Die Kernausrüstung des kontinuierlichen Produktionsprozesses für unlöslichen Schwefel ist eine vollständig geschlossene Filterwasch- und Trocknungsanlage.

Unlöslicher Schwefel (wissenschaftliche Bezeichnung: Insoluble Sulfur) ist ein Homopolymer des Schwefels, auch bekannt als polymerer Schwefel (IS), mit einer Atommasse von 32,07. Es handelt sich um eine modifizierte Polymervariante, die in Schwefelkohlenstoff und Kautschuk unlöslich ist. Unlöslicher Schwefel ist ein wichtiges Vulkanisationsmittel und ein Vulkanisationsbeschleuniger in der modernen Kautschukproduktion, was wesentlich zur Verbesserung der Eigenschaften und Qualität von Kautschuk beiträgt. Mit dem Wachstum der Automobilindustrie steigt die Nachfrage nach Reifengummi stetig, wodurch der Markt für unlöslichen Schwefel weiter wächst.

Der Preis für industrielle Schwefelprodukte ist jedoch niedrig. Durch Weiterverarbeitung zur Wertsteigerung und Entwicklung unlöslicher Schwefelprodukte mit vielversprechenden Marktchancen im Inland lässt sich der Marktpreis um das 10- bis 15-Fache des Preises von herkömmlichem Schwefel steigern. Dies ermöglicht nicht nur eine Anpassung der Produktstruktur, die Erweiterung der Wertschöpfungskette und die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, sondern trägt auch zur Lösung des Umweltproblems durch Recycling und Weiterverarbeitung von Schwefel bei. Dies ist von großer Bedeutung für die nachhaltige Entwicklung von Unternehmen und den Aufbau umweltfreundlicher und ressourcenschonender Betriebe.

Entwicklungsraum von unlöslichem Schwefel

Unlöslicher Schwefel ist ein gängiger Zusatzstoff in der Kautschukindustrie und wird hauptsächlich als Vulkanisationsmittel eingesetzt. Durch die Zugabe von unlöslichem Schwefel lässt sich die Oberflächenbildung von Kautschukprodukten oder Zwischenprodukten verhindern und gleichzeitig die Haftung verbessern, was die Prozessbedingungen optimiert. Darüber hinaus trägt die Zugabe von unlöslichem Schwefel dazu bei, die Vulkanisationsgeschwindigkeit zu erhöhen und eine gleichmäßigere Vulkanisationsreaktion zu erzielen.

Aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften in der Kautschukherstellung hat sich unlöslicher Schwefel zu einem wichtigen Zusatzstoff bei der Produktion von Reifenkarkassengummi, Puffergummi, Weißwandgummi und Rahmenmaterialien entwickelt und findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen. Der unlösliche Kautschuk verbessert zudem die Haftung des Kautschuks auf kupferbeschichtetem Stahldraht. Darüber hinaus ist seine Verwendung in der Herstellung von Gummimaterialien für Produkte wie Kabel, Gummiwalzen, Wellendichtringe und Gummischuhe sehr umfangreich und von großer Bedeutung.

Es kann die Vulkanisationsgeschwindigkeit von Kautschuk wirksam verzögern, dessen Viskosität erhalten und seine Lebensdauer verlängern. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften ist unlöslicher Schwefel trotz seines mehr als zehnmal höheren Preises im Vergleich zu gewöhnlichem orthorhombischem Schwefel nach wie vor das Vulkanisationsmittel der Wahl bei der Herstellung von Stahlradialreifen und anderen Kautschuk-Verbundprodukten. Entsprechende Daten zeigen, dass der Anteil des Verbrauchs von unlöslichem Schwefel am gesamten Schwefelverbrauch der ausländischen Reifenindustrie bereits 40 % erreicht hat und weiterhin jährlich stark ansteigt.

traditionelle Verarbeitungstechnologie für unlöslichen Schwefel

Herstellungsverfahren: Zu den gängigen industriellen Herstellungsverfahren für unlöslichen Schwefel zählen derzeit das Kontaktverfahren, das Vergasungsverfahren und das Schmelzverfahren.

(1) Kontaktmethode

Das Kontaktverfahren ist das traditionsreichste Verfahren zur industriellen Herstellung von unlöslichem Schwefel. Es verwendet Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid als Rohstoffe zur Gewinnung von unlöslichem Schwefel.

