CN107986242A

CN107986242A - 连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法

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Publication number: CN107986242A
Application number: CN201711346976.4A
Authority: CN
Inventors: 谭建中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2018-05-04

Abstract

一种连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述方法通过中高温液态硫磺形成的雾化硫与雾化后的淬火剂在淬火罐喷出后相碰撞在空中形成液滴，均匀分散落入到料浆中而被相互隔开阻断，使刚淬火下去带有速粘性的液滴不溶性硫磺而固化成粉。实现所述方法的装置包括淬火容器罐（1）、带搅拌的老化输送罐（2）、固液离心分离罐（3）、水分干燥罐（4）、CS₂洗涤萃取罐（5）、95湿粉干燥罐（6）、干粉输送机（7）、淬火液池（8）和淬火液泵（9）。本发明的成功实施彻底解决了粘黏堵的问题，而且生产方式设计在一定的高度呈阶梯逐级向下流入每一道工序的作业罐来完成，使生产工艺像流水一样简单，可完全用自动化控制进行生产。

Description

连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法

技术领域

本发明涉及一种连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，属不溶性硫磺制备技术领域。

背景技术

不溶性硫磺是单质的硫（S8），经过熔融及加热到（380℃中温~700℃蒸汽硫、气化硫）激发硫的环状打开，形成两端带不饱和的硫原子自由基单体，在通过急冷的方式而产生可逆的聚合反应，生成长短不等的链式聚合物，该聚合物不溶于普通硫磺能溶解的溶剂，因此称为不溶性硫磺（IS），它是一种优良的橡胶硫化剂，具有使橡胶制品表面不喷霜，增加粘着性的作用，特别是在钢丝子午胎中能大幅提高橡胶与钢丝的粘合性能，还是一种优良的橡胶硫化促进剂，可使硫化速度加快，硫化均匀等作用。

“四高”不溶性硫磺指的是高含量、高细度、高热稳定性和高分散性的不溶性硫磺。

现国内外不溶性硫磺的生产方法有接触法、低温液相水法、中温（380℃）溶剂间隔干燥罐法，高温（700℃）水淬两步法，高温气化硫连续溶剂（CS₂）一步法，这些方法淬出来的不溶性硫磺都是带塑性的成坨成团的，因不溶性硫磺在刚淬火出来后具有速粘性；这些方法中只有一两家用“气化硫”连续一步（CS₂）法的产品不需要粉碎，直接用CS₂淬火成类似球状粉末，质量也是最佳的，特别体现在分散性能上。

因“气化硫连续一步溶剂法”都是采用高温气化硫、蒸汽硫，对设备的腐蚀性和压力要求都是很严格的，转化率只有35%~45%之间，能耗大，而且不能用水配制的淬火液来淬火实行不需粉碎的不溶性硫磺。

发明内容

本发明的目的是，为了寻求一种只用单一的气化硫和连续CS₂溶剂一步法来生产的“四高”不溶性硫磺粉的现状，本发明公开一种连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法。

本发明实现的技术方案如下，一种连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述方法通过中高温液态硫磺经特殊喷嘴喷射形成的雾化硫与雾化后的淬火剂在淬火罐喷出后相碰撞在空中形成液滴，均匀分散落入料浆中而被相互隔开阻断，使刚淬火下去带有速粘性的液滴不溶性硫磺固化成粉；所述方法的淬火方式可以在密闭的空间以不同的角度从不同的方位向空间喷出的两种介质促使形成均匀分布的雾化状而相互碰撞渗透成均匀液滴掉下料浆里固化成粉，不会粘黏成团成坨。

