專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備異氰酸酯的反應(yīng)器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在氣相中制備異氰酸酯的反應(yīng)器和通過(guò)該反應(yīng)器制備異氰酸酯 的方法。
背景技術(shù)：
氣相制備異氰酸酯是指以氣相伯胺與光氣進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸酯的方法。歐洲專(zhuān) 利EP0593334A描述了一種在氣相中制備芳香族異氰酸酯的方法，該方法所采用的管式反 應(yīng)器中不包括任何動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，僅僅利用收縮反應(yīng)器壁增加擾動(dòng)，和使用標(biāo)準(zhǔn)混合元件 所獲得的混合效果相比，其混合效果較差，而這種不良混合將導(dǎo)致形成不希望的固體產(chǎn)物。歐洲專(zhuān)利EP0699657A描述了一種在氣相中制備芳香族異氰酸酯的方法，芳香族 二胺與光氣的反應(yīng)在混合反應(yīng)器中進(jìn)行，該反應(yīng)器分為兩個(gè)區(qū)域，內(nèi)區(qū)域?yàn)槎泛凸鈿饣?合的混合區(qū)域，占總反應(yīng)器體積的20 80% ；外區(qū)域?yàn)榻咏钊餍问降姆磻?yīng)區(qū)域，占總 反應(yīng)體積的80 20%。然而，由于至少20%的反應(yīng)體積不會(huì)出現(xiàn)理想的返混，因此導(dǎo)致不 均勻的停留時(shí)間分布，形成不希望的固體產(chǎn)物。歐洲專(zhuān)利EP1362847A描述了一種在氣相中制備異氰酸酯的方法，在該方法中，通 過(guò)與流動(dòng)相關(guān)的措施如在反應(yīng)器中加入均化元件以及確定氣相離析物的中心，提高管式反 應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)特性，從而避免反應(yīng)器中沉積物和導(dǎo)致反應(yīng)器壽命縮短的聚合的次級(jí)產(chǎn)物的 形成。歐洲專(zhuān)利EP1555258A描述了一種在氣相中制備異氰酸酯的混合器和方法，還提 供了一種管式反應(yīng)器，其具有在反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)方向上沿著中心延伸的夾壁導(dǎo)管，在夾壁導(dǎo)管 的內(nèi)壁和外壁之間形成的同心環(huán)狀間隙，通過(guò)此方法來(lái)改善管狀反應(yīng)器中原料的混合，降 低副產(chǎn)物形成的可能性。歐洲專(zhuān)利EP0749958A描述了一種制備三異氰酸酯的方法，在該方法中，三胺與光 氣在不包括任何運(yùn)動(dòng)組件的溫度為200-600°C的柱形反應(yīng)空間中以至少3m/s的流速連續(xù) 光氣化反應(yīng)。以上關(guān)于氣相法制備異氰酸酯的發(fā)明中，良好的初始混合、足夠的反應(yīng)停留時(shí)間 以及在管式反應(yīng)器中足夠的湍流程度和溫度控制是必須的，通過(guò)上述條件的綜合優(yōu)化，可 以獲得較佳的反應(yīng)效果，即較高的選擇性和較少的固體沉淀物的生成，提高最終產(chǎn)物的收 率。為了同時(shí)滿(mǎn)足上述條件，尤其在制備芳香族異氰酸酯的過(guò)程中，需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間， 同時(shí)保證管式反應(yīng)器中的流體具有足夠的流動(dòng)速度。通常工業(yè)化裝置中的管式反應(yīng)器具有 很長(zhǎng)的長(zhǎng)度，即使采用EP01451150A中所述的板式反應(yīng)器也不能避免，這導(dǎo)致裝置建設(shè)投 資的增加以及實(shí)際操作時(shí)的難度?？傊?，在工業(yè)化的氣相光氣化反應(yīng)中，使用大型管式反應(yīng) 器，降低其長(zhǎng)度是有現(xiàn)實(shí)意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的在氣相中制備異氰酸酯的反應(yīng)器和工藝方法，采用該反應(yīng)器，在保證足夠的混合效果的前提下，可以有效地縮短所需要的管式反應(yīng)器的長(zhǎng) 度，從而降低裝置建設(shè)投資以及實(shí)際工業(yè)化光氣化裝置的操作難度，增強(qiáng)裝置的適用性；本 發(fā)明的另一個(gè)目的是提高管式反應(yīng)器內(nèi)的湍動(dòng)程度，增強(qiáng)傳質(zhì)、傳熱效果，改善反應(yīng)效果。