用于制备、储存、使用四氟乙烯的防爆装置及用其制备全氟磺酰氟树脂的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于制备、储存和使用四氟乙烯的防爆装置，包括：防爆屋，所述防爆屋包括侧板、顶板和底板，在所述防爆屋的下方设有用于移动所述防爆屋的行走轮，和用于对所述防爆屋进行固定的制动机构；监测系统，所述监测系统包括检测传感器，以及设置在所述顶板内侧的照明单元；设置在所述顶板内侧的灭火单元；设置在所述底板上的冷却液循环系统和加热系统；以及设置在所述侧板和底板上的用于控制所述防爆屋内压力的泄压阀；其中，所述侧板、顶板和底板构造成夹层模板，且在所述夹层模板内设有阻燃弹性层。本发明专利技术还提供了一种使用如上所述的防爆装置制备全氟磺酰氟树脂的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于制备、储存、使用四氟乙烯的防爆装置及用其制备全氟磺酰氟树脂的方法
本专利技术涉及化学化工领域，具体地涉及一种用于制备、储存、使用四氟乙烯的防爆装置。本专利技术还涉及一种用上述防爆装置制备全氟磺酰氟树脂的方法。
技术介绍
四氟乙烯是生产含氟聚合物（例如聚四氟乙烯、含氟纤维、氟树脂等）的重要原料。目前，工业上主要通过二氟一氯甲烷裂解制备，适合规模化工业企业大量生产和使用。由于四氟乙烯易爆聚放热二产生爆炸（其爆炸当量相当于TNT炸药的50%），因此，绝大部分四氟乙烯在制备后立即使用，仅有非常少量的四氟乙烯在低温条件下（-20℃以下）用钢瓶储存，但严禁道路运输。四氟乙烯的易爆性质导致其研究和应用只能在小范围进行，由此，严重限制了国内四氟乙烯相关产品的发展水平。目前，国内四氟乙烯相关产品，以附加值较低的聚四氟乙烯为主。高附加值四氟乙烯下游产品，尤其是应用于燃料电池和氯碱工业的全氟磺酸树脂生产能力很低，进口依赖严重。在四氟乙烯的制备、储存、使用中均具有爆炸风险，为了最大限度地保障实验人员的安全，降低实验中反应造成的危害，需要一种具有防爆效果的防爆装置。目前，常见的爆炸防护器材主要为防爆箱。防爆箱主要有设备防爆箱和爆炸物防爆箱两类。其中，设备防爆箱常用于电池性能的评价和应用、特种设备的防护等领域。虽然设备防爆箱的防护性能较好，检测设备较为完善，但其用途单一，通用性较差，难以作为四氟乙烯相关生产研究中有危害风险的反应的进行场所。爆炸物防爆箱也是应用较为广泛的防爆器材。爆炸物防爆箱主要用于抑制弹药、爆炸物产生的冲击波和破片对周围环境造成的杀伤效应。爆炸物防爆箱抗爆能力强，使用方便，适用于爆炸物的临场处置，但其容积较小、检测设备很少，也难以应用于四氟乙烯相关生产研究中有危害风险的实验研究。以钢板、混凝土等为材料的固定式防爆屋具有较大容积和较好的防爆性能，然而，其成本较高，通用性不强，且重量大难于移动。传统防爆屋较为侧重减少爆炸造成的灾害，对操作人员的保护考虑较少，这在强调精细化操作的化学化工领域是显著的不足。现有技术中的防爆舱仍然存在一些问题，如重量很大，不便于运输移动，无舱内监测系统，使用范围有限。
技术实现思路
针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提出一种用于制备、储存、使用四氟乙烯的防爆装置，该防爆装置尤其适用于四氟乙烯生产研发中有爆炸风险的实验操作的场所，同时，也可以用于其它化学化工科研与生产中有爆炸风险的实验操作的场所，或作为便于移动的爆炸物处置场所。该防爆装置具有抗爆能力强、抗变形能力高的特点、显著降低了该防爆装置内爆炸产生的危害。防爆装置能够拆卸为若干片长方体形夹层壁板，单片夹层壁板的重量很低，从而使得夹层壁板移动运输方便快捷。当该防爆装置用于四氟乙烯制备、保存、使用时，操作人员能够实时观察防爆装置内的实验状态，并在该防爆装置外对实验进行控制，大大降低操作人员面临的爆炸风险，提高了实验操作的安全性能。本专利技术还提出了一种用该设备制备全氟磺酰氟树脂的方法，该方法使用如上所述的防爆装置实施。为此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制备、储存、使用四氟乙烯的防爆装置，包括：防爆屋，所述防爆屋包括侧板、顶板和底板，在所述防爆屋的下方设有用于移动所述防爆屋的行走轮，和用于对所述防爆屋进行固定的制动机构；监测系统，所述监测系统包括设置在所述侧板内侧的用于观察所述防爆屋内状态的摄像头和用于监测所述防爆屋内环境的检测传感器，以及设置在所述顶板内侧的照明单元；设置在所述顶板内侧的灭火单元；设置在所述底板上的冷却液循环系统和加热系统；以及设置在所述侧板和底板上的用于控制所述防爆屋内压力的泄压阀；其中，所述侧板、顶板和底板均构造成包括第一刚性板和第二刚性板，以及夹在所述第一刚性板和第二刚性板之间的阻燃弹性层。在一个优选的实施例中，所述第一刚性板和第二刚性板为钢板，厚度设置为5-10mm。