CN103570202B - 电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氟化工领域，公开了一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置，回收方法包括以下步骤：S1、将电解残渣加入反应釜中进行反应生成酸性气体和酸液；S2、将反应后的酸性气体从吸收塔的下部进入吸收塔，而酸液从吸收塔的上部进入吸收塔，形成逆向吸收，最后均以酸液的形式沉淀在吸收塔的下部。本发明采用反应釜对电解残渣进行充分反应，并采用吸收塔对电解残渣反应后生成的酸性气体和酸液采用逆向吸收的方式进行充分吸收，进而实现对电解残渣中所含的酸性物质的回收，处理后的残渣无酸性物质残留，避免了电解残渣中所含的酸性物质污染环境，且回收的酸液可以再次被利用，节约了资源。

Description

电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置

技术领域

本发明涉及氟化工领域，特别是涉及电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置。

背景技术

全氟辛酸(PFOA)是全氟化合物中的一种有机酸，是聚四氟乙烯化工产品的原材料，有独特的表面防水活性，耐高温抗氧化。全氟辛酸是一种附加值高、用途十分广泛的精细氟化产品。

目前生产全氟辛酸的方法主要有合成法和电解法。这两种方法都是通过前期的反应得到全氟辛酰氯，再通过对全氟辛酰氯的处理得到全氟辛酸。由于电解法相对于合成法而言，其工艺简单，操作步骤较少，成本较低，因此，主要采用电解法生产全氟辛酸。

利用电解技术制备全氟辛酸的过程中，全氟辛酰氯与氟化氢经过电解会产生大量残渣。所生成的残渣中含有未反应的全氟辛酰氯、氟化氢以及大量未知物。对于此类残渣通常采取深埋方法处理。因残渣中存在全氟辛酰氯、氟化氢等强酸性物质，如果深埋地点或处理方式不当，会造成土壤、水源污染，也浪费了资源。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置，以避免电解法生产全氟辛酸的电解残渣污染环境。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法，其包括以下步骤：

S1、将电解残渣加入反应釜中进行反应生成酸性气体和酸液；

S2、将反应后的酸性气体从吸收塔的下部进入吸收塔，而酸液从吸收塔的上部进入吸收塔，形成逆向吸收，最后均以酸液的形式沉淀在吸收塔的下部。

进一步地，步骤S1中电解残渣在反应釜中的反应过程为：

S10、将电解残渣加入反应釜内，并向反应釜内加入60～90℃的热水，保持反应时间持续30～80min；

S20、停止向反应釜内加入热水，并将反应釜内的温度升至180～280℃，保持反应时间持续30～80min。

进一步地，步骤S10的加入热水的同时，将步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分通入反应釜内进行再次反应；相应地，在步骤S20中停止加入热水的同时停止加入酸液。

进一步地，步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分经反应釜的底部进入反应釜内，且反应釜的酸液进口处设有过滤网。

进一步地，步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分进行再次吸收，当吸收塔内的酸液达到预设浓度后，将酸液输送出去。

进一步地，步骤S2之后还包括步骤S3：吸收塔内未吸收完全的酸性气体通入碱性塔进行中和、吸收。

进一步地，步骤S3之后还包括步骤S4：碱性塔内未吸收完全的酸性气体经真空缓冲罐进行缓冲后再回到碱性塔进行再次中和、吸收。

本发明还提供一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收装置，其包括：

反应釜，所述反应釜上设有热水进口、电解残渣进口、酸液出口、酸液进口和气体出口；

吸收塔，所述吸收塔与酸泵连接，其上部设有酸液进口，其下部设有气体进口和酸液出口；

所述反应釜的酸液出口与所述吸收塔的酸液进口连接，所述反应釜的气体出口与所述吸收塔的气体进口连接，所述反应釜的酸液进口与所述吸收塔的酸液出口连接。

进一步地，所述回收装置还包括碱性塔，所述碱性塔与碱泵连接，其上部设有碱液进口，其下部设有气体进口；所述吸收塔的上部还设有气体出口，所述吸收塔的气体出口位于所述吸收塔的酸液进口的上方，所述碱性塔的气体进口与所述吸收塔的气体出口连接。

进一步地，所述回收装置还包括真空缓冲罐，所述真空缓冲罐与真空泵连接，其上部设有气体进口，所述碱性塔的上部还设有气体出口，所述碱性塔的气体出口位于所述碱性塔的碱液进口的上方，所述真空缓冲罐的气体进口与所述碱性塔的气体出口连接。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置，采用反应釜对电解残渣进行充分反应，并采用吸收塔对电解残渣反应后生成的酸性气体和酸液采用逆向吸收的方式进行充分吸收，进而实现对电解残渣中所含的酸性物质的回收，处理后的残渣无酸性物质残留，避免了电解残渣中所含的酸性物质污染环境，且回收的酸液可以再次被利用，节约了资源。

