一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]不溶性硫磺主要作為一種橡膠工業(yè)的高級促進(jìn)劑和硫化劑被廣泛應(yīng)用于輪胎及其它橡膠復(fù)合制品的生產(chǎn)制造中，諸如輪胎的胎體膠料、緩沖膠料、白胎側(cè)膠及翻胎、膠管、膠帶等橡膠與骨架材料粘合的膠料中，也可用于電纜、膠輥、油封、膠鞋等橡膠制品的膠料中，同時也應(yīng)用于硫磺用量大的淺色橡膠制品中。由于不溶性硫磺能使子午線、鋼絲與橡膠粘貼更牢固，有效防止膠料噴霜，提高輪胎的耐熱、耐磨性能，因此，不溶性硫磺是輪胎生產(chǎn)中必不可少的重要原料。
[0003]目前，國內(nèi)外制取不溶性硫磺的方法主要有熔融法、汽化法、接觸法三種。汽化法工藝成熟，單程轉(zhuǎn)化率高，但同時具有能耗高、設(shè)備和管路腐蝕嚴(yán)重、操作不安全、工藝過程較復(fù)雜、投資大等缺點(diǎn)。接觸法原料易得，生產(chǎn)成本低，具有一定的經(jīng)濟(jì)性和競爭力，但由于原料氣體的毒性尤其是硫化氫對人體的危害更大，該工藝要求生產(chǎn)裝置嚴(yán)格密封，這在工業(yè)生產(chǎn)中很難實現(xiàn)，實際操作中勞動保護(hù)、環(huán)保要求等難以達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時，接觸法的原料利用率不如直接以硫磺為原料的生產(chǎn)方法高。熔融法反應(yīng)溫度低，設(shè)備常壓操作，無“三廢”產(chǎn)生，具有投資少、見效快、操作安全的優(yōu)點(diǎn)。但熔融法生產(chǎn)不溶性硫磺工藝研究大多仍停留在實驗室階段或工業(yè)模擬試驗階段。
[0004]國內(nèi)研究者對高熱不溶性硫磺也進(jìn)行了大量的研究，并取得了良好的效果，例如:中國專利CN201110210853.4公開了一種不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，中國專利CN201110297138.9公開了一種橡膠用不溶性硫磺新的生產(chǎn)工藝，提供了一種高溫法制備高熱不溶性硫磺的方法。
[0005]隨著橡膠制品的不斷發(fā)展，特別是子午線輪胎的發(fā)展，對不溶性硫磺的性能及質(zhì)量指標(biāo)不斷提出新的要求，即高含量、高溫穩(wěn)定性、高分散性；國內(nèi)各大輪胎公司引進(jìn)的子午胎生產(chǎn)線，也提出使用“三高”性能的不溶性硫磺的要求。由此可以說明不溶性硫磺的高含量、高溫穩(wěn)定性和高分散性將是其發(fā)展方向。這既是現(xiàn)代橡膠高溫加工技術(shù)的要求，也是不溶性硫磺拓展市場應(yīng)用的根本途徑。但現(xiàn)有高溫法生產(chǎn)不溶性硫磺能耗和設(shè)備要求高，安全性低；因此開發(fā)低溫法生產(chǎn)高熱不溶性硫磺具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有氣化法制備不溶性硫磺技術(shù)投資高、能耗高的現(xiàn)狀，提供一種低溫熔融法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)新工藝，制備出的不溶性硫磺具備高熱穩(wěn)定性、高含量的特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，以普通工業(yè)硫磺為原料，工藝步驟包括: (a)升溫液化，普通工業(yè)硫磺(含量>99.9%)在溫度為150±10°C條件下液化；
(b)聚合反應(yīng)，將液化硫磺和0.0ΡΓΟ.3% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的復(fù)合穩(wěn)定劑加入帶攪拌的反應(yīng)釜中，在22(T300°C聚合反應(yīng)10?90分鐘；
(c)淬火，淬冷液為水，溫度控制在5?20°C，淬冷液中添加0.0019Γ0.1%的復(fù)合穩(wěn)定劑，淬火過程中液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在淬冷液中冷卻；
Cd)干燥，在6(T80°C條件下干燥1(Γ15小時；