Die beiden Rohstoffe werden unter saurer Atmosphäre in einen Reaktor zur Kontaktreaktion gegeben. Die Reaktionsprodukte umfassen löslichen und unlöslichen Schwefel. Das Produkt wird nacheinander gewaschen, getrocknet, pulverisiert, extrahiert usw., und der unlösliche und lösliche Schwefel werden getrennt, um schließlich unlöslichen Schwefel zu gewinnen. Der damals im Kontaktverfahren verwendete Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid stammten hauptsächlich aus Nebenprodukten der Öl- und Gasindustrie.

Die Rohstoffpreise sind niedrig, und das Produkt ist wirtschaftlich sehr wettbewerbsfähig. Sowohl Schwefeldioxid als auch Schwefelwasserstoff sind giftig. Um die Gesundheit der Mitarbeiter zu gewährleisten, muss der Produktionsprozess in streng abgedichteten Anlagen durchgeführt werden.

Unter den damaligen technischen Bedingungen konnte das Verfahren, um die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit zu gewährleisten, die Anforderungen an Umwelt- und Arbeitsschutz zwangsläufig nicht erfüllen. Mit dem zunehmenden öffentlichen Bewusstsein für Umweltschutz und der geringen Rohstoffausnutzung beim Kontaktverfahren wurde dieses schrittweise durch das Vergasungs- und das Schmelzverfahren ersetzt.

(2) Vergasungsmethode

Bei der Vergasungsmethode wird fester Schwefel bei hohen Temperaturen geschmolzen und anschließend vergast, um unlöslichen Schwefel zu gewinnen. Daher wird sie auch als Hochtemperaturverfahren bezeichnet.

Der geschmolzene Schwefel wird durch intermittierendes Erhitzen auf 500 °C bis 700 °C erhitzt, um überhitzten Dampf zu erzeugen. Anschließend wird der enorme Druck des Hochtemperaturgases genutzt, um es zur schnellen Abkühlung in das Kühlmedium mit niedriger Temperatur einzuleiten. Das abgekühlte Produkt ist ein Gemisch aus unlöslichem und löslichem Schwefel, wobei der unlösliche Schwefel mehr als die Hälfte des Gesamtanteils ausmacht.

Nachdem das Gemisch vollständig zu einem Feststoff abgekühlt ist, wird es mit Schwefelkohlenstoff extrahiert und anschließend abgetrennt, gewaschen und getrocknet, um ein unlösliches Schwefelprodukt mit hohem Schwefelgehalt zu erhalten. Im Laufe der langjährigen Praxis hat das Produktionsunternehmen den Prozess mehrfach angepasst und optimiert. Entscheidend ist die Zugabe von Schwefelwasserstoff während des Produktionsprozesses, wodurch die Viskosität der Reaktanten reduziert und die Stabilität des unlöslichen Schwefels verbessert wird.

Zweitens wurden im ursprünglichen Vergasungsprozess die Schritte Abschrecken, Entsäuern des Gummimischers zur Herstellung von Schwefelflocken, Trocknen und Zerkleinern entfernt, wodurch sich die Anzahl der Produktionsschritte schrittweise verringerte. Schließlich wurde der ursprünglich komplexe Prozess zu einem einstufigen Produktionsverfahren vereinfacht, was nicht nur die Produktion vereinfachte, sondern auch die Produktionskosten erheblich senkte und den Gehalt an unlöslichem Schwefel im Produkt erhöhte. Nach jahrelanger Entwicklung ist die Technologie der Vergasung von unlöslichem Schwefel relativ ausgereift und erzielt eine vergleichsweise hohe Produktausbeute.

Zu den Nachteilen zählen der hohe Energieverbrauch bei der Produktion, die schnelle Korrosion der Anlagenkomponenten und die hohen Sicherheitsrisiken in der Produktion. Auch der hohe Investitionsaufwand stellt einen wichtigen Faktor dar, der die Verbreitung der Vergasung einschränkt.

(3) Schmelzverfahren

Im Vergleich zum Vergasungsverfahren erfordert das Schmelzverfahren niedrigere Temperaturbedingungen, daher wird es auch als Niedertemperaturverfahren bezeichnet.

Zunächst wird der Schwefel im Temperaturbereich von 130 °C bis 150 °C verflüssigt. Anschließend wird ein Stabilisator hinzugefügt und die Temperatur unter ständigem Rühren auf 180 °C bis 210 °C erhöht, um die Umwandlungsrate des unlöslichen Schwefels zu steigern. Danach wird Wasser als Kühlmedium zur schnellen Abkühlung verwendet. Nach dem Entfernen des Wassers erstarrt das Produkt an der Luft zu einem Block. Dieser wird zerkleinert, mit Lösungsmitteln und Additiven versetzt, vermahlen, filtriert und schließlich als unlösliches Schwefelpulver erhalten.