所述淬火剂包括CS₂与不溶性硫磺粉配制的料浆，或用加入助剂的水与普通硫磺粉形成的料浆。

所述中高温液态硫磺为380℃~700℃。

所述淬火方式包括以下四种形式：

（1）自产料浆循环淬火法，在设备安装完的所有准备工作完成后的第一次试生产前，淬火罐无料浆，以CS₂或水配制的淬火液，先注入一定量的淬火液进入水平淬火罐内，再准备开始淬火，要求在淬火时将喷雾化硫和喷淬火液雾化的喷出量都控制在很少的量，喷出的两种介质在液面上的空间要求呈均匀分散的分布，使喷出的淬火液雾化液滴与下面喷出的雾化硫液滴相互分散均匀地碰撞渗透后掉入底部而固化成粉再转变成料浆；通过一段时间的控量生产；淬火自产料浆达到规定量时，可按设计的产量进行放量生产，因此时的料浆已达要求，且前面的液滴进入料浆内固化成粉转变成后面淬火下来的料浆；多余料浆流入老化搅拌罐老化，最后通过溢出口进入后段工序；

（2）自产料浆自循环法，按（1）方式制取料浆，在淬火罐与第一个老化罐一侧的低部开一个料浆的分流口，分流到下面的一个储罐内利用储罐内接收的料浆和另加入配制好助剂的淬火液，边加入边搅拌均匀边抽出喷入淬火罐内上层形成的雾化液滴对喷出的雾化硫磺进行淬火，在空中进行包覆阻断而隔开。

（3）淬火罐内部未生产前先配制料浆淬火法，在生产之前的淬火罐内的中下部配制好设定比例的料浆：以CS₂为淬火液的料浆用不溶性硫磺粉配制；或以加入助剂的水为料浆用普通硫磺粉配制，也可用不溶性硫磺粉配制；或两者混配；然后通过淬火液滴掉入料浆内形成不互相粘黏的固化IS粉，其中一部分用于内部循环淬火用的料浆，多余的料浆经老化溢出进入下道工序；

（4）淬火罐外部料浆循环罐配制料浆再循环法，按（3）方法，利用多个带搅拌的连通罐按比例配制好料浆，然后喷出在淬火罐内上部空间形成雾化液滴与喷出的雾化硫液滴相互渗透在空中就被料浆包裹而固化成粉掉入淬火罐底部而不黏；当达到一定的量时，一部分流回外部循环罐用来淬火，一部分从老化罐上部出口溢出进入下道工序。

实现本发明的装置包括淬火容器罐、带搅拌的老化输送罐、固液离心分离罐、水分干燥罐、CS₂洗涤萃取罐、95湿粉干燥罐、干粉输送机、淬火液池和淬火液泵。

所述淬火罐一侧安装若干个串连带搅拌的老化输送罐；所述淬火罐与第一个带搅拌的老化输送罐相连接；最后一个带搅拌的老化输送罐的出口与固液离心分离罐进口连接；固液离心分离罐出口连接水分干燥罐的进口；水分干燥罐的出口连接CS₂洗涤萃取罐的进口；CS₂洗涤萃取罐的出口连接95湿粉干燥罐的进口；95湿粉干燥罐的出品将产口送至干粉输送机。

所述淬火罐为完全密封的圆锥顶圆柱形容器罐；淬火罐顶部有淬火液进口，淬火液泵从淬火液池中将淬火液泵入淬火罐；淬火罐上部有多个高温雾硫进口；在淬火罐内，高温雾硫与雾状的淬火液相碰撞在空中形成液滴，均匀分散落入到罐内的料浆中固化成粉转变成后面淬火下来的料浆；多余的料浆流入老化搅拌罐老化。

