CN103432932B - 一种含氟聚合物乳液富集分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含氟聚合物乳液富集分离装置及方法，该装置包括下端盖、进料管、筒体、排料管、上端盖、上端盖轴封、搅拌桨叶、搅拌轴、进气管、下端盖轴套、紧固部件等部分，采用该装置对加入电解质凝聚剂及升温的含氟聚合物乳液进行强烈机械搅拌，并通入热空气，形成气液固三相泡沫，实现了含氟聚合物的富集分离。与现有技术相比，本发明可简单、高效、低耗地完成含氟聚合物富集分离，大大降低后续分离工序的负荷，对乳液中固相含氟聚合物的富集率回收率高达98％以上。

Description

一种含氟聚合物乳液富集分离装置及方法
技术领域
本发明属于液固分离技术领域，尤其是涉及一种含氟聚合物乳液富集分离装置及方法。
背景技术
含氟聚合物作为高性能的特种材料，具有优异的耐高低温性能、化学稳定性、很好的电绝缘性、非粘附性、低摩擦性、良好润滑性等，应用范围已遍及航空宇航、原子能、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺、半导体、汽车、医疗器械、办公用机器、家用电器、燃料电池、锂电池等领域，且其用途仍在不断迅速扩大。
含氟聚合物工业化生产中，大多涉及含氟聚合物乳液的液固分离过程。就含氟聚合物乳液而言，属于低浓度、高度分散的非均相体系，其中固相含氟聚合物颗粒极细小，大多小于0.5um，并具有可压缩性和很强的吸附性，属于典型的难分离物系。目前，含氟聚合物分离多采用凝聚预处理结合过滤的分离工艺，先进行凝聚将固体颗粒粒径增大，再进行加压滤饼过滤分离操作，因含氟聚合物乳液浓度低，颗粒具有可压缩性，形成的滤饼阻力很大，分离过程中要大量的液相穿过滤饼层，才能实现液固两相的分离，操作周期长、运行能耗大、生产效率低，间歇操作，过程稳定性差，致使工业生产成本高，成为了含氟聚合物工业过程高效、低耗、规模化生产的一个瓶颈问题。为此，有必要研究和开发一种过程简单、分离效率高、运行能耗低的含氟聚合物乳液富集分离装置及方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、高效、低耗的含氟聚合物乳液富集分离方法及装置，实现含氟聚合物乳液的有效富集分离，大大降低了后续分离过程的负荷。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种含氟聚合物乳液富集分离装置，包括筒体、进料管、进气管、排料管、搅拌组件，所述的筒体的上下两端分别设有上端盖及下端盖，所述的进料管、进气管、排料管连接在筒体上，所述的搅拌组件设在筒体内，
所述的上端盖及下端盖经紧固部件与筒体连接，
所述的上端盖及下端盖分别设置上端盖轴封及下端盖轴套固定搅拌组件。
所述的进料管和进气管位于筒体的底部，进料管和进气管中心线保持在同一水平面上。
所述的排料管位于筒体的顶部。
所述的搅拌组件由搅拌轴及连接在搅拌轴上的搅拌桨叶组成。
所述的搅拌桨叶为圆盘涡轮结构，呈多层均布在进料管和排料管之间的搅拌轴段。
所述的搅拌轴穿过位于上端盖上的上端盖轴封进行限位和密封，搅拌轴下端插入位于下端盖上的下端盖轴套进行限位。
含氟聚合物乳液富集分离的方法采用以下步骤：
1)向氟聚合物乳液中加入电解质凝聚剂，破坏聚合物乳液中颗粒的电性平衡，使小颗粒团聚为较大的颗粒团；
2)将氟聚合物乳液均匀预热升温，温度控制在70℃～85℃，促进小颗粒的热运动，加速小颗粒团聚；
3)将凝聚和升温后的聚合物乳液，通过进料管加入筒体内，并通过进气管加入热空气，热空气温度控制在70～85℃；
4)开动传动机构带动搅拌轴和搅拌桨叶高速旋转，搅拌时搅拌桨叶边缘线速度控制在6～12m／s，强化气体在聚合物乳液中的分布，使得氟聚合物乳液中气体与固体颗粒充分接触；
5)氟聚合物乳液在筒体内搅拌混合后，经排料管排出，停留时间控制在2min～10min，固相颗粒充分团聚并与空气充分接触使排出的聚合物乳液上层会形成携带绝大部分固相颗粒的气液固三相泡沫，下层为净化后的液相溶液，实现了富集分离。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)使用本发明中的含氟聚合物乳液富集分离方法及装置，可简单、高效、低耗地完成含氟聚合物富集分离，大大降低后续分离工序的负荷。
(2)使用本发明中的含氟聚合物乳液富集分离方法及装置，富集分离效果好，对乳液中固相含氟聚合物的富集率回收率高达98％以上。
(3)含氟聚合物乳液富集装置圆盘涡轮式搅拌桨叶，对固体剪切力强，对气体的分散效果好，同时，采用多层搅拌桨叶，可对聚合物乳液进行多次剪切与再分布，进一步强化富集分离效果。
(4)含氟聚合物乳液富集装置的搅拌轴采用上端盖轴封和下端盖轴套双支点限位结构，保证搅拌轴及搅拌桨叶在高速条件下稳定运转。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-下端盖，2-进料管，3-紧固部件，4-筒体，5-排料管，6-上端盖，7-上端盖轴封，8-搅拌桨叶，9-搅拌轴，10-进气管，11-下端盖轴套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种含氟聚合物乳液富集分离装置，其结构如图1所示，该装置包括下端盖1、进料管2、紧固部件3、筒体4、排料管5、上端盖6、上端盖轴封7、搅拌桨叶8、搅拌轴9、进气管10、下端盖轴套11等部件。筒体4的上下两端分别设有上端盖6及下端盖1，上端盖6及下端盖1经紧固部件3与筒体4连接。上端盖6及下端盖1分别设置上端盖轴封7及下端盖轴套11。
进料管2、进气管10、排料管5连接在筒体4上，进料管2和进气管10位于筒体4的底部，且进料管2和进气管10的中心线保持在同一水平面上，排料管5位于筒体4的顶部。
搅拌组件由搅拌轴9及连接在搅拌轴9上的搅拌桨叶8组成，使用的搅拌桨叶8为圆盘涡轮结构，呈多层均布在进料管2和排料管5之间的搅拌轴9段。搅拌轴9穿过位于上端盖6上的上端盖轴封7进行限位和密封，搅拌轴9下端插入位于下端盖1上的下端盖轴套11进行限位。
含氟聚合物乳液富集分离方法的步骤如下：
(1)向氟聚合物乳液中加入电解质凝聚剂，破坏聚合物乳液中颗粒的电性平衡，使小颗粒团聚为较大的颗粒团。
(2)将聚合物乳液均匀预热升温，促进小颗粒的热运动，加速小颗粒团聚，温度控制在70℃～85℃之间。
(3)将凝聚和升温后的聚合物乳液，通过进料管2加入筒体4内，并通过进气管10加入热空气，热空气温度控制在70～85℃之间。
(4)开动传动机构带动搅拌轴9和搅拌桨叶8高速旋转，提高固体颗粒碰撞成团的几率，强化气体在聚合物乳液中的分布，使得聚合物乳液中气体与固体颗粒充分接触，搅拌时搅拌桨叶8边缘线速度控制在6～12m／s之间。
(5)聚合物乳液在筒体4内搅拌混合后，经排料管5排出装置，停留时间控制在2min～10min之间，因固相颗粒充分团聚并与空气良好接触，排出的聚合物乳液上层会形成携带绝大部分固相颗粒的气液固三相泡沫，下层为净化后的液相溶液，实现了富集分离，富集率高于98％。
过程中氟聚合物乳液中加入电解质凝聚剂及升温后，进入含氟聚合物乳液富集装置，在强烈的机械搅拌作用下，固相含氟聚合物颗粒粒径进一步团聚增大，并与通入的气体充分接触，形成气液固三相泡沫，在密度差的作用下，实现了含氟聚合物的富集分离。使用本发明中的富集分离方法和装置，可快速、低耗、高效地实现含氟聚合物乳液的富集分离，降低后续分离工序的负荷，解决含氟聚合物乳液工业化生产中操作周期长、运行能耗大、生产效率低等问题，促进氟化工行业聚合物后处理过程技术的发展与进步。

