專利名稱：一種動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器及采用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，以及采用該反應(yīng)器使脂肪族或芳香族胺類 有機(jī)物與光氣在液相中進(jìn)行反應(yīng)制備異氰酸酯的方法。
背景技術(shù)：
自1849年Wurtz首次制備出烷基異氰酸酯以來(lái)，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(jié)構(gòu)和性能的異氰酸酯產(chǎn)品。實(shí)踐證明，迄今為止光氣 化法仍然是最具有工業(yè)化價(jià)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(wěn)定的特點(diǎn)。在該工藝過(guò)程中，脂 肪族或芳香族胺類有機(jī)物首先和光氣在溶劑中反應(yīng)生成氨基甲酰氯和HC1，HC1會(huì)迅速和 其他胺基反應(yīng)生成氨基鹽酸鹽。系統(tǒng)中過(guò)量的光氣會(huì)繼續(xù)和氨基鹽酸鹽反應(yīng)生成氨基甲酰 氯并放出HC1。這便是普遍采用的冷熱兩步光氣化工藝中的冷反應(yīng)過(guò)程。該反應(yīng)過(guò)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(chǎn)物，并且都 是固體物質(zhì)。固體中間產(chǎn)物存在的必然性給反應(yīng)器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了重重困難，反應(yīng)器一方面 要提供足夠的混合強(qiáng)度，保證高效的混合反應(yīng)，另一方面要能有效的防止固體中間產(chǎn)物掛 壁或堵塞混合反應(yīng)通道，并且在堵塞現(xiàn)象發(fā)生時(shí)能夠便于清理。事實(shí)證明，混合反應(yīng)部分已 成為限制各類異氰酸酯生產(chǎn)裝置產(chǎn)能和能耗指標(biāo)的主要瓶頸之一。多年來(lái)，學(xué)術(shù)界與企業(yè) 界都在為這一同樣的問(wèn)題作著不懈的努力和探索。US5931579、US4915509描述了一種轉(zhuǎn)子-定子型混合反應(yīng)器。該混合器中，一股 流體通過(guò)前板中心的圓孔進(jìn)入混合腔，另一股流體通過(guò)前板上呈同心圓狀排列的一系列孔 洞進(jìn)入混合腔?；旌锨粌?nèi)設(shè)有多層篩板分別交錯(cuò)固定在定子和轉(zhuǎn)子上，高壓反應(yīng)液通過(guò)層 層篩板時(shí)會(huì)被旋轉(zhuǎn)的定子研磨，從而達(dá)到很好的快速混合和均勻分散效果。但該反應(yīng)器結(jié) 構(gòu)復(fù)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(yīng)混合器，一股物料通過(guò)管腔的多個(gè)孔洞中 進(jìn)入另一股物料中，起到強(qiáng)化混合的效果。盡管如此，在工業(yè)放大過(guò)程中該反應(yīng)混合器的混 合效果仍十分有限，在異氰酸酯的制造中反應(yīng)器的頻繁堵塞問(wèn)題不能得到及時(shí)地解決。CN200910069917描述了一種生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的列管式撞擊流反應(yīng)器，一股物 料通過(guò)下管板上的射流口射流噴入，另一路流體則通過(guò)垂直下管板的列管和列管擴(kuò)大段的 列管射流口以一定角度射流噴入射流混合區(qū)，與第一股物料進(jìn)行撞擊而實(shí)現(xiàn)混合。該反應(yīng) 器的混合強(qiáng)度較弱，反應(yīng)停留時(shí)間較長(zhǎng)，并且常有大塊固體聚集，不但容易堵塞該反應(yīng)器， 甚至?xí)氯蛭廴竞罄m(xù)反應(yīng)設(shè)備。CN200910306519描述了一種中間設(shè)置有中心噴射器的管式反應(yīng)器，其中心噴射器 上有錐形折流擋板和噴嘴，管式反應(yīng)器管壁上設(shè)置有折流擋板。該反應(yīng)器的混合效果十分 有限，且固體產(chǎn)物很容易掛壁，一旦堵塞反應(yīng)器就需要停車清理。通過(guò)以上的比較可以看出，液相光氣化法制備異氰酸酯的過(guò)程是一個(gè)氣液固三相
5反應(yīng)過(guò)程，混合不當(dāng)即造成固體中間產(chǎn)物大量堆積。固體中間產(chǎn)物的累積一方面會(huì)破壞混 合反應(yīng)效果，造成更多固體累積的惡性循環(huán)，從而降低裝置負(fù)荷或者影響產(chǎn)品質(zhì)量；另一方 面更有可能因?yàn)橥耆氯M(jìn)料通道而迫使裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因而要求混合反應(yīng)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(fā)具有更高混合效率且便于人工在線清理或 可自動(dòng)清理的反應(yīng)器，以降低裝置臨停檢修的頻率，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)態(tài)孔射流式混合反應(yīng)器以及采用該反應(yīng)器使脂肪 族或芳香族胺類有機(jī)物與光氣在液相中進(jìn)行反應(yīng)制備異氰酸酯的方法，以克服上述現(xiàn)有反 應(yīng)器的缺陷。本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式混合反應(yīng)器如下該反應(yīng)器包括內(nèi)進(jìn)料管、外進(jìn)料 管、管式混合反應(yīng)噴頭、齒輪箱、傳動(dòng)軸以及傳動(dòng)銜接輪；其中，所述傳動(dòng)軸、內(nèi)進(jìn)料管和外 進(jìn)料管自內(nèi)而外同軸設(shè)置，所述外進(jìn)料管與齒輪箱連通且自上而下同軸設(shè)置，所述齒輪箱 內(nèi)設(shè)有齒輪和一個(gè)具有多個(gè)物料進(jìn)入孔道的管式混合反應(yīng)噴頭，所述齒輪與管式混合反應(yīng) 噴頭通過(guò)物料進(jìn)入孔道相互擬合，且與齒輪箱圓周內(nèi)壁擬合，齒輪箱內(nèi)還設(shè)有用于限位的 齒輪軸心軌道；所述內(nèi)進(jìn)料管與管式混合反應(yīng)噴頭連通且自上而下同軸設(shè)置；所述管式混 合反應(yīng)噴頭在傳動(dòng)軸和傳動(dòng)銜接輪的驅(qū)動(dòng)下軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪箱內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；所 述傳動(dòng)銜接輪可在所述管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器中，所述傳動(dòng)軸與內(nèi)進(jìn)料管之間所形成的 反應(yīng)通道稱為內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道，而內(nèi)進(jìn)料管與外進(jìn)料管之間所形成的反應(yīng)通道稱為外側(cè)反 應(yīng)物通道。所述外側(cè)反應(yīng)物通道與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的橫截面積(垂直于該反應(yīng)器的軸向) 之比為0.5 24 1，優(yōu)選0.75 12 1，更優(yōu)選1 7.5 1。管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)的 通道與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的截面積之比為0.5 4 1，優(yōu)選0.75 3 1。在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器中，齒輪箱內(nèi)所述齒輪的數(shù)量一般為1 8個(gè)，優(yōu)選2、4、6或8個(gè)，更優(yōu)選2個(gè)或4個(gè)。齒輪的齒根圓直徑(齒輪的內(nèi)徑)是管式混 合反應(yīng)噴頭物料進(jìn)入孔道部位外徑的0. 25 4倍，優(yōu)選0. 5 2倍。在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器中，所述物料進(jìn)入孔道(或簡(jiǎn)稱物料孔 道)設(shè)置在管式反應(yīng)噴頭的管壁上，以形成物料進(jìn)入反應(yīng)噴頭內(nèi)的孔道。在管式混合反應(yīng) 噴頭的管壁上，所述物料進(jìn)入孔道可自上而下排列成或分布有1 20圈，優(yōu)選2 12圈， 更優(yōu)選3 8圈；每圈有8 40個(gè)孔道，優(yōu)選每圈有12 24個(gè)孔道；每圈物料進(jìn)入孔道的 開孔方向均垂直于該反應(yīng)器的軸向，且最好在管式反應(yīng)噴頭管壁的徑向方向上均勻設(shè)置。 所述物料進(jìn)入孔道的橫截面形狀為直角或圓角長(zhǎng)方形、直角或圓角正方形、三角形、菱形、 梯形、等邊或非等邊多邊形、圓形或橢圓形等。當(dāng)設(shè)置兩圈或兩圈以上的物料進(jìn)入孔道時(shí)， 相鄰兩圈的物料進(jìn)入孔道可采用相同或不同的孔道橫截面形狀、孔道大小和對(duì)齊方式。全 部物料進(jìn)入孔道的尺寸之和(即橫截面積之和)應(yīng)該確保在所設(shè)定的外側(cè)物料通道內(nèi)的 物料壓力和內(nèi)側(cè)物料通道內(nèi)的物料壓力下，從外側(cè)物料通道經(jīng)由齒輪箱和這些孔道進(jìn)入管 式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)的反應(yīng)物料的流速與從內(nèi)側(cè)物料通道底部的出口(具有一定的橫截面 積)進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)的反應(yīng)物料的流速的比率滿足該反應(yīng)所需要的兩種反應(yīng)物 的質(zhì)量比或摩爾比率要求。例如，當(dāng)光氣與TDA反應(yīng)時(shí)，純光氣與純TDA的質(zhì)量之比為大約3.4-4.2 1，或大約3. 8 1。當(dāng)然，在獲知所設(shè)計(jì)的全部物料孔道的尺寸之和(即橫截面 積之和)和內(nèi)側(cè)物料通道底部的出口的橫截面積之后，根據(jù)常規(guī)工藝計(jì)算，通過(guò)調(diào)節(jié)外側(cè) 物料通道內(nèi)的物料壓力和內(nèi)側(cè)物料通道內(nèi)的物料壓力也可以調(diào)節(jié)進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴頭 內(nèi)的兩種反應(yīng)物的質(zhì)量或摩爾比率。這是本領(lǐng)域中技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的，可根據(jù)反應(yīng)的實(shí) 際需要來(lái)調(diào)節(jié)。在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述管式混合反應(yīng)噴頭具有 上下不同的壁厚，但優(yōu)選其內(nèi)徑是上下相同的；進(jìn)一步優(yōu)選地，物料進(jìn)入孔道所處部位的壁 厚是管式混合反應(yīng)噴頭下部出口端管壁厚的1 5倍，優(yōu)選1. 5 3倍。也就是說(shuō)，在管式 反應(yīng)噴頭上設(shè)置多個(gè)物料進(jìn)入孔道的部位的管壁是等厚度的或更厚的(與管式反應(yīng)噴頭 的其它部位例如反應(yīng)噴頭端部的管壁厚相比而言)。在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器中，在所述管式混合反應(yīng)噴頭的內(nèi)壁上設(shè) 有至少1條與管式混合反應(yīng)噴頭等長(zhǎng)的滑道，優(yōu)選設(shè)有2 3條與管式混合反應(yīng)噴頭等長(zhǎng) 的滑道，以便使所述傳動(dòng)銜接輪在管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)上下往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選地，通過(guò)機(jī)械自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明中，所述傳動(dòng)銜接輪是在保 持轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)頻率為1次/天 1次/分鐘，優(yōu)選5 288次/天， 更優(yōu)選5 48次/天。進(jìn)一步優(yōu)選地，傳動(dòng)銜接輪的往復(fù)頻率可逐級(jí)調(diào)節(jié)。一般情況下，傳 動(dòng)銜接輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1 120r/min，優(yōu)選6 60r/min。也就是說(shuō)，傳動(dòng)銜接輪帶動(dòng)管式 混合反應(yīng)噴頭的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1 120r/min，優(yōu)選6 60r/min，這里指兩者一起的轉(zhuǎn)速(即 同速)°在本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器一般由鋼材、玻璃、陶瓷、合金、碳化硅或 者搪瓷鋼材制成。本發(fā)明所提供的采用動(dòng)態(tài)孔射流式混合反應(yīng)器制備如通式(I)所示的脂肪族、脂 環(huán)族或芳香族異氰酸酯的方法如下R(NC0)n(I)R(NH2)n(II)其中R為脂肪族或芳香族烴基，并且至少有兩個(gè)碳原子排列在通式(I)的任意兩 個(gè)相鄰的(NC0)之間，以及n彡2，優(yōu)選n = 2_4，更優(yōu)選2或3，所述方法包括以下步驟(a).具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入旋 轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；或者通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道以 垂直于內(nèi)側(cè)流股的流動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；(b).純光氣液體或光氣溶液通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn) 入孔道以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；或者通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物 通道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；(c).胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下分別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯 集在旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)進(jìn)行快速的混合、反應(yīng)，反應(yīng)液迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴 頭進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并完成反應(yīng)。在本發(fā)明所述方法中，優(yōu)選R是脂肪族C2-C50烴基、脂環(huán)族C2-C50烴基或芳香族 C6-C50烴基，更優(yōu)選R是脂肪族C4-C30烴基、脂環(huán)族C4-C30烴基或芳香族C6-C30烴基，進(jìn) 一步優(yōu)選R是脂肪族C5-C18烴基、脂環(huán)族C5-C18烴基或芳香族C6-C20烴基。
在本發(fā)明所述方法中，所述具有通式(I)的異氰酸酯一般為異構(gòu)體比例為 100/0-80/20或65/35的2，4-/2，6甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷4，4，- 二異氰酸酯、二環(huán) 己基甲烷4，4’_ 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，6_己二異氰酸酯、1，4_環(huán)己二異氰酸 酯、1，8- 二異氰酸根合-4-(異氰酸甲酯基)辛烷、三異氰酸根壬烷、1，4- 丁二異氰酸酯、萘 二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯、三甲 基-1，6-六亞甲基二異氰酸酯、四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、 甲基環(huán)己基二異氰酸酯等。其中優(yōu)選苯二亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷4，4’ - 二異氰酸 酯、甲苯二異氰酸酯，更優(yōu)選甲苯二異氰酸酯。在本發(fā)明所述方法中，所述具有通式(II)的胺類有機(jī)物一般是異構(gòu)體比例為 80/20或65/35的2，4-/2，6甲苯二胺混合物或純的2，4-甲苯二胺、二苯基甲烷4，4，-二胺、 二環(huán)己基甲烷4，4’_二胺、異佛爾酮二胺、1，6_己二胺、1，4_環(huán)己二胺、1，8_二氨基-4-(氨 甲基)辛烷、三氨基壬烷、1，4_ 丁二胺、萘二胺、對(duì)苯二胺、苯二亞甲基二胺、環(huán)己烷二亞甲 基二胺、三甲基-1，6-六亞甲基二胺、四甲基間苯二亞甲基二胺、二甲基聯(lián)苯二胺或甲基環(huán) 己基二胺等；優(yōu)選苯二亞甲基二胺、二苯基甲烷4，4’ - 二胺或甲苯二胺；更優(yōu)選甲苯二胺。在本發(fā)明所述方法中，步驟(a)和(b)包括利用惰性溶劑對(duì)胺和光氣進(jìn)行稀釋，所 述惰性溶劑一般選自苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯、對(duì)二氯苯、一氯聯(lián)苯、對(duì)苯二甲酸二烷基酯 或鄰苯二甲酸二乙酯中的一種或多種。多胺有機(jī)溶液的濃度一般為12. 5wt% 45wt%，優(yōu) 選15 25wt % ；光氣有機(jī)溶液濃度一般不低于60wt %，優(yōu)選60-90wt %，更優(yōu)選75_85wt %。在本發(fā)明所述方法中，所述內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道內(nèi)流體軸向流動(dòng)線速度一般為0. 8 14. 6m/s，優(yōu)選2. 0 8. 2m/s ；外側(cè)反應(yīng)物通道的物料通過(guò)物料進(jìn)入孔道垂直射入管式混合 反應(yīng)噴頭的線速度是內(nèi)側(cè)流股軸向流動(dòng)線速度的1 9倍，優(yōu)選1. 2 5. 5倍。在本發(fā)明所述方法中，所述內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道和外側(cè)反應(yīng)物通道的物料壓力一般均 為1 20bar，優(yōu)選5 15bar ；當(dāng)物料進(jìn)入孔道的總面積大于內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的橫截面積 時(shí)，需單獨(dú)提升外側(cè)反應(yīng)物壓力，從而保證反應(yīng)物通過(guò)物料進(jìn)入孔道的線速度是內(nèi)側(cè)反應(yīng) 物通道內(nèi)反應(yīng)物流動(dòng)線速度的1 9倍；管式混合反應(yīng)噴頭出口壓力一般為1 15bar，優(yōu) 選 5 lObar。對(duì)于冷熱兩步法液相光氣化反應(yīng)而言，第一步反應(yīng)必然會(huì)產(chǎn)生氨基甲酰氯和氨基 鹽酸鹽，此固體中間產(chǎn)物存在的必然性使得噴射反應(yīng)混合器內(nèi)極易累積固體，固體中間產(chǎn) 物的累積一方面會(huì)破壞混合反應(yīng)效果，造成更多固體累積的惡性循環(huán)，從而降低裝置負(fù)荷 或者影響產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面更有可能因?yàn)橥耆氯M(jìn)料通道而使得裝置不得不停止運(yùn) 轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)做法是先用高壓溶劑或光氣沖洗，發(fā)現(xiàn)沖洗無(wú)效后臨停檢修，即手動(dòng)清理反應(yīng)器。 這種做法大大降低了裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并增加了諸多安全隱患。本發(fā)明所提供的反應(yīng)器設(shè)置了連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪、管式混合反應(yīng)噴頭和可以上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)銜接輪，配以反應(yīng)物料本身的沖洗功能可以順利地將固體中間產(chǎn)物推出反應(yīng) 區(qū)域，從而保證了反應(yīng)區(qū)域孔道的通暢和整個(gè)裝置的長(zhǎng)期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明所 提供的反應(yīng)器帶有一個(gè)具有多個(gè)物料進(jìn)入孔的管式混合反應(yīng)噴頭，相鄰兩圈的物料進(jìn)入孔 道可以采用不同的大小、形狀和對(duì)齊方式，從而更好的改善了物料混合效率，使光氣和溶劑 相對(duì)于原料胺的配比進(jìn)一步降低，提高了原裝置的產(chǎn)能，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也降低了能
耗 o


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示的反應(yīng)器沿A-A方向的剖面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3所示的反應(yīng)器沿A’ -A’方向的剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器及采用該反應(yīng)器 制備異氰酸酯的方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。在本申請(qǐng)中，一般情況下，“軸向”和“徑向”分別指反應(yīng)器的軸向和徑向，除非另外 特意指明。此外，在本申請(qǐng)中提及“胺”或“多胺”或“胺(有機(jī))溶液”或“(有機(jī))多胺溶 液”時(shí)，“胺”或“多胺”或“胺溶液”或“多胺溶液”可以互換使用。為了便于說(shuō)明和理解，本 發(fā)明以豎式安裝的反應(yīng)器來(lái)舉例說(shuō)明反應(yīng)器構(gòu)件之間的位置關(guān)系，例如水平、垂直、橫向、 上下等，但本發(fā)明并不排除其它可能的安裝方式，例如稍微傾斜安裝的方式。因此，不應(yīng)將 垂直安裝理解為對(duì)本發(fā)明所述反應(yīng)器和制備方法的限制。本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器包括具有同軸套管式結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通 道2、外側(cè)反應(yīng)物通道3以及與上述兩側(cè)通道均同軸的傳動(dòng)軸1。與外側(cè)反應(yīng)物通道3相連 的齒輪箱6內(nèi)裝有齒輪7和帶有多個(gè)物料進(jìn)入孔道8的管式混合反應(yīng)噴頭5。物料進(jìn)入孔 道8和齒輪箱圓周內(nèi)壁都屬于齒輪擬合區(qū)9，并配以齒輪軸心軌道10的限位。安裝在反應(yīng) 器外部的電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱和傳動(dòng)軸1以及傳動(dòng)銜接輪4帶動(dòng)管式混合反應(yīng)噴頭5軸向轉(zhuǎn) 動(dòng)，同時(shí)由于物料進(jìn)入孔道8與齒輪7具有相互配合的齒、縫結(jié)構(gòu)，可以帶動(dòng)齒輪7在齒輪 箱6內(nèi)自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)。一般情況下，本發(fā)明對(duì)于齒輪7在齒輪箱6內(nèi)自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速?zèng)]有特別要求，并且對(duì)于 其沿著反應(yīng)器主軸公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速也沒(méi)有特別要求。齒輪的轉(zhuǎn)速取決于齒輪的齒根圓直徑與混 合反應(yīng)噴頭外徑的比值，其轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)緊要，只要轉(zhuǎn)就行。圖1和圖2所示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式之一，其齒輪箱內(nèi)設(shè)置2 個(gè)齒輪，管式混合反應(yīng)噴頭上設(shè)有1圈物料進(jìn)入孔道8，且物料進(jìn)入孔道的橫截面形狀為長(zhǎng) 方形。因此，與所述物料進(jìn)入孔道相嚙合的齒輪應(yīng)具有與長(zhǎng)方形的孔道相適配的齒、縫結(jié) 構(gòu)。齒輪由帶孔(即物料孔道或物料進(jìn)入孔道)的管式混合反應(yīng)噴頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)設(shè)置 于傳動(dòng)軸和管式混合反應(yīng)噴頭之間的傳動(dòng)銜接輪可以在管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)自動(dòng)地上下 往復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明所述反應(yīng)器的自動(dòng)在線清理。圖3和圖4所示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)是本發(fā)明另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖所示，齒輪箱 內(nèi)設(shè)置2個(gè)齒輪，管式混合反應(yīng)噴頭上設(shè)有2圈物料進(jìn)入孔道8，且上下2圈物料進(jìn)入孔道 的橫截面形狀、大小及其對(duì)齊方式均不相同。因此，與該反應(yīng)器的物料進(jìn)入孔道相嚙合的齒 輪應(yīng)具有與所示物料進(jìn)入孔道相適配的齒、縫結(jié)構(gòu)。齒輪由帶孔的管式混合反應(yīng)噴頭帶動(dòng) 旋轉(zhuǎn)，同時(shí)設(shè)置于傳動(dòng)軸和管式混合反應(yīng)噴頭之間的傳動(dòng)銜接輪可以自動(dòng)上下往復(fù)，從而 實(shí)現(xiàn)了混合反應(yīng)器的自動(dòng)在線清理。雖然本申請(qǐng)未提供齒輪箱內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)以上的齒輪的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，也未提供管式混合反應(yīng)噴頭上設(shè)置兩圈以上的物料進(jìn)入孔道以及物料進(jìn)入孔道為三角形、菱形、 梯形等其它形狀的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，具有上述結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)的反應(yīng)器及其結(jié)合公知常識(shí)所作出的結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和改變均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。下面結(jié)合附圖列舉幾種本發(fā)明所提供的異氰酸酯制備方法的實(shí)施方式，但本發(fā)明 并不因此而受到任何限制。實(shí)施方式一采用如圖1和圖2所示的反應(yīng)器，使具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶 液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5中；同時(shí)，純光氣液體或光氣溶液 通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道3進(jìn)入齒輪箱6內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道8以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流 動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5 ；胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下 分別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯集在旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5內(nèi)進(jìn)行快速的混合反應(yīng)，反應(yīng)液 在原料高壓推動(dòng)和齒輪7以及傳動(dòng)銜接輪4的配合下迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴頭5，從而進(jìn) 入下游的反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并最終完成反應(yīng)。實(shí)施方式二 采用如圖1和圖2所示的反應(yīng)器，使具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶 液通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道3進(jìn)入齒輪箱6，然后再經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道8以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流 動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5;同時(shí)，純光氣液體或光氣溶液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通 道2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5 ；胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下分 別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯集在旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5內(nèi)進(jìn)行快速的混合反應(yīng)，反應(yīng)液在 原料高壓推動(dòng)和齒輪7以及傳動(dòng)銜接輪4的配合下迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴頭5，從而進(jìn)入 下游的反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并最終完成反應(yīng)。實(shí)施方式三采用如圖3和圖4所示的反應(yīng)器，使具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶 液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5中；同時(shí)，純光氣液體或光氣溶液 通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道3進(jìn)入齒輪箱6內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道8以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流 動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5 ；胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下 分別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯集在旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5內(nèi)進(jìn)行快速的混合反應(yīng)，反應(yīng)液 在原料高壓推動(dòng)和齒輪7以及傳動(dòng)銜接輪4的配合下迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴頭5，從而進(jìn) 入下游的反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并最終完成反應(yīng)。實(shí)施方式四采用如圖3和圖4所示的反應(yīng)器，使具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶 液通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道3進(jìn)入齒輪箱6，然后再經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道8以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流 動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5;同時(shí)，純光氣液體或光氣溶液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通 道2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5 ；胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下分 別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯集在旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭5內(nèi)進(jìn)行快速的混合反應(yīng)，反應(yīng)液在 原料高壓推動(dòng)和齒輪7以及傳動(dòng)銜接輪4的配合下迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴頭5，從而進(jìn)入 下游的反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并最終完成反應(yīng)。以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述，但是下述實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明內(nèi)容的限制。
實(shí)施例1 如圖1所示，管式混合反應(yīng)噴頭的管壁中設(shè)置一圈矩形的物料進(jìn)入孔道，其物料 進(jìn)入孔道的數(shù)量為12個(gè)且所述物料進(jìn)入孔道在管式混合反應(yīng)噴頭的垂直于反應(yīng)器軸向方 向的截面上彼此對(duì)齊、等間距排列，矩形孔道的長(zhǎng)寬比為2 1 ；齒輪的齒根圓直徑是管式 混合反應(yīng)噴頭孔道部位外徑的1. 5倍，齒輪箱內(nèi)共設(shè)置兩個(gè)齒輪；管式混合反應(yīng)噴頭的內(nèi) 徑與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的內(nèi)徑相等；管式混合反應(yīng)噴頭轉(zhuǎn)速為60r/min，傳動(dòng)銜接輪上下往 復(fù)頻率為2次/小時(shí)。甲苯二胺(TDA) (2，4-2，6異構(gòu)體比例為8(V20，下同)的鄰二氯苯(ODCB)溶液質(zhì) 量濃度為37%，光氣(COCl2)的ODCB溶液質(zhì)量濃度為75%，純光氣與純TDA的質(zhì)量之比為 3.8 1，純TDA進(jìn)料速率為5kg/h。光氣溶液經(jīng)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，并進(jìn)一步經(jīng) 由物料進(jìn)入孔道注入管式混合反應(yīng)噴頭；TDA溶液經(jīng)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴 頭；兩股物料的輸送壓力均為7. 5bar。光氣溶液溫度為0°C，TDA溶液溫度為85°C。兩股物 料在管式混合反應(yīng)噴頭中快速接觸并反應(yīng)，所形成的反應(yīng)液從管式混合反應(yīng)噴頭出來(lái)進(jìn)入 后續(xù)反應(yīng)器中，后續(xù)攪拌反應(yīng)溫度約125°C，在后續(xù)反應(yīng)器中的停留時(shí)間45分鐘。試驗(yàn)證明該裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)器污染或堵塞現(xiàn)象。反應(yīng)液 取樣觀察為酒紅色且澄清透明，略有少量懸浮物，液相色譜分析結(jié)果顯示其TDI選擇性為 97. 2%。實(shí)施例2如圖3所述，管式混合反應(yīng)噴頭的管壁中設(shè)置兩圈矩形物料進(jìn)入孔道，每圈孔道 數(shù)量均為12個(gè)且在每一圈上彼此對(duì)齊、等間距排列，矩形孔道的長(zhǎng)寬比為2 1，上下兩 圈孔道交錯(cuò)排列；齒輪的齒根圓直徑是管式混合反應(yīng)噴頭孔道部位外徑的1. 5倍，共有兩 個(gè)齒輪，管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)徑與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的內(nèi)徑相等；管式混合反應(yīng)噴頭轉(zhuǎn)速為 60r/min，傳動(dòng)銜接輪上下往復(fù)頻率為6次/小時(shí)。甲苯二胺(TDA) (2，4-2，6異構(gòu)體比例為8(V20，下同)的鄰二氯苯(ODCB)溶液質(zhì) 量濃度為42%、光氣(COCl2)的ODCB溶液質(zhì)量濃度為75%，純光氣與純TDA的質(zhì)量之比為 4 1，純TDA進(jìn)料速率為5kg/h。光氣溶液經(jīng)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，并進(jìn)一步經(jīng)由物 料進(jìn)入孔道注入管式混合反應(yīng)噴頭；TDA溶液經(jīng)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴頭； 兩股物料的輸送壓力均為7. 5bar。光氣溶液溫度為0°C，TDA溶液溫度為85°C，兩股物料在 管式混合反應(yīng)噴頭中快速接觸并反應(yīng)，所形成的反應(yīng)液從管式混合反應(yīng)噴頭出來(lái)進(jìn)入到后 續(xù)反應(yīng)器中，后續(xù)攪拌反應(yīng)溫度約125°C，停留時(shí)間為45分20秒。試驗(yàn)證明該裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)器污染或堵塞現(xiàn)象。反應(yīng) 液取樣觀察為酒紅色且透明，明顯存在有懸浮物，液相色譜分析結(jié)果顯示其TDI選擇性為 96. 7%。實(shí)施例3在該實(shí)施例所采用的反應(yīng)器中，管式混合反應(yīng)噴頭的管壁中設(shè)置三圈矩形物料孔 道，從上向下每圈孔道數(shù)量依次為24個(gè)、18個(gè)、12個(gè)。由于孔道在每一圈上對(duì)齊、等間距排 列，所以三圈孔道自上而下依次增大，以上層第一圈孔道寬度為a，則第二、第三圈孔道寬度 依次為4a/3和2a。相鄰兩圈孔道上下交錯(cuò)排列。矩形孔道的長(zhǎng)寬比為2 1 ；齒輪的齒根 圓直徑是管式混合反應(yīng)噴頭開孔部位外徑的1. 5倍。齒輪箱中共設(shè)置有四個(gè)齒輪；管式混合反應(yīng)噴頭的內(nèi)徑與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道管內(nèi)徑相等；管式混合反應(yīng)噴頭轉(zhuǎn)速為60r/min，傳動(dòng)銜接輪上下往復(fù)頻率為6次/小時(shí)。甲苯二胺(TDA) (2，4-2，6異構(gòu)體比例為8(V20，下同)的鄰二氯苯(ODCB)溶液質(zhì) 量濃度為25%、光氣(COCl2)的ODCB溶液質(zhì)量濃度為75%，純光氣與純TDA的質(zhì)量之比為 3.5 1，純TDA進(jìn)料速率為5kg/h。光氣溶液經(jīng)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，并進(jìn)一步經(jīng) 由物料進(jìn)入孔道注入管式混合反應(yīng)噴頭；TDA溶液經(jīng)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴 頭；兩股物料的輸送壓力均為7. 5bar。光氣溶液溫度為0°C，TDA溶液溫度為85°C，兩股物 料在管式混合反應(yīng)噴頭中快速接觸并反應(yīng)，所形成的反應(yīng)液從管式混合反應(yīng)噴頭出來(lái)進(jìn)入 到后續(xù)反應(yīng)器中，后續(xù)攪拌反應(yīng)溫度約125°C，停留時(shí)間為40分20秒。試驗(yàn)證明該裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)器污染或堵塞現(xiàn)象。反應(yīng)液取 樣觀察為酒紅色且澄清透明，沒(méi)有懸浮物，液相色譜分析結(jié)果顯示其TDI選擇性為98. 1%。實(shí)施例4在該實(shí)施例所采用的反應(yīng)器中，管式混合反應(yīng)噴頭的管壁中設(shè)置三圈圓形物料孔 道，從上向下每圈孔道的數(shù)量依次為24個(gè)、18個(gè)、12個(gè)，矩形孔道的長(zhǎng)寬比為2 1。由于 物料進(jìn)入孔道在每一圈上對(duì)齊、等間距排列，所以三圈孔道自上而下依次增大，以上層第一 圈孔道寬度為a，則第二、第三圈孔道寬度依次為4a/3和2a。相鄰兩圈孔道上下交錯(cuò)排列。 齒輪的齒根圓直徑是管式混合反應(yīng)噴頭開孔部位外徑的1.5倍，齒輪箱內(nèi)共設(shè)置兩個(gè)齒 輪；管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)徑與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道管內(nèi)徑相等；管式混合反應(yīng)噴頭轉(zhuǎn)速為90r/ min，傳動(dòng)銜接輪上下往復(fù)頻率為12次/小時(shí)。甲苯二胺(TDA) (2，4-2，6異構(gòu)體比例為8(V20，下同)的鄰二氯苯(ODCB)溶液質(zhì) 量濃度為30%、光氣(COCl2)的ODCB溶液質(zhì)量濃度為75%，純光氣與純TDA的質(zhì)量之比為 3.5 1，純TDA進(jìn)料速率為5kg/h。光氣溶液經(jīng)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，并進(jìn)一步經(jīng) 由物料進(jìn)入孔道注入管式混合反應(yīng)噴頭；TDA溶液經(jīng)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入管式混合反應(yīng)噴 頭；兩股物料的輸送壓力均為7. 5bar。光氣溶液溫度為0°C，TDA溶液溫度為85°C，兩股物 料在管式混合反應(yīng)噴頭中快速接觸并反應(yīng)，所形成的反應(yīng)液從管式混合反應(yīng)噴頭出來(lái)進(jìn)入 到后續(xù)反應(yīng)器中，后續(xù)攪拌反應(yīng)溫度約125°C，停留時(shí)間為43分40秒。試驗(yàn)證明該裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)器污染或堵塞現(xiàn)象。反應(yīng)液取 樣觀察為酒紅色且澄清透明，沒(méi)有懸浮物，液相色譜分析結(jié)果顯示其TDI選擇性為97. %。
權(quán)利要求
一種動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，包括內(nèi)進(jìn)料管、外進(jìn)料管、管式混合反應(yīng)噴頭、齒輪箱、傳動(dòng)軸以及傳動(dòng)銜接輪；其中，所述傳動(dòng)軸、內(nèi)進(jìn)料管和外進(jìn)料管自內(nèi)而外同軸設(shè)置，所述外進(jìn)料管與齒輪箱連通且自上而下同軸設(shè)置，所述齒輪箱內(nèi)設(shè)有齒輪和一個(gè)設(shè)有多個(gè)物料進(jìn)入孔道的管式混合反應(yīng)噴頭，所述齒輪與管式混合反應(yīng)噴頭通過(guò)物料進(jìn)入孔道相互擬合，且與齒輪箱圓周內(nèi)壁擬合，齒輪箱內(nèi)還設(shè)有用于限位的齒輪軸心軌道；所述內(nèi)進(jìn)料管與管式混合反應(yīng)噴頭連通且自上而下同軸設(shè)置；所述管式混合反應(yīng)噴頭在傳動(dòng)軸和傳動(dòng)銜接輪的驅(qū)動(dòng)下軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪箱內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述傳動(dòng)銜接輪可在所述管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述物料進(jìn)入孔道的橫 截面形狀選自直角或圓角的長(zhǎng)方形、直角或圓角的正方形、三角形、菱形、梯形、等邊多邊 形、非等邊多邊形、圓形或橢圓形中的任一種；優(yōu)選地，所述物料進(jìn)入孔道的橫截面形狀為 直角或圓角的長(zhǎng)方形，或者是直角或圓角的正方形。
3.按照權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于在管式混合反應(yīng)噴頭上 所述多個(gè)物料進(jìn)入孔道設(shè)置為1 20圈，優(yōu)選2 12圈，更優(yōu)選3 8圈。
4.按照權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于當(dāng)所述管式混合反應(yīng)噴頭上設(shè)置有兩 圈或兩圈以上的物料進(jìn)入孔道時(shí)，相鄰兩圈的物料進(jìn)入孔道對(duì)齊排列或相互交錯(cuò)排列；優(yōu) 選相互交錯(cuò)排列；所述相鄰兩圈的物料進(jìn)入孔道的數(shù)量、形狀和大小相同或不同；每圈所 包括的物料進(jìn)入孔道的數(shù)量為8 40個(gè)，優(yōu)選12 24個(gè)。
5.按照權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述管式 混合反應(yīng)噴頭在沿其軸向方向上具有不同的壁厚但具有相同的內(nèi)徑；優(yōu)選地，所述物料進(jìn) 入孔道所處部位的壁厚是管式混合反應(yīng)噴頭下部出口端壁厚的1 5倍；優(yōu)選1. 5 3倍。
6.按照權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述齒輪的內(nèi)徑是管式 混合反應(yīng)噴頭物料進(jìn)入孔道部位外徑的0. 25 4倍，優(yōu)選0. 5 2倍。
7.按照權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述齒輪的數(shù)量為1 8 個(gè)；優(yōu)選2個(gè)、4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)。
8.按照權(quán)利要求1_4、6和7中任意一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所 述管式混合反應(yīng)噴頭的內(nèi)壁上設(shè)有至少1條與管式混合反應(yīng)噴頭等長(zhǎng)的滑道，以使得所述 傳動(dòng)銜接輪在保持軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)可在所述管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；優(yōu)選所述 管式混合反應(yīng)噴頭的內(nèi)壁上設(shè)有2 3條滑道。
9.按照權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述傳動(dòng)銜接輪可通過(guò) 手動(dòng)或自動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；優(yōu)選以自動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述傳動(dòng)銜 接輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為1次/天 1次/分鐘；優(yōu)選5 288次/天；更優(yōu)選5 48次/ 天；優(yōu)選地，所述傳動(dòng)銜接輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率可通過(guò)變速箱逐級(jí)調(diào)節(jié)。
10.按照權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述管式混合反應(yīng)噴頭 軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為1 120r/min ；優(yōu)選6 60r/min。
11.按照權(quán)利要求1或10所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述傳動(dòng)軸與內(nèi) 進(jìn)料管之間所形成的反應(yīng)通道為內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道，所述內(nèi)進(jìn)料管與外進(jìn)料管之間所形成的 反應(yīng)通道為外側(cè)反應(yīng)物通道；外側(cè)反應(yīng)物通道與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的橫截面積之比為0. 5 24 1;優(yōu)選0.75 12 1;更優(yōu)選1 7.5 1。
12.按照權(quán)利要求11所述的動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，其特征在于所述管式混合反應(yīng)噴 頭內(nèi)的通道與內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道的橫截面積之比為0.5 4 1;優(yōu)選0.75 3 1。
13.一種采用權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的孔射流式反應(yīng)器制備如通式(I)所示的脂 肪族、脂環(huán)族或芳香族異氰酸酯的方法，R(NCO)n (I)R(NH2)n (II)其中R為脂肪族、脂環(huán)族或芳香族烴基，并且至少有兩個(gè)碳原子排列在通式(I)的任意 兩個(gè)相鄰的(NCO)之間，以及η≥ 2，所述方法包括以下步驟(a).具有通式(II)的一種或多種胺或胺的有機(jī)溶液通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的 管式混合反應(yīng)噴頭；或者通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔道以垂直 于內(nèi)側(cè)流股的流動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；(b).純光氣液體或光氣溶液通過(guò)外側(cè)反應(yīng)物通道進(jìn)入齒輪箱內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)物料進(jìn)入孔 道以垂直于內(nèi)側(cè)流股的流動(dòng)方向射入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；或者通過(guò)內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道 進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭；(c).胺側(cè)和光氣側(cè)物料在各自的原料輸送壓力作用下分別經(jīng)兩側(cè)反應(yīng)物通道匯集在 旋轉(zhuǎn)的管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)進(jìn)行快速的混合、反應(yīng)，反應(yīng)液迅速通過(guò)管式混合反應(yīng)噴頭，進(jìn) 入后續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并完成反應(yīng)。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于具有通式(I)的異氰酸酯選自異構(gòu)體 比例為100/0-80/20或65/35的2，4-/2，6甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷4，4’ - 二異氰酸 酯、二環(huán)己基甲烷4，4’ - 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，6_己二異氰酸酯、1，4_環(huán)己 二異氰酸酯、1，8_ 二異氰酸根合-4-(異氰酸甲酯基)辛烷、三異氰酸根壬烷、1，4_ 丁二異 氰酸酯、萘二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己烷二亞甲基二異氰 酸酯、三甲基-1，6-六亞甲基二異氰酸酯、四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二 異氰酸酯或甲基環(huán)己基二異氰酸酯；優(yōu)選苯二亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷4，4’ - 二異 氰酸酯或甲苯二異氰酸酯；更優(yōu)選甲苯二異氰酸酯。
15.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于具有通式(II)的胺類有機(jī)物選自異 構(gòu)體比例為80/20或65/35的2，4_/2，6甲苯二胺混合物或純的2，4_甲苯二胺、二苯基甲 烷4，4’ - 二胺、二環(huán)己基甲烷4，4’ - 二胺、異佛爾酮二胺、1，6_己二胺、1，4_環(huán)己二胺、1， 8_ 二氨基_4-(氨甲基)辛烷、三氨基壬烷、1，4_ 丁二胺、萘二胺、對(duì)苯二胺、苯二亞甲基二 胺、環(huán)己烷二亞甲基二胺、三甲基-1，6-六亞甲基二胺、四甲基間苯二亞甲基二胺、二甲基 聯(lián)苯二胺或甲基環(huán)己基二胺；優(yōu)選苯二亞甲基二胺、二苯基甲烷4，4’_ 二胺或甲苯二胺；更 優(yōu)選甲苯二胺。
16.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于步驟(a)和(b)中所述的多胺有機(jī)溶液 和光氣溶液是利用惰性溶劑對(duì)胺和光氣進(jìn)行稀釋；所述惰性溶劑選自苯、甲苯、氯苯、鄰 二氯苯、對(duì)二氯苯、一氯聯(lián)苯、對(duì)苯二甲酸二烷基酯或鄰苯二甲酸二乙酯中的一種或多種； 所述多胺有機(jī)溶液的濃度為12. 5% 45wt%，優(yōu)選15 25wt% ；光氣有機(jī)溶液濃度不低 于 60wt%。
17.按照權(quán)利要求13-16中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道內(nèi)流體 軸向流動(dòng)的線速度為0. 8 14. 6m/s，優(yōu)選2. 0 8. 2m/s ；外側(cè)反應(yīng)物通道內(nèi)的物料通過(guò)物料進(jìn)入孔道垂直射入管式混合反應(yīng)噴頭的線速 度是內(nèi)側(cè)流股軸向流動(dòng)線速度的1 9倍，優(yōu)選1. 2 5. 5倍。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道和外側(cè)反應(yīng)物通道內(nèi) 的物料壓力均為1 20bar，優(yōu)選5 15bar ；當(dāng)物料進(jìn)入孔道的總截面面積大于內(nèi)側(cè)反應(yīng) 物通道的橫截面積時(shí)，通過(guò)單獨(dú)提升外側(cè)反應(yīng)物壓力，以確保反應(yīng)物通過(guò)物料進(jìn)入孔道的 線速度是內(nèi)側(cè)反應(yīng)物通道內(nèi)反應(yīng)物流動(dòng)線速度的1 9倍。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述管式混合反應(yīng)噴頭的出口壓力為 1 15bar，優(yōu)選 5 IObar0
全文摘要
一種動(dòng)態(tài)孔射流式反應(yīng)器，包括內(nèi)進(jìn)料管、外進(jìn)料管、管式混合反應(yīng)噴頭、齒輪箱、傳動(dòng)軸以及傳動(dòng)銜接輪；傳動(dòng)軸、內(nèi)進(jìn)料管和外進(jìn)料管自內(nèi)而外同軸設(shè)置，外進(jìn)料管與齒輪箱連通且自上而下同軸設(shè)置，齒輪箱內(nèi)設(shè)有齒輪和一個(gè)設(shè)有多個(gè)物料進(jìn)入孔道的管式混合反應(yīng)噴頭，齒輪與管式混合反應(yīng)噴頭通過(guò)物料進(jìn)入孔道相互擬合；內(nèi)進(jìn)料管與管式混合反應(yīng)噴頭連通且自上而下同軸設(shè)置；管式混合反應(yīng)噴頭在傳動(dòng)軸和傳動(dòng)銜接輪的驅(qū)動(dòng)下軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪箱內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)銜接輪可在管式混合反應(yīng)噴頭內(nèi)上下滑動(dòng)。本發(fā)明還提供了采用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法。本發(fā)明通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)混合反應(yīng)區(qū)域孔道自動(dòng)在線清理，還可提高產(chǎn)能、改善產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)B01J19/26GK101811019SQ20101014991
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者于天杰, 華衛(wèi)琦, 孫中平, 孫德鎮(zhèn), 宋錦宏, 張顏濤, 羅務(wù)習(xí), 薛永和 申請(qǐng)人:煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司;寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司