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一种制备异氰酸酯的反应器及方法

一种制备异氰酸酯的反应器及方法

IPC分类号 : B01J12/00,C07C265/14,C07C263/10

申请号
CN201710861344.5
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2017-09-21
  • 公开号: 107597028B
  • 公开日: 2018-01-19
  • 主分类号: B01J12/00
  • 专利权人: 万华化学(宁波)有限公司

专利摘要

本发明提供一种制备异氰酸酯的反应器以及采用该反应器通过气相光气化过程制备异氰酸酯的方法。该高效反应器在反应区域设置胺分配器及多组胺进料管,通过胺分配器加强光气与胺混合,减少反应副产物的产生,通过多组具备良好换热能力胺进料管充分利用反应放出的热量,减少胺气体中夹带的小液滴,保证胺气化效果,减少反应结焦物的产生,提高反应收率,实现能量集成利用及延长运转周期。

权利要求

1.一种制备异氰酸酯的反应器,其特征在于,该反应器包括:反应管,从反应管顶部的中心区域进入反应管内的光气内进料管,连接反应管上部的一侧的光气外进料管,在反应管下段设置的多个胺进料管;

其中,在反应管的上半部分设有混合反应区域,所述光气内进料管进入反应管内达到混合反应区域的上方,在混合反应区域的上方围绕光气内进料管的外周设置用于加强胺与光气混合的胺分配器,多个胺进料管在反应管的下段内上升并连接于胺分配器,

所述光气内进料管与反应管内壁之间构成环形空间,所述光气外进料管与该环形空间连通。

2.根据权利要求1所述的反应器,其特征在于,光气内进料管的半径r1为(0.1-0.4)r,其中,r为反应管的半径。

3.根据权利要求1或2所述的反应器,其特征在于,所述胺分配器是包括内壁和外壁的环形槽状结构,该环形槽状结构的出口向下,在环形槽状结构内具有倾斜设置的多个旋片,所述多个胺进料管的入口沿着环形槽状结构的外壁的周围设置,优选沿着环形槽状结构的外壁的周围均匀设置,例如每隔一定角度如每隔10~60度角度设置一个。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的反应器,其特征在于,多个胺进料管的入口的开口方向垂直于反应管的轴线方向。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的反应器,其特征在于,所述多个胺进料管在反应管的下段内的配置为平行分布或螺旋上升的形式;和/或,胺进料管为4个以上,优选8-36个,更优选12-24个。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的反应器,其特征在于,单根胺进料管的总长度L1为反应管总长度L2的0.3-2.0倍,优选0.4-1.2倍。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的反应器,其特征在于,在环形空间中,多个胺进料管出口与胺分配器相接,胺分配器的出口与光气内进料管出口处于同一平面,优选地,胺进料管在混合反应区域内紧贴反应管的内壁。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的反应器,其特征在于,胺分配器具有4组以上的旋片,优选8-36组,更优选12-24组旋片。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的反应器,其特征在于,胺分配器出口的总截面积为光气内进料管通道截面积的0.1-0.8倍,优选0.2-0.5倍。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的反应器,其特征在于,倾斜的胺分配器旋片与反应器轴线之间的夹角α的角度在15-75°之间,优选30-60°之间。

11.一种采用如权利要求1-10中任一项所述的反应器通过气相光气法制备具有通式R(NCO)n的脂肪族、脂环族或芳香族异氰酸酯的方法,其中R为具有1-15个碳原子的脂肪族、脂环族或芳香族烃基,且n为1-10中的整数,该方法包括:

a)将具有通式R(NH2)n胺加热至80-550℃,光气加热至120-600℃,使之气化,其中R和n的定义如前;

b)使加热的光气从反应管顶部的内进料管引入到位于反应管内中部的混合反应区域(优选平行地流过反应管),胺蒸气由位于反应管下段的胺进料管从下往上引入,并通过胺分配器进入混合反应区域与光气混合;

c)第二股光气从外进料管进入反应管的环形空间,并继续向下,与胺分配器出来胺和通过内进料管引入的光气混合后进入到混合反应区域内进行反应。

12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述通式R(NH2)n所示的胺为甲胺、乙胺、丙胺、苯胺、环己胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷、1,4-二氨基环己烷、1-氨基-3,3,5-三甲基-3-氨基甲基环己烷、间苯二亚甲基二胺、4,4’-二氨基二环己基甲烷、2,4或2,6-甲苯二胺、二氨基苯、萘二胺、1,8-二氨基-4-(氨甲基)辛烷或三氨基壬烷、2-四氢呋喃胺。通式R(NCO)n所示的异氰酸酯为甲基异氰酸酯、乙基异氰酸酯、丙基异氰酸酯、苯基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、1,4-丁二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,5-二异氰酸酯基-2-甲基戊烷、1,4-二异氰酸酯环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、1,8-二异氰酸根-4-异氰酸根甲基辛烷或壬烷三异氰酸酯、2-四氢呋喃异氰酸酯。

