CN108101004B

CN108101004B - 一种不溶性硫磺的生产方法

Info

Publication number: CN108101004B
Application number: CN201810156320.4A
Authority: CN
Inventors: 廖俊文; 潘涛; 廖海; 孙富和; 廖俊平; 古小玫
Original assignee: Guangxi Lianyuan Machinery Chemical Co ltd
Current assignee: Guangxi Lianyuan Machinery Chemical Co ltd
Priority date: 2018-02-24
Filing date: 2018-02-24
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2038-02-24
Also published as: CN108101004A

Abstract

本发明涉及一种不溶性硫磺的生产方法，生产步骤由熔硫、气化、淬火、洗料、干燥、后处理、蒸馏、冷凝的一系列生产工序组成，其特征在于：使用卧式回转反应釜进行淬火、洗料和干燥的工序；本发明生产方法具有生产效率高，生产产品纯净度高，物料可完全循环利用，无有毒物质排放等优点，适合大规模工业化生产子午线轮胎用不溶性硫磺产品。

Description

一种不溶性硫磺的生产方法

技术领域

本发明涉及化工生产领域，具体是一种不溶性硫磺的生产方法。

背景技术

不溶性硫磺是一种无毒、可燃的黄色粉末，因其不溶于二硫化碳而得名。它经普通硫磺热聚合制得,分子链上的硫原子数高达108以上，有高聚物的粘弹性和分子量分布，因此也称弹性硫或聚合硫，属于无机高分子化工原料。由于它具有不溶于橡胶的特点，因此在胶料中不易产生早期硫化和喷硫现象，无损于胶料的黏着性，是制造子午线轮胎的重要化工原料。

现有的生产不溶性硫磺的工艺中以一步法为较先进的生产方法，即将硫磺加热至沸点，将硫蒸气过热至500-700℃，依靠其过热蒸汽压力喷入二硫化碳介质中去，得到可溶性硫磺和不溶性硫磺的可塑性混合物，再通过过滤或离心分离去除二硫化碳，剩下的即为不溶性硫磺。

有关不溶性硫磺的生产方法，我们检索到以下相关文献：

1.一种不溶性硫磺的生产方法；申请号：CN200810073695.0；申请人：张海生、黄万；摘要：一种不溶硫磺的生产方法，包括熔硫、萃取、干燥和粉碎，本发明方法是在常压全密闭条件下连续生产不溶性硫磺，用常压氮气密封升温槽，萃取、粉碎在同一反应罐中完成，具体操作步骤依次为：1)熔硫、升温；2)萃取、粉碎；3)干燥。得到本发明方法生产的产品。本发明方法的优点是：1.本发明在常压全密闭条件下连续生产不溶性硫磺，用氮气密封硫磺升温槽顶部空间，无二硫化碳和硫的氧化物泄漏，生产既安全又环保。2.粉碎与淬火工序在同一多功能回转反应罐中完成，既节省了粉碎设备，又避免了粉碎时粉尘的污染，保护了生产环境。

2.一种不溶性硫磺的生产方法；申请号： CN201710274173.6；申请人：中国石油大学（华东）；摘要：一种不溶性硫磺的生产方法，其特征在于使用硫磺为原料，将硫磺加热至450-600℃，在0.01-0.5MPa下，通入急冷塔，急冷塔的上部有二硫化碳喷淋，急冷塔底伸入一个装有二硫化碳的容器沉降器中，沉降器内有伞型沉降盘和沉降环，沉降器底部装有螺旋结晶器和搅拌器，螺旋结晶器与液相粉碎机相连，液相粉碎机与泵相连，泵与密闭式过滤机相连，过滤机过滤出来的固体连同部分二硫化碳进入一个集过滤、洗涤和干燥一体机，过滤机出来的液体进入二硫化碳罐，不溶性硫磺在过滤、洗涤、干燥一体机中完成过滤、浸取、干燥过程，然后进入充油机械进行充油。

3.不溶性硫磺的生产方法和生产设备；申请号：CN201610408598.7 ；申请人：黄煜；摘要：本发明公开了一种不溶性硫磺的生产方法，包括以下步骤：熔硫、升温；急冷；输送、固化；粗粉碎；熟化、细粉碎；过筛、清洗、干燥、充油。本发明还公开了一种不溶性硫磺的生产设备，包括融硫槽、液硫泵、电加热器、反应罐、输送带、螺旋输送机、老化罐、胶体磨、筛网、耙式干燥机、真空泵、蒸馏塔、冷凝器、环烷油储罐、液下泵、二硫化碳储罐、计量泵和硫磺净化器，通过上述各部件完成包括熔硫、升温、急冷、输送、固化、粗粉碎、熟化、细粉碎、过筛、清洗、干燥、充油的各流程。通过本发明生产不溶性硫磺，能够实现全流程封闭生产，完全杜绝粉尘，达到环保清洁生产目的。

