一种连续合成橡胶硫化促进剂S方法和设备与流程

本发明属于橡胶硫化促进剂s生产技术领域，涉及一种连续合成橡胶硫化促进剂s方法和设备。

背景技术：

促进剂s，化学名：二甲基二硫代氨基甲酸钠，琥珀色至浅绿色或白色鳞片状晶体，或淡黄色至橘黄色液体。促进剂s是超速硫化促进剂，适用于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶的胶乳，亦是丁苯橡胶聚合用的终止剂和促进剂tmtd的中间产体。

目前，工业合成的促进剂s，通常采用间歇反应方式，因原料不能及时充分接触，且原料易挥发，在生产操作现场，原料挥发气味散布于空气中，一是造成了原料的浪费；二是现场环境差，造成环境的废气污染；三是合成的促进剂s质量批次之间不均匀，不能保证质量的稳定性；四是反应后有很多未完全反应的废碳存在，增加了分碳工序，存在安全隐患以及原料的浪费；五是间歇反应通常为釜式反应，反应釜多，占地面积大。

管式连续反应，设备简单，混合速度快，反应条件均一且不受间歇反应过程人员操作因素的影响，有利于合成过程中产品收率提高、质量稳定以及操作安全保证。解决间歇反应中存在的一些列技术问题，弥补了技术缺陷。

技术实现要素：

本发明针对传统橡胶硫化促进剂s生产中存在的问题提出一种新型的连续合成橡胶硫化促进剂s方法和设备。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种连续合成橡胶硫化促进剂s的设备,包括设备本体，设备本体包括管式反应器，所述管式反应器水平安装，反应器入口最前端上方设置有鼓风管路，鼓风管路竖直深入反应器底部，并平铺于反应器内底部，平铺于反应器底部的鼓风管上均匀分布出风孔(线性排列)；管式反应器入口竖直最前端封闭，出口竖直端中部设置有圆形溢流口；反应器后半部上端有放空阀门管路，连接尾气吸收装置；反应器鼓风管路连接鼓风机；反应器入口至出口方向依次设置有水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路；所述水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路分别连接进料泵和储罐；管式反应器溢流出口连接有带搅拌装置的中转罐，中转罐连接有减压装置，中转罐出口连接有固液分离装置，固液分离装置出口连接有静置槽；中转罐上方开口连通有尾气吸收装置；所述管式反应器外部包裹有加热夹套，管式反应器内部设置有温度传感器和压力传感器。

作为优选,所述管式反应器和中转罐之间设置有取样口和进料阀；所述中转罐内壁涂覆有玻璃涂料，中转罐设置有若干个，中转罐外壁包裹有夹套，中转罐内部设置有温度传感器和雷达液位计。

作为优选,管式反应器水平放置，设备本体还包括控制器，控制器输入端连接雷达液位计及各温度传感器和压力传感器，控制器输出端连接各进料阀开关、进料泵及加热夹套的热源开关，水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路分别连接的进料泵之间联动控制。

作为优选，水、二甲胺、二硫化碳、液碱四种原料加样的调节阀、鼓风机的调节阀通过自动连锁，在一种物料停止滴加时或鼓风停止时，其余物料阀门立即切断。

连续合成橡胶硫化促进剂s的方法，调节管式反应器内反应温度至30-45℃，中转罐内温度为30-45℃；水、二甲胺、二硫化碳、液碱四种原料按照管式反应器由入口到出口的顺序排列后，先开启水的进料泵开关，再依次开启二甲胺、二硫化碳、液碱的进料泵开关，通过连锁控制，四种原料开启时间各间隔1s；水、二甲胺、二硫化碳、液碱在管式反应器内的停留时间为3-6秒；水、二甲胺、二硫化碳、液碱流量比为（7-8）：（25-30）：（10-15）：（15-20）；反应结束后，物料流入中转釜收集，然后在30-45℃减压浓缩，析出晶体，静置20-24h，抽滤得绿色或灰白色晶体，得到成品促进剂s。

作为优选，所述液碱为质量分数30-35%的氢氧化钠溶液，二甲胺为质量分数是40-42%的水溶液，二硫化碳质量分数不低于98%。

作为优选，二硫化碳物料内加入质量分数低于2%的水。

传统间歇式反应方程式为：

本发明采用管式反应器，反应方程式为：

优势为：本发明严格控制各个原料在管式反应器中的进料顺序，使每一步反应清晰并按顺序进行反应，使每一步合成充分后进行下一步的合成过程，并使得反应能够连续快速进行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明从进料到出料可实现连续化生产，便于实现工业化操作。管式反应器体积小，生产效率高，合成的促进剂s质量稳定，无异味，提高了进一步合成促进剂s的收率。

