專利名稱：一種攪拌研磨反應(yīng)器及利用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪拌研磨反應(yīng)器及其應(yīng)用，更具體地說(shuō)，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)流體間(氣體-氣體或液體-液體)快速混合、快速反應(yīng)的集攪拌、研磨于一體的反應(yīng)器以及利用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法。

背景技術(shù)：
在化工生產(chǎn)過(guò)程中，在反應(yīng)物料之間發(fā)生復(fù)雜的快速平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)或者快速串聯(lián)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物與原料中的某組分可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)；這些反應(yīng)進(jìn)行的程度與各種物料(例如原料、中間產(chǎn)物等)的濃度分布狀況有直接的關(guān)系。所以，原料之間的初始混合效果會(huì)極大地影響最終的產(chǎn)物分布、目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量，并同時(shí)影響全生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)計(jì)和能耗等指標(biāo)。例如，采用光氣化方法生產(chǎn)異氰酸酯(TDI或者M(jìn)DI)時(shí)，該反應(yīng)過(guò)程主要包括冷光氣化階段和熱光氣化階段。在冷光氣化階段，將液態(tài)的多胺和液態(tài)的光氣分別溶解在惰性溶劑中，例如二氯苯、氯苯、甲苯、氯化萘、1，2，4-三氯苯等，并使多胺與光氣在0～100℃的低溫下進(jìn)行反應(yīng)。在此階段，主要生成酰胺和多胺的鹽酸鹽，以及少量的脲類化合物。主要反應(yīng)如下 RNH2+COCl2RNHCOC l+HCl (1) RNH2+HCl→RNH2·HCl (2) RNH2+RNHCOCl→RNCO+RNH2·HCl(3) RNH2+RNCO→RNHCONHR (4) 在冷反應(yīng)階段，多胺首先與光氣發(fā)生反應(yīng)(1)，生成氨基甲酰氯，這是一個(gè)快速放熱反應(yīng)；同時(shí)，反應(yīng)(1)產(chǎn)生的HCl與多胺發(fā)生快速反應(yīng)(2)，生成多胺鹽酸鹽。氨基甲酰氯和多胺鹽酸鹽都是不溶于反應(yīng)體系的固體物質(zhì)。當(dāng)光氣與多胺局部混合效果較差時(shí)，溶液中局部過(guò)量的多胺將與氨基甲酰氯或者異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)(3)和(4)，生成副產(chǎn)物脲，脲為不溶解于反應(yīng)體系的粘稠狀物質(zhì)。該過(guò)程為復(fù)雜的多步串聯(lián)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。主反應(yīng)為快速反應(yīng)，其反應(yīng)的時(shí)間尺度在毫秒級(jí)或者以下；生成的產(chǎn)物進(jìn)一步與原料發(fā)生快速反應(yīng)，生成不溶解于反應(yīng)體系的副產(chǎn)物。因此，兩種原料的初始混合效果將直接影響主產(chǎn)物的收率和選擇性。成功地設(shè)計(jì)液體快速混合反應(yīng)器，提高兩股原料物流的初始混合效果，對(duì)于增加主產(chǎn)物的收率和選擇性，減小副產(chǎn)物的生成具有重要的意義。另外，由于采用光氣化方法生產(chǎn)異氰酸酯生成大量的固體物質(zhì)，很容易造成該固體物質(zhì)對(duì)多胺的包裹，從而導(dǎo)致主反應(yīng)減少、副反應(yīng)增加。因此，減少固體顆粒對(duì)多胺的包裹對(duì)于提高反應(yīng)收率也有很重要的意義。
當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外專利主要是錯(cuò)流混合，其中孔射流是一種主要的方法，通過(guò)很多細(xì)小流股噴射進(jìn)入主體流股，在射入后每一小股流體迅速被主體流股包圍，通過(guò)流體的湍流狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)兩流股之間的混合，例如美國(guó)專利US3,226,410所述的一種孔射流式噴射器，一股流體在另外一股流體中錯(cuò)流射流時(shí)，由于流體之間的相互作用，射流流股進(jìn)入主流體中時(shí)只能達(dá)到一定的射流深度，這樣當(dāng)主體流的管路直徑較小時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)兩股流體之間的快速混合，但是當(dāng)生產(chǎn)能力較大時(shí)，主體流的管路直徑也相應(yīng)較大，從射流孔噴射進(jìn)入的流股不能在較短的時(shí)間內(nèi)充分分散到主體流中，勢(shì)必導(dǎo)致主體流圓管中心在較長(zhǎng)的一段距離內(nèi)未發(fā)生混合，混合時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，當(dāng)要求達(dá)到的混合時(shí)間尺度一定時(shí)，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力也存在最大極限，因此，依靠單純的靜態(tài)混合，不能夠?qū)崿F(xiàn)大流量物料間的快速瞬間混合，并且為了得到滿意的產(chǎn)率需將反應(yīng)物的濃度大大降低，導(dǎo)致需要較大的能耗來(lái)回收溶劑。因此，需要開發(fā)一種更為有效的混合設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)能力下反應(yīng)原料之間的快速混合和快速反應(yīng)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種高效反應(yīng)器以及利用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法，實(shí)現(xiàn)較大生產(chǎn)能力下反應(yīng)原料之間的瞬間快速混合，以強(qiáng)化主反應(yīng)、抑制副反應(yīng)，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生的固體產(chǎn)物進(jìn)一步研磨細(xì)化，減少固體產(chǎn)物顆粒對(duì)液體原料的包裹，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率和質(zhì)量。
