本发明专利技术公开了一种利用喷射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法，包括以下步骤：准备喷射环流反应器、气液分离器和停留设备；将有机伯胺溶解在惰性有机溶剂中配成溶液，通入上液相喷嘴；气态光气通入上气相喷嘴；将惰性有机溶剂通入下液相喷嘴，通过下气相喷嘴补充气态光气反应，反应后的物料从出料口离开通入气液分离器，经分离得到的液相流股引入停留设备中，反应至溶液变澄清，即获得有机异氰酸酯。本发明专利技术使用喷射环流反应器能改善原料间的混合效率，降低有机异氰酸酯生产中溶剂回收和光气回收的能耗，降低异氰酸酯生产成本和提高异氰酸酯生产能力。本发明专利技术采用的喷射环流反应器结构简单，降低固体物堵塞的危险；易于密封，减少光气泄漏的危险。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种连续制备有机异氰酸酯的方法，尤其涉及一种利用射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法。
技术介绍
环流反应器(Loop Reactor)，是其内部流体有规则地循环流动而得名，是近20年 来在强化鼓泡反应器的基础上发展起来的。环流反应器具有良好的传热、传质效果，容易 密封，适合易燃、易爆、有毒的物料反应。环流反应器内部流型规整，它既适合处理量大的 高粘度物料，又有利于气_液、液_液、气_液_固之间的均相和非均相反应。例如专利CN 1660762A利用环流反应器合成均苯三甲酸，专利CN 101050190A利用环流反应器生产芥酸 酰胺，在专利CN 1458135A中利用环流反应器制备山梨醇。 把射流泵的原理应用在环流反应器的喷嘴上，从而实现了无机械搅拌情况下，达 到物料的全混作用，该反应器被称之为喷射环流反应器。喷射环流反应器中引入了喷嘴，在 反应器内形成一个高能量区域，利用反应流体的喷射动能和流体的循环流动来搅动反应物 料，而不是用机械搅拌，所以它具有结构简单、造价低、能耗低、易大型化、操作方便等优点， 广泛应用于化学工业。 研究论文液体喷射环流反应器的研究(I)——'DSD酸'合成中非水介质法氧化 过程的应用(周明昊，张军，王宏梅，孙兰梅，龙飞，染料工业，2001. 6,38(3) :30 31)中， 在直径为149mm的液体喷射环流反应器热模装置中对DSD酸合成中非水介质法氧化过 程进行了研究。与釜式反应器相比，反应时间由5小时縮短至25分钟，目的产物的含量由 52%提高至97%，耗碱量降低了 50%，能耗降低了 20%。 聚氨酯材料具有改性方便、易加工成型、施工简便等特性，极其广泛地应用于各种 绝热、防震、隔音、垫材、包装和轻度结构等领域。异氰酸酯是聚氨酯工业的重要单体原料， 由伯胺光气化法反应制备异氰酸酯的方法在专利中被多次报道，并已经在工业上大规模进 行，其制备过程中发生的主反应如下 <formula>formula see original document page 3</formula> 有机伯胺与光气反应生成氨基甲酰氯是一个快速强放热反应，反应过程好坏极大程度上取决于混合效果。反应物料要快速混合均匀，防止有机胺局部过剩发生副反应。同 时，反应产生的氨基甲酰氯和胺的盐酸盐会以固体形式析出，可能堵塞反应器。氨基甲酰氯以及有机异氰酸酯会和有机胺反应生成脲，造成产品异氰酸酯收率降低。 为了使副产物和固体形成降至最低，一般将有机伯胺和过量的光气各自溶解于惰 性有机溶剂中，在混合设备中进行快速混合。混合设备基本可分为动态混合器和静态混合 器。已知的混合设备尤其包括喷嘴，如环隙喷嘴(DE 1792660)、环孔喷嘴(DE 3744001)、文 丘里混合喷嘴(DE-B 1175666)等。 由于已知的方法多采用高度稀释的反应物，并且控制光气很高的过量率，以减少 副反应的发生。高过量率的光气一方面会带来操作上的危险，另一方面增加光气回收系统 的处理量；而采用大量溶剂稀释反应物会给溶剂回收系统增加很大的能耗。并且，现有喷射 反应器一些不合理的设计，在反应器内部存在死区和移动部件，会增加光气泄漏和固体物 堵塞的危险，影响反应器操作的稳定性和安全性。