一种连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于甲苯二异氰酸酯生产的【技术领域】，具体是一种连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置及工艺，解决了现有甲苯二异氰酸酯的生产工艺中物料体积流量比差异较大的情况下，反应选择性变差，造成转化率下降，可能带来反应装置故障的问题。超重力装置，包括冷反应器和热反应器，冷反应器包括非限定性撞击流结构和超重力结构，非限定性撞击流结构包括副进料管I、副进料管II以及主进料管。工艺，光气惰性溶液与甲苯二胺惰性溶液通过非限定性撞击流反应器发生碰撞，后进入旋转的填料，后进入热反应器反应生成甲苯二异氰酸酯TDI粗品。本发明将甲苯二胺基本反应完全，防止了脲类物质生成，有效避免了管路和反应器堵塞，提高甲苯二异氰酸酯生产效率。
【专利说明】一种连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置及工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于甲苯二异氰酸酯（TDI)生产的【技术领域】，具体涉及一种连续制备甲苯 二异氰酸酯的川形超重力装置及工艺。
【背景技术】
[0002] 甲苯二异氰酸酯（TDI)是一种混合型的异氰酸酯，工业常用的是2, 4-TDI和 2, 6-TDI两种异构体质量比为80:20的混合物。其生产方法主要有光气法和非光气法。 但是，迄今为止，国内外工业生产TDI的方法主要采用光气化法工艺，光气法生产TDI主 要包括五个步骤：（1) 一氧化碳和氯气反应生成光气；（2)甲苯与硝酸反应生成二硝基甲 苯（DNT) ; (3) DNT与氢反应生成甲苯二胺（TDA) ; (4)处理过的干燥TDA与光气反应生成 (TDI) ;(5)TDI的提纯。TDI生产光气化反应是指甲苯二胺（TDA)在惰性溶剂作用下与光 气反应的过程，分为冷反应和热反应两个步骤进行。为描述问题方便，以甲苯二胺（TDA)为 例给出反应过程。
【权利要求】
1. 一种连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置，包括冷反应器和热反应器，其特 征在于所述的冷反应器包括非限定性撞击流结构和超重力结构，非限定性撞击流结构包括 副进料管I (1.11)、副进料管II (1.12)以及主进料管（1.2);两副进料管以主进料管轴 线为对称轴对称设置，形状对称；主进料管（1. 2)为直管、前端设置有主进料管喷嘴（1. 3)， 副进料管前段设置有弯头，弯头的末端为副进料管喷嘴，主进料管喷嘴以及两个副进料管 喷嘴的延长线交汇到一点；所述的超重力结构包括壳体（1. 5)、转子（1. 7)、填料（1. 6)，电 机（1.8)以及转轴（1.9)，壳体（1.5)底部设置液体出口，非限定性撞击流结构设置于转子 (1. 7)的空腔内，并且三根进料管及其喷嘴处于同一平面上，主进料管固定在两个副进料管 的中心轴线上，与超重力结构转子的中心轴线重合，在各喷嘴前方设置一液体挡板（1. 11) 与转子（1. 7)内缘连接，填料（1. 6)在转子空心圆环中，转轴（1. 9)通过与电机（1. 8)相连 带动转子转动； 两副进料管入口连接光气惰性溶液来源装置，主进料管（1. 2)连接甲苯二胺惰性溶液 来源装置，超重力结构的液体出口与热反应器相连。
2. 根据权利要求1所述的连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置，其特征在于主 进料管直径（d5)与主进料喷嘴直径（DJ的比例范围为1-50 ;副进料管I直径（d6)与副进 料管II直径（d7)相等，且副进料管直径与主进料管直径的比例范围0. 5-5 ;两副进料管喷 嘴直径（D2)、（D3)相等，且副进料管直径与副进料管喷嘴直径的比例范围为1-50 ;两副进料 管喷嘴连线的距离（屯）与两副进料管喷嘴直径（D2)、（D3)的比例范围为1-50 ;主进料管喷 嘴（1.3)到两副进料管喷嘴连线的距离（d2)与主进料管喷嘴直径（DJ的比例范围为1-50 ; 主进料管喷嘴（1.3)到两副进料管喷嘴连线的距离（d2)与主进料管喷嘴到挡板距离（(18)的 比例范围为1-5 ;转子内径（d4)与两副进料管间距（d3)比例范围为1. 5-10 ;副进料管喷嘴 中心轴线与主进料管中心轴线的夹角（0 J、（ 0 2)范围为15° -90°。
3. 根据权利要求1或2所述的连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置，其特征在 于主进料管长度（U)与主进料管直径（d5)的比值为10~50,副进料管长度（L2)与副进料管 直径（d6)、（d7)的比值为10~50。
4. 根据权利要求3所述的连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置，其特征在于副 进料管I (1.11)、副进料管II (1.12)以及主进料管（1.2)连接并固定在一起，形成一个整 体结构。
5. 根据权利要求4所述的连续制备甲苯二异氰酸酯的川形超重力装置，其特征在于液 体挡板与转子内缘连接，向喷嘴一侧凸起。
6. -种连续制备甲苯二异氰酸酯的工艺，基于如权利要求5所述的连续制备甲苯二异 氰酸酯的川形超重力装置完成，其特征在于步骤如下：体积流量比为1-15的光气惰性溶液 与甲苯二胺惰性溶液通过非限定性撞击流反应器发生碰撞，并在进一步挡板上碰撞、反溅， 液体迅速完成宏观混合与初步微观混合，液体离开撞击平面中心后进入旋转的填料，强大 的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未达到微观混合的液体迅速完成微观混合过 程，甲苯二胺（TDA)在超重力结构中完全转化成中间产物，并在较短的停留时间后离开冷 反应器，进入热反应器，然后在90-200°C，绝对压力0. 3-1. 8MPa下继续反应生成甲苯二异 氰酸酯TDI粗品。
7. 根据权利要求6所述的一种连续制备甲苯二异氰酸酯的工艺，其特征在于所述的 甲苯二胺惰性溶液的温度110_150°C，甲苯二胺质量分数10%-40% ;光气惰性溶液的温度 70-110°C，光气质量分数浓度为20%-50%。
8.根据权利要求6所述的一种连续制备甲苯二异氰酸酯的工艺，：超重力结构中，填料 转速范围为300-1000r/min ;反应温度控制在100-150°C，反应绝对压力为l_2MPa，甲苯二 胺在超重力结构停留时间为〇. l_2s。
【文档编号】B01J19/26GK104496852SQ201410481280
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月20日 优先权日:2014年9月20日
【发明者】刘有智, 祁贵生, 焦纬洲, 李改英, 田晓钧, 姜同坤, 袁志国, 许承骋, 王月玲, 范辉, 郭文满, 吕来军 申请人:中北大学, 赛鼎工程有限公司, 烟台巨力精细化工股份有限公司