CN221016045U - 一种全氟聚醚氟化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全氟聚醚氟化反应装置，属于氟化工制备装置技术领域。包括外釜体、内釜体以及搅拌机构，外釜体套设于内釜体外壁上，外釜体与内釜体之间固定设有加热带，内釜体内壁顶部设有进液机构，底部设有进气机构，搅拌机构贯穿内釜体顶壁以及进液机构，伸入内釜体内腔中并转动连接进气机构，搅拌机构伸入端设有叶片，内釜体内壁上设有环形挡板，环形挡板与叶片间隔设置。本实用新型中环形挡板的设置，可增加气体与液体在内釜体内存留的时间，搅拌机构可使气体与液体改变流向，同时可将大的气泡打碎，并使其分散，增强气体在内釜体内停留的时间，也可延长液体流动路径，使气液充分接触反应，提高产物转化率。
Description
技术领域
本实用新型涉及氟化工制备装置技术领域，更具体的说是涉及一种全氟聚醚氟化反应装置。
背景技术
全氟聚醚是一种分子结构中仅含有C、F、O三种元素的高分子聚合物，常温下为无色无味透明的油状液体。由于其分子主链中存在大量的C-O及C-C强共价键，使得PFPE具有较高的热稳定性和氧化稳定性以及良好的化学惰性和绝缘性质，高分子量的全氟聚醚还具有低挥发性、较宽的使用温度范围及优异的粘温特性，使得全氟聚醚在在航空航天、机械制造、电子工业、化学工业等领域中具有十分广泛的应用。
但无论是以杜邦为代表的六氟环氧丙烷为原料阴离子聚合制备全氟聚醚酸，还是以苏威为代表的光氧化法制备全氟聚醚酸，生成的全氟聚醚酸端基都含有活泼的酰基氟，为了提高全氟聚醚的稳定性，就需要对其端基进行稳定化处理。端基氢化产物的热稳定性较低，端基氟化的全氟聚醚酸稳定性最佳，是工业制备全氟聚醚的重要技术。
目前，全氟聚醚酸端基氟化技术分为两类。第一类是通过氟化剂AlF3、SbF5等强路易斯酸对全氟聚醚酸脱羧制备端基氟化的全氟聚醚酸，该方法使用的催化剂价格昂贵，且引入到产品中的金属元素分离困难，并会严重影响产品品质；二，氟气氮气混合气体直接对全氟聚醚酸进行氟化，该方法氟化剂利用率较低，一般含氟气体与全氟聚醚的摩尔比大于10，且该方法大都为间歇反应，设备利用率较低，这些都大大增加了反应成本，不利于工业生产。CN106311097B公开了一种气液接触反应装置在氟化全氟聚醚酸方面的应用，包括盛放氟化剂气体的进气瓶、内部填充有填料的反应管、盛液瓶、产品收集瓶、以及尾气处理装置；所述反应管底部分别设有与所述的产品收集瓶连接的出液口以及与所述的进气瓶连接的进气口；所述的反应管顶端设置有喷淋头，所述的喷淋头通过液体泵与所述的盛液瓶连接；所述的反应管的顶部设有与所述的尾气处理装置连接的出气口；所述的反应管外壁上设有用于加热的加热带，采用全氟聚醚酸或其溶液自上而下在反应柱淋下，氟化剂气体自下而上不断通过反应管中的填料缝隙与全氟聚醚酸进行充分接触，从而得到全氟聚醚，但是上述方案反应时间长，产物转化率较低，无法真正实现连续化生产。
因此，亟需一种可快速反应，产物转化率高的全氟聚醚氟化反应装置。
实用新型内容
基于上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种全氟聚醚氟化反应装置，并具体公开了以下技术方案：
一种全氟聚醚氟化反应装置，包括外釜体、内釜体以及搅拌机构，所述外釜体套设于所述内釜体外壁上，所述外釜体与所述内釜体之间固定设有加热带，所述内釜体内壁顶部设有进液机构，底部设有进气机构，所述搅拌机构贯穿所述内釜体顶壁以及所述进液机构，伸入所述内釜体内腔中并转动连接所述进气机构，所述搅拌机构伸入端设有叶片，所述内釜体内壁上设有环形挡板，所述环形挡板与所述叶片间隔设置。
进一步地，所述进液机构包括进液器以及进液泵，所述进液器固定连接于所述内釜体内壁顶部，所述进液泵一端连通全氟聚醚酸储液罐，另一端贯穿所述内釜体顶壁并连通所述进液器顶部，所述进液器底部设有进液孔。
