CN107469604A - 一种气体去除设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种气体去除设备和方法，属于聚四氟乙烯微粉生产领域。气体去除方法包括以下步骤。经过辐照的聚四氟乙烯原粉倒入可密封、可抽真空的混料锅中，混料锅通电搅拌，外置电机通过混料锅的排气口进行抽真空排气处理，经过管道将抽出的含氟小分子气体收集于碱性溶液瓶中。经过混料锅搅拌、抽真空处理的聚四氟乙烯原粉中去除了具备刺激性、腐蚀性的含氟小分子气体，既减少了聚四氟乙烯原粉对下一步生产过程中机器的腐蚀，同时也减少了最终聚四氟乙烯微粉产品中的含氟小分子气体含量，有利于提高聚四氟乙烯微粉的产品质量稳定性。

Description

一种气体去除设备和方法

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯微粉生产领域，具体而言，涉及一种气体去除设备和方法。

背景技术

聚四氟乙烯微粉是一种具备优良的耐酸碱性能、耐摩擦性能、自润滑性能的小粒径低分子量聚四氟乙烯粉末。聚四氟乙烯微粉的粒径一般介于1～100μm之间。作为一种性能优异的助剂，聚四氟乙烯微粉被广泛应用于塑料、特种工程塑料、油墨、涂料、润滑脂、炸药、火箭推进剂等诸多领域。聚四氟乙烯微粉可用于改善相关材料或者产品的耐摩擦和磨损性能、提高产品的爽滑性能以及提升产品的瞬间活性等。现生产聚四氟乙烯微粉的主要方法为在聚四氟乙烯原粉辐照降解之后进行破碎，该方法也存在缺陷，导致采用此种方法生产聚四氟乙烯微粉质量不稳定，并产生较大的环境问题，且设备容易损坏。

基于此，有必要提出一种新的设备或方法以改进聚四氟乙烯微粉的生产工艺。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种气体去除设备，其用于聚四氟乙烯微粉的生产，可提高生产产品的质量，并且可以避免在生产过程中产生有害气体。

在本发明的第二方面，提供了一种气体去除方法，以去除聚四氟乙烯微粉生产辐照过程中产生的含氟气体，提高聚四氟乙烯微粉产品质量稳定性，减小环境污染和设备损坏。

本发明是这样实现的：

一种气体去除设备，其用于去除聚四氟乙烯微粉生产过程中产生的含氟气体。

气体去除设备包括：

混料锅，混料锅包括相互配合混料桶和混料盖，混料桶限定具有开口的混料腔，混料盖与混料桶可拆卸连接并可选择性地封闭或暴露开口；

搅拌电机，搅拌电机安装于混料桶的外底壁，搅拌电机的输出轴穿过外底壁并伸入于混料腔内，输出轴沿混料桶的轴向延伸，输出轴连接有位于混料腔内的搅拌桨，搅拌桨包括多个长臂和多个短臂，多个长臂和多个短臂沿输出轴的外周壁呈螺旋形分布、且长臂与短臂交替布置；

排气机，排气机包括集液瓶、负压泵，集液瓶通过集液管与混料盖连接，集液瓶的集液腔通过集液管与混料桶的混料腔连通，集液瓶被构造成贮藏吸收含氟气体的吸收液，负压泵被构造成在集液腔内产生负压以使产生于混料腔内的含氟气体被抽吸至集液腔内。

在较佳的一个示例中，混料锅还匹配设置有支撑架，支撑架以一端连接至外底壁、另一端远离外底壁的方式布置。

在较佳的一个示例中，支撑架远离外底壁的一端被构造成形成至少三个支撑点。

在较佳的一个示例中，混料桶的侧壁设置有放料头，放料头还设置有抽拉式开关，放料头具有与混料腔连通的出料口。

在较佳的一个示例中，集液管连接至混料盖的一端设置有排气开关。

在较佳的一个示例中，混料盖具有连接过滤网的排气孔，集液管连接至排气孔。

在较佳的一个示例中，气体去除设备还包括控制器，控制器包括微控单元、压力计，微控单元分别与压力计、排气开关匹配连接，微控单元被构造成接受由压力计反馈的压力值、并在压力值超过第一预设阈值时开启排气开关、并在压力值低于第二预设阈值时关闭排气开关。