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的反應(yīng)器包括內(nèi)進(jìn)料管、外進(jìn)料管、混合器、變 徑聯(lián)接元件和管式反應(yīng)器，其中，所述內(nèi)進(jìn)料管設(shè)置在混合器內(nèi)部，所述外進(jìn)料管通過(guò)混合 器的側(cè)壁與混合器連通，所述混合器的下游通過(guò)變徑聯(lián)接元件與管式反應(yīng)器相連，并且使 得管式反應(yīng)器的直徑大于混合器的直徑，所述管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有內(nèi)構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，其中所述混合器的變徑聯(lián)接元件的連接面是規(guī)則的 或不規(guī)則的，包括但不限于曲面或階梯狀連接面等，所述變徑聯(lián)接元件優(yōu)選為截頭圓錐形； 所述連接面與反應(yīng)器軸線(xiàn)之間的夾角為5 45°，優(yōu)選為10 30° ；當(dāng)所述連接面不規(guī)則 時(shí)，將連接面的兩端用直線(xiàn)連接，然后計(jì)算該直線(xiàn)與反應(yīng)器軸線(xiàn)之間的夾角。根據(jù)本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，其中所述混合器為動(dòng)態(tài)混合器、靜態(tài)混合器或中心 射流式混合器。根據(jù)本發(fā)明所提供的反應(yīng)器的一種具體的實(shí)施方式，其中所述內(nèi)進(jìn)料管的下端設(shè) 有噴嘴，一般情況下，為了保證良好的初始混合效果，需要保證混合前光氣的流速至少為 lm/s ；胺氣在內(nèi)進(jìn)料管?chē)娮焯幍牧魉贋?2-120m/s。因此，不宜將初步混合區(qū)域的直徑設(shè)計(jì) 過(guò)大，這導(dǎo)致反應(yīng)器的直徑也不能過(guò)大，而為了保證反應(yīng)原料在反應(yīng)器內(nèi)的充分混合，通常 只有延長(zhǎng)管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度，這不僅增加了設(shè)備成本，也增大了工業(yè)化的操作難度。本發(fā)明 通過(guò)在混合器和管式反應(yīng)器中設(shè)置變徑聯(lián)接元件將混合器和管式反應(yīng)器結(jié)合，在保證混合 器的直徑不被增大的同時(shí)，可以很方便地增加管式反應(yīng)器的直徑，從而減少管式反應(yīng)器的 長(zhǎng)度。在本發(fā)明中，為了保證反應(yīng)器長(zhǎng)度減少后的反應(yīng)效果，在管式反應(yīng)器中設(shè)置內(nèi)構(gòu) 件以提高管式反應(yīng)器中的湍流程度，增強(qiáng)管式反應(yīng)器內(nèi)的傳遞效果。這些內(nèi)構(gòu)件可以是規(guī) 則，也可以是不規(guī)則的，優(yōu)選是規(guī)則的。已知的內(nèi)構(gòu)件包括但不限于多孔板、篩網(wǎng)、規(guī)整填 料、散裝填料等，優(yōu)選為規(guī)整填料；所述內(nèi)構(gòu)件可以為一段，也可以為多段，通常內(nèi)構(gòu)件的總 長(zhǎng)度為管式反應(yīng)器直徑的2-8倍，優(yōu)選為3-5倍；當(dāng)所述內(nèi)構(gòu)件為多段時(shí)，相鄰兩段內(nèi)構(gòu)件 之間的間距為管式反應(yīng)器直徑的0. 5-1倍；所述內(nèi)構(gòu)件是可拆卸的，即，可以很方便地從管 式反應(yīng)器中取出清洗，并重新放入反應(yīng)器中使用；所述內(nèi)構(gòu)件的材質(zhì)可以采用金屬材料或 非金屬材料，優(yōu)選在光氣化反應(yīng)條件下惰性的非金屬多孔材料，如陶瓷、碳化硅、石英玻璃 等，進(jìn)一步優(yōu)選在光氣化反應(yīng)條件下具有良好的導(dǎo)熱性質(zhì)的材料，如碳化硅等；每段內(nèi)構(gòu)件 通過(guò)支承板放置在管式反應(yīng)器中，支承板一般采用柵格式，也可以采用其它的形式，如孔板 式，支承板可以拆卸，便于內(nèi)構(gòu)件的拆卸。根據(jù)本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，其中所述管式反應(yīng)器包括單管式反應(yīng)器、列管式反 應(yīng)器、單板式反應(yīng)器或列板式反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述管式反應(yīng)器 為單管式反應(yīng)器，優(yōu)選呈中心軸對(duì)稱(chēng)的單圓管式反應(yīng)器，其橫截面直徑與管式反應(yīng)器的管 長(zhǎng)之間的比< 1，優(yōu)選<0.5 ；根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述管式反應(yīng)器為單 板式反應(yīng)器，并且該板式反應(yīng)器中的內(nèi)部通道的寬高比至少為2 1。本發(fā)明還提供了一種采用上述反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法，所述方法包括以下步 驟