在一个优选的实施例中，所述阻燃弹性层的厚度设置为5-10cm，且采用ABS或聚丙烯材料制成。在一个优选的实施例中，在所述防爆屋的顶板上设有通风系统接口，所述通风系统接口与设置在所述防爆屋外的通风循环系统相连，用于置换所述防爆屋内的空气。在一个优选的实施例中，所述检测传感器包括压力传感器和温度传感器，所述温度传感器的测量范围为-20至200℃，所述压力传感器的测量范围是0至0.5MPa。在一个优选的实施例中，所述冷却液循环系统包括设置在所述底板上的冷阱，在所述冷阱中设有气体收集器，所述冷阱连接有用于向所述冷阱中补充冷却液的冷却液管道，所述冷却液管道贯穿所述侧板。在一个优选的实施例中，所述泄压阀嵌入式设置在所述侧板和底板内，泄压阀值为0.15-0.3MPa。根据本专利技术的第二方面，提供了一种使用如上所述的防爆装置来制备全氟磺酰氟树脂的方法，包括以下步骤：步骤一：在所述底板上布置实验仪器，安放反应容器和聚合反应釜，且向所述反应容器中加入热解可产生四氟乙烯的试剂，向所述聚合反应釜中注入全氟乙烯基醚磺酰氟和溶剂，在所述气体收集器和所述反应釜之间通过气体管路连接气体净化系统，并用氮气置换所述反应瓶、气体收集器、反应釜、气体净化系统和管路内的空气后抽真空；步骤二：向所述冷阱中通入冷却液对所述气体收集器进行冷却，并开启所述加热系统对所述反应容器进行加热，通过所述气体收集器收集反应所产生的四氟乙烯和二氧化碳；步骤三：待所述气体收集器恢复到室温后，开启所述气体收集器使收集的气体通过所述气体净化系统进入所述反应釜中，向所述聚合反应釜中注入引发剂溶液并加热，进行搅拌至反应结束；步骤四：用氮气吹扫所述聚合反应釜，收集所述反应釜内的产物，并对收集的产物进行后处理，从而得到全氟磺酰氟树脂。在一个优选的实施例中，步骤一中热解可产生四氟乙烯的试剂为全氟丙酸钾或全氟丙酸钙，或为全氟乙酸钠和氢氧化钠的等摩尔混合物。在一个优选的实施例中，步骤一中所述全氟乙烯基醚磺酰氟选自全氟（4-甲基-3，6-二氧杂-7-辛烯-1-磺酰氟）、全氟（5-氧杂-6-庚烯-1-磺酰氟）、全氟（4-氧杂-5-己烯-1-磺酰氟）、全氟（3-氧杂-4-戊烯-1-磺酰氟）和全氟（4，7-二氧杂-5-甲基-8-壬烯-1-磺酰氟）中的一种。在一个优选的实施例中，步骤一中，向所述聚合反应釜中注入的溶剂选自全氟己烷、1,1,2-三氟三氯乙烷、1-氢全氟己烷和2，3-二氢十氟戊烷中的一种。在一个优选的实施例中，步骤三中，向所述反应釜中注入的引发剂选自过氧化全氟丁酰、过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈中的一种。在一个优选的实施例中，步骤二中，对所述气体收集器进行冷却时，使其冷却并维持在-196℃，所述加热系统将反应容器加热，并在270-330℃维持2-4小时，所述气体收集器收集反应产生的气体后，依次停止加热、关闭所述气体收集器阀门，停止补充冷却液。在一个优选的实施例中，步骤三中，所述反应釜加热至20℃-60℃后进行搅拌反应，并且维持所述反应釜内气体压力，通过气体流量计显示待消耗一定量气体后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备、储存和使用四氟乙烯的防爆装置，包括：/n防爆屋（110），所述防爆屋包括侧板、顶板和底板，在所述防爆屋的下方设有用于移动所述防爆屋的行走轮（14），和用于对所述防爆屋进行固定的制动机构（15）；/n监测系统，所述监测系统包括设置在所述侧板内侧的用于观察所述防爆屋内状态的摄像头（3）和用于监测所述防爆屋内环境的检测传感器，以及设置在所述顶板内侧的照明单元（12）；/n设置在所述顶板内侧的灭火单元（13）；/n设置在所述底板上的冷却液循环系统和加热系统（5）；以及/n设置在所述侧板和底板上的用于控制所述防爆屋内部压力的泄压阀（4）；/n其中，所述侧板、顶板和底板均构造成包括第一刚性板和第二刚性板，以及夹在所述第一刚性板和第二刚性板之间的阻燃弹性层（2）。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制备、储存和使用四氟乙烯的防爆装置，包括：
防爆屋（110），所述防爆屋包括侧板、顶板和底板，在所述防爆屋的下方设有用于移动所述防爆屋的行走轮（14），和用于对所述防爆屋进行固定的制动机构（15）；
监测系统，所述监测系统包括设置在所述侧板内侧的用于观察所述防爆屋内状态的摄像头（3）和用于监测所述防爆屋内环境的检测传感器，以及设置在所述顶板内侧的照明单元（12）；
设置在所述顶板内侧的灭火单元（13）；
设置在所述底板上的冷却液循环系统和加热系统（5）；以及
设置在所述侧板和底板上的用于控制所述防爆屋内部压力的泄压阀（4）；
其中，所述侧板、顶板和底板均构造成包括第一刚性板和第二刚性板，以及夹在所述第一刚性板和第二刚性板之间的阻燃弹性层（2）。