在较佳的一个示例中，控制器还包括报警器、pH计，pH计与微控单元匹配连接，微控单元被构造成接受由pH计反馈的pH值、并在pH值低于第三阈值时向报警器发出指令使报警器产生警报信息。

在较佳的一个示例中，集液管还设置有单向排气阀，单向排气阀被构造成使集液管具有由混料腔至集液腔的单向导通性。

一种气体去除方法，其通过前述的气体去除设备实施。

气体去除方法包括：

将聚四氟乙烯原粉置于聚乙烯密封袋内，在预设的条件下对内装聚四氟乙烯原粉的密封袋进行辐照处理；

将经过辐照的聚四氟乙烯转移至混料腔内，并使混料盖与混料桶密闭连接；

启动负压泵，并在第一预设时间之后开启搅拌电机，经过第二预设时间后依次关闭负压泵、搅拌电机。

上述方案的有益效果：

本发明实施例提供的气体去除设备主要包括混料锅、排气机，通过对置于混料锅内的聚四氟乙烯进行搅拌，使其在经过辐照后产生的含氟气体被充分释放，而脱离聚四氟乙烯原粉。扩散的含氟气体通过排气机的抽吸作用被转移至集液瓶中，并随着与集液瓶内的吸收液接触而发生化学反应，从而使含氟气体被消耗殆尽，从而避免了含氟气体留存于聚四氟乙烯中导致其品质下降的问题，同时还可以减小直接排放含氟气体导致的环境问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的气体去除设备的结构示意图；

图2示出了图1所示的气体去除设备中的混料桶的结构示意图；

图3示出了图1所示的气体去除设备中的混料桶的连接于输出轴的搅拌桨的结构示意图。

图标：200-混料桶；100-气体去除设备；201-侧壁；202-混料腔；203-输出轴；204-长臂；205-短臂；206-混料盖；300-搅拌桨；400-排气机；401-集液瓶；402-集液管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

在聚四氟乙烯微粉的生产工艺，通常是常用对聚四氟乙烯原粉进行辐照降解，再对经过辐照处理的聚四氟乙烯原粉进行破碎而制备。

但是，发明人发现，在聚四氟乙烯原粉辐照过程中，聚四氟乙烯会发生降解，例如，聚四氟乙烯分子链发生断裂反应，产生一些副产物。其中，副产物包括含氟小分子气体。而含氟小分子气体具有很强的刺激性气味和腐蚀性。如果对其放任不管，则会带来许多不利后果，比如人体长期吸入风险，对后期生产设备的腐蚀破坏风险，残留于聚四氟乙烯微粉产品导致微粉产品性能不稳定的风险，以及直接释放至空气中对空气的污染风险。

聚四氟乙烯微粉生产过程中，涉及到聚四氟乙烯原粉的辐照，辐照过程发生聚四氟乙烯分子链的断裂降解，降解过程产生大量含氟类小分子气体，其具有强烈的刺激性气味，并且具有强烈的腐蚀性。在实际生产中，降解的含氟小分子气体在聚四氟乙烯原粉静置条件下不容易完全释放出来，且含氟小分子气体容易残留至最终的聚四氟乙烯微粉产品中，最终将影响聚四氟乙烯微粉产品的质量稳定性，比如导致塑料产品的轻微变色。

基于此，发明人提出了一种用于生产高品质聚四氟乙烯微粉的设备，且可以用于去除聚四氟乙烯原粉被辐照产生的含氟气体。本发明中，通过混料锅将聚四氟乙烯原粉辐照之后所残留的含氟小分子气体释放出来，并且通过抽气装置收集于碱性液体中进行中和处理，可以快速去除聚四氟乙烯原粉中的含氟小分子气体，可以降低原粉的腐蚀性，也可以避免含氟小分子气体自然缓慢释放对空气的污染。

请参阅图1至图3。

本实施例提供了一种气体去除设备100，用于去除聚四氟乙烯微粉生产过程中产生的含氟气体。

气体去除设备100包括混料锅、搅拌电机、排气机400。其中，搅拌电机、排气机400均分别独立地与混料锅匹配连接。其中，搅拌电机和排气机400可以独立地工作，由操作员直接操作，或者通过电控设备进行调节。

