CN107739325A - 一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备及工艺，涉及精细化工产品技术领域。本发明包括溶剂罐、二甲胺罐、二硫化碳罐，所述溶剂罐、二甲胺罐、二硫化碳罐分别通过管道与混合罐的上端进料口连接，所述混合罐的下端出料口通过管道与塔式反应器的下端进料口连接，还包括双氧水罐，所述双氧水罐的下端出料口通过分段泵入装置与塔式反应器的侧壁相连通，所述塔式反应器上部的出料口通过管道与反应液储罐的上端进料口相连接，所述反应液储罐的下端通过管道与逆向洗脱装置相连接。本发明能够连续化生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆。

Description

一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备及 工艺

技术领域

本发明涉及精细化工产品技术领域，尤其是涉及一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备及工艺。

背景技术

二硫化四甲基秋兰姆为橡胶硫化超速促进剂，是噻唑类促进剂，可与其他促进剂并用，通常与促进剂MBT并用。主要用于制造轮胎、内胎、胶鞋、医疗用品、电缆、工业橡胶制品等，也可用于农业上的杀菌剂和杀虫剂，还可用作润滑油添加剂。

硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的生产方法基本有三种：钠盐氯气氧化法、钠盐双氧水氧化法和有机溶剂直接双氧水氧化法。目前，钠盐氯气氧化法在生产过程中会产生大量的含盐废水以及含有氯气和二甲胺的尾气，难于处理，污染较重，处理成本高，而且氯气属于剧毒品，在使用过程中存在安全和环保隐患；而钠盐双氧水氧化法虽然解决了尾气问题，但由于废水中含盐，难于生化处理。以上两种生产工艺均为间歇性生产工艺，间歇化生产批次之间产品质量存在差异，生产效率低下，设备多，投资大。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备及工艺。

本发明采用的技术方案为：

一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，包括溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3，所述溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3分别通过管道与混合罐4的上端进料口连接，所述混合罐4的下端出料口通过管道与塔式反应器5的下端进料口连接，还包括双氧水罐6，所述双氧水罐6的下端出料口通过分段泵入装置7与塔式反应器5的侧壁相连通，所述塔式反应器5上部的出料口通过管道与反应液储罐8的上端进料口相连接，所述反应液储罐8的下端通过管道与逆向洗脱装置9相连接。

优选地，所述塔式反应器5内设有若干分布器51；所述分段泵入装置7包括与双氧水罐6的下端出料口相连接的双氧水泵71，所述双氧水泵71通过管道连接若干支管72，所述支管72与分布器51数量一致，且所述支管72分别与分布器51相连接。

优选地，所述支管72上均设有双氧水流量阀组10，位于最上方的所述双氧水流量阀组10上设有双控调节阀，所述塔式反应器5内设有氧化-还原电位测定仪11，所述氧化-还原电位测定仪11与双控调节阀电连接。

优选地，所述逆向洗脱装置9包括固定架91，所述固定架91的下方设有清洗槽92，所述固定架91的上端设有左托辊93、右托辊94和位于左托辊93与右托辊94之间的收集槽95，所述右托辊94为主动辊，右托辊94由电机驱动；所述固定架91的左端、右端、下端均设有导向辊96，所述左托辊93、右托辊94及导向辊96上绕置有循环过滤带97，所述收集槽95内水平设有真空盘98，所述真空盘98内自左向右通过纵向设有若干区域隔离板99，所述区域隔离板99将收集槽95分为若干收集仓910，最左侧的所述收集仓910位于与反应液储罐8下端相连接的管道的下方，最左侧的及与其相邻的所述收集仓910下端均连接有母液罐911；其余所述收集仓910的下端均连接洗液罐912，所述洗液罐912的下端均通过管道连接水泵913，所述水泵913连接循环管914，所述循环管914的自由端均位于左侧收集仓910的上方，最右侧的所述收集仓910的上方还设有输水管915。

优选地，所述收集槽95的左端设有密封罩12，所述循环过滤带97水平穿过密封罩12，与所述反应液储罐8下端相连接的管道的下端穿入密封罩12内。

优选地，所述溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3分别连接溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15，所述溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15分别连接溶剂流量阀组16、二甲胺流量阀组17、二硫化碳流量阀组18，所述溶剂流量阀组16、二甲胺流量阀组17、二硫化碳流量阀组18均通过管道连接静态混合器19，所述静态混合器19通过管道连接混合罐4。

