CN208200800U - 一种聚偏氟乙烯反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚偏氟乙烯反应系统，包括偏氟乙烯物料槽、预混器、聚合反应釜、乳液槽、凝聚槽、压滤装置、干燥机及粉碎机；分别通过膜式泵和计量泵将偏氟乙烯物料槽内的物料和预混器内的助剂泵入聚合反应釜内，聚合反应釜的出料口与乳液槽的进料口通过管道连通，乳液槽的出料口与凝聚槽通过管道连通并且在该段管道上设置有石蜡过滤器，凝聚后的物料输送至压滤装置进行洗涤压滤，然后再依次输送至干燥机和粉碎机，最后进行物料包装。本实用新型的聚偏氟乙烯反应系统设计合理、结构简单、操作方便且生产效率高，降低了聚偏氟乙烯的生产成本，且聚偏氟乙烯的产品质量和性能更加稳定。

Description

一种聚偏氟乙烯反应系统

技术领域

本发明涉及一种聚合物反应系统，具体涉及一种聚偏氟乙烯反应系统；属于聚合物合成技术领域。

背景技术

聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride，以下简称PVDF）是一种综合性能优异的含氟高分子材料，在常态下为半结晶高聚物，结晶度约为50%，迄今报道有α、β、γ、δ及ε等5种晶型，它们在不同的条件下形成，在一定条件(热、电场、机械及辐射能的作用)下又可以相互转化。

PVDF主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，PVDF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量名列第二位的大产品，全球年产能超过4.3万吨。PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域，由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。其良好的化学稳定性、电绝缘性能，使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。

PVDF还具有优异的耐紫外线和耐盐雾性能，大量的应用案例表明，以涂料级聚偏氟乙烯为成膜物质的涂层，在户外经过40年以上的暴露之后，其涂层仍具有优异的综合性能表现，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。

目前制备聚偏氟乙烯常用的工艺为悬浮聚合法，由偏氟乙烯单体在氟醚乳化剂、助乳化剂、引发剂和链转移剂等助剂的存在下，于水相中进行乳液聚合，再经凝聚、洗涤、干燥和粉碎工艺而制成。该法对温度和压力的要求相对较低，但是聚合速率慢，过程不可控，生产成本较高且产品质量不稳定，在涂料等高端市场的应用上存在一定的限制，因而有必要对聚偏氟乙烯的反应系统进行改进。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种反应效率高、操作方便的聚偏氟乙烯反应系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种聚偏氟乙烯反应系统，包括偏氟乙烯物料槽、预混器、聚合反应釜、乳液槽、凝聚槽、压滤装置、干燥机及粉碎机；分别通过膜式泵和计量泵将偏氟乙烯物料槽内的物料和预混器内的助剂泵入聚合反应釜内，所述聚合反应釜的出料口与乳液槽的进料口通过管道连通，所述乳液槽的出料口与凝聚槽通过管道连通并且在该段管道上设置有石蜡过滤器，凝聚后的物料输送至压滤装置进行洗涤压滤，然后再依次输送至干燥机和粉碎机，最后进行物料包装。

优选地，前述偏氟乙烯物料槽为立式结构，包括底座和槽体，在槽体顶部设置有物料进口、温度计接口和压力表接口，所述槽体下部侧壁上设置有与膜式泵连接的物料出口，所述槽体底部安装一夹套，所述夹套内通有热水。通过偏氟乙烯物料槽对原料（气相偏氟乙烯）进行储存和稳压，保证物料充足且膜式泵吸气压力稳定，在夹套内通入热水则能更好地保证偏氟乙烯物料槽内的温度从而防止气相物料液化。

再优选地，前述温度计接口和压力表接口上均通过法兰分别安装有温度计和压力表，从而控制和监测偏氟乙烯物料槽内的温度和压力。

更优选地，前述夹套底部设置有热水进口和排尽口，所述夹套侧壁上设置有热水出口。

进一步优选地，前述压滤装置包括依次连接的第一压滤机、第一物料槽、第二压滤机及第二物料槽，所述第一压滤机与凝聚槽连接，所述第二物料槽与干燥机连接，通过两次压滤技术能够充分去除产品中的水分，减少后续干燥时间，提高生产效率；所述第一物料槽还与一物料泵连接以将未送入第二压滤机的物料回送至第一压滤机中，这样能够避免物料浪费，同时还能防止管道堵塞。

