一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法
【专利摘要】一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，所述方法在高温熔融硫磺的出口端设置一块多孔端板，利用高温液态硫磺的良好流动性，使高温液态硫磺在压力下从管道下方多孔板的小孔中流出形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，与液态淬火介质CS2的充分接触，获得不溶性硫磺。由于本发明在高温液态硫磺出口采用多孔板结构，流经多孔板的高温液态硫磺形成的小直径中间产品细条，与淬火介质CS2之间接触面积更大，颗粒中的可溶硫更容易被溶出，从而获得不溶性硫磺含量更高的产品。经过本发明方法，IS的一次得率超过65%，大大超过了行业内普遍认为的普通熔融法制取不溶性硫磺时最高只能获得52%IS的所谓极限值。
【专利说明】一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法
[0001]
【技术领域】
本发明涉及一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，属不溶性硫磺生产【技术领域】。
[0002]
【背景技术】
目前国内外制取不溶性硫磺的方法主要有熔融法、气化法、氧化还原法和辐射法。被企业采用较多的有熔融法和气化法。这两种方法的原理是:
在自然界中，元素硫主要以硫的同素异形体形式存在，其中绝大部分是可以溶于二硫化碳的可溶性硫，在常温下单质硫一般需在159°C以上处于熔融状态或气态时才能实现热激发开环，形成结构为两端带电子的不饱和硫原子链状自由基单体，该单体再进行可逆聚合反应，形成不溶性硫磺。因此，制取不溶性硫磺实际上就是将自然界中的可溶性硫通过聚合反应使之变成不溶于二硫化碳的不溶性硫磺的过程。但熔融状态下的不溶性硫磺处于亚稳态，若将熔融硫缓慢冷却到常温，最后只能得到仅含1.8%不溶性硫磺的硫磺。为了得到常温下的稳态不溶性硫磺，需将过热硫蒸气或熔融状态的液态硫用冷却介质淬火，使聚合后处于亚稳态的高温不溶性硫磺与冷却介质进行快速热交换，让冷却介质迅速带走高温不溶性硫磺的热量，使之瞬间急冷至常温，从而将大部分亚稳态高温不溶性硫磺通过急骤冷却变成常温下的稳态不溶性硫磺，得到含有某种比例不溶性硫磺(其他为可溶硫)的固态不溶性硫磺中间产品，将此混合物粉碎后用CS2溶剂萃取其中的可溶硫，经过滤或离心分离得到的粗产品再用CS2溶剂冲洗，除去其中残余的可溶硫，干燥后即得到一定纯度的不溶性硫磺产品，采用过热硫蒸气进行淬火制取不溶性硫磺的方法称为气化法，采用熔融状态的液态硫进行淬火制取不溶性硫磺的方法称为熔融法。
[0003]一般来说，熔融法与气化法制取不溶性硫磺时产品中不溶性硫磺产品收率主要取决于冷却速度，而冷却速度除了需要使淬火介质的量满足气态或液态硫磺快速降温要求之夕卜，还取决于两个因素:其一是淬火前的气态或液态硫磺初始温度与淬火介质的温度差，温度差越大，产品中不溶性硫磺收率越高；其二是气态或液态硫磺与淬火介质两者之间的接触面越大，热交换速度越快，产品中不溶性硫磺收率越高。气化法由于淬火前的气态硫磺初始温度(一般超过500°C)与淬火介质的温度差比熔融法的液态硫磺初始温度(通常在350°C左右)与淬火介质的温度差更大，同时气态硫磺与淬火介质两者之间更容易混合，进行热交换的接触面也更大，一次淬火制得的产品中不溶性硫磺收率通常超过60%，极端情况下甚至可达到90% ;此外，由于传统的熔融法是采用倾注式方法将熔融状态的液态硫磺注入淬火介质中淬火冷却获得不溶性硫磺，注入的熔融状态的液态硫磺以瀑布形状进入淬火介质中，两者进行热交换的接触面积小，冷却速度慢，导致熔融法一次淬火制得的产品中不溶性硫磺收率一般低于50%。因此，尽管熔融法具有工艺温度低，对设备腐蚀较轻，解决了气化法固、液、汽三相难以分离等技术难题，便于实现批量连续生产、能效高、产品成本低，对设备要求较低，投资少、见效快等优点，但由于不溶性硫磺收率低，产品性能不高，导致熔融法的应用受到很大限制。
[0004]
【发明内容】
为了提高传统的熔融法制取不溶性硫磺的一次产出率，本发明提供一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法。
[0005]实现本发明的技术方案是，在高温熔融硫磺的出口端设置一块多孔端板，利用高温液态硫磺的良好流动性，使温度达到420°C ±10°C的高温液态硫磺在压力下从管道下方多孔板的小孔中挤出形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，冲入淬火缸下部的淬火介质液态CS2中，通过与淬火介质液态CS2的充分接触实现快速冷却，将大部分亚稳态的高温不溶性硫磺变成常温下的稳态不溶性硫磺，从而提高不溶性硫磺的一次产出率。
[0006]高温液态硫经多孔端板上的多个小孔流出形成细条状液态硫磺掉入淬火缸中，经液态二硫化碳冷却形成了不溶性硫磺和可溶性硫磺混合物的固体颗粒，与液态二硫化碳、含有可溶性硫磺的二硫化碳溶液共存于淬火缸中，最后，稳态不溶性硫磺固体颗粒沉积在缸底，达到一定量，从缸底下部的阀门排出，进入固液分离工序。
[0007]在高温熔融硫磺的管道外面有电控加热器，使出口附近的液态硫磺始终保持在4200C ±10°C的温度范围。
[0008]多孔板与管口为嵌入式结构，可以方便更换。
[0009]多孔板中的孔径为2?1mm ;孔间距为(1.2^1.5)倍孔径；孔的两端为光滑的圆弧倒角结构，利于液态硫磺顺利通过且不至于阻塞。
