[发明专利]一种不溶性硫磺的连续生产方法

说明书

一种不溶性硫磺的生产方法，其特征在于使用硫磺为原料，将硫磺加热至200‑700℃，再通过急冷，急冷过程可以使用水、水溶液和其它溶剂作为急冷剂，然后在40‑80℃下进行干燥和固化3‑15小时，得到固体不溶性硫磺粗品，将不溶性硫磺粗品进行粉碎，粉碎过程在水中进行，粉碎过程控制水温不高于80℃，不溶性硫磺在粉碎机中被粉碎成为粒度50‑400目的颗粒，然后将水和粗品不溶性硫磺浆液用泵打到萃取塔上部，将溶剂用泵打到萃取塔下部，萃取塔顶部流出的水和溶剂进入分离罐，分出水和溶剂相，溶剂相经蒸发回收溶剂并得到可溶硫，萃取塔底流出的不溶性硫磺和溶剂去蒸发回收溶剂并得到提纯后的不溶性硫磺。

技术领域

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连续生产方法。国际专利分类属于C01B 17/12。

背景技术

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，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。

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。

(1)接触法

接触法是以H₂S为原料，依靠NO_x+Fe³⁺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Fe³⁺的作用下，被部分氧化成SO₃^2-，以及还原产物NO；SO₃^2-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；Fe³⁺也与H₂S反应生成不溶性硫磺和Fe²⁺，其中Fe²⁺又被NO₂氧化成了Fe³⁺，从而实现FeCl₃水溶液的循环使用。

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。

(2)气化法

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干燥固化，然后进行干式粉碎。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。

(3)熔融法