13.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,所述步骤a)或b)中的胺或胺气为纯的胺或胺气或被惰性气体或惰性溶剂蒸汽稀释的胺或胺气;其中,惰性气体为氮气或氩气,惰性溶剂为甲苯、二甲苯、邻二氯苯或十氢化萘。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法,其特征在于,以通式R(NH2)n所示的化合物的氨基摩尔数计算,所述内进料管光气过量25%-350%,优选为过量50%-250%;惰性气体或惰性溶剂用量为氨基摩尔数的0.1-2倍,优选0.2-1倍;外进料管N2中光气的用量为氨基摩尔数的1-8倍,优选为氨基摩尔数的2-6倍。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法,其特征在于,在进入胺进料管之前,将胺加热至80℃-550℃;将光气加热至120℃-600℃;将进入胺进料管的惰性气体加热至80℃-550℃;且所述胺、光气和惰性气体的加热温度应保持一致。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的方法,其特征在于,在与其它物料流混合前,所述内进料管内的光气的流速为1m/s-60m/s,优选为3-20m/s;胺气体在胺分配器出口的流速为4-80m/s,优选为10-60m/s;外进料管处的光气流速为1-60m/s,优选为3-20m/s。

17.根据权利要求11-15中任一项所述的方法,其特征在于,步骤c)中进行光气化反应时,光气内进料管及胺进料管绝对压力为200-3000mbar,反应器的反应管出口绝对压力为150-1500mbar。

说明书

技术领域

本发明提供一种高效反应器以及采用该反应器通过气相光气化过程制备异氰酸酯的方法。该高效反应器在反应区域设置胺分配器及多组胺进料管,通过胺分配器加强光气与胺混合,减少反应副产物的产生,通过多组胺进料管充分利用反应放出的热量,减少气相胺中夹带的小液滴,保证胺气化效果,减少结焦物的产生,提高收率,实现能量集成利用并延长反应周期。

背景技术

将气相的胺与光气在管式反应器中反应制备异氰酸酯的方法已为人们所熟知,气相光气化反应工艺是一快速反应过程,其具有反应速率快,光气滞留量低的特点,同时需要尽量避免高温结焦。

气相光气反应自身会释放较多的反应热,在之前己知方法中通过溶剂淬灭气相光气化的反应混合物的方式来降低反应物的温度,该方法导致了反应产生的极宝贵的高温能量被浪费。

在气相光化法中,胺需经过气化后进入气相光气化反应器中,与光气进行反应生成异氰酸酯,而胺的气化效果对于反应产物的影响非常显著。在实际工业生产操作中,胺的气化过程容易出现气化不完全的问题,气化后形成的胺气流中存在未气化的胺液滴。若没有对应的措施消除这些胺液滴,它们将随着胺气流进入气相光气化反应器中,产生不利后果。液滴表面的胺分子与光气反应生成异氰酸酯,而内部的胺分子在高温下则发生碳化反应生成积碳和氨气,而氨气则与氯化氢(胺与光气反应生成的产物之一)反应生成固体氯化铵,积碳和氯化铵均容易导致反应器及管线堵塞,需经常清理,从而缩短装置的运转周期;另一方面这些液滴内部的胺分子与液滴表面生成的异氰酸酯之间容易发生不希望的副反应,导致反应产物中重组分杂质增多,收率下降。

气相光气化法来制备异氰酸酯反应过程需要加强混合,但若混合不当,如混合缓慢时,则生成较多的聚合副产物,这些副产物在反应器内挂壁结焦、结块,最终堵塞反应器,特别是物料在第一接触点处更易产生结焦物,进而导致混合流场的逐步恶化,缩短了反应器的运行周期。采用高混合效率的反应器,以避免在反应器内生成固体物质,延长反应器运行周期。