[0010]本发明的工作原理是，本发明利用高温液态硫磺的良好流动性，使温度达到4200C ±10°C的高温液态硫磺在压力下从管道下方多孔板上的多个小直径孔中流出形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，这些液态硫磺细流与液滴离开孔板后立即冲入温度很低(10C ±5°C )的淬火介质液态CS2中，并被大量的液态CS2冷却变成由不溶性硫磺与可溶硫的混合物组成的不溶性硫磺中间产品细条与颗粒，由于孔板上的小孔直径很小，与传统的倾注式熔融硫磺与常温淬火介质CS2对冲方法相比，这些细流(中间产品条)及液滴与液态淬火介质CS2的接触面积可能增大几十倍到几百倍，冷却速度也急剧增加形成激冷的效果，从而使激冷淬火后获得的由不溶性硫磺与可溶硫的混合物组成的不溶性硫磺中间产品条中不溶性硫磺的比例大大增加，不溶性硫磺的一次产出率得到大幅度提高。此后，激冷淬火后获得的不溶性硫磺与可溶硫的固态混合物中间产品条再经粉碎、CS2溶剂冲洗除去大部分可溶硫，干燥后即获得一定纯度的不溶性硫磺产品。
[0011]本发明的有益效果是，本发明将液态硫磺淬火前的初始温度从350°C左右提高到4200C 土 10°C的高温，一方面提高了液态硫磺的流动性，使其更容易通过多孔板上的多个小直径孔进入淬火介质，另一方面又起到了防止液态硫磺在小直径孔出口附近因温度下降较快粘性增加堵塞多孔板上小孔的作用，保证高温液态硫磺激冷过程的持续进行，便于实现连续生产，同时还增大了液态硫磺与淬火介质之间的温差，提高了冷却速度。
[0012]更重要的是，由于本发明在高温液态硫磺出口采用多孔板结构，使通过多孔板上的多个小直径孔进入淬火介质的液态硫磺形成的多条液态硫磺细流与液滴与淬火介质之间的接触面增大了几十倍甚至几百倍，使得液态硫磺在淬火介质中的冷却速度大幅度提高，使激冷后获得的由不溶性硫磺与可溶硫的混合物中间产品条中不溶性硫磺的比例大大增加，为大幅度提高不溶性硫磺的一次产出率奠定了基础；同时，淬火形成的小直径中间产品细条，更容易粉碎成粒度均匀且粒度更细的由不溶性硫磺与可溶硫组成的固体混合物颗粒，使颗粒获得更大的比表面积，与CS2溶剂之间接触面积更大，颗粒中的可溶硫更容易被溶出，不仅提高了生产效率，也有助于提高不溶性硫磺的一次产出率。三个因素共同作用的结果，使得不溶性硫磺的一次产出率得到大幅度提高，经过本发明方法，不溶性硫磺的一次产出率可达到65%以上，大大超过了行业内普遍认为的普通熔融法制取不溶性硫磺时的一次产出率最高只能达到52%的所谓极限值。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火工艺原理图。
【具体实施方式】
[0014]本发明【具体实施方式】如图1所示。
[0015]如图1所示，在高温熔融硫磺管道的出口安装一块多孔板，采用可拆卸嵌入式安装方式；多孔板孔的直径为5mm，孔与孔之间相隔7mm;孔的两端均为光滑的圆弧倒角结构。
[0016]当温度达到420°C ±10°C的高温液态硫磺在压力下通过管道下方多孔端板的多个小直径孔时，会形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，这些液态硫磺细流与液滴离开孔板后立即冲入温度很低(10°c ±5°C)的淬火介质液态CS2中，由于高温液态硫磺通过多孔板上的多个小直径孔能形成多条液态硫磺细流与液滴使其与淬火介质之间的接触面增大几十倍甚至几百倍，大幅度提高液态硫磺在淬火介质中的冷却速度，提升激冷后获得的中间产品中不溶性硫磺的比例，而淬火后形成的小直径中间产品细条也更容易粉碎成粒度更细的由不溶性硫磺与可溶硫组成的固体混合物颗粒，使颗粒获得更大的比表面积，与淬火介质CS2之间接触面积更大，颗粒中的可溶硫的溶出速度大幅度提高；加之将液态硫磺淬火前的初始温度提高到420°C ±10°C，增大了液态硫磺与淬火介质之间的温差，提高了冷却速度，三者的共同作用，使得不溶性硫磺的一次得率得以大幅度提闻。
【权利要求】
1.一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，其特征在于，所述方法在高温熔融硫磺的出口端设置一块多孔端板，利用高温液态硫磺的良好流动性，使温度达到4200C ±10°C的高温液态硫磺在压力下从管道下方多孔板的小孔中流出形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，冲入淬火缸下部的淬火介质液态CS2中，通过与淬火介质液态CS2的充分接触实现快速冷却，将大部分亚稳态的高温不溶性硫磺变成常温下的稳态不溶性硫磺。
2.根据权利要求1所述的一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，其特征在于，所述多孔板与管口为嵌入式结构，可以方便更换。
3.根据权利要求1所述的一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，其特征在于，所述多孔板中的孔径为2?10mm ;孔间距为(1.2^1.5)倍孔径；孔的两端为光滑的圆弧倒角结构，利于液态硫磺顺利通过且不至于阻塞。
【文档编号】C01B17/12GK104401945SQ201410555856
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】周鸣芳, 欧阳芝庆 申请人:江西恒兴源化工有限公司