混料锅作为一个整体被提供，大致呈柱形结构。

混料锅包括分别被独立地制造且相互配合的两部分。本实施例中，混料主要由相互配合的混料桶200和混料盖206构成。

混料桶200为柱形结构，且呈一端开口状、另一端封闭状。具体地，混料桶200限定具有开口的混料腔202。混料盖206与混料桶200可拆卸连接并可选地封闭或暴露开口。混料桶200可以采用各种适当的材料制作而成，本发明不对其具体材质进行限定。但是，混料桶200优选采用耐腐蚀的材料，尤其是，耐酸腐蚀的材料制作而成。在一些示例中，当耐腐蚀材料的获得难度较大，如成本高，制作周期长等情况下时，混料桶200可以采用相对易得的材料，其耐腐蚀性能通过在其表面或者至少在混料腔202内壁附着耐腐蚀材料，且主要是耐酸腐蚀。进一步地，混料桶200的侧壁201设置有放料头，放料头还设置有抽拉式开关，放料头具有与混料腔202连通的出料口。更进一步地，放料头设置在混料桶200的邻近底壁的侧壁201上，以便能够将大部分的产物排出。

作为一种优选的示例，混料锅还匹配设置有支撑架，以便提供支撑力，从而可以提供其他部件的安装和工作空间。支撑架以一端连接至外底壁、另一端远离外底壁的方式布置。作为一种示例，支撑架为三脚架，其远离外底壁的一端被构造成形成三个支撑点。作为另一种示例，支撑架采用L型钢板焊接固定而成，其为立方体性结构。

混料盖206可以采用与混料桶200相同的材料制作而成，当然，也可以采用与混料桶200不同的材料制作而成。混料盖206与混料桶200的连接方式可以是螺纹配合，或者扣合等方式。基于气密性的考量，混料盖206与混料桶200的连接部位设置橡胶弹性垫圈。以便通过使橡胶弹性垫圈在受力发生形变的情况下，可以将气隙密封。

搅拌电机是作为提供对混料锅内的聚四氟乙烯材料进行搅拌动力的设备而提供。搅拌电机可以作为独立于混料锅的结构体被提供，但是，优选搅拌电机安装于混料桶200的外底壁。搅拌电机连接在混料桶200可以使其工作时产生的振动传递给混料桶200内的原料，从而起到辅助搅拌的作用。此外，搅拌电机连接在混料桶200，也使得本实施例提供的气体去除设备100的搬运、使用更加简单，从而提高使用的便利性。较佳地，搅拌电机以螺栓连接在混料桶200，从而可以在适当的情况下将其拆下进行维护或者清理。

搅拌电机的输出轴203连接有轴承和密封圈，并且轴承和密封圈都设置在混料桶200的底部贯穿设置的孔洞内，以便减小输出轴203的转动磨损和噪音，同时获得改善的密封性能。搅拌电机的输出轴203穿过混料桶200的外底壁并伸入于混料腔202内。搅拌电机的输出轴203位于混料桶200的混料腔202内的尺寸可以根据需求进行调节，例如根据混料桶200的深度以及输出轴203的长度。在一些示例中，当搅拌电机的输出轴203相对于混料桶200的深度更短时，输出轴203可以连接搅拌轴，并且对搅拌轴的结构和尺寸进行改进，以便适应搅拌原料的需要。

本实施例中，输出轴203沿混料桶200的轴向延伸，即输出轴203的轴线与混料桶200的轴线大致平行。基于搅拌的需要，输出轴203连接有位于混料腔202内的搅拌桨300。搅拌桨300整体上沿输出轴203的径向延伸，并且端部接近混料桶200的内壁。

搅拌桨300包括多个长臂204和多个短臂205。长臂204和短臂205的数量可以被任意地选择，以适应搅拌的需求。包括于搅拌桨300的多个长臂204和多个短臂205沿输出轴203的外周壁呈螺旋形分布、且长臂204与短臂205交替布置。本实施例中，长臂204和短臂205具有相同结构，并且均为四棱柱杆，两者的主要区别在于，长臂204的长度大于短臂205的长度。通过长臂204和短臂205的结构特点，以及其分布特点，可以实现对聚四氟乙烯材料的充分搅拌，从而更有利于将辐照处理产生的含氟气体释放。

