用于胺的光氣化的高度隔離的噴射混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方式提供了具有至少圓柱狀內(nèi)表面或圓柱狀外表面和增加數(shù)目的噴射孔(102)的混合導(dǎo)管(100)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的混合導(dǎo)管改進了混合速度，從而減少了不期望的副產(chǎn)物的形成，而不會損失結(jié)構(gòu)完整性。特別地，本發(fā)明的實施方式提供了具有基本上為圓形的混合導(dǎo)管(100)的靜態(tài)混合器(150)，所述混合導(dǎo)管(100)具有超過約22個噴射孔。
【專利說明】用于胺的光氣化的高度隔離的噴射混合器
[0001]發(fā)明背景【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實施方式涉及用于混合流體組分(如在反應(yīng)性化學(xué)過程中光氣和胺的混合)的混合設(shè)備。
[0003]相關(guān)技術(shù)說明
[0004]常用混合裝置的領(lǐng)域可以大致分為兩個主要區(qū)域:動態(tài)或機械混合器和靜態(tài)混合器。動態(tài)或機械混合器依靠的是某種類型的運動部件或某些類型的多個運動部件，以確保組分得到期望的或充分的混合。靜態(tài)混合器通常不具有明顯的運動部件，取而代之的是，其依靠所混合的流體內(nèi)的壓差和流型來促進混合。本申請的主要目的在于靜態(tài)混合器，但也可以與動態(tài)混合器聯(lián)用。
[0005]異氰酸酯是特征為N=C=O官能團的分子。最廣泛使用的異氰酸酯是芳族化合物。商業(yè)上廣泛生產(chǎn)兩種芳族異氰酸酯，即甲苯二異氰酸酯(TDI)和亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)。異氰酸酯可以與多元醇反應(yīng)形成聚氨酯。主要的聚氨酯應(yīng)用是硬質(zhì)泡沫體(所述硬質(zhì)泡沫體是良好的絕緣體，且大量地用于器械、汽車和建筑業(yè)中)和軟質(zhì)泡沫體(所述軟質(zhì)泡沫體可以用于褥墊和家具應(yīng)用中)。此外，還廣泛生產(chǎn)了脂族異氰酸酯(如六亞甲基二異氰酸酯)，并且將其用于特殊應(yīng)用中，如耐磨損和抗UV的涂層。
[0006]光氣和胺的混合在異氰酸酯的生產(chǎn)過程中是一個重要的步驟。異氰酸酯的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率取決于包括兩股連續(xù)反應(yīng)物流料(即胺和光氣)的混合和隨后的反應(yīng)過程的效率。次級反應(yīng)(如光氣化產(chǎn)物和胺之間反應(yīng)形成脲和其它脲的衍生物)最終降低了生產(chǎn)過程的產(chǎn)率和質(zhì)量。當需要制備異氰酸酯時，次級反應(yīng)導(dǎo)致了不期望的產(chǎn)物(例如脲和脲的衍生物(如碳二亞胺和脲酮亞胺(uretonimines)))的產(chǎn)生?？偟幕瘜W(xué)反應(yīng)可描述如下:
[0007]胺+光氣一異氰酸酯+鹽酸+脲+碳二亞胺+脲酮亞胺+不期望的產(chǎn)物
[0008]盡管許多已知和未知的因素控制了主要反應(yīng)的質(zhì)量，但是光氣與胺的比例的增力口、胺在溶劑中的稀釋、或有效的混合使不期望的副產(chǎn)物的形成最小化。一些不期望的副產(chǎn)物可以是固體，且與生產(chǎn)過程中采用的工藝設(shè)備的污垢有關(guān)。
[0009]因此，具有不適當混合的混合器設(shè)計可導(dǎo)致較低的期望產(chǎn)物的總產(chǎn)率，或者可產(chǎn)生會阻塞或弄臟反應(yīng)器系統(tǒng)的產(chǎn)物，從而導(dǎo)致停機時間和/或增加的維修成本。
[0010]圖1說明了圓柱狀導(dǎo)管3的局部剖面透視圖，其中光氣流I從右至左地行進，將胺流2通過穿過圓柱狀導(dǎo)管3的噴射孔4注入光氣流I中。傳統(tǒng)上，在導(dǎo)管3中僅制造了少量噴射孔4。然而，傳統(tǒng)的靜態(tài)混合物常常由于無效的混合而產(chǎn)生不期望的產(chǎn)物。