在本發(fā)明的說(shuō)明書中，如果沒有特別的規(guī)定，“軸向”和“徑向”分別指反應(yīng)器的軸向和徑向。在本發(fā)明中提及的“光氣”與“光氣溶液”可以互換使用，“胺”、“胺的有機(jī)溶液”與“胺溶液”可以互換使用。本發(fā)明以豎式安裝的反應(yīng)器來(lái)舉例說(shuō)明各個(gè)構(gòu)件的位置關(guān)系，但不排除其他安裝方式例如稍微傾斜安裝的方式。
本發(fā)明所提供的反應(yīng)器是基于以下的設(shè)計(jì)構(gòu)思一股物流(氣體或液體)通過(guò)軸向攪拌槳產(chǎn)生沿著攪拌軸的軸向推力，對(duì)處于該攪拌槳下方的高湍流區(qū)的另一股物流進(jìn)行軸向剪切，然后再通過(guò)徑向攪拌槳使這兩股物流混合后進(jìn)一步強(qiáng)烈分散，這樣兩股物料的混合時(shí)間非常短，實(shí)現(xiàn)了快速混合、快速反應(yīng)；對(duì)于反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的固體物質(zhì)，通過(guò)設(shè)計(jì)研磨設(shè)施，使固體產(chǎn)物進(jìn)一步粉碎細(xì)化，避免原料被固體物質(zhì)包裹，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率。
本發(fā)明提供一種攪拌研磨反應(yīng)器，其包括反應(yīng)器殼體、第一反應(yīng)物進(jìn)料口、第一反應(yīng)物分布盤、第二反應(yīng)物總進(jìn)料口、環(huán)狀的第二反應(yīng)物分布盤、攪拌軸、軸向攪拌槳、徑向攪拌槳、動(dòng)研磨片、靜研磨片和至少一個(gè)第二反應(yīng)物分進(jìn)料口；其中，反應(yīng)器殼體與攪拌軸同軸設(shè)置，并在反應(yīng)器殼體內(nèi)部位于第一反應(yīng)物分布盤下方形成反應(yīng)通道；第一反應(yīng)物進(jìn)料口的設(shè)置使得第一反應(yīng)物經(jīng)設(shè)置在該反應(yīng)器上部的第一反應(yīng)物分布盤進(jìn)入反應(yīng)通道；軸向攪拌槳和徑向攪拌槳自上而下設(shè)置在攪拌軸上；動(dòng)研磨片和靜研磨片相互間隔地設(shè)置在徑向攪拌槳的下方，動(dòng)研磨片固定在攪拌軸上，靜研磨片固定在反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁上，動(dòng)研磨片和靜研磨片上還設(shè)有通道孔；第二反應(yīng)物分進(jìn)料口設(shè)置在軸向攪拌槳和徑向攪拌槳之間，以使得第二反應(yīng)物經(jīng)第二反應(yīng)物總進(jìn)料口、環(huán)狀的第二反應(yīng)物分布盤和第二反應(yīng)物分進(jìn)料口輸送至反應(yīng)通道。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，其中所述第一反應(yīng)物分布盤為空腔結(jié)構(gòu)，為第一反應(yīng)物進(jìn)入所述反應(yīng)通道前提供流通場(chǎng)所。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，其中，軸向攪拌槳使第一反應(yīng)物的物流產(chǎn)生軸向推力，對(duì)一股或多股第二反應(yīng)物的物流實(shí)現(xiàn)軸向剪切，增強(qiáng)初始混合效果。因此，可以在攪拌軸上平行設(shè)置1-6個(gè)、優(yōu)選1-3個(gè)軸向攪拌槳，并且按照物料的流動(dòng)方向?qū)λ鲚S向攪拌槳進(jìn)行級(jí)數(shù)排列；每個(gè)軸向攪拌槳具有2-20片、優(yōu)選3-15、更優(yōu)選3-8片槳葉；所述軸向攪拌槳槳葉的外緣直徑為40-1000mm，優(yōu)選為60-800mm。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，所述第二反應(yīng)物分布盤為空腔結(jié)構(gòu)，為第二反應(yīng)物由第二反應(yīng)物分進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)通道前提供流通場(chǎng)所；所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口設(shè)置在反應(yīng)器殼體上且位于反應(yīng)通道內(nèi)，所述分進(jìn)料口的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形等，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形；所述分進(jìn)料口的數(shù)量為3-200個(gè)，優(yōu)選為3-100個(gè)，更優(yōu)選為5-80個(gè)；所述分進(jìn)料口在反應(yīng)器殼體上可以是均勻分布，也可以是非均勻分布。但是，優(yōu)選為均勻分布。所述分進(jìn)料口可以位于相同或不同的水平面上。當(dāng)?shù)诙磻?yīng)物分進(jìn)料口的截面為圓形時(shí)，其直徑為2-30mm，優(yōu)選為2-20mm，更優(yōu)選為2-15mm。為了便于說(shuō)明，當(dāng)選用具有其他截面形狀的分進(jìn)料口時(shí)，其截面積按照?qǐng)A形進(jìn)料口的當(dāng)量截面積計(jì)算。每個(gè)分進(jìn)料口的上邊緣與最后一級(jí)軸向攪拌槳槳葉的最下緣的軸向距離為1-50mm，優(yōu)選為2-30mm；所述分進(jìn)料口離攪拌軸的最近端至軸向攪拌槳槳葉最外緣的徑向距離為1-100mm，優(yōu)選為2-40mm。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，其中，所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口水平(即垂直于攪拌軸)設(shè)置于反應(yīng)器殼體上且位于反應(yīng)通道內(nèi)；優(yōu)選地，所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口向下傾斜設(shè)置于反應(yīng)器殼體上，每個(gè)分進(jìn)料口的中心軸與攪拌軸的夾角為20-90°，優(yōu)選為60-90°。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，可以在攪拌軸上平行設(shè)置1-6個(gè)、優(yōu)選1-3個(gè)徑向攪拌槳，并且按照物料的流動(dòng)方向?qū)λ鰪较驍嚢铇M(jìn)行級(jí)數(shù)排列；每個(gè)徑向攪拌槳具有2-20片、優(yōu)選3-15片、更優(yōu)選3-8片槳葉；所述徑向攪拌槳槳葉的外緣直徑為40-1000mm，優(yōu)選為60-700mm；第一級(jí)徑向攪拌槳槳葉的最上緣與第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的下邊緣的軸向距離(即垂直距離)為1-200mm，優(yōu)選為2-100mm。