[发明专利]一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法

说明书

技术领域    

    本发明涉及一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法，属不溶性硫磺生产技术领域。

背景技术    

目前国内外制取不溶性硫磺的方法主要有熔融法、气化法、氧化还原法和辐射法。被企业采用较多的有熔融法和气化法。这两种方法的原理是：

在自然界中，元素硫主要以硫的同素异形体形式存在，其中绝大部分是可以溶于二硫化碳的可溶性硫，在常温下单质硫一般需在159℃以上处于熔融状态或气态时才能实现热激发开环，形成结构为两端带电子的不饱和硫原子链状自由基单体,该单体再进行可逆聚合反应，形成不溶性硫磺。因此，制取不溶性硫磺实际上就是将自然界中的可溶性硫通过聚合反应使之变成不溶于二硫化碳的不溶性硫磺的过程。但熔融状态下的不溶性硫磺处于亚稳态，若将熔融硫缓慢冷却到常温，最后只能得到仅含1.8% 不溶性硫磺的硫磺。为了得到常温下的稳态不溶性硫磺，需将过热硫蒸气或熔融状态的液态硫用冷却介质淬火，使聚合后处于亚稳态的高温不溶性硫磺与冷却介质进行快速热交换，让冷却介质迅速带走高温不溶性硫磺的热量，使之瞬间急冷至常温，从而将大部分亚稳态高温不溶性硫磺通过急骤冷却变成常温下的稳态不溶性硫磺，得到含有某种比例不溶性硫磺（其他为可溶硫）的固态不溶性硫磺中间产品，将此混合物粉碎后用CS₂溶剂萃取其中的可溶硫，经过滤或离心分离得到的粗产品再用CS₂溶剂冲洗，除去其中残余的可溶硫，干燥后即得到一定纯度的不溶性硫磺产品，采用过热硫蒸气进行淬火制取不溶性硫磺的方法称为气化法，采用熔融状态的液态硫进行淬火制取不溶性硫磺的方法称为熔融法。

一般来说，熔融法与气化法制取不溶性硫磺时产品中不溶性硫磺产品收率主要取决于冷却速度，而冷却速度除了需要使淬火介质的量满足气态或液态硫磺快速降温要求之外，还取决于两个因素：其一是淬火前的气态或液态硫磺初始温度与淬火介质的温度差，温度差越大，产品中不溶性硫磺收率越高；其二是气态或液态硫磺与淬火介质两者之间的接触面越大，热交换速度越快，产品中不溶性硫磺收率越高。气化法由于淬火前的气态硫磺初始温度（一般超过500℃）与淬火介质的温度差比熔融法的液态硫磺初始温度（通常在350℃左右）与淬火介质的温度差更大，同时气态硫磺与淬火介质两者之间更容易混合，进行热交换的接触面也更大，一次淬火制得的产品中不溶性硫磺收率通常超过60%，极端情况下甚至可达到90%；此外，由于传统的熔融法是采用倾注式方法将熔融状态的液态硫磺注入淬火介质中淬火冷却获得不溶性硫磺，注入的熔融状态的液态硫磺以瀑布形状进入淬火介质中，两者进行热交换的接触面积小，冷却速度慢，导致熔融法一次淬火制得的产品中不溶性硫磺收率一般低于50%。因此，尽管熔融法具有工艺温度低，对设备腐蚀较轻，解决了气化法固、液、汽三相难以分离等技术难题，便于实现批量连续生产、能效高、产品成本低，对设备要求较低，投资少、见效快等优点，但由于不溶性硫磺收率低，产品性能不高，导致熔融法的应用受到很大限制。

发明内容    

为了提高传统的熔融法制取不溶性硫磺的一次产出率，本发明提供一种高温熔融硫磺多孔喷淋式激冷淬火方法。

实现本发明的技术方案是，在高温熔融硫磺的出口端设置一块多孔端板，利用高温液态硫磺的良好流动性，使温度达到420℃±10℃的高温液态硫磺在压力下从管道下方多孔板的小孔中挤出形成类似于水从喷淋头中流出时形成的多条液态硫磺细流与液滴，冲入淬火缸下部的淬火介质液态CS₂中，通过与淬火介质液态CS₂的充分接触实现快速冷却，将大部分亚稳态的高温不溶性硫磺变成常温下的稳态不溶性硫磺，从而提高不溶性硫磺的一次产出率。

高温液态硫经多孔端板上的多个小孔流出形成细条状液态硫磺掉入淬火缸中，经液态二硫化碳冷却形成了不溶性硫磺和可溶性硫磺混合物的固体颗粒，与液态二硫化碳、含有可溶性硫磺的二硫化碳溶液共存于淬火缸中，最后，稳态不溶性硫磺固体颗粒沉积在缸底，达到一定量，从缸底下部的阀门排出，进入固液分离工序。

在高温熔融硫磺的管道外面有电控加热器，使出口附近的液态硫磺始终保持在420℃±10℃的温度范围。

多孔板与管口为嵌入式结构，可以方便更换。

多孔板中的孔径为2～10mm；孔间距为（1.2~1.5）倍孔径；孔的两端为光滑的圆弧倒角结构，利于液态硫磺顺利通过且不至于阻塞。