专利名称：制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器的制作方法
技术领域：
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。
本实用新型的目的可以通过以下方式得以实现一种喷射式反应器，由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成，撞针自上而下为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体，撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内，撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕缝隙，撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器，撞针主体的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构；调控结构下连接有使撞针动作的气缸。在喷射器主体下部内壁与其相接的撞针主体的外壁之间，设置有密封装置。
进一步，喷射器主体由下部的空心内圆柱和上部的空心内圆锥两部分构成，上部内圆锥底部的内径小于下部内圆柱的内径，使上部的内圆锥和下部的内圆柱在相连接处形成一端部凸起喉部，喷射器主体下部的一侧部连接有用于引入甲苯二胺溶液或光气进料口；撞针的下部为空心圆柱部，上部为倒圆锥部及空心圆柱形的喷嘴出口端，撞针插入到喷射器主体的下部的空心内圆柱内，使喷射器主体下部的内圆柱的上部及端部凸起喉部与倒圆锥部的外壁形成一个原料室，在原料室的上部，喷射器主体的端部凸起喉部与喷嘴出口端和倒圆锥部的侧壁之间，形成由喷射器主体进料口进入的物料经过原料室喷射而出的环绕通道；撞针下部的空心圆柱部的下侧壁上连接有用于引入光气或甲苯二胺溶液之一的进料口，撞针的空心内圆柱上部与倒圆锥部之间，设置有具有多个扇形叶轮呈倾斜状顺序排列的使原料液流高速旋转雾化、通过喷嘴出口端旋转喷射而出进入喷射反应器的反应区的旋转雾化器；所述的撞针的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构。调控装置包括凸肩套在法兰盖的内孔中，法兰盖的内孔中设有内螺纹与调节杆的外螺纹紧密配合，在法兰盖的内孔外的调节杆设置锁定手轮，在调节杆的端部设置固定其上的调节手轮，当松开锁定手轮时，旋转调节手轮可使撞针倒圆锥部的外表面和喷射器主体内侧的端部凸起喉部脱离，这样就打开了原料之一进入喷射反应器并在出口与另一原料混合的通道，然后将锁定手轮拧紧，即可固定所述通道的大小；可以根据反应区所要求的原料配比调整所述通道的大小。
下面是
，用来详细地描述适用于本实用新型的重要设备，通过对附图的描述并结合以下的详细描述，可以清楚地理解本实用新型，具体如下附图1是本实用新型所述的光化反应中喷射反应器的喷嘴部分示意图；附图2是本实用新型所述的光化反应中喷射反应器的示意图；附图3是附图2所述的喷射反应器的A-A剖视图；附图4是附图2所述的喷射反应器的剖视图，不同的是，该剖视图显示了锥形喷嘴松开时的剖视图；附图5是本实用新型所述的塔式反应器的结构原理示意图；附图6是现有技术中喷嘴的剖面图。
下面是对本实用新型的详细描述，通过详细描述并结合实施例，可以更清楚地理解本实用新型。
在本实用新型中，作为原料使用的有机胺是甲苯二胺(TDA)，所述的待进行光气化的甲苯二胺(TDA)采用惰性溶剂的溶液的形式引入本实用新型的光化反应中。
通常认为，胺的浓度高易于回收溶剂，可以节能但会使付产物增加，产率下降，在本实用新型的研究人员发现，在以下的浓度中，配合本实用新型的其他工艺参数及设备，几乎不影响最终产物的得率，本实用新型采用在惰性溶剂中胺溶液的浓度为15～40％(重量)，较好为21～35％(重量)，最好为27％(重量)。
