一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置及工藝，解決了現(xiàn)有甲苯二異氰酸酯的生產(chǎn)工藝中物料體積流量比差異較大的情況下，反應(yīng)選擇性變差，造成轉(zhuǎn)化率下降，可能帶來反應(yīng)裝置故障的問題。超重力裝置，包括冷反應(yīng)器和熱反應(yīng)器，冷反應(yīng)器包括非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)包括副進料管I、副進料管II以及主進料管。工藝，光氣惰性溶液與甲苯二胺惰性溶液通過非限定性撞擊流反應(yīng)器發(fā)生碰撞，后進入旋轉(zhuǎn)的填料，后進入熱反應(yīng)器反應(yīng)生成甲苯二異氰酸酯TDI粗品。本發(fā)明將甲苯二胺基本反應(yīng)完全，防止了脲類物質(zhì)生成，有效避免了管路和反應(yīng)器堵塞，提高甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置及工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于甲苯二異氰酸酯（TDI)生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種連續(xù)制備甲苯 二異氰酸酯的川形超重力裝置及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 甲苯二異氰酸酯（TDI)是一種混合型的異氰酸酯，工業(yè)常用的是2, 4-TDI和 2, 6-TDI兩種異構(gòu)體質(zhì)量比為80:20的混合物。其生產(chǎn)方法主要有光氣法和非光氣法。 但是，迄今為止，國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)TDI的方法主要采用光氣化法工藝，光氣法生產(chǎn)TDI主 要包括五個步驟：（1) 一氧化碳和氯氣反應(yīng)生成光氣；（2)甲苯與硝酸反應(yīng)生成二硝基甲 苯（DNT) ; (3) DNT與氫反應(yīng)生成甲苯二胺（TDA) ; (4)處理過的干燥TDA與光氣反應(yīng)生成 (TDI) ;(5)TDI的提純。TDI生產(chǎn)光氣化反應(yīng)是指甲苯二胺（TDA)在惰性溶劑作用下與光 氣反應(yīng)的過程，分為冷反應(yīng)和熱反應(yīng)兩個步驟進行。為描述問題方便，以甲苯二胺（TDA)為 例給出反應(yīng)過程。

【權(quán)利要求】
1. 一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置，包括冷反應(yīng)器和熱反應(yīng)器，其特 征在于所述的冷反應(yīng)器包括非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)包括 副進料管I (1.11)、副進料管II (1.12)以及主進料管（1.2);兩副進料管以主進料管軸 線為對稱軸對稱設(shè)置，形狀對稱；主進料管（1. 2)為直管、前端設(shè)置有主進料管噴嘴（1. 3)， 副進料管前段設(shè)置有彎頭，彎頭的末端為副進料管噴嘴，主進料管噴嘴以及兩個副進料管 噴嘴的延長線交匯到一點；所述的超重力結(jié)構(gòu)包括殼體（1. 5)、轉(zhuǎn)子（1. 7)、填料（1. 6)，電 機（1.8)以及轉(zhuǎn)軸（1.9)，殼體（1.5)底部設(shè)置液體出口，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)子 (1. 7)的空腔內(nèi)，并且三根進料管及其噴嘴處于同一平面上，主進料管固定在兩個副進料管 的中心軸線上，與超重力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的中心軸線重合，在各噴嘴前方設(shè)置一液體擋板（1. 11) 與轉(zhuǎn)子（1. 7)內(nèi)緣連接，填料（1. 6)在轉(zhuǎn)子空心圓環(huán)中，轉(zhuǎn)軸（1. 9)通過與電機（1. 8)相連 帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動； 兩副進料管入口連接光氣惰性溶液來源裝置，主進料管（1. 2)連接甲苯二胺惰性溶液 來源裝置，超重力結(jié)構(gòu)的液體出口與熱反應(yīng)器相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置，其特征在于主 進料管直徑（d5)與主進料噴嘴直徑（DJ的比例范圍為1-50 ;副進料管I直徑（d6)與副進 料管II直徑（d7)相等，且副進料管直徑與主進料管直徑的比例范圍0. 5-5 ;兩副進料管噴 嘴直徑（D2)、（D3)相等，且副進料管直徑與副進料管噴嘴直徑的比例范圍為1-50 ;兩副進料 管噴嘴連線的距離（屯）與兩副進料管噴嘴直徑（D2)、（D3)的比例范圍為1-50 ;主進料管噴 嘴（1.3)到兩副進料管噴嘴連線的距離（d2)與主進料管噴嘴直徑（DJ的比例范圍為1-50 ; 主進料管噴嘴（1.3)到兩副進料管噴嘴連線的距離（d2)與主進料管噴嘴到擋板距離（(18)的 比例范圍為1-5 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑（d4)與兩副進料管間距（d3)比例范圍為1. 5-10 ;副進料管噴嘴 中心軸線與主進料管中心軸線的夾角（0 J、（ 0 2)范圍為15° -90°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置，其特征在 于主進料管長度（U)與主進料管直徑（d5)的比值為10~50,副進料管長度（L2)與副進料管 直徑（d6)、（d7)的比值為10~50。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置，其特征在于副 進料管I (1.11)、副進料管II (1.12)以及主進料管（1.2)連接并固定在一起，形成一個整 體結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的川形超重力裝置，其特征在于液 體擋板與轉(zhuǎn)子內(nèi)緣連接，向噴嘴一側(cè)凸起。
6. -種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的工藝，基于如權(quán)利要求5所述的連續(xù)制備甲苯二異 氰酸酯的川形超重力裝置完成，其特征在于步驟如下：體積流量比為1-15的光氣惰性溶液 與甲苯二胺惰性溶液通過非限定性撞擊流反應(yīng)器發(fā)生碰撞，并在進一步擋板上碰撞、反濺， 液體迅速完成宏觀混合與初步微觀混合，液體離開撞擊平面中心后進入旋轉(zhuǎn)的填料，強大 的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未達到微觀混合的液體迅速完成微觀混合過 程，甲苯二胺（TDA)在超重力結(jié)構(gòu)中完全轉(zhuǎn)化成中間產(chǎn)物，并在較短的停留時間后離開冷 反應(yīng)器，進入熱反應(yīng)器，然后在90-200°C，絕對壓力0. 3-1. 8MPa下繼續(xù)反應(yīng)生成甲苯二異 氰酸酯TDI粗品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的工藝，其特征在于所述的 甲苯二胺惰性溶液的溫度110_150°C，甲苯二胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%-40% ;光氣惰性溶液的溫度 70-110°C，光氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為20%-50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的工藝，：超重力結(jié)構(gòu)中，填料 轉(zhuǎn)速范圍為300-1000r/min ;反應(yīng)溫度控制在100-150°C，反應(yīng)絕對壓力為l_2MPa，甲苯二 胺在超重力結(jié)構(gòu)停留時間為〇. l_2s。
【文檔編號】B01J19/26GK104496852SQ201410481280
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】劉有智, 祁貴生, 焦緯洲, 李改英, 田曉鈞, 姜同坤, 袁志國, 許承騁, 王月玲, 范輝, 郭文滿, 呂來軍 申請人:中北大學(xué), 賽鼎工程有限公司, 煙臺巨力精細(xì)化工股份有限公司