在本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)置第二反應(yīng)物分進(jìn)料口使第二反應(yīng)物在徑向攪拌槳下方的高湍流區(qū)進(jìn)料，并且徑向攪拌槳產(chǎn)生的徑向剪切力和軸向攪拌槳產(chǎn)生的軸向剪切力一起作用于反應(yīng)物流，從而實(shí)現(xiàn)快速、充分的混合。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，可以在徑向攪拌槳的下方相互間隔地設(shè)置一個(gè)或多個(gè)(或從上往下一級(jí)或多級(jí))的動(dòng)研磨片和一個(gè)或多個(gè)(或從上往下一級(jí)或多級(jí))的靜研磨片，并且按照物料的流動(dòng)方向分別對(duì)動(dòng)研磨片和靜研磨片進(jìn)行級(jí)數(shù)排列；其中第一級(jí)靜研磨片設(shè)置在第一級(jí)動(dòng)研磨片的下方，第一級(jí)動(dòng)研磨片的上表面與最后一級(jí)徑向攪拌槳槳葉的最下緣的軸向距離為1-200mm，優(yōu)選為10-100mm。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，所述動(dòng)研磨片還具有中心孔，使攪拌軸穿過(guò)該中心孔，并將動(dòng)研磨片固定在攪拌軸上且位于反應(yīng)通道內(nèi)，從上往下設(shè)置動(dòng)研磨片的級(jí)數(shù)為2-6級(jí)，優(yōu)選為2-4級(jí)，對(duì)所述動(dòng)研磨片的形狀沒有特別限定，但是優(yōu)選為外緣直徑為40-1200mm、優(yōu)選60-800mm的圓盤，并且和攪拌軸一起旋轉(zhuǎn)；每個(gè)動(dòng)研磨片上設(shè)有10-1000個(gè)、優(yōu)選15-100個(gè)通道孔，所述通道孔的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形等，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形；盡管這些通道孔的總流通面積取決于反應(yīng)通道和動(dòng)研磨片的尺寸，但是該流通面積優(yōu)選為8-600mm2，更優(yōu)選為10-400mm2；所述通道孔在動(dòng)研磨片上可以是均勻分布，例如在圓周方向上等距離分布，也可以是非均勻分布，但是，優(yōu)選為均勻分布。所述通道孔相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為10-80％，優(yōu)選為20-70％。所述動(dòng)研磨片的最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為1-20mm，優(yōu)選1-10mm。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，所述靜研磨片還具有中心孔，使攪拌軸穿過(guò)該中心孔，并將靜研磨片固定在反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁上且位于反應(yīng)通道內(nèi)，從上往下設(shè)置靜研磨片的級(jí)數(shù)為1-6級(jí)，優(yōu)選為2-4級(jí)；每級(jí)靜研磨片與相鄰級(jí)的動(dòng)研磨片之間的軸向距離為1-50mm，優(yōu)選為1-30mm，更優(yōu)選為1-25mm，最優(yōu)選為2-15mm；對(duì)所述靜研磨片的形狀沒有特別限定，但是優(yōu)選為外緣直徑為40-1200mm、優(yōu)選60-800mm的圓盤；每個(gè)靜研磨片上設(shè)有10-1000個(gè)、優(yōu)選15-100個(gè)通道孔，所述通道孔的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形等，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形；盡管這些通道孔的總流通面積取決于反應(yīng)通道和靜研磨片的尺寸，但是該流通面積優(yōu)選為8-600mm2，更優(yōu)選為10-400mm2；所述通道孔在靜研磨片上可以是均勻分布的，例如在圓環(huán)的徑向或圓周方向上等距離分布，也可以是非均勻分布的。但是，優(yōu)選為均勻分布的。所述通道孔相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為10-80％，優(yōu)選為20-70％。所述靜研磨片的最內(nèi)緣至攪拌軸最外緣的徑向距離為1-10mm，優(yōu)選1-5mm。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，在最后一級(jí)徑向攪拌槳下方相互間隔地設(shè)置多層動(dòng)研磨片和靜研磨片，通過(guò)動(dòng)靜結(jié)合的孔道式快速研磨粉碎細(xì)化反應(yīng)生成的固體產(chǎn)物顆粒，避免原料液體被固體產(chǎn)物顆粒包裹，減少副反應(yīng)，提高目標(biāo)產(chǎn)物收率。
根據(jù)本發(fā)明提供的反應(yīng)器，反應(yīng)通道的截面形狀為圓形、橢圓形、多邊形或矩形等，優(yōu)選圓形、多邊形；當(dāng)反應(yīng)通道的截面為圓形時(shí)，其通道直徑為30-1400mm，優(yōu)選為60-800mm，當(dāng)選用不同形狀的反應(yīng)通道時(shí)，其通道截面積按照?qǐng)A形通道的當(dāng)量截面積計(jì)算。
本發(fā)明提供的反應(yīng)器本身的材質(zhì)為本領(lǐng)域常規(guī)的材質(zhì)，包括但不限于由鋼材、玻璃、陶瓷、合金、碳化硅或搪瓷鋼等制成。