Claims (3)

1.一种含氟聚合物乳液富集分离方法，其特征在于，采用以下步骤：
1)向氟聚合物乳液中加入电解质凝聚剂，破坏聚合物乳液中颗粒的电性平衡，使小颗粒团聚为较大的颗粒团；
2)将氟聚合物乳液均匀预热升温，温度控制在70℃～85℃，促进小颗粒的热运动，加速小颗粒团聚；
3)将凝聚和升温后的聚合物乳液，通过进料管(2)加入筒体(4)内，并通过进气管(10)加入热空气，热空气温度控制在70～85℃；
4)开动传动机构带动搅拌轴(9)和搅拌桨叶(8)高速旋转，搅拌时搅拌桨叶(8)边缘线速度控制在6～12m/s，强化气体在聚合物乳液中的分布，使得氟聚合物乳液中气体与固体颗粒充分接触；
5)氟聚合物乳液在筒体(4)内搅拌混合后，经排料管(5)排出，停留时间控制在2min～10min，固相颗粒充分团聚并与空气充分接触使排出的聚合物乳液上层会形成携带绝大部分固相颗粒的气液固三相泡沫，下层为净化后的液相溶液，实现了富集分离；
含氟聚合物乳液富集分离装置包括筒体(4)、进料管(2)、进气管(10)、排料管(5)、搅拌组件，所述的筒体(4)的上下两端分别设有上端盖(6)及下端盖(1)，所述的进料管(2)、进气管(10)、排料管(5)连接在筒体(4)上，所述的搅拌组件设在筒体(4)内，
所述的上端盖(6)及下端盖(1)经紧固部件(3)与筒体(4)连接，
所述的上端盖(6)及下端盖(1)分别设置上端盖轴封(7)及下端盖轴套(11)固定搅拌组件；
所述的进料管(2)和进气管(10)位于筒体(4)的底部，且进料管(2)和进气管(10)中心线保持在同一水平面上；
所述的搅拌组件由搅拌轴(9)及连接在搅拌轴(9)上的搅拌桨叶(8)组成，所述的搅拌轴(9)穿过位于上端盖(6)上的上端盖轴封(7)进行限位和密封，搅拌轴(9)下端插入位于下端盖(1)上的下端盖轴套(11)进行限位。
2.根据权利要求1所述的一种含氟聚合物乳液富集分离方法，其特征在于，所述的排料管(5)位于筒体(4)的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种含氟聚合物乳液富集分离方法，其特征在于，所述的搅拌桨叶(8)为圆盘涡轮结构，呈多层均布在进料管(2)和排料管(5)之间的搅拌轴(9)段。
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