气化连续一步水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法技术

本发明专利技术涉及一种气化连续一步水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法，以工业级硫磺为原料产生硫磺蒸汽后，在水和二硫化碳组成的联合淬火液的上层水层中进行淬火，淬火后大部分可溶性硫磺进入下层二硫化碳层中形成含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，生成的固体是不溶性硫磺及少量可溶性硫磺的塑性混合物，沉积于二硫化碳层底部；再分别制备不溶性硫磺和普通硫磺粉，本发明专利技术具有安全、环保、高质量、经济的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化工
，具体涉及到一种用工业硫磺气化 连续一步水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法。
技术介绍
不溶性硫磺是一种性能优异的橡胶硫化剂，具有使橡胶制品或半 成品表面不喷霜、增加粘着性的作用，特别是在钢丝子午胎中，能大幅度提高橡胶与钢丝的粘合性能，还有利于改善操作环境；同时它也 是一种良好的橡胶硫化促进剂，可使硫化速度加快，硫化均匀，目前 国内每年还必须大量进口不溶性硫磺产品。不溶性硫磺的生产方法很多，包括接触法、气化法(分高温二步 水法和高温一步二硫化碳法)、低温液相法等。中国授权公告号CN100427386C公开了一种中品位不溶性硫磺的 制备方法及其生产设备，将工业硫磺和复合稳定剂为原料，低温(300 -c左右的硫磺液体)熔融后进行聚合反应，生产中品位不溶性硫磺， 是低温液相法生产工艺。该工艺的缺点是不溶性硫磺的转换率较低 只有40%左右，经济性较差，目前的年产量占国内不溶性硫磺生产总 量的百分比非常低。中国授权公告号CN1270966C公开了一种一步法制造不溶性硫磺 的方法，将工业硫磺进行熔融，在500 70(TC熔化成液气态硫，在 二硫化碳中进行淬火，是高温一步二硫化碳法生产工艺，生产的产品 质量可以达到进口产品的要求。该制备工艺中由于二硫化碳是易燃、易爆的液体，直接将高温硫磺通入二硫化碳液体中的安全性值得考 虑，所以目前该工艺生产的不溶性硫磺年产量占国内生产总量的百分 比也不大。目前国内生产中常用、生产量占国内生产总量60%以上的制备工艺是高温二步水法如图1为高温二步水法的工艺流程图，在120 16(TC将工业硫 磺熔化成液态硫磺，再通过管式炉加热生成60(TC左右的硫磺蒸汽， 硫磺蒸汽在包含稳定剂的水溶液中进行淬火，经第一步压片、脱酸、 干燥、粉碎制得含量在60%左右的不溶性硫磺粗品，再经第二步用二 硫化碳进行萃取，制得含量》90%的不溶性硫磺，最后进行充油获得 充油型不溶性硫磺产品。这种工艺的优点是安全性好、连续生产、不溶性硫磺的转化率高、 质量稳定。但缺点是二步法生产工艺线路长，产品质量(热稳定性、 分散性、细度)达不到进口产品的要求，另外水洗脱酸步骤，产生水 污染，环境友善性差。综上几种制备工艺，均有利有弊，难以将各种优点集合于一身， 尽管不溶性硫磺在国内有30多年的生产历史，但目前在国际市场上 还没有一席之地，国内市场3万多吨的年需求量一半左右也是由进口 产品占据的。还有一点是目前国内无论是哪种工艺，40% (低温熔 隔法60%)未转化的硫磺，因颜色和硬度的原因无法处理，只能作为 废硫磺买给硫酸及二硫化碳的生产厂家，原料硫磺的利用率不高。
技术实现思路