进一步地，所述搅拌机构包括电机、调速机以及转轴，所述电机输出端通过调速机固定连接所述转轴，所述转轴远离所述调速机一端贯穿所述内釜体顶壁，并伸入所述内釜体内腔与所述进气机构转动连接，所述进液器为中间设有通孔的环形结构，所述转轴贯穿所述通孔并与所述进液器转动连接，所述叶片设置在所述转轴上。
进一步地，所述叶片包括搅拌叶片以及延伸叶片，所述搅拌叶片一端固定连接于所述转轴上，另一端设有滑槽，所述滑槽内固定连接有弹簧，所述弹簧远离所述转轴一端固定连接所述延伸叶片，所述延伸叶片滑动连接于所述滑槽内。
进一步地，所述滑槽两侧内壁设有多个滚轮，用于导位所述延伸叶片由滑槽内向外滑出。
进一步地，所述搅拌叶片顶面靠近所述转轴一端高于远离所述转轴一端。
进一步地，所述环形挡板靠近所述内釜体内壁一端高于远离所述内釜体内壁一端。
进一步地，所述进气机构包括进气板以及进气泵，所述进气板固定设置于所述内釜体底部，并将所述内釜体底部分隔为进气腔，所述转轴远离所述进液器一端转动连接于所述进气板中心位置，所述进气板四周设有进气孔，所述进气泵一端连接有气体混合机构，另一端贯穿所述内釜体侧壁并连通所述进气腔。
进一步地，所述气体混合机构包括气体混合罐、氟气储气罐以及氮气储气罐，所述气体混合罐出口端连通所述进气泵，所述气体混合罐进口端与所述氟气储气罐连通处设有气体流量计一，所述气体混合罐进口端与所述氮气储气罐连通处设有气体流量计二。
进一步地，所述外釜体顶端设有排气口，所述排气口连通所述内釜体，所述内釜体底端设有出液口。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型中环形挡板的设置，可增加气体与液体在内釜体内存留的时间，搅拌机构可使气体与液体改变流向，同时可将大的气泡打碎，并使其分散，增强气体在内釜体内停留的时间，环形挡板与叶片间隔设置，也可延长液体流动路径，使气液充分接触反应，提高产物转化率；液体由进液器中的进液孔处以粒径较小的水珠泵入内釜体内，增大液体接触面积；延伸叶片滑动设置在搅拌叶片的滑槽内，当转轴转速较快时，延伸叶片可由滑槽内伸出，再次延长液体流动路径；搅拌叶片顶面靠近转轴一端高于远离转轴一端，环形挡板靠近内釜体内壁一端高于远离内釜体内壁一端，均可引流液体向下流动；进气板四周设有进气孔，气体由进气腔通过进气孔变为气泡，进入内釜体内，增大气体接触面积；气体流量一与气体流量计二可控制气体混合罐内氟化气的浓度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种全氟聚醚氟化反应装置的结构示意图。
图2是本实用新型一种全氟聚醚氟化反应装置进液后工作示意图。
图3是本实用新型中搅拌叶片与延伸叶片的结构示意图。
图4是本实用新型中进液器的仰视图。
其中，图中：
1、内釜体；11、进液泵；12、进液器；121、进液孔；13、进气板；131、进气孔；14、出液口；15、环形挡板；2、外釜体；21、加热带；22、排气口；3、电机；4、调速机；5、转轴；51、搅拌叶片；511、滑槽；512、弹簧；513、滚轮；52、延伸叶片；6、气体混合罐；61、进气泵；7、氟气储气罐；71、气体流量计一；8、氮气储气罐；81、气体流量计二；9、全氟聚醚酸储液罐。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅附图1-4，本实用新型提供了一种全氟聚醚氟化反应装置，包括外釜体2、内釜体1以及搅拌机构，外釜体2套设于内釜体1外壁上，外釜体2与内釜体1之间固定设有加热带21，内釜体1内壁顶部设有进液机构，底部设有进气机构，搅拌机构贯穿内釜体1顶壁以及进液机构，伸入内釜体1内腔中并转动连接进气机构，搅拌机构伸入端设有叶片，内釜体1内壁上设有环形挡板15，环形挡板15与叶片间隔设置。环形挡板15的设置，可增加气体与液体在内釜体1内存留的时间，搅拌机构可使气体与液体改变流向，同时可将大的气泡打碎，并使其分散，增强气体在内釜体1内停留的时间，环形挡板15与叶片间隔设置，也可延长液体流动路径，使气液充分接触反应，提高产物转化率。
