CN107286066B - 一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硫化剂生产技术领域，公开了一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，包括如下步骤：二甲胺、二硫化碳和溶剂分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液；混合液进入塔式反应器后，在20℃～60℃的操作温度下，加入氧化剂对混合液进行分段氧化，得到反应液；反应液进行固液分离，得到固体物料；还公开了一种基于上述工艺的制作设备。本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中所带来的生产效率低，污染重的问题，进而提供一种生产效率高且环保的生产二硫化四甲基秋兰姆工艺及系统。
Description
技术领域
本发明属于硫化剂生产技术领域，具体涉及一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺及系统。
背景技术
二硫化四甲基秋兰姆为橡胶硫化超速促进剂，主要用于制造轮胎、内胎、胶鞋、医疗用品、电缆、工业橡胶制品等，在农业上用作杀菌剂或杀虫剂，也可用作润滑油添加剂。硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的生产路线基本有三种，钠盐氯气氧化法、钠盐双氧水氧化法和溶剂直接双氧水氧化路线，目前钠盐氯气氧化路线在生产过程中产生大量的含盐废水以及含有氯气和二甲胺的尾气，难于处理，污染较重，处理成本高，并且氯气属于剧毒品，在使用过程中存在安全隐患和环保问题；钠盐双氧水氧化路线虽然解决了尾气问题，但由于废水中含盐，难于生化处理。以上两种路线均为间歇性生产工艺，设备多但生产效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中所带来的生产效率低，污染重的问题，进而提供一种生产效率高且环保的生产二硫化四甲基秋兰姆工艺及系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，包括如下步骤：
(1)二甲胺、二硫化碳和溶剂分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液；
(2)混合液进入塔式反应器后，在20℃～60℃的操作温度下，加入氧化剂对混合液进行分段氧化，得到反应液；更优地，温度控制在30℃～45℃；
(3)反应液进行固液分离，得到固体物料。
可选地，所述氧化剂为浓度8wt％～30wt％的双氧水；更优地为浓度20wt％～27wt％的双氧水。
可选地，所述二甲胺与二硫化碳的摩尔比为0.8～1.2：1：更优地，其摩尔比为0.95～1.02：1；所述二甲胺与双氧水的摩尔比1：0.5～1.0，更优地，其摩尔比为1：0.6～0.8；所述溶剂用量与二甲胺用量的质量比为3～15：1，更优地，其质量比为6～8：1；
可选地，所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，所述溶剂的浓度为40wt％～90wt％。
可选地，还包括在步骤(1)二甲胺、二硫化碳和溶剂静态混合的步骤。
可选地，在步骤(2)中，双氧水分至少二次输入至塔式反应器内。
可选地，还包括脱溶回收的步骤。
还包括基于上述连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺的的系统，包括：
物料输送组件，包括溶剂输送组件、二甲胺输送组件和二硫化碳输送组件；
物料混合组件，其输入口连通所述输送组件的输出端；
塔式反应器，其输入口连通所述物料混合组件的输出端，双氧水输送组件与所述塔式反应器连通；
洗脱装置，其输入端连通所述塔式反应器的输出端。
可选地，所述塔式反应器为上旋式多层涡轮搅拌式，反应液通过所述塔式反应器的顶端流入至反应液储存罐内，反应液储存罐的出口与所述洗脱装置入口连通。
可选地，所述洗脱装置为连续逆向脱洗装置；所述物料混合组件包括静态混合器和反应混合器。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，包括如下步骤：二甲胺、二硫化碳和溶剂分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液；混合液进入塔式反应器后，在20℃～60℃的操作温度下，加入氧化剂对混合液进行分段氧化，得到反应液；更优地，温度控制在30℃～45℃；反应液进行固液分离，得到固体物料。采用上述工艺很大程度上缩短了反应时间，提高产出效益，且产品可以实现连续生产，避免了间歇生产的过程生产环境的变化造成生产产品的质量波动；反应物料的选择，从根本上解决了尾气和废水排放的污染难治理问题，使得废水产生量降低80％以上。
本工艺所采用的设备，其生产过程在密闭设备内完成，不会对周围的环境造成任何化学污染；本发明在物料输送组件至反应混合器的管路上设置了静态混合器，有利于二甲胺和二硫化碳的离子化反应，并实现均相混合；反应器采用连续上旋式塔式反应器，能够使物料充分混合，不会发生由于固体沉降或返混而导致局部过氧化的问题，内设的盘管使得反应温度更易控制，分布器使得双氧水分布更加均匀，外部设有盘管，循环水通过温度调节阀组实现自动控温，使氧化反应在平稳状态和均相体系中进行，提高了产品质量；在反应器的出料口处设置在线终点控制仪，准确判定反应终点，确保产品物料不会发生过氧化或氧化不足，影响产品质量。
在反应器的末端连接逆向洗脱装置，洗水用量降低证近60％；通过母液蒸馏，实现了连接固液分离及溶剂的回收再利用，增加本发明工艺的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。
实施例1
本实施例提供了一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的系统，参见图1所示，包括：
物料输送组件，包括溶剂输送组件、二甲胺输送组件和二硫化碳输送组件；
物料混合组件，其输入口连通所述输送组件的输出端；
塔式反应器，其输入口连通所述物料混合组件的输出端，双氧水输送组件与所述塔式反应器连通；
洗脱装置，其输入端连通所述塔式反应器的输出端。
溶剂输送组件包括溶剂计量泵1，及溶剂流量阀组4，二硫化碳输送组件包括二硫化碳计量泵3，及二硫化碳流量阀组6，二甲胺输送组件包括二甲胺计量泵2，及二甲胺流量阀组5，通过各自的流量阀组将物料流入至静态混合器19并泵入混合罐17，混合罐17的出口端与塔式反应器20连接，所述塔式反应器20为上旋式多层涡轮搅拌式，反应液通过所述塔式反应器20的顶端流入至反应液储存罐15内，反应液储存罐15的出口与所述洗脱装置14入口连通，连通管路上设有反应液储罐液位控制阀组10；双氧水输送组件从上至下依次包括第一段双氧水流量阀组7、第二段双氧水流量阀组8和第三段双氧水流量阀组9，上述的双氧水流量阀组设置于双氧水计量罐16与塔式反应器20连通的管路上；所述洗脱装置14包括与洗脱装置连接的母液罐11和用于反冲洗的一次水洗水罐12和二次水洗水罐13。
