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Resumen de las propiedades, aplicaciones y procesos de producción del azufre insoluble

1. Estructura molecular y características del azufre insoluble El azufre ordinario es un sólido amarillo a temperatura ambiente y tiene dos alótropos. . Estable por debajo de 95,6°C es el azufre ortorrómbico (Sα), con un punto de fusión de 112,8°C; por encima de 95,6°C, el azufre monoclínico estable (Sβ), con un punto de fusión de 114,5°C. Ambas formas de azufre existen en forma de un anillo de ocho miembros (S8), pero su disposición en la red cristalina es diferente.

El azufre insoluble (InsolubleSulphur), denominado IS, es un polímero lineal generado por la polimerización con apertura de anillo de azufre ordinario por encima de la temperatura crítica (159°C), también conocido como azufre en forma de μ ( Sμ). Su caracterización molecular es Sn, y el número de átomos de azufre n es superior a 200, hasta más de 1×108. Debido a que su estructura es similar a la de los polímeros, también se le llama azufre polimérico.

El producto de azufre insoluble comúnmente utilizado es un polvo amarillo con una densidad de 1950 kg/m3 y un peso molecular relativo de aproximadamente 30.000. Debido a la diferencia en la estructura molecular, es incluso insoluble en disolventes orgánicos que tienen una gran capacidad de disolución del azufre ordinario, como el disulfuro de carbono, el tolueno, etc. Para obtener azufre insoluble a temperatura ambiente, generalmente se utiliza una operación de "enfriamiento rápido" (es decir, enfriamiento rápido) para "congelar" el equilibrio químico existente en el azufre fundido o vapor de agua a alta temperatura, es decir, para fijar la proporción de masa de azufre insoluble. al azufre soluble a alta temperatura. Este es el principio del proceso para preparar azufre insoluble a temperatura ambiente. Sin embargo, los productos de azufre insolubles sin una estabilización química eficaz siguen siendo inestables e incluso pueden reducirse a azufre rómbico soluble de bajo peso molecular en unos pocos días [1].

2 Descripción general del desarrollo y perspectivas de aplicación

2.1 Descripción general del desarrollo del azufre insoluble

En el extranjero, Dums roció azufre fundido en agua en 1927 para obtener un El azufre plástico es un tipo de azufre polimérico. No fue hasta la década de 1930 que la American Stauffer Company obtuvo por primera vez una patente para la preparación de azufre insoluble de baja calidad (fracción de masa IS entre 50% y 60%), y en la década de 1940 se logró la producción industrializada. Después de la década de 1950, Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, la ex Unión Soviética, Japón y países de Europa del Este como Polonia, Rumania y la República Checa han realizado sucesivamente investigaciones y desarrollo sobre azufre insoluble. Sin embargo, debido a los peligros como inflamabilidad, explosión, electricidad estática, corrosión y toxicidad en el proceso de producción, no fue hasta finales de la década de 1970 que la American Stauffer Company logró un gran éxito. El puntaje de calidad IS de su producto Crystex alcanzó 90. %, y produce gradualmente productos de la serie de azufre insoluble llenos de aceite. Actualmente, este producto es producido y operado por Flexsys Chemical Company (una subsidiaria del consorcio de la holandesa AKZO Company y la estadounidense Monsanto Chemical Company), que casi monopoliza el mercado mundial de azufre insoluble.

