炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)據(jù)聚膠消息，日前，由山東陽谷華泰化工股份有限公司聯(lián)合北京化工大學、國家橡膠助劑工程技術研究中心(山東省橡膠助劑技術創(chuàng)新中心)共同完成的“連續(xù)法合成不溶性硫黃綠色產(chǎn)業(yè)化關鍵技術創(chuàng)制與萬噸級規(guī)模生產(chǎn)線的開發(fā)”通過了山東省科技廳組織的結題驗收。該成果開發(fā)了高性能不溶性硫黃綠色關鍵技術，整體技術達到國際先進水平，產(chǎn)品主要技術指標達到國際領先水平，技術成果已應用于萬噸級產(chǎn)業(yè)化裝置，對于解決生產(chǎn)過程資源消耗大等制約橡膠助劑行業(yè)發(fā)展瓶頸性難題具有重要意義。
開發(fā)高性能不溶性硫黃技術
輪胎是橡膠工業(yè)核心制品和國家重要戰(zhàn)略物資，年產(chǎn)值近萬億元，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位。硫黃作為橡膠交聯(lián)劑，對輪胎最終性能起到了至關重要的作用。
不溶性硫黃作為輪胎制造關鍵原材料，其質量性能直接影響輪胎的耐久性和安全性，對行車安全至關重要。資料顯示，與輪胎有關的交通事故約70%與輪胎爆胎有關。
長期以來，我國不溶性硫黃產(chǎn)品與國際先進水平存在明顯差距，國際市場競爭力不強。美國伊士曼化學和日本四國化學公司掌握著國際領先的高性能不溶性硫黃生產(chǎn)技術，其產(chǎn)品在核心性能指標熱穩(wěn)定性和分散性方面表現(xiàn)優(yōu)異，長期占據(jù)世界前十輪胎公司等主要高端輪胎應用市場。高性能不溶性硫黃也是我國目前唯一依賴進口的橡膠助劑品種，主要用于高端輪胎制造、中端輪胎制造的關鍵部位，每年進口量約為5萬噸。
與國外先進產(chǎn)品相比，國內不溶性硫黃存在的主要問題有熱穩(wěn)定性低，在較高溫度下相對更易發(fā)生解聚生成普通硫黃，導致膠料噴霜風險;粒徑大，顆粒形貌不規(guī)則，應用過程易產(chǎn)生大量靜電導致顆粒團聚，造成分散性差。國內普遍采用間歇法生產(chǎn)技術，硫原子利用率只有40%~60%，資源消耗和環(huán)境影響較大。
為解決上述問題，山東陽谷華泰化工股份有限公司聯(lián)合北京化工大學、國家橡膠助劑工程技術研究中心開展校企合作，進行長期攻關，成功開發(fā)了高性能不溶性硫黃綠色關鍵技術，打破了國外技術長期壟斷，建成了萬噸級生產(chǎn)線。產(chǎn)品已批量應用于美國固特異、德國大陸、韓國韓泰等輪胎企業(yè)，成功實現(xiàn)了進口產(chǎn)品替代。
多項指標達國際領先水平
針對高性能不溶性硫黃關鍵助劑材料關鍵難題，項目團隊經(jīng)過聯(lián)合攻關，獲得授權專利15項，其中發(fā)明專利9項，取得了一系列創(chuàng)新性技術成果，熱穩(wěn)定性、分散性、硫原子利用率3項主要技術指標達到國際領先水平，形成了自主知識產(chǎn)權體系。
研究團隊創(chuàng)建了淬冷—熟化—萃取一體化技術和連續(xù)化流程，解決了國內產(chǎn)品熱穩(wěn)定性低的難題。北京化工大學教授曹達鵬表示，該成果采用分子動力學模擬方法研究了聚合過程，在分子尺度上揭示了淬冷階段溫度對聚合硫鏈長的影響規(guī)律，開發(fā)淬冷—熟化—萃取一體化技術，對工藝溫度和可溶性硫黃含量進行精確調整，使不溶性硫黃產(chǎn)品具有較高的聚合度和結晶度，產(chǎn)品120℃熱穩(wěn)定性較間歇法生產(chǎn)的產(chǎn)品提升20%以上。
他們還發(fā)明了霧化淬冷技術和自體隔離熟化技術，顯著提升了分散性。“在熟化過程中，我們通過黏彈態(tài)粒子和熟化態(tài)粒子比例控制以及粒子間距控制，實現(xiàn)了黏彈態(tài)不溶性硫黃粒子自體隔離，使不溶性硫黃產(chǎn)品呈微米級球狀顆粒且粒徑分布窄，與國外產(chǎn)品相比顆粒形態(tài)更為均勻規(guī)則，焦燒安全性、生熱以及動態(tài)性能等優(yōu)于國外同行。”山東陽谷華泰化工股份有限公司副總經(jīng)理杜孟成介紹說。
此外，他們采用易揮發(fā)的甲烷作為封端劑，降低了回收硫黃中有機雜質含量。杜孟成說，通過監(jiān)測回收硫黃中有機雜質含量和裂解率，實時調控裂解溫度，使回收硫黃裂解物中有機雜質含量低于0.03%，實現(xiàn)回收硫黃高效低能耗循環(huán)利用。與國內現(xiàn)有工藝相比，該技術硫原子利用率從40%~60%提升到99%以上，單位產(chǎn)品硫黃用量降低了50%左右，能耗降低30%左右。
實現(xiàn)綠色關鍵技術產(chǎn)業(yè)化
目前，山東陽谷華泰化工股份有限公司建成了萬噸級規(guī)模的集安全化、綠色化與智能化于一體的不溶性硫黃生產(chǎn)裝置，實現(xiàn)了高性能不溶性硫黃綠色關鍵技術產(chǎn)業(yè)化。
2015年，該公司高性能不溶性硫黃中試線投產(chǎn)，突破了高性能不溶性硫黃熱穩(wěn)定性和分散性關鍵技術;2019年，該公司在高性能不溶性硫黃綠色關鍵技術方面取得重大突破，建成了萬噸級生產(chǎn)線，還完成了對自有傳統(tǒng)技術產(chǎn)線的綠色化改造。
該技術產(chǎn)業(yè)化后，單位產(chǎn)品原料硫黃用量降低50%，生產(chǎn)規(guī)模以10萬噸/年計，每年可節(jié)約硫黃8萬噸。
杜孟成表示，目前該公司已成長為國內最大的不溶性硫黃生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)能位居全球第二位。2021年該公司不溶性硫黃產(chǎn)量達到4.2萬噸，國內市場占有率上升至30.8%。未來五年該公司產(chǎn)能將達到10萬噸/年。
（原標題：陽谷華泰聯(lián)合北化 關鍵技術取得突破）