[0011]Zaby等(美國專利5，117,048)指出導(dǎo)管和噴射孔的直徑限制了噴射孔的數(shù)目，其提供了具有6至12個噴射孔的導(dǎo)管(權(quán)利要求9和實施例1-6)。Shang等(美國公開2011/0124907)教導(dǎo)了具有2至20個噴射孔的圓柱狀導(dǎo)管(權(quán)利要求2)。
[0012]Ding等(美國公開2008/0159065)教導(dǎo)了具有22、24或52個噴射孔的矩形導(dǎo)管(圖4-6，實施例1-4)。Ding指出，使用具有大縱橫比的矩形導(dǎo)管(其中橫截面的一個尺寸顯著大于其它尺寸)可以容納上述數(shù)目的噴射孔，從而改進射流的混合。然而，由于光氣導(dǎo)管的內(nèi)部和外部之間的高壓差以及在彎曲處的大量結(jié)構(gòu)應(yīng)力使得需要相當厚的混合導(dǎo)管，所以矩形導(dǎo)管對于安裝是不實用的。
[0013]具有如下所述的靜態(tài)混合器是合乎期望的:其改進了光氣和胺的混合，從而限制了不期望產(chǎn)物的制備。
[0014]發(fā)明概述
[0015]本發(fā)明的實施方式涉及可以單獨使用或與動態(tài)混合器聯(lián)用的靜態(tài)混合設(shè)備。
[0016]靜態(tài)混合設(shè)備的一種實施方式提供了混合導(dǎo)管?；旌蠈?dǎo)管包含圍繞著軸且沿著所述軸包封內(nèi)體積的側(cè)壁。所述內(nèi)體積在相對的末端上具有兩個孔，使得軸向流沿著所述軸進入和離開所述內(nèi)體積。所述側(cè)壁具有面向內(nèi)體積的內(nèi)表面和面向外部的外表面。所述內(nèi)表面的橫截面和所述外表面的橫截面中的至少一個是圓形的。在垂直于所述軸的平面中形成了穿過側(cè)壁的多個噴射孔。多個噴射孔使得側(cè)向流流入內(nèi)體積中，所述多個噴射孔的數(shù)目大于20。
[0017]另一本發(fā)明的實施方式提供了靜態(tài)混合器，其包含根據(jù)本發(fā)明的實施方式的混合導(dǎo)管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了可以具體理解本發(fā)明的上述特征，可參照實施方式更具體地描述上文簡要概述的本發(fā)明，所述實施方式中的一些在附圖中進行了說明。然而，應(yīng)注意，附圖僅僅說明了本發(fā)明的典型實施方式，因此不應(yīng)認為其限制了本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可允許其它等效的實施方式。
[0019]圖1示意性的說明了在用于混合光氣和胺的現(xiàn)有技術(shù)的典型靜態(tài)混合器中的流動排布。
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的靜態(tài)混合器的剖視圖。
[0021]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的混合導(dǎo)管的剖視圖。
[0022]圖3B是圖3A的混合導(dǎo)管的側(cè)視圖。
[0023]圖4是展示圖2中所示的靜態(tài)混合器的模擬的混合器性能的圖。
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的靜態(tài)混合器的剖視圖。
[0025]圖6是展示圖5中所示的靜態(tài)混合物的預(yù)測的模擬混合器性能的圖。
[0026]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的混合導(dǎo)管的剖視圖。
[0027]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的混合導(dǎo)管的剖視圖。
[0028]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的混合導(dǎo)管的剖視圖。
[0029]為了便于理解，已盡可能地使用相同的附圖標記來指示各圖中共同的相同要件。預(yù)期在一種實施方式中披露的要件在沒有特殊說明的情況下可有利地用于其它實施方式中。
[0030]具體說明