Im Vergleich zu den bisherigen Kontakt- und Hochtemperaturverfahren zeichnet sich das Niedertemperatur-Schmelzverfahren durch niedrigere Produktionstemperaturen, eine Reaktion unter Normaldruck, geringere Abfallmengen sowie ein hohes Maß an Sicherheit und Wirtschaftlichkeit aus. Die technischen Herausforderungen dieses Verfahrens liegen in der Auswahl des Stabilisators und der Realisierung des Abschreckeffekts von flüssigem Schwefel während der Niedertemperaturpolymerisation. Derzeit befindet sich das inländische Niedertemperaturverfahren zur Gewinnung von unlöslichem Schwefel noch im Forschungsstadium; bis zur industriellen Massenproduktion ist es noch ein weiter Weg.

Der von Wuxi ZhangHua Machinery entwickelte und konstruierte, vollständig geschlossene Drei-in-Eins-Filtervakuumtrockner zielt darauf ab, die Vor- und Nachteile des bestehenden unlöslichen Schwefelproduktionsverfahrens zu überwinden, die Mängel der traditionellen Vergasungs- und Schmelzverfahren bei der Herstellung von unlöslichem Schwefel zu lösen und die Operationen mehrerer Prozesseinheiten in einem Gerät zu konzentrieren. Die automatische Durchführung erfolgt in einem einzigen Gerät, um eine qualitativ hochwertige, hochstabile und großtechnische Produktion von unlöslichem Schwefel zu erreichen.

Die Kernausrüstung des kontinuierlichen Produktionsprozesses für unlöslichen Schwefel ist eine vollständig geschlossene Filterwasch- und Trocknungsanlage.

Die Bedienung der vollständig geschlossenen Filterwasch- und Trocknungsanlage ist einfach, der Materialtransport im Inneren wird minimiert, der Materialwechsel ist bequem, die Produktionseffizienz hoch und die Produktqualität gut. Der gesamte Prozess, von der Beschickung des Kristallisationsbehälters bis zur automatischen Entladung des Rohmaterials am Kegelboden, wird in einer einzigen Anlage durchgeführt. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Anlagen im Rohmaterialkristallisationsprozess erheblich und senkt somit nicht nur die Investitionskosten, sondern auch die Fläche des Reinraums.

Darüber hinaus kann die Reinigung und Filtration der Kristalle je nach Produktionsprozess mehrmals wiederholt werden, und der Trocknungsprozess kann nach Erreichen des Standards durchgeführt werden. Das neue Verfahren nutzt eine multifunktionale Filtervorrichtung, um die Materialexpositionszeit zu verkürzen, und mehrere Arbeitsschritte werden in einem geschlossenen Behälter durchgeführt, um Verunreinigungen effektiv zu vermeiden. Zudem ermöglicht es eine einfache In-situ-Reinigung und -Sterilisation.

Die Produktionstechnologie und die Produktqualität des unlöslichen Schwefels meines Landes haben im Wesentlichen das Qualitätsniveau vergleichbarer Produkte von Crystex erreicht.

Gleichzeitig gibt es landesweit über 30 Forschungsinstitute, Universitäten und Chemieanlagen in mehr als 20 Provinzen und Städten, die an der Entwicklung und Erforschung von unlöslichem Schwefel arbeiten, und es existieren Dutzende verschiedener Produktionsanlagen. Bislang agieren diese Unternehmen jedoch isoliert und unabhängig und haben noch keine Skaleneffekte erzielt. Auch der Produktionsumfang ist relativ gering, einige Anlagen sind veraltet, die Kosten sind relativ hoch und die Produkte sind auf dem internationalen Markt noch nicht wettbewerbsfähig.

Mit dem zunehmenden Wohlstand der Industrie meines Landes, insbesondere der rasanten Entwicklung der Automobilindustrie, wird die Nachfrage nach hochwertigem Kautschuk weiter steigen. Unlöslicher Schwefel, ein hochwertiges Vulkanisationsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger in der Kautschukproduktion, bietet ein enormes Marktpotenzial. An diesem neuen Ausgangspunkt wird ZhangHua Verantwortung übernehmen und die Hersteller aktiv bei der technologischen Modernisierung und Transformation unterstützen. Dies geschieht durch Forschung und Entwicklung sowie die Produktion leistungsfähigerer Anlagen, wodurch die Produktentwicklung beschleunigt, die Produktqualität verbessert und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen gestärkt wird. So werden nicht nur die wirtschaftlichen und sozialen Vorteile des Unternehmens realisiert, sondern auch die gesunde und dynamische Entwicklung der Kautschukindustrie meines Landes gefördert.