制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及的是制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，喷射反应器由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成，撞针自上而下分别为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体，撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内，撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕通道，撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器，撞针主体的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构；调控结构下连接有使撞针动作的气缸。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及的是制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，具体地讲，本技术涉及的是通过甲苯二胺的有机溶液与光气反应连续制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器。异氰酸酯的制备方法及化学反应机理可用如下的反应式(Ⅰ)-(Ⅲ)来表示(Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ) 上述(Ⅰ)通常称为光化反应，在该反应中，胺基与光气之间的反应非常迅速，在适当的条件下，甚至在低温下亦可反应生成胺基甲酰氯-胺基盐酸盐。上述(Ⅱ)的反应速度通常比较慢，在低温条件下反应很难进行，一般需要在约100-180℃的温度条件下，胺基甲酰氯-胺基盐酸盐才能与光气进一步反应转化成二胺基甲酰氯。与此同时，二胺基甲酰氯进一步分解成二异氰酸酯，促使上述反应(Ⅲ)完成。目前世界上甲苯二异氰酸酯(TDI)的生产，一般采用如下二种工艺第一种是用间苯二甲酸二乙酯(DEIP)作溶剂，在高压条件下进行光化反应，即通常所称的“重溶剂生产工艺”；但该工艺的光化反应中，溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)容易与光气发生反应生成m-乙酯苯甲酰氯(CBC)，见以下反应式(Ⅳ)，该物质易造成反应器的堵塞；另外，由于间苯二甲酸二乙酯(DEIP)的价格昂贵，其大量的消耗会增加最终产品甲苯二异氰酸酯(TDI)的成本；再者，该工艺还存在另一缺陷，为了回收系统中的残余光气，需要增设一套光气回收装置，用甲苯作为回收光气的溶剂，给TDI的生产控制增加了困难。 第二种工艺是以邻二氯苯(ODCB)作溶剂，在低压条件下进行光化反应，即通常称的“轻溶剂生产工艺”；该工艺的光化反应是在带搅拌器的反应釜中进行的，反应过程中很难避免甲苯二胺(TDA)与甲苯二异氰酸脂(TDI)的反应，如反应(Ⅴ)由于该反应的产生降低了TDI产品的得率，同时产生大量残渣给除渣系统带来负担；该工艺的另一缺陷是，使用大量的溶剂邻二氯苯(ODCB)在系统内循环，增加了设备的原材料和动力能源的消耗，提高了TDI的生产成本。 综上，现有技术的工艺中存在的缺陷大致可归纳成如下几类1、多残渣，所述的残渣中大部分为尿素成份，它们不仅降低了产品收率，并且侵蚀管线设备，增加了生产成本；另外残渣易导致阻塞而需停止生产清理阻塞物；2、复杂的光气分离过程，将使光气增加泄漏的机会。针对存在的上述缺陷，科技人员发表了大量的文献试图通过改变反应器的结构来解决，下面是几个典型的探索。CN1052473C公开了一种方法，其特征是将甲苯二胺引入并在气相中与过量光气接触，反应物优选采用喷嘴注入法，所述喷嘴由两根同心管形成一个中心部和一个环形部，胺化合物和光气通过该中心部或环形部引入。DE-OS2,950,216公开了一种方法，该方法是在一园柱形混合室中，两种呈现扇面状喷射流的反应物相互冲撞，这种方法不仅要求入口压力很高，而且在混合室有不产生流动的死区，这可能发生堵塞。美国专利3,226,410公开了一种方法，该方法藉助于在管中横向的小孔，把胺化合物溶液喷入到管中的光气溶液流中，为了得到满意的产率，该方法要求反应物浓度低，因此，需要较大的能耗来回收溶剂，此外，在壁上结垢问题也不是总能避免。CN88105193公开了一种多异氰酸酯的制备方法，该方法也是采用在缩颈的壁上引入相当数目的横孔，从而将一个组分引入到另一个组分中；同样该方法也存在美国专利3,226,410所存在的缺陷；该文献进一步认为，缩颈长度最好为其直径的两倍，这种情况下能提供强烈的混合；该文献公开的其他参数包括，反应混合物被引入到通常的反应器以制得最终产物的反应温度约20～180℃，塔板数最好为20～50个，阻隔面与流动方向成90度角。由于已知的方法必须用高度稀释的反应物实施，还需要高温和/或高压，具有反应得率低、成本高等缺陷，同时现有技术的反应器所用喷嘴由于结构设计不合理，容易堵塞，而发生的堵塞迫使停产来清洗设备，因而已知的方法是不经济的。