一种利用如上所述的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，包括以下步骤：

1）将有机溶剂、二甲胺、二硫化碳分别连续输送至混合罐4混合；

2）混合后的均相溶液从塔式反应器5的底部连续泵入塔式反应器5内与经分段泵入装置7泵入塔式反应器5内的双氧水反应；

3）反应后的物料经塔式反应器5的顶部溢流至反应液储罐8内，反应液储罐8内的物料积累至反应液储罐8的中部时，开始向逆向洗脱装置9放料，逆向洗脱装置9对物料进行逆向洗涤，完成连续固液分离；

4）固体烘干即得二硫化四甲基秋兰姆成品。

优选地，步骤1）中有机溶剂、二硫化碳、二甲胺分别由溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15先泵入静态混合器19，而后再通过管道进入混合罐4内混合。

优选地，步骤2）中，利用氧化-还原电位测定仪11对反应是否达到终点进行检测，当检测到反应达到终点时，氧化-还原电位测定仪11自动控制双控调节阀闭合。

优选地，步骤3）中，当反应液储罐8内的物料积累至反应液储罐8的中部时，反应液储罐8开始向最左侧的收集仓910上方放料，循环过滤带97在右托辊94的带动下转动，实现固液分离，而后利用右端导向辊96处设有的刮板清理循环过滤带97上的滤渣，清理完滤渣的循环过滤带97经清洗槽92内的清洗液进行清洗，以此循环，实现连续固液分离。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1、本发明中所采用的设备利用，能够利用溶剂罐、二甲胺罐、二硫化碳罐实现向混合罐内连续进料，然后利用塔式反应器实现连续反应，最后利用逆向洗脱装置实现连续固液分离，从而实现连续化生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的功能；而且，本发明中双氧水通过分段泵入装置泵入塔式反应器与混合后的均相溶液反应又可保证化学反应的充分进行；

2、本发明中采用氧化-还原电位测定仪来检测反应的终点，又可防止出现物料过氧化或氧化不足而造成产品质量波动；

3、本发明中逆向洗涤装置的设置，实现连续固液分离；

4、本发明中静态混合器的设置，可实现二甲胺和二硫化碳的离子化反应，并实现均相混合。

附图说明

图1为本发明连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺的结构示意图；

图2为图1中逆向洗脱装置的剖视图结构示意图。

图中：1、溶剂罐，2、二甲胺罐，3、二硫化碳罐，4、混合罐，5、塔式反应器，6、双氧水罐，7、分段泵入装置，8、反应液储罐，9、逆向洗脱装置，10、双氧水流量阀组，11、氧化-还原电位测定仪，12、密封罩，13、溶剂泵，14、二甲胺泵，15、二硫化碳泵，16、溶剂流量阀组，17、二甲胺流量阀组，18、二硫化碳流量阀组，19、静态混合器；

51、分布器，52、降温盘管，53、涡轮搅拌装置，54、夹套；

71、双氧水泵，72、支管；

91、固定架，92、清洗槽，93、左托辊，94、右托辊，95、收集槽，96、导向辊，97、循环过滤带，98、真空盘，99、区域隔离板，910、收集仓，911、母液罐，912、洗液罐，913、水泵，914、循环管，915、输水管。

具体实施方式

如图1、2所示，一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，包括溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3，溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3分别通过管道与混合罐4的上端进料口连接，混合罐4的下端出料口通过管道与塔式反应器5的下端进料口连接，还包括双氧水罐6，双氧水罐6的下端出料口通过分段泵入装置7与塔式反应器5的侧壁相连通，塔式反应器5上部的出料口通过管道与反应液储罐8的上端进料口相连接，反应液储罐8的下端通过管道与逆向洗脱装置9相连接。

塔式反应器5内设有若干分布器51，还设有降温盘管52、上旋式的涡轮搅拌装置53；塔式反应器5外还设有夹套54。

分段泵入装置7包括与双氧水罐6的下端出料口相连接的双氧水泵71，双氧水泵71通过管道连接若干支管72，支管72与分布器51数量一致，且支管72分别与分布器51相连接。

支管72上均设有双氧水流量阀组10，位于最上方的双氧水流量阀组10上设有双控调节阀，塔式反应器5内设有氧化-还原电位测定仪11，氧化-还原电位测定仪11与双控调节阀电连接。

逆向洗脱装置9包括固定架91，固定架91的下方设有清洗槽92，固定架91的上端设有左托辊93、右托辊94和位于左托辊93与右托辊94之间的收集槽95，右托辊94为主动辊，右托辊94由电机驱动，固定架91的左端、右端、下端均设有导向辊96，左托辊93、右托辊94及导向辊96上绕置有循环过滤带97，收集槽95内水平设有真空盘98，真空盘98内自左向右通过纵向设有若干区域隔离板99，区域隔离板99将收集槽95分为若干收集仓910，最左侧的收集仓910位于与反应液储罐8下端相连接的管道的下方，最左侧的及与其相邻的收集仓910下端均连接有母液罐911；其余收集仓910的下端均连接洗液罐912，洗液罐912的下端均通过管道连接水泵913，水泵913连接循环管914，循环管914的自由端均位于左侧收集仓910的上方，实现逆向洗脱的功能，最右侧的收集仓910的上方还设有输水管915。