所述带搅拌的老化输送罐的顶部全部低于淬火罐顶部一定高度的距离，所述高度必须留足淬火时在淬火罐内上部空间，一般为淬火罐高度的1/2~1/3。

所述装置采用一定高度呈阶梯逐级向下流入每一道工序的作业罐来完成不溶性硫磺淬火后的连续生产：

第一层，带搅拌的老化输送罐的溢出口下面连接的固液离心分离罐用来分离老化后的酸性淬火液及水洗干净粉里的淬火液，再离心脱水；

②第二层，固液离心分离罐下面出口连接的水份干燥罐，对从离心罐放出的湿粉进行干燥；

③第三层，水分干燥罐下面出口连接CS₂洗涤萃取罐，用新鲜的CS₂液注入CS₂洗涤萃取罐内，把可溶性硫磺洗掉、滤干，使其达95%含量以上；

④第四层，即地面一层为真空干燥罐连接CS₂洗涤萃取罐下面出口，把含CS₂的湿粉进行干燥，干燥后的干粉从底部出料口放出进入地面的干粉输送机送入配粉充油车间充油包装为成品。

所述雾状淬火液液滴与下面喷出的雾化硫液滴相互分散均匀地碰撞渗透的综合温度为40℃~70℃。

所述淬火罐一侧带搅拌的老化输送罐可用以下设备替代：或是一条密封的槽沟，或是一根圆形大管；无论用那种替代，都要带搅拌的连通容器，且都要一端与淬火罐相连接，一端与固液离心分离罐。

本发明的有益效果是，本发明方法的成功实施彻底解决了粘黏堵的问题，而且生产方式设计为在一定的高度呈阶梯逐级向下流入每一道工序的作业罐来完成的，使得该工艺方法象流水一样简单，可完全用自动化控制进行生产。

本发明采用380℃~700℃的中温到高温气化硫的液态硫磺作为“四高”不溶性硫磺粉的原料来使用，拓展了工艺范围，给制造企业增加了选择余地。本发明生产的产品质量稳定：高含量95%以上；高细度，分子结构；高分散性，类似球状，易于滑行滚动；高热稳定性；105℃、15分钟、含量80%左右、120℃、15分钟50%左右。而其它不溶性硫磺的热稳定性：105℃、15分钟只有75%、120℃、15分钟只有40%左右。

本发明可用任何允许的液体用来做淬火液，增加了淬火液的适用范围。若用水作淬火液来淬火的转化率为55%~70%，高出其它的20%左右，生产成本低。

本发明适用于所有不需要粉碎的不溶性硫磺的制备。

附图说明

图1为本发明实施例制备“四高”不溶性硫磺的装置布置图；

图2是本发明方法的工艺流程图；

图中，1是淬火罐；2是带搅拌老化罐；3是固液离心分离罐；4是水分干燥罐；5是CS₂洗涤萃取罐；6是95湿粉干燥罐；7是干粉输送机；8是淬火液池；9是淬火液泵；10是溢出口；11是蒸发口；12是进热源；13是热源出口；14是排液口；15是抽真空；16进热源；17是CS₂排液口；18是热源出口；19是液位计；20是第一雾硫进口；21是第二雾硫进口。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图2所示：

一、本发明方法实施的设备设计安装

按照生产需要和和操作简便实用的要求，设计计算在一定的高度制造一个完全密封的顶锥圆柱形或其它形状的淬火容器罐，在淬火罐一侧定做若干个窜连带搅拌的老化输送罐与淬火罐相连通连接，或一条密封的槽沟，或一根圆形大管但都要带搅拌的连通容器且都与淬火罐相连通连接。该带搅拌的老化输送罐的顶部全部低于淬火罐顶部一定的距离，这一定的高度距离必须留足淬火在淬火罐内上部空间的足够距离，一般为淬火罐高的1/2~1/3，在同一水平的最后一个搅拌罐的顶部开溢流口，用作淬火老化区域段混合液物罐内液体高度的平衡口，满了就会溢出。

以水和水配料浆作为淬火液来淬火，溢出口后下面的作业工序分四个层段来完成，设备设计安装分四个水平梯度来进行：①第一层溢出口下面连接固液离心分离罐用来分离老化后的酸性淬火液及水洗干净粉里的淬火液，再离心脱水；②第二层在离心机下面出口连接水份干燥罐用来从离心机放出的湿粉进行干燥；③第三层在干燥罐下面出口连接CS₂洗涤萃取罐，用新鲜CS₂湿注入罐内把可溶性硫磺洗掉滤干使之达95%含量以上；④第四层即地面一层为真空干燥罐连接萃取罐下面出口，把含CS₂的湿粉进行干燥，干燥后的干粉从底部出料口放出进入地面的干粉输送机送入配粉充油车间充油包装为成品。

