专利名称：用于产生微粒硫磺的方法
技术领域：
本发明涉及产生元素硫微粉(sulphur fine)，即微粒硫磺的方法。
背景技术：
经济并且安全地产生细的硫粒子多年来一直在挑战着工业界。目前使用的方法包 括固体硫的物理研磨(球磨)或将细的熔融硫粒子喷射到水中。这些方法导致的缺点包括 但不限于安全性、产品的一致性、以及资本和操作费用。因此有利的是，改善用于制备细的 (微粒化的)硫粒子的方法，以安全、经济和可预知的方式产生这些细的(微粒化的)硫粒 子。众所周知的是，无水氨能够增溶元素硫。在1911年，Ruff和Hecht首先描述了 硫在液 NH3 中的增溶作用。参见"Uber das Sulfammonium andseine Beziehungen zum Schwefelstickstoff”，Z. anorg. Chem. Bd 70。还参见美国专利 4，824，656 (专利，656)；美 国专利申请公布2006/00443002 ；1986年12月10-12日在佛罗里达州迈阿密举行的第二届 磷石膏国际讨论会会刊第143页；以及WO 2004/109714。
发明内容
一方面，根据本发明，通过控制溶解在合适的硫溶剂，例如无水氨中的元素硫的沉 淀，制备微粒硫磺，例如平均粒度小于9，999 μ m至亚胶态，优选小于25 μ m至亚胶态的元素 硫。根据此方面，通过控制温度，即按照需要升高或降低硫溶液的温度，可以发生微粒硫磺 的沉淀。在本发明的另一方面中，可以通过“排气方法(blow-down process) ”获得微粒硫 磺，在“排气方法”中，使硫在硫溶剂中的加压溶液减少，导致溶剂的气化，伴随溶剂作为气 体的释放以及微粒硫磺的产生。此排气过程可以被认为是溶解的元素硫的沉淀和因而发生 的微粒硫磺的形成。一方面，本发明提供制备微粒硫磺的方法，所述方法包括将元素硫溶解在硫的溶 剂中以制备硫_溶剂溶液，和通过调节压力、温度或含水量中的一项，控制溶解硫在硫-溶 剂溶液中的沉淀，从而制备出微粒硫磺。
具体实施例方式如在此所使用的，“无水氨”表示含小于约0. 3重量％的水的氨，而“含水氨”表示 含约0. 3至约70重量％水、优选约0. 3至约10重量％水的氨。作为本发明的方法的一部分，必须将元素硫溶解在硫溶剂，即溶解硫的溶剂中，以
3形成真溶液。因此，将认识到含有溶解硫的液体介质可以包括溶解硫的第一液体(硫溶 剂)，例如液态氨，以及硫基本上不溶于其中的第二液体，例如水。尽管如上所述，优选的溶 剂是无水氨和含水氨，但是其它溶剂可以包括液态二氧化硫、液态或超临界二氧化碳、二硫 化碳、二甲基二硫醚等，包括如上所述的各种溶剂的混合物，包括与水的混合物。用于形成硫溶液的硫可以包括固态元素硫，例如硫块、硫颗粒、板岩硫、含有杂质 如灰尘的硫填料残渣(sulphur pad bottom)，或液态硫，例如处于其熔点以上的元素硫。例 如，这种液态硫来源可以包括克劳斯硫脱气系统(Claus Sulphur Degassing System)的出 口流或熔融的硫块材料。当将熔融的硫溶解在硫_溶剂中时，可能需要使熔融的硫通过多孔板/筛板，从而 将熔融的硫以液滴/小珠等形式引入氨中。通过控制多孔板中孔的直径，可以控制熔融的 硫溶解到液态氨中的速率以及其冷却速率。根据本发明的一方面，使用排气，例如通过固定的或变化的孔口(orifice)使硫/ 溶剂溶液的压力降低，以有效地气化溶剂，从而留下沉淀的微粒硫磺。可以改变参数，如溶 剂、硫/溶剂溶液的温度和压力、通过孔口释放的速率、以及孔口的尺寸，以根据目标需要 使制备的微粒硫磺最佳化。因此，例如，与如果使用较大的孔口相比，溶剂/硫溶液和较小 的孔口可能易于制备具有不同的平均粒度的微粒硫磺。在本发明的另一方面中，在通过改变温度使微粒硫磺从溶剂/硫溶液中沉淀出来 而制备微粒硫磺的情况下，有许多变量能够被最优化，从而制备出具有用于所需最终用途 的所需尺寸的微粒化硫。因此，如上所述，通过改变溶剂和进行沉淀的温度，可以制作所制 备的微粒硫磺的平均粒度。