较好的溶剂包括氯代芳烃，如氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、一氯联苯、对苯二甲酸二烷基酯、邻苯二甲酸二乙酯、甲苯和二甲苯；这些溶剂可单独使用也可混合使用；本实用新型优选采用邻二氯苯(ODCB)作为溶剂。
本实用新型不采用惰性溶剂中的溶液形式使用光气，而是直接使用低于光气沸点的光气，最好是经过冷却的光气与邻二氯苯(ODCB)和甲苯二胺(TDA)的混合物进行反应，光气与甲苯二胺的摩尔比为1.5∶1-5∶1，优选2∶1-3∶1。
本实用新型的优选工艺是以邻二氯苯为TDA的溶剂，在高压条件下进行光化反应，采用喷射混合器作为第一步光化反应的主反应器，简称喷射反应器，在喷射反应器中主要进行形成二胺基甲酰氯的反应；本实用新型中采用蒸馏塔作为第二步光化反应的主反应器，简称塔式反应器，在该步反应中，二胺基甲酰氯转化为甲苯二异氰酸酯，这两部分是本实用新型TDI生产工艺的关键，该工艺的设计基础是基于光化反应的机理，理论上光化反应主要分两步进行，如下所示 其中上述第一步反应为放热反应，在喷射反应器中进行，原料及反应无需加热，放热使反应温度升高；第二步反应为吸热反应，在塔式反应器中经加热后完成。
下面详细描述本实用新型的喷射反应器(见附图1-4)，除喷射反应器外，合成TDI还需要塔式反应器(见附图5)，具体如下本实用新型中，喷射反应器由喷射器主体3、撞针4及其下部连接的调控结构16组成；喷射器主体3由下部的空心内圆柱和上部的空心内圆锥32两部分构成，上部内圆锥底部的内径小于下部内圆柱的内径，使上部的内圆锥和下部的内圆柱在相连接处形成一端部凸起喉部12，喷射器主体3下部的空心内圆柱的一侧部连接有进料口1，用于引入甲苯二胺溶液或光气；撞针4的下部为空心圆柱部41，也就是撞针主体，上部为倒圆锥部11及空心圆柱形的喷嘴出口端14，撞针4插入到喷射器主体3的下部的空心内圆柱内，使撞针4上部的圆柱形喷嘴出口端14与倒圆锥部11的转折处与喷射器主体3内的端部凸起喉部12相对应，这样喷射器主体3下部的内圆柱的上部及端部凸起喉部12与倒圆锥部11的外壁形成一个原料室16，在原料室的上部，喷射器主体3的端部凸起喉部12与喷嘴出口端14和倒圆锥部11的侧壁之间形成接触18，撞针4下部的空心圆柱部41的下侧壁上连接有进料口2，用于引入光气或甲苯二胺溶液之一，撞针4上部与倒圆锥部11之间，设置有旋转雾化器13，旋转雾化器13由多个扇形叶轮组成，该装置类似于风扇的叶轮，呈倾斜状顺序排列，可以使原料液流高速旋转雾化，由进料口2进入的原料，通过撞针4下部的空心圆柱部41到达旋转雾化器13，旋转雾化器13将液态原料旋转雾化，通过喷嘴出口端14旋转进入喷射反应器的反应区15；所述的撞针4的下端连接调控结构16，在撞针4的下端设置一凸肩9，设有外螺纹的凸肩9套在法兰盖5的内孔中，法兰盖5的内孔中设有内螺纹与调节杆10的外螺纹紧密配合，在法兰盖5的内孔外的调节杆10设置锁定手轮6，在调节杆10的端部设置固定其上的调节手轮7，当松开锁定手轮6时，旋转调节手轮7可使撞针4倒圆锥部11的外表面和喷射器主体3内侧的端部凸起喉部12脱离，这样就打开了喷射器主体3的端部凸起喉部12与喷嘴出口端14和倒圆锥部11的侧壁之间形成接触18，形成原料之一进入喷射反应器并在出口与另一原料混合的通道17，然后将锁定手轮6拧紧，即可固定所述通道17的大小；可以根据反应区15所要求的原料配比调整所述通道17的大小。撞针4和调控结构构成喷射反应器的喷嘴主体18。由进料口1进入的物料可以经过原料室16和环绕通道17喷射而出；在喷射器主体3下部的空心内圆柱和与其相接的撞针4下部的空心圆柱部41的外壁之间，设置有密封装置411，密封装置411优选有机硅或聚四氟乙烯等密封材料，调控结构的下部连接有现有技术采用的气缸装置(图中未示)，气缸动作，带动撞针4振动或位移，其频率为1秒/次至30分/次，以确保撞针4的喷嘴出口端14及通道17不会产生任何堵塞。