4.不溶性硫磺的连续生产方法申请号： CN201210003573.0公开(公告)号：申请人：江西恒兴源化工有限公司；摘要：一种不溶性硫磺的连续生产方法，包括熔硫、萃取、固化、粉碎和干燥，本发明是在全密闭条件下连续生产不溶性硫磺；本发明方法将硫磺置于融硫池（1）中熔化后，由计量泵（2）泵入升温盘管（3）中升温，高温硫与低温的二硫化碳在射流器（4）中混合完成淬火；淬火后的不溶性硫磺与二硫化碳混合液通过旋转接头（5）通入不断旋转的回转窑（6），形成固化的不溶性硫磺颗粒与二硫化碳的混合液；再通过旋转接头（7）输送至粉碎泵（8）粉碎；粉碎后的不溶性硫磺与二硫化碳的混合液送至洗料罐（9）由滤网完成固液分离；不溶性硫磺送至真空干燥机（10）干燥。本发明在全密闭条件下连续生产不溶性硫磺，安全环保，产品质量稳定，效率高，能耗低。

由检索现有材料可知，现有生产不溶性硫磺技术所进行的工序中，淬火、洗料、过滤、干燥等工序常使用不同的设备完成，转运流程繁琐，效率低下。

发明内容

本发明提供一种不溶性硫磺的生产方法，其生产连续性好，使用卧式反应釜进行淬火、洗料、干燥等工序一次完成，且具有生产效率高，生产产品纯净度高，物料可完全循环利用，无有毒物质排放等优点。

本发明是这样实现的：

一种不溶性硫磺的生产方法，其步骤如下：

（a）熔硫：在熔硫池中的蒸汽盘管中通入高温蒸汽，蒸汽盘管将纯度99.95%以上的硫磺粉末加热至110-130℃的熔融状态；

（b）气化：将熔硫池中的熔融液化硫磺泵入硫磺气化蒸发器，蒸发器将硫磺加热至450-500℃，生成高温硫磺蒸汽，向蒸发器罐体内通入惰性气体，将硫磺蒸汽压入位于蒸发器上方的硫磺蒸汽管道；蒸发器使用前使用惰性气体对蒸发器罐体内空气进行置换；

（c）淬火：将高温硫磺蒸汽由管道通至卧式回转反应釜喷嘴出口，与另一管道通入10-15℃的二硫化碳液体喷嘴在卧式回转反应釜中对向喷射使硫磺蒸汽淬冷，通入的二硫化碳液体进入管道前使用冷凝器进行冷却，反应釜使用前采用惰性气体对反应釜内空气进行置换；

（d）洗料：淬火完成后，关闭反应釜喷嘴通道并分离，从反应釜顶部稳定剂加入口加入稳定剂，同时从反应釜端部的二硫化碳入口加注常温二硫化碳液体至反应釜中，加至反应釜容量的60-85%后，关闭稳定剂加入口和二硫化碳入口，旋转反应釜30-45min，旋转停止后，将反应釜滤网下的二硫化碳和可溶性硫磺混合物经排出管道排出；

所述稳定剂为复合稳定剂，由乙烯基甲苯、聚异戊乙烯、а-松油醇、硫酸锌和三氯化铁，制成，其重量比例为聚异戊乙烯10-30%，а-松油醇,10-15%、硫酸锌3-5%，三氯化铁5-8%，其余为乙烯基甲苯，稳定剂加入量为可溶性硫磺重量的0.02-0.2%;

（e）干燥：将65-75℃的热水从端部的热水加注口加入反应釜外壳夹层中，并往复旋转反应釜6-10小时后，冷却，将不溶性硫磺颗粒通过旋道旋至反应釜端部的物料出口，使用料斗将不溶性硫磺收集，即得不溶性硫磺半成品；反应釜内的二硫化碳蒸汽则通过设置在反应釜端部的二硫化碳蒸汽排出口使用真空泵抽入蒸馏塔中；

（f）后处理：将不溶性硫磺粉碎、过筛和冲油，装罐后即得不溶性硫磺成品；

（g）蒸馏：将二硫化碳和可溶性硫磺混合物通过反应釜滤网和管道通入蒸馏塔中，向蒸馏塔外壳的夹层中通入高温蒸汽，混合物中的二硫化碳受热蒸发成气体，向上通出；混合物的可溶性硫磺留在蒸馏塔底部由硫磺出口排出收集；