附图说明

图1为风管下部结构示意图。

图2为本发明流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供连续反应装置的结构。

一种连续合成橡胶硫化促进剂s的设备,包括设备本体，设备本体包括管式反应器，所述管式反应器水平安装，反应器入口最前端上方设置有鼓风管路，鼓风管路竖直深入反应器底部，并平铺于反应器内底部，平铺于反应器底部的鼓风管上均匀分布出风孔,出风孔线性排列,可以设置一排或者多排,根据实际的进料速度设计,本实施例为一排。管式反应器入口的一端最外侧封闭（图2中反应器最左端），出口端（图2中反应器最右端）中部设置有圆形溢流口；反应器后半部上端连接有放空阀门管路，连接尾气吸收装置；反应器鼓风管路连接鼓风机；反应器入口至出口方向依次设置有水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路；所述水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路分别连接进料泵和储罐。在实际生产中水、二甲胺、二硫化碳、液碱四种原料也可以通过离心泵和流量计以及调节阀连接至管式反应器。四种原料的进料管是竖直的，穿透反应器内壁。四种原料加样的调节阀与鼓风机调节阀通过自动连锁，在一种物料停止滴加或鼓风停止时，其余物料阀门立即切断。水、二甲胺、二硫化碳、液碱四种原料在管式反应器上间隔相同距离均匀分布，管式反应器出口端中间位置设置溢流口，保证物料在管式反应器中的停留时间保持在3-6s，使物料更充分快速的进行反应，实际生产时，管式反应器的管径、各个物料进料口的位置可以根据此停留时间以及物料用量进行计算和具体设计。在滴加原料前，先开启风阀；在开始滴加原料时，先开启水阀门，生产时优选加入45°左右温度的纯水，水阀开启后再依次开启二甲胺、二硫化碳、液碱阀门，通过连锁控制，四种原料开启时间各间隔1s。反应温度保持在30-45℃，本实施例中管式反应器采用夹套内通入循环水进行保温反应，循环水进口管道通过离心泵、调节阀连接至管式反应器夹套下部进口管道。管式反应器上设有温度感应器，通过连锁控制，在感应温度偏离反应要求温度时，改变循环水温度，调节调节阀的阀门开启度，调节循环水的循环速度，使反应温度控制在反应要求温度范围内，这种温度调节方式在化工生产中是常见的控温方式，本实施例不做赘述，也可以采用其他加热方式，比如电加热、盘管加热等，都在本发明保护范围之内。管式反应器出口连接有带搅拌装置的中转罐，中转罐连接有减压装置，中转罐出口连接有固液分离装置，固液分离装置出口连接有静置槽；中转罐上方开口连通有尾气吸收装置。在反应器和中转罐的上部均连接尾气吸收装置，两者管路可以单独设计，也可以由各自尾气吸收管路汇集后一起并联至尾气吸收装置，尾气吸收装置为传统s生产中采用的设备。本实施例中，管式反应器出口处并联连接几个相同的中转罐，中转罐可承压并带有夹套。夹套内使用循环水对中转罐内物料进行保温，夹套内循环水进水管口连接调节阀，同时中转罐内设有温度感应器，通过自控调节循环水调节阀的开启度保持中转罐内物料稳定在工艺要求范围内。各个中转罐内设有雷达液位计，通过连接控制器实现自动控制，在中转罐内物料上升到一定液位后，通过自控控制，关闭中转罐进料阀门，同时开启另一个中转罐进料阀门，依次进行。管式反应器与中转罐连接处设有取样放空阀门。每个中转罐都连接抽真空的减压装置，通过减压装置，使液体物料在一定温度下浓缩结晶。中转罐出口均连接一套连续固液分离装置，接收从各个中转罐中的结晶和残液，进行固液分离。固液分离的装置可以是过滤装置或者离心装置。固液分离装置连接静置槽，用于对固液分离得到的固体进行静置干燥；通过静置干燥即得合格促进剂s。

本实施例中管式反应器和中转罐之间设置有取样口和进料阀；所述中转罐内壁涂覆有玻璃涂料，中转罐设置有若干个，中转罐外壁包裹有夹套，中转罐内部设置有温度传感器和雷达液位计。

本实施例中管式反应器水平安装，所述管式反应器内部设有一排鼓风管，上部设有放空管连接尾气吸收装置，末端设有溢流出口，设备本体还包括控制器，控制器输入端连接雷达液位计及各温度传感器和压力传感器，控制器输出端连接各进料阀开关、进料泵及加热夹套的热源开关，水入口管路、二甲胺入口管路、二硫化碳入口管路、液碱入口管路分别连接的进料泵之间联动控制。

