不溶性硫磺生产技术

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1、不溶性硫磺生产技术前言1.不溶性硫磺的性质和用途不溶性硫磺是一种具有热塑性的硫的线性均聚物，可以由普通斜方硫作为单体在高于159℃下经热激发开环聚合制得。不溶性硫磺的主体结构式为(S8)n链，n的大小随温度的变化而有所不同，在190℃左右，n值最高，可以达到1×106。不溶性硫磺相对于普通硫磺的最大特性就是不溶于CS2。不溶性硫磺的用途比较单一，主要用于做子午线轮胎的硫化剂。子午线轮胎的耐磨性比普通轮胎提高30%一50%，使用寿命为普通轮胎的1.5倍，节油6%～8%，且在高速下行驶具有安全、舒适、经济等优点，已成为轮胎工业发展的必然趋势。一些发

2、达国家的轮胎子午线率已达90%以上，而我国在“九五”末期达到35%左右。按照国家的规定，普通斜胶轮胎于2002年4月停止生产，普通硫磺作为橡胶硫化剂已经被淘汰，取而代之的将是IS产品。同时由于国内高速公路及汽车工业的快速发展，对高性能的子午线轮胎需求量也将会大幅度增长，作为子午线轮胎不可替代的硫化剂的不溶性硫磺将必然出现突出的供需矛盾。2001年我国IS实际需求量约为2万吨，其90%为IS-90产品，占橡胶硫化剂总量8万吨的25%。2003年我国不溶性硫磺实际用量达到6万吨/年，而同期国内不溶性硫磺产量仅为1.5万吨。预计国内2006年国内不溶

3、性硫磺产品需求近10万吨，约80％依赖进口。国内生产不溶性硫磺的厂家主要有：上海京海化工有限公司、洛阳富华化工厂高科技研究所、辽阳化工有限公司等。总的生产能力却不足10000吨。IS-90及其充油型系列产品现行售价15000元/吨，按国内现有3000吨/年的规模的生产厂统计，IS-90综合成本约为5000元/吨，扣除税收，利润约为8000元/吨。可以看出IS是高利润产品，如果投资建设1×104吨/年的工厂，其投资大约为RMB2250×104，建成投产后的第三年即可收回全部投资。2.不溶性硫磺生产技术发展历史和现状1827年，Dums将硫的熔融体

4、喷入水中，得到一种塑性硫，即不溶性硫磺的一种。1857年，Berthlot在电解硫酸水溶液时，也发现了硫的聚合体。但是，这些在实验室里得到的不溶性硫磺都难以保证其聚合态，容易还原为低分子斜方硫。美国、英国、德国于20世纪50年代以后，前苏联、日本以及东欧的波兰、罗马尼亚和捷克等国家于60年代以后都对不溶性硫磺进行了开发，但是只有美国Stuffer公司取得了极大的成功，其Crytex产品一直占据了不溶性硫磺的绝大部分市场，现已转手荷兰的Akzo公司经营。中品位(50%～60%)不溶性硫磺在上个世纪30年代获得成功，并在40年代实现了工业化生产。高

5、品位(90%以上)不溶性硫是上个世纪70年代以后出现，并进一步形成充油IS系列化产品的。目前国外只有少数几个国家实现了IS的工业化生产，除了前述的几个国家以外，还有德国、印度、法国等。我国从70年代开始研究，并在实验室制出了质量分数为55%的不溶性硫磺产品，但是直到1988年才实现了IS的工业化生产。目前国内研究不溶性硫磺的机构很多，全国20多个省市有30多个研究院所、高等院校和化工厂在开发研究不溶性硫磺，并建有30多套生产装置。虽在技术开发方面也取得了一些进步，但很多仍旧停留在实验室研究上，至今未形成规模效应。原因是生产不溶性硫磺除了应深刻理

6、解硫化学及其化工过程外，防爆技术、抗静电技术、高温技术、材料选用、原料处理、中间控制、检测系统、三废治理等等都需要具备一定的水平，这些都在一定程度上制约了IS生产的发展。3．不溶性硫磺的生产工艺如前所述，不溶性硫磺是单质硫的开环聚合物，其中或多或少地含有未聚合的单质硫，因而按照其中不溶性硫磺占硫元素总量的多少把IS产品分为高品位不溶性硫磺和中品位不溶性硫磺。把单质硫变成长链聚合物，可采用聚合、急冷、萃取等工艺。聚合工艺可分为高温法和低温法。高温法分为气化法和熔融法两种。低温法分为低温常压聚合混合溶剂萃取法、低温常压法和低温液相法等。无论采用哪种

7、方法把单质硫转变为不溶性硫，都有下列危险性：①燃烧和爆炸②静电⑤毒性④腐蚀。正因为不溶性硫磺生产存在着上述危险性，多年来，尽管有不少国家从事不溶性硫磺的开发、研究，但创出优质商品的只有Cystex产品。另外，不管是充油产品还是非充油产品，如果不溶性硫磺含量在元素硫的63%以下，就会给橡胶加工带来喷霜的危险。所以，不溶性硫磺产品的热稳定性、化学稳定性、储存稳定性和操作稳定性在研究中也一直都是重点内容，并列为产品质量的重要指标。不溶性硫的生产方法1.气化法1.1生产过程先将原料硫磺熔融，然后送入管式冷凝器和熔炉，硫磺在熔炉内蒸发，控制炉内硫蒸气温度

8、≥500℃(控制加热介质的密度和硫磺的加入量)，依靠其过热蒸汽压力，直接高速喷入含有某种稳定剂的冷却介质中，得到可溶性硫与不溶性硫的塑性混合物，其中含