[發明專利]一種氣相光氣化反應器及其在有機異氰酸酯合成中的應用

在審

• 申請號: 201710998797.2
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107715808A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 薛永和
• 申請（專利權）人: 薛永和
• 主分類號: B01J12/00
• 分類號: B01J12/00;C07C263/10;C07C265/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于反應器領域，具體涉及一種氣相光氣化反應器及其在有機異氰酸酯合成中的應用。

背景技術

在有機異氰酸酯合成領域，氣相光氣化反應工藝正在逐步趨于成熟，并且已經在甲苯二異氰酸酯(TDI)以及脂肪族異氰酸酯(ADI)領域實現規模化生產。但氣相光氣化工藝作為新興工業技術仍然存在諸多需要改進的技術細節。反應器的設計作為氣相光氣化工藝的技術核心部分尚存以下幾個較為顯著的問題：

1.在氣相光氣化反應工藝中，反應器的核心部分是其頂部安裝的混合器。在采用氣相光氣化化反應工藝合成有機異氰酸酯的過程中，通常會因為混合器出口位置累積黑色泡沫狀碳化物質而被迫中止反應，然后需要全線停車，用氮氣補充系統壓力，降溫，打開反應器頂部進行清理。這樣即會降低裝置的運行效率和產能，增加能耗和維護成本，同時影響產品質量的穩定性；2.通過工業化實驗證明，氣相光氣化反應工藝可以廣泛的應用于甲苯二異氰酸酯(TDI)以及脂肪族異氰酸酯(ADI)的生產。但不同異氰酸酯產品的合成條件對混合器的結構要求不同，因此每次切換目標產品都需要更換混合器。在當前技術水平下，混合器在較小的尺寸空間內集成了光氣和有機胺的管口，導致設備加工復雜、安裝空間狹小、伴熱保溫困難、設備笨重、拆裝難度較大、設備調整不靈活。常常因為一個小小的損傷或改動就會廢棄整個混合器；3.由于反應器本體是垂直安裝的夾套管，夾套內是大流量的導熱熔鹽流體，而液態導熱熔鹽的密度較大，高密度大流量的沖刷造成了設備不停的抖動，導致反應區域流場擾動和設備疲勞，同時也對生產穩定性造成了不良影響；4.由于反應器本體是垂直安裝的夾套管，夾套內是大流量的導熱熔鹽流體，而導熱熔鹽通常都含有一定量的游離氯(對不銹鋼有一定的腐蝕作用)，再加上高溫流體沖刷，設備局部減薄的問題較為明顯，而夾套內的壁厚檢測難度也比較大，這在生產裝置長周期運轉中形成了較大的隱患；5.反應器本體尺寸較大，開車前的預熱通常需要使用笨重而昂貴的大功率鎧裝電加熱，存在投資大、故障率高、運行和維護成本高的問題。

發明內容

本發明為解決現存問題提供了一種氣相光氣化反應器及其在有機異氰酸酯合成中的應用，本發明將混合器分解為多個獨立的組裝件，工作更加安全、簡單方便，在混合器外壁和反應器本體內壁之間預留了環隙，提高了裝置運轉效率和產能。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種氣相光氣化反應器，包括：反應器本體和混合器本體，其中：所述反應器本體頂端設有蓋板，所述反應器本體由內層管、中間層管和反應器外層管將反應器本體由內到外分為中心腔體、中間夾層和外層夾套三層通道，所述中心腔體為反應混合氣體通道，所述中間夾層為導熱熔鹽通道，所述外層夾套為中壓蒸汽通道，所述內層管頂部水平連接高溫光氣入口，所述內層管底端設有反應器分段出口，所述高溫光氣入口被包裹在中間夾層的頂端，所述高溫光氣入口處的中間層管上設有導熱熔鹽夾套出口，所述中間層管的底端設有導熱熔鹽入口，所述外層夾套的頂部連接中壓蒸汽入口，所述外層夾套的底部設有中壓蒸汽出口；所述混合器本體穿過反應器蓋板位于反應器本體內層管的中心腔體，所述混合器本體外壁和反應器內層管的內壁之間預留了環隙，所述環隙厚度為反應器內層管直徑的0.5％-12％，所述混合器本體外壁與高溫光氣入口相通，所述混合器本體包括有機胺和惰性氣體的混合氣體通道管和混合器襯套，所述有機胺和惰性氣體的混合氣體通道管上端設有有機胺和惰性氣體的混合氣體入口，所述有機胺和惰性氣體的混合氣體通道管位于混合器內部并穿過反應器頂部蓋板，所述有機胺和惰性氣體的混合氣體通道管和混合器內壁之間為氣相光氣通道，所述混合器本體外壁套有混合器襯套，所述混合器襯套內部水平設置兩個限位支撐件，所述有機胺和惰性氣體的混合氣體通道管位于混合器內部并穿過混合器襯套內置的限位支撐件。

所述反應器頂部蓋板上下分別設有混合器密封墊片和反應器密封墊片。

所述反應器本體的內層管和中間層管的材質為相同的耐腐蝕金屬，從而保證相同的熱膨脹系數，消除內層和中間層的熱應力。為了降低設備投資，反應器的外壁蒸汽夾套層可采用高溫碳鋼材質，但需要在中間部位設置至少一個膨脹節。此處應該強調，即使蒸汽夾套層采用和內層相同的材質，其中間部位也必須設置至少一個膨脹節，因為生產過程中蒸汽層為空，其溫度要低于另外兩層，熱膨脹距離不同。

所述內層管外壁底端設有堆焊防護層，所述堆焊防護層位于導熱熔鹽入口處，所述堆焊防護層的高度和曲線方向應引導導熱熔鹽快速切入平滑曲線流向。