En mi país, el Instituto de Investigación y Diseño de la Industria del Caucho de Beijing del antiguo Ministerio de Industria Química comenzó a investigar sobre la tecnología de preparación de azufre insoluble en 1974 y utilizó sucesivamente métodos secos (enfriamiento con disulfuro de carbono) y métodos húmedos ( enfriamiento con medio de agua), métodos de fusión, el método de gasificación produjo un producto de azufre insoluble con un contenido del 55%, y la prueba piloto se llevó a cabo con éxito en la planta química de azulejos Nanhui de Shanghai en 1977, que jugó un papel importante en el desarrollo del acero. neumáticos radiales de alambre en mi país. Durante el período del "Séptimo Plan Quinquenal", con el fin de satisfacer las necesidades de soporte de neumáticos radiales de alambre de acero en el país, Shanghai Jinghai Chemical Co., Ltd. cooperó con el Instituto de Investigación y Diseño de la Industria del Caucho de Beijing para desarrollar la "Marca Sanqian". "Productos de la serie de azufre insoluble, con el objetivo de alcanzar el nivel de los productos Crysterex. Se estableció un nuevo sistema estable y se formó una capacidad de producción de 6000t/a. Al mismo tiempo, la empresa también cooperó con el Instituto de Investigación del Grupo Nanhua para formular estándares profesionales para azufre insoluble, eliminando productos de baja calidad con un contenido del 58% y desarrollando 16 productos de calidad media y alta, con un IS- 60 contenido de no menos del 63%%, el contenido IS-90 no es menos del 95%, algunos productos también se exportan a Alemania, Brasil y Estados Unidos.

Según estadísticas incompletas, más de 30 institutos de investigación, universidades y plantas químicas en más de 20 provincias y ciudades de todo el país están desarrollando e investigando azufre insoluble y han construido docenas de unidades de producción diferentes. La calidad del producto básicamente ha alcanzado el nivel avanzado en el extranjero, pero todavía existen problemas comunes como la pequeña escala, el equipo atrasado en algunas unidades y los altos costos de producción, y no tiene una ventaja competitiva. Según las estadísticas del Comité Profesional de Aditivos para Caucho de la Asociación de la Industria del Caucho de China, la capacidad de producción nacional de azufre insoluble en 2003 fue de casi 20.000 t/a, con una producción de 11.200 ty un volumen de exportación de aproximadamente 4.000 t. Sin embargo, dado que la estabilidad térmica de la mayoría de los productos de azufre insolubles nacionales no ha alcanzado niveles extranjeros, la mayor parte del azufre insoluble de alta estabilidad térmica (IS-HS) que puede satisfacer las necesidades de producción de neumáticos radiales totalmente de acero aún debe importarse. En 2003, el volumen de importación fue de unas 8.000 toneladas.

En vista de la enorme brecha y las amplias perspectivas del mercado de azufre insoluble nacional de alta estabilidad térmica, la planta química de Wuxi Qianqiao construyó una unidad de producción de 5000 t/a en la zona de desarrollo de Wuxi en 2004. Se dice que la estabilidad térmica de azufre insoluble de alta estabilidad térmica es El índice de estabilidad puede estar cerca del nivel de la empresa Flexsys. El proyecto de azufre insoluble de alta estabilidad térmica de 10.000 t/a de la ciudad de Jiaozuo, provincia de Henan, Huike Chemical Co., Ltd. también comenzó su construcción en diciembre de 2004. Se prevé completar la primera fase del proyecto con 3.000 t/a. puesto en funcionamiento en agosto de 2005.

2.2 Perspectivas de aplicación del azufre insoluble

El azufre insoluble es un agente vulcanizante de caucho con excelente rendimiento. Tiene la función de prevenir la floración y la superficie de los productos de caucho o productos semiacabados. aumentando la adherencia. Conducente a mejorar el entorno operativo. Al mismo tiempo, también es un buen acelerador de vulcanización del caucho, que puede acelerar la velocidad de vulcanización y hacer que la vulcanización sea uniforme. En la actualidad, el azufre insoluble se ha utilizado ampliamente en el caucho de la carcasa de los neumáticos, el caucho amortiguador, el caucho de las paredes laterales blancas y el caucho de unión de los materiales del esqueleto, lo que puede mejorar el rendimiento de unión del caucho y el alambre de acero recubierto de cobre. Además, el azufre insoluble también es adecuado para productos de caucho como cables, rodillos de caucho, sellos de aceite, zapatas de caucho, etc. Puede prevenir la vulcanización temprana, mantener una buena viscosidad del caucho y tener otras ventajas. Aunque el precio del azufre insoluble es de 5 a 15 veces mayor que el del azufre rómbico ordinario, sigue siendo el agente vulcanizante preferido en neumáticos radiales de alambre de acero y otros productos compuestos de caucho. En la actualidad, el consumo de azufre insoluble en la industria extranjera de neumáticos ha representado el 40% del consumo total de azufre y sigue aumentando.