收集槽95的左端设有密封罩12，循环过滤带97水平穿过密封罩12，与反应液储罐8下端相连接的管道的下端穿入密封罩12内。

溶剂罐1、二甲胺罐2、二硫化碳罐3分别连接溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15，溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15分别连接溶剂流量阀组16、二甲胺流量阀组17、二硫化碳流量阀组18，溶剂流量阀组16、二甲胺流量阀组17、二硫化碳流量阀组18均通过管道连接静态混合器19，静态混合器19通过管道连接混合罐4。

一种利用如上的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，包括以下步骤：

1）将溶剂罐1内的有机溶剂、二甲胺罐2内的二甲胺、二硫化碳罐3内的二硫化碳分别利用溶剂泵13、二甲胺泵14、二硫化碳泵15先连续泵入静态混合器19，而后再通过管道进入混合罐4内混合；其中，泵入混合罐4内的有机溶剂与二甲胺的体积比始终保持3-15：1；泵入混合罐4内的二甲胺、二硫化碳的摩尔比始终保持0.8-1.2：1；

2）混合后的均相溶液从塔式反应器5的底部连续泵入塔式反应器5内与经分段泵入装置7泵入塔式反应器5内的双氧水反应，反应温度为30-60℃；同时，利用氧化-还原电位测定仪11对反应是否达到终点进行检测，当检测到反应达到终点时，氧化-还原电位测定仪11自动控制双控调节阀闭合；其中，每小时泵入塔式反应器5内的二甲胺与双氧水的摩尔配比为1：1.0-1.5；

3）反应后的物料经塔式反应器5的顶部溢流至反应液储罐8内，反应液储罐8内的物料积累至反应液储罐8的中部时，开始向逆向洗脱装置9放料，经反应液储罐8放出的物料落在最左侧的收集仓910上方的循环过滤带97，循环过滤带97在右托辊94的带动下转动，收集槽95内设有的真空盘98使收集槽95内产生负压环境，加快固液分离的速度，经最左侧及与其相邻的收集仓910收集的母液流入母液罐911内，经母液罐911收集的母液进入蒸馏工序回收二甲胺，而经洗液罐912收集的洗涤液则进入循环管914，然后经循环管914向左侧收集仓910的上方放液，利用循环过滤带97过滤，实现逆向洗脱，最后利用右端导向辊96处设有的刮板清理循环过滤带97上的固体，清理完固体的循环过滤带97经清洗槽92内的清洗液进行清洗，以此循环，重复进行固液分离；

4）被清理掉的固体利用烘干设备进行干燥即得二硫化四甲基秋兰姆成品，实现连续化生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆。

在生产过程中，具体实施方式一：依据上述连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺所采用的步骤，将溶剂以1700L/h，二甲胺以290L/h，二硫化碳以140L/h的流量经静态混合器19泵入混合罐4，在保持液位一定的情况下用计量泵泵入塔式反应器5，双氧水罐6内的双氧水按128L/h的流量分三段泵入塔式反应器5，保持反应温度35℃，反应结束后，经逆向洗脱装置9分离出的固体利用烘干设备进行干燥，定量8小时物料，共计产出橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的成品量2.15吨，以二甲胺计回收率为97%，而得到的橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆成品的初熔点为142.1℃，纯度99.0%。

具体实施方式二：依据上述连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺所采用的步骤，将溶剂以2000L/h，二甲胺以280L/h，二硫化碳以140L/h的流量经静态混合器19泵入混合罐4，在保持液位一定的情况下用计量泵泵入塔式反应器5，双氧水罐6内的双氧水按140L/h的流量分三段进入塔式反应器，保持反应温度45℃，反应结束后，经逆向洗脱装置9分离出的固体利用烘干设备进行干燥，定量8小时物料，共计产出橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的成品量2.04吨，以二甲胺计回收率为96%，而得到的橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆成品的初熔点为142.5℃，纯度99.2%。

Claims (10)