另外值得注意的是，一些喷射反应器复杂 的设计、制造、使用和控制，增大了产品的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的光气泄漏、固体物易堵塞设备、溶剂循环量大或光气的过量程度高的不足，提供一种密封性好、不易出现固体物堵塞现象、溶剂循 环量减小及光气的过量程度降低的。本专利技术的技术方案概述如下 —种，包括以下步骤 (1)准备喷射环流反应器、气液分离器和停留设备，所述喷射环流反应器包括外筒，与外筒同轴心安装的导流筒，所述导流筒底部设置有1个下部进料喷嘴，所述下部进料喷嘴包括内部的下液相喷嘴和外部的下气相喷嘴，所述下气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述下液相喷嘴和所述下气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述导流筒的上部和所述外筒上部的环隙中均匀设置有2 10个上部进料喷嘴，所述上部进料喷嘴包括内部的上液相喷嘴和外部的上气相喷嘴，所述上气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述上液相喷嘴和所述上气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述外筒的底部设置有排渣口，出料口设置在所述外筒的上部； (2)将有机伯胺溶解在惰性有机溶剂中配成质量浓度为5% 50%的溶液，较好 地选10% 20%，通入所述上液相喷嘴；气态光气通入所述上气相喷嘴；控制有机伯胺中 所含氨基与光气的摩尔比为1 : 1 5，优选1 : 1.5 3; (3)将惰性有机溶剂通入所述下液相喷嘴，按原料有机伯胺中所含氨基与光气的摩尔比为i : 1 5，优选i : 1.5 3的比例通过所述下气相喷嘴补充气态光气； (4)在60 200°C，绝对压力为0. 5 2. 5MPa反应，物料平均停留时间小于 10min j (5)反应后的物料从所述出料口离开通入所述气液分离器，经分离得到的液相流 股引入所述停留设备中，在100 20(TC，绝对压力为0. 5 2. 5MPa下反应至溶液变澄清， 即获得有机异氰酸酯粗品。将有机异氰酸酯粗品经过脱除过量的光气、产生的氯化氢、分离 精制，得到高纯度的有机异氰酸酯。 最好在导流筒内部或在导流筒与外筒的环隙中设置有整流元件。整流元件为规整 填料或多层筛板。4 导流筒与外筒的内径之比优选0.3 0.8 : 1。 上液相喷嘴与导流筒的内径之比优选l : 10 40，下液相喷嘴与导流筒的内径之比优选i : io 40。 下液相喷嘴出口与喉管下端之间的距离优选为下液相喷嘴出口内径的1 2倍， 上液相喷嘴出口与喉管上端之间的距离优选为上液相喷嘴出口内径的1 2倍。 外筒的长径比优选为1. 5 10 : 1。 导流筒的长径比优选为1.5 10 : 1。 停留设备为搅拌釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、闪蒸器或静态混合器。 惰性有机溶剂选自于氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、氯代二甲苯、 氯代乙苯、一氯联苯、a-氯化萘、e-氯化萘，对苯二甲酸二烷基酯或邻苯二甲酸二乙酯中 至少一种。 快速有效的混合对于伯胺光气化法生产有机异氰酸酯是至关重要的。本专利技术使用 喷射环流反应器中采用同轴环隙喷嘴，其内部液相喷嘴形成的液相射流对气体具有强烈的 巻吸破碎作用，能改善原料间的混合效率，可以使用较高浓度的反应原料，进而减少反应体 系的溶剂循环量；降低光气的过量程度，降低有机异氰酸酯生产中溶剂回收和光气回收的 能耗，降低异氰酸酯生产成本和提高异氰酸酯生产能力。同时，本专利技术采用的喷射环流反应 器结构简单，大大降低固体物堵塞的危险；易于密封，减少光气泄漏的危险。附图说明 图1为喷射环流反应器结构示意图； 图2为喷射环流反应器上部进料喷嘴布置示意图； 图3为喷射环流反应器中上部进料喷嘴的局部放大图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。 