一種全氟辛酸回收裝置的製作方法

2023-09-16 14:53:10

本實用新型涉及化工廢氣處理技術領域，尤其涉及一種全氟辛酸回收裝置。

背景技術：

聚四氟乙烯分散樹脂的製備一般包括聚合反應、凝聚、洗滌、乾燥等幾個工序。全氟辛酸銨作為含氟分散聚合過程中不可替代和缺少的表面活性劑而大量使用。由於這部分表面活性劑吸附能力很強，大部分會吸附在凝聚後的樹脂上，在乾燥過程中又因乾燥溫度高於其沸點而蒸發出來。常見的含氟聚合物的乾燥方式主要有熱風循環乾燥，熱風循環烘箱將空氣經過過濾、加熱後送至烘箱內部，將樹脂中的水分、表面活性劑夾帶出來以達到乾燥產品的目的，其中約有50％全氟辛酸或其銨鹽以氣態形式從烘箱尾氣中損耗。

這部分表面活性劑不但價格昂貴，而且對周圍的環境有一定的危害。為了防止大氣的汙染和經濟的原因，有必要回收烘箱尾氣中的全氟辛酸等表面活性劑。現有技術中，回收這部分表面活性劑的方法主要是對含全氟辛酸的水溶酸化，然後分層，取有機層蒸餾分離得到全氟辛酸。或者是採用鼓泡分離法，這兩種方法所對應的回收裝置結構都較複雜，且所用成本較高，回收效率低。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種全氟辛酸銨回收裝置，可簡化回收工藝，提高回收效率，降低回收成本。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為：

一種全氟辛酸回收裝置，包括回收器和連接於回收器底端的儲存罐；所述回收器包括外殼，所述外殼的底部設置有尾氣入口，所述外殼的頂部設置有尾氣出口；所述外殼內包括冷卻區和凝結區，所述冷卻區設置於外殼內靠近尾氣入口的一側，所述冷卻區內設置有換熱管，所述換熱管的外側壁上設置有多個環形翅片；所述凝結區設置於外殼內靠近尾氣出口的一側，所述凝結區內填充有絲網。

進一步的，所述凝結區的外部套設有夾套。

進一步的，所述冷卻區包括第一冷卻區和第二冷卻區，所述凝結區包括第一凝結區和第二凝結區，所述第一冷卻區、第一凝結區、第二冷卻區、第二凝結區由下往上依次設置。

進一步的，所述外殼的底部設置有第一氣壓表，所述外殼的頂部設置有第二氣壓表。

進一步的，還包括預冷器，所述預冷器設置於待回收尾氣的烘箱的出口端和回收器之間；所述預冷器為空氣換熱器，空氣換熱器的空氣出口端連接於所述烘箱的入口端。

進一步的，所述回收器的數目為兩臺，且兩臺的回收器的尾氣入口端均與烘箱的出口端連接，兩臺的回收器的尾氣入口端與烘箱的出口端之間均設置有閥門開關。

本實用新型的有益效果在於：該全氟辛酸回收裝置結構簡單，在換熱管的外壁上設置多個環形翅片，能夠增加尾氣與換熱媒介之間的換熱面積，使尾氣能夠在冷卻區快速冷卻，尾氣中的全氟辛酸和全氟辛酸銨能夠由氣態轉換為液態或固態；尾氣由冷卻區冷卻後進入凝結區，尾氣中液態或固態的全氟辛酸和全氟辛酸銨可粘附於絲網上，從而與尾氣中的其他成分相分離。該系統的回收效率可達達90％，回收所用成本較低。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的全氟辛酸回收裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一的全氟辛酸回收裝置的回收器的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例二的全氟辛酸回收裝置的回收器的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例三的全氟辛酸回收裝置的結構示意圖；

標號說明：

1、烘箱；2、預冷器；3、第一回收器；31、冷卻區；311、第一冷卻區； 312、第二冷卻區；32、凝結區；321、第一凝結區；322、第二凝結區；33、換熱管；34、夾套；35、第一氣壓表；36、第二氣壓表；4、第一閥門開關；

5、第二回收器；6、第二閥門開關；7、排風機；8、儲存罐。

具體實施方式

為詳細說明本實用新型的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖予以說明。

本實用新型最關鍵的構思在於:本實用新型在回收器內分別設置冷卻區31 和凝結區32，冷卻區31的換熱管33外設置有多個環形翅片，增大換熱面積，使全氟辛酸銨和全氟辛酸能夠快速冷卻凝固；在凝結區32內填充有絲網，使全氟辛酸銨和全氟辛酸粘附於絲網，從而從尾氣中分離出來。

