一种未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置及方法

技术领域

本发明属于聚合单体回收技术领域，具体涉及一种未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置及方法。

背景技术

聚三氟氯乙烯是最早研发并商品化的含氟聚合物，由三氟氯乙烯经自由基聚合(以过氧化物作引发剂或氧化还原体系引发)而生成，目前可采用悬浮聚合、溶液聚合以及乳液聚合等方法制备。由于聚三氟氯乙烯具有优异的化学稳定性、电气阻隔性能和耐候性，广泛应用于国防军工、电子信息、化工、制药、机械制造等高新技术领域。目前国内聚三氟氯乙烯树脂主要采用悬浮法进行生产，其生产工艺为：在带有搅拌器的聚合釜中，三氟氯乙烯单体呈微滴状悬浮分散于水相中，而加入的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，聚合反应完成后，未反应完全的三氟氯乙烯单体进入单体回收系统，生成的聚三氟氯乙烯树脂进入捣洗釜，经过捣碎、水洗、脱水及干燥等工序处理后即得到成品聚三氟氯乙烯树脂。

在悬浮聚合法生产聚三氟氯乙烯的工艺中，三氟氯乙烯单体转化率一般控制在80%～85%。未聚合的三氟氯乙烯单体泄压气化后需较大容器存放，由于自压出料，常常在出料后期压力持续不降，造成聚合釜中残存余料，若将未聚合气体排入大气中，不仅浪费贵重的三氟氯乙烯单体，还会造成污染，环境危害人体健康，并且存在严重的安全隐患。三氟氯乙烯回收单体精制技术是各聚三氟氯乙烯树脂生产企业长期以来重点攻关的课题。

未聚合三氟氯乙烯回收工艺技术不仅影响到装置的生产能力、单体回收率，还会影响到聚三氟氯乙烯的质量和装置运行的成本。到目前为止，国内还没有未聚合三氟氯乙烯回收技术的报道。未聚合三氟氯乙烯单体中主要含有夹带的雾沫、聚三氟氯乙烯颗粒、含有引发剂和活性自由基，如果不分别加以处理，会在回收系统中易造成三氟氯乙烯单体的自聚，堵塞设备和管路，会缩短设备运行周期，进而影响生产，同时也无法保证回收单体的质量，并影响后续生产的聚三氟氯乙烯质量，而且还会给安全生产带来很大隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置及方法，解决了生产聚三氟氯乙烯过程中未聚合三氟氯乙烯的回收问题，既保证了回收三氟氯乙烯的质量，又解决了装置运行中存在的安全隐患，同时还能保证回收系统长周期稳定运行。

本发明通过以下技术方案实现：

一种未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置，包括依次连接的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔、洗涤塔缓冲罐、一级膜式压缩机、一级膜式压缩机缓冲罐、碱洗塔、水洗塔、水洗塔缓冲罐、硫酸干燥塔、硫酸干燥塔缓冲罐、二级膜式压缩机、二级膜式压缩机缓冲罐、单体回收冷凝器、回收单体计量槽；

所述的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔自下而上依次包括塔釜、类旋风分离器结构的进气口、板式洗涤塔、丝网除雾器、进水口及分布装置。

进一步地，所述的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔连接有聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔循环水泵；所述的碱洗塔连接有碱洗塔碱液循环泵，水洗塔连接有水洗塔循环泵，硫酸干燥塔连接有硫酸干燥塔硫酸循环泵。

进一步地，所述的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔循环水泵一端连接聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔中的循环水进水口及分布装置，一端连接塔釜底部的循环水出水口；所述的循环水进水口及分布装置位于板式洗涤塔和丝网除雾器之间。

进一步地，所述的碱洗塔、水洗塔和硫酸干燥塔自下而上依次包括塔釜，进气口，填料和丝网除雾器。

进一步地，所述的碱洗塔碱液循环泵一端与碱洗塔塔釜底部出液口连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接；所述的水洗塔循环泵一端与水洗塔塔釜底部出液口连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接；所述的硫酸干燥塔硫酸循环泵一端与硫酸干燥塔塔釜底部出液口连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接。

进一步地，所述的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔类旋风分离器结构的进气口为塔身切向进入。