从撞针4的喷嘴出口端14喷出的旋转雾化的原料与自进料口1加入的另一原料，与由喷射器主体3的端部凸起喉部12与喷嘴出口端14和倒圆锥部11形成的环绕通道17处环绕喷射的另一原料在喷射反应器的反应区15内均匀、迅速、剧烈地混合反应。当甲苯二胺溶液由进料口1加入时，液态光气由加料口2加入；反之，当液态光气由进料口1加入时，甲苯二胺溶液由加料口2加入。
在本实用新型中，加料口处，原料光气的加料温度为-10℃-0℃，甲苯二胺的加料温度为60℃-80℃加料压力15-25kg/cm2，优选光气保持-5℃温度和18kg/cm2的压力；甲苯二胺与溶剂混合物的浓度为27％、温度为71℃、压力18kg/cm2。
D撞针喷嘴口14的内径5-40 mm；N1撞针主体4的内径，50-300mm；N2喷射器主体进料口1的直径，40-250mm；N3喷射反应器的喷射器主体的出料口的最大内径，60-400mm；从喷射反应器出来的混合物在进入塔式反应器之前，已完成第一步光化反应，形成二胺基甲酰氯和少量氨基甲酰氯-氨基盐酸盐。二胺基甲酰氯、氨基甲酰氯-氨基盐酸盐、溶剂、COCL2等的混合物，自塔的中、下部进入光化反应塔，在塔式反应器底部经虹吸式换热器加热后，氨基甲酰氯-氨基盐酸盐与光气进一步反应得到二胺基甲酰氯，二胺基甲酰氯转化为甲苯二异氰酸酯(TDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，反应生成的氯化氢(HCL)和过量之光气在塔式反应器上部被分离，高纯度的光气由塔式反应器的中部侧线流通出不需要进一步处理而直接循环使用，塔顶部的HCL和COCL2的混合物进入HCL精馏塔。该塔的操作温度从70℃-160℃，压力10-20kg/cm2。
喷射反应器出口的混合反应溶液以90-100℃的温度进入塔式反应器，在塔底，少量的甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐与光气继续反应生成甲苯二胺基甲酰氯，然后，再连同前一步反应得到的大量的二胺基甲酰氯解离成异氰酸酯。而高纯度的光气可以由塔的中部分离，得到的光气的纯度可以达到99.2％，塔顶物为光气与氯化氢气体，可以再经由冷冻分离或另一精馏塔分离。塔式反应器可以同时进行高纯度光气、光气与盐酸混合物的分离，亦同时进行极少量氨基甲酰氯-氨基盐酸盐进一步反应为二胺基甲酰氯以及二胺基甲酰氯解离成异氰酸酯的化学反应，简化了工艺及生产设备。
下面结合设备，完整描述本实用新型所述喷射反应器的结构及操作如图1-4所示，松开锁定手轮6并旋转调节手轮7使撞针4上部倒圆锥端部11的外表面和喷射器主体3内侧的端部凸起喉部12脱离，这样就打开了胺混合物进入喷射反应器并在出口与光气混合的通道，按照反应区15中的原料的配比调整通道大小，然后将锁定手轮6拧紧。
光气液体或溶于溶剂的甲苯二胺溶液从加料口2中输入，经撞针的下部空心园柱41送入旋转雾化器13并从喷嘴出口端14高速旋转喷出；同时甲苯二胺混合物溶液或光气由加料口1也呈液态加入，经过喷射器主体3上部的端部凸起喉部12下部与撞针4的倒圆锥部11外壁形成的原料室16，由喷射器主体3端部凸起喉部12与撞针4上部的倒圆锥部11及其上部的空心园柱的转折处之间形成的环绕通道17的缝隙处喷射而出，与光气或溶于溶剂的甲苯二胺溶液汇合，在喷射反应器的反应区15内瞬间混合反应后，得到的反应混合物甲苯二胺基甲酰氯及甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐经喷射反应器出料口8及相应的管路自光化反应器的中、下部进入塔式反应器，在光化反应器的塔底加热，以进行甲苯二胺基甲酰氯及少量甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐反应为甲苯二异氰酸酯的反应，并分离产物混合物，在塔底得到最终产物甲苯二异氰酸酯、二氯苯、光气的混合物；高纯度的光气由塔式反应器的中部侧线流通出不需处理而直接循环使用，反应生成的氯化氢(HCL)和过量之光气混合物在塔式反应器上部被分离并进入HCL精馏塔。
调整环绕通道17的缝隙宽度为2-6mm，可以保证反应区15内光气与甲苯二胺的摩尔比为1.5∶1-5∶1，优选2∶1-3∶1。