本發(fā)明還提供一種采用攪拌研磨反應(yīng)器由具有通式I的胺制備如通式II所示的脂肪族、脂環(huán)族或芳香族異氰酸酯的方法， R(NH2)nI R(NCO)nII 其中，R為脂肪族、脂環(huán)族或芳香族烴基，n＝1或n≥2，所述方法包括以下步驟 (a)純光氣液體或光氣溶液通過(guò)第一反應(yīng)物進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)器，然后經(jīng)過(guò)第一反應(yīng)物分布盤進(jìn)入反應(yīng)通道內(nèi)； (b)具有通式I的胺的有機(jī)溶液通過(guò)第二反應(yīng)物總進(jìn)料口進(jìn)入第二反應(yīng)物分布盤，然后通過(guò)第二反應(yīng)物分進(jìn)料口進(jìn)入最后一級(jí)軸向攪拌槳的下方區(qū)域； (c)在軸向攪拌槳和徑向攪拌槳的作用下，光氣流股向反應(yīng)通道的下方流動(dòng)，胺流股噴射進(jìn)入光氣流股，兩股物料迅速混合、反應(yīng)，在攪拌軸的旋轉(zhuǎn)作用下，反應(yīng)生成的固體顆粒經(jīng)動(dòng)研磨片和靜研磨片研磨細(xì)化，從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并完成反應(yīng)。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，所述光氣溶液為將純光氣或光氣溶解在惰性有機(jī)溶劑中所形成的濃度為50-100wt％的光氣溶液；所述胺的有機(jī)溶液為將通式I所示的胺溶解在惰性有機(jī)溶劑中所形成的濃度為10-60wt％、優(yōu)選為20-50wt％的胺溶液。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，所述攪拌軸的轉(zhuǎn)速為80-10000r/min，優(yōu)選為100-5000r/min。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，所述胺溶液在軸向攪拌槳的下方區(qū)域進(jìn)料，該區(qū)域?yàn)楦咄牧鲄^(qū)，因而在該區(qū)域胺流股的湍流程度最強(qiáng)，對(duì)混合最有利，來(lái)自軸向攪拌槳上方的反應(yīng)通道的光氣流股通過(guò)軸向攪拌槳對(duì)這部分胺流股進(jìn)行軸向剪切，再通過(guò)徑向攪拌槳使混合物進(jìn)一步強(qiáng)烈分散，使兩股物料的混合時(shí)間非常短，可實(shí)現(xiàn)快速混合、快速反應(yīng)。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，在攪拌軸的高速旋轉(zhuǎn)下，反應(yīng)生成的固體產(chǎn)物經(jīng)動(dòng)、靜研磨片研磨細(xì)化，可避免原料液被固體包裹，減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的高收率。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，所述通式I中，當(dāng)n＝1時(shí)，該通式表示的胺為單官能團(tuán)的C2-C20脂肪族伯胺或C6-C20芳香族伯胺；當(dāng)n≥2時(shí)，該通式表示的胺包括但不限于甲苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、多亞甲基多苯基多胺、異佛爾酮二胺、己二胺、環(huán)己二胺、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)選為甲苯二胺。
本發(fā)明采用攪拌研磨反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法中，溶解光氣和胺的惰性有機(jī)溶劑可以相同或不同，分別選自苯、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。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的攪拌研磨反應(yīng)器及其使用方法制備異氰酸酯具有以下有益效果 (1)采用本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，胺流股在強(qiáng)湍流區(qū)進(jìn)料，初始混合程度得到了很大的提高， (2)采用本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，通過(guò)軸向和徑向的組合混合方式，實(shí)現(xiàn)了多股物料的快速混合、快速反應(yīng)，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的收率。
(3)采用本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，混合后的物流在軸向攪拌槳的作用下，返混程度最小，接近于理想的“平推流”形式，增強(qiáng)了混合效果，提高了反應(yīng)速率。
(4)采用本發(fā)明所提供的反應(yīng)器，通過(guò)多層孔道式動(dòng)靜研磨片的快速研磨，使固體產(chǎn)物進(jìn)一步被粉碎細(xì)化，減少了固體顆粒包裹原料液的可能性，最大程度地降低了副反應(yīng)，降低了溶劑的用量和反應(yīng)物進(jìn)料中光氣的過(guò)量比，提高了裝置的產(chǎn)能，改善產(chǎn)品質(zhì)量并降低能耗。
(5)本發(fā)明所述的反應(yīng)器在理論上可以無(wú)限放大，并且放大效應(yīng)較小，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)能力下兩股物流(氣體-氣體或液體-液體)之間的快速瞬間混合，克服了傳統(tǒng)靜態(tài)混合反應(yīng)器放大效應(yīng)明顯的缺陷。



圖1是攪拌研磨反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是攪拌研磨反應(yīng)器的動(dòng)研磨盤的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是攪拌研磨反應(yīng)器的靜研磨盤的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是攪拌研磨反應(yīng)器的軸向攪拌槳的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是攪拌研磨反應(yīng)器的第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是美國(guó)專利US 3,226,410所示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 以下通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此實(shí)施方式。只要不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍，本發(fā)明可以有其他的變更形式。
圖1是本發(fā)明所提供的一種優(yōu)選的攪拌研磨反應(yīng)器。所述攪拌研磨反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體1、光氣進(jìn)料口1a、光氣分布盤2、胺溶液總進(jìn)料口1b、環(huán)狀的胺溶液分布盤3、攪拌軸4、軸向攪拌槳5、徑向攪拌槳6、動(dòng)研磨片8、靜研磨片9和胺溶液分進(jìn)料口10；其中，反應(yīng)器殼體1與攪拌軸4同軸設(shè)置，在反應(yīng)器殼體內(nèi)部位于光氣分布盤2下方形成反應(yīng)通道7；軸向攪拌槳5和徑向攪拌槳6自上而下地設(shè)置在攪拌軸上；動(dòng)研磨片8固定在攪拌軸上且位于反應(yīng)通道內(nèi)，靜研磨片9固定在反應(yīng)器殼體1的內(nèi)壁上且位于反應(yīng)通道7內(nèi)，動(dòng)研磨片8和靜研磨片9相互間隔地設(shè)置在徑向攪拌槳6的下方；胺溶液分進(jìn)料口3設(shè)置在軸向攪拌槳5和徑向攪拌槳6之間。