1)將伯胺和光氣預(yù)熱成氣體；采用惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽稀釋伯胺氣體，所 得到的經(jīng)稀釋后的伯胺混合氣體由內(nèi)進(jìn)料管進(jìn)入混合器；光氣由外進(jìn)料管進(jìn)入混合器，兩 股物料在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)；2)在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)后得到的反應(yīng)物流經(jīng)變徑聯(lián)接元件進(jìn)入管式反應(yīng)器中進(jìn) 一步反應(yīng)，所得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)吸收冷凝處理后得到異氰酸酯產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備異氰酸酯的方法，其中所述伯胺和光氣的預(yù)熱溫度比所 述伯胺的沸點(diǎn)高10 200°C，優(yōu)選比所述伯胺的沸點(diǎn)高20 100°C。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備異氰酸酯的方法，其中所述伯胺和光氣可以采用電加 熱、蒸汽加熱、熔鹽加熱等方式進(jìn)行預(yù)熱，最終使伯胺和光氣氣化成290 50(TC的氣體，優(yōu) 選為300 400°C的氣體，并且其中不含有任何未氣化的伯胺或光氣液滴；伯胺氣體采用 惰性氣體或惰性溶劑進(jìn)行稀釋?zhuān)龆栊詺怏w選自氮?dú)狻鍤?、氦氣、二氧化碳中的一種或 多種，所述惰性溶劑為鹵素取代的或未取代的芳烴，例如甲苯、二甲苯、鄰二氯苯或十氫化 萘。所述惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽與伯胺的摩爾比為8 1 1 1，優(yōu)選為5 1 1.2 1 ；惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽在與伯胺氣體混合前最好被預(yù)熱至與伯胺氣體相同 的溫度。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備異氰酸酯的方法，其中所述光氣與伯胺中的胺基的摩爾 比為10 1 1 1，優(yōu)選為6 1 2 1 ；兩股反應(yīng)物料在混合器內(nèi)的混合時(shí)間小于 0. 1秒；經(jīng)混合、反應(yīng)得到的反應(yīng)物流在管式反應(yīng)器中的停留時(shí)間為1 30秒，優(yōu)選2 20 秒，進(jìn)一步優(yōu)選3 15秒。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備異氰酸酯的方法，其中所述伯胺包括芳香族伯胺或脂肪 族伯胺，優(yōu)選氣化后不會(huì)分解的二胺，例如甲苯二胺(TDA)、亞甲基二苯胺(MDA)、1，6_己二 胺(HDA)、異佛爾酮二胺(IPDA)中，進(jìn)一步優(yōu)選為氣化后不會(huì)分解的芳香族二胺，例如甲苯 二胺、亞甲基二苯胺等，更進(jìn)一步優(yōu)選質(zhì)量比為80/20或65/25的2，4/2，6_甲苯二胺混合 物或者2，4-甲苯二胺。在本發(fā)明中，本領(lǐng)域常用的吸收塔或冷凝器均可用作吸收裝置對(duì)管式反應(yīng)器中所 得到的氣體產(chǎn)物進(jìn)行吸收冷凝處理。本發(fā)明所提供的方法適合制備甲苯二異氰酸酯(TDI)、 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、1，6_己二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，特 別適合制備甲苯二異氰酸酯(TDI)。在本發(fā)明中，由于在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)中采用了變徑聯(lián)接，管式反應(yīng)器的直徑可以大 大增加，在保證足夠長(zhǎng)的停留時(shí)間的前提下，可以顯著降低管式反應(yīng)器的整體長(zhǎng)度，增加了 設(shè)備的可操作性，也使整個(gè)裝置的投資明顯降低；另外，由于在管式反應(yīng)器中設(shè)置了內(nèi)構(gòu) 件，即使在反應(yīng)器內(nèi)的氣速較低的情況下，也可以保證反應(yīng)器內(nèi)的傳遞效果，從而達(dá)到一個(gè) 較為理想的反應(yīng)效果。


圖1為本發(fā)明的一種優(yōu)選的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為內(nèi)進(jìn)料管，2為外進(jìn)料 管，3為混合器，4為變徑聯(lián)接元件，5為管式反應(yīng)器，6為填料內(nèi)構(gòu)件，7為支承板，α為變徑 聯(lián)接元件與反應(yīng)器軸線(xiàn)的夾角，F(xiàn)l為伯胺混合氣體進(jìn)料，F(xiàn)2為光氣進(jìn)料，F(xiàn)3為氣體產(chǎn)物。