本实施例中管式反应器内衬防腐涂料，同时水平放置安装，管式反应器内部底部设有一排鼓风管，上部设有放空管连接尾气吸收装置，管式反应器入口竖直最前端封闭，末端设有溢流出口。物料通过进料口进入到管式反应器中，一是：通过鼓风管进行微量的风量，使各种原料混合均匀，反应快速充分，减掉了减速搅拌的累赘，使设备简单轻便，占地面积少；二是：通过溢流口，使得物料边反应边流入下一工序；三是：保证了物料在管式反应器中的反应停留时间保持在3-6s。

按照物料前进方向，依次设计水、二甲胺、二硫化碳、液碱储罐，各物料储罐通过硅胶管路连接蠕动泵和管式反应器，或者在生产中使用衬防腐涂料的不锈钢管路连接离心泵和流量计，按照设计流速连续进入管式反应器。

管式反应器出口连接中转罐，两者连接处留有取样口，进行取样检测。中转罐要求：一：中转罐内壁衬玻璃光滑涂料，防止合成的物料粘贴内壁；二：中转罐内可以设有减速搅拌，使物料能够均匀稳定的进入下一道工序；三：中转罐要求可承压，其上须有开口连接管道至尾气吸收装置。

实施例2

本实施例提供连续合成橡胶硫化促进剂s的方法。

使用量筒分别量取30ml水、115ml质量分数为40%的二甲胺水溶液、57ml质量分数为98%二硫化碳（加入少量水进行液封，减少挥发）、81ml质量分数为32%的氢氧化钠水溶液，放入四只定制的底部带有玻璃出口和开关的玻璃烧杯中，其中放置水的玻璃烧杯中通入蒸汽管道，对水进行加热并保持温度在40-45℃之间，同时插入温度计进行测量。其余原料为常温进料。在滴加原料前，打开鼓风机；滴加原料时，先滴加30ml水，蠕动泵转速7.6转/分钟，接着滴加115ml二甲胺，蠕动泵转速25.8转/分钟，再滴加57ml二硫化碳，蠕动泵转速13转/分钟，最后滴加81ml液碱，蠕动泵转速18.2转/分钟。四种物料均间隔1s时间按以上投加量和蠕动泵转速，按设定好的加料顺序，进行滴加至管式反应器中。本实施例中管式反应器直径2cm，长度30cm。水、二甲胺、二硫化碳、液碱四种物质在管式反应器上的进料口位置依次是：管式反应器最上端入口2厘米处，管式反应器最上端入口4厘米处，管式反应器最上端入口6厘米处，管式反应器最上端入口8厘米处，管式反应器水平放置。

原料水温度控制在45℃，使得整个反应体系温度可以控制在30-45℃之间，其它原料为常温原料。测温口可以放在取样口旁边。

使用同样量的物料按照间歇反应需要90分钟合成出1批物料，合成的物料颜色为深黄色，比重不均匀，在1.070-1.076g/ml之间，并且物料有刺鼻的味道。采用本实施例30分钟即可合成出1批物料。合成的物料外观为无色或淡淡的黄色，平行重复3次，得到的产物均比重均匀，稳定在1.070g/ml，并且物料几乎没有异味。

得到的液体促进剂s，温度为30-45℃时，减压浓缩，30min后，待晶体全部析出后，抽滤，得晶体促进剂131gs（本实施例中减压和抽滤均为间歇反应操作时的常规步骤），收率99.8%，纯度99.9%。

实施例3

按照实施例2中的条件基础上，把原料进料速度提高进行进料反应。

反应体系温度为25-45℃时，打开鼓风机，依次打开57ml水，蠕动泵转速28.8转/分钟，218.5ml二甲胺，蠕动泵转速98.0转/分钟、108.3ml二硫化碳，蠕动泵转速49.4转/分钟、153.9ml液碱，蠕动泵转速69.2转/分钟，以上四种物料按以上投加量和蠕动泵转速，进行滴加至管式反应器中。

管式反应器中流出的液体即为促进剂s，外观为淡淡的黄色液体，无异味，比重为1.070g/ml，无废碳。液体促进剂s，温度为30℃时，减压浓缩，45min后，待晶体全部析出后，抽滤，得晶体促进剂248.9gs，收率99.7%，纯度99.9%。

实施例4

本实施例与实施例2的不同之处在于，将整个反应的原料等比例扩大，进行连续操作至24h。30min以后，不定期进行取样，取样次数不低于6次，检测产品的稳定性。结果如表1所示。

表1反应开始后不同时间下取样检测结果

从检测数据来看，本实施例连续反应产品的质量非常稳定，比重稳定在1.070g/ml，外观为淡淡的黄色至无色，无异味。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。