(e)粉碎，粉碎細(xì)度要求在200目以上；
(f)萃取，采用二硫化碳在1(T4(TC條件下進(jìn)行萃??；
(g)干燥，萃取后的不溶性硫磺在4(T80°C條件下干燥2?12小時；
(h)充油，向干燥后的硫磺中加入環(huán)烷烴油，攪拌后得到充油型不溶性硫磺。
[0008]本發(fā)明所述聚合反應(yīng)可以是單臺反應(yīng)釜間歇生產(chǎn)或多臺反應(yīng)釜交替進(jìn)行，反應(yīng)釜卸料口與中間罐相連，多臺反應(yīng)釜交替聚合時實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0009]本發(fā)明所述復(fù)合穩(wěn)定劑含量為硫磺質(zhì)量的0.ΟΡ/ΓΟ.3%,復(fù)合穩(wěn)定劑由12、ΚΙ、CH2=CHC1、DM、DZ中的一種或幾種組成。
[0010]本發(fā)明所述充油過程是萃取干燥后添加0.059Γ0.1%的復(fù)合穩(wěn)定劑充分?jǐn)嚢?，然后充油得高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果是:分別在聚合、淬火和充油階段加入復(fù)合穩(wěn)定劑，使制備出的不溶性硫磺具備高熱穩(wěn)定性和高含量，120°CX 15min彡50%，不溶性硫磺的含量> 98%。該工藝用于生產(chǎn)不溶性硫磺具有生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]實施例的工藝過程如附圖1所示。
[0015]實施例1:
將含量為99.9%的普通工業(yè)硫磺Ikg倒入高位熔硫槽中升溫至150°C液化，利用高位差將液硫和復(fù)合穩(wěn)定劑(組成:0.5gI2+2.5gDZ)加入帶攪拌的反應(yīng)釜中，在250°C條件下聚合反應(yīng)35min，將熔融的硫磺通過卸料閥流入中間罐，經(jīng)噴嘴噴入淬冷液中，淬冷液溫度控制在10°C，淬冷液中添加0.01%的復(fù)合穩(wěn)定劑。在60°C條件下干燥10小時，粉碎至200目以上，采用二硫化碳在20°C進(jìn)行萃?。惠腿『蟮牟蝗苄粤蚧窃?0°C條件下干燥5小時，添加0.05%的復(fù)合穩(wěn)定劑，充油得高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺。分析其熱穩(wěn)定性120°CX 15min時為
50.4%，不溶性硫磺的含量為98.3%。
[0016]實施例2:
將含量為99.9%的普通工業(yè)硫磺Ikg倒入高位熔硫槽中升溫至150°C液化，利用高位差將液硫和復(fù)合穩(wěn)定劑(組成:0.3gKI+l.5gDM)加入帶攪拌的反應(yīng)釜中，在260°C條件下聚合反應(yīng)30min，將熔融的硫磺通過卸料閥流入中間罐，經(jīng)噴嘴噴入淬冷液中，淬冷液溫度控制在12°C，淬冷液中添加0.02%的復(fù)合穩(wěn)定劑。在65°C條件下干燥12小時，粉碎至200目以上，采用二硫化碳在40°C進(jìn)行萃??；萃取后的不溶性硫磺在70°C條件下干燥3小時，添加
0.08%的復(fù)合穩(wěn)定劑，充油得高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺。分析其熱穩(wěn)定性120°CX 15min時為
51.5%，不溶性硫磺的含量為98.7%。
[0017]實施例3:
將含量為99.9%的普通工業(yè)硫磺Ikg倒入高位熔硫槽中升溫至150°C液化，利用高位差將液硫和復(fù)合穩(wěn)定劑(組成:1.0gl2+l.5gDZ)加入帶攪拌的反應(yīng)釜中，在250°C條件下聚合反應(yīng)35min，將熔融的硫磺通過卸料閥流入中間罐，經(jīng)噴嘴噴入淬冷液中，淬冷液溫度控制在8°C，淬冷液中添加0.05%的復(fù)合穩(wěn)定劑。在70°C條件下干燥13小時，粉碎至200目以上，采用二硫化碳在30°C進(jìn)行萃取；萃取后的不溶性硫磺在40°C條件下干燥12小時，添加
0.03%的復(fù)合穩(wěn)定劑，充油得高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺。分析其熱穩(wěn)定性120°CX 15min時為48.1%，不溶性硫磺的含量為99.0%。
