[实用新型]薄膜高效反应器

说明书

本实用新型公开了一种薄膜高效反应器，包括壳体、位于所述壳体外壁的换热部件、位于所述壳体内部的转动轴、与所述转动轴连接的电机、设置在转动轴上的刮板和布料圆盘，所述壳体上设置有至少一组进料喷嘴，所述布料圆盘水平位于所述进料喷嘴和所述刮板之间，一组所述进料喷嘴包括至少一个第一进料喷嘴和至少一个第二进料喷嘴，从所述反应器轴向观察，同一组的所述进料喷嘴之间沿环状均匀间隔设置，所述进料喷嘴与所述布料圆盘平面的夹角为30°～70°。

技术领域

本实用新型涉及化学合成反应器，特别是涉及一种薄膜高效反应器。

背景技术

异氰酸酯是一类含有-N＝C＝O官能团的有机化合物，该官能团具有很高的反应活性，极易与含有活泼氢的化合物发生反应，是一种重要的有机合成中间体。自1849年Wurtz首次制备出烷基异氰酸酯以来，人类一直在探索各种具有特殊结构和性能的异氰酸酯产品以及开发各种制备异氰酸酯的方法。

目前异氰酸酯产品主要包括芳香族类、脂肪族类和脂环族类，脂肪族类和脂环族类异氰酸酯统称为ADI类异氰酸酯，近年来ADI类异氰酸酯产品的需求加大，该类产品发展较快。ADI类异氰酸酯品种主要有异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)等。

异氰酸酯的制备方法主要有以下几种：1、伯胺与光气反应；2、叠氮化物Curtius重排反应；3、有机卤素化合物与氰酸盐反应；4、氨基甲酸酯高温分解；5、芳香族硝基化合物转变成异氰酸酯；6、氧化制备异氰酸酯。截止目前光气化法仍然是具有工业化价值的合成路线。

光气法一般可以分为液相光气法、气相光气法和成盐光气法。在液相光气法中，有机伯胺与光气反应通常分两个阶段进行。第一阶段称为冷光气化，有机伯胺与光气反应形成对应的氨基甲酰氯和氯化氢，胺和生成的氯化氢生成胺盐酸盐；第二阶段称为热光气化，氨基甲酰氯分解形成对应的有机异氰酸酯和氯化氢。第一阶段生成的胺盐酸盐和光气进一步反应生成氨基甲酰氯并发生分解反应获得异氰酸酯粗产品。在冷光气化反应中，有机伯胺与光气反应生成氨基甲酰氯是一个强放热的快速反应，需降低局部有机胺的浓度，防止局部过剩的有机胺在高温下与氨基甲酰氯进一步发生副反应，生成脲等物质，造成产品异氰酸酯收率降低。另外，反应过程中形成的胺的盐酸盐和氨基甲酰氯会以固体颗粒形式析出，需要充分混合防止这些颗粒凝聚生成大颗粒而造成反应器堵塞，同时大颗粒的胺的盐酸盐会还导降低混合效率影响传质，增加副产物形成。为了降低有机胺的浓度，使副产物降至最低，一般将有机伯胺和过量的光气各自溶解于惰性有机溶剂中进行稀释，在混合设备中进行快速均匀混合。混合设备主要分为动态混合器(例如，搅拌器、涡轮或转子-定子系统)和静态混合器(例如，Kenics混合器，或SMV混合器，以及喷射混合器，诸如喷嘴或T型混合器)。

使用动态混合器的文献报道如下：

专利GB1165831公开了脂肪(环)族二胺与光气在装有机械搅拌器的管式反应器发生光气化反应。该反应器与膜蒸发器类似，其使用高速搅拌器使气体混合，并刮擦管式反应器的受热壁，以防止聚合物料在管壁上积累。但其在大约300℃的温度下通过高速搅拌处理光气，存在极大的安全隐患，且对设备耐腐蚀性的要求极高。

专利GB1146664A公开了一种利用薄膜反应器制备有机异氰酸酯的方法，20-30℃下7wt％的已二胺通过薄膜反应器与氯化氢成盐，然后再在190℃发生快速光气化反应。胺溶液在管内壁流动形成液膜，通过刮膜部件不断地搅动薄膜的表面，生产的细颗粒胺盐酸盐浆液或悬浮液。成盐反应需要原料的充分接触，但在该专利方法中，若液膜较薄，转化率低；若液膜较厚，在较短时间内氯化氢不能进入液膜深处，而且表层生产的盐酸盐阻止氯化氢进一步进入液膜内部，严重影响反应进行，使成盐不完全，工业上不可行。