本发明中，利用上述回收装置回收未聚合三氟氯乙烯单体的方法，包括以下步骤：

（1）未聚合的三氟氯乙烯单体通过聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔中的类旋风分离器结构的进气口进入聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔，大部分未聚合单体夹带的聚三氟氯乙烯粉尘颗粒在此部位螺旋下行到塔釜中，并漂浮到塔釜水溶液上部，少量未沉降下来的聚三氟氯乙烯颗粒在板式洗涤塔内被水洗涤下来，再经洗涤塔上部丝网除雾器进一步拦截后进入洗涤塔缓冲罐；

（2）洗涤塔缓冲罐内的三氟氯乙烯单体经一级膜式压缩机依次进入到一级膜式压缩机缓冲罐和碱洗塔中，利用碱液吸收三氟氯乙烯单体中夹带的自由基和引发剂，然后进入水洗塔中进行水洗，洗涤三氟氯乙烯单体中的微量碱性物质，水洗后的三氟氯乙烯单体经水洗塔缓冲罐进入到硫酸干燥塔中，吸收三氟氯乙烯单体中夹带的水分，进行干燥；

（3）干燥后的三氟氯乙烯单体经硫酸干燥塔缓冲罐依次进入二级膜式压缩机和二级膜式压缩机缓冲罐中，然后经单体回收冷凝器液化后进入计量槽中。

进一步地，步骤（1）中所述的洗涤水为补充的纯水和循环的纯水。

进一步地，步骤（2）中所述碱洗塔中的碱液、水洗塔中的水和硫酸干燥塔中的硫酸分别经碱洗塔碱液循环泵，水洗塔循环泵，硫酸干燥塔硫酸循环泵循环自上而下对三氟氯乙烯单体进行冲洗。

进一步地，步骤（2）中所述的碱洗塔中的碱液为5%的氢氧化钠溶液；所述的硫酸干燥中硫酸的浓度为95~98%。

本发明通过对悬浮法聚三氟氯乙烯生产中未聚合三氟氯乙烯单体回收，有效去除了回收三氟氯乙烯单体中夹带的聚三氟氯乙烯粉末；通过一级膜式压缩机，在回收三氟氯乙烯单体回收压力平衡后，将聚合反应釜内的未反应三氟氯乙烯单体抽到后续回收系统，大大减少了物料损失，通过碱洗，吸收了三氟氯乙烯单体中夹带的引发剂和活性自由基，确保了装置安全；通过硫酸干燥塔，吸收回收三氟氯乙烯单体中夹带的水分，避免了回收三氟氯乙烯单体中夹带的水分进入回收冷凝器后被冻在回收冷凝器列管中而堵塞冷凝器列管，确保了该回收装置长周期稳定运行。

有益效果

（1）本发明提供了一种未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置及方法，解决了生产聚三氟氯乙烯过程中未聚合三氟氯乙烯的回收问题，既保证了回收三氟氯乙烯的质量，又解决了装置运行中存在的安全隐患，同时还能保证回收系统长周期稳定运行；

（2）本发明工艺先进、设备简单、效果、易实施,可广泛应用于聚三氟氯乙烯未聚合三氟氯乙烯单体回收工序中。

附图说明

图1为本发明未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置图；

图2为聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔的局部放大图；

其中，1为聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔、2为聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔循环水泵、3为洗涤塔缓冲罐、4为一级膜式压缩机、5为一级膜式压缩机缓冲罐、6为碱洗塔、7为碱洗塔碱液循环泵、8为水洗塔、9为水洗塔循环泵、10为水洗塔缓冲罐、11为硫酸干燥塔、12为硫酸干燥塔硫酸循环泵、13为硫酸干燥塔缓冲罐、14为二级膜式压缩机、15为二级膜式压缩机缓冲罐、16为单体回收冷凝器、17为回收单体计量槽，18为塔釜、19为循环水出水口、20为类旋风分离器结构的进气口、21为板式洗涤塔、22为循环水进水口及分布装置、23为丝网除雾器、24为进水口及分布装置。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本发明中未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置如图1和图2所示，所述的未聚合三氟氯乙烯单体的回收装置包括依次连接的聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔1、洗涤塔缓冲罐3、一级膜式压缩机4、一级膜式压缩机缓冲罐5、碱洗塔6、水洗塔8、水洗塔缓冲罐10、硫酸干燥塔11、硫酸干燥塔缓冲罐13、二级膜式压缩机14、二级膜式压缩机缓冲罐15、单体回收冷凝器16、回收单体计量槽17；聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔1自下而上依次包括塔釜18、循环水出水口19、类旋风分离器结构的进气口20（进气口为塔身切向进入）、板式洗涤塔21、循环水进水口及分布装置22、丝网除雾器23、进水口及分布装置24，聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔1连接有聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔循环水泵2，聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔循环水泵2一端连接聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔1中的循环水进水口及分布装置22，一端与塔釜18底部的循环水出水口19连接；