[0031]本發(fā)明的實施方式涉及在涉及或不涉及化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用中用于混合各組分的靜態(tài)混合設(shè)備，其中混合是決速步，可能引起不期望的副產(chǎn)物的形成。本發(fā)明的實施方式提供了用于在高反應(yīng)性化學(xué)反應(yīng)進行期間混合流體組分(如光氣和胺)的混合設(shè)備。[0032]當?shù)谝涣魍ㄟ^混合導(dǎo)管并且與經(jīng)一個或多個穿過混合導(dǎo)管而形成的噴射孔注入混合導(dǎo)管中的第二流相交時，本發(fā)明的實施方式在第一流(通常是主錯流(maincross-flow))中產(chǎn)生了速度分布。
[0033]本發(fā)明的實施方式提供了具有至少圓柱狀內(nèi)表面和/或圓柱狀外表面和增加數(shù)目的噴射孔的混合導(dǎo)管。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的混合導(dǎo)管改進了混合速度，從而減少了不期望的副產(chǎn)物的形成，而不損失結(jié)構(gòu)完整性。具體地，本發(fā)明的實施方式提供了具有基本上為圓形的混合導(dǎo)管的靜態(tài)混合器，所述混合導(dǎo)管具有超過約20個噴射孔。
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的靜態(tài)混合器150的剖視圖。靜態(tài)混合器150包含限定了內(nèi)體積154的第一流導(dǎo)管153，其使得第一流105沿著縱軸156流過。在一種實施方式中，第一流導(dǎo)管153包含入口端152和出口端158。
[0035]在第一流導(dǎo)管153的入口端152和出口端158之間連結(jié)混合導(dǎo)管100。混合導(dǎo)管100包含圍繞中心軸103的側(cè)壁101。定位混合導(dǎo)管100，以使得中心軸103與第一流導(dǎo)管153的縱軸156重合。側(cè)壁101限定了與第一流導(dǎo)管153的內(nèi)體積154同軸的內(nèi)體積107。形成穿過側(cè)壁101的多個噴射孔102，所述多個噴射孔102使混合導(dǎo)管100的內(nèi)體積107與混合導(dǎo)管100的外部流體連通。
[0036]將第二流導(dǎo)管155與第一流導(dǎo)管153連接。使第二流導(dǎo)管155連結(jié)第一流導(dǎo)管153的入口端152和出口端158，第二流導(dǎo)管155限定了包圍混合導(dǎo)管100的環(huán)形腔159。環(huán)形腔159使得第二流104通過多個噴射孔102進入混合導(dǎo)管100的內(nèi)體積107，與第一流105混合。
[0037]第一流105進入靜態(tài)混合器150，其從入口端152通過內(nèi)體積154流向出口端158。第二流104在第二流導(dǎo)管155的入口 108處進入靜態(tài)混合器150，流向環(huán)形腔159，隨后進入混合導(dǎo)管100的內(nèi)體積107，從而通過多個噴射孔102與第一流105混合。混合流157通過第一流導(dǎo)管153的出口端158離開靜態(tài)混合器150。
[0038]混合導(dǎo)管100隔離了第一流導(dǎo)管153與第二流導(dǎo)管155，以使得第二流104可以僅與第一流105通過在混合導(dǎo)管100中的多個噴射孔102混合。可以設(shè)計混合導(dǎo)管100的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，以獲得期望的混合結(jié)果。
[0039]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的混合導(dǎo)管100的剖視圖。圖3B是混合導(dǎo)管100的側(cè)視圖?；旌蠈?dǎo)管100的側(cè)壁101包圍了中心軸103，形成了內(nèi)體積107。側(cè)壁101是關(guān)于中心軸103旋轉(zhuǎn)對稱的，從而使得側(cè)壁101的強度最大化，而無需增加側(cè)壁101的厚度來經(jīng)受在操作期間承載于側(cè)壁101上的徑向應(yīng)力和軸向應(yīng)力，例如，在圖2的靜態(tài)混合器150中，由第一流105和第二流104之間的壓差引起的對側(cè)壁101的應(yīng)力。在一種實施方式中，側(cè)壁101具有基本上為圓形的橫截面，內(nèi)體積107為圓柱體體積。在一種實施方式中，內(nèi)表面111和外表面112中的至少一個具有圓形橫截面。