若是用CS₂及CS₂配制的料浆用来淬火可省去固液离心分离罐、水份干燥罐两层设备。

二、料浆来源和淬火方法

1、自产料浆循环淬火法

就是在设备安装完的所有准备工作都完成后的第一次试生产，以CS₂或水配制的淬火液先注入一定量的淬火液进这一水平淬火罐搅拌罐内，再准备开始淬火，要求在淬火时把喷雾化硫和喷淬火液雾化的喷出量都控制在很少小的量，这喷出的两种介质在液面上的空间要求呈均匀分散的分布，使喷出的淬火液雾化液滴与下面喷出的雾化硫液滴相互分散均匀地碰撞渗透后掉入液面底部而固化成粉再转变成料浆，通过一段时间的控量生产淬火自产料浆达到规定的量时可按设计的产量进行放量生产，因此时的料浆已达要求，且前面的液滴进入料浆内固化成粉转变成后面淬火下来的料浆，多余的流入老化搅拌罐老化而通过溢出口进入后段工序。

2、自产料浆自循环法

接方法1在淬火罐与第一个老化罐一侧的低部开一个料浆的分流口，分流到下面的一个储罐内利用储罐内接收的料浆和另加入配制好助剂的淬火液边加入边搅拌均匀边抽出喷入淬火罐内上层形成的雾化液滴对喷出的雾化硫磺进行淬火，在空中进行包覆阻断而隔开。

3、淬火罐内部未生产前先配制料浆淬火法

在生产之前的淬火罐内的中下部配制好设定比例的料浆：以CS₂为淬火液的料浆用不溶性硫磺粉配制，以加入助剂的水为料浆用普通硫磺粉配制，也可用不溶性硫磺粉配制或两者混配也可以的，然后通过淬火液滴掉入料浆内形成不互相粘黏的固化（IS）粉，一部分用来内部循环淬火用，多余的经老化溢出进入下道工序。

4、淬火罐外部料浆循环罐配制料浆再循环法

接上方法，利用多个带搅拌的连通罐按比例配制好料浆悬浮液，然后喷出在淬火罐内上部空间形成雾化液滴与喷出的雾化硫液滴相互渗透在空中就被料浆包裹而固化成粉掉入淬火罐底部而不黏，当达到一定的量时一部分流回外部循环罐用来淬火，一部分从老化罐上部出口溢出。

三、淬火、老化、输送

如图1所示，按照淬火的方法1和2的要求，把熔硫用淬火液泵抽出送入管式加热炉加温使之升温达到380℃~700℃之间的任何一个温度的液态硫磺，打开过硫阀门经淬火罐内的特殊喷硫雾化喷头的一个或多个喷出而形成的雾化液滴硫磺在淬火罐内的中上部空中成分散均匀的气态弥漫，与此同时把配制好的含有各种助剂的CS₂溶剂淬火液或用水配制的淬火液，或两介质配制的料浆淬火液经一个或多个喷头喷出，使之成均匀分散的浓雾液滴布满整个淬火罐上部空间向下沉而与空中下面的雾化硫磺均匀分散地碰撞相互渗透达到综合的温度范围40℃~70℃之间，最佳50℃~60℃聚合急冷后而落入淬火液或料浆液内里被包覆阻断而隔开固化成稳定的不溶性硫磺粉，若是带料浆淬火液在空中就被包覆隔开固化成粉掉到底部转变成料浆，随着淬火的量增加而逐渐流入老化搅拌罐区域；根据淬出的量及老化罐的容量从流入到溢出口这一段距离控制在75℃，40分钟就完成老化工序。

