废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法技术

本发明专利技术属于氟化工领域，具体涉及一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法,包括下述步骤：(1)将废旧PTFE进行表面处理，将PTFE表面的碳氢类油渍清洗干净，干燥；(2)将PTFE切割成尺寸小于100微米的粉末颗粒；(3)将PTFE颗粒吹入500‑1500℃的反应炉中，同时通入氧气，将PTFE加热氧化裂解成为碳酰氟。本发明专利技术的将废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，能够将废旧PTFE在氧气存在下氧化裂解成碳酰氟，副产物少，后续产物分离要求低，该方法极大的增强了碳原子和氟原子的利用率，反应操作简单，安全性得到了极大的提高，同时该方法拓展了碳酰氟的制备渠道。

Method of Cracking Waste PTFE into Carbonyl Fluoride

The invention belongs to the field of fluorine chemical industry, and specifically relates to a method for cracking waste PTFE into carbonyl fluoride, which includes the following steps: (1) surface treatment of waste PTFE, cleaning and drying hydrocarbon oil stains on the surface of PTFE; (2) cutting PTFE into powder particles with size less than 100 microns; (3) blowing PTFE particles into a reaction furnace at 500 1500 C, and adding oxygen at the same time, and adding PTFE. Thermal oxidation and pyrolysis to form carbonyl fluoride. The method of splitting waste PTFE into carbonyl fluoride can oxidize waste PTFE into carbonyl fluoride in the presence of oxygen, with fewer by-products and lower separation requirements for subsequent products. The method greatly enhances the utilization ratio of carbon atoms and fluorine atoms, simplifies reaction operation and greatly improves safety. At the same time, the method expands the preparation channel of carbonyl fluoride.

