混合器喷嘴、用于混合两种或更多种流体的方法和制备异氰酸酯的工艺技术

一种混合装置，包括朝向各自的排放端（１１０，１３２）渐缩且具有矩形横截面的同轴的第一和第二喷嘴（１０４，１０５）。该混合装置可用于混合流体，例如用于混合光气和胺以制备异氰酸酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于混合流体特别是胺和光气的新型装置，以及一种混合胺和光气以制备氨基甲酰氯和异氰酸酯的工艺。
技术介绍
很多文献都公开了用于混合流体特别是反应流体的喷嘴。具体例如在光气化反应中，快速混合就是一个关键参数。因此，已经提出了很多有关此类喷嘴的设计，其中绝大多数设计都具有可以撞击或不撞击的同轴射流。WO-A-2004004878公开了这样一种用于实施光气化反应的射流混合器喷嘴，其包括(a)包括具有收敛的、渐缩的第一喷嘴尖端的第一流动管道的第一喷嘴，该第一喷嘴尖端具有第一排放口；(b)包括具有收敛的、渐缩的第二喷嘴尖端的第二流动管道的第二喷嘴，该第二喷嘴尖端具有第二排放口，其中第二喷嘴围绕第一喷嘴同轴布置且第二排放口与第一排放口大体上同轴排列，第二流室被限定在第二喷嘴与第一喷嘴之间；和(c)同轴布置在第一喷嘴内部且具有突起部的中央本体，该突起部轴向突出超出并穿过第一排放口，第一流室被限定在第一喷嘴与中央本体之间；其中在所述装置的操作过程中，在第一流室中流动并通过第一排放口流出的第一流体形成围绕所述突起部分散开的第一环形流体射流；并且在第二流室中流动的第二流体在第二排放口处形成第二环形流体射流，该第二环形流体射流撞击第一环形流体射流，因而得以混合第一和第二流体。被公开的该混合装置(及相关工艺)具有多种可能的形状；一个特别要提到的形状是矩形。该文献中的专利技术显示的是沿轴向突起超出并穿过第一排放口的中央本体的应用。所述中央本体使得该装置尽可能地具有细小的开口和室，以在设备的出口处提供相当好的混合。然而，这样的混合装置存在许多缺点，特别是在突出部分尖端上形成可能的固体沉积物(如结垢)，而在没有关闭所述装置的情况下是无法对其进行清洁的。同时，该混合设备需要一个具有高精度的中央本体，即需制造的额外部件，由此使得制造成本缺少吸引力。因此，需要一种允许在操作时进行清洁且仍然具有细小的室用于提供细小的撞击流的混合设备。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种用于混合至少第一和第二流体的装置，所述装置包括(a)包括具有收敛的、渐缩的第一喷嘴尖端的第一流动管道的第一喷嘴，该第一喷嘴尖端具有第一排放口；(b)包括具有收敛的、渐缩的第二喷嘴尖端的第二流动管道的第二喷嘴，该第二喷嘴尖端具有第二排放口，其中第二喷嘴围绕第一喷嘴同轴布置且第二排放口与第一排放口大体上同轴排列，第二流室被限定在第二喷嘴与第一喷嘴之间；和可选地同轴布置在第一喷嘴内部且不具有轴向突出超出并穿过该第一排放口的突起部的中央本体；其中所述渐缩的第一喷嘴尖端和所述渐缩的第二喷嘴尖端具有大体呈矩形的横截面形状；其中在所述装置的操作过程中，在第一流室中流动并通过第一排放口流出的第一流体形成第一流体射流，并且在第二流室中流动的第二流体在第二排放口处形成第二流体射流，该第二流体射流撞击第一流体射流，因而得以混合第一和第二流体。本专利技术的另一个目的还在于提供一种用于混合至少第一和第二流体的工艺，所述工艺包括以下步骤(a)在第一轴向排放位置处形成包含第一流体的第一矩形流体射流；(b)在第二轴向排放位置处形成包含第二流体且围绕第一矩形流体射流并与其同轴的第二矩形流体射流，从而使得第二矩形流体射流撞击第一矩形流体射流，由此得以混合第一和第二流体。本专利技术的工艺特别适用于异氰酸酯的制备。附图说明图1为本专利技术的一个具体实施方式的横截面视图；图2为图1中所示出的具体实施方式的放大视图；图3为本专利技术的另一个具体实施方式的放大视图； 图4为本专利技术的另一个具体实施方式的横截面视图。具体实施例方式其它的目的、特征及有益效果在参考下面的说明书后会更为明显。本专利技术是基于在下文被称作缝式喷嘴的矩形喷嘴的应用。特殊的几何形状允许进行细小的流动，而同时也避免存在中央突出元件。如图1所示，图中示出了一个用于混合两种流体的同轴撞击射流混合器喷嘴组件100。同轴撞击射流混合器喷嘴组件100包括同轴布置在外部流动管道101和外部流动管道喷嘴尖端105内部的内部流动管道102和内部流动管道喷嘴尖端104。