优选地，前述干燥机为闪蒸干燥机，能够有效控制最终水分且干燥效率高。

再优选地，前述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述粉碎机为气流粉碎机，对物料进行粉碎后造粒处理，最后进行物料包装。

更优选地，前述第一压滤机和第二压滤机均为板框压滤机，所述第二压滤机的压力大于第一压滤机的压力。

进一步优选地，前述聚合反应釜与偏氟乙烯物料槽之间还设置一气液分离器，聚合反应结束后，通过气液分离器将气态偏氟乙烯回收至偏氟乙烯物料槽，避免物料浪费，同时保证聚合反应产物稳定性好。

本发明的有益之处在于：本发明的聚偏氟乙烯反应系统设计合理、结构简单、操作方便且生产效率高，降低了聚偏氟乙烯的生产成本；通过偏氟乙烯物料槽可靠地保证物料充足且防止气相物料液化，从而保证了聚合反应釜中原料的品质，使聚偏氟乙烯的产品质量和性能更加稳定；利用两次压滤技术能够使物料中的水分残留大大降低，从而减少了后续干燥时间，提高了生产效率，对于提升产品的市场竞争力大有裨益。

附图说明

图1是本发明的一种聚偏氟乙烯反应系统的一个优选实施例的结构示意图；

图2是图1所述实施例中偏氟乙烯物料槽的结构示意图。

图中附图标记的含义：1、聚合反应釜，2、乳液槽，3、凝聚槽，4、成品包装机，5、计量泵，6、膜式泵，7、偏氟乙烯物料槽，8、预混器，9、第一压滤机，10、第一物料槽，11、第二压滤机，12、第二物料槽，13、物料泵，14、闪蒸干燥机，15、气流粉碎机，16、气液分离器，17、石蜡过滤器，18、底座，19、槽体，20、物料进口，21、温度计接口，22、压力表接口，23、物料出口，24、夹套，25、热水进口，26、排尽口，27、热水出口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1，本发明的一种聚偏氟乙烯反应系统包括偏氟乙烯物料槽7、预混器8、聚合反应釜1、乳液槽2、凝聚槽3、压滤装置、干燥机及粉碎机，最后至成品包装机4进行物料包装，物料流向如图1中箭头方向所示。

其中，偏氟乙烯物料槽7和预混器8均起备料存放作用，顾名思义，偏氟乙烯物料槽7中是用于储存偏氟乙烯单体原料（气相）的，预混器8中则用于将各类助剂预先混合均匀以待用，助剂主要包括氟醚乳化剂、助乳化剂、引发剂和链转移剂等，对于助剂的选择是本领域的常规技术，因而本发明中不作赘述。

聚合反应釜1是用于发生聚合反应以生产产品的，如图1所示，通过膜式泵6将偏氟乙烯物料槽7中的物料泵13入聚合反应釜1其中一个入口，通过计量泵5将预混器8内的助剂泵入聚合反应釜1的另一个入口，然后在聚合反应釜1内发生聚合反应，当然，为了使反应更加充分，聚合反应釜1内最好安装搅拌装置。

聚合反应釜1的出料口与乳液槽2的进料口通过管道连通，聚合反应完成后，聚合反应釜1中的乳液输送至乳液槽2中进行冷却，冷却后的乳液进入凝聚槽3，凝聚结束后再输送至压滤装置进行洗涤压滤，然后再依次输送至闪蒸干燥机14和气流粉碎机15，对物料进行干燥和粉碎造粒处理，最后进行物料包装。