本专利技术的所要解决的技术问题在于提供一种质量能达到进口产 品要求、安全、无污染、低成本的。本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案是 一种气化连续一步 水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法，将工业硫磺熔化成液态硫 磺，再通过管式炉加热生成硫磺蒸汽，硫磺蒸汽中含60%左右的不溶 性硫磺，剩余为可溶性硫磺，其中，以硫磺蒸汽为原料，以上层水层 和下层二硫化碳层构成联合淬火液，先将硫磺蒸汽通入联合淬火液的 上层水层中淬火，淬火后大部分可溶性硫磺进入下层二硫化碳层中形 成含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，生成的固体为不溶性硫磺及少量可 溶性硫磺的塑性混合物，沉积于二硫化碳层底部；再分别制备不溶性 硫磺和普通硫磺粉，包括A、 不溶性硫磺的制备先分离联合淬火液的上层水层，再分离下层含可溶性硫磺的二硫 化碳溶液，在分离后的不溶性硫磺及可溶性硫磺的塑性混合物中加入 稳定剂，进行固化处理，用二硫化碳萃取混合物中的可溶性硫磺，不 溶性硫磺经冲洗、分离、干燥、出料，粉碎到要求的细度，制成高含 量不溶性硫磺粉；或进一步用环烷烃油进行充油制成充油型不溶性硫 磺产品；B、 普通硫磺粉的制备将含有可溶性硫磺的二硫化碳溶液在蒸馏釜 中边搅拌边加温蒸馏二硫化碳，二硫化碳回收完毕后，得到浅黄色硫 磺晶体，粉碎后制成普通硫磺粉。上层水层和下层二硫化碳层构成联合淬火液的作用是通过水层 吸收硫磺蒸汽中大部分的热量及用物理方法分离水层中做为稳定剂 的无机离子。在上述方案的基础上，萃取可溶性硫磺用的二硫化碳为将含有可 溶性硫磺的二硫化碳溶液进行蒸馏后回收的二硫化碳。5含有可溶性硫磺的二硫化碳溶液可以是在硫磺蒸汽淬火过程中 在产生的，也可以是在二硫化碳萃取不溶性硫磺中产生的，可一并用 于制备普通硫磺粉。在上述方案的基础上，连续指不溶性硫磺24小时连续生产，采 用至少三个罐连续生产，硫磺蒸汽轮流在罐中进行淬火，不溶性硫磺 的固化、萃取、干燥、出料及罐中再加入联合淬火液的总时间不超过 16小时。具体的，采用三个罐连续生产，硫磺蒸汽每8个小时轮流在罐中进行淬火，每个罐淬火的时间为8小时；采用四个罐连续生产，硫磺 蒸汽每6个小时轮流在罐中进行淬火，每个罐淬火的时间为6小时；采用六个罐连续生产，硫磺蒸汽每4个小时轮流在罐中进行淬火，每 个罐淬火的时间为4小时。本专利技术有以下三个主要特点A、 淬火以往的淬火或是在二硫化碳中进行，或是在水中进行，都有缺点， 本专利技术采用硫磺蒸汽在水和二硫化碳组成的联合淬火液中进行淬火， 去除了二者的缺点，综合了二者的优点。B、 连续化目前国内只有高温水法的第一步实现了连续生产，国内连续化研 究的思路是与高温水法中第一步一样，前端是连续淬火，后端是不溶 性硫磺产品连续出来，但由于生产中固化、冲洗、干燥、出料需要的 时间与不溶性硫磺淬火的时间并不匹配，这种想法不现实，而且目前 暂时没有实例。而本专利技术利用至少三个罐进行交替轮流使用，真正实现24小时的连续。C、未转化硫磺的利用以往工艺中未转化的硫磺都是按废硫磺处理的，可能的原因是 得到深色且坚硬的废硫磺片认为是生产不溶性硫磺必然产生的，是与 硫磺原料完全不同的产品，颜色可能是淬火液中的金属离子或二步生 产中由环境带入的铁屑、泥土等杂质产生的，没有人进一步分析原因； 硫磺原料与不溶性硫磺的价格差在10倍以上，这些废硫磺对效益影 响不大，另外，蒸馏釜的设计比较简单，不需要搅拌，只要一根管子 排除液体的废硫磺就可以了。