附图说明

图1是本发明电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收装置的结构示意图。

其中，10、反应釜；11、反应釜的热水进口；12、反应釜的电解残渣进口；13、反应釜的酸液出口；14、反应釜的酸液进口；15、反应釜的气体出口；20、吸收塔；21、吸收塔的酸液进口；22、吸收塔的气体进口；23、吸收塔的酸液出口；24、吸收塔的气体出口；30、酸泵；40、碱性塔；41、碱性塔的碱液进口；42、碱性塔的气体进口；43、碱性塔的气体出口；50、碱泵；60、真空缓冲罐；61、真空缓冲罐的气体进出口；70、真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1，本发明的一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法，其包括以下步骤：S1、将电解残渣加入反应釜10中进行反应生成酸性气体和酸液；S2、将反应后的酸性气体从吸收塔20的下部进入吸收塔20，而酸液从吸收塔20的上部进入吸收塔20，形成逆向吸收，最后均以酸液的形式沉淀在吸收塔20的下部，采用逆向吸收的方式可使酸性气体得予充分吸收。其中电解残渣主要为全氟辛酰氯和氟化氢的混合物，经反应釜10反应后的产物主要为全氟辛酸和氢氟酸。

为了使得电解残渣在反应釜10中进行充分反应，步骤S1中电解残渣在反应釜10中的反应过程为：

S10、将电解残渣加入反应釜10内，并向反应釜10内加入60～90℃的热水，优选为60、64、68、70、72、75、80、85、90℃，并保持反应时间持续30～80min，优选为30、40、45、50、60、65、70、80 min；该步骤应该保持反应的时间更长点，以确保电解残渣在反应釜10中反应完全；

S20、停止向反应釜10内加入热水，并将反应釜10内的温度升至180～280℃，优选为180、200、220、250、280℃，保持反应时间持续30～80min，优选为30、40、45、50、60、65、70、80min；该步骤是为了使得反应釜10内反应后的酸液得予蒸发，以便于送入吸收塔20内进行吸收。

步骤S10的加入热水的同时，将步骤S2中吸收塔20内所沉淀的酸液部分通入反应釜10内进行再次反应，以提高反应釜10内的酸液浓度，进而提高反应速度；相应地，在步骤S20中停止加入热水的同时停止加入酸液。

为了避免电解残渣通过反应釜的酸液进口14进入吸收塔20内而对吸收塔20造成污染，步骤S2中吸收塔20内所沉淀的酸液部分经反应釜10的底部进入反应釜10内，且反应釜的酸液进口14处设有过滤网。

步骤S2中吸收塔20内所沉淀的酸液部分进行再次吸收，当吸收塔20内的酸液达到预设浓度后，将酸液输送出去，可供销售或储存后使用，该预设浓度根据使用者对酸液的浓度要求而定，一般要达到30％以上。

为了避免吸收塔20内未完全吸收的酸性气体流到外界环境中，步骤S2之后还包括步骤S3：吸收塔20内未吸收完全的酸性气体通入碱性塔40进行中和、吸收。

为了提高碱性塔40内的气体对流，提高反应速度，并进一步确保有未反应完全的酸性气体流到外界环境中，步骤S3之后还包括步骤S4：碱性塔40内未吸收完全的酸性气体经真空缓冲罐60进行缓冲后再回到碱性塔进行再次中和、吸收。

如图1所示，本发明还提供一种上述电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法所采用的回收装置，其包括：

反应釜10，该反应釜10上设有热水进口11、电解残渣进口12、酸液出口13、酸液进口14和气体出口15，其中，反应釜的热水进口11和电解残渣进口12可设于反应釜10的侧壁，而反应釜的酸液出口13和气体出口15可设于反应釜10的顶部，反应釜的酸液进口14设于反应釜10的底部；优选地，反应釜的热水进口11可设于反应釜的电解残渣进口12的上方；

吸收塔20，吸收塔20与酸泵30连接，其上部设有酸液进口21，其下部设有气体进口22和酸液出口23；

反应釜的酸液出口13与吸收塔的酸液进口21通过耐酸管连接，反应釜的气体出口15与吸收塔的气体进口22通过耐酸管连接，反应釜的酸液进口14与吸收塔的酸液出口23通过耐酸管连接。吸收塔20内沉淀的酸液一部分通过吸收塔的酸液出口23和反应釜的酸液进口14通入反应釜10内进行再次反应，以提高反应釜10内的酸液浓度，进而提高反应速度，另一部分将进行再次吸收，直到吸收塔20内达到预设浓度的酸液输送出去，可供销售或储存后使用，该预设浓度根据使用者对酸液的浓度要求而定，一般要达到30％以上。

为了避免电解残渣通过反应釜的酸液进口14进入吸收塔20内而对吸收塔造成污染，在反应釜的酸液进口14处设有过滤网。

用于为吸收塔20提供动力的酸泵30可设置多个，优选为两个，该两个酸泵30与吸收塔20的底部连接，酸泵30的作用是：一方面将反应釜10内的酸液和酸性气体抽入吸收塔20内，并将部分酸液送入反应釜10内进行再次反应；另一方面将吸收塔20内达到预设浓度的酸液输送出去，可供销售或储存后使用。