請參照圖1，一種全氟辛酸回收裝置，包括回收器和連接於回收器底端的儲存罐8；所述回收器包括外殼，所述外殼的底部設置有尾氣入口，所述外殼的頂部設置有尾氣出口；所述外殼內包括冷卻區31和凝結區32，所述冷卻區31 設置於外殼內靠近尾氣入口的一側，所述冷卻區31內設置有換熱管33，所述換熱管33的外側壁上設置有多個環形翅片；所述凝結區32設置於外殼內靠近尾氣出口的一側，所述凝結區32內填充有絲網。

本實用新型的工作原理：根據全氟辛酸銨和全氟辛酸的物理特性可知，在常溫以及低溫狀態下，全氟辛酸銨和全氟辛酸會凝固呈固態形式；本實用新型將在回收器內分別設置冷卻區和凝結區，冷卻區的換熱管外設置有多個環形翅片，增大換熱面積，使高溫的全氟辛酸銨和全氟辛酸能夠快速冷卻凝固；在凝結區內填充有絲網，使全氟辛酸銨和全氟辛酸粘附於絲網，從而從尾氣中分離出來。

從上述描述可知，本實用新型的有益效果在於：該全氟辛酸回收裝置結構簡單，在換熱管的外壁上設置多個環形翅片，能夠增加尾氣與換熱媒介之間的換熱面積，使尾氣能夠在冷卻區快速冷卻，尾氣中的全氟辛酸和全氟辛酸銨能夠由氣態轉換為液態或固態；尾氣由冷卻區冷卻後進入凝結區，尾氣中液態或固態的全氟辛酸和全氟辛酸銨可粘附於絲網上，從而與尾氣中的其他成分相分離。使用該系統的回收方法工藝簡單，易操作；回收效率可達達90％，且整個過程無需添加任何的化學試劑，回收的全氟辛酸銨和全氟辛酸純度可達100％，能夠直接循環使用，不用再進行酸化、分離、提純等工序，回收所用成本較低。

進一步的，所述凝結區32的外部套設有夾套34。

由上述描述可知，回收器內收集到一定量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，可在夾套內通熱水或者高溫蒸汽，使固態的全氟辛酸銨和全氟辛酸熔化成液態，便於回收到儲存罐內。

進一步的，所述冷卻區31包括第一冷卻區311和第二冷卻區312，所述凝結區32包括第一凝結區321和第二凝結區322，所述第一冷卻區311、第一凝結區321、第二冷卻區312、第二凝結區322由下往上依次設置。

由上述描述可知，尾氣在回收器內可經過兩次冷卻和凝結，如此可充分回收尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸，使尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸儘可能多的凝固於回收器內，提高回收器的回收效率。

進一步的，所述外殼的底部設置有第一氣壓表35，所述外殼的頂部設置有第二氣壓表36。

由上述描述可知，回收器內凝結一定量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，會影響後續的冷卻效果，需要停止尾氣輸送，將回收器內固態的全氟辛酸銨和全氟辛酸熔化回收至儲存罐，再重新進行冷卻凝固。操作者可通過觀察第一氣壓表和第二氣壓表的壓差，來判斷回收器內已收集的全氟辛酸銨和全氟辛酸的量，從而適時的停止尾氣輸送。

進一步的，還包括預冷器2，所述預冷器2設置於待回收尾氣的烘箱1的出口端和回收器之間；所述預冷器2為空氣換熱器，空氣換熱器的空氣出口端連接於所述烘箱1的入口端。

由上述描述可知，在空氣換熱器中進行預冷，使用空氣和烘箱尾氣進行熱量交換而形成熱風，一方面可使尾氣初步降溫，另一方面可回收尾氣中的部分熱量，將交換所得的熱風再用於烘箱乾燥過程，可實現熱量循環利用，節省能源。

進一步的，所述回收器的數目為兩臺，且兩臺的回收器的尾氣入口端均與烘箱1的出口端連接，兩臺的回收器的尾氣入口端與烘箱1的出口端之間均設置有閥門開關。

由上述描述可知，兩臺回收器交替切換使用，一臺回收器收集到一定量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，需要停止向其輸送尾氣，並將其內部凝固的全氟辛酸銨和全氟辛酸熔化成液態，使全氟辛酸銨和全氟辛酸流出回收器，進行收集儲存；在該回收器進行熔化和回收時，可開啟另一臺回收器，接替其進行凝固過程，可保證全氟辛酸回收的連續性，提高回收效率。