按现代企业的要求及社会的发展看，上述几种工艺中原料硫磺的 利用率只有60% (低温熔融法只有40%)，不利于建设节约型社会。本 专利技术采取的工艺是分析出废硫磺的颜色及硬度是由于蒸馏完二硫化 碳后硫磺再次熔化产生的，因此在处理方法中减少了传统工艺中硫磺 再次升温熔化的过程，蒸馏完二硫化碳后，硫磺片直接放出蒸馏釜， 得到浅黄色的硫磺晶体，粉碎后制成普通硫磺粉，真正实现原料硫磺 100%的利用。本专利技术提供了另一种思路，采用时间控制方法解决连续生产问 题，例如用三个罐的生产，淬火时间为7 8小时，固化3 5小时， 冲洗、干燥、出料约8小时，再次加入水和二硫化碳联合淬火液约1 小时， 一个罐在24小时内可以完成一次生产，三个罐每8小时切换 一次，扣除硫磺蒸汽切换的时间外，实现24小时连续淬火，连续生 产。用4个罐目的是给固化、冲洗、干燥、出料及再次加入水和二硫 化碳联合淬火液增加2个小时的时间。具体的说本专利技术是这样来实现的，它主要包括以下步骤-1、 瑢硫在温度为120'C 16(TC将工业硫磺熔解成液态硫磺；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化连续一步水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法，将工业硫磺熔化成液态硫磺，再通过管式炉加热生成硫磺蒸汽，其特征在于：以硫磺蒸汽为原料，以上层水层和下层二硫化碳层构成联合淬火液，先将硫磺蒸汽通入联合淬火液的上层水层中淬火，淬火后大部分可溶性硫磺进入下层二硫化碳层中形成含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，生成的固体为不溶性硫磺及少量可溶性硫磺的塑性混合物，沉积于二硫化碳层底部；再分别制备不溶性硫磺和普通硫磺粉，包括：　Ａ、不溶性硫磺的制备：　先分离联合淬火液的上层水层，再分离下层含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，在分离后的不溶性硫磺及可溶性硫磺的塑性混合物中加入稳定剂，进行固化处理，用二硫化碳萃取混合物中的可溶性硫磺，不溶性硫磺经冲洗、分离、干燥、出料，粉碎制成高含量不溶性硫磺粉；或进一步用环烷烃油进行充油制成充油型不溶性硫磺产品；　Ｂ、普通硫磺粉的制备：　将含有可溶性硫磺的二硫化碳溶液在蒸馏釜中边搅拌边加温蒸馏二硫化碳，二硫化碳回收完毕后，得到浅黄色硫磺晶体，粉碎后制成普通硫磺粉。

【技术特征摘要】
1、一种气化连续一步水法制备不溶性硫磺和普通硫磺粉的方法，将工业硫磺熔化成液态硫磺，再通过管式炉加热生成硫磺蒸汽，其特征在于以硫磺蒸汽为原料，以上层水层和下层二硫化碳层构成联合淬火液，先将硫磺蒸汽通入联合淬火液的上层水层中淬火，淬火后大部分可溶性硫磺进入下层二硫化碳层中形成含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，生成的固体为不溶性硫磺及少量可溶性硫磺的塑性混合物，沉积于二硫化碳层底部；再分别制备不溶性硫磺和普通硫磺粉，包括A、不溶性硫磺的制备先分离联合淬火液的上层水层，再分离下层含可溶性硫磺的二硫化碳溶液，在分离后的不溶性硫磺及可溶性硫磺的塑性混合物中加入稳定剂，进行固化处理，用二硫化碳萃取混合物中的可溶性硫磺，不溶性硫磺经冲洗、分离、干燥、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇，
申请(专利权)人：吴勇，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]