应当指出，就像所使用的溶剂的类型能够影响通过从液体介质 中沉淀而制备的微粒硫磺的平均粒度一样，所使用的溶剂的类型也能够影响通过排气或气 化方法制备的微粒硫磺的平均粒度。通常，制备微粒硫磺的方法，无论其是排气或沉淀，都可以被以下能够影响所制备 的微粒硫磺的平均粒度的非限制性参数影响 当水本来就存在或以特定浓度添加时，存在于硫溶液中的水的量； 当使用排气时，取决于硫溶剂组成的孔口尺寸。无论使用什么方法，根据本发明，微粒硫磺具有小于约9，999 μ m至亚胶态范围、 优选小于1，000 μ m至亚胶态范围、更优选小于100 μ m至亚胶态范围并且还更优选小于 25 μ m至亚胶态范围的平均粒度。特别优选的是小于10 μ m至亚胶态范围的微粒硫磺。已经发现，根据使用排气或气化方法的本发明，当元素硫溶解于含至多10重量％ 水的液态氨(含水氨)中时，微粒硫磺的粒度不受孔口开口的尺寸显著地影响。因此，在 1/4英寸至25规格(0.02英寸)的孔口尺寸的范围内，平均粒度基本不受影响。这是令人 惊讶的结果，因为据认为，与使用含水氨相比，微粒硫磺从无水氨中的沉淀将产生更一致的 粒度和尺寸的范围。已经发现，当使用无水氨时，可以溶解至多约28重量％的元素硫(w/w)。元素硫在 含水氨中的溶解度根据水与液态氨之间的质量比而变化。在这方面，参照下表1，其显示了 元素硫在各种水/氨溶剂中的溶解度。表1
权利要求
一种制备微粒硫磺的方法，所述方法包括将元素硫溶解在硫的溶剂中，以制备硫 溶剂溶液；通过操纵压力、温度或含水量中的至少一项，控制在所述硫 溶剂溶液中的所述溶解硫的沉淀，以制备微粒硫磺。
2.权利要求1所述的方法，其中所述硫-溶剂溶液处于压力下，所述溶剂在环境温度通 常为气态，并且所述对沉淀的控制包括使所述硫_溶剂溶液减压，以使所述溶剂气化。
3.权利要求1所述的方法，其中所述对沉淀的控制包括调节所述硫-溶剂溶液的温度。
4.权利要求2所述的方法，其中所述溶剂包括含小于0.3重量％水的无水氨。
5.权利要求2所述的方法，其中所述溶剂包括含0.3至70重量％水的含水氨。
6.权利要求5所述的方法，其中所述溶剂包括含0.3至10重量％水的含水氨。
7.权利要求5所述的方法，其中所述减压包括通过使所述溶剂经由孔口排出，降低所 述硫-溶剂溶液的压力。
8.权利要求7所述的方法，其中所述孔口是固定的孔口。
9.权利要求7所述的方法，其中所述孔口是可变的。
10.权利要求3所述的方法，其中所述溶剂是所述元素硫在其中的溶解度与温度成正 比例的溶剂。
11.权利要求3所述的方法，其中所述溶剂是所述元素硫在其中的溶解度与温度成反 比例的溶剂。
12.权利要求3所述的方法，其中所述溶剂是含小于0.3重量％水的无水氨。
13.权利要求3所述的方法，其中所述溶剂是含0.3至70重量％水的含水氨。
14.权利要求13所述的方法，其中所述含水氨包含0.3至10重量％水。
15.权利要求1所述的方法，其中所述溶剂选自无水氨、含水氨、液态二氧化硫、液态二 氧化碳、超临界二氧化碳、二硫化碳、二甲基二硫醚以及它们的混合物。
16.权利要求1所述的方法，其中所述微粒硫磺具有小于1000μ m、优选小于10 μ m的 平均粒度。
17.权利要求1所述的方法，其中所述硫以不超过在使所述硫保持在溶液中的条件下 饱和的量存在于所述溶剂中，直至所述微粒硫磺沉淀。
全文摘要
一种制备微粒化硫的方法，其中将元素硫溶解在硫的溶剂中，以制备硫-溶剂溶液，并且通过操纵压力、温度或溶剂中的含水量中的至少一项，影响或控制所述溶解硫的沉淀，以制备微粒硫磺。
文档编号C01B17/02GK101970348SQ200780037876
公开日2011年2月9日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月10日
发明者卓镇光, 托德·比斯利, 理查德·尤金·库祖布, 理查德·莱尔·约翰逊, 雷蒙德·G·F·阿布里 申请人:麦克罗索尔有限合伙公司