专利名称：一种从尾气中回收全氟辛酸的系统和方法
技术领域：
本发明属化工废气处理领域，具体来说涉及从干燥含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统和方法。
背景技术：
含氟聚合物(包括聚四氟乙烯分散树脂、氟橡胶、聚全氟乙丙烯树脂等)的制备一般包括聚合反应、凝聚、洗涤、干燥等几个工序。这些产品在聚合反应过程中添加了一定量的表面活性剂，这部分表面活性剂不但价格昂贵，而且对周围的环境有一定的危害。由于这部分表面活性剂吸附能力很强，大部分会吸附在凝聚后的树脂上，在干燥过程中又因干燥温度高于其沸点而蒸发出来。常见的含氟聚合物的干燥方式主要有真空干燥和热风循环干燥，其中，热风循环烘箱是将新风(外部新鲜空气)经过过滤、加热到200 220°C后送至烘箱内部，然后将是树脂中夹带的水份、表面活性剂夹带出来以达到干燥产品的目的。为了防止大气的污染和经济的原因，有必要回收干燥含氟聚合物的尾气中的全氟辛酸等表面活性剂。现有技术中，回收这部分表面活性剂的方法主要是对含全氟辛酸的水溶酸化，然后分层，取有机层蒸馏分离得到全氟辛酸。这种方法产生大量废液，而且没有考虑对尾气的热量的回收利用。还有的技术是通过鼓泡式吸收全氟辛酸铵，这样也不能利用尾气中的热量，造成回收出来的全氟辛酸铵成本过高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种从干燥含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统本发明的另一个目的是提出一种从干燥含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的方法。本发明目的通过下述技术方案来实现—种从制备含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统，其特征在于，包括废热回收器、喷雾塔、泵、热交换设备和蒸馏塔，所述喷雾塔有气体入口、液体入口和液体出口，所述废热回收器与喷雾塔气体入口连接，所述喷雾塔的液体出口通过泵与蒸馏塔和热交换设备连接；所述热交换设备的出口与所述喷雾塔的液体入口连接。所述的回收全氟辛酸的系统，还包括与蒸馏塔连接的精馏塔。一种使用所述回收系统回收全氟辛酸的方法，包括以下步骤I)含全氟辛酸铵或全氟辛酸的尾气进入废热回收器；2)尾气的温度为20 180°C时，经过废热回收器的尾气直接排放；烘箱的温度由常温升高至180°C这段时间内含氟聚合物树脂中夹带的大部分水被蒸发出来，同时表面活性剂全氟辛酸氨会被分解成全氟辛酸和氨，由于氨的沸点低，因此先被蒸发出来，而全氟辛酸由于沸点高而仍残留在含氟聚合物树脂中，在这段时间将尾气直接高空排放。尾气的温度为180 220°C时，经过废热回收器的尾气进入喷雾塔，被喷雾吸收，得到含全氟辛酸的水溶液；3)当含全氟辛酸的水溶液中全氟辛酸的质量浓度为O 20%时，该水溶液通过泵和热交换设备回到喷雾塔顶部并用于吸收尾气；当含全氟辛酸的水溶液中全氟辛酸的浓度为20 30%时，该水溶液通过泵进入蒸馏塔分离。其中，所述尾气是热风循环干燥含氟聚合物所产生的尾气。其中，所述尾气在废热回收器中与新风进行热交换，热交换之后新风的温度为20 120°C。其中，所述经过步骤I)的废热回收器之后尾气的温度被降至20 125°C。干燥含氟聚合物的烘箱正常的工作温度为180 220°C，从常温升到180°C大致需要几个小时的过程，因此尾气的排放温度也是一个逐渐升温的过程。在升温的初期，尾气的排放温度比较 低，只有20 30度，过了几个小时后，排放温度会逐渐升到180°C。当烘箱温度达到180度以上后，新风可以被尾气加热到120度左右，尾气温度降至120 125度。其中，所述步骤3)中的热交换是水溶液与工业循环水在热交换设备中进行热交换。其中，所述热交换设备是板式换热器。其中，还包括把经过所述步骤3)蒸馏得到的产物进行精馏分离。其中，蒸馏和精馏得到沸点为190°C的产物。本发明的有益效果为I、回收利用了烘箱尾气中的热量；2、干燥初期的尾气由于含有的表面活性剂少而直接排放掉，收集下来的仅是浓度较高的尾气，因此大大降低了后续处理的能耗，同时也避免了后续酸化的过程；3、直接采用喷雾塔进行冷却、吸收，效果好而且工艺流程短，回收出来的全氟辛酸纯度大于99.8%，实用价值很高。