实施例2
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和溶剂分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为0.8：1，溶剂与二甲胺的质量比3：1；所述溶剂不限于甲醇、乙醇或异丙醇，本实施例的溶剂为乙醇；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为8wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在20℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比1：0.5；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
S4.溶剂回收。
实施例3
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和乙醇分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为0.95：1，乙醇与二甲胺的质量比6：1；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为20wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在35℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比0.6：1；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
S4.溶剂回收。
实施例4
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和乙醇分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为1：1，乙醇与二甲胺的质量比5：1；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为25wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在45℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比0.7：1；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
S4.溶剂回收。
实施例5
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和乙醇分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为1.02：1，乙醇与二甲胺的质量比10：1；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为28wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在50℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比0.8：1；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
S4.溶剂回收。
实施例6
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和甲醇分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为1.2：1，甲醇与二甲胺的质量比15：1；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为30wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在60℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比1.0：1；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
S4.溶剂回收。
对比例1
本实施例提供一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆工艺，包括如下步骤：
S1.将二甲胺、二硫化碳和甲醇分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液，二甲胺与二硫化碳的摩尔比为2：1，甲醇与二甲胺的质量比20：1；
S2.混合液进入塔式反应器后，浓度为30wt％的双氧水对混合液分三段进入塔式反应器，反应温度控制在60℃，得到反应液；其中，双氧水与二甲胺的摩尔比1.5：1；
S3.待反应液从塔式反应器顶部开始溢流至反应液储罐中部时，开始往洗脱装置进料，母液进入蒸馏工序，一级和二级洗水分别用泵泵入洗脱装置，逆向洗涤，从连续洗脱装置下来的物料经干燥系统进行干燥；
实验例
上述实施例2～实施例6和对比例1所得的硫化剂性质及产品转化率如下表所示：
表：
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)二甲胺、二硫化碳和溶剂分别输送至混合罐进行离子化反应，得到混合液；
(2)混合液进入塔式反应器后，在20℃～60℃的操作温度下，加入氧化剂对混合液进行分段氧化，得到反应液；
(3)反应液进行固液分离，得到固体物料；
所述氧化剂为浓度8wt％～30wt％的双氧水；
所述二甲胺与二硫化碳的摩尔比为0.8～1.2：1；所述二甲胺与双氧水的摩尔比1：0.5～1.0；所述溶剂用量与二甲胺用量的质量比为3～15：1；
通过流量阀组将物料流入至静态混合器并泵入混合罐，混合罐的出口端与塔式反应器连接，所述塔式反应器为上旋式多层涡轮搅拌式，反应液通过所述塔式反应器的顶端流入至反应液储存罐内，反应液储存罐的出口与所述洗脱装置入口连通；连通管路上设有反应液储罐液位控制阀组，双氧水输送组件从上至下依次包括第一段双氧水流量阀组、第二段双氧水流量阀组和第三段双氧水流量阀组，上述的双氧水流量阀组设置于双氧水计量罐与塔式反应器连通的管路上；所述洗脱装置包括与洗脱装置连接的母液罐和用于反冲洗的一次水洗水罐和二次水洗水罐；
在反应器的出料口处设置在线终点控制仪。
2.根据权利要求1所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
3.根据权利要求1所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于，所述洗脱装置为连续逆向脱洗装置。
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