（h）冷凝：将蒸馏塔中的的二硫化碳蒸汽由管道通入冷凝器，通过冷凝器中的热交换器将二硫化碳蒸汽冷却变成液态，收集后排入储存罐储存。

所述气化中，向蒸发器罐体内通入惰性气体，使蒸发器罐体的压力保持在0.3MPa。

所述淬火中，二硫化碳液体喷嘴和硫磺蒸汽喷嘴的距离为90-120mm，二硫化碳喷嘴的喷射压力为0.6-1MPa，液体喷射形状为圆形。

所述洗料中，二硫化碳和可溶性硫磺混合物的排出管道设置排出滤网。

所述洗料中，反应釜滤网为两层，上层滤网为150目，下层滤网为200目。

所述冷凝中，冷凝器中的热交换器采用循环水水冷，循环水为10-15℃的冷水。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

1．本发明的不溶性硫磺的生产方法，使用卧式回转反应釜，使得淬火、洗料、干燥等工序实现在反应釜中一次完成，无需将物料转运多次，生产效率高，降低了物料转运过程中污染的风险。

2．本发明生产方法中采用二硫化碳液体喷嘴在卧式回转反应釜中对向喷射的方式淬火，且喷头的参数和形式经过改良，较传统的淬火方式反应更完全，生成不溶性硫磺的产量更高，据测算，使用本发明方法生产的不溶性硫磺重量占投入硫磺总重的40%以上。

3．本发明的熔硫和蒸馏均使用蒸汽作为热源，较电加热设备，可利用锅炉产生蒸汽废热或火力电厂产生的蒸汽能量，设备操作维护更安全，设备更简洁无需电力系统。

4.加入的稳定剂能够使不溶性硫磺转换率达到40%以上，质量分数达到95-99%。

5．本发明所有原料均可利用完全或循环利用，无有毒物质排放，节能环保。

附图说明

图1为本发明工艺流程设备示意图

附图标号及名称如下：

1、熔硫炉，2、硫磺蒸发器，3、卧式回转反应釜，4、蒸馏塔，5、冷凝器，6、二硫化碳储罐，7、冷却器，8、不溶性硫磺储罐，9、可溶性硫磺储罐。

具体实施方式

实施例1

不溶性硫磺的生产方法，其步骤如下：

（a）熔硫：熔硫池中的蒸汽盘管中通入高温蒸汽，蒸汽盘管将纯度99.95%以上的硫磺粉末加热至110℃的熔融状态；

（b）气化：将熔硫池中的熔融液化硫磺泵入硫磺气化蒸发器，蒸发器将硫磺加热至450℃，生成高温硫磺蒸汽，向蒸发器罐体内通入惰性气体，将硫磺蒸汽压入位于蒸发器上方的硫磺蒸汽管道，压力为0.3MPa；蒸发器使用前使用氮气对蒸发器罐体内空气进行置换；

（c）淬火：将高温硫磺蒸汽由管道通至反应釜喷嘴出口，与另一管道通入的10℃的二硫化碳液体喷嘴在卧式回转反应釜中对向喷射使硫磺蒸汽淬冷，二硫化碳液体喷嘴和硫磺蒸汽喷嘴的距离为90mm，二硫化碳喷嘴的喷射压力为0.6MPa，液体喷射形状为圆形；通入的二硫化碳液体进入管道前使用冷凝器进行冷却，反应釜使用前采用氮气对反应釜内空气进行置换；

（d）洗料：淬火完成后，关闭反应釜喷嘴通道并分离，从反应釜顶部稳定剂加入口加入稳定剂，同时从反应釜端部的二硫化碳入口加注常温二硫化碳液体至反应釜中，加至反应釜容量的60%后，关闭稳定剂加入口和二硫化碳入口，旋转反应釜30min，旋转停止后，将反应釜内滤网下的二硫化碳和可溶性硫磺混合物经排出管道排出，反应釜滤网为两层，上层滤网为150目，下层滤网为200目；排出管道上设置排出滤网，排出滤网为120目；

所述稳定剂为复合稳定剂，由乙烯基甲苯、聚异戊乙烯、а-松油醇、硫酸锌和三氯化铁，制成，其重量比例为聚异戊乙烯10-30%，а-松油醇,10-15%、硫酸锌3-5%，三氯化铁5-8%，其余为乙烯基甲苯，稳定剂加入量为可溶性硫磺重量的0.05%；