1.一种连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：包括溶剂罐（1）、二甲胺罐（2）、二硫化碳罐（3），所述溶剂罐（1）、二甲胺罐（2）、二硫化碳罐（3）分别通过管道与混合罐（4）的上端进料口连接，所述混合罐（4）的下端出料口通过管道与塔式反应器（5）的下端进料口连接，还包括双氧水罐（6），所述双氧水罐（6）的下端出料口通过分段泵入装置（7）与塔式反应器（5）的侧壁相连通，所述塔式反应器（5）上部的出料口通过管道与反应液储罐（8）的上端进料口相连接，所述反应液储罐（8）的下端通过管道与逆向洗脱装置（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：所述塔式反应器（5）内设有若干分布器（51）；所述分段泵入装置（7）包括与双氧水罐（6）的下端出料口相连接的双氧水泵（71），所述双氧水泵（71）通过管道连接若干支管（72），所述支管（72）与分布器（51）数量一致，且所述支管（72）分别与分布器（51）相连接。

3.根据权利要求要求2所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：所述支管（72）上均设有双氧水流量阀组（10），位于最上方的所述双氧水流量阀组（10）上设有双控调节阀，所述塔式反应器（5）内设有氧化-还原电位测定仪（11），所述氧化-还原电位测定仪（11）与双控调节阀电连接。

4.根据权利要求1或3所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：所述逆向洗脱装置（9）包括固定架（91），所述固定架（91）的下方设有清洗槽（92），所述固定架（91）的上端设有左托辊（93）、右托辊（94）和位于左托辊（93）与右托辊（94）之间的收集槽（95），所述右托辊（94）为主动辊，由电机驱动；所述固定架（91）的左端、右端、下端均设有导向辊（96），所述左托辊（93）、右托辊（94）及导向辊（96）上绕置有循环过滤带（97），所述收集槽（95）内水平设有真空盘（98），所述真空盘（98）内自左向右通过纵向设有若干区域隔离板（99），所述区域隔离板（99）将收集槽（95）分为若干收集仓（910），最左侧的所述收集仓（910）位于与反应液储罐（8）下端相连接的管道的下方，最左侧的及与其相邻的所述收集仓（910）下端均连接有母液罐（911）；其余所述收集仓（910）的下端均连接洗液罐（912），所述洗液罐（912）的下端均通过管道连接水泵（913），所述水泵（913）连接循环管（914），所述循环管（914）的自由端均位于左侧收集仓（910）的上方，最右侧的所述收集仓（910）的上方还设有输水管（915）。

5.根据权利要求4所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：所述收集槽（95）的左端设有密封罩（12），所述循环过滤带（97）水平穿过密封罩（12），与所述反应液储罐（8）下端相连接的管道的下端穿入密封罩（12）内。

6.根据权利要求要求5所述的连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的设备，其特征在于：所述溶剂罐（1）、二甲胺罐（2）、二硫化碳罐（3）分别连接溶剂泵（13）、二甲胺泵（14）、二硫化碳泵（15），所述溶剂泵（13）、二甲胺泵（14）、二硫化碳泵（15）分别连接溶剂流量阀组（16）、二甲胺流量阀组（17）、二硫化碳流量阀组（18），所述溶剂流量阀组（16）、二甲胺流量阀组（17）、二硫化碳流量阀组（18）均通过管道连接静态混合器（19），所述静态混合器（19）通过管道连接混合罐（4）。

7.一种利用权利要求1所述的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1）将有机溶剂、二甲胺、二硫化碳分别连续输送至混合罐（4）混合；

2）混合后的均相溶液从塔式反应器（5）的底部连续泵入塔式反应器（5）内与经分段泵入装置（7）泵入塔式反应器（5）内的双氧水反应；

3）反应后的物料经塔式反应器（5）的顶部溢流至反应液储罐（8）内，反应液储罐（8）内的物料积累至反应液储罐（8）的中部时，开始向逆向洗脱装置（9）放料，逆向洗脱装置（9）对物料进行逆向洗涤，完成连续固液分离；

4）固体烘干即得二硫化四甲基秋兰姆成品。

8.一种根据权利要求7所述的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于：步骤1）中有机溶剂、二硫化碳、二甲胺分别由溶剂泵（13）、二甲胺泵（14）、二硫化碳泵（15）先泵入静态混合器（19），而后再通过管道进入混合罐（4）内混合。

9.一种根据权利要求7所述的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于：步骤2）中，利用氧化-还原电位测定仪（11）对反应是否达到终点进行检测，当检测到反应达到终点时，氧化-还原电位测定仪（11）自动控制双控调节阀闭合。

10.一种根据权利要求7所述的设备连续生产橡胶硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆的工艺，其特征在于：步骤3）中，当反应液储罐（8）内的物料积累至反应液储罐（8）的中部时，反应液储罐（8）开始向最左侧的收集仓（910）上方放料，循环过滤带（97）在右托辊（94）的带动下转动，实现固液分离，而后利用右端导向辊（96）处设有的刮板清理循环过滤带（97）上的滤渣，清理完滤渣的循环过滤带（97）经清洗槽（92）内的清洗液进行清洗，以此循环，实现连续固液分离。