[發明專利]一種動態孔射流式反應器及采用該反應器制備異氰酸酯的方法

有效

• 申請號: 201010149916.5
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101811019A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 華衛琦;薛永和;羅務習;孫中平;于天杰;孫德鎮;張顏濤;宋錦宏
• 申請（專利權）人: 煙臺萬華聚氨酯股份有限公司;寧波萬華聚氨酯有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J19/26;C07C265/14;C07C263/10
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;崔華

技術領域

本發明涉及一種動態孔射流式反應器，以及采用該反應器使脂肪族 或芳香族胺類有機物與光氣在液相中進行反應制備異氰酸酯的方法。

背景技術

自1849年Wurtz首次制備出烷基異氰酸酯以來，人類就一直在探索 著各種制備異氰酸酯的方法和制備各種具有特殊結構和性能的異氰酸酯 產品。實踐證明，迄今為止光氣化法仍然是最具有工業化價值的合成路 線，其中尤以液相光氣化法為主流工藝。

液相光氣化法制備異氰酸酯具有條件溫和，操控穩定的特點。在該 工藝過程中，脂肪族或芳香族胺類有機物首先和光氣在溶劑中反應生成 氨基甲酰氯和HCl，HCl會迅速和其他胺基反應生成氨基鹽酸鹽。系統中 過量的光氣會繼續和氨基鹽酸鹽反應生成氨基甲酰氯并放出HCl。這便是 普遍采用的冷熱兩步光氣化工藝中的冷反應過程。

該反應過程中的氨基甲酰氯和氨基鹽酸鹽都是合成異氰酸酯的中間 產物，并且都是固體物質。固體中間產物存在的必然性給反應器的設計 帶來了重重困難，反應器一方面要提供足夠的混合強度，保證高效的混 合反應，另一方面要能有效的防止固體中間產物掛壁或堵塞混合反應通 道，并且在堵塞現象發生時能夠便于清理。事實證明，混合反應部分已 成為限制各類異氰酸酯生產裝置產能和能耗指標的主要瓶頸之一。多年 來，學術界與企業界都在為這一同樣的問題作著不懈的努力和探索。

US5931579、US4915509描述了一種轉子-定子型混合反應器。該混合 器中，一股流體通過前板中心的圓孔進入混合腔，另一股流體通過前板 上呈同心圓狀排列的一系列孔洞進入混合腔。混合腔內設有多層篩板分 別交錯固定在定子和轉子上，高壓反應液通過層層篩板時會被旋轉的定 子研磨，從而達到很好的快速混合和均勻分散效果。但該反應器結構復 雜，一旦堵塞，清理將變得十分困難。

US5117048描述了一種孔射流式的反應混合器，一股物料通過管腔的 多個孔洞中進入另一股物料中，起到強化混合的效果。盡管如此，在工 業放大過程中該反應混合器的混合效果仍十分有限，在異氰酸酯的制造 中反應器的頻繁堵塞問題不能得到及時地解決。

CN200910069917描述了一種生產甲苯二異氰酸酯的列管式撞擊流反 應器，一股物料通過下管板上的射流口射流噴入，另一路流體則通過垂 直下管板的列管和列管擴大段的列管射流口以一定角度射流噴入射流混 合區，與第一股物料進行撞擊而實現混合。該反應器的混合強度較弱， 反應停留時間較長，并且常有大塊固體聚集，不但容易堵塞該反應器， 甚至會堵塞或污染后續反應設備。

CN200910306519描述了一種中間設置有中心噴射器的管式反應器， 其中心噴射器上有錐形折流擋板和噴嘴，管式反應器管壁上設置有折流 擋板。該反應器的混合效果十分有限，且固體產物很容易掛壁，一旦堵 塞反應器就需要停車清理。

通過以上的比較可以看出，液相光氣化法制備異氰酸酯的過程是一 個氣液固三相反應過程，混合不當即造成固體中間產物大量堆積。固體 中間產物的累積一方面會破壞混合反應效果，造成更多固體累積的惡性 循環，從而降低裝置負荷或者影響產品質量；另一方面更有可能因為完 全堵塞進料通道而迫使裝置停止運轉。因而要求混合反應器具備極快的 混合速率和良好的防堵塞能力。因此，需要研發具有更高混合效率且便 于人工在線清理或可自動清理的反應器，以降低裝置臨停檢修的頻率， 提高運轉效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動態孔射流式混合反應器以及采用該反 應器使脂肪族或芳香族胺類有機物與光氣在液相中進行反應制備異氰酸 酯的方法，以克服上述現有反應器的缺陷。

本發明所提供的動態孔射流式混合反應器如下：該反應器包括內進 料管、外進料管、管式混合反應噴頭、齒輪箱、傳動軸以及傳動銜接輪； 其中，所述傳動軸、內進料管和外進料管自內而外同軸設置，所述外進 料管與齒輪箱連通且自上而下同軸設置，所述齒輪箱內設有齒輪和一個 具有多個物料進入孔道的管式混合反應噴頭，所述齒輪與管式混合反應 噴頭通過物料進入孔道相互擬合，且與齒輪箱圓周內壁擬合，齒輪箱內 還設有用于限位的齒輪軸心軌道；所述內進料管與管式混合反應噴頭連 通且自上而下同軸設置；所述管式混合反應噴頭在傳動軸和傳動銜接輪 的驅動下軸向轉動，進而帶動齒輪箱內齒輪的轉動；所述傳動銜接輪可 在所述管式混合反應噴頭內上下往復運動。