为了去除乳液中的石蜡，在乳液槽2与凝聚槽3之间还安装有石蜡过滤器17，防止石蜡进入后续工艺阻塞后面的设备。

如图2所示，偏氟乙烯物料槽7为立式结构，其作用之一在于储存气相偏氟乙烯单体并保持稳压，同时还具有防止气相物料液化、保持气化的作用，本领域中也称为之气相缓冲槽/罐。具体地，偏氟乙烯物料槽7包括底座18和槽体19，在槽体19顶部设置有物料进口20、温度计接口21和压力表接口22，槽体19下部侧壁上设置有与膜式泵6连接的物料出口23，通过膜式泵6即可将偏氟乙烯单体泵入聚合反应釜1内。在槽体19底部还安装一夹套24，夹套24底部设置有热水进口25和排尽口26，夹套24侧壁上设置有热水出口27，夹套24内通热水，这样能够更好地保证偏氟乙烯物料槽7内的温度从而防止气相物料液化。

为了控制和监测偏氟乙烯物料槽7内的温度和压力，保证原料品质，在温度计接口21和压力表接口22上均通过法兰分别安装有温度计和压力表，实现温度和压力的实时监控。

在本发明中，为了提高生产效率，充分去除产品中的水分，减少后续干燥时间，采用了二次压滤技术，即如图1和图2所示：压滤装置包括依次连接的第一压滤机9、第一物料槽10、第二压滤机11及第二物料槽12，第一压滤机9与凝聚槽3连接，第二物料槽12与干燥机连接，第一压滤机9和第二压滤机11均为板框压滤机，且第二压滤机11的压力大于第一压滤机9的压力。第一物料槽10还与一物料泵13连接以将未送入第二压滤机11的物料回送至第一压滤机9中，这样能够避免物料浪费，同时还能防止管道堵塞。

需要说明的是，作为本发明进一步的改进，在聚合反应釜1与偏氟乙烯物料槽7之间还设置一气液分离器16，聚合反应结束后，经由气液分离器16将聚合反应釜1中未参与反应的气态偏氟乙烯回收至偏氟乙烯物料槽7，避免物料浪费，同时保证聚合反应产物稳定性好。

综上，本发明的聚偏氟乙烯反应系统设计合理、结构简单、操作方便且生产效率高，降低了聚偏氟乙烯的生产成本；通过偏氟乙烯物料槽7可靠地保证物料充足且防止气相物料液化，从而保证了聚合反应釜1中原料的品质，使聚偏氟乙烯的产品质量和性能更加稳定；利用两次压滤技术能够使物料中的水分残留大大降低，从而减少了后续干燥时间，提高了生产效率，对于提升产品的市场竞争力大有裨益。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，包括偏氟乙烯物料槽、预混器、聚合反应釜、乳液槽、凝聚槽、压滤装置、干燥机及粉碎机；分别通过膜式泵和计量泵将偏氟乙烯物料槽内的物料和预混器内的助剂泵入聚合反应釜内，所述聚合反应釜的出料口与乳液槽的进料口通过管道连通，所述乳液槽的出料口与凝聚槽通过管道连通并且在该段管道上设置有石蜡过滤器，凝聚后的物料输送至压滤装置进行洗涤压滤，然后再依次输送至干燥机和粉碎机。

2.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述偏氟乙烯物料槽为立式结构，包括底座和槽体，在槽体顶部设置有物料进口、温度计接口和压力表接口，所述槽体下部侧壁上设置有与膜式泵连接的物料出口，所述槽体底部安装一夹套，所述夹套内通有热水。

3.根据权利要求2所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述温度计接口和压力表接口上均通过法兰分别安装有温度计和压力表。

4.根据权利要求2所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述夹套底部设置有热水进口和排尽口，所述夹套侧壁上设置有热水出口。

5.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述压滤装置包括依次连接的第一压滤机、第一物料槽、第二压滤机及第二物料槽，所述第一压滤机与凝聚槽连接，所述第二物料槽与干燥机连接；所述第一物料槽还与一物料泵连接以将未送入第二压滤机的物料回送至第一压滤机中。

6.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述干燥机为闪蒸干燥机。

7.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述粉碎机为气流粉碎机。

8.根据权利要求5所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述第一压滤机和第二压滤机均为板框压滤机，所述第二压滤机的压力大于第一压滤机的压力。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种聚偏氟乙烯反应系统，其特征在于，所述聚合反应釜与偏氟乙烯物料槽之间还设置一气液分离器。