图I为本发明的回收全氟辛酸的系统。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I :回收全氟辛酸的系统如图I。一种从制备含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统，包括废热回收器、喷雾塔、泵、板式换热器和蒸馏塔，废热回收器与干燥含氟聚合物的热风循环烘箱连接。喷雾塔有气体入口、液体入口和液体出口，废热回收器与喷雾塔气体入口连接，喷雾塔的液体出口通过泵与蒸馏塔和热交换设备连接；板式换热器的出口与所喷雾塔的液体入口连接。在蒸馏塔后连接有精馏塔。实施例2在干燥含氟聚合物的热风循环烘箱的尾气排风处设置废热交换器，将高温尾气中大部分热量回收利用，进而将排风的温度由220°C降至120°C左右。被加热的新风用于热风循环干燥，节约了加热新风的能量。为了将烘箱内的树脂干燥到水含量O. 03%以下，需要不断的往烘箱内通入200 220°C的新风，新风再将烘箱内蒸发出来的水份带出烘箱以达到干燥的目的。通过废热器预热，可以将新风先预热到120°C，接下来只需将120°C的新风加热到200 220°C即可。烘箱的温度由常温升高至180°C时，大致需要5个小时，这段时间内树脂中夹带的大部分水被蒸发出来，同时表面活性剂全氟辛酸铵会被分解成全氟辛酸和氨，由于氨的沸点低因此先被蒸发出来，而全氟辛酸由于沸点高而仍热残留在树脂中，在这段时间将尾气直接高空排放，这段时间通过废热回收器的新风的温度在20 120°C之间。当烘箱的温度超过180°C时，尾气通过废热回收器将新风加热到120°C左右，全氟辛酸会逐渐蒸发出来，尾气的温度从180 220°C之间降到120°C左右；然后将尾气送至喷雾塔直接冷却、吸收成全氟辛酸水溶液。喷雾塔在使用之初先加入一定量的水，然后用这部分水通过循环泵和板式换热器将尾气的热量带走(板式换热器中通工业循环水进行冷却，最终的热量通过冷却塔排出)，同时将尾气中夹带的水和全氟辛酸等表面活性剂吸收、冷却成液体。当喷雾塔冷却所得液体中含全氟辛酸20% (质量比)以下时，通过泵输送到板式 换热器中，与工业循环水热交换，冷却到40°C左右，输送到喷雾塔顶部用作吸收剂。当喷雾塔内的全氟辛酸等表面活性剂的浓度达到20 25质量％后，送至蒸馏塔进行蒸馏，取沸点190°C的产物，其含全氟辛酸的浓度为65质量％，然后将浓缩的溶液再送至精馏塔直接进行精馏，得到质量含量99. 8%的全氟辛酸。按反应釜的加料量计，回收率为70%，废热回收的效益每年50万元/台烘箱。实施例3 当烘箱的温度超过180°C时，尾气通过废热回收器将新风加热到120°C左右，全氟辛酸会逐渐蒸发出来，尾气的温度从180 220°C之间降到125°C ;然后将尾气送至喷雾塔直接冷却、吸收成全氟辛酸水溶液。喷雾塔在使用之初先加入一定量的水，然后用这部分水通过循环泵和板式换热器将尾气的热量带走(板式换热器中通工业循环水进行冷却，最终的热量通过冷却塔排出)，同时将尾气中夹带的水和全氟辛酸等表面活性剂吸收、冷却成液体。当喷雾塔冷却所得液体中含全氟辛酸20质量％以下时，通过泵输送到板式换热器中，与工业循环水热交换，冷却到40°C左右，输送到喷雾塔顶部用作吸收剂。当喷雾塔内的全氟辛酸等表面活性剂的浓度达到20质量％后，送至蒸馏塔进行蒸馏，取沸点190°C的产物，其含全氟辛酸的浓度为60%，，然后将浓缩的溶液再送至精馏塔进行精馏，得到质量含量99. 8%以上的全氟辛酸等表面活性剂。按反应釜的加料量计，回收率为72%。实施例4 当烘箱的温度超过180°C时，尾气通过废热回收器将新风加热到120°C左右，全氟辛酸会逐渐蒸发出来，尾气的温度从180 220°C之间降到122°C ;然后将尾气送至喷雾塔直接冷却、吸收成全氟辛酸水溶液。