[0018]實施例4:
將含量為99.9%的普通工業(yè)硫磺Ikg倒入高位熔硫槽中升溫至150°C液化，利用高位差將液硫和復(fù)合穩(wěn)定劑(組成:0.2gl2+l.5g CH2=CHCl)加入帶攪拌的反應(yīng)釜中，在250°C條件下聚合反應(yīng)50min，將熔融的硫磺通過卸料閥流入中間罐，經(jīng)噴嘴噴入淬冷液中，淬冷液溫度控制在13°C，淬冷液中添加0.08%的復(fù)合穩(wěn)定劑。在64°C條件下干燥10小時，粉碎至200目以上，采用二硫化碳在30°C進(jìn)行萃??；萃取后的不溶性硫磺在60°C條件下干燥4小時，添加0.04%的復(fù)合穩(wěn)定劑，充油得高熱穩(wěn)定性不溶性硫磺。分析其熱穩(wěn)定性120°CX 15min時為50.3%，不溶性硫磺的含量為98.5%。
【主權(quán)項】
1.一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征是包括以下步驟: Ca)升溫液化，硫磺在溫度為14(Tl6(TC條件下液化； (b)聚合反應(yīng)，液化硫磺和質(zhì)量含量為0.0ΡΓΟ.3%復(fù)合穩(wěn)定劑在22(T30(TC下聚合反應(yīng)10?90分鐘； (c)淬火，淬火過程中液態(tài)硫磺經(jīng)加壓后噴淋在淬冷液中冷卻； Cd)干燥，在6(T80°C條件下干燥1(Γ15小時； (e)粉碎，粉碎細(xì)度在200目以上； (f)萃取，采用二硫化碳在1(T4(TC條件下進(jìn)行萃??； (g)干燥，萃取后的不溶性硫磺在4(T80°C條件下干燥2?12小時； (h)充油，向干燥后的硫磺中加入環(huán)烷烴油，攪拌后得到充油型不溶性硫磺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述聚合反應(yīng)是單臺反應(yīng)爸間歇生產(chǎn)或多臺反應(yīng)爸交替進(jìn)行，反應(yīng)爸卸料口與中間罐相連，多臺反應(yīng)釜聚合時實現(xiàn)聚合反應(yīng)與淬火過程的連續(xù)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述硫磺為普通工業(yè)硫磺，含量彡99.9%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述復(fù)合穩(wěn)定劑由I2、K1、CH2=CHC1、DM、DZ中的一種或幾種組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述淬冷液為含0.001°Γθ.1%復(fù)合穩(wěn)定劑的水溶液，控制淬冷液溫度在5?20°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，其特征在于充油前添加0.059Γ0.1%的復(fù)合穩(wěn)定劑充分?jǐn)嚢瑁缓蟪溆偷酶邿岱€(wěn)定性不溶性硫磺。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低溫法制備不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝，以普通工業(yè)硫磺為原料，依次進(jìn)行升溫液化、聚合反應(yīng)、淬火、干燥、粉碎、萃取和充油幾個步驟，其中聚合反應(yīng)在220~300℃條件下進(jìn)行，且分別在聚合反應(yīng)、淬火和充油階段加入穩(wěn)定劑，使制備出的不溶性硫磺具備高熱穩(wěn)定性和高含量。該工藝用于生產(chǎn)不溶性硫磺具有生產(chǎn)設(shè)備投資低、工藝簡單和能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C01B17-12
【公開號】CN104843651
【申請?zhí)枴緾N201410054106
【發(fā)明人】楊忠林, 趙華, 羅娟, 張雪杰
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2014年2月18日