目前消除胺气流中含有的胺液滴一般有两种方法,一是通过气液分离除去液滴,这种方法一般存在较大的压力损失;二是将通过加热的方式将胺液滴气化而获得不含胺液滴的胺气流,但现有的加热方法存在压力损失大,加热不均匀等问题。

美国专利US7019164B2中描述了在气相中通过光气化反应制备异氰酸酯的方法,通过将胺加热成为气态,和光气在混合器中混合反应生成相应的异氰酸酯。通常需要将胺加热到200~600℃,即加热温度高于胺的沸点。为了更好的促进胺的汽化和混合效果,在胺的汽化过程中引入惰性气体或者惰性溶剂的蒸汽进行稀释。

欧洲专利EP1935876A1中,在进入反应器前生成基本无液滴的胺气流,使反应器的连续运转时间明显增加。胺气流中胺液滴的消除主要通过在胺气化和过热系统之间设置液滴分离器,以及/或者气化装置本身也有液滴分离器的功能来实现,并提及产生较小压力损失的液滴分离器为优选。然而,在工业化进行气相光气化反应时,液滴分离器的压力损失会随着体积流量的增加而急剧上升,在同样的压力损失下,在高体积流量下液滴分离器的胺液滴分离率要低于低体积流量,胺液滴消除效果差。

中国专利CN102471242A中提出气化后的含有少量液滴胺气流在导向反应器的进料管中过热,并要求过热过程的停留时间大于0.01秒,以促使其中的液滴气化,最终形成完全气化的流股。进料管的加热可通过管束换热器或加热的管道之类设备进行。但是在实际操作过程中,若使用液滴分离器,将存在较大的压力损失,导致上文所述的设备堵塞、缩短装置运转周期。

专利CN101912751A公开了一种以惰性无机导电材料制作的胺气化器,其中惰性无机导电材料具有不规则的微孔通道,液态胺被雾化分散为液滴后进入该胺气化器进行气化。该气化器用于雾化后的胺液滴的气化,而非用于气化后胺气流中含有的胺液滴的消除;即使将该气化器用作消除胺气流中含有的胺液滴的加热器,由于该气化器的主体采用的是微孔通道结构,通道较长,孔隙率低,因而胺液滴气化过程产生的压力损失会比较大,易导致上文所述的设备堵塞,缩短装置运转周期。

欧洲专利EP0289840采用了一种不带可动部件的圆筒形反应器,使反应物流在湍流状态下反应。由于脂肪族胺的气相光气化过程是一极快速反应过程,属于混合速度控制的反应过程。常常由于返混,造成异氰酸酯与胺反应,从而形成固体污染反应器,并导致气路堵塞。

欧洲专利EP0699657A描述了一种在气相中制备芳香族异氰酸酯的方法,芳香族二胺与光气的反应在混合反应器中进行,该反应器分为两个区域,内区域为二胺和光气混合的混合区域,占总反应器体积的20~80%;外区域为接近活塞流形式的反应区域,占总反应体积的80~20%。然而,由于至少20%的反应体积不会出现理想的返混,因此导致不均匀的停留时间分布,形成不希望的固体产物。

欧洲专利EP1362847A描述了一种在气相中制备异氰酸酯的方法,在该方法中,通过与流动相关的措施如在反应器中加入均化元件以及确定气相离析物的中心,提高管式反应器内的反应特性,从而避免反应器中沉积物和导致反应器寿命缩短的聚合的次级产物的形成。

欧洲专利EP1555258A描述了一种在气相中制备异氰酸酯的混合器和方法,还提供了一种管式反应器,其具有在反应器旋转方向上沿着中心延伸的夹壁导管,在夹壁导管的内壁和外壁之间形成的同心环状间隙,通过此方法来改善管状反应器中原料的混合,降低副产物形成的可能性。

美国专利US4847408采用湍流占主导地位的反应器来加强混合,使反应物流在强湍流状态下反应,其内径为2.5mm,长度为17.5mm,胺蒸气通过喷嘴高速的喷入到反应器内,在400℃的高温下制备得到了HDI。CN1396152将US4847408中简单的圆筒形反应器改善为类似文丘里型混合器,这种设计可以减少反应区与器壁的接触和返混。