圖2、圖3分別是動(dòng)研磨片8和靜研磨片9的結(jié)構(gòu)示意圖，所述動(dòng)、靜研磨片上均設(shè)有一個(gè)中心孔和多個(gè)呈圓周形均勻分布的圓形通道孔。圖4是軸向攪拌槳5的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是胺溶液分進(jìn)料口10的結(jié)構(gòu)示意圖，其中每個(gè)胺溶液分進(jìn)料口10離攪拌軸的最近端與反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁之間的距離為l。
本發(fā)明所提供的攪拌研磨反應(yīng)器中，光氣溶液和胺溶液分別經(jīng)1a和1b進(jìn)入該反應(yīng)器，光氣溶液經(jīng)過(guò)具有空腔結(jié)構(gòu)的光氣分布盤2進(jìn)入反應(yīng)通道7，在軸向攪拌槳5的作用下，向反應(yīng)通道7的下方流動(dòng)。胺溶液經(jīng)過(guò)空腔結(jié)構(gòu)的環(huán)狀胺溶液分布盤3由胺溶液分進(jìn)料口10噴射進(jìn)入光氣溶液流股中，兩股物料快速混合、快速反應(yīng)，混合時(shí)間為毫秒級(jí)?；旌虾玫奈锪戏磻?yīng)生成的固體物質(zhì)在重力作用下繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到動(dòng)、靜研磨片，經(jīng)過(guò)高速的旋轉(zhuǎn)，固體顆粒的直徑變小，減少了原料液被包裹的可能性，從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并完成反應(yīng)。
以下實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的攪拌研磨反應(yīng)器及利用該反應(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。
實(shí)施例1 在生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)的過(guò)程中，反應(yīng)原料甲苯二胺與光氣的初始混合對(duì)最終產(chǎn)品的收率有著重要的影響，一般要求兩股物料在初始混合階段的時(shí)間尺度在毫秒級(jí)，以抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率。
采用如圖1所示的反應(yīng)器生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)，其中反應(yīng)通道采用圓形，直徑100mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速為400r/min，采用如圖4所示的軸向攪拌槳，軸向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑90mm；胺溶液分進(jìn)料口為4個(gè)，圓孔設(shè)計(jì)，孔直徑為2mm，與攪拌軸垂直，該進(jìn)料口距離反應(yīng)通道內(nèi)壁的距離l＝15mm；徑向攪拌槳為2級(jí)，每一級(jí)有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑60mm；采用如圖2和圖3所示的動(dòng)、靜研磨片，動(dòng)研磨片最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為2mm，靜研磨片最內(nèi)緣至攪拌軸最外緣的徑向距離為2mm，動(dòng)、靜研磨片上的通道孔都為圓形，兩者的通道孔的直徑都為10mm，且相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為30％，動(dòng)、靜研磨片分別為3級(jí)(即從上往下依次交替設(shè)置3個(gè)動(dòng)研磨片和3個(gè)靜研磨片)，動(dòng)研磨片更靠近徑向攪拌槳(即動(dòng)研磨片在靜研磨片的上方)，動(dòng)、靜研磨片之間的間隙為5mm。將流量為200Kg/h的甲苯二胺(TDA)和流量為900Kg/h的鄰二氯苯(ODCB)組成的混合溶液(即胺溶液)，從胺溶液進(jìn)料口1b中連續(xù)注入；將流量為1200Kg/h的光氣-鄰二氯苯溶液(光氣質(zhì)量百分比為50％)從光氣進(jìn)料口1a中連續(xù)注入；從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入到100℃、125℃且每個(gè)體積均為0.8m3的兩個(gè)攪拌釜中進(jìn)行光氣化反應(yīng)，直至溶液澄清，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)填料塔除光氣、除溶劑蒸餾后，甲苯二異氰酸酯(TDI)的收率為98.4％。
實(shí)施例2 采用圖1所示的本發(fā)明所述的反應(yīng)器生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)，其中反應(yīng)通道采用圓形，直徑100mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速為300r/mi n，采用如圖4所示的軸向攪拌槳，軸向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑90mm；胺溶液分進(jìn)料口為4個(gè)，正方形孔設(shè)計(jì)，邊長(zhǎng)為2mm，與攪拌軸垂直，每個(gè)分進(jìn)料口距離反應(yīng)通道內(nèi)壁的距離l＝15mm；徑向攪拌槳為2級(jí)，每一級(jí)具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑60mm；采用如圖2和圖3所示的動(dòng)、靜研磨片，動(dòng)研磨片最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為2mm，靜研磨片最內(nèi)緣至攪拌軸最外緣的徑向距離為2mm，動(dòng)、靜研磨片分別有3級(jí)(即從上往下交替設(shè)置3個(gè)動(dòng)研磨片和3個(gè)靜研磨片)，動(dòng)研磨片更靠近徑向攪拌槳(即動(dòng)研磨片在靜研磨片的上方)，動(dòng)、靜研磨片通道孔都為圓形，兩者的通道孔的直徑都為10mm，且相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為40％，動(dòng)、靜研磨片的間隙為5mm。將流量為200Kg/h的甲苯二胺(TDA)和流量為900Kg/h的鄰二氯苯(ODCB)組成的混合溶液(即胺溶液)，從進(jìn)料口1b中連續(xù)注入；將流量為1200Kg/h的光氣-鄰二氯苯溶液(光氣質(zhì)量百分比為50％)從進(jìn)料口1a中連續(xù)注入；從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入到100℃、125℃且每個(gè)體積均為0.8m3的兩個(gè)攪拌釜中進(jìn)行光氣化反應(yīng)，直至溶液澄清，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)填料塔除光氣、除溶劑蒸餾后，甲苯二異氰酸酯(TDI)的收率為98.1％。