流室120被定义为内部流动管道102和内部流动管道喷嘴尖端104内部的矩形空间。流室120具有两个端部，即供给端130和排放端110。流室120的排放端110由内部流动管道喷嘴尖端104的排放端形成，并且含有一个排放口，其宽度和长度将在下面进行限定。流室121以外部流动管道101和内部流动管道102之间的矩形空间为始，延续成为外部流动管道喷嘴尖端105和内部流动管道102之间的矩形空间，并进一步延续成为外部流动管道喷嘴尖端105和内部流动管道喷嘴尖端104之间的矩形空间。流室121具有两个端部，即供给端131和排放端132。流室121的排放端132由外部流动管道喷嘴尖端105的排放端形成。流室121的排放端132的宽度和长度将在下面进行限定。第一流体流经流室120，在排放端110处作为矩形射流103排放。射流103的尺寸大体与喷嘴尖端104的排放口的尺寸相同。第二流体流经流室121，在排放端132处作为矩形射流106(其尺寸大体与喷嘴尖端105的排放口的尺寸相同)排放。两股同轴射流103和106在排出喷嘴尖端104和105时碰撞混合，形成组合射流107。用于进行混合的主驱动力是射流103和106的动能。通过喷嘴104和105的相关设计选择流体的速度。喷嘴尖端104和105渐缩的角度可以变化，如从30°到60°，优选从40°到50°，特别为约45°。因此，本专利技术的喷嘴组件提供了一种用于混合至少第一和第二流体的装置，该装置包括用于形成包括第一流体的第一矩形流体射流103的第一喷嘴组件装置，和用于形成围绕第一矩形流体射流103并与其同轴的第二矩形流体射流106的第二喷嘴组件装置，第二矩形流体射流包括第二流体，从而使得第二矩形流体射流106撞击第一矩形流体射流103，因而得以混合第一和第二流体。如果需要的话，也可以提供更多用于其它流体的管道。图2示出了图1中所示的喷嘴尖端的纵向横截面放大视图。这里，选择不同的间隙(如宽度和长度)以提供所需的速度。射流103的(表观)速度典型地为5-90英尺/秒，优选为10-40英尺/秒。射流106的(表观)速度典型地为5-70英尺/秒，优选为10-40英尺/秒。在图2中标识为z的位于喷嘴尖端104与喷嘴尖端105之间的间隙典型地为0.03″-0.2″，优选为0.05″-0.15″。在图2中标识为y的排放端110的间隙(即其宽度)典型地为0.05″-0.2″，优选为0.05″-0.1″。在图2中标识为x的排放端132的间隙(即宽度D)典型地为0.2″-0.4″，优选为0.2″-0.3″。排放端132典型地具有长度L，从而使得比率L/D为20-200，优选为60-150。排放端110的长度与排放端132的长度大体相等(减去大体上两倍的间隙z的值)。间隙x和y是这样的，使得y可以小于x，或者y大于或等于x。第一种实施方式是优选的。在一个具体实施方式中，收敛的渐缩的第一排放端的一部分突出超出第二排放端。在另一个具体实施方式中，第一排放口轴向邻近第二排放口，使得第一喷嘴尖端大体上没有突出超过第二排放口，而且第二喷嘴尖端大体上没有突出超过第一排放口。图3示出了本专利技术另一具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合至少第一和第二流体的装置，所述装置包括：（ａ）包括具有收敛的、渐缩的第一喷嘴尖端的第一流动管道的第一喷嘴，该第一喷嘴尖端具有第一排放口；（ｂ）包括具有收敛的、渐缩的第二喷嘴尖端的第二流动管道的第二喷嘴，该第二喷嘴 尖端具有第二排放口，其中第二喷嘴围绕第一喷嘴同轴布置且第二排放口与第一排放口大体上同轴排列，第二流室被限定在第二喷嘴与第一喷嘴之间；和（ｃ）可选地同轴布置在第一喷嘴内部且不具有轴向突出超出并穿过该第一排放口的突起部的中央本体；　 　其中所述渐缩的第一喷嘴尖端和所述渐缩的第二喷嘴尖端具有大体呈矩形的横截面形状；其中在所述装置的操作过程中，在第一流室中流动并通过第一排放口流出的第一流体形成第一流体射流，并且在第二流室中流动的第二流体在第二排放口处形成第二流体射流 ，该第二流体射流撞击第一流体射流，因而得以混合第一和第二流体。

【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：JE卢瑟，RS古坦塔格，JY斯图阿特，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]