通过以上的比较可以看出,气相光气化制备异氰酸酯的过程是一快速反应过程,因而需要尽量降低胺气体中小液滴的夹带,保证胺的气化效果,极快的混合速率以减少副产物脲等高聚物的形成,从而避免堵塞延长反应周期。取得良好反应效果的关键是采用高混合效率的反应器,以减少固体副产物生成,并有效的除去不可避免的沉积物。因此,需要寻找一种能使反应物高效快速混合且可以有效除去反应沉积物的异氰酸酯的制备设备以及方法。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种高效反应器,通过在反应区域设置胺分配器及多组胺进料管,通过胺分配器加强光气与胺混合,减少反应副产物的产生,通过多组胺进料管,充分利用反应放出的热量,减少胺气体中夹带的小液滴,保证胺气化效果,减少结焦物的产生,提高收率并实现能量集成利用,最终实现降低能耗并延长反应器运行周期的目的。

由于该方法利用光气反应自身的反应热,在之前己知方法中通过淬灭气相光气化的反应混合物而破坏的极宝贵的高温能量被利用,其中产生高温能量以便起始原料到达气相光气化的操作温度。此外,还节省了相应的换热器,或者可以使其更小。

本发明的制备异氰酸酯的反应器包括:反应管,从反应管顶部的中心区域进入反应管内的光气内进料管,连接反应管上部的一侧的光气外进料管,在反应管下段设置的多个胺进料管;

其中,在反应管的上半部分设有混合反应区域,所述光气内进料管进入反应管内达到混合反应区域的上方,在混合反应区域的上方围绕光气内进料管的外周设置用于加强胺与光气混合的胺分配器,多个胺进料管在反应管的下段内上升并连接于胺分配器,

所述光气内进料管与反应管内壁之间构成环形空间,所述光气外进料管与该环形空间连通。

这里所述的反应管上半部分例如可以是反应管高度的1/2~4/5的区域,优选3/5~4/5的区域。

进一步地,内进料管的半径r1为(0.1-0.4)r,其中,r为反应管的半径。

进一步地,所述胺分配器是包括内壁和外壁的环形槽状结构,该环形槽状结构的出口向下,在环形槽状结构内具有倾斜设置的多个旋片,所述多个胺进料管的入口沿着环形槽状结构的外壁的周围设置,优选沿着环形槽状结构的外壁的周围均匀设置,例如每隔一定角度如每隔10~60度角度设置一个。

进一步地,多个胺进料管的入口的开口方向垂直于反应管的轴线方向。

进一步地,所述多个胺进料管在反应管的下段内的配置可以是但不限于平行分布或螺旋上升的形式。

进一步地,反应区截面为圆形,胺进料管均匀的分布在反应区域的同心圆上。胺进料管为4个以上,优选8-36个,更优选12-24个。

光气外进料管从侧壁进入反应管,光气从光气外进料管进入后在环形空间内沿反应管轴线方向流动,在混合反应区域内与从胺分配器出来的胺及从光气内进料管进入的光气混合反应。

进一步地,在环形空间中,多个胺进料管出口与胺分配器相接,胺分配器的出口与光气内进料管出口处于同一平面。优选地,胺进料管在混合反应区域内紧贴反应管的内壁。

进一步地,胺分配器具有4组(个)以上的旋片,优选8-36组,更优选12-24组旋片。

进一步地,胺分配器出口的总截面积为光气内进料管通道截面积的0.1-0.8倍,优选0.2-0.5倍。

进一步地,倾斜的胺分配器旋片与反应器轴线之间的夹角α的角度在15-75°之间,优选30-60°之间。

所述的胺进料管具有良好的换热能力,可以实现胺进料管内胺气体与反应后产生的高温气体进行有效的热量交换。胺进料管的总长度L1为反应管总长度L2的0.3-2.0倍,优选0.4-1.2倍。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述的高效反应器通过气相光气法制备具有通式R(NCO)n的脂肪族、脂环族或芳香族异氰酸酯的方法,其中R为具有1-15个碳原子的脂肪族、脂环族或芳香族烃基,且n为1-10中的整数,该方法包括:

a)将具有通式R(NH2)n胺加热至80-550℃,光气加热至120-600℃,使之气化,其中R和n的定义如前;

b)使加热的光气从反应管顶部的内进料管引入到位于反应管内中部的混合反应区域(优选平行地流过反应管),胺蒸气由位于反应管下段的胺进料管从下往上引入,并通过胺分配器进入混合反应区域与光气混合;

c)第二股光气从外进料管进入反应管的环形空间,并继续向下,与胺分配器出来胺和通过内进料管引入的光气混合后进入到混合反应区域内进行反应。

其中,所述步骤a)或b)中的胺或胺气为纯的胺或胺气或被惰性气体或惰性溶剂蒸汽稀释的胺或胺气;其中,惰性气体为氮气或氩气,惰性溶剂为甲苯、二甲苯、邻二氯苯或十氢化萘。