进液机构包括进液器12以及进液泵11，进液器12固定连接于内釜体1内壁顶部，进液泵11一端连通全氟聚醚酸储液罐9，另一端贯穿内釜体1顶壁并连通进液器12顶部，进液器12底部设有进液孔121。液体由进液器中2的进液孔121处以粒径较小的水珠泵入内釜体1内，增大液体接触面积。
搅拌机构包括电机3、调速机4以及转轴5，电机3输出端通过调速机4固定连接转轴5，转轴5远离调速机4一端贯穿内釜体1顶壁，并伸入内釜体1内腔与进气机构转动连接，进液器12为中间设有通孔的环形结构，转轴5贯穿通孔并与进液器12转动连接，叶片设置在转轴5上，可通过调速机4控制转轴5转速。
叶片包括搅拌叶片51以及延伸叶片52，搅拌叶片51一端固定连接于转轴5上，另一端设有滑槽511，滑槽511内固定连接有弹簧512，弹簧512远离转轴5一端固定连接延伸叶片52，延伸叶片52滑动连接于滑槽511内。
滑槽511两侧内壁设有多个滚轮513，用于导位延伸叶片52由滑槽511内向外滑出。转轴转速较低时，延伸叶片52位于滑槽511内，转轴转速增大时，延伸叶片52在惯性的作用下由滑槽511内滑出，增大搅拌面积，且可将大部分由进液孔向下流入的液体甩至环形挡板15上，延长液体流动路径，使气液充分接触反应，提高产物转化率。
搅拌叶片51顶面靠近转轴5一端高于远离转轴5一端，引流液体向下流动。
环形挡板15靠近内釜体1内壁一端高于远离内釜体1内壁一端，引流液体向下流动。
进气机构包括进气板13以及进气泵61，进气板13固定设置于内釜体1底部，并将内釜体1底部分隔为进气腔，转轴5远离进液器12一端转动连接于进气板13中心位置，进气板13四周设有进气孔131，进气泵61一端连接有气体混合机构，另一端贯穿内釜体1侧壁并连通进气腔，气体由进气腔通过进气孔变为气泡，进入内釜体内，增大了气体接触面积。
气体混合机构包括气体混合罐6、氟气储气罐7以及氮气储气罐8，气体混合罐6出口端连通进气泵61，气体混合罐6进口端与氟气储气罐7连通处设有气体流量计一71，气体混合罐6进口端与氮气储气罐8连通处设有气体流量计二81，可控制气体混合罐6内氟化气的浓度。
外釜体2顶端设有排气口22，排气口22连通内釜体1，内釜体1底端设有出液口14，最终产物通过出液口14流出，然后被收集，废气由排气口22排出，并进行废气处理。
本实用新型工作原理：
首先将氮气与氦气以一定比例通入气体混合罐内，将气体混合罐内的氟化气通过进气泵泵入进气腔内，启动电机与调速机，使转轴以较低的转速转动，此时延伸叶片位于滑槽内，氟化气通过进气板的进气孔，以气泡的形式通入内釜体内，在搅拌叶片的搅拌下，氟化气改变流向，同时可将大的气泡打碎，并使其分散，氟化气通过环形挡板与搅拌叶片的空隙向上流动，然后将全氟聚醚酸由进液器的进液孔向下泵入，全氟聚醚酸通过进气孔，以粒径较小的水珠向下流动，同时提高转轴转速，延伸叶片在惯性的作用下由滑槽内滑出，在较高转速下，搅拌面积增大，且全氟聚醚酸接触到延伸叶片后，被甩在环形挡板上，继续向下流动，延长了全氟聚醚酸的流动路径，延伸叶片也延长了气体的流动路径，从而使气液充分接触反应，最终液体产物由进气板的进气孔向下流入至进气腔内，从而最大程度的实现氟化剂的利用率，并且实现全氟聚醚氟化反应充分、完全，最终产物由出液口流出，废气由排气口排出，采用以上方案，可使全氟聚醚酸在反应器内长时间、均匀的与氟化气接触发生反应，产物转化率高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，包括外釜体(2)、内釜体(1)以及搅拌机构，所述外釜体(2)套设于所述内釜体(1)外壁上，所述外釜体(2)与所述内釜体(1)之间固定设有加热带(21)，所述内釜体(1)内壁顶部设有进液机构，底部设有进气机构，所述搅拌机构贯穿所述内釜体(1)顶壁以及所述进液机构，伸入所述内釜体(1)内腔中并转动连接所述进气机构，所述搅拌机构伸入端设有叶片，所述内釜体(1)内壁上设有环形挡板(15)，所述环形挡板(15)与所述叶片间隔设置。