搅拌电机的搅拌速度可调，不同的搅拌电机可具有不同的搅拌速度，例如，搅拌电机在0-200RPM范围内任意可调。

排气机400是作为将混料桶200内产生的含氟气体排除并通过吸收液处理的设备而提供。本实施例中，排气机400包括集液瓶401、负压泵。其中，集液瓶401提供吸收液的存储空间，以及含氟气体与吸收液接触、反应的空间。负压泵则提供对混料桶200内的含氟气体的抽吸动力。吸收液可以是低浓度的碱性溶液，例如可以是NaOH溶液、KOH溶液(浓度0.1mol/L)、NaHCO₃溶液。

排气机400和混料锅的配合方式可通过以下内容而被限定：

集液瓶401通过集液管402与混料盖206连接，如前所述，基于气密性的需要，集液管402的两端分别与集液瓶401和混料盖206连接，并且通过密封性处理，例如设置橡胶垫圈或者涂覆密封胶等。集液瓶401的集液腔是通过集液管402与混料桶200的混料腔202连通的。需要说明的是，在一些示例中，集液腔、集液管402的管腔以及混料腔202的连通性可以通过设置可控元件而被调节，以便在必要时切断连通，而在其他时候实现连通。作为可选的实现方式，可控元件可以是开关，如电磁阀。在本发明中，所述的可控元件是作为排气开关被提供。其中，集液管402可采用硫化橡胶制作而成。

进一步地，混料盖206具有连接过滤网的排气孔，集液管402连接至排气孔。换言之，从混料桶200内被抽离的含氟气体通过过滤网再进入集液管402内，从而可以避免集液管402被堵塞的问题。更进一步地，集液管402还设置有单向排气阀，单向排气阀被构造成使集液管402具有由混料腔202至集液腔的单向导通性。单向排气阀可以是单向瓣或者其他具有控制管道内流体的流动方向为单向的元件。

作为一种优选的示例，为提高气体去除设备100的自动化，降低操作人员的操作难度，气体去除设备100还包括控制器，控制器具有多个功能件，并相互配合工作。

作为一种可选的示例，控制器包括微控单元、压力计。微控单元可以是单片机，或者可编程逻辑控制器，或者其他适当的电控设备。

微控单元分别与压力计、排气开关匹配连接(数据通信连接)。微控单元被构造成接受由压力计反馈的压力值、并在压力值超过第一预设阈值时开启排气开关、并在压力值低于第二预设阈值时关闭排气开关。进一步地，控制器还包括报警器、pH计，pH计与微控单元匹配连接，微控单元被构造成接受由pH计反馈的pH值、并在pH值低于第三阈值时向报警器发出指令使报警器产生警报信息。其中，第一预设值、第二预设值以及第三阈值均可以通过试验可确定的数值，本发明不对其具体数值做限定。

进一步地，控制器还具有数字压力传感器，其可检测混料桶200内的压力值，并且将其反馈给微控单元。微孔单元接受压力值信号，并且当压力值小于预设值时，通过关闭负压泵和搅拌电机，以便后续取出聚四氟乙烯。

作为较优选的选择，气体去除设备100各个可能产生漏气隐患的部位均使用具备很强耐腐蚀性能的橡胶条进行密封。

气体去除设备100的工作示例可以是：50kg辐照之后的聚四氟乙烯原粉倒入容量为200L的混料桶200中，盖上混料盖206，混料盖206排气口接上橡胶管连接浓度为0.1mol/L的NaOH集液瓶401。混料锅转速设置为50转/分钟并开始运转，同时打开连接排气口橡胶管的电机开关，打开排气口阀门将混料锅中的含氟小分子气体抽入集液瓶401中，此过程持续5分钟，并进行收集以便进行下一步破碎生产工作。经过处理之后的聚四氟乙烯原粉没有了刺激性气味，并且由此制得的聚四氟乙烯微粉应用于聚甲醛塑料中得到白度更佳的聚甲醛复合材料。