在由甲苯二胺混合物溶液与光气制备TDI的反应过程中，副产物主要为HCL，分离出副产物盐酸有利于反应的进行。本实用新型中，由于塔式反应器为一蒸馏塔，随着反应进行，反应生成的HCL不断地被从产物混合物中被分离出来，促进甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐反应为甲苯二胺基甲酰氯、甲苯二胺基甲酰氯转化为甲苯二异氰酸酯，同时促进甲苯二胺与光气的反应，因此反应快、副反应少、产率高。
本实用新型中所述的塔式反应器由6-25块塔板组成，优选10-20块塔板，最优选18块，塔径1000mm-4000mm，优选1200-3000mm，最优选1500-2000mm，参见附图5。塔的形状可以是直径均匀的圆柱形塔，也可以是下部直径较大，上部直径较小的双圆柱形塔。当塔的直径上小下大而不同时，由于反应混合物及产物在塔底滞留的较长，使HCL可以被充分完全分离，塔底得到的产物混合物中，HCL的浓度小于10ppm，有利于得到高纯度的TDI产品。
光化反应塔的塔顶温度为80-90℃，压力10-20 Kg/cm2，优选84-86℃，15Kg/cm2；塔中部光气出口温度90-95℃，优选93-95℃；塔底部TDI出口温度为150-160℃，压力10-20 Kg/cm2，优选154-156℃，15Kg/cm2，最优选塔顶温度85℃，塔中部光气出口温度94℃，塔底部TDI出口温度155℃。
然后采用现有技术将离开塔底及塔顶的产物及溶剂混合物进行分离和蒸馏。
下面是本实用新型的具体实施例，所述的实施例是用于描述本实用新型而不是限制本实用新型。
实施例一1、以喷射反应器进行光气化反应，参考图1-4中所示喷射反应器设备图形，按照光气与二氯苯4∶1的比例用加料泵将-5℃液态光气由加料口2经喷射反应器撞针4(N1)内的旋转雾化器加入，由喷嘴出口端14旋转雾化进入喷射反应器的反应区15；60℃的21％的甲苯二胺的二氯苯溶液与由喷射器主体3侧部连接的加料口1输入，经原料室16及通道17喷射进入反应区15，在喷射反应器的反应区15(N3)处进行混合反应，反应温度约120℃，加料口压力20kg/cm2。撞针4每秒钟振动1次，以清除可能产生的沉淀。
2、经由喷射反应器反应后得到的二胺基甲酰氯与溶剂二氯苯及过量光气混合溶液在第5个塔板处进入光气-异氰酸酯解离分离塔，即塔式反应器，见附图5，塔式反应器由20块塔板组成，塔径1500mm。
在塔式反应器的塔底加热，甲苯二胺基甲酰氯解离成甲苯二异氰酸酯，在塔底得到甲苯二异氰酸酯、二氯苯和光气的混合物，再采用常用的分离设备分离，98％的高纯度光气可以由塔的中部的第13块塔板分离得到，塔顶物为光气与氯化氢气体的混合物，可以再经由冷冻分离或另一精馏塔分离。光气-异氰酸酯解离分离塔可以同时进行高纯度光气分离，亦进行甲苯二胺基甲酰氯解离成甲苯二异氰酸酯的化学反应和甲苯二异氰酸酯的分离。甲苯二异氰酸酯的产率95％。
操作温度塔顶为80℃，塔底160℃，塔中部温度85℃，压力10kg/cm2，参考图5。
实施例二80℃的15％甲苯二胺与对苯二甲酸二乙酯的混合溶液与-10℃光气分别由进料口2、1引入喷射器反应器，反应物甲苯二胺与光气的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制在90℃，操作压力15kg/cm2，撞针每10分钟振动一次，反应溶液由喷射反应器15(N3)出口端传送至塔式反应器的底部，该塔由10块塔板组成，塔径2000mm，塔底操温度160℃，塔顶为80℃，塔顶物为光气与氯化氢气体的混合物，塔中部温度95℃，塔内压力20 kg/cm2，塔中可以分离回收得到90％以上的高纯度光气，得到的产物混合物采用现有技术的方法分离，可以得到收率达92％以上的TDI产品。
实施例三65℃的40％甲苯二胺与二甲苯的混合溶液自加料口2、0℃液态光气(COCL2)自加料口1分别进入光气化反应器，反应物甲苯二胺与光气的摩尔比为1∶2，经过喷射后剧烈混合进行第一步光化反应。反应温度为60℃，反应压力25Kgcm2。“喷射反应器”见附图1-4。