2.根据权利要求1所述的防爆装置，其特征在于，所述第一刚性板和第二刚性板为钢板，厚度设置为5-10mm。


3.根据权利要求1或2所述的防爆装置，其特征在于，所述阻燃弹性层的厚度设置为5-10cm，且采用ABS或聚丙烯材料制成。


4.根据权利要求1所述的防爆装置，其特征在于，在所述防爆屋的顶板上设有通风系统接口（11），所述通风系统接口与设置在所述防爆屋外的通风循环系统相连，用于置换所述防爆屋内的空气。


5.根据权利要求1所述的防爆装置，其特征在于，所述检测传感器包括压力传感器（8）和温度传感器（9）。


6.根据权利要求5所述的防爆装置，其特征在于，所述温度传感器的测量范围为-20至200℃，所述压力传感器的测量范围是0至0.5MPa。


7.根据权利要求1到6中任一项所述的防爆装置，其特征在于，所述冷却液循环系统包括设置在所述底板上的冷阱（7），在所述冷阱中设有气体收集器，所述冷阱连接有用于向所述冷阱中补充冷却液的冷却液管道（6），所述冷却液管道贯穿所述侧板。


8.根据权利要求1所述的防爆装置，其特征在于，所述泄压阀嵌入式设置在所述侧板和底板内，泄压阀值为0.15-0.3MPa。


9.一种使用根据权利要求1到8中任一项所述的防爆装置来制备、储存和使用四氟乙烯，并用其制备全氟磺酰氟树脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在所述底板上布置实验仪器，安放反应容器和聚合反应釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：白富栋，肖进新，窦增培，肖子冰，邢航，张通，白毓黎，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11