實(shí)施例3 采用圖1所示的本發(fā)明所述的反應(yīng)器生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)，其中反應(yīng)通道采用圓形，直徑120mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速為400r/min，采用如圖4所示的軸向攪拌槳，軸向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑90mm；胺溶液分進(jìn)料口為4個(gè)，圓孔設(shè)計(jì)，直徑為2mm，胺溶液分進(jìn)料口向下傾斜使它的中心軸與攪拌軸成70°夾角，每個(gè)分進(jìn)料口距離反應(yīng)器殼體內(nèi)壁的距離l＝10mm；徑向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑65mm；采用如圖2和圖3所示的動(dòng)、靜研磨片，動(dòng)研磨片最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為2mm，靜研磨片最內(nèi)緣至攪拌軸的最外緣的徑向距離為2mm，動(dòng)、靜研磨片分別有3級(jí)(即從上往下交替設(shè)置3個(gè)動(dòng)研磨片和3個(gè)靜研磨片)，動(dòng)研磨片更靠近徑向攪拌槳，動(dòng)、靜研磨片通道孔都為圓形，兩者的通道孔的直徑都為10mm，相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為40％，動(dòng)、靜研磨片的間隙為5mm。將流量為200Kg/h的甲苯二胺(TDA)和流量為900Kg/h的鄰二氯苯(ODCB)組成的混合溶液，從進(jìn)料口1b中連續(xù)注入；將流量為1200Kg/h的光氣-鄰二氯苯溶液(光氣質(zhì)量百分比為50％)從進(jìn)料口1a中連續(xù)注入；從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入到100℃、125℃且每個(gè)體積均為0.8m3的兩個(gè)攪拌釜中進(jìn)行光氣化反應(yīng)，直至溶液澄清，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)填料塔除光氣、除溶劑蒸餾后，甲苯二異氰酸酯(TDI)的收率為97.6％。
實(shí)施例4 采用圖1所示的本發(fā)明所述的反應(yīng)器生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)，其中反應(yīng)通道采用圓形，直徑90mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速為500r/min，采用如圖4所示的軸向攪拌槳，軸向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑86mm；胺溶液分進(jìn)料口為4個(gè)，圓孔設(shè)計(jì)，直徑為2mm，它的中心軸與攪拌軸成900夾角，每個(gè)分進(jìn)料口距離反應(yīng)器殼體內(nèi)壁的距離l＝10mm(如圖5)；徑向攪拌槳為2級(jí)，每一級(jí)攪拌槳具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑60mm；動(dòng)、靜研磨片分別有3級(jí)(即從上往下交替設(shè)置3個(gè)動(dòng)研磨片和3個(gè)靜研磨片)，動(dòng)研磨片更靠近徑向攪拌槳，動(dòng)研磨片最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為2mm，靜研磨片最內(nèi)緣至攪拌軸的最外緣的徑向距離為2mm，動(dòng)、靜研磨片通道孔為矩形，寬為3mm，長(zhǎng)為10mm，相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為50％，動(dòng)、靜研磨片的間隙為5mm。將流量為200Kg/h的甲苯二胺(TDA)和流量為800Kg/h的鄰二氯苯(ODCB)組成的混合溶液，從進(jìn)料口1b中連續(xù)注入；將流量為1100Kg/h的光氣-鄰二氯苯溶液(光氣質(zhì)量百分比為50％)從進(jìn)料口1a中連續(xù)注入；從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入到100℃、125℃且每個(gè)體積均為0.8m3的兩個(gè)攪拌釜中進(jìn)行光氣化反應(yīng)，直至溶液澄清，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)填料塔除光氣、除溶劑蒸餾后，甲苯二異氰酸酯(TDI)的收率為98.8％。
實(shí)施例5 采用圖1所示的本發(fā)明所述的反應(yīng)器生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯(TDI)，其中反應(yīng)通道采用圓形，直徑150mm，攪拌軸轉(zhuǎn)速為400r/mi n，軸向攪拌槳為1級(jí)，具有3個(gè)槳葉(如圖4)，槳葉外緣直徑140mm；胺溶液分進(jìn)料口為4個(gè)，圓形設(shè)計(jì)，直徑為3mm，它的中心軸與攪拌軸成900夾角，每個(gè)分進(jìn)料口距離反應(yīng)器殼體內(nèi)壁的距離l＝15mm；徑向攪拌槳為2級(jí)，每一級(jí)徑向攪拌槳具有3個(gè)槳葉，槳葉外緣直徑90mm；動(dòng)、靜研磨片分別有3級(jí)(即從上往下交替設(shè)置3個(gè)動(dòng)研磨片和3個(gè)靜研磨片)，動(dòng)研磨片更靠近徑向攪拌槳，動(dòng)研磨片的最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為2mm，靜研磨片的最內(nèi)緣至攪拌軸的最外緣的徑向距離為2mm，動(dòng)、靜研磨片通道孔都為矩形，寬為3mm，長(zhǎng)為10mm，相對(duì)于反應(yīng)通道的開孔率為45％，動(dòng)、靜研磨片的間隙為4mm。將流量為400Kg/h的甲苯二胺(TDA)和流量為1500Kg/h的鄰二氯苯(ODCB)組成的混合溶液，從進(jìn)料口1b中連續(xù)注入；將流量為2000Kg/h的光氣-鄰二氯苯溶液(光氣質(zhì)量百分比為55％)從進(jìn)料口1a中連續(xù)注入；從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入到115℃、130℃且每個(gè)體積均為0.8m3的兩個(gè)攪拌釜中進(jìn)行光氣化反應(yīng)，直至溶液澄清，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)填料塔除光氣、除溶劑蒸餾后，甲苯二異氰酸酯(TDI)的收率為98.1％。
