[发明专利]一种制备不溶性硫磺的装置和方法

说明书

本发明涉及硫磺制备技术领域，尤其涉及一种制备不溶性硫磺的装置和方法。本发明的装置，包括熔融系统1、进料系统2、雾化喷头3、反应腔室、冷却气体分布器5和出料系统14；所述反应腔室包括高温反应炉腔4和冷却室6；所述熔融系统1、进料系统2、雾化喷头3顺次连通，所述高温反应炉腔4、冷却室6和出料系统14顺次连通；所述冷却气体分布器5用于向所述冷却室6喷射冷却气体；所述雾化喷头3设置于所述高温反应炉腔4内，用于向所述高温反应炉腔4喷射反应物料。采用本发明的装置制备不溶性硫磺，硫磺的转化率高，同时还可解决国内外生产不溶性硫磺普遍存在的能耗大、设备腐蚀严重，高压容易产生事故等问题。

技术领域

本发明涉及硫磺制备技术领域，尤其涉及一种制备不溶性硫磺的装置和方法。

背景技术

随着我国汽车行业的迅速发展，轮胎的年产量也逐年增加，硫磺作为橡胶的主要硫化剂，其需求量也逐年上升。但普通硫磺在橡胶中的溶解度有限，其在橡胶混炼过程中溶解度会随着温度的升高而增加，温度降低时会在混炼胶表面以结晶的形态析出，迁移到胶料的表面，即形成轮胎和橡胶制品生产中所谓的“喷霜”现象，严重影响了产品的外观并降低了制品的粘合性。

为了解决普通硫磺喷霜等问题，不溶性硫磺(IS)产品应运而生。不溶性硫磺(IS)，是硫磺(S)深加工的一种线型长链的高分子聚合物，分子链上的硫原子数高达108以上，不溶于二硫化碳，故称不溶性硫磺。目前IS是公认的具有不喷霜特点的最佳橡胶硫化剂，其具有以下优点：①使胶料具有良好的自粘性。能提高多层橡胶制品各层间的粘合强度，尤其可改善制造轮胎时钢丝与橡胶的粘合性能。②不溶性硫磺在胶料中均匀分布，有效地减少了胶料存放时焦烧的现象，延长了胶料存放期，保证了硫化均匀，提高了橡胶制品质量。③由于其不溶于橡胶，因而不会迁移到胶料表面而产生喷霜，保证了浅色制品的外观质量。在汽车全钢丝子午轮胎的生产中，不溶性硫磺是最佳的橡胶硫化剂和促进剂，目前尚无替代产品。

现有的制备不溶性硫磺的方法主要为气化法或是熔融法，其技术关键主要是稳定剂的选取，急冷液及急冷方式的确定。然而国内大部分生产厂家和部分中国专利采用的是以水为淬火液的方法，也有部分中国专利采用的是二硫化碳和复合稳定剂以不同比例配合的方法。以水为急冷液的方法生产的不溶性硫磺分散性差，高温热稳定性满足不了子午线轮胎的要求，生产过程中废水量大，环保问题突出，中国专利CN 01101968.9专门对此提出了一种“熔融法无水化不溶性硫磺的生产方法”，该专利以二硫化碳为急冷液生产的不溶性硫磺基本可以满足子午线轮胎的需求，但因其沸点只有42.7℃，闪点-30℃，生产过程极其易燃易爆。而且，液流的急冷基本采用倾倒式或滴入式，急冷效果差，导致转化率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备不溶性硫磺的装置和方法，采用本发明的装置制备不溶性硫磺，硫磺的转化率高，同时还可解决国内外生产不溶性硫磺普遍存在的能耗大、设备腐蚀严重，高压容易产生事故等问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种制备不溶性硫磺的装置，包括熔融系统1、进料系统2、雾化喷头3、反应腔室、冷却气体分布器5和出料系统14；所述反应腔室内设置有高温反应炉腔4和冷却室6；所述熔融系统1、进料系统2和雾化喷头3顺次连通，所述高温反应炉腔4、冷却室6和出料系统14顺次连通；所述冷却气体分布器5的出口连通所述冷却室6，用于向所述冷却室6内喷射冷却气体；所述雾化喷头3设置于所述高温反应炉腔4内，用于向所述高温反应炉腔4内喷射反应物料。

优选的，所述反应腔室为立式结构或水平结构。

优选的，所述反应腔室为水平结构时，所述冷却气体分布器5设置于高温反应炉腔4与冷却室6交界处的侧壁上，冷却气体分布器5喷射的冷却气体与来源于高温反应炉腔4的高温物料在冷却室6内顺流接触。