实施例l(本专利技术的实施例仅说明本专利技术实施的具体情况并不限定本专利技术。) —种，包括以下步骤 (1)准备喷射环流反应器、气液分离器和停留设备，喷射环流反应器包括外筒1， 与外筒同轴心安装的导流筒2，导流筒底部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用喷射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法，其特征是包括以下步骤： （１）准备喷射环流反应器、气液分离器和停留设备，所述喷射环流反应器包括外筒，与外筒同轴心安装的导流筒，所述导流筒底部设置有１个下部进料喷嘴，所述下部进料喷嘴包括内部的下液相喷嘴和外部的下气相喷嘴，所述下气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述下液相喷嘴和所述下气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述导流筒的上部和所述外筒上部的环隙中均匀设置有２～１０个上部进料喷嘴，所述上部进料喷嘴包括内部的上液相喷嘴和外部的上气相喷嘴，所述上气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述上液相喷嘴和所述上气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述外筒的底部设置有排渣口，出料口设置在所述外筒的上部； （２）将有机伯胺溶解在惰性有机溶剂中配成质量浓度为５％～５０％的溶液，通入所述上液相喷嘴；气态光气通入所述上气相喷嘴；控制有机伯胺中所含氨基与光气的摩尔比为１∶１～５； （３）将惰性有机溶剂通入所述下液相喷嘴，按原料有机伯胺中所含氨基与光气的摩尔比为１∶１～５的比例通过所述下气相喷嘴补充气态光气； （４）在６０～２００℃，绝对压力为０．５～２．５ＭＰａ反应，物料平均停留时间小于１０ｍｉｎ； （５）反应后的物料从所述出料口离开通入所述气液分离器，经分离得到的液相流股引入所述停留设备中，在１００～２００℃，绝对压力为０．５～２．５ＭＰａ下反应至溶液变澄清，即获得有机异氰酸酯。...
【技术特征摘要】
一种利用喷射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法，其特征是包括以下步骤(1)准备喷射环流反应器、气液分离器和停留设备，所述喷射环流反应器包括外筒，与外筒同轴心安装的导流筒，所述导流筒底部设置有1个下部进料喷嘴，所述下部进料喷嘴包括内部的下液相喷嘴和外部的下气相喷嘴，所述下气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述下液相喷嘴和所述下气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述导流筒的上部和所述外筒上部的环隙中均匀设置有2～10个上部进料喷嘴，所述上部进料喷嘴包括内部的上液相喷嘴和外部的上气相喷嘴，所述上气相喷嘴通过喉管与扩散管连接，所述上液相喷嘴和所述上气相喷嘴为同轴环隙结构，在所述外筒的底部设置有排渣口，出料口设置在所述外筒的上部；(2)将有机伯胺溶解在惰性有机溶剂中配成质量浓度为5％～50％的溶液，通入所述上液相喷嘴；气态光气通入所述上气相喷嘴；控制有机伯胺中所含氨基与光气的摩尔比为1∶1～5；(3)将惰性有机溶剂通入所述下液相喷嘴，按原料有机伯胺中所含氨基与光气的摩尔比为1∶1～5的比例通过所述下气相喷嘴补充气态光气；(4)在60～200℃，绝对压力为0.5～2.5MPa反应，物料平均停留时间小于10min；(5)反应后的物料从所述出料口离开通入所述气液分离器，经分离得到的液相流股引入所述停留设备中，在100～200℃，绝对压力为0.5～2.5MPa下反应至溶液变澄清，即获得有机异氰酸酯。2. 根据权利要求1所述的利用喷射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法，其特征是在 所述导流筒内部或所述导流筒与外筒的环隙中...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘国平，徐双庆，闫少伟，张金利，杨在建，韩优，郭可宇，杨锦，
申请(专利权)人：赛鼎工程有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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