[0040]形成穿過側(cè)壁101的多個噴射孔102。在一種實施方式中，多個噴射孔102沿側(cè)壁101均勻地分布于基本上與中心軸103垂直的平面113中。每個噴射孔102可以是圓形的、橢圓形的、多邊形的、或其它合適的形狀。每個噴射孔102具有在外表面112上的第一端102a和在內(nèi)表面111上的第二端102b。在一種實施方式中，每個噴射孔102的第一端102a和第二端102b具有相同的形狀，從而提供了圓柱狀的孔。在可替換的實施方式中，每個噴射孔102可以是錐形的，其具有寬于第二端102b的第一端102a。[0041]設(shè)定噴射孔102的數(shù)目，以獲得改進的混合結(jié)果和減少不期望的副產(chǎn)物。多種參數(shù)可以影響噴射孔102的數(shù)目，如混合導(dǎo)管100的直徑、進入混合導(dǎo)管100的第一流105的平均速度、以及第一流105和第二流104的流速之比。當將混合導(dǎo)管100用于光氣化過程中時，用于胺流的噴射孔102的數(shù)目可以受多種因素影響，如用于進入光氣的管道的直徑、光氣的平均速度、和胺/光氣流速之比。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，在相同的流速下，可以通過增加噴射孔102的數(shù)目來改進靜態(tài)混合器(如靜態(tài)混合器150)的性能。通過噴射孔102的壓力下降與這些孔的總橫截面面積緊密相關(guān)?？梢酝ㄟ^在增加噴射孔102的數(shù)目時減少噴射孔尺寸，來保持壓差。通過產(chǎn)率損失(或不期望的副產(chǎn)物的百分數(shù))來測量靜態(tài)混合器150的性能。不意圖受理論約束，第二物料流的較小物料流(通過較多的噴射孔獲得)與第一物料流的混合快于第二物料流的較大物料流與第一物料流的混合。
[0043]然而，機械完整性和污垢問題可能將噴射孔限制在合理的數(shù)目之內(nèi)。例如，噴射孔102的數(shù)目可能受側(cè)壁101的幾何結(jié)構(gòu)限制。在一種實施方式中，各噴射孔102的第一端102a具有寬度115，相鄰的噴射孔102彼此相距距離114。隨著噴射孔102的數(shù)目的增加，距離114與寬度115的比例減少。距離114與寬度115的比例需保持在高于一定數(shù)值，以確?；旌蠈?dǎo)管100在結(jié)構(gòu)上是完好的?；谟糜跇?gòu)建導(dǎo)管100的材料的強度來確定該比例。
[0044]可替換地，可以根據(jù)內(nèi)體積107的橫截面面積和多個噴射孔102的總橫截面面積來確定噴射孔102的數(shù)目。最大化多個噴射孔102的數(shù)目，以保持多個噴射孔102的總橫截面面積與內(nèi)體積107的橫截面面積的比例。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，噴射孔102的數(shù)目為約22。在另一實施方式中，噴射孔102的數(shù)目為至少24。在一種實施方式中，噴射孔102的數(shù)目為約24至約32。在另一實施方式中，噴射孔的數(shù)目為約28。圖4是顯示與圖2中所示的靜態(tài)混合器150類似的靜態(tài)混合器的模擬的混合器性能的圖。該模擬是基于計算機模型，已通過與實驗數(shù)據(jù)的比較驗證了所述計算機模型。所模擬的過程是光氣和胺的混合過程，其中光氣流進入第一流導(dǎo)管153，胺流進入第二流導(dǎo)管155，胺流與光氣流通過多個噴射孔102混合。在模擬過程中，評定了具有混合導(dǎo)管100的靜態(tài)混合器150的性能，所述混合導(dǎo)管100具有在圓柱狀側(cè)壁上形成的不同數(shù)目的噴射孔102。當噴射孔102的數(shù)目變化時，所有的混合過程參數(shù)、光氣和胺的流速、多個噴射孔102的總橫截面面積、工藝物料流的溫度保持不變。
[0046]X軸表示噴射孔的數(shù)目。y軸表示在不期望的副產(chǎn)物的標準速率中混合器的模擬的性能。y軸中的較小值表示較優(yōu)的性能。