【技术实现步骤摘要】
废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法
本专利技术属于氟化工领域，具体涉及一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)，俗称“塑料王”，凭借其优异的耐化学性、热稳定性、介电性能、自润滑性及耐老化性在塑料材料中有着独特的地位，而我国每年大约有1000t左右的废旧PTFE有待回收利用。PTFE极其稳定，在环境中几十年都不会降解，目前废旧PTFE的市场价格为5～10元/kg。所以，回收利用废旧PTFE不但具有很高的经济价值，更具有深远的环保意义。PTFE由于性质特殊，熔融粘度很大，到达熔点几乎不流动，所以，不能像普通的热塑性树脂那样采用熔融聚合、注塑的方法回收。目前国内外对废旧PTFE的回收方法主要有以下几种：(1)机械粉碎法，最简单、最常用、投资最省的回收PTFE方法，就是利用机械力使废料发生化学变化，得到粒径相对较小的粉料，其要求PTFE废料比较纯、不含其它物质，这样重新利用时其优良性质不会改变，回收的PTFE微粉大多作为添加剂与新的PTFE物料共混。(2)辐射裂解法，辐射裂解法一般都和超细粉碎相结合，制成超细PTFE的粉体.其基本原理是利用高能射线γ射线或加速电子射线下，克服键能很高的氟碳键，解除氟原子的屏蔽作用，打断其分子链，使PTFE分子链发生无规则断裂，产生数以百计的低摩尔质量PTFE，这时的PTFE很脆，通过研磨、气流粉碎可得到分子量为30～200kg/mol、粒径为1～20微米的PTFE超细粉体，其主要作为改性剂和添加剂用于橡胶工业、油墨工业等。(3)高温裂解法，在425～700℃的高温下，使PTFE分解成小分子，再回收其中有用的小分子(有时候为了得到某些小分子物，裂解温度可高达1000℃)。其中可利用的小分子化合物有:四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、八氟环丁烷(OFCB)、八氟丁烯(OFB)等，同时也会产生少量的八氟异丁烯(OFIB)、氟光气(COF2)等剧毒物质。高温裂解法对废料没有什么要求，不管添加了填料、还是某些和PTFE共聚的合金化合物都可通过高温裂解加以回收利用。高温裂解法产物复杂，在后续的分离工序中存在着极大的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法包括下述步骤：(1)将废旧PTFE进行表面处理，将PTFE表面的碳氢类油渍清洗干净，干燥；所述废旧PTFE表面处理的方法，需要将废旧PTFE物料完全浸泡在氟氯烃类溶剂中。进一步优选的，在氟氯烃类溶剂沸点以下进行加热处理，以保证PTFE表面的含碳氢类物质的油渍清洗干净。碳氢类物质如果残存在PTFE表面，在后续加热裂解过程中，一方面，容易发生闪爆，造成反应器压力瞬间增加，发生危险，另一方面，裂解后的产物中容易产生CF4和CO2等物质，造成后续产物不纯，为分离造成困难。在诸如CFC-113等氟氯烃溶剂下对PTFE进行浸泡，轻微加热，以将PTFE表面的碳氢类油污清洗干净，进一步进行干燥，将PTFE表面的氟氯烃溶剂除走。(2)将PTFE切割成尺寸小于100微米的粉末颗粒；所述PTFE切割成小于50微米的颗粒。进一步优选的将PTFE物料采用冷冻切割成小于50微米的粉末颗粒，更优选的，所述PTFE粉末颗粒的尺寸为1-20微米。PTFE冷冻至-20℃，一方面材料本身会变得硬脆，方便切割成更加细小的颗粒，有利于后续氧气充分裂解，另一方面切割过程伴随着大量机械能向热能的转化，有利于切割机械的长时间运行。PTFE颗粒越小，比表面积越大，从而在反应炉中与氧气接触反应越容易，也更容易进行完全氧气裂解过程。(3)将PTFE颗粒吹入500-1500℃的反应炉中，同时通入氧气，将PTFE加热氧化裂解成为碳酰氟。优选的，所述反应温度为600℃-1200℃。PTFE颗粒越大，PTFE的分子量越大，需要的氧化裂解温度越高。氧气量充足的情况下，温度太高容易产生闪爆，导致反应温度继续升高，自由基反应失去控制，从而产生危险，另一方面，也会导致反应最终产物中CF4和CO的含量非常高。所述氧气与PTFE粉末颗粒的质量比为20-1：1，以满足所有物料或者反应过程中可能生成的酰基氟化物能够都转化成为碳酰氟。由于PTFE的分子量一般都较大，裂解过程中很容易生成5-10个碳原子链的自由基或者端基为碳酰氟的长链物质，在氧气量充足的情况下，这种长链物质能够继续与氧气反应，不断进行氧化裂解，最终生成碳酰氟。所述废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法不采用任何催化剂。该PTFE裂解成为碳酰氟的方法为无催化剂的条件。PTFE裂解成为碳酰氟的工艺一般在不锈钢管反应器或者蒙乃尔合金制备的反应器中进行，其中并不需要添加任何的催化剂。所述废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法在常压至1MPa之间进行。该PTFE裂解成为碳酰氟的方法在常压至1MPa之间进行。优选反应在常压下进行。但是反应过程是固体PTFE与氧气裂解反应，转变为摩尔量更多的碳酰氟的过程，反应压力会有所增加，通过控制反应器尾端的调节阀控制反应器压力，一般控制反应压力不超过1MPa。由于PTFE颗粒大小、PTFE分子量的大小以及PTFE类型的影响，对完全转化为碳酰氟的反应接触时间差异很大，有时甚至需要对反应后的原料进行进一步的裂解反应。一般来说反应时间越长，对PTFE的完全氧化裂解越充分，并且不会对最终的反应产物造成影响，即不会产生碳酰氟与氧气在相应温度下向CF4方向的转化，也就是只有在压力和温度失控的情况下，才会剧烈的发生此类反应。所述全氟化合物裂解成为碳酰氟的方法制备出的碳酰氟纯度高于90mol％。其他含氟气体包括CF4、乙酰氟、丙酰氟、异丁酰氟等。若在氧气量不足或者裂解温度不够或者PTFE微粉颗粒较大或者PTFE微粉进料量较大的情况下，容易产生裂解补充的情况，一般气体产物中为五个碳以下的全氟碳酰氟，并且会在管式反应器中残存有少量的5-15个碳的全氟碳酰氟等物质，在这种情况下，需要控制反应温度、氧气进料量、PTFE微粉的颗粒大小以及PTFE的进料量，并且进一步控制氧气与PTFE的裂解时间，最终能够将物料转化为碳酰氟。本专利技术也适合混杂有无机盐的聚四氟乙烯氧化裂解制备碳酰氟，同时适合不含碳氢类单体共聚改性的聚四氟乙烯的氧化裂解制备碳酰氟。无机盐掺杂的聚四氟乙烯在氧化裂解制备碳酰氟的过程中需要及时将裂解剩余的无机盐清除，以防止无机盐积累将反应器堵塞。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的将废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，能够将废旧PTFE在氧气存在下氧化裂解成碳酰氟，副产物少，后续产物分离要求低，该方法极大的增强了碳原子和氟原子的利用率，反应操作简单，安全性得到了极大的提高，同时该方法拓展了碳酰氟的制备渠道。具体实施方式为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1将粒径小于1微米的PTFE颗粒与氧气以质量比1：3的比例通入到预热到800℃的管式炉中反应，其中PTFE颗粒的通入速度为1.2g/min，反应炉管长10m，内径6mm。反应压力0.5bar。反应后的气体经过空气冷却之后缓慢通入到无水甲醇中，此处的碳酰氟要与甲醇充分反应，至少要有碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将废旧PTFE进行表面处理，将PTFE表面的碳氢类油渍清洗干净，干燥；(2)将PTFE切割成尺寸小于100微米的粉末颗粒；(3)将PTFE颗粒吹入500‑1500℃的反应炉中，同时通入氧气，将PTFE加热氧化裂解成为碳酰氟。

【技术特征摘要】
1.一种废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将废旧PTFE进行表面处理，将PTFE表面的碳氢类油渍清洗干净，干燥；(2)将PTFE切割成尺寸小于100微米的粉末颗粒；(3)将PTFE颗粒吹入500-1500℃的反应炉中，同时通入氧气，将PTFE加热氧化裂解成为碳酰氟。2.根据权利要求1所述的废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，其特征在于，所述氧气与PTFE粉末颗粒的质量比为20-1：1。3.根据权利要求1所述的废旧PTFE裂解成为碳酰氟的方法，其特征在于，所述反应温度在500℃-1500℃之间。4.根据权利要求3所述的废旧PTFE裂解成...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鑫，冀汝南，于颖，
申请(专利权)人：天津长芦新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12