Con el desarrollo de las carreteras, la velocidad de los automóviles sigue aumentando, lo que impone mayores exigencias a los neumáticos. Los neumáticos diagonales comunes ya no pueden cumplir con los requisitos. Debido a que la resistencia al desgaste de los neumáticos radiales es entre un 30% y un 50% mayor que la de los neumáticos comunes, su vida útil es 1,5 veces mayor que la de los neumáticos comunes, ahorran entre un 6% y un 8% de combustible y tienen las ventajas de seguridad y comodidad. y la economía al conducir a altas velocidades, se han convertido en la tendencia inevitable del desarrollo de la industria del neumático. La tasa radial de los neumáticos en algunos países desarrollados ha alcanzado más del 90% [2]. En los últimos años, debido a las fuertes ventas en el mercado y a la tecnología cada vez más madura, ha habido un auge de la inversión en la producción de neumáticos radiales totalmente de acero. En particular, la política de apoyo del país de exención del impuesto al consumo en la producción de neumáticos radiales. También promovió el rápido desarrollo de neumáticos totalmente de acero. Las estadísticas de la Asociación de la Industria del Caucho de China muestran que la producción nacional de neumáticos radiales fue de 19,86 millones de unidades en 1998 y alcanzó los 75 millones de unidades en 2003, con una tasa de crecimiento promedio del 30,5%. Al mismo tiempo, la tasa de radialización de neumáticos también aumentó de 22. % en 1998 a 2003. 47%. Se estima que la producción nacional de neumáticos radiales superará los 100 millones de unidades en 2004 y la demanda anual de azufre insoluble alcanzará aproximadamente las 30.000 toneladas.

Como provincia importante de la industria química, la industria del caucho de la provincia de Shandong siempre ha desempeñado un papel importante en el país. En los últimos años, con el continuo aumento de la inversión en ciencia y tecnología y la expansión de la escala de producción, la industria del caucho en la provincia de Shandong ha estado en auge con la ayuda de la base de materias primas y las ventajas de las aplicaciones de procesamiento. Entre ellos, la producción de neumáticos es el producto pilar de la industria procesadora de caucho de la provincia de Shandong. Su producción ha ocupado el primer lugar en el país durante muchos años, con muchas marcas conocidas como "Triangle", "Chengshan", "Linglong" y "Huaqing". " y "Huanghai". Entre las diez "marcas famosas chinas" de neumáticos radiales totalmente de acero en 2004, las empresas de la provincia de Shandong representaron la mitad; en el ranking mundial de neumáticos de 2004 entre las 75 principales, las empresas de la provincia de Shandong ocuparon 6 puestos, lo que demuestra que los neumáticos de la provincia de Shandong La industria tiene una fuerte reputación nacional e internacional. Se estima que la producción de neumáticos radiales en la provincia de Shandong será de aproximadamente 20 millones de unidades en 2004, y la demanda anual de azufre insoluble será de aproximadamente 6.000 toneladas. Al mismo tiempo, desde 2003, muchas empresas privadas también se han apresurado a apoderarse del mercado de neumáticos radiales. Hay más de una docena de líneas de producción de neumáticos radiales totalmente de acero nuevas y ampliadas, con capacidades de diseño de ingeniería de más de 1,2 millones. Se espera que la producción de neumáticos radiales totalmente de acero aumente en los próximos dos años. Mantener un crecimiento de velocidad ultraalta definitivamente impulsará la demanda de azufre insoluble.