[实用新型]分段塔式反应器

说明书

技术领域

以下实用新型涉及一种用于其中分散有固体的液体反应混合物的分段塔式反应器。特别地，该分段塔式反应器为液体反应混合物中的化合物提供了延长的反应时间，并且以如下方式进行设计，即：通过为液体反应混合物提供延长的停留时间，使固体杂质类物质积累和沉淀在该分段塔式反应器中。

背景技术

分段塔式反应器是已知的并且被用于多种类型的反应。在一种特定的反应中，这样的塔被用于芳香胺的复杂混合物[已知为聚合的MDA或DADPM，在下文中称为MDA]的生产。通常，芳香胺被制备，以便通过与光气进行反应从而转化为芳香族异氰酸酯的对应混合物[众所周知为MDI/PMDI]。

MDA的生产是众所周知的。苯胺和甲醛[以各种形式被使用，但通常作为水溶液——福尔马林]在酸性催化剂存在的情况下进行反应，并被转化成芳香胺、苯胺、水和酸的复杂反应混合物。所用的酸通常是盐酸。要认识到的是，该混合物将包括游离胺和胺盐酸盐类物质。反应后，产生的混合物被中和，有机相和盐水相被分离，并且有机混合物被除去水和苯胺，所得到的MDA随后被前馈到用于生产MDI的光气化过程。

苯胺和甲醛的初始酸性催化缩合主要产生可以称为氨基-苄基-苯胺[在下文中称为ABA's]的仲胺，其随后被异构化成主要包括伯胺的MDA混合物。这些初始酸性催化缩合生成物还被称为“酸性MDA反应混合物”，并且包括苯胺、甲醛、酸、ABA's和MDA。除其它因素外，ABA's到MDA的异构化反应的速率，以及同样地，所得到的MDA的成分，取决于酸的使用量、反应温度和反应时间。如今，通常使用相对低水平的酸来降低最终中和[例如与NaOH溶液]的成本，所期望的异构化反应速率从而通过相对较高温度下延长时间的反应实现。通常，采用特定的温度/时间曲线，据此温度随着剩余ABA's的量的降低而升高。例如，当用于该反应的起始材料的初始摩尔比达到苯胺:甲醛:HCl约为2.3:1.0:0.3的量级时，应用于酸性MDA反应混合物的异构化温度可以在两到三个小时的过程中从约90℃升高至约140℃。

这样的异构化反应能够发生在分段塔式反应器中，其中，多孔板将该塔式反应器划分成若干部段。

众所周知[GB1183153，DD295628]，少量非期望的固体生成物能够在酸性MDA反应混合物内形成，这可能导致生产设备中的问题。这些固体难以进行表征，但可能包括衍生自苯胺和甲醛的交联聚合物类物质（可能有点像苯酚-甲醛塑料，例如Bakelite）；在下文中这些固体被称为氨基塑料固体。

当酸性MDA反应混合物在分段塔式反应器内从底部缓慢地流动到顶部[或甚至从顶部到底部]时，氨基塑料固体能够沉淀在多孔板上，最终累积到产生问题的水平。固体累积的程度能够借助于从塔式反应器外部进行扫描的X射线或伽玛射线在不中断该过程的情况下进行监测。

随着时间推移，固体的累积可能导致过程中的显著问题，起初限制过程中的热传递，然后随着固体在各个部段中累积，扰乱停留时间分布，并且最终限制用于异构化的总停留时间。因此，更加难以控制MDA的成分[异构体比率和分子量分布]，并且更少的仲胺被转化成伯胺，导致生成物中更高水平的杂质。

当达到这样的状况时，常规的分段塔式反应器必须停止运行以进行清理。这通常涉及：

a)将仍然存在的酸性MDA反应混合物从塔式反应器排出到适合的存储容器或其它反应器中，

b)可选地用溶剂对塔进行冲洗，该溶剂可选地选自下列溶剂中的一种或多种：苯胺、水、甲醇，随后排出被污染的溶剂，

c)可选地对塔式反应器的内部容积及其内容物进行干燥，例如借助于流过适合的气体，该气体可选地选自干燥空气、氮、氩，

d)逐个部段地拆卸塔式反应器，其中将氨基塑料固体移除到适合的容器用于最终处置，

e)逐个部段地重新组装塔式反应器。

显然，这种清理过程在被应用于大型制造工厂时必然包括很高的成本，除其它成本外还包括：操作规划；安全评估；生产中断；诸如起重机、清理设备、存储容器等等的设备的临时安装和拆除。

由于这个原因，所以除了其它目的外，本实用新型的一个目的是提供一种分段塔式反应器，该分段塔式反应器能够更加容易地进行清理，例如，当其由于MDA过程中的非期望固体颗粒（例如氨基塑料固体）的存在而受到危害时。

实用新型内容

该目的通过下述的分段塔式反应器至少部分地满足。