由喷射反应器出来的混合物进入塔式反应器，在塔底经过加热后完成第二步光化反应并进行初步分离。该塔由20块塔板组成，塔径3000mm，塔底操作温度150℃，塔顶为80℃，塔中部温度95℃，塔内压力15kg/cm2，见附图5。可以得到收率达94％以上的TDI产品。
实施例四按照光气与甲苯二胺5∶1的比例，用高压泵将70℃的35％的甲苯二胺的邻二氯苯混合物溶液自加料口2，经喷射反应器的撞针4(N1)及加旋转雾化器加入，与来自喷射器主体3侧部连接的加料口1输入的-5℃液态光气在反应区15剧烈混合反应，反应温度控制在100℃，加料口压力控制在22kg/cm2。反应混合物在进入到“塔式反应器”之前，完成第一步反应产生甲苯二胺基甲酰氯及部分甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐。
光化反应塔由16块塔板组成，分为两部分，上部有10块塔板，直径1000mm，下部6块塔板，直径2500mm，反应混合物以90℃进入光化反应塔后，甲苯二胺基甲酰氯及少量的甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐在塔底经热虹吸式再沸器加热，完成第二步反应，分解为甲苯二异氰酸酯(TDI)；塔底物料为TDI，ODCB，微量光气和微量残渣，盐酸含量小于10ppm，采用现有技术的方法进一步分离，产率96％。
过量的光气在塔上半部经过精馏纯度达到98％，回收到光气储罐循环使用。在塔顶部光化反应产生的HCL和少量光气，送到HCL精馏塔。
光化塔底温度控制在约160℃，塔顶温度80℃，塔顶压力控制在10kg/cm2。
实施例(最佳)将27％甲苯二胺(TDA)溶于73％邻二氯苯(ODCB)，在71℃,18kg/cm2压力下由进料口1加入喷射反应器；-5℃的光气在18kg/cm2的压力下由进料口2加入，经过旋转雾化器13由喷嘴口喷出，在喷射反应器的反应区内与甲苯二胺溶液混合反应，调整通道17缝隙的大小以及原料的流量，以保证喷射反应器反应区15内光气与甲苯二胺与光气的摩尔比为1∶3；二胺基甲酰氯、邻二氯苯(ODCB)、光气(COCl2)，HCl等反应混合物由出口排料管送至塔式反应器底部进行进一步的反应及分离，反应的温度100℃；反应混合物以100℃的温度进入光化反应塔后，甲苯二胺基甲酰氯及甲苯氨基甲酰氯-氨基盐酸盐在塔底经热虹吸式再沸器加热，完成第二步反应，分解为甲苯二异氰酸酯(TDI)；过量的光气在塔中部经过精馏直接得到纯度达到99.2％的可以直接重复使用的光气，回收到光气储罐循环使用，在塔顶部光化反应产生的HCL和少量光气，送到HCL精馏塔，在塔底部得到甲苯二异氰酸酯、二氯苯和光气的混合物，采用现有技术的方法分离，产率98％。
光化塔底温度155℃，塔中部95℃，塔顶85℃，塔的压力控制在15.0-15.3kg/m2之间，塔板数为18，塔径1800mm。
本实用新型具有如下优点采用本实用新型的工艺及设备，可以在较高的甲苯二胺浓度下进行反应，喷射反应器能够将溶解在溶剂的甲苯二胺混合物与液态光气迅速充分混合，减少负反应的生成，减少残渣的产生量，用于本实用新型所述的喷射反应器的反应区呈锥形，且反应是在喷嘴出口端外进行的，撞针不断振动，将喷嘴出口端14及通道17处可能产生的沉淀及时清除，因此，喷射反应器不存在堵塞的问题，而呈锥形的反应区15处不存在死角，因此，即使产生少量的沉淀，也会因为高速喷射的混合物边溶解边将沉淀物冲走，从而能保证不在喷射反应器中形成结块，这点是现有技术都无法解决的。特殊的喷射器缩短反应过程，且能提高回收光气的纯度，使异氰酸酯反应更能有效地进行。