其中,所述步骤a)或b)中采用惰性气体或惰性溶剂的蒸气对胺蒸气进行稀释。惰性气体可以选用氮气或氩气等;惰性溶剂可以选用甲苯、二甲苯、氯苯、邻二氯苯或十氢化萘等。本发明中,进入胺进料管的胺可以呈气态,也可以包含少量的非蒸气状的胺液滴。步骤a)或b)中,胺加热至80℃-550℃,优选为200℃-450℃,光气加热至120℃-600℃,优选为250℃-500℃。以氨基摩尔数计算,内进料管光气通常过量25%-350%,优选50%-250%,惰性气体或惰性溶剂用量一般为氨基摩尔数的0.1-2倍,优选0.2-1倍。外进料管中光气的用量为氨基摩尔数的1-8倍,优选为氨基摩尔数的2-6倍。

其中在步骤c)中,在与其它物料流混合前,所述内进料管中光气的流速为1m/s-60m/s,优选为3-20m/s;胺气在胺分配器出口处的流速为4-80m/s,优选为10-60m/s;外进料管处的光气流速为1m/s-60m/s,优选为3-20m/s。

本发明所选用的胺原料为能够转化为气相且不分解的伯胺。合适的胺类是含有1-15个碳原子,更优选3-15个碳原子,再更优选4-13个碳原子的脂肪族、脂环族或芳香族单胺类、二胺类、三胺类、四胺类或五胺类等,如:合适的单胺类有甲胺、乙胺、丙胺、苯胺、环己胺等,合适的脂肪族二胺有1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,4-二氨基环己烷、1-氨基-3,3,5-三甲基-3-氨甲基环己烷(IPDA)、4,4-二环己基甲烷二胺(H12MDA)、间苯二亚甲基二胺等,合适的脂肪族三胺有1,8-二氨基-4-(氨甲基)辛烷、三氨基壬烷等。优选1,6-己二胺、IPDA、H12MDA及三氨基壬烷。合适的芳香族胺类有甲苯二胺(TDA),二氨基苯,萘二胺,2,4’或4,4-/2,6甲苯二胺混合物或纯的2,4-甲苯二胺。胺原料还可以是含杂原子的胺,如2-四氢呋喃胺。

所述二胺优选是4,4’-二环己基甲烷二胺、1-氨基-3-胺甲基-3,3,5-三甲基-环己烷或1,6-己二胺。所述三胺优选是三氨基壬烷。

步骤c)中进行光气化反应时,内进料管、胺进料管内绝对压力优选为200-3000mbar,反应器的反应管出口绝对压力优选为150-1500mbar。

本发明中所述的异氰酸酯可选自以下化合物中的任一种:1,4-丁二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,4-二异氰酸酯基环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、三异氰酸酯基壬烷或甲苯二异氰酸酯(TDI)。

通过在反应器内部设置多组胺进料管和胺分配器,加强胺蒸气跟光气的快速混合并反应,减少反应副产物的生成。另外多组胺进料管可以充分利用反应生成的热量,加强并保证胺的气化,减少反应结焦物的生成,提高反应收率,降低反应产物的温度,实现能量集成再利用。

附图说明

图1是本发明的反应器的一个具体实施例的纵剖面图。

图2为图1中A-A线所截的横截面图。

图3为图1沿C-C线所截的截面俯视图。

图4为反应器中胺分配器在A-B-C线处示意图。

图5为反应器中具有4组胺进料管N3时胺分配器立体结构示意图。

N1为光气内进料管,N2为光气外进料管,N3为胺进料管,

1为内外进料管、胺分配器形成的环形空间,

2为混合反应区域,

3为反应管,

4为胺分配器的内壁,

5为胺分配器的外壁,

6为胺分配器内的旋片。

具体实施方式

以下实施例将进一步说明本发明所提供的高效反应器及采用该反应器制备异氰酸酯的方法,但本发明并不因此而受到任何限制。

如图1-5所示,制备异氰酸酯的反应器包括:反应管3,从反应管顶部的中心区域进入反应管3的光气内进料管N1,从反应管上部的一侧引入的光气外进料管N2,在反应管下段设置的多个胺进料管N3;