對(duì)二異氰酸酯粗產(chǎn)物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)利用本發(fā)明提供的反應(yīng)器制備異氰酸酯時(shí)，所得到的副產(chǎn)物比目前通常采用的孔射流反應(yīng)器制備異氰酸酯時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物更少，通常能夠降低1-4wt％，優(yōu)選降低2wt％(基于二異氰酸酯粗產(chǎn)物的總量)，獲得了更大的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種攪拌研磨反應(yīng)器，其包括反應(yīng)器殼體、第一反應(yīng)物進(jìn)料口、第一反應(yīng)物分布盤、第二反應(yīng)物總進(jìn)料口、環(huán)狀的第二反應(yīng)物分布盤、攪拌軸、軸向攪拌槳、徑向攪拌槳、動(dòng)研磨片、靜研磨片和至少一個(gè)第二反應(yīng)物分進(jìn)料口；其中，反應(yīng)器殼體與攪拌軸同軸設(shè)置，并在反應(yīng)器殼體內(nèi)部位于第一反應(yīng)物分布盤下方形成反應(yīng)通道；第一反應(yīng)物進(jìn)料口的設(shè)置使得第一反應(yīng)物經(jīng)設(shè)置在該反應(yīng)器上部的第一反應(yīng)物分布盤進(jìn)入反應(yīng)通道；軸向攪拌槳和徑向攪拌槳自上而下設(shè)置在攪拌軸上；動(dòng)研磨片和靜研磨片相互間隔地設(shè)置在徑向攪拌槳的下方，動(dòng)研磨片固定在攪拌軸上，靜研磨片固定在反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁上，動(dòng)研磨片和靜研磨片上還設(shè)有通道孔；第二反應(yīng)物分進(jìn)料口設(shè)置在軸向攪拌槳和徑向攪拌槳之間，以使得第二反應(yīng)物經(jīng)第二反應(yīng)物總進(jìn)料口、環(huán)狀的第二反應(yīng)物分布盤和第二反應(yīng)物分進(jìn)料口輸送至反應(yīng)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述第一反應(yīng)物分布盤和第二反應(yīng)物分布盤為空腔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，在攪拌軸上平行設(shè)置1-6個(gè)、優(yōu)選1-3個(gè)軸向攪拌槳；每個(gè)軸向攪拌槳具有2-20片、優(yōu)選3-15片、更優(yōu)選3-8片槳葉；所述軸向攪拌槳槳葉的外緣直徑為40-1000mm，優(yōu)選為60-800mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形；所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的數(shù)量為3-200個(gè)，優(yōu)選為3-100個(gè)，更優(yōu)選為5-80個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口水平地或向下傾斜地設(shè)置在反應(yīng)器殼體上且位于反應(yīng)通道內(nèi)，每個(gè)分進(jìn)料口的中心軸與攪拌軸的夾角為20-90°，優(yōu)選為60-90°；所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口均勻或非均勻地分布在反應(yīng)器殼體上，優(yōu)選為均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的上邊緣與最后一級(jí)軸向攪拌槳槳葉的最下緣的軸向距離為1-50mm，優(yōu)選為2-30mm；所述第二反應(yīng)物分進(jìn)料口離攪拌軸的最近端至軸向攪拌槳槳葉最外緣的徑向距離為1-100mm，優(yōu)選為2-40mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，在攪拌軸上平行設(shè)置1-6個(gè)、優(yōu)選1-3個(gè)徑向攪拌槳；每個(gè)徑向攪拌槳具有2-20片、優(yōu)選3-15片、更優(yōu)選3-8片槳葉；所述徑向攪拌槳槳葉的外緣直徑為40-1000mm，優(yōu)選為60-700mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)器，其特征在于，第一級(jí)徑向攪拌槳槳葉的最上緣至第二反應(yīng)物分進(jìn)料口的下邊緣的軸向距離為1-200mm，優(yōu)選為2-100mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述動(dòng)研磨片上還設(shè)有中心孔，使攪拌軸穿過(guò)該中心孔，并且從上往下在攪拌軸上設(shè)置2-6級(jí)、優(yōu)選2-4級(jí)動(dòng)研磨片；所述動(dòng)研磨片為直徑為40-1200mm、優(yōu)選60-800mm的圓盤；所述動(dòng)研磨片最外緣至反應(yīng)通道內(nèi)壁的徑向距離為1-20mm，優(yōu)選1-10mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其特征在于，第一級(jí)動(dòng)研磨片的上表面至最后一級(jí)徑向攪拌槳槳葉的最下緣的軸向距離為1-200mm，優(yōu)選為10-100mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)動(dòng)研磨片上設(shè)有10-1000個(gè)、優(yōu)選15-100個(gè)通道孔；所述通道孔的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道孔均勻或非均勻地分布在動(dòng)研磨片上，優(yōu)選均勻分布；所述通道孔相對(duì)于整個(gè)動(dòng)研磨片的開孔率為10-80％，優(yōu)選為30-60％；所述通道孔的總流通面積為8-600mm2，優(yōu)選為10-400mm2。