2.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述进液机构包括进液器(12)以及进液泵(11)，所述进液器(12)固定连接于所述内釜体(1)内壁顶部，所述进液泵(11)一端连通全氟聚醚酸储液罐(9)，另一端贯穿所述内釜体(1)顶壁并连通所述进液器(12)顶部，所述进液器(12)底部设有进液孔(121)。
3.根据权利要求2所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述搅拌机构包括电机(3)、调速机(4)以及转轴(5)，所述电机(3)输出端通过调速机(4)固定连接所述转轴(5)，所述转轴(5)远离所述调速机(4)一端贯穿所述内釜体(1)顶壁，并伸入所述内釜体(1)内腔与所述进气机构转动连接，所述进液器(12)为中间设有通孔的环形结构，所述转轴(5)贯穿所述通孔并与所述进液器(12)转动连接，所述叶片设置在所述转轴(5)上。
4.根据权利要求3所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述叶片包括搅拌叶片(51)以及延伸叶片(52)，所述搅拌叶片(51)一端固定连接于所述转轴(5)上，另一端设有滑槽(511)，所述滑槽(511)内固定连接有弹簧(512)，所述弹簧(512)远离所述转轴(5)一端固定连接所述延伸叶片(52)，所述延伸叶片(52)滑动连接于所述滑槽(511)内。
5.根据权利要求4所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述滑槽(511)两侧内壁设有多个滚轮(513)，用于导位所述延伸叶片(52)由滑槽(511)内向外滑出。
6.根据权利要求4所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述搅拌叶片(51)顶面靠近所述转轴(5)一端高于远离所述转轴(5)一端。
7.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述环形挡板(15)靠近所述内釜体(1)内壁一端高于远离所述内釜体(1)内壁一端。
8.根据权利要求3所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述进气机构包括进气板(13)以及进气泵(61)，所述进气板(13)固定设置于所述内釜体(1)底部，并将所述内釜体(1)底部分隔为进气腔，所述转轴(5)远离所述进液器(12)一端转动连接于所述进气板(13)中心位置，所述进气板(13)四周设有进气孔(131)，所述进气泵(61)一端连接有气体混合机构，另一端贯穿所述内釜体(1)侧壁并连通所述进气腔。
9.根据权利要求8所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述气体混合机构包括气体混合罐(6)、氟气储气罐(7)以及氮气储气罐(8)，所述气体混合罐(6)出口端连通所述进气泵(61)，所述气体混合罐(6)进口端与所述氟气储气罐(7)连通处设有气体流量计一(71)，所述气体混合罐(6)进口端与所述氮气储气罐(8)连通处设有气体流量计二(81)。
10.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚氟化反应装置，其特征在于，所述外釜体(2)顶端设有排气口(22)，所述排气口(22)连通所述内釜体(1)，所述内釜体(1)底端设有出液口(14)。
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2023
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |