導流管型射流反應器及利用該反應器制備異氰酸酯的方法

文檔序號:5023612
專利名稱:導流管型射流反應器及利用該反應器制備異氰酸酯的方法
技術領域
本發明涉及一種射流反應器,尤其涉及一種導流管型射流反應
器;還涉及采用該導流管型射流反應器制備異氰酸酯的方法。
背景技術
早在20世紀40年代,就已有氣相光氣化法來制備異氰酸酯的報 道(Siefken, Annalen 562, 108, 1949 )。氣相反應過程常常在管式 反應器內進行。氣相反應工藝是一快速反應過程,要求混合速率要快, 同時要盡量避免高溫結焦。在高溫氣相光氣化反應過程中,胺類及異 氰酸酯在300-500。C高溫下停留時間過長是極其不穩定的,會發生諸 如脫去NH2, NCO基團的分解反應,因此一方面需要高溫反應過程加強 混合,縮短停留時間;另一方面,特別是對于沸點較高的原料,反應 需要在一定的負壓下進行,使得原料胺在在較低的溫度下氣化;第三 是對所得到的高溫氣體混合物快速冷卻至14(TC左右,從而減少產物 的損失。
歐洲專利EP 02 8 9 84 0采用了 一種不帶可動部件的圓筒形反應器, 使反應物流在湍流狀態下反應。由于脂肪族胺的氣相光氣化過程是一 極快速反應過程,屬于混合速度控制的反應過程。常常由于返混,造 成異氰酸酯與胺反應,從而形成固體污染反應器,并導致氣路堵塞。
美國專利US4847408采用湍流占主導地位的反應器來加強混合, 使反應物流在強湍流狀態下反應,其內徑為2. 5mm,長度為17. 5腿, 胺蒸氣通過噴嘴高速的噴入到反應器內,在40(TC的高溫下制備得到 了 HDI。 CN1396152將US4847408中簡單的圓筒形反應器改善為類似 文丘里型混合器,這種設計可以減少反應區與器壁的接觸和返混。
美國專利US 6082891采用微通道型混合器制備了 HJDI,獲得了 良好的反應效果。但混合器的缺點在于通道尺寸小,存在高溫烘烤沉 積產生的聚合物造成通道堵塞的危險,從而縮短了光化時間。
歐洲專利EP 0289840、美國專利US4847408采用溶劑直接吸收的 方式對產物進行冷凝,由于熱交換時間少,需要的溶劑容器大,溶劑 量多。此外,高溫氣體的冷卻吸收也可以通過換熱器來進行,但長期 運行換熱器表面會沉積副產物,使傳熱變差,最終導致換熱器堵塞。 CN1496977采用噴頭淬冷的方式使高溫氣體快速的冷卻至140°C,取 得了良好的效果。
通過以上的比較可以看出,氣相光氣化制備異氰酸酯的過程是一 快速反應過程,因而要求極快的混合速率以減少副產物脲等高聚物的 形成,從而避免堵塞。取得良好反應效果的關鍵是采用高混合效率的 反應器,以減少固體副產物生成。從上述例子還可看出,對高溫氣體 快速急冷也能降低副產物的形成。因此,需要尋找一種能使反應物高 效快速混合同時對反應后的高溫氣體快速冷卻的制備異氰酸酯的設 備以及方法。

發明內容
本發明的目的在于,提供一種導流管型射流反應器,其可增加渦 流及湍動效果,顯著改善反應物的混合效果,實現反應物的高效快速 混合。
本發明的導流管型射流反應器包括內進料管和位于內進料管外 圍且與內進料管同軸的外進料管,上述兩個進料管之間限定了環形空 間,外進料管軸向兩端封閉,內進料的下游同軸連接有反應管,在所 述的內進料管下游的壁上開有射流孔,且所述射流孔與導流管相連且 實現流體連通。
其中,所述射流孔與導流管之間為圓滑過渡連接。所述導流管的 出口位于與內進料管同軸的第一虛擬圓上,所述第一虛擬圓的直徑為
內進^F管內直徑的0. 1至0. 99倍,優選0. 4至0. 9倍;導流管的出 口優選處于內進料管的同一橫截面內,且優選在第一虛擬圓上對稱排 列。所述導流管出口處物料的流動方向與由射流孔中心、導流管出口 中心及內進料管軸心所限定的第二虛擬圓相切,但偏離這種安排也是
可行的。
射流孔以及導流管的橫截面可以為圓形、橢圓形、方形、菱形等。 導流管可以設置為弧形,優選該弧形與由射流孔中心、導流管出口中 心及內進料管軸心所限定的第二虛擬圓重合。
射流孔以及與其相連的導流管的個數均為2-20個,優選3-15個, 更優選3-10個,最優選4-10個。全部射流孔或導流管的總橫截面積 為內進料管內橫截面積的2°/。-30%,優選為5-15°/。。
射流孔設置在盡可能接近內進料管與外進料管所形成的環形空 間的底部,優選距離底部不超過1 Ocm。
所述內進料管下游可設置有一漸擴通道,漸擴通道之后連接反應 管。漸擴通道的壁面與內進料管中流體流動方向的夾角為10-30度。 反應管的內直徑為內進料管內直徑的1至2倍,優選1. 1至1. 5倍。
所述射流孔全部或部分設置在內進料管流動方向的同 一平面內, 且對稱分布于內進料管的管壁上,當然偏離這種安排也是可行的。
所述反應器可由鋼材、玻璃、合金或搪瓷鋼制成。
所述外進料管內可設置有多孔板、折流板、填料層或類似設備以 穩、定反應流體。
本發明的另 一 目的在于,提供一種釆用上述導流管型射流反應器 通過氣相光氣化過程制備異氰酸酯的方法。具體技術方案如下
一種采用上述的導流管型射流反應器通過氣相光氣化法制備具 有通式R(NCOh的脂肪族、脂環族或芳香族異氰酸酯的方法,其中R 為具有1-15個碳原子的脂肪族、脂環族或芳香族烴基,優選3-15個 碳原子,更優選4-13個碳原子,所述烴基中還可含有雜原子,如0 或S;且n為l-10中的整數,優選1-5,更優選2-4,最優選2或3, 所述方法包括如下步驟
a) 將具有通式R(NH丄的胺以及光氣分別加熱至120-500°C,使 之氣化,其中R和n的定義如前;
b) 光氣進入且平行地流過反應器的內進料管,胺蒸氣由外進料
管的入口進入外進料管,隨后通過射流孔和導流管進入內進料管;
c)光氣與胺混合后進入到反應管內進行反應。
其中,所述步驟a)中采用惰性氣體或惰性溶劑的蒸氣對胺蒸氣 進行稀釋。惰性氣體可以選用氮氣或氬氣等;惰性溶劑可以選用甲苯、 二甲苯、氯苯、鄰二氯苯或十氫化萘等。步驟a)中,胺和光氣通常 分別加熱至120°C-500°C,優選為250°C-400°C。以氨基摩爾數計算, 光氣通常過量25%-350%,優選50%-250°/ ,惰性氣體或惰性溶劑用量 一般為氨基摩爾數的0. 1-2倍,優選0. 2-1倍。
其中,步驟b)中流過全部射流孔和導流管的所述胺蒸氣的平均 流速為6-120m/s,流過光氣進料管的光氣的平均流速為3-20m/s。導 流管出口處胺蒸氣的流速與光氣流速之比為1: 1至10: 1,優選為3: 1 至5:1。
本發明所選用的胺原料為能夠轉化為氣相且不分解的伯胺。合適 的胺類是含有1-15個碳原子,更優選3-15個碳原子,再更優選4-13 個碳原子的脂肪族、脂環族或芳香族單胺類、二胺類、三胺類、四胺 類或五胺類等,如合適的脂肪族二胺有1,4-丁二胺、1,6-己二胺、 1, 4-二氨基環己烷、l-氨基-3, 3, 5-三甲基-5-氨基曱基環己烷 (IPDA)、 4, 4, -二環己基曱烷二胺(H12MDA)等,合適的脂肪族三胺 有1,8-二氨基-4-(氨甲基)辛烷、三氨基壬烷等。優選l,6-己二胺、 IPDA、 H12MDA及三氨基壬烷。合適的芳香族胺類有曱苯二胺(TDA), 二氨基苯,萘二胺,2,4,或4, 4, -二苯基曱烷二胺及其異構體混合 物,例如,異構體比例為80/20-65/35的2, 4-/2, 6甲苯二胺混合 物或純的2, 4-甲苯二胺。胺原料還可以是含雜原子的胺,如2-四氬 吹喃胺。
所述二胺優選是4, 4,-二環己基曱烷二胺、1-氨基-3, 3, 5-三甲基 -5-氨基曱基環己烷(IPDA)或1, 6-己二胺。所述三胺優選是三氨基 壬烷。
步驟c)中進行光氣化反應時,進料管內壓力(絕對壓力)優選 為200-3000mbar,反應器的反應管出口壓力優選為150-1500mbar。
在混合前光氣流速至少為lm/s,優選為3-20m/s,胺蒸氣在射流孔出 口處流速通常為6-120m/s,優選為20-100m/s。
其中,所述方法還可包括步驟d):快速冷卻從反應管排出的高溫 氣體。
步驟d)可釆用包括液氣噴射吸收器、循環泵和吸收槽的噴射吸 收裝置對高溫氣體進行快速冷卻吸收槽中的吸收液經循環泵增壓 后,經由液氣噴射吸收器的噴嘴進入噴射器,高溫氣體則通過液體高 速流動所形成的負壓而被快速抽吸進入噴射器,從而實現液體和氣體 的充分混合,快速急冷;在吸收槽內反應產物被液相溶劑進一步捕集 和吸收;隨后吸收液經循環泵增壓后一部分輸送至光化液后處理系統 進行脫溶劑、分離純化處理;另一部分與補充的新鮮溶劑匯合輸送至 噴射吸收器對高溫氣體進行冷凝吸收。
優選可在吸收器的頂部設置填料塔,且將經循環泵增壓后的吸收 液中的一部分輸送至填料塔上端,以進一步冷凝吸收吸收器內未被吸 收的氣體。更優選地是,填料塔與一冷凝器相通,填料塔中的氣體進 一步經該冷凝器(水為冷卻介質)冷凝,不凝氣進入HC1和COCh回 收裝置,從而提高了光化液后處理效率。
步驟d)中,所述吸收槽中的吸收液體的溫度為130-150°C,可 選自甲苯、二曱苯、氯苯或鄰二氯苯的純溶劑,或者為含有R(NCO)n 的脂肪族、脂環族或芳香族異氰酸酯的上述溶劑的5%-50%(質量百分 比濃度)作為吸收液,吸收液在進入噴射吸收器前的溫度為80°C-120 °C。
步驟d)中,所述液氣噴射吸收器可為文丘里型、帶長管的旋轉 噴射器或多噴嘴噴射器,且噴射器的級數可為單級或多級,優選在噴 射器出口管道中設置靜態混合器。噴射器吸收效果的增強不限于上述 幾種形式。
其中,通過噴射器內液體的高速噴射可為反應系統提供Ombar至 -700mbar的真空,優選為-200mbar至-500mbar。真空通過控制循環 泵的流量和壓頭來產生,根據反應排氣量,循環泵流量為20升/s-1000
升/s,循環泵壓頭優選表壓為3巴-30巴間。
本發明中所述的異氰酸酯可選自以下化合物中的任一種1, 4-丁 二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、1,4-二異氰酸酯基環己烷、異佛爾 酮二異氰酸酯(IPDI )、 4,4,-二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、三 異氰酸酯基壬烷或曱苯二異氰酸酯(TDI)。
通過在內進料管內設置個數及位置適宜的導流管, 一方面實現兩 股物料在任意位置處混合,另一方面在導流作用下形成旋流,強化渦 流,從而使胺蒸氣與光氣快速混合并反應,減少反應副產物的生成。 此外,通過采用噴射吸收裝置,使從反應管排出的高溫氣體快速冷卻 至產品穩定的溫度,且同時為體系反應過程提供負壓。光氣化產物在 負壓下快速流入噴射器,從而保證了光氣化產物被快速有效地吸收和 處理,并快速冷卻。采用氣體噴射形式吸收裝置具有較大的液氣體積 流量比,較高的吸收強度,較大的處理能力,同時為反應管提供負壓, 更適合于負壓下的光氣化反應,省去了龐大的真空系統,同時避免原 料胺的分解。


圖1是本發明的導流管型射流反應器的一個具體實施例的縱剖面圖。
圖2為沿圖1中A-A線所截的橫截面圖的放大圖。 圖3為本發明方法中所采用的氣體噴射吸收裝置的一種優選實施 方式。
具體實施例方式
以下結合附圖來進一步說明本發明。
圖1為本發明提供的一種導流管型射流反應器1,其包括內進 料管3和位于內進料管3外圍且與內進料管同軸的外進fl"管4,上述 兩個進料管之間限定了環形空間5,外進料管軸向兩端封閉,內進料 的下游同軸連接有反應管7,在所述的內進料管3下游的壁上開有射
流孔6,且所述射流孔6與導流管8相連且實現流體連通。
在本發明所提供的反應器中,外進料管4內優選排布有多孔板、 折流板、填料層等以穩定氣流,環形空間5的空間厚度沒有特別要求, 一般是內進料管的內直徑的0. 1至0. 8倍,優選是0. 2到0. 6倍,更 優選0. 2-0. 4倍。漸擴通道可以理解為在流動方向上橫截面逐漸擴大 的通道。反應管7的內直徑D大于內進料管3的內直徑, 一般反應管 的內直徑D為內進料管的內直徑的1到2倍,優選1. 1到1. 5倍。漸 擴通道與內進泮牛管內流體流動方向夾角a設計為10-30度。射流孔6 的個數為2-20個,優選3-15個,更優選3-10個,全部射流孔6或 導流管8的總橫截面積為內進料管內橫截面積的2%-30%,優選 5%-15%。
圖2為沿圖1中A-A線所截的橫截面圖的放大圖。在一個優選實 施例中,內進料管3內設置有4個導流管8,射流孔6對稱分布于內 進料管的同一橫截面上。導流管的個數為4個。所有導流管8的出口 位于第一虛擬圓9上,該虛線圓與光氣進料管具有同一旋轉軸,第一 虛擬圓9的直徑為內進料管內直徑的0. 1到0. 99倍,優選0. 4到0. 9 倍。導流管8出口在第一虛線圓9上優選對稱排布,導流管出口優選 處于同一橫截面上。導流管8被設置為弧形,該弧形與由射流孔中心、 導流管出口中心及內進料管軸心所限定的第二虛擬圓10重合。單個 導流管出口處胺蒸氣瞬時流動方向優選與第二虛擬圓10相切。通過 導流管的合理安排實現四個導流管出口胺蒸氣在導流作用下形成擾 動旋流,強化了渦流,從而使胺與光氣快速混合及反應。
光氣化反應是在上述反應器內進行的,含有惰性稀釋溶劑蒸氣或 惰性氣體的胺蒸氣從入口 2進入外進料管4,然后流經環形空間5、 開口于內進料管3壁面上的射流孔6進入到導流管8后射入到光氣流 中。光氣流直接從內進料管3輸入到反應器1內。在導流管8的導流 作用下,幾個導流管8內的胺蒸氣流形成大的擾動旋流,強化了渦流, 通常是在強湍流作用下,與光氣流進行混合后通過漸擴通道進入反應 管7中繼續反應,得到相應的異氰酸酯、光氣等的高溫氣體混合物。
高溫混合物隨后進入氣體噴射吸收裝置進行快速冷凝吸收,得到所需 的光化液。
在進行光氣化反應前,胺一般加熱至12(TC-50(TC氣化,較佳的 溫度為25(TC-40(TC,胺蒸氣一般用惰性氣體如氮氣和氬氣,或用惰 性溶劑如甲苯、二曱苯、氯苯、鄰二氯苯、十氫化萘的蒸氣稀釋;光 氣一般熱至120°C-500°C,較佳的溫度為250°C-400°C。以氨基摩爾 數計算,光氣過量25°/。-350%,優選為50%-250°/。,惰性氣體或惰性溶 劑用量一般為氨基摩爾數的0. 1-2倍,優選0. 2-1. 0倍。
在進行光氣化反應時,進料管內壓力(絕對壓力)優選為 200-3000mbar,反應器的反應管出口壓力優選為150-1500mbar。在混 合前光氣流流速至少lm/s,優選3-20m/s,胺蒸氣在射流孔出口處流 速一4殳為6-120m/s,優選20-100m/s。
圖3為本發明方法中所采用的氣體噴射吸收裝置的一種優選實 施方式。在反應管7內完成光氣化作用后,高溫混合氣體隨后進入到 氣體噴射吸收裝置進行冷凝。吸收液經過循環泵14增壓后,經由噴 射吸收器12的噴嘴進入噴射器,高溫氣體則通過高速液體流的抽吸 作用進入噴射器,液體與氣體充分混合,快速急冷;在吸收槽13內 反應產物被液相溶劑進一步捕集和吸收。儲槽內的吸收液經循環泵14 一部分輸送至光化液后處理系統15進行脫溶劑、分離純化, 一部分 輸送至填料塔19上端對吸收槽13內氣相進行洗滌, 一部分輸送至噴 射吸收器12與補充的新鮮溶劑16 —起對高溫氣體產物進行冷凝吸 收。經過填料洗滌層后的氣相再進一步的經過一冷凝器18冷凝后(水 為冷卻介質),其中氣相夾帶的部分溶劑及產品在常壓下流進冷凝器 18,不凝氣進一步進入HC1、 C0Cl2回收裝置17,從而才是高了光化液 后處理效率。
實施例1:
4, 4, -二環己基曱烷二胺(歷DA)、光氣和氮氣以1: 4: 1的摩 爾比分別經由各自的進料管連續地流入反應器內。反應器下游連接有
氣體噴射吸收裝置(用于冷凝)以及過量光氣和氯化氫吸收塔。HMDA、 光氣和氮氣在進入到如圖1所示的反應器前分別預先加熱至360°C。 麗M蒸氣用相對于HMDA蒸氣摩爾數而言1倍的氮氣稀釋而形成混合 物,然后經6個開于內進料管壁上的橫向孔射入到導流管中,橫向孔 及導流管的內徑為1. 5mm,內進料管內徑為12讓,外進料管的內徑為 30mm,環形空間5的內徑為20mm,才黃向孔與環形空間底部的-巨離為 lcm,橫向孔與漸擴面起始點距離L為5cm,漸擴通道與內進料管內流 體流動方向夾角a設計為20度,反應管內徑D為15mm。在單個導流 管出口處胺蒸氣瞬時流動方向與由該導流管的入口中心、出口中心及 光氣進料管旋轉軸軸心所形成的第二虛擬圓相切,且第一虛線圓內直 徑為內進料管內徑的0. 65倍。
通過氣體噴射吸收裝置內高速液體的抽吸作用,使反應管內維持 -400mbar的真空(省卻了繁瑣的真空機組,降低投資)。其中流經導 流管的胺蒸氣與氮氣的混合物的流速約為38m/s,混合前光氣流速約 為8m/s。離開反應器的反應管后,反應產物腿DI用120。C的鄰二氯 苯的HMDI溶液經氣體噴射吸收裝置快速冷卻至140。C-15(TC得到光 化液,通過氣相色"i普分析表明,光化液中HMDI含量為99.24% (氣相 歸一化),,1收率為,1理論收率的97. 9%。
對比實施例1-1:
在相同條件下重復實施例1,用由中心噴嘴和環形空間組成的中 心噴嘴型噴射器代替導流管型射流反應器進行反應,其中中心噴嘴截 面積等于導流管總截面積,中心噴嘴和管式反應器壁間的環形空間的 面積等于實施例1中光氣進料管的面積,混合器后部所連接的反應管 面積等于實施例l反應管面積。在中心噴嘴型反應器內,其中中心噴 嘴走胺蒸氣、氮氣的混和物,環形空間走光氣。實驗發現,通過氣相 色譜分析表明,光化液中HMDI含量為99.08% (氣相歸一化),腿DI 收率為麗DI理論收率的97. 4%。
對比實施例1-2:
采用溶劑吸收釜直接冷凝高溫氣體的方式(體系中需要增加繁瑣 真空機組,及保護機組的冷凝系統)代替氣體噴射吸收裝置,反應管 其它條件與實施例1中相同,HMDI收率為理-淪收率的97. 6°/。。對比例 來看,收率略有下降,同時增加了設備的復雜性。
實施例2:
4, 4, -二環己基曱烷二胺(麗DA)、光氣和氮氣以1: 4: 1的摩 爾比分別經由各自的進料管連續地流入到如圖1所示的反應器內, HMDA、光氣、氮氣在進入到如圖1所示的反應器前分別預先加熱至360 。C。采用與實施例1類似的反應器,氮氣與HMDA蒸氣經4個開于內 進料管壁上的橫向孔射入到導流管中,橫向孔及導流管的內徑為 2.0mm,內進料管內徑為12mm,且第一虛線圓內直徑為內進料管內徑 的O. 7倍,其他尺寸條件同實施例l。反應管內真空為-400mbar,流 經橫向孔的胺蒸氣與氮氣的流速約為34m/s,混合前光氣流速約為 8m/s。離開反應器的反應管后,反應產物HMDI用120。C的鄰二氯苯的 麗DI溶液經氣體噴射吸收裝置快速冷卻至140。C-15(TC得到光化液, HMDI收率為,1理論收率的97. 8%。
實施例3
異佛爾酮二胺(IPDA)、光氣和氮氣以1:4:1的摩爾比進入 到與實施例l相同的反應器中,進入反應器前,IPDA、光氣和氮氣分 別先預熱至320。C,在與實施例1幾乎相同的反應條件下,IPDI的收 率為理論值的98. 8°/。。
權利要求
1.一種導流管型射流反應器,其包括:內進料管(3)和位于內進料管外圍且與內進料管同軸的外進料管(4),上述兩個進料管之間限定了環形空間(5),外進料管軸向兩端封閉,內進料的下游同軸連接有反應管(7),在所述的內進料管下游的壁上開有射流孔(6),且所述射流孔(6)與導流管(8)相連且實現流體連通。
2、 根據權利要求l所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 射流孔(6 )與導流管(8 )之間為圓滑過渡連接,所述射流孔(6 )以及 與其相連的導流管(8)的個數均為2-20個。
3、 根據權利要求2所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 導流管(8)的出口位于與內進料管同軸的第一虛擬圓(9)上,且在第 一虛擬圓(9)上對稱排列,所述第一虛擬圓(9)的直徑為內進料管內 直徑的0. 1至0. 99倍。
4、 根據權利要求3所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 導流管(8)出口處物^f的流動方向與由射流孔中心、導流管出口中心及 內進料管軸心所限定的第二虛擬圓(10 )相切;導流管(8 )設置為弧形, 所述弧形與第二虛擬圓(10)重合。
5、 根據權利要求4所述的導流管型射流反應器,其特征在于,全部 射流孔(6 )或導流管(8 )的總橫截面積為內進料管內橫截面積的2%-30°/。; 且所述射流孔(6 )設置在盡可能接近內進料管(3 )與外進料管(4 )所 形成的環形空間(5)的底部。
6、 根據權利要求5所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 射流孔(6 )全部或部分設置在內進料管(3 )的同 一橫截面內,且對稱 分布于內進料管的管壁上;所述射流孔(6)設置在距離環形空間(5) 底部不超過10cm;所述導流管(8)的出口處于內進料管(3)的同一橫 截面內。
7、 根據權利要求6所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 內進料管(3)下游設有一漸擴通道,漸擴通道之后連接有反應管(7); 反應管的內直徑為內進料管內直徑的1至2倍;所述射流孔(6)距離漸 擴通道起始點的距離為內進料管直徑的1-15倍,漸擴通道與內進料管中 流體流動方向的夾角為10-30度。
8、 根據權利要求7所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 外進料管內設置有多孔板、折流板或填料層。
9、 根據權利要求8所述的導流管型射流反應器,其特征在于,所述 導流管(8)的個數為3-10個;所述第一虛擬圓(9)的直徑為內進料管 內直徑的0. 4至0. 9倍;全部射流孔(6 )或導流管(8 )的總橫截面積 為內進料管內橫截面積的5%-15%;所述射流孔(6 )距離漸擴通道起始點 的距離為內進料管直徑的3-6倍。
10、 一種采用如權利要求1-9中任一項所述的導流管型反應器通過 氣相光氣法制備具有通式R(NCO)n的脂肪族、脂環族或芳香族異氰酸酯的 方法,其中R為具有1-15個碳原子的脂肪族、脂環族或芳香族烴基,且 n為1-10中的整數,該方法包括a )將具有通式R(NH上的胺以及光氣分別加熱至120-500°C,使之氣 化,其中R和n的定義如前;b) 光氣進入且平行地流過反應器(1)的內進料管(3),胺蒸氣由 外進料管入口 (2)進入外進料管(4),隨后通過射流孔(6)和導流管 (8)進入內進料管(3);c) 光氣與胺混合后進入到反應管(7)內進行反應。
11、 根據權利要求IO所述的方法,其特征在于,還包括步驟d):快 速冷卻從反應管排出的高溫氣體。
12、 根據權利要求11所述的方法,其特征在于,所述步驟d)中采 用包括液氣噴射吸收器(12 )、循環泵(14 )和吸收槽(13 )的噴射吸收 裝置對高溫氣體(11)進行快速冷卻。
13、 根據權利要求12所述的方法,其特征在于,流過全部射流孔(6 ) 和導流管(8)的所述胺蒸氣的平均流速為6-120m/s,流過內進^F管(3) 的光氣的平均流速為3-20m/s;導流管(8)出口處胺蒸氣的流速與光氣 流速之比為1: 1至10: 1。
14、 根據權利要求13所述的方法,其特征在于,所述步驟a)中采 用惰性氣體或惰性溶劑的蒸氣對胺蒸氣進行稀釋;所述惰性氣體選用氮 氣或氬氣;惰性溶劑選用甲苯、二甲苯、氯苯、鄰二氯苯或十氫化萘。
15、 根據權利要求14所述的方法,其特征在于,步驟c)中進行光 氣化反應時,進料管(3, 4)內絕對壓力為200-3000mbar,反應器的反 應管出口壓力為150-1500mbar;胺蒸氣在射流孔(6 )出口處流速通常為 6-120m/s。
16、 根據權利要求15所述的方法,其特征在于,步驟d)中,所述 吸收槽(13)中的吸收液體的溫度為130-150°C,可選自甲苯、二甲苯、 氯苯或鄰二氯苯的純溶劑,或者為含有R(NCOh的脂肪族、脂環族或芳香 族異氰酸酯的上述溶劑的溶液,質量百分比濃度為5°/。-50%。
17、 根據權利要求16所述的方法,其特征在于,步驟d)中,所述 液氣噴射吸收器(12)可為文丘里型、帶長管的旋轉噴射器或多噴嘴噴 射器,且噴射器的級數可為單級或多級;在噴射器出口管道中設置靜態 混合器;通過噴射器內液體的高速噴射可為反應系統提供Ombar至 -700mbar的真空。
18、 根據權利要求10-17中任一項所述的方法,其特征在于,所述 的異氰酸酯選自以下化合物中的任一種1,4-丁二異氰酸酯、1,6-己二 異氰酸酯、1,4-二異氰酸酯基環己烷、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4,-二環 己基甲烷二異氰酸酯、三異氰酸酯基壬烷或甲苯二異氰酸酯。
19、 按照權利要求10-17中任一項所述的方法,其特征在于,所述 的通式為R(NH》n的胺選自以下化合物中的任一種1,4-丁二胺、1,6-己 二胺、1,4-二胺基環己烷、l-氨基-3, 3,5-三曱基-5-氨基甲基環己烷、 4,4, -二環己基甲烷二胺、三氨基壬烷,異構體比例為80/20-65/35的 2, 4-/2, 6曱苯二胺混合物或純的2, 4-甲苯二胺。
全文摘要
本發明提供一種導流管型射流反應器以及采用該反應器通過氣相光氣化過程制備異氰酸酯的方法。該導流管型射流反應器通過在內進料管內設置導流管,以形成旋流,強化渦流,從而使胺蒸氣與光氣快速混合并反應,減少反應副產物的生成。此外,本發明方法通過采用噴射吸收裝置,使從反應器排出的高溫氣體快速冷卻至產品穩定的溫度,且同時為體系反應過程提供負壓,省去了龐大的真空系統。
文檔編號B01J12/00GK101372463SQ200710135788
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優先權日2007年8月21日
發明者丁建生, 華衛琦, 孫中平, 尚永華, 李建峰, 勇 王, 王永勝, 馬德強 申請人:寧波萬華聚氨酯有限公司
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