一种不溶性硫磺的急冷生产设备

1.本发明属于非金属元素及其化合物领域，涉及到一种不溶性硫磺的急冷生产设备。国际专利分类属于c01b 17/12。


背景技术：

2.不溶性硫磺(insoluble sulfur，简称is)亦称μ型硫，是由普通硫磺经开环聚合形成的长链聚合硫，因其不溶于二硫化碳而得名。不溶性硫磺主要用作橡胶的硫化剂，被广泛用于子午线轮胎的生产，具有高分散性，高温稳定性，被用于橡胶混炼能够有效避免胶料喷霜，硫化效果好。随着国内对子午线胎的需求不断增大，对不溶性硫磺的需求也与日俱增。用普通硫磺生产不溶性硫磺具有很高的经济效益和社会效益。
3.目前，不溶性硫磺制备方法主要有接触法、气化法、熔融法等。其中，接触法主要是以硫化氢为原料，在酸性介质反应器中进行催化氧化反应，制备不溶性硫磺产品的方法。而气化法、熔融法均是以普通硫磺为原料，利用硫磺经热激发开环聚合机理，制备不溶性硫磺。
4.(1)接触法
5.接触法是以h2s为原料，依靠no
x
+fe
3+
催化氧化作用，生产不溶性硫磺的方法
30.。具体步骤如下：将高含量的h2s气体(浓度大于70％)和o2通入含有强氧化剂hno3和fecl3水溶液，在氧化还原作用下生成不溶性硫磺。接触法制备不溶性硫磺反应机理是：h2s在强氧化剂hno3和fe
3+
的作用下，被部分氧化成so
32
‑
，以及还原产物no；so
32
‑
与h2s反应生成不溶性硫磺，而还原产物no被通入的o2氧化生成no2，no2接着与h2s反应生成不溶性硫磺；fe
3+
也与h2s反应生成不溶性硫磺和fe
2+
，其中fe
2+
又被no2氧化成了fe
3+
，从而实现 fecl3水溶液的循环使用。
6.接触法与传统生产不溶性硫磺的方法相比，避免了高温腐蚀生产设备的优点，为石油化工和煤化工企业提供了一种新的处理h2s废气的方法。但是h2s有剧毒，对生产设备的密封性要求高，而且由于气源限制，很难实现大规模生产，另外技术上还存在一定的缺陷，有待进一步探索与研究。
7.(2)气化法
8.气化法和熔融法是生产不溶性硫磺最传统的方法。其中气化法是将普通硫磺与适量稳定剂混合均匀，加入到反应器中，置于密闭的管式加热炉中进行熔化并将温度提高到500
‑
700℃，过热的硫蒸气利用反应器自身的压力以很高的速度喷入含稳定剂的冷却介质中进行急冷，可以获得一种塑性硫。由于该聚合反应为可逆反应，急冷过后，有部分聚合硫会向可溶硫转变，所以得到的塑性硫产物是一种混合物。接着将塑性硫置于一定温度下固化，然后粉碎。为了得到高含量的不溶性硫磺产品，一般还要用cs2溶液对其进行萃取，后经抽滤或离心分离，除去萃取剂二硫化碳，余下的颗粒物经过干燥处理后就是所得产品。
9.气化法工艺相对其他工艺而言比较成熟的，它的最突出的一个优点就是所得产品中所含的不溶性硫磺较高，因此这类工艺在国内外生产厂家的首选。缺点是反应处于高温
的状态，设备要求高、能耗高且腐蚀严重，生产过程存在一定的安全问题。此工艺所使用的萃取剂二硫化碳会对人的神经和血管造成一定的损害，并会引起中毒，同时也是易爆危险品。
10.(3)熔融法
11.熔融法与气化法的最显著区别就是硫磺急冷时状态的差异。气化法是蒸汽硫急冷而熔融法是液态硫急冷，因此急冷温度也没有气化法所需的温度高。熔融法制备不溶性硫磺的具体操作过程为：当硫磺在130～180℃下开始熔融时添加适量的稳定剂，并将此状态下的熔融物升温至180～210℃。为了使普通硫磺最大限度的转化为不溶性硫磺，硫磺熔融物保持一段时间的搅拌后迅速用水进行冷却至室温，将水分离，并将所得的物质置于空气中进行固化，所得的固体块状物经过粉碎、研磨以及过滤等一系列工艺操作就可得到不溶性硫磺的粗制品。
12.急冷过程是所有不溶性硫磺生产中重要的一环。熔融法生产工艺操作温度较低，对设备腐蚀较轻，具有能耗小，安全性高等优点，但在急冷过程中，由于急冷设备和方法不当，会使不溶硫的转化率降低。另外，现有的急冷设备使用人力多，劳动强度大，难以连续化，因此开发一种高效的急冷设备具有重要的现实意义。