其中,在反应管的上半部分设有混合反应区域2,所述光气内进料管N1进入反应管内达到混合反应区域2的上方,在混合反应区域2的上方围绕光气内进料管N1的外周设置用于加强胺与光气混合的胺分配器(具有内壁4和外壁5),多个胺进料管N3在反应管的下段内上升并连接于胺分配器,

所述光气内进料管N1与反应管内壁之间构成环形空间1,所述光气外进料管N2与该环形空间连通。

这里所述的反应管上半部分例如可以是反应管高度的1/2~4/5的区域,优选3/5~4/5的区域。

内进料管N1的半径r1为(0.1-0.4)r,其中,r为反应管的半径。

所述胺分配器是包括内壁4和外壁5的环形槽状结构(图4、图5),该环形槽状结构的出口向下,在环形槽状结构内具有倾斜设置的多个旋片6,所述多个胺进料管N3的入口沿着环形槽状结构的外壁的周围设置(图5),优选沿着环形槽状结构的外壁的周围均匀设置,例如每隔一定角度如每隔10~60度角度设置一个。

多个胺进料管N3的入口的开口方向可以垂直于反应管的轴线方向。

所述多个胺进料管N3在反应管的下段内的配置可以是但不限于平行分布或螺旋上升的形式。

胺进料管为例如4个以上,优选8-36个,更优选12-24个。

光气外进料管N2从侧壁进入反应管,光气从光气外进料管进入后在环形空间内沿反应管轴线方向流动,在混合反应区域内与从胺分配器出来的胺及从光气内进料管进入的光气混合反应。

所述的胺进料管N3可以具有良好的换热能力,实现胺进料管内胺气体与反应后产生的高温气体进行有效的热量交换。胺进料管的总长度L1为反应管总长度L2的0.3-2.0倍,优选0.4-1.2倍。

在环形空间中,多个胺进料管N3出口与胺分配器相接,胺分配器的出口与光气内进料管出口处于同一平面。优选地,胺进料管在混合反应区域内紧贴反应管的内壁。

胺分配器具有4组(个)以上的旋片6,优选8-36组,更优选12-24组旋片6。

胺分配器出口的总截面积为光气内进料管通道截面积的0.1-0.8倍,优选0.2-0.5倍。

倾斜的胺分配器旋片与反应器轴线之间的夹角α的角度在15-75°之间,优选30-60°之间。

实施例1

反应器:

采用如图1所示的高效反应器。其包括:内进料管N1和位于反应管上部的外进料管N2,上述两个进料管及反应管3之间限定了环形空间1,区域2为反应区域,在空间1和空间2设有多组胺进料管N3,胺进料管N3末端与胺分配器相接。内进料管N2、外进料管N2、胺进料管N3及胺分配器组成了反应器。反应区2的截面为圆形,胺进料管均匀的分布在内进料管及反应区域的同心圆上。

反应区2具有12个胺进料管N3。所述的内进料管N1、外进料管N2为光气入口,胺进料管N3为胺入口。其中反应区域的半径r为100mm,内进料管N1半径r1为40mm,外进料管N2的内径为100mm,胺进料管内径为4mm。胺进料口的N3的末端开口方向垂直于混合器轴线方向,胺进料管N3与反应区域的外壁相切,胺进料管的出口与胺分布器相接。胺分布器出口的总截面积为内进料管截面积的0.4倍,胺分布器具有12组旋片,旋片与反应器轴线的夹角α为30°。所述的胺进料管的长度L1为反应管总长度L2的0.5倍,胺进料管N3在反应管下段内壁为平行分布。

制备异氰酸酯:

1,6-六亚甲基己二胺(HDA)、光气和氮气分别预热至300℃。N2的流量为22kg/h,N2与HDA的气体混合后由胺进料管N3进入反应器,HDA的流量由40kg/h逐渐提升至200kg/h,逐渐提升反应管温度,实现胺进料管跟反应区域2的内反应气体的热交换,氮气用量为氨基摩尔数的0.23倍,N2与胺蒸气混合气体在胺分配器出口的最终流速为18.6m/s。由内进料管N1进入的光气的流量为1380kg/h(光气与HDA的氨基的摩尔比为4:1),流速为38.5m/s,内进料管N1和外进料管N2的绝对压力为1300mbar,由外进料口N2进入的光气与HDA的氨基摩尔比为4:1,流速为15.0m/s,外进料口压力1300mbar。反应区域2的绝对压力为950mbar。

在混合反应区域2反应完成后得到的物料经过溶剂氯苯吸收捕集得到HDI的异氰酸酯溶液,通过气相色谱分析表明,HDI的收率为99.0%。经过长周期的运行,在运行1个月之后,停车检修,胺进料管、内进料管出口及反应区域侧壁均未见明显结焦物。在该温度范围内,HDA的平均热容为2.60KJ/(Kg·℃),氮气的平均热容为1.07KJ/(Kg·℃),实验测定胺气与氮气的混合气体利用反应热实现温度升高40℃,据此核算单混合气体升温即可节约能耗6.04Kw,运行1个月(720h)共节约能量4320千瓦时。

实施例2

采用的高效反应器具有16组胺进料管,长度L1为反应总管的0.6倍。胺分布器具有24组旋片,旋片与反应器轴线的夹角α为40°,胺分配器出口截面积为内进料管截面积的0.5倍,胺蒸汽与氮气混合气体在胺分配器出口的最终流速为18.4m/s,内进料管N1的半径r1为36mm,N1内光气的流速为44.7m/s,其他反应条件与实施例1相同。通过气相色谱分析表明,HDI的收率98.2%,经过长周期运行,在运行1个月后,停车检修,胺进料管、内进料管出口及反应区域侧壁均未见明显结焦物,实验测定胺气与氮气的混合气体利用反应热实现温度升高43℃,据此核算节约能耗6.49Kw,运行1个月(720h)共节约能量4674千瓦时。

实施例3

采用的高效反应器具有8组胺进料管,长度L1为反应总管的1.2倍,多组胺进料管在反应器内壁均匀分布,呈螺旋状上升。氮气流量为14.5kg/h,氮气用量为氨基摩尔数的0.15倍。胺分布器具有20组旋片,旋片与反应器轴线的夹角α为45°,胺分配器出口截面积为内进料管截面积的0.25倍,胺蒸汽与氮气混合气体的最终流速为73.8m/s,内进料管N1的半径r1为24mm,由内进料管N1进入的光气的流量为690kg/h(光气与HDA的氨基的摩尔比为2:1),N1内光气的流速为50.3m/s。由外进料口N2进入的光气与HDA的氨基摩尔比为3:1,流速为11.3m/s,其他反应条件与实施例1相同。通过气相色谱分析表明,HDI的收率98.4%,经过长周期运行,在运行1个月后,停车检修,胺进料管、内进料管出口及反应区域侧壁均未见明显结焦物,实验测定胺气与氮气的混合气体利用反应热实现温度升高41℃,据此核算节约能耗6.10Kw,运行1个月(720h)共节约能量4392千瓦时。

实施例4

采用的高效反应器具有24组胺进料管,长度L1为反应总管的0.8倍。氮气流量为96.7kg/h,惰性气体用量为氨基摩尔数的1.0倍。胺分布器具有30组旋片,旋片与反应器轴线的夹角α为60°,胺分配器出口截面积为内进料管截面积的0.6倍,胺蒸汽与氮气混合气体的最终流速为44.3m/s,内进料管N1的半径r1为30mm,由内进料管N1进入的光气的流量为1035kg/h(光气与HDA的氨基的摩尔比为3:1),N1内光气的流速为48.3m/s。由外进料口N2进入的光气与HDA的氨基摩尔比为6:1,流速为22.6m/s,其他反应条件与实施例1相同。通过气相色谱分析表明,HDI的收率98.8%,经过长周期运行,在运行1个月后,停车检修,胺进料管、内进料管出口及反应区域侧壁均未见明显结焦物,实验测定胺气与氮气的混合气体利用反应热实现温度升高50℃,据此核算节约能耗8.65Kw,运行1个月(720h)共节约能量6234千瓦时。

一种制备异氰酸酯的反应器及方法专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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