實施例一

請參考圖1，本實用新型的實施例一為：一種全氟辛酸回收裝置，包括第一回收器3、儲存罐8、預冷器2、排風機7，所述儲存罐8連接於所述第一回收器3的底部；所述排風機7連接於待回收尾氣的烘箱1的出口端和預冷器2 的尾氣入口端之間；所述預冷器2的尾氣出口端連接於第一回收器3。在本實施例中，所述預冷器2為空氣換熱器，空氣與烘箱尾氣進行熱量交換後變成熱風，空氣換熱器的空氣出口端連接於所述烘箱1的入口端，熱風可用於烘箱1乾燥過程。第一回收器3與預冷器2之間設置有第一閥門開關4，第一閥門開關4打開後，預冷後的尾氣可進入第一回收器3中進行快速冷卻。

請參考圖2，所述回收器包括外殼，所述外殼的底部設置有尾氣入口，所述外殼的頂部設置有尾氣出口；所述外殼內包括冷卻區31和凝結區32，所述冷卻區31設置於外殼內靠近尾氣入口的一側，所述冷卻區31內設置有換熱管33，所述換熱管33的外側壁上設置有多個環形翅片；所述環形翅片的總面積為換熱管33壁面面積的20-50倍，本實施例優選為50倍。所述凝結區32設置於外殼內靠近尾氣出口的一側，所述凝結區32內填充有絲網，所述鋼絲的材質為316L，比表面積為500-700m2/g，本實施例優選為700 m2/g；所述凝結區32的外部套設有夾套34。在第一回收器3的換熱管33內通-10～-5℃的鹽水，預冷後的尾氣進入第一回收器3後，先經過冷卻區31快速冷卻，尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸凝固，由氣態轉換為固態，並少量附著於環形翅片以及換熱器壁面上，隨著尾氣的流動，冷卻後的尾氣進入凝結區32，固態的全氟辛酸銨和全氟辛酸可全部附著於凝結區32的絲網上，從而與氣態的尾氣相分離。第一回收器3的尾氣出口開關是處於打開狀態，冷卻後的尾氣溫度在1～20℃之間，能夠保證尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸已全部凝固成固態，而不會隨尾氣流失。

所述外殼的底部設置有第一氣壓表35，所述外殼的頂部設置有第二氣壓表 36。第一回收器3內凝結一定量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，換熱器壁面上也會粘附有一定量的全氟辛酸銨和全氟辛酸，這會降低後續的冷卻效果，需要停止尾氣輸送；凝結區32的絲網上粘附有大量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，會減緩尾氣出口的氣流速度，造成第一回收器3內尾氣入口和尾氣出口之間的壓強不同。操作者可通過觀察第一氣壓表35和第二氣壓表36的壓差，來判斷回收器內已收集的全氟辛酸銨和全氟辛酸的量，從而適時的停止尾氣輸送，將回收器內固態的全氟辛酸銨和全氟辛酸熔化回收至儲存罐8，再重新進行冷卻凝固。

在熔化過程中，第一回收器3的尾氣出口開關是處於關閉狀態，在所述回收器的換熱管33和夾套34內通0.1-0.8MPa的蒸汽或熱水，使固態的全氟辛酸銨和全氟辛酸熔成液態，液態的全氟辛酸銨和全氟辛酸可順著內壁往下流入儲存罐8內。所得的全氟辛酸銨可直接用於聚四氟乙烯樹脂分散劑，也可以經酸化、分離、精製後獲得全氟辛酸。

實施例二

請參考圖3，本實施例是在實施例一的基礎上作出的改進：本實施例中，所述冷卻區31包括第一冷卻區311和第二冷卻區312，所述凝結區32包括第一凝結區321和第二凝結區322，所述第一冷卻區311、第一凝結區321、第二冷卻區312、第二凝結區322由下往上依次設置。尾氣進入第一回收器3後，分別進行一次冷卻、一次凝結、二次冷卻、二次凝結，可充分回收尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸，進一步提高全氟辛酸銨和全氟辛酸的回收效率，保證尾氣中的全氟辛酸銨和全氟辛酸儘量多的從尾氣中分離出來。

實施例三

請參考圖4，本實施例是在實施例一和二的基礎上作出的改進：本實施例還包括第二回收器5，第二回收器5連接於預冷器2的尾氣出口端，且第二回收器 5與預冷器2之間設置有第二閥門開關6。當第一回收器3內凝固有足夠量的全氟辛酸銨和全氟辛酸後，需要關閉第一閥門開關4，停止向其輸送尾氣，並對第一回收器3內的全氟辛酸銨和全氟辛酸加熱使其熔化成液態。在這段時間內，可打開第二閥門開關6，將尾氣通向第二回收器5，同時進行冷卻凝固過程。兩臺回收器切換使用，可保證全氟辛酸回收的連續性，也可提高回收效率。

綜上所述，本實用新型提供的全氟辛酸回收裝置結構簡單，易操作；回收效率可達達90％，且整個過程無需添加任何的化學試劑，回收的全氟辛酸銨和全氟辛酸純度可達100％，回收所用成本較低。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。