本发明中，碱洗塔6、水洗塔8、硫酸干燥塔11自下而上依次为塔釜，进气口，填料和丝网除雾器；碱洗塔6连接有碱洗塔碱液循环泵7，碱洗塔碱液循环泵7一端与碱洗塔6塔釜底部连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接；水洗塔8连接有水洗塔循环泵9，水洗塔循环泵9一端与水洗塔8塔釜底部连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接；硫酸干燥塔11连接有硫酸干燥塔硫酸循环泵12，硫酸干燥塔硫酸循环泵12一端与硫酸干燥塔11塔釜底部连接，一端与填料和丝网除雾器之间的进液口连接。

利用图1所述的装置，未聚合三氟氯乙烯单体的回收方法具体如下：

实施例1

（1）在悬浮法生产聚三氟氯乙烯过程中，聚合反应釜中未聚合的三氟氯乙烯单体通过聚三氟乙烯粉尘洗涤塔1中的类旋风分离器结构的进气口19进入聚三氟氯乙烯粉尘洗涤塔1中，大部分未聚合三氟氯乙烯单体夹带的聚三氟氯乙烯粉尘颗粒在此部位螺旋下行到塔釜18中，并漂浮在液体上部，少量未沉降下来的聚三氟氯乙烯颗粒经板式洗涤塔21内被水（包括22进水口及分布装置进入的纯水和聚三氟氯乙烯循环水泵2循环的循环水）洗涤下来，再经板式洗涤塔21上部丝网除雾器23进一步拦截后进入洗涤塔缓冲罐3；

（2）洗涤塔缓冲罐3内的三氟氯乙烯单体经一级膜式压缩机4依次进入到一级膜式压缩机缓冲罐5和碱洗塔6中，碱液（5wt%氢氧化钠溶液）经碱液循环泵自上而下流经碱洗塔6中的填料，吸收三氟氯乙烯单体中夹带的自由基和引发剂，然后进入水洗塔8中进行水洗，水经水洗塔循环泵9自上而下流经水洗塔6中的填料，洗涤三氟氯乙烯单体中的碱性物质，水洗后的三氟氯乙烯单体经水洗塔缓冲罐10进入到硫酸干燥塔11中，塔釜中98%的硫酸经硫酸干燥塔硫酸循环泵12自上而下流经硫酸干燥塔中的填料，吸收三氟氯乙烯单体中夹带的水分；

（3）干燥后的三氟氯乙烯单体经硫酸干燥塔缓冲罐13依次进入二级膜式压缩机14和二级膜式压缩机缓冲罐15中，然后经单体回收冷凝器16液化后进入计量槽17中，三氟氯乙烯单体的回收率达到95%。

利用实施例1回收的三氟氯乙烯单体和第一次使用的三氟氯乙烯单体按照悬浮法聚合生成聚三氟氯乙烯E，回收的三氟氯乙烯与第一次使用的三氟氯乙烯E单体聚合生产的聚三氟氯乙烯的熔融指数、拉伸强度及断裂伸长率如下表1所示，由表1可知，本发明实施例1回收的三氟氯乙烯质量高，利用其聚合生产的聚三氟氯乙烯的性能与第一次使用的三氟氯乙烯单体性能相差不大。

表1回收的三氟氯乙烯及第一次使用的三氟氯乙烯对生成的聚三氟氯乙烯性能的影响