四、分离、清洗、脱水、萃取、干燥

把流进接收的不溶性硫磺粉混合液在固液离心分离罐内，边接收边分离，当达到规定的量时，用水清洗掉粉内的酸性淬火液，然后离心脱水，再放入水份干燥罐内干燥为干粉；把水份干燥罐下面的卸料口打开，干粉进入CS₂洗涤萃取罐，注入CS₂洗涤到CS₂洗涤萃取搅拌罐内，洗涤萃取使不溶性硫磺达到含量95%以上；打开底部卸料口放进95湿粉干燥罐内，二次加入助剂搅拌均匀后，干燥成干粉。

五、充油、抽检、包装、成品

把干燥完后的不溶性硫磺粉从干燥机罐底部放出流入到干粉输送机内，再送至配粉充油车间充油、检验、包装为成品入库。

本实施例采用以水和水配料浆作为淬火液来淬火时，制备“四高”不溶性硫磺的装置如图1所示。

本实施例连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺装置包括淬火罐1、带搅拌的老化输送罐2、固液离心分离罐3、水分干燥罐4、CS₂洗涤萃取罐5、95湿粉干燥罐6、干粉输送机7、淬火液池8和淬火液泵9。

淬火液泵9从淬火液池8将淬火液通过管道泵入淬火罐1顶端进口；熔硫经淬火液泵抽出送入管式加热炉加温使之升温达到380℃~700℃的液态硫磺，经淬火罐上部的特殊喷硫雾化喷头20、21喷出进入淬火罐1；淬火罐1下部的管道与三个串联的带搅拌的老化输送罐中的第一个相连；最后一个带搅拌的老化输送罐的出口与固液离心分离罐3进口连接；固液离心分离罐3出口连接水分干燥罐4的进口；水分干燥罐4的出口连接CS₂洗涤萃取罐5的进口；CS₂洗涤萃取罐5的出口连接95湿粉干燥罐6的进口；95湿粉干燥罐7的出品将产口送至干粉输送机7；最后一个带搅拌的老化输送罐的上部设有溢出口；固液离心分离罐3下部设置有排液口14；水分干燥罐上部设置有蒸发口11和热源进口12，下部设置有热源出口；CS₂洗涤萃取罐6设置了液位计19，罐下部设置了CS₂排液口17；95湿粉干燥顶部设置了抽真空管道口15，上部设置了热源进口16，下部设置了热源出口。

本实施例中，固液离心分离罐3、水分干燥罐4、CS₂洗涤萃取罐5和95湿粉干燥罐6的设备布置设计为在一定的高度呈阶梯逐级向下流入每一道工序的作业罐来完成的，使得该工艺方法象流水一样简单，可完全用自动化控制进行生产。

如若采用CS₂及CS₂配制的料浆用来淬火可省去固液离心分离罐、水分干燥罐两层设备。

Claims

1.一种连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述方法通过中高温液态硫磺经特殊喷嘴喷射形成的雾化硫与雾化后的淬火剂在淬火罐喷出后相碰撞在空中形成液滴，均匀分散落入料浆中而被相互隔开阻断，使刚淬火下去带有速粘性的液滴不溶性硫磺固化成粉；所述方法的淬火方式可以在密闭的空间以不同的角度从不同的方位向空间喷出的两种介质促使形成均匀分布的雾化状而相互碰撞渗透成均匀液滴掉下料浆里固化成粉。

2.根据权利要求1所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述淬火剂包括CS₂与不溶性硫磺粉配制的料浆，或用加入助剂的水与普通硫磺粉形成的料浆。

3.根据权利要求1所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述中高温液态硫磺为380℃~700℃。