具體實(shí)施例方式以下參考圖1進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。圖1是本發(fā)明所提供的一種優(yōu)選的在氣相中制備異氰酸酯的反應(yīng)器。所述反應(yīng)器 包括內(nèi)進(jìn)料管1、外進(jìn)料管2、混合器3、變徑聯(lián)接元件4和管式反應(yīng)器5，其中，內(nèi)進(jìn)料管1 與混合器3同軸安裝，外進(jìn)料管2通過(guò)混合器的側(cè)壁與混合器3連通，混合器3的下端經(jīng)變 徑聯(lián)接元件4與管式反應(yīng)器5相連，管式反應(yīng)器5中設(shè)有兩段填料內(nèi)構(gòu)件6，每段填料內(nèi)構(gòu) 件通過(guò)支撐板7設(shè)置在管式反應(yīng)器5中。變徑聯(lián)接元件4為截頭圓錐形，其連接面與反應(yīng) 器的軸線(xiàn)之間的夾角α為5 45°。如圖1所示，將伯胺和惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽預(yù) 熱到高于伯胺的沸點(diǎn)10-200°C的溫度，其中伯胺被氣化成氣體與上述惰性氣體或惰性溶劑 的蒸汽形成伯胺混合氣體，沿Fl進(jìn)入內(nèi)進(jìn)料管1，將光氣同時(shí)預(yù)熱到與伯胺混合氣體相同 的溫度后，沿F2進(jìn)入外進(jìn)料管2，上述兩股物料氣體在混合器3的噴嘴處快速混合并進(jìn)行 初步的反應(yīng)。原料氣經(jīng)過(guò)初步混合、反應(yīng)后，所生成的產(chǎn)物先經(jīng)過(guò)變徑聯(lián)接元件4，然后進(jìn) 入到管式反應(yīng)器5中進(jìn)一步反應(yīng)，所述產(chǎn)物在管式反應(yīng)器5內(nèi)的停留時(shí)間為1 30秒，優(yōu) 選2 20秒，進(jìn)一步優(yōu)選3 15秒。反應(yīng)得到的氣體產(chǎn)物沿F 3進(jìn)入吸收裝置進(jìn)行冷凝 吸收處理，得到異氰酸酯產(chǎn)品。以下實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的反應(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。對(duì)比例1采用直徑為Im的煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司自制的中心射流式混合器，該混 合器的下端連接單圓管式反應(yīng)器，該管式反應(yīng)器的直徑與中心射流式混合器相同。所述中 心射流式混合器設(shè)有內(nèi)進(jìn)料管和外進(jìn)料管，在320°C下將質(zhì)量比為80 20的2，4_甲苯二 胺和2，6_甲苯二胺的混合氣體與鄰二氯苯混合、稀釋?zhuān)彾缺?ODCB)與二胺的摩爾比為 3 1。稀釋后的二胺混合氣體與光氣經(jīng)過(guò)混合器快速混合后進(jìn)入管式反應(yīng)器，光氣與甲苯 二胺中的氨基的摩爾比為5 1。氣相反應(yīng)物在管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)停留時(shí)間為7秒。該 管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)氣速為3m/s。為了保證足夠的反應(yīng)停留時(shí)間，該管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度為 21m。在反應(yīng)器之后，氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝吸收得到甲苯二異氰酸酯。以甲苯二胺的進(jìn)料量計(jì)算， 最終光氣化反應(yīng)的收率為97. 2%。對(duì)比例2采用與對(duì)比例1相同的中心射流式混合器，并且該混合器的下端通過(guò)圖1中所示 的變徑聯(lián)接元件連接單圓管式反應(yīng)器，該聯(lián)接元件沿混合器軸線(xiàn)方向上的長(zhǎng)度為0. 866m, 變徑聯(lián)接元件的連接面與混合器軸線(xiàn)之間的夾角為30°。經(jīng)過(guò)變徑聯(lián)接元件，單圓管式反 應(yīng)器的直徑變?yōu)?m，長(zhǎng)度為4. 8m，變徑聯(lián)接元件和管式反應(yīng)器的總長(zhǎng)度約為5. 7m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低 于對(duì)比例1中的管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度。在320°C下，將質(zhì)量比為80 20的2，4_甲苯二胺和2，6_甲苯二胺的混合氣體與 鄰二氯苯混合、稀釋?zhuān)彾缺?ODCB)與二胺的摩爾比為3 1。稀釋后的二胺混合氣體與 光氣在中心射流式混合器內(nèi)快速混合，經(jīng)初步反應(yīng)后進(jìn)入管式反應(yīng)器，光氣與甲苯二胺中 的氨基的摩爾比為5 1，初步反應(yīng)所得的氣體混合物在管式反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為7秒。 管式反應(yīng)器內(nèi)的物料氣流的速度為0. 75m/s。在反應(yīng)器之后，氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝吸收得到甲苯 二異氰酸酯。以甲苯二胺的進(jìn)料量計(jì)算，最終光氣化反應(yīng)的收率為95. 1%。