基于前述的气体去除设备100，本发明实施例还提出了一种气体去除方法。气体去除方法通过气体去除设备100而被实施。

作为一种示例，气体去除方法包括：将聚四氟乙烯粉碎至50～100μm粒径并置于密封袋内，在预设的辐射条件下采用辐射光线照射密封袋。将经过辐照的聚四氟乙烯转移至混料腔202内，并使混料盖206与混料桶200密闭连接。启动负压泵，并在第一预设时间(如半小时)之后开启搅拌电机，经过第二预设时间后依次关闭负压泵、搅拌电机。较佳地，在控制关闭气体去除设备100以排出聚四氟乙烯时，优选，依次关闭排气开关、搅拌电机、负压泵。

待系统关闭后，混料锅中下部的放料阀门将已排气处理的聚四氟乙烯原粉放出，以便进行下一步生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体去除设备，其特征在于，所述气体去除设备用于去除聚四氟乙烯微粉生产辐照过程中产生的含氟气体，所述气体去除设备包括：

混料锅，所述混料锅包括相互配合混料桶和混料盖，所述混料桶限定具有开口的混料腔，所述混料盖与所述混料桶可拆卸连接并可选择性地封闭或暴露所述开口；

搅拌电机，所述搅拌电机安装于所述混料桶的外底壁，所述搅拌电机的输出轴穿过所述外底壁并伸入于所述混料腔内，所述输出轴沿所述混料桶的轴向延伸，所述输出轴连接有位于所述混料腔内的搅拌桨，所述搅拌桨包括多个长臂和多个短臂，所述多个长臂和所述多个短臂沿所述输出轴的外周壁呈螺旋形分布、且所述长臂与所述短臂交替布置；

排气机，所述排气机包括集液瓶、负压泵，所述集液瓶通过集液管与所述混料盖连接，所述集液瓶的集液腔通过所述集液管与所述混料桶的混料腔连通，所述集液瓶被构造成贮藏吸收所述含氟气体的吸收液，所述负压泵被构造成在所述集液腔内产生负压以使产生于所述混料腔内的含氟气体被抽吸至所述集液腔内。

2.根据权利要求1所述的气体去除设备，其特征在于，所述混料锅还匹配设置有支撑架，所述支撑架以一端连接至所述外底壁、另一端远离所述外底壁的方式布置。

3.根据权利要求2所述的气体去除设备，其特征在于，所述支撑架远离所述外底壁的一端被构造成形成至少三个支撑点。

4.根据权利要求1所述的气体去除设备，其特征在于，所述混料桶的侧壁设置有放料头，所述放料头还设置有抽拉式开关，所述放料头具有与所述混料腔连通的出料口。

5.根据权利要求1所述的气体去除设备，其特征在于，所述集液管连接至所述混料盖的一端设置有排气开关。

6.根据权利要求5所述的气体去除设备，其特征在于，所述混料盖具有连接过滤网的排气孔，所述集液管连接至所述排气孔。

7.根据权利要求5或6所述的气体去除设备，其特征在于，所述气体去除设备还包括控制器，所述控制器包括微控单元、压力计，所述微控单元分别与所述压力计、所述排气开关匹配连接，所述微控单元被构造成接受由所述压力计反馈的压力值、并在所述压力值超过第一预设阈值时开启所述排气开关、并在所述压力值低于第二预设阈值时关闭所述排气开关。

8.根据权利要求7所述的气体去除设备，其特征在于，所述控制器还包括报警器、pH计，所述pH计与所述微控单元匹配连接，所述微控单元被构造成接受由所述pH计反馈的pH值、并在pH值低于第三阈值时向所述报警器发出指令使所述报警器产生警报信息。

9.根据权利要求1所述的气体去除设备，其特征在于，所述集液管还设置有单向排气阀，所述单向排气阀被构造成使所述集液管具有由所述混料腔至所述集液腔的单向导通性。

10.一种气体去除方法，其特征在于，所述气体去除方法通过如权利要求1所述的气体去除设备实施，所述气体去除方法包括：

将聚四氟乙烯原粉盛装于密封聚乙烯塑料袋内，在预设的条件下进行辐照降解处理；

将经过辐照的聚四氟乙烯原粉转移至所述混料腔内，并使所述混料盖与所述混料桶密闭连接；

启动所述负压泵，并在第一预设时间之后开启所述搅拌电机，经过第二预设时间后依次关闭所述负压泵、所述搅拌电机。