[实用新型]制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器

说明书

本实用新型涉及的是制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，具体地讲，本实用新型涉及的是通过甲苯二胺的有机溶液与光气反应连续制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器。

异氰酸酯的制备方法及化学反应机理可用如下的反应式(Ⅰ)-(Ⅲ)来表示：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)

上述(Ⅰ)通常称为光化反应，在该反应中，胺基与光气之间的反应非常迅速，在适当的条件下，甚至在低温下亦可反应生成胺基甲酰氯-胺基盐酸盐。

上述(Ⅱ)的反应速度通常比较慢，在低温条件下反应很难进行，一般需要在约100-180℃的温度条件下，胺基甲酰氯-胺基盐酸盐才能与光气进一步反应转化成二胺基甲酰氯。

与此同时，二胺基甲酰氯进一步分解成二异氰酸酯，促使上述反应(Ⅲ)完成。

目前世界上甲苯二异氰酸酯(TDI)的生产，一般采用如下二种工艺：

第一种是用间苯二甲酸二乙酯(DEIP)作溶剂，在高压条件下进行光化反应，即通常所称的“重溶剂生产工艺”；但该工艺的光化反应中，溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)容易与光气发生反应生成m-乙酯苯甲酰氯(CBC)，见以下反应式(Ⅳ)，该物质易造成反应器的堵塞；另外，由于间苯二甲酸二乙酯(DEIP)的价格昂贵，其大量的消耗会增加最终产品甲苯二异氰酸酯(TDI)的成本；再者，该工艺还存在另一缺陷，为了回收系统中的残余光气，需要增设一套光气回收装置，用甲苯作为回收光气的溶剂，给TDI的生产控制增加了困难。

第二种工艺是以邻二氯苯(ODCB)作溶剂，在低压条件下进行光化反应，即通常称的“轻溶剂生产工艺”；该工艺的光化反应是在带搅拌器的反应釜中进行的，反应过程中很难避免甲苯二胺(TDA)与甲苯二异氰酸脂(TDI)的反应，如反应(Ⅴ)由于该反应的产生降低了TDI产品的得率，同时产生大量残渣给除渣系统带来负担；该工艺的另一缺陷是，使用大量的溶剂邻二氯苯(ODCB)在系统内循环，增加了设备的原材料和动力能源的消耗，提高了TDI的生产成本。

综上，现有技术的工艺中存在的缺陷大致可归纳成如下几类：

1、多残渣，所述的残渣中大部分为尿素成份，它们不仅降低了产品收率，并且侵蚀管线设备，增加了生产成本；另外残渣易导致阻塞而需停止生产清理阻塞物；

2、复杂的光气分离过程，将使光气增加泄漏的机会。

针对存在的上述缺陷，科技人员发表了大量的文献试图通过改变反应器的结构来解决，下面是几个典型的探索。

CN1052473C公开了一种方法，其特征是将甲苯二胺引入并在气相中与过量光气接触，反应物优选采用喷嘴注入法，所述喷嘴由两根同心管形成一个中心部和一个环形部，胺化合物和光气通过该中心部或环形部引入。

DE-OS2,950,216公开了一种方法，该方法是在一园柱形混合室中，两种呈现扇面状喷射流的反应物相互冲撞，这种方法不仅要求入口压力很高，而且在混合室有不产生流动的死区，这可能发生堵塞。

美国专利3,226,410公开了一种方法，该方法藉助于在管中横向的小孔，把胺化合物溶液喷入到管中的光气溶液流中，为了得到满意的产率，该方法要求反应物浓度低，因此，需要较大的能耗来回收溶剂，此外，在壁上结垢问题也不是总能避免。

CN88105193公开了一种多异氰酸酯的制备方法，该方法也是采用在缩颈的壁上引入相当数目的横孔，从而将一个组分引入到另一个组分中；同样该方法也存在美国专利3,226,410所存在的缺陷；该文献进一步认为，缩颈长度最好为其直径的两倍，这种情况下能提供强烈的混合；该文献公开的其他参数包括，反应混合物被引入到通常的反应器以制得最终产物的反应温度约20～180℃，塔板数最好为20～50个，阻隔面与流动方向成90度角。

由于已知的方法必须用高度稀释的反应物实施，还需要高温和/或高压，具有反应得率低、成本高等缺陷，同时现有技术的反应器所用喷嘴由于结构设计不合理，容易堵塞，而发生的堵塞迫使停产来清洗设备，因而已知的方法是不经济的。

本实用新型目的在于提供用于制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，该喷射反应器采用特殊设计，不但可以使反应物瞬间高速充分混合而快速完全反应，且不会发生堵塞，不会有副产物淤积及堵塞。