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述靜研磨片上還設(shè)有中心孔，使攪拌軸穿過(guò)該中心孔，并且從上往下在反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁上設(shè)置1-6級(jí)、優(yōu)選2-4級(jí)靜研磨片；所述靜研磨片為直徑為40-1200mm、優(yōu)選60-800mm的圓盤；所述靜研磨片最內(nèi)緣至攪拌軸最外緣的徑向距離為1-10mm，優(yōu)選1-5mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于，第一級(jí)動(dòng)研磨片設(shè)置在第一級(jí)靜研磨片的上方，并且每級(jí)靜研磨片與相鄰級(jí)的動(dòng)研磨片之間的軸向距離為1-50mm，優(yōu)選為1-30mm，更優(yōu)選為1-25mm，最優(yōu)選為2-15mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)靜研磨片上設(shè)有10-1000個(gè)、優(yōu)選15-100個(gè)通道孔；所述通道孔的截面形狀為圓形、三角形、矩形、菱形、梯形、多邊形或橢圓形，優(yōu)選為圓形、矩形、三角形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道孔均勻分布或非均勻地分布在靜研磨片上，優(yōu)選均勻分布；所述通道孔相對(duì)于整個(gè)靜研磨片的開孔率為10-80％，優(yōu)選為30-60％；所述通道孔的總流通面積為8-600mm2，更優(yōu)選為10-400mm2。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)通道的截面形狀為圓形、橢圓形、多邊形或矩形，優(yōu)選為圓形、多邊形。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述圓形反應(yīng)通道的直徑為30-1400mm，優(yōu)選為60-800mm。
19.一種采用權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器由具有通式I的胺制備如通式II所示的脂肪族、脂環(huán)族或芳香族異氰酸酯的方法，
R(NH2)nI
R(NCO)nII
其中，R為脂肪族、脂環(huán)族或芳香族烴基，n＝1或n≥2，所述方法包括以下步驟
(a)純光氣液體或光氣溶液通過(guò)第一反應(yīng)物進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)器，然后經(jīng)過(guò)第一反應(yīng)物分布盤進(jìn)入反應(yīng)通道內(nèi)；
(b)具有通式I的胺的有機(jī)溶液通過(guò)第二反應(yīng)物總進(jìn)料口進(jìn)入第二反應(yīng)物分布盤，然后通過(guò)第二反應(yīng)物分進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)通道內(nèi)；
(c)在軸向攪拌槳和徑向攪拌槳的作用下，光氣流股和胺流股迅速混合、反應(yīng)，反應(yīng)生成的固體顆粒經(jīng)動(dòng)研磨片和靜研磨片研磨細(xì)化，從反應(yīng)通道出來(lái)的反應(yīng)液進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行并完成反應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述光氣溶液為將純光氣或光氣溶解在惰性有機(jī)溶劑中所形成的濃度為50-100wt％的光氣溶液。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述胺的有機(jī)溶液為將通式I所示的胺溶解在惰性有機(jī)溶劑中所形成的濃度為10-60wt％、優(yōu)選為20-50wt％的胺溶液。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述通式I和II中的R為C2-C50烴基、脂環(huán)族C2-C50烴基或芳香族C6-C50烴基，優(yōu)選為C4-C30烴基、脂環(huán)族C4-C30烴基或芳香族C6-C30烴基，更優(yōu)選為C5-C18烴基、脂環(huán)族C5-C18烴基或芳香族C6-C20烴基；所述通式I和II中的n＝2-4。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，通式I所示的胺選自甲苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、多亞甲基多苯基多胺、異佛爾酮二胺、己二胺、環(huán)己二胺、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)選為甲苯二胺。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，溶解光氣和胺的惰性有機(jī)溶劑可以相同或不同，其分別選自苯、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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集攪拌、研磨于一體的反應(yīng)器以及利用該反應(yīng)器制備異氰酸酯的方法，該反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、第一反應(yīng)物進(jìn)料口、第一反應(yīng)物分布盤、第二反應(yīng)物總進(jìn)料口、環(huán)狀的第二反應(yīng)物分布盤、攪拌軸、軸向攪拌槳、徑向攪拌槳、動(dòng)研磨片、靜研磨片和至少一個(gè)第二反應(yīng)物分進(jìn)料口，所述動(dòng)、靜研磨片上設(shè)有多個(gè)通道孔。本發(fā)明通過(guò)軸向、徑向的強(qiáng)烈攪拌以及最強(qiáng)混合區(qū)域的進(jìn)料方法實(shí)現(xiàn)原料之間的快速混合、快速反應(yīng)，通過(guò)多層動(dòng)、靜研磨盤結(jié)合的孔道式快速研磨使固體反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步粉化，可以增強(qiáng)反應(yīng)效果，提高異氰酸酯的收率和質(zhì)量，并降低溶劑的用量和光氣的過(guò)量比，提高裝置產(chǎn)能、改善產(chǎn)品質(zhì)量并降低能耗。
文檔編號(hào)B01F7/18GK101811017SQ201010154068
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者華衛(wèi)琦, 孫德鎮(zhèn), 尚永華, 孫中平, 侯慶樂, 薛永和, 李強(qiáng), 王倫鵬, 于學(xué)麗 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