（e）干燥：将65℃的热水从端部的热水加注口加入反应釜外壳夹层中，并往复旋转反应釜6小时后，将不溶性硫磺颗粒通过旋道旋至反应釜端部的物料出口，使用料斗将不溶性硫磺收集，即得不溶性硫磺半成品；反应釜内的二硫化碳蒸汽则通过设置在反应釜端部的二硫化碳蒸汽排出口使用真空泵抽入蒸馏塔中；

（f）后处理：将不溶性硫磺粉碎、过筛和充油，装罐后即得不溶性硫磺成品；

（h）冷凝：将蒸馏塔中的的二硫化碳蒸汽由管道通入冷凝器，通过冷凝器中的热交换器将二硫化碳蒸汽冷却变成液态，收集后排入储存罐储存；冷凝器中的热交换器采用循环水水冷，循环水为10℃的冷水。

实施例2

不溶性硫磺的生产方法，其步骤如下：

（a）熔硫：熔硫池中的蒸汽盘管中通入高温蒸汽，蒸汽盘管将纯度99.95%以上的硫磺粉末加热至130℃的熔融状态；

（b）气化：将熔硫池中的熔融液化硫磺泵入硫磺气化蒸发器，蒸发器将硫磺加热至500℃，生成高温硫磺蒸汽，向蒸发器罐体内通入惰性气体，将硫磺蒸汽压入位于蒸发器上方的硫磺蒸汽管道，压力为0.5MPa；蒸发器使用前使用氮气对蒸发器罐体内空气进行置换；

（c）淬火：将高温硫磺蒸汽由管道通至反应釜喷嘴出口，与另一管道通入的15℃的二硫化碳液体喷嘴在卧式反应釜中对向喷射使硫磺蒸汽淬冷，二硫化碳液体喷嘴和硫磺蒸汽喷嘴的距离为120mm，二硫化碳喷嘴的喷射压力为1MPa，液体喷射形状为圆形；通入的二硫化碳液体进入管道前使用冷凝器进行冷却，反应釜使用前采用氮气对反应釜内空气进行置换；

（d）洗料：淬火完成后，关闭反应釜喷嘴通道并分离，从反应釜顶部稳定剂加入口加入稳定剂，同时从反应釜端部的二硫化碳入口加注常温二硫化碳液体至反应釜中，加至反应釜容量的85%后，关闭稳定剂加入口和二硫化碳入口，旋转反应釜45min，旋转停止后，将反应釜内滤网下的二硫化碳和可溶性硫磺混合物经排出管道排出，反应釜滤网为两层，上层滤网为150目，下层滤网为200目；排出管道上设置排出滤网，排出滤网为150目；

所述稳定剂为复合稳定剂，由乙烯基甲苯、聚异戊乙烯、а-松油醇、硫酸锌和三氯化铁，制成，其重量比例为聚异戊乙烯10-30%，а-松油醇,10-15%、硫酸锌3-5%，三氯化铁5-8%，其余为乙烯基甲苯，稳定剂加入量为可溶性硫磺重量的0.03%；

（e）干燥：将65℃的热水从端部的热水加注口加入反应釜外壳夹层中，并往复旋转反应釜10小时后，将不溶性硫磺颗粒通过旋道旋至反应釜端部的物料出口，使用料斗将不溶性硫磺收集，即得不溶性硫磺半成品；反应釜内的二硫化碳蒸汽则通过设置在反应釜端部的二硫化碳蒸汽排出口使用真空泵抽入蒸馏塔中；

（f）后处理：将不溶性硫磺粉碎、过筛和充油，充入芳烃油，装罐后即得不溶性硫磺成品；

（h）冷凝：将蒸馏塔中的的二硫化碳蒸汽由管道通入冷凝器，通过冷凝器中的热交换器将二硫化碳蒸汽冷却变成液态，收集后排入储存罐储存；冷凝器中的热交换器采用循环水水冷，循环水为15℃的冷水。

实施例3

不溶性硫磺的生产方法，其步骤如下：

（a）熔硫：熔硫池中的蒸汽盘管中通入高温蒸汽，蒸汽盘管将纯度99.95%以上的硫磺粉末加热至120℃的熔融状态；

（b）气化：将熔硫池中的熔融液化硫磺泵入硫磺气化蒸发器，蒸发器将硫磺加热至480℃，生成高温硫磺蒸汽，向蒸发器罐体内通入惰性气体，将硫磺蒸汽压入位于蒸发器上方的硫磺蒸汽管道，压力为0.4MPa；蒸发器使用前使用氮气对蒸发器罐体内空气进行置换；