为了避免吸收塔20内未完全吸收的酸性气体流到外界环境中，本发明实施例的回收装置还包括碱性塔40，该碱性塔40与碱泵50连接，其上部设有碱液进口41，其下部设有气体进口42；吸收塔20的上部还设有气体出口24，吸收塔的气体出口24位于吸收塔的酸液进口21的上方，可避免酸液从吸收塔的气体出口24流出，可提高产量，碱性塔的气体进口42与吸收塔的气体出口24通过耐酸管连接。

碱性塔40内装有碱液，碱泵50的进液口与碱性塔40的底部连接，碱泵50的出液口与碱性塔的碱液进口41连接，以将碱性塔40内的碱液提至碱性塔40的上部，碱液将从碱性塔40的上部喷洒从碱性塔的气体进口42进入的酸性气体，以充分中和酸性气体。用于为碱性塔40提供动力的碱泵50可设置多个，优选为两个，该两个碱泵50的进液口与吸收塔20的底部连接，该两个碱泵50的出液口与碱性塔的碱液进口41连接。

为了提高碱性塔40内的气体对流，提高反应速度，并进一步确保有未反应完全的酸性气体流到外界环境中，本发明实施例的回收装置还包括真空缓冲罐60，该真空缓冲罐60与真空泵70连接，该真空缓冲罐60的上部设有气体进出口61，碱性塔40的上部还设有气体出口43，碱性塔的气体出口43位于碱性塔的碱液进口41的上方，以避免碱液从碱性塔的气体出口43流出，真空缓冲罐的气体进出口61与碱性塔的气体出口43通过耐酸管连接。

上述技术方案所提供的电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法及装置，采用反应釜对电解残渣进行充分反应，并采用吸收塔对电解残渣反应后生成的酸性气体和酸液采用逆向吸收的方式进行充分吸收，进而实现对电解残渣中所含的酸性物质的回收，处理后的残渣无酸性物质残留，避免了电解残渣中所含的酸性物质污染环境，且回收的酸液可以再次被利用，节约了资源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将电解残渣加入反应釜中进行反应生成酸性气体和酸液；

S2、将反应后的酸性气体从吸收塔的下部进入吸收塔，而酸液从吸收塔的上部进入吸收塔，形成逆向吸收，最后均以酸液的形式沉淀在吸收塔的下部。

2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S1中电解残渣在反应釜中的反应过程为：

S10、将电解残渣加入反应釜内，并向反应釜内加入60～90℃的热水，保持反应时间持续30～80min；

S20、停止向反应釜内加入热水，并将反应釜内的温度升至180～280℃，保持反应时间持续30～80min。

3.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，步骤S10的加入热水的同时，将步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分通入反应釜内进行再次反应；相应地，在步骤S20中停止加入热水的同时停止加入酸液。

4.如权利要求3所述的回收方法，其特征在于，步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分经反应釜的底部进入反应釜内，且反应釜的酸液进口处设有过滤网。

5.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S2中吸收塔内所沉淀的酸液部分进行再次吸收，当吸收塔内的酸液达到预设浓度后，将酸液输送出去。

6.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S2之后还包括步骤S3：吸收塔内未吸收完全的酸性气体通入碱性塔进行中和、吸收。

7.如权利要求6所述的回收方法，其特征在于，步骤S3之后还包括步骤S4：碱性塔内未吸收完全的酸性气体经真空缓冲罐进行缓冲后再回到碱性塔进行再次中和、吸收。

8.一种电解法生产全氟辛酸的电解残渣回收装置，其特征在于，所述回收装置包括：

反应釜，所述反应釜上设有热水进口、电解残渣进口、酸液出口、酸液进口和气体出口；

吸收塔，所述吸收塔与酸泵连接，吸收塔上部设有酸液进口，吸收塔下部设有气体进口和酸液出口；

所述反应釜的酸液出口与所述吸收塔的酸液进口连接，所述反应釜的气体出口与所述吸收塔的气体进口连接，所述反应釜的酸液进口与所述吸收塔的酸液出口连接。

9.如权利要求8所述的回收装置，其特征在于，所述回收装置还包括碱性塔，所述碱性塔与碱泵连接，碱性塔上部设有碱液进口，碱性塔下部设有气体进口；所述吸收塔的上部还设有气体出口，所述吸收塔的气体出口位于所述吸收塔的酸液进口的上方，所述碱性塔的气体进口与所述吸收塔的气体出口连接。

10.如权利要求9所述的回收装置，其特征在于，所述回收装置还包括真空缓冲罐，所述真空缓冲罐与真空泵连接，真空缓冲罐上部设有气体进口，所述碱性塔的上部还设有气体出口，所述碱性塔的气体出口位于所述碱性塔的碱液进口的上方，所述真空缓冲罐的气体进口与所述碱性塔的气体出口连接。