技术实现要素：

13.本发明的目的在于提供一种用于生产不溶性硫磺的急冷设备，降低劳动强度，结合附图图1和图2，本实用新型专利具有如下特征：
14.一种不溶性硫磺的急冷生产设备，其特征包括硫磺储罐(1)、泵(2)、加热器(3)、环形聚合反应器(4)、漏槽(5)、急冷槽(6)、传送带(7)、切断机(8)、提升机(9)、烘干机(10)，其中泵(2)与加热器(3)相连，加热器(3)与环形聚合反应器(4)的内槽(11) 相连，环形聚合反应器外槽(12)通过出口(14)与漏槽(5)相连，漏槽(5)位于急冷槽 (6)上方，急冷槽(6)底部有传送带(7)，传送带(7)与切断机(8)相连，切断机(8) 与提升机(9)相连，提升机(9)与烘干机(10)相连。
15.急冷过程中使用漏槽(5)，漏槽底部有筛孔。漏槽筛孔的直径为0.2
‑
5mm，进一步地，漏槽筛孔的直径为0.5
‑
2mm。以上设备中要使用环形聚合反应器(4)。环形聚合反应器(4) 内部结构为分为内槽(11)和外槽(12)，外槽直径大于内槽，内槽高度低于外槽。内槽上部开有溢流孔(13)，溢流孔与出口(14)呈180度。在以上使用的漏槽中，其底部每个筛孔的直径可以为0.2
‑
5mm，最好为直径0.5
‑
2mm。
16.环形聚合反应器可以保证硫磺聚合所需要的时间，其内槽停留时间为10
‑
120分钟，外槽停留时间为20
‑
200分钟，内槽和外槽底部可以装有加热器，也可以不装。
17.使用这些生产设备时具体生产过程如下：
18.(1)用泵(2)将从硫磺储罐(1)来的硫磺经加热器(3)加热至200
‑
300℃，用泵打入环形聚合反应器(4)内槽(11)中，内槽满后溢流到反应器外槽(12)中，然后流入底部密布筛孔的漏槽(5)中，硫磺从漏槽底部的细孔中流出，流入漏槽下部急冷槽(6)的水中；
19.(2)用传送带(7)将形成条状的硫磺从水中分出，送入切断机(8)；
20.(3)用切断机(8)将长的细条状的硫磺切成2
‑
30cm长的硫磺；
21.(4)用提升机(9)将切断后的硫磺送入烘干机(10)，在40
‑
80℃下烘干3
‑
10小时，得
到中品味不溶性硫磺。
22.按照以上设备进行不溶性硫磺的生产，可以实现连续运行，得到的不溶性硫磺质量稳定，收率较其他设备高，稳定性好，同时生产过程降低了工人劳动强度。使用这种方法，使得硫磺易于急冷，防止内部过热导致不溶硫含量下降，可以不用在硫磺中预先加入稳定剂，仍然能够保持较高的转化率，可以降低生产成本。
附图说明：
23.图1是不溶性硫磺的急冷生产设备流程图，图2是环形聚合反应器的结构图。
24.图1中设备包括：1.硫磺储罐；2.泵；3.加热器；4.环形聚合反应器；5.漏槽；6.急冷槽； 7.传送带；8.切断机；9.提升机；10.烘干机。
25.图2中设备包括：11.环形聚合反应器内槽；12.环形聚合反应器外槽；13.溢流孔；14.出口。
具体实施方式
26.下面结合实施例进一步说明本实用新型的工艺设备。
27.实施例1：
28.在实验室中按照本发明的特征制备了一个实验装置，包括硫磺储罐(1)、泵(2)、加热器(3)、环形聚合反应器(4)、漏槽(5)、急冷槽(6)、传送带(7)、切断机(8)、提升机(9)、烘干机(10)，其中泵(2)与加热器(3)相连，加热器(3)与环形聚合反应器(4) 的内槽(11)相连，环形聚合反应器外槽(12)通过出口(14)与漏槽(5)相连，漏槽(5) 位于急冷槽(6)上方，急冷槽(6)底部有传送带(7)，传送带(7)与切断机(8)相连，切断机(8)与提升机(9)相连，提升机(9)与烘干机(10)相连，使用这些生产设备时具体生产过程如下：
29.(1)用泵(2)将从硫磺储罐(1)来的硫磺经加热器(3)加热至260℃，用泵打入环形聚合反应器(4)内槽(11)中，内槽满后溢流到反应器外槽(12)中，然后流入底部密布筛孔的漏槽(5)中，硫磺从漏槽底部的细孔中流出，流入漏槽下部急冷槽(6)的水中；水温为5℃；
30.(2)用传送带将形成细条状的硫磺从水中分出，送入切断机；
31.(3)用切断机将长的细条状的硫磺切成2
‑
30cm长的硫磺；
32.(4)用提升机将切断后的硫磺送入烘干机，在50℃下烘干6小时，得到中品味不溶性硫磺。
33.得到的不溶性硫磺的不溶硫含量达到38％。由此实验装置可以看出，采用该成套设备，可以在不加稳定剂的条件下实现不溶性硫磺的急冷生产。
34.对比例：
35.将硫磺加热至260℃，然后不经漏槽直接倒入水池中，水池温度5℃，然后将硫磺从水池中捞出，放入烘干箱中在60℃下干燥6小时，得到的不溶性硫磺的不溶硫含量只有14％。说明采用本发明设备可以提高不溶硫收率。
36.其它硫磺加热温度下也都具有与同温度下其它急冷方法相比，具有方便、快捷、收率高的特点。
37.由于器材所限，更多的实验装置没有制造，但是原理相似。通过以上例子可以看出，采用该设备可以实现连续生产，降低劳动强度，同时硫磺中不用加入稳定剂仍然能够保
持较高的不溶硫产率。当然，以上所述仅是本发明的一种实施方式而已，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均属于本发明权利要求的保护范围之内。