权利要求1．制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于喷射反应器由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成，撞针自上而下分别为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体，撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内，撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕通道，撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器，撞针主体的下端设置一凸肩，设有外螺纹的凸肩连接调控结构；调控结构下连接有使撞针动作的气缸；在喷射器主体下部内壁与其相接的撞针主体的外壁之间，设置有密封装置。
2．根据权利要求1所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于喷射器主体由下部的空心内圆柱和上部的空心内圆锥两部分构成，上部的空心内圆锥为喷射反应器气的反应区，上部空心内圆锥底部的内径小于下部空心内圆柱的内径，在上部的内圆锥和下部的内圆柱的相连接处形成一端部凸起喉部，喷射器主体下部的一侧部连接有用于引入甲苯二胺溶液或光气进料口。
3．根据权利要求1、3所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于撞针的撞针主体内为空心圆柱，撞针的空心内圆柱上部与倒圆锥部之间，设置有具有多个扇形叶轮、呈倾斜状顺序排列的使原料液流高速旋转雾化、通过喷嘴出口端旋转喷射而出进入喷射反应器的反应区的旋转雾化器。
4．根据权利要求1所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于插入到喷射器主体的下部的空心内圆柱内的撞针，在喷射器主体下部的内圆柱的上部及端部凸起喉部与撞针的倒圆锥部的外壁形成一个原料室，在原料室的上部，喷射器主体的端部凸起喉部与喷嘴出口端和倒圆锥部的侧壁之间，形成由喷射器主体进料口进入的物料经过原料室喷射而出的环绕通道。
5．根据权利要求1所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于撞针下部的撞针主体的的下侧壁上连接有用于引入光气或甲苯二胺溶液之一的进料口。
6．根据权利要求1所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于调控结构包括凸肩套在法兰盖的内孔中，法兰盖的内孔中设有内螺纹与调节杆的外螺纹紧密配合，在法兰盖的内孔外的调节杆设置固定所述通道大小的锁定手轮，在调节杆的端部设置固定其上的，控制撞针倒圆锥部的外表面和喷射器主体内侧的端部凸起喉部脱离，并控制原料之一进入喷射反应器并在出口与另一原料混合的通道的调节手轮。
7．根据权利要求1所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于密封装置优选有机硅或聚四氟乙烯等密封材料。
8．根据权利要求1、所述的制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器，其特征在于撞针喷嘴口的内径5-40mm；撞针主体的内径，50-300mm；喷射器主体进料口的直径，40-250mm；喷射反应器喷射主体出料口的最大内径60-400mm。
专利摘要本实用新型涉及的是制备甲苯二异氰酸酯的喷射反应器,喷射反应器由连接有进料口的喷射器主体、连接有进料口的撞针及其下部的调控结构组成,撞针自上而下分别为空心圆柱形出口端、倒圆锥部及圆柱形撞针主体,撞针插入到喷射器主体下部的空心内圆柱内,撞针的圆锥部的外侧壁与喷射器主体的内侧壁及其上凸起形成原料室及环绕通道,撞针的圆锥部及圆柱形撞针主体的上部之间设置有旋转雾化器,撞针主体的下端设置一凸肩,设有外螺纹的凸肩连接调控结构;调控结构下连接有使撞针动作的气缸。
文档编号C07C263/10GK2444949SQ00258898
公开日2001年8月29日 申请日期2000年12月29日 优先权日2000年12月29日
发明者郭台 申请人:K·S·T·公司