喷雾塔在使用之初先加入一定量的水，然后用这部分水通过循环泵和板式换热器将尾气的热量带走(板式换热器中通工业循环水进行冷却，最终的热量通过冷却塔排出)，同时将尾气中夹带的水和全氟辛酸等表面活性剂吸收、冷却成液体。当喷雾塔冷却所得液体中含全氟辛酸20质量％以下时，通过泵输送至板式换热器中，与工业循环水热交换，冷却到40°C左右，输送到喷雾塔顶部用作吸收剂。当喷雾塔内的全氟辛酸等表面活性剂的浓度达到20 30质量％后，送至蒸馏塔进行蒸馏，取沸点为190°C的产物，蒸馏塔产物的浓度为70质量％，，然后将浓缩的溶液再 送至精馏塔进行精馏，得到质量含量99. 9%的全氟辛酸。按反应釜的加料量计，回收率为74%。
权利要求
1.一种从干燥含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统，其特征在于，包括废热回收器、喷雾塔、泵、热交换设备和蒸馏塔，所述喷雾塔有气体入口、液体入口和液体出口，所述废热回收器与喷雾塔的气体入口连接，所述喷雾塔的液体出口通过泵分别与蒸馏塔和热交换设备连接；所述热交换设备的出口与所述喷雾塔的液体入口连接。
2.如权利要求I所述的回收全氟辛酸的系统，其特征在于，还包括与蒸馏塔连接的精馏塔。
3.使用权利要求I或2所述系统回收全氟辛酸的方法，包括以下步骤 1)含全氟辛酸铵或全氟辛酸的尾气进入废热回收器； 2)尾气的温度为20 180°C时，经过废热回收器的尾气直接排放；尾气的温度为180 220°C时，经过废热回收器的尾气进入喷雾塔，被喷雾吸收，得到含全氟辛酸的水溶液； 3)当含全氟辛酸的水溶液中全氟辛酸的质量浓度为O 20%时，该水溶液通过泵和热交换设备回到喷雾塔顶部并用于吸收尾气；当含全氟辛酸的水溶液中全氟辛酸的浓度为20 30%时，该水溶液通过泵进入蒸馏塔分离。
4.如权利要求3所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，所述尾气是热风循环干燥含氟聚合物所产生的尾气。
5.如权利要求3所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，步骤I)所述尾气进入废热回收器中与新风进行热交换，热交换之后新风的温度为20 120°C。
6.如权利要求3所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，所述经过步骤I)的废热回收器之后尾气的温度被降至20 125°C。
7.如权利要求3所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，所述步骤3)中是水溶液与工业循环水在热交换设备中进行热交换。
8.如权利要求7所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，所述热交换设备是板式换热器。
9.如权利要求3 8任一所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，还包括把经过所述步骤3)蒸馏得到的产物进行精馏分离。
10.如权利要求3 8任一所述的回收全氟辛酸的方法，其特征在于，所述蒸馏和精馏得到沸点为190°C的产物。
全文摘要
本发明提供一种从干燥含氟聚合物的尾气中回收全氟辛酸的系统，其包括废热回收器、喷雾塔、泵、热交换设备和蒸馏塔，喷雾塔有气体入口、液体入口和液体出口，废热回收器与喷雾塔气体入口连接，喷雾塔的液体出口通过泵与蒸馏塔和热交换设备连接；热交换设备的出口与所述喷雾塔的液体入口连接。本发明还提出一种使用本发明提出的回收系统回收全氟辛酸的方法。利用本发明的方法，可回收利用烘箱尾气中的热量，降低了后续处理的能耗，避免了后续酸化的过程，回收效果好而且工艺流程短。
文档编号C07C51/42GK102643189SQ20121009277
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者张劲松, 张金刚, 徐勇, 曾本忠, 李瑞涛, 陈秀琳 申请人:中昊晨光化工研究院