不溶性硫黄連続生産プロセスの全密閉式フィルター洗浄乾燥機の中核設備

不溶性硫黄（Insoluble Sulfur）は、硫黄のホモポリマーであり、ポリマー硫黄とも呼ばれ、ISとも呼ばれ、原子量は32.07です。ポリマー変性種であり、二硫化炭素やゴムに不溶です。不溶性硫黄は、現代のゴム製造において重要な加硫剤および加硫促進剤であり、ゴムの性能と品質の向上に大きな意義を持っています。自動車産業の発展に伴い、タイヤゴムの需要は日々増加しており、不溶性硫黄市場の発展を促進しています。

しかし、工業用硫黄製品の価格は低い。更なる加工によって付加価値を高め、国内市場で将来性のある不溶性硫黄製品を開発できれば、その市場価格は通常の硫黄の10～15倍に達する。企業の製品構造を調整できるだけでなく、産業チェーンを延長し、経済効果を向上させると同時に、硫黄のリサイクルと加工を通じて環境汚染の問題を解決し、企業の持続可能な発展と環境に優しい省資源企業の構築にとって重要な意義を持つ。

不溶性硫黄の開発空間

不溶性硫黄はゴム業界で広く使用されている添加剤であり、主にゴム製造における加硫剤として使用されます。不溶性硫黄を添加することで、ゴム製品や中間製品の表面ブルーミングを抑制し、同時に接着性を向上させることができるため、作業環境の最適化に非常に効果的です。さらに、不溶性硫黄の添加はゴムの加硫速度を高め、加硫反応をより均一にします。

ゴム製造における不溶性硫黄の優れた特性に基づき、タイヤカーカスゴム、緩衝ゴム、ホワイトサイドウォールゴム、骨格材などの製造において重要な混和剤となり、様々な分野で広く使用されています。また、不溶性ゴムは銅被覆鋼線へのゴムの接着性向上にも役立ちます。さらに、ケーブル、ゴムローラー、オイルシール、ゴムシューなどのゴム製品用ゴム材料の製造においても、不溶性ゴムの応用範囲は広範かつ重要です。

不溶性硫黄はゴムの加硫速度を効果的に遅らせ、ゴムの粘度を維持し、ゴムの寿命を延ばします。不溶性硫黄は優れた特性を持つため、価格は通常の斜方晶系硫黄の10倍以上と高価ですが、スチールラジアルタイヤなどのゴム複合製品の製造において、依然として加硫剤として第一選択肢となっています。関連データによると、海外のタイヤ業界における総硫黄消費量に占める不溶性硫黄の割合は40%に達し、毎年非常に高い割合で増加しています。

不溶性硫黄の伝統的な処理技術

製造方法：現在、不溶性硫黄の一般的な工業生産方法には、接触法、ガス化法、溶融法などがあります。

（１）連絡方法

接触法は、不溶性硫黄の工業生産において最も長い歴史を持つ方法であり、硫化水素と二酸化硫黄を原料として不溶性硫黄を生産します。

二つの原料をそれぞれ酸性環境下の反応器に送り込み、接触反応を行う。反応生成物には可溶性硫黄と不溶性硫黄が含まれる。生成物は洗浄、乾燥、粉砕、抽出などの工程を経て、不溶性硫黄と可溶性硫黄を分離し、最終的に不溶性硫黄を得る。当時、接触法で使用された硫化水素と二酸化硫黄は、主に石油・ガス産業の副産物に由来していた。

原材料価格が低く、経済面で市場競争力が強い。二酸化硫黄と硫化水素はどちらも有毒であるため、周囲の作業員の健康を守るため、製造工程は厳重に密閉された設備内で行う必要がある。

当時の技術条件では、経済競争力を確保するためには、環境保護と人身保護の要件を満たすことは不可能でした。環境保護に対する社会の重視の高まりと接触法における原料の利用率の低さにより、接触法は徐々にガス化法や溶融法に取って代わられました。

（２）ガス化法

ガス化法は、高温を利用して固体硫黄を溶かし、ガス化して不溶性硫黄を生成する方法であるため、高温法とも呼ばれます。

溶融硫黄は断続加熱によって500℃から700℃に加熱され、過熱蒸気となります。その後、高温ガス自体の巨大な圧力を利用して低温冷却剤に噴射し、急速冷却を行います。冷却された生成物は不溶性硫黄と可溶性硫黄の混合物であり、不溶性硫黄が全体の半分以上を占めます。