4.根据权利要求1所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，所述淬火方式包括以下四种形式：

（1）自产料浆循环淬火法，在设备安装完的所有准备工作完成后的第一次试生产前，淬火罐无料浆，以CS₂或水配制的淬火液，先注入一定量的淬火液进入水平淬火罐搅拌罐内，再准备开始淬火，要求在淬火时将喷雾化硫和喷淬火液雾化的喷出量都控制在很少的量，喷出的两种介质在液面上的空间要求呈均匀分散的分布，使喷出的淬火液雾化液滴与下面喷出的雾化硫液滴相互分散均匀地碰撞渗透后掉入底部而固化成粉再转变成料浆；通过一段时间的控量生产；淬火自产料浆达到规定量时，可按设计的产量进行放量生产，因此时的料浆已达要求，且前面的液滴进入料浆内固化成粉转变成后面淬火下来的料浆；多余料浆流入老化搅拌罐老化，最后通过溢出口进入后段工序；

（2）自产料浆自循环法，按（1）方式制取料浆，在淬火罐与第一个老化罐一侧的低部开一个料浆的分流口，分流到下面的一个储罐内利用储罐内接收的料浆和另加入配制好助剂的淬火液，边加入边搅拌均匀边抽出喷入淬火罐内上层形成的雾化液滴对喷出的雾化硫磺进行淬火，在空中进行包覆阻断而隔开;

5.根据权利要求1所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，实现所述方法的装置包括密闭淬火容器罐、带搅拌的老化输送罐、固液离心分离罐、水分干燥罐、CS₂洗涤萃取罐、95湿粉干燥罐、干粉输送机、淬火液池和淬火液泵；所述淬火罐一侧安装若干个串连带搅拌的老化输送罐；所述淬火罐与第一个带搅拌的老化输送罐相连接；最后一个带搅拌的老化输送罐的出口与固液离心分离罐进口连接；固液离心分离罐出口连接水分干燥罐的进口；水分干燥罐的出口连接CS₂洗涤萃取罐的进口；CS₂洗涤萃取罐的出口连接95湿粉干燥罐的进口；95湿粉干燥罐的出品将产口送至干粉输送机。

6.根据权利要求5所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，所述淬火罐为完全密封的圆锥顶圆柱形容器罐；淬火罐顶部有淬火液进口，用淬火液泵从淬火液池中将淬火液泵入淬火罐；淬火罐上部有多个高温雾硫进口；在淬火罐内，高温雾硫与雾状的淬火液相碰撞在空中形成液滴，均匀分散落入到罐内的料浆中固化成粉转变成后面淬火下来的料浆；多余的料浆流入老化搅拌罐老化；

所述淬火罐或用各种形状密闭的淬火容器代替，只要淬火时喷出的是雾化状，且在空中均匀碰撞渗透即可。

7.根据权利要求5所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，所述带搅拌的老化输送罐的顶部全部低于淬火罐顶部一定高度的距离，所述高度必须留足淬火时在淬火罐内上部空间，一般为淬火罐高度的1/2~1/3。

8.根据权利要求5所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，所述装置以水和水配料浆作为淬火液来淬火时，采用一定高度呈阶梯逐级向下流入每一道工序的作业罐来完成不溶性硫磺淬火后的连续生产：

②第二层，固液离心分离罐下面出口连接的水分干燥罐，对从离心罐放出的湿粉进行干燥；

9.根据权利要求8所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，所述雾状淬火液液滴与下面喷出的雾化硫液滴相互分散均匀地碰撞渗透的综合温度为40℃~70℃。

10.根据权利要求5所述的连续一步“雾雾料浆”法制备“四高”不溶性硫磺的方法，其特征在于，所述淬火罐一侧带搅拌的老化输送罐可用以下设备替代：或是一条密封的槽沟，或是一根圆形大管；无论用那种替代，都要带搅拌的连通容器，且都要一端与淬火罐相连接，一端与固液离心分离罐。

11.根据权利要求5所述的连续一步“雾雾料浆” 法制备“四髙” 不溶性硫磺的方法，所述方法适用于所有不需要粉碎的不溶性硫磺的制备。