[0047]如圖4中所示，隨著噴射孔102的數(shù)目由16增至28，模擬的靜態(tài)混合器性能得到改進。隨著噴射孔102的數(shù)目增至32，靜態(tài)混合器的性能下降。圖4中的模擬結(jié)果表明對于圓柱狀混合導(dǎo)管，可以通過將噴射孔的數(shù)目增加到約24至28，來獲得改進的混合性能。該結(jié)果不能由現(xiàn)有技術(shù)得到啟示，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)了對于圓柱狀混合導(dǎo)管，噴射孔的數(shù)目為2至20。
[0048]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的靜態(tài)混合器250的剖視圖。靜態(tài)混合器250類似于圖2的靜態(tài)混合器150，不同之處在于靜態(tài)混合器250具有代替混合導(dǎo)管100的混合導(dǎo)管200。
[0049]混合導(dǎo)管200包含圍繞中心軸203和限定內(nèi)體積207的基本上為圓柱狀的側(cè)壁201。穿過側(cè)壁201在基本上垂直于中心軸203的平面213內(nèi)形成了多個噴射孔202?；旌蠈?dǎo)管200還包含固定于多個輻條221的流線型軸流障礙物220。軸流障礙物220可以具有圓柱狀中間部分和錐形末端。在一種實施方式中，軸流障礙物220與側(cè)壁201同軸，且與平面213相交。
[0050]軸流障礙物220減少了在混合導(dǎo)管200中的橫截面面積，從而增加了在平面213附近的第一流105的速度，在平面213第二流進入。軸流障礙物220消除了中心軸203附近的第一流105，從而在來自噴射孔202的流不能到達中心軸206的情況中改進混合。此夕卜，軸流障礙物220還提供了沿混合導(dǎo)管200的縱向的障礙，以使得來自輻條221的障礙和軸流障礙物220的作用進一步延伸至下游?？梢栽谟芍辽俨糠窒嗤陌l(fā)明人于2010年3月16日提交的美國專利申請12/725，262中找到軸流障礙物設(shè)計的具體描述，將該申請通過參考并入本申請。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，噴射孔202的數(shù)目為約22至約50。在另一實施方式中，噴射孔202的數(shù)目為至少24。在一種實施方式中，噴射孔202的數(shù)目為約24至約36。在另一實施方式中，噴射孔202的數(shù)目為約28。
[0052]圖6是顯示圖5中所示的靜態(tài)混合器250的模擬性能的圖。使用已通過與實施數(shù)據(jù)的比較完成了驗證的模型來進行模擬。模擬的過程是光氣和胺的混合過程，其中光氣流進入第一流導(dǎo)管153，胺流進入第二流導(dǎo)管155，胺流與光氣流通過多個噴射孔202進行混合。在模擬過程中，評定了具有混合導(dǎo)管200的靜態(tài)混合器250的性能，所述混合導(dǎo)管200具有在圓柱狀側(cè)壁上形成的不同數(shù)目的噴射孔202。當噴射孔202的數(shù)目變化時，光氣和胺的流速、多個噴射孔202的總橫截面面積保持不變。
[0053]X軸表示噴射孔的數(shù)目。y軸表示在不期望的副產(chǎn)物的標準速率中的混合器性能。y軸中的較小值表示較優(yōu)的性能。
[0054]如圖6中所示，隨著噴射孔502的數(shù)目由16增至28，靜態(tài)混合器的性能得到改進。隨著噴射孔202的數(shù)目增至36，靜態(tài)混合器的性能逐漸下降。圖6中的模擬結(jié)果表明對于具有軸流障礙物的圓柱狀混合導(dǎo)管，可以通過將噴射孔的數(shù)目增加到約24至36，來獲得優(yōu)化的混合性能。
[0055]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的混合導(dǎo)管300的剖視圖。在靜態(tài)混合器150或250中，可以使用混合導(dǎo)管300來代替混合導(dǎo)管100或200。
[0056]混合導(dǎo)管300具有限定內(nèi)體積307的側(cè)壁301。側(cè)壁301是關(guān)于中心軸303旋轉(zhuǎn)對稱的。內(nèi)體積307沿中心軸303擴展。穿過側(cè)壁301形成多個噴射孔302。多個噴射孔302可以沿側(cè)壁301的圓周均勻地分布。在一種實施方式中，噴射孔302的數(shù)目可以大于約22。在另一實施方式中，噴射孔302的數(shù)目為至少24。在另一實施方式中，噴射孔302的數(shù)目為約24至約32。
[0057]側(cè)壁301具有外表面305和內(nèi)表面304。外表面305是具有圓形橫截面的圓柱狀表面。內(nèi)表面304可以具有非圓形的橫截面，其沿中心軸303的方向形成凹槽306，以用于引導(dǎo)其中的料流。圓柱狀的外表面305提供了圓柱狀側(cè)壁的優(yōu)勢，多邊形內(nèi)表面304提供了對于料流的影響。內(nèi)表面304可以具有其它形狀，以獲得對于料流的期望的影響。
[0058]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的混合導(dǎo)管400的剖視圖。在靜態(tài)混合器150或250中，可以使用混合導(dǎo)管400代替混合導(dǎo)管100或200。[0059]混合導(dǎo)管400具有限定內(nèi)體積407的側(cè)壁401。側(cè)壁401是關(guān)于中心軸403旋轉(zhuǎn)對稱的。內(nèi)體積407沿中心軸403擴展。穿過側(cè)壁401形成多個噴射孔402。多個噴射孔402可以沿側(cè)壁401的圓周均勻地分布。在一種實施方式中，噴射孔402的數(shù)目可以大于
22。在另一實施方式中，噴射孔402的數(shù)目為至少24。在另一實施方式中，噴射孔402的數(shù)目為約24至約32。
[0060]側(cè)壁401具有外表面405和內(nèi)表面404。外表面405具有非圓形的橫截面。內(nèi)表面404為具有圓形橫截面的圓柱狀表面。圓柱狀內(nèi)表面404提供了圓柱狀側(cè)壁的優(yōu)勢。
[0061]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的混合導(dǎo)管500的剖視圖。在靜態(tài)混合器150或250中，可以使用混合導(dǎo)管500代替混合導(dǎo)管100或200。
[0062]混合導(dǎo)管500具有限定內(nèi)體積507的側(cè)壁501。側(cè)壁501是關(guān)于中心軸503對稱的。內(nèi)體積507沿中心軸503擴展。穿過側(cè)壁501形成多個噴射孔502。多個噴射孔502可以沿側(cè)壁501的圓周均勻地分布。在一種實施方式中，各噴射孔502可以是錐形的。在一種實施方式中，噴射孔502的數(shù)目可以大于32。在另一實施方式中，噴射孔502的數(shù)目為至少24。在另一實施方式中，噴射孔502的數(shù)目為約24至約32。
[0063]側(cè)壁501具有外表面505和內(nèi)表面504。外表面505和內(nèi)表面504 二者均具有非圓形的橫截面。例如，外表面505和內(nèi)表面504 二者均具有正多邊形的橫截面。正多邊形側(cè)壁501可以提供類似于圓柱狀側(cè)壁的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。
[0064]本發(fā)明的實施方式提供了具有基本上為圓柱狀的混合導(dǎo)管的靜態(tài)混合器，所述混合導(dǎo)管具有增加數(shù)目的噴射孔，其改進了混合性能。關(guān)于增加數(shù)目的噴射孔的設(shè)計使得在系統(tǒng)中存在較少的同時操作的混合器，從而降低了總的操作成本。
[0065]本發(fā)明的實施方式可以用作在靜態(tài)混合器中的其它設(shè)計(如具有錐形噴射孔、復(fù)雜噴射孔、光氣流分流器的混合器)的直接擴展。例如，噴射孔可以與描述于2005年7月7日提交的美國專利申請11/658，193(作為US Publication2008/0087348公開，作為US7，901，128授權(quán))中的錐形孔、或描述于2010年3月16日提交的美國專利申請12/725，266中的噴射孔、或描述于2010年9月28日提交的美國臨時申請61/387，229中的料流阻礙物結(jié)合，以上專利申請具有至少部分相同的發(fā)明人，通過參考將它們并入本申請。
