[发明专利]一种动态孔射流式反应器及采用该反应器制备异氰酸酯的方法有效
申请号: | 201010149916.5 | 申请日: | 2010-04-19 |
公开(公告)号: | CN101811019A | 公开(公告)日: | 2010-08-25 |
发明(设计)人: | 华卫琦;薛永和;罗务习;孙中平;于天杰;孙德镇;张颜涛;宋锦宏 | 申请(专利权)人: | 烟台万华聚氨酯股份有限公司;宁波万华聚氨酯有限公司 |
主分类号: | B01J19/24 | 分类号: | B01J19/24;B01J19/26;C07C265/14;C07C263/10 |
代理公司: | 北京邦信阳专利商标代理有限公司 11012 | 代理人: | 黄泽雄;崔华 |
地址: | 264002*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 动态 射流 反应器 采用 制备 氰酸 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种动态孔射流式反应器,以及采用该反应器使脂肪族 或芳香族胺类有机物与光气在液相中进行反应制备异氰酸酯的方法。
背景技术
自1849年Wurtz首次制备出烷基异氰酸酯以来,人类就一直在探索 着各种制备异氰酸酯的方法和制备各种具有特殊结构和性能的异氰酸酯 产品。实践证明,迄今为止光气化法仍然是最具有工业化价值的合成路 线,其中尤以液相光气化法为主流工艺。
液相光气化法制备异氰酸酯具有条件温和,操控稳定的特点。在该 工艺过程中,脂肪族或芳香族胺类有机物首先和光气在溶剂中反应生成 氨基甲酰氯和HCl,HCl会迅速和其他胺基反应生成氨基盐酸盐。系统中 过量的光气会继续和氨基盐酸盐反应生成氨基甲酰氯并放出HCl。这便是 普遍采用的冷热两步光气化工艺中的冷反应过程。
该反应过程中的氨基甲酰氯和氨基盐酸盐都是合成异氰酸酯的中间 产物,并且都是固体物质。固体中间产物存在的必然性给反应器的设计 带来了重重困难,反应器一方面要提供足够的混合强度,保证高效的混 合反应,另一方面要能有效的防止固体中间产物挂壁或堵塞混合反应通 道,并且在堵塞现象发生时能够便于清理。事实证明,混合反应部分已 成为限制各类异氰酸酯生产装置产能和能耗指标的主要瓶颈之一。多年 来,学术界与企业界都在为这一同样的问题作着不懈的努力和探索。
US5931579、US4915509描述了一种转子-定子型混合反应器。该混合 器中,一股流体通过前板中心的圆孔进入混合腔,另一股流体通过前板 上呈同心圆状排列的一系列孔洞进入混合腔。混合腔内设有多层筛板分 别交错固定在定子和转子上,高压反应液通过层层筛板时会被旋转的定 子研磨,从而达到很好的快速混合和均匀分散效果。但该反应器结构复 杂,一旦堵塞,清理将变得十分困难。
US5117048描述了一种孔射流式的反应混合器,一股物料通过管腔的 多个孔洞中进入另一股物料中,起到强化混合的效果。尽管如此,在工 业放大过程中该反应混合器的混合效果仍十分有限,在异氰酸酯的制造 中反应器的频繁堵塞问题不能得到及时地解决。
CN200910069917描述了一种生产甲苯二异氰酸酯的列管式撞击流反 应器,一股物料通过下管板上的射流口射流喷入,另一路流体则通过垂 直下管板的列管和列管扩大段的列管射流口以一定角度射流喷入射流混 合区,与第一股物料进行撞击而实现混合。该反应器的混合强度较弱, 反应停留时间较长,并且常有大块固体聚集,不但容易堵塞该反应器, 甚至会堵塞或污染后续反应设备。
CN200910306519描述了一种中间设置有中心喷射器的管式反应器, 其中心喷射器上有锥形折流挡板和喷嘴,管式反应器管壁上设置有折流 挡板。该反应器的混合效果十分有限,且固体产物很容易挂壁,一旦堵 塞反应器就需要停车清理。
通过以上的比较可以看出,液相光气化法制备异氰酸酯的过程是一 个气液固三相反应过程,混合不当即造成固体中间产物大量堆积。固体 中间产物的累积一方面会破坏混合反应效果,造成更多固体累积的恶性 循环,从而降低装置负荷或者影响产品质量;另一方面更有可能因为完 全堵塞进料通道而迫使装置停止运转。因而要求混合反应器具备极快的 混合速率和良好的防堵塞能力。因此,需要研发具有更高混合效率且便 于人工在线清理或可自动清理的反应器,以降低装置临停检修的频率, 提高运转效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态孔射流式混合反应器以及采用该反 应器使脂肪族或芳香族胺类有机物与光气在液相中进行反应制备异氰酸 酯的方法,以克服上述现有反应器的缺陷。
本发明所提供的动态孔射流式混合反应器如下:该反应器包括内进 料管、外进料管、管式混合反应喷头、齿轮箱、传动轴以及传动衔接轮; 其中,所述传动轴、内进料管和外进料管自内而外同轴设置,所述外进 料管与齿轮箱连通且自上而下同轴设置,所述齿轮箱内设有齿轮和一个 具有多个物料进入孔道的管式混合反应喷头,所述齿轮与管式混合反应 喷头通过物料进入孔道相互拟合,且与齿轮箱圆周内壁拟合,齿轮箱内 还设有用于限位的齿轮轴心轨道;所述内进料管与管式混合反应喷头连 通且自上而下同轴设置;所述管式混合反应喷头在传动轴和传动衔接轮 的驱动下轴向转动,进而带动齿轮箱内齿轮的转动;所述传动衔接轮可 在所述管式混合反应喷头内上下往复运动。
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