（c）淬火：将高温硫磺蒸汽由管道通至反应釜喷嘴出口，与另一管道通入的12℃的二硫化碳液体喷嘴在卧式反应釜中对向喷射，二硫化碳液体喷嘴和硫磺蒸汽喷嘴的距离为100mm，二硫化碳喷嘴的喷射压力为0.8MPa，液体喷射形状为圆形；通入的二硫化碳液体进入管道前使用冷凝器进行冷却，反应釜使用前采用氮气对反应釜内空气进行置换；

（d）洗料：淬火完成后，关闭反应釜喷嘴通道并分离，从反应釜顶部稳定剂加入口加入稳定剂，同时从反应釜端部的二硫化碳入口加注常温二硫化碳液体至反应釜中，加至反应釜容量的70%后，关闭稳定剂加入口和二硫化碳入口，旋转反应釜40min，旋转停止后，将反应釜内滤网下的二硫化碳和可溶性硫磺混合物经排出管道排出，反应釜滤网为两层，上层滤网为150目，下层滤网为200目；排出管道上设置排出滤网，排出滤网为130目；

所述稳定剂为复合稳定剂，由乙烯基甲苯、聚异戊乙烯、а-松油醇、硫酸锌和三氯化铁，制成，其重量比例为聚异戊乙烯10-30%，а-松油醇,10-15%、硫酸锌3-5%，三氯化铁5-8%，其余为乙烯基甲苯，稳定剂加入量为可溶性硫磺重量的0.15%；

（e）干燥：将70℃的热水从端部的热水加注口加入反应釜外壳夹层中，并往复旋转反应釜8小时后，将不溶性硫磺颗粒通过旋道旋至反应釜端部的物料出口，使用料斗将不溶性硫磺收集，即得不溶性硫磺半成品；反应釜内的二硫化碳蒸汽则通过设置在反应釜端部的二硫化碳蒸汽排出口使用真空泵抽入蒸馏塔中；

（h）冷凝：将蒸馏塔中的的二硫化碳蒸汽由管道通入冷凝器，通过冷凝器中的热交换器将二硫化碳蒸汽冷却变成液态，收集后排入储存罐储存；冷凝器中的热交换器采用循环水水冷，循环水为12℃的冷水。

对比实施例

经本发明人长期生产实践和统计，本发明生产方法生产的不溶性硫磺各项指标均优于行业中使用一步法生产的平均水平：

由此可见，使用本发明生产方法生产不溶性硫磺从转换率以及产品品质上均比传统生产方法优越，适用于工业化大规模生产不溶性硫磺的生产。

Claims

1.一种不溶性硫磺的生产方法，其特征在于，其步骤如下：

（c）淬火：将高温硫磺蒸汽由管道通至反应釜喷嘴出口，与另一管道通入的10-15℃的二硫化碳液体喷嘴在卧式反应釜中对向喷射使硫磺蒸汽淬冷，通入的二硫化碳液体进入管道前使用冷凝器进行冷却，反应釜使用前采用惰性气体对反应釜内空气进行置换；

（e）干燥：将65-75℃的热水从端部的热水加注口加入反应釜外壳夹层中，并往复旋转反应釜6-10小时后，将不溶性硫磺颗粒通过旋道旋至反应釜端部的物料出口，使用料斗将不溶性硫磺收集，即得不溶性硫磺半成品；反应釜内的二硫化碳蒸汽则通过设置在反应釜端部的二硫化碳蒸汽排出口使用真空泵抽入蒸馏塔中；

（h）冷凝：将蒸馏塔中的二硫化碳蒸汽由管道通入冷凝器，通过冷凝器中的热交换器将二硫化碳蒸汽冷却变成液态，收集后排入储存罐储存；

2.根据权利要求1所述的不溶性硫磺的生产方法，其特征在于，所述气化中，向蒸发器罐体内通入惰性气体，使蒸发器罐体的压力保持在0.3MPa。

3.根据权利要求1所述的不溶性硫磺的生产方法，其特征在于，所述洗料中，二硫化碳和可溶性硫磺混合物的排出管道设置排出滤网。

4.根据权利要求1所述的不溶性硫磺的生产方法，其特征在于：所述洗料中，反应釜滤网为两层，上层滤网为150目，下层滤网为200目。

5.根据权利要求1所述的不溶性硫磺的生产方法，其特征在于：所述冷凝中，冷凝器中的热交换器采用循环水水冷，循环水为10-15℃的冷水。