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實(shí)施例1采用與對(duì)比例2相同的中心射流式混合器、變徑聯(lián)接元件和單圓管式反應(yīng)器，同 時(shí)在管式反應(yīng)器中增加了碳化硅的規(guī)整填料以增加反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)、傳熱效果。所述碳 化硅規(guī)整填料為中科院沈陽(yáng)金屬研究所定制，從變徑聯(lián)接元件的下端開(kāi)始放置，在管式反 應(yīng)器內(nèi)設(shè)置兩段碳化硅規(guī)整填料，每段采用柵格支承板固定，每段填料長(zhǎng)2m，兩段填料之間 距離0. 6m。在320°C下，將質(zhì)量比為80 20的2，4_甲苯二胺和2，6_甲苯二胺的混合氣體與 鄰二氯苯混合、稀釋?zhuān)彾缺?ODCB)與二胺的摩爾比為3 1。稀釋后的二胺混合氣體與 光氣在中心射流式混合器內(nèi)快速混合，經(jīng)初步反應(yīng)后進(jìn)入管式反應(yīng)器，光氣與甲苯二胺中 的氨基的摩爾比為5 1，初步反應(yīng)所得的氣體混合物在管式反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為7秒。 管式反應(yīng)器內(nèi)的物料氣流的速度為0. 75m/s。在反應(yīng)器之后，氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝吸收得到甲苯 二異氰酸酯。以甲苯二胺的進(jìn)料量計(jì)算，最終光氣化反應(yīng)的收率為97.4%。這說(shuō)明采用本 發(fā)明所述的在混合器和管式反應(yīng)器之間設(shè)置變徑聯(lián)接元件的反應(yīng)器制備異氰酸酯，不僅顯 著降低了管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度，同時(shí)通過(guò)在管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置內(nèi)構(gòu)件，改善了反應(yīng)效果，也保 證了產(chǎn)品收率。
權(quán)利要求
一種制備異氰酸酯的反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括內(nèi)進(jìn)料管、外進(jìn)料管、混合器、變徑聯(lián)接元件和管式反應(yīng)器；其中，所述內(nèi)進(jìn)料管設(shè)置于混合器內(nèi)部，所述外進(jìn)料管通過(guò)混合器的側(cè)壁與混合器連通，所述混合器的下端通過(guò)變徑聯(lián)接元件與管式反應(yīng)器相連，并且使得管式反應(yīng)器的直徑大于混合器的直徑，所述管式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有內(nèi)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述變徑聯(lián)接元件的連接面與反應(yīng)器 軸線(xiàn)之間的夾角為5 45°，優(yōu)選為10 30° ；所述連接面是規(guī)則的或不規(guī)則的，優(yōu)選是 規(guī)則的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于所述內(nèi)構(gòu)件是可拆卸的，其選自多孔板、 篩網(wǎng)、規(guī)整填料、散裝填料中的一種或多種，優(yōu)選為規(guī)整填料；所述內(nèi)構(gòu)件的材質(zhì)采用金屬 材料或非金屬材料，優(yōu)選為惰性的非金屬多孔材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述內(nèi)構(gòu)件材質(zhì)采用陶瓷、碳化硅、石 英玻璃，優(yōu)選采用碳化硅；所述內(nèi)構(gòu)件為一段或多段，內(nèi)構(gòu)件的總長(zhǎng)度為管式反應(yīng)器直徑的 2-8倍，優(yōu)選3-5倍；每段內(nèi)構(gòu)件通過(guò)支承板放置在管式反應(yīng)器中，支承板采用柵格式或孔 板式，所述支承板是可拆卸的；當(dāng)內(nèi)構(gòu)件為多段時(shí)，相鄰兩段內(nèi)構(gòu)件之間的間距為管式反應(yīng) 器直徑的0. 5-1倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述混合器為動(dòng)態(tài)混合器、靜態(tài)混合器 或中心射流式混合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述管式反應(yīng)器為單管式反應(yīng)器、列管 式反應(yīng)器、單板式反應(yīng)器或列板式反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述管式反應(yīng)器為單管式反應(yīng)器，優(yōu)選 為呈中心軸對(duì)稱(chēng)的單圓管式反應(yīng)器，其橫截面直徑與管式反應(yīng)器的管長(zhǎng)之間的比< 1，優(yōu)選 ^ 0. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述管式反應(yīng)器為單板式反應(yīng)器，并且 所述單板式反應(yīng)器中的內(nèi)部通道的寬高比至少為2 1。