混合物を完全に冷却して固体にした後、二硫化炭素で抽出し、分離、洗浄、乾燥することで、高濃度の不溶性硫黄製品が得られます。長年の実践の中で、製造会社は何度もプロセスを調整・最適化してきました。最も重要な点は、製造工程中に硫化水素を導入することで、反応物の粘度を低下させ、不溶性硫黄の安定性を向上させることです。

第二に、従来のガス化工程において、急冷、ゴムミキサーによる脱酸処理を経て硫黄フレークを製造する工程、乾燥、粉砕といった工程が削減され、生産工程のリンク数が徐々に減少しました。最終的に、従来の複雑な工程はワンステップ生産方式に簡素化され、生産工程が簡素化されただけでなく、生産コストも大幅に削減され、製品中の不溶性硫黄含有量も向上しました。長年の開発を経て、不溶性硫黄のガス化技術は比較的成熟しており、製品の収率も比較的高くなっています。

ガス化のデメリットとしては、生産エネルギー消費量の高さ、システム機器の急速な腐食、生産安全リスクの高さなどが挙げられます。また、プロジェクト投資の規模が大きいことも、ガス化の推進を制限する重要な要因となっています。

（３）溶解法

溶融法はガス化法に比べてより低い温度条件を必要とするため、低温法とも呼ばれます。

まず、硫黄を130℃～150℃の温度範囲で溶融し、液体状態にします。その後、安定剤を添加し、180℃～210℃まで加熱しながら一定時間撹拌することで、不溶性硫黄の転化率を高めます。その後、水を冷媒として急速冷却を行います。水分を除去後、生成物は空気中でブロック状に固まります。これを粉砕し、溶剤、添加剤を加え、粉砕、ろ過することで、最終的に不溶性硫黄粉末が得られます。

低温溶融法は、従来の接触法や高温法と比較して、生産温度が低く、常圧下で反応するため、産業廃棄物が少なく、安全性と経済性が高いという利点があります。この方法の技術的ポイントは、安定剤の選択と、低温重合時の液体硫黄の急冷効果をどのように実現するかにあります。現在、国内の低温不溶性硫黄法はまだ研究段階にあり、工業化による量産化にはまだまだ長い道のりがあります。

無錫張華機械が開発・設計した全密閉型3in1フィルター真空乾燥機は、既存の不溶性硫黄生産プロセスの長所と短所に着目し、不溶性硫黄生産における従来のガス化法と溶融法の欠点を解決し、複数のプロセスユニットの操作を1つの装置に集中させることで、高品質、高安定性、大規模不溶性硫黄生産を実現します。

不溶性硫黄連続生産プロセスの全密閉式フィルター洗浄乾燥機の中核設備

全密閉式フィルター洗浄乾燥機の操作プロセスはシンプルで、気密途中の移動が少なく、材料交換が便利で、生産効率が高く、製品品質も良好です。結晶化タンクへの原料投入からコーン底部からの原料自動排出までの全工程が1セットの設備で完結するため、原料結晶化工程における設備総数が大幅に削減され、投資コストの削減だけでなく、クリーンルームの面積も削減されます。

さらに、結晶の洗浄と濾過は生産工程に応じて複数回繰り返すことができ、基準に達した後に乾燥工程を実施できます。新プロセスでは、多機能濾過装置を採用することで材料の露出時間を短縮し、複数の操作手順を密閉容器内で行うことで汚染を効果的に防止し、現場での洗浄と現場での殺菌も容易に行えます。

我が国の不溶性硫黄の生産技術と製品品質は、基本的にCrystexの類似製品の品質レベルに達しています。

同時に、全国20以上の省市に30以上の研究所、大学、化学工場が不溶性硫黄の開発研究を行っており、数十種類の異なる生産装置が設置されている。しかし、今のところ、それらは依然として孤立無援の戦いであり、独立自主的な戦いを強いられており、規模の経済性はまだ実現していない。生産規模も比較的小さく、一部のユニット設備は比較的後進的で、コストも比較的高く、国際市場での競争力はまだ十分ではない。

しかし、我が国の工業経済の発展、特に自動車産業の急速な発展に伴い、高品質のゴムに対する需要はますます高まっていくでしょう。ゴム生産における高品質の加硫剤および加硫促進剤として、不溶性硫黄は非常に大きな市場開拓空間を有しています。この新たな出発点に立って、張華の人々は勇気を持って責任を負い、より優れた設備の研究開発と生産を通じて、メーカーが技術の向上と変革を積極的に推進し、製品の研究開発を加速し、製品の品質を向上させ、企業の市場競争力を高めることを支援します。企業の経済的および社会的利益を実現するとともに、我が国のゴム産業の健全で急速な発展を促進します。