不溶性硫磺（Insoluble sulfur, IS）因分散均匀、不易团聚、自粘性高等突出优点，被公认为橡胶行业最理想的硫化剂，也是生产车用高性能、低滚动阻力“绿色轮胎”不可或缺的关键材料，可提升轮胎耐磨性、抗老化性和强度，全球年需求量约为30万吨，其中国内需求量达16万吨，年均复合增长率约4.2%。IS工业生产主要由普通硫磺经高温熔融（>200 ^oC）或气化（500~700 ^oC）聚合后再快速淬冷（≤90 ^oC），其长链聚合亚稳态结构被快速“冻住”，从而实现“山鸡”变“凤凰”（当今普通硫磺售价约7250元/吨，IS售价16000–16500元/吨‌）。然而，传统淬冷方法制备的不溶硫产品普遍存在转化率偏低、分散性和热稳定性差等弊端，难以满足市场对高端不溶性硫磺的“三高”（即高含量、高稳定性、高分散性）需求，其核心瓶颈在于缺乏一种高效的淬冷装备，在温差极大的两股冷热流体接触前尽可能地阻碍其热量交换，而在毫秒级的接触时间内将热流体分散成尽量小的气泡/液滴，进而迅速淬冷制备出粒度小且尺寸均匀的IS。

近日，青岛能源所绿色反应分离与过程强化技术中心研究团队提出了一种基于微气泡技术的新型快速淬冷方法。首先，研制出一款新型旋流式绝热喷射器（如图1所示）作为淬冷装置来强化淬冷效果，该装置外层为不锈钢材质，中间黄色部分为隔热性能较优的玻璃材质，其主要作用是尽可能阻止中心高温气态硫与外部低温淬冷液（≤60 ^oC）在淬冷区域前发生热传导而导致温度降低，防止气态硫过早冷却造成IS含量降低。聚合完成后高温气态硫沿轴向进入旋流式绝热喷射器，通过玻璃下孔与外层切向进入的淬冷液接触，利用低温高速旋流的淬冷液剧烈卷吸喷出的高温硫蒸气，快速分散成微小气泡，从而实现高温气体的快速冷凝，进而凝固成高含量、高稳定性的IS产品。该装置可实现温差极大的气液两相间的高效对流传热，显著地提升淬冷效率，并使产物连续性地直接以粉末状析出，不仅可得到高分散性的IS，而且省去了传统工艺中必需的粉碎工序，实现了淬冷与粉碎的一体化。

图1 基于微气泡强化淬冷技术制备的不溶性硫磺产品

研究团队以研制的新型旋流式绝热喷射器为关键淬冷装备，系统地考察了工艺条件、稳定剂种类和添加量等对产品IS含量及105 ^oC下热稳定性的影响。结果表明，萃取后的高品位产品的IS含量高达97.33%，充油型不溶性硫磺产品的热稳定性达到86.49%；旋流式绝热喷射器淬冷效果优良，为高品质不溶性硫磺的连续化工业生产提供了理想淬冷装备。

相关研究成果发表在国内过程工程领域具有较高学术影响力的中文核心期刊《过程工程学报》上，黄青山研究员为通讯作者。该工作获得了国家科技重大专项的支持。(文/图 肖航)

原文链接：https://link.cnki.net/urlid/11.4541.TQ.20260526.1338.002

[1] 孟响, 李萍, 肖航, 徐立环, 黄青山. 基于微气泡强化淬冷的不溶性硫磺制备研究. 过程工程学报, 2026, https://doi.org/10.12034/j.issn.1009‑606X.226070.