罐内先将经冷却至5℃的复合溶剂加至体积的70％，将550℃的高温气态硫磺直接通入复合溶剂内接触反应，生成不溶性硫磺，同时不断通入5℃的复合溶剂并搅拌，使反应罐内温度控制在20-26℃内；
d、分离、固化、粉碎、提纯：上述反应后的混合液，通过反应罐溢流口分别连续进入多个多功能罐内，分离出的复合溶剂进入复合溶剂循环罐内循环使用，不溶性硫磺在多功能罐内在40-46℃固化2小时，再加入多功能罐体积的20％的CS2，开启液下粉碎机粉碎3小时；分多次用CS2提纯，得到含量98％以上的不溶性硫磺；
d-1、含可溶性硫磺的二硫化碳经再生处理，分离出可溶性硫磺(结晶硫)后，进入前工序循环使用，再生塔塔底温度60-70℃，塔顶温度50-60℃，再生量1-3M3/h，蒸汽压力0.2—0.4Mpa；
e、干燥：前述不溶性硫磺在多功能罐内，用50℃的热水在真空度≥95％的环境内进行负压干燥8小时，得到细度200-240目的不溶性硫磺粉末；
f、筛分、充油：不溶性硫磺粉末经过筛分，填充占不溶性硫磺粉末重量5％的环烷烃油，得到高热稳定性不溶性硫磺成品，包装。
其余与实施例1相同。
实施例3
本发明的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：
a、原料硫磺熔化、升温：原料硫磺即工业硫磺用0.3-0.4Mpa的水蒸汽在熔硫槽中加热5小时熔化，通过泵打入硫磺升温罐内，升温到650℃；
b、复合溶剂配制：在复合溶剂循环罐内加入二硫化碳、二氯甲烷、和SS助剂组成复合溶剂，重量比例为二硫化碳：二氯甲烷：SS＝95：20：2，SS助剂采用1-乙烯基-3-环己烯；
c、反应：在带搅拌装置的反应罐内先将经冷却至20℃的复合溶剂加至体积的70％，将650℃的高温气态硫磺直接通入复合溶剂内接触反应，生成不溶性硫磺，同时不断通入20℃的复合溶剂并搅拌，使反应罐内温度控制在44-50℃内；
d、分离、固化、粉碎、提纯：上述反应后的混合液，通过反应罐溢流口分别连续进入多个多功能罐内，分离出的复合溶剂进入复合溶剂循环罐内循环使用，不溶性硫磺在多功能罐内在54-60℃固化1小时，再加入多功能罐体积的50％的CS2，开启液下粉碎机粉碎5小时；分多次用CS2提纯，得到含量98％以上的不溶性硫磺；
e、干燥：前述不溶性硫磺在多功能罐内，用70℃的热水在真空度≥95％的环境内进行负压干燥6小时，得到细度280-325目的不溶性硫磺粉末；
f、筛分、充油：不溶性硫磺粉末经过筛分，填充占不溶性硫磺粉末重量33％的环烷烃油，得到高热稳定性不溶性硫磺成品，包装。
其余与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，包括以下步骤：a熔化、升温，b配制溶剂，c反应，d分离、固化、粉碎、提纯，e干燥，f筛分、充油，其特征在于：步骤b中，溶剂为复合溶剂，它由二硫化碳、二氯甲烷、含不饱和键的烯烃组成，三者的重量比例依次为：78-95∶5-20∶0.01-2；步骤c中，在带搅拌装置的反应罐内先将冷却至5-20℃的复合溶剂加至体积的70％，将600±50℃的高温气态硫磺直接通入复合溶剂内接触反应，生成不溶性硫磺，同时不断通入5-20℃的复合溶剂并搅拌，使反应罐内温度控制在20-50℃内。
2.根据权利要求1所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤d中，采用液下粉碎法，在多功能罐内，不溶性硫磺内加入多功能罐体积的20-50％的二硫化碳，开启液下粉碎机粉碎3-5小时。
3.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤a中，原料硫磺用0.3-0.4MPa的水蒸汽加热熔化3-5小时。
4.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤a中，硫磺升温到600±50℃。
5.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤d中，不溶性硫磺固化温度为40-60℃，固化时间为1-2小时。
6.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤e中，用50-70℃的热水在真空度≥95％的环境内进行负压干燥6-8小时，得到细度200-325目的不溶性硫磺粉末。
7.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤f中，在不溶性硫磺粉末中填充重量5-33％的环烷烃油。
8.根据权利要求1或2所述的连续生产高热稳定性不溶性硫磺的方法，其特征在于：步骤d与步骤e之间还包括以下步骤：
d-1、含可溶性硫磺的二硫化碳经再生处理，分离出可溶性硫磺循环使用，再生塔塔底温度60-90℃，塔顶温度50-80℃，再生量1-3M3/h，蒸汽压力0.2-0.4MPa。
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