本技术目的在于提供用于制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，该喷射反应器采用特殊设计，不但可以使反应物瞬间高速充分混合而快速完全反应，且不会发生堵塞，不会有副产物淤积及堵塞。本技术的目的可以通过以下方式得以实现一种喷射式反应器，由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成，撞针自上而下为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体，撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内，撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕缝隙，撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器，撞针主体的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构；调控结构下连接有使撞针动作的气缸。在喷射器主体下部内壁与其相接的撞针主体的外壁之间，设置有密封装置。进一步，喷射器主体由下部的空心内圆柱和上部的空心内圆锥两部分构成，上部内圆锥底部的内径小于下部内圆柱的内径，使上部的内圆锥和下部的内圆柱在相连接处形成一端部凸起喉部，喷射器主体下部的一侧部连接有用于引入甲苯二胺溶液或光气进料口；撞针的下部为空心圆柱部，上部为倒圆锥部及空心圆柱形的喷嘴出口端，撞针插入到喷射器主体的下部的空心内圆柱内，使喷射器主体下部的内圆柱的上部及端部凸起喉部与倒圆锥部的外壁形成一个原料室，在原料室的上部，喷射器主体的端部凸起喉部与喷嘴出口端和倒圆锥部的侧壁之间，形成由喷射器主体进料口进入的物料经过原料室喷射而出的环绕通道；撞针下部的空心圆柱部的下侧壁上连接有用于引入光气或甲苯二胺溶液之一的进料口，撞针的空心内圆柱上部与倒圆锥部之间，设置有具有多个扇形叶轮呈倾斜状顺序排列的使原料液流高速旋转雾化、通过喷嘴出口端旋转喷射而出进入喷射反应器的反应区的旋转雾化器；所述的撞针的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构。调控装置包括凸肩套在法兰盖的内孔中，法兰盖的内孔中设有内螺纹与调节杆的外螺纹紧密配合，在法兰盖的内孔外的调节杆设置锁定手轮，在调节杆的端部设置固定其上的调节手轮，当松开锁定手轮时，旋转调节手轮可使撞针倒圆锥部的外表面和喷射器主体内侧的端部凸起喉部脱离，这样就打开了原料之一进入喷射反应器并在出口与另一原料混合的通道，然后将锁定手轮拧紧，即可固定所述通道的大小；可以根据反应区所要求的原料配比调整所述通道的大小。 下面是附图说明，用来详细地描述适用于本技术的重要设备，通过对附图的描述并结合以下的详细描述，可以清楚地理解本技术，具体如下附图1是本技术所述的光化反应中喷射反应器的喷嘴部分示意图；附图2是本技术所述的光化反应中喷射反应器的示意图；附图3是附图2所述的喷射反应器的A-A剖视图；附图4是附图2所述的喷射反应器的剖视图，不同的是，该剖视图显示了锥形喷嘴松开时的剖视图；附图5是本技术所述的塔式反应器的结构原理示意图；附图6是现有技术中喷嘴的剖面图。下面是对本技术的详细描述，通过详细描述并结合实施例，可以更清楚地理解本技术。在本技术中，作为原料使用的有机胺是甲苯二胺(TDA)，所述的待进行光气化的甲苯二胺(TDA)采用惰性溶剂的溶液的形式引入本技术的光化反应中。通常认为，胺的浓度高易于回收溶剂，可以节能但会使付产物增加，产率下降，在本技术的研究人员发现，在以下的浓度中，配合本技术的其他工艺参数及设备，几乎不影响最终产物的得率，本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于喷射反应器由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成，撞针自上而下分别为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体，撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内，撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕通道，撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器，撞针主体的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构；调控结构下连接有使撞针动作的气缸；在喷射器主体下部内壁与其相接的撞针主体的外壁之间，设置有密封装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭台，
申请(专利权)人：KST公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]