9.采用前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法，該方法包括以下步驟1)將伯胺和光氣預(yù)熱成氣體；采用惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽稀釋伯胺氣體，所得到 的經(jīng)稀釋后的伯胺混合氣體由內(nèi)進(jìn)料管進(jìn)入混合器；光氣由外進(jìn)料管進(jìn)入混合器，兩股物 料在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)；2)在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)后得到的反應(yīng)物流經(jīng)變徑聯(lián)接元件進(jìn)入管式反應(yīng)器中進(jìn)一步 反應(yīng)，所得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)吸收冷凝處理后，得到異氰酸酯產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟1)中惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽 在與伯胺氣體混合前被預(yù)熱至與所述伯胺氣體相同的溫度，預(yù)熱溫度比所述伯胺的沸點(diǎn)高 10 200 °C，優(yōu)選高 20 100 °C。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽與伯 胺的摩爾比為8 1 1 1，優(yōu)選為5 1 1.2 1。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述光氣與伯胺中的氨基的摩爾比為 10 1 1 1，優(yōu)選為6 1 2 1。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述伯胺混合氣體與光氣2在混合器內(nèi)的混合時(shí)間小于0. 1秒；所述在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)后得到的反應(yīng)產(chǎn)物在管式 反應(yīng)器中的停留時(shí)間為1 30秒，優(yōu)選為2 20秒，進(jìn)一步優(yōu)選為3 15秒。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述伯胺包括芳香族伯胺或脂肪族伯 胺，優(yōu)選氣化后不會(huì)分解的二胺，進(jìn)一步優(yōu)選氣化后不會(huì)分解的芳香族二胺。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述伯胺選自甲苯二胺、亞甲基二苯 胺、1，6_己二胺、異佛爾酮二胺中的一種；優(yōu)選地，所述伯胺為甲苯二胺或亞甲基二苯胺， 進(jìn)一步優(yōu)選為質(zhì)量比為80/20或65/25的2，4/2，6-甲苯二胺混合物或者2，4-甲苯二胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在氣相中制備異氰酸酯的反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括混合器和管式反應(yīng)器，其中在混合器和管式反應(yīng)器之間設(shè)置5～45°的變徑聯(lián)接元件，并且在管式反應(yīng)器中設(shè)有內(nèi)構(gòu)件。本發(fā)明還包括采用所述反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法，該方法包括以下步驟將伯胺采用惰性氣體或惰性溶劑的蒸汽稀釋?zhuān)♂尯蟮牟坊旌蠚怏w和光氣在混合器內(nèi)混合、反應(yīng)；反應(yīng)所得到的反應(yīng)物流經(jīng)混合器和管式反應(yīng)器的變徑聯(lián)接進(jìn)入管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)，得到的產(chǎn)物經(jīng)冷凝吸收處理得到異氰酸酯產(chǎn)品。采用本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，通過(guò)在混合器和管式反應(yīng)器之間設(shè)置變徑聯(lián)接可以縮短管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度；在管式反應(yīng)器中設(shè)置內(nèi)構(gòu)件，可以改善反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)效果，提高產(chǎn)物收率。
文檔編號(hào)C07C263/10GK101879425SQ20101023206
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者于天杰, 華衛(wèi)琦, 孫中平, 尚永華, 張顏濤, 石濱, 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