[0066]盡管前述部分旨在本發(fā)明的實施方式，但是可以設(shè)計本發(fā)明的其它實施方式和進一步的實施方式，而不脫離本發(fā)明的基本范圍。
【權(quán)利要求】
1.混合導(dǎo)管，其包含: 圍繞著軸和沿著所述軸包封內(nèi)體積的側(cè)壁，其中所述內(nèi)體積在相對的末端上具有兩個孔，使得軸向流沿著所述軸進入和離開所述內(nèi)體積，所述側(cè)壁具有面向所述內(nèi)體積的內(nèi)表面和面向外體積的外表面，所述內(nèi)表面的橫截面和所述外表面的橫截面中的至少一個是圓形的，在垂直于所述軸的平面中穿過側(cè)壁形成了多個噴射孔，所述多個噴射孔使得側(cè)向流從所述外體積流入所述內(nèi)體積中，所述多個噴射孔的數(shù)目大于22。
2.權(quán)利要求1的混合導(dǎo)管，其中所述噴射孔的數(shù)目為約22至約50。
3.權(quán)利要求1的混合導(dǎo)管，其中所述多個噴射孔的數(shù)目大于24。
4.權(quán)利要求1-3的任一項的混合導(dǎo)管，其中所述內(nèi)表面的橫截面是圓形的，所述外表面的橫截面是非圓形的。
5.權(quán)利要求1-3的任一項的混合導(dǎo)管，其中所 述外表面的橫截面是圓形的，所述內(nèi)表面的橫截面是非圓形的。
6.權(quán)利要求1-3的任一項的混合導(dǎo)管，其中所述內(nèi)表面的橫截面是圓形的，所述外表面的橫截面是圓形的。
7.權(quán)利要求1-6的任一項的混合導(dǎo)管，其還包含沿著所述軸布置在所述內(nèi)體積中的軸向流障礙物，其中所述軸向流障礙物穿過形成所述多個噴射孔的所述平面。
8.權(quán)利要求7的混合導(dǎo)管，其還包含兩個或更多個將所述軸向流障礙物固定于所述側(cè)壁上的輻條。
9.權(quán)利要求1-8的任一項的混合導(dǎo)管，其中所述多個噴射孔中的每一個是錐形的，其具有在所述側(cè)壁的所述外表面處的大孔和在所述側(cè)壁的所述內(nèi)表面處的小孔。
10.混合導(dǎo)管，其包含: 限定圓柱狀內(nèi)體積的圓柱狀側(cè)壁，其中所述內(nèi)體積具有第一橫截面面積，在與所述圓柱狀內(nèi)體積的軸垂直的平面中穿過所述圓柱狀側(cè)壁形成了多個噴射孔，最大化所述多個噴射孔的數(shù)目，以保持所述多個噴射孔的總橫截面面積與所述第一橫截面面積的比例和所述圓柱狀側(cè)壁的物理完整性。
11.權(quán)利要求10的混合導(dǎo)管，其中所述噴射孔的數(shù)目為約22至約50。
12.權(quán)利要求11的混合導(dǎo)管，其中所述多個噴射孔的數(shù)目大于24。
13.靜態(tài)混合器，其包含: 第一流接收導(dǎo)管； 第二流接收導(dǎo)管，其中所述第一和第二接收導(dǎo)管限定了環(huán)形腔的一個或多個外壁；和 權(quán)利要求1-12的任一項的混合導(dǎo)管，將它布置在第一導(dǎo)管中，形成至少所述環(huán)形腔的內(nèi)壁，其中所述環(huán)形腔與所述混合導(dǎo)管的所述一個或多個噴射孔流體連通。
14.混合方法,其包含: 使第一流沿權(quán)利要求1-13的任一項的混合導(dǎo)管的縱向流動；和 使第二流流動通過權(quán)利要求1-13的任一項的混合導(dǎo)管的所述一個或多個噴射孔。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述第一流包含光氣，所述第二流包含胺。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述第二流包含亞甲基二苯二胺、甲苯二胺、和六亞甲基二胺中的至少一種。
17.權(quán)利要求14-16的任一項的方法，其中布置在所述內(nèi)體積中的所述一個或多個流障礙物改變了在所述第一流中的速度分布，從而使得所形成的脲、碳二亞胺、和脲酮亞胺的量低于在不將障礙物布置在所述內(nèi)體積中的方法中所形成的脲、碳二亞胺、和脲酮亞胺的量 。
【文檔編號】B01F5/06GK104010720SQ201280047643
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】P.A.吉利斯, J.馬克吉, P.佩雷拉 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司