本实用新型属于反应器领域，具体涉及一种气相光气化反应器。
背景技术：
在有机异氰酸酯合成领域，气相光气化反应工艺正在逐步趋于成熟，并且已经在甲苯二异氰酸酯(TDI)以及脂肪族异氰酸酯(ADI)领域实现规模化生产。但气相光气化工艺作为新兴工业技术仍然存在诸多需要改进的技术细节。反应器的设计作为气相光气化工艺的技术核心部分尚存以下几个较为显著的问题：
1.在气相光气化反应工艺中，反应器的核心部分是其顶部安装的混合器。在采用气相光气化化反应工艺合成有机异氰酸酯的过程中，通常会因为混合器出口位置累积黑色泡沫状碳化物质而被迫中止反应，然后需要全线停车，用氮气补充系统压力，降温，打开反应器顶部进行清理。这样即会降低装置的运行效率和产能，增加能耗和维护成本，同时影响产品质量的稳定性；2.通过工业化实验证明，气相光气化反应工艺可以广泛的应用于甲苯二异氰酸酯(TDI)以及脂肪族异氰酸酯(ADI)的生产。但不同异氰酸酯产品的合成条件对混合器的结构要求不同，因此每次切换目标产品都需要更换混合器。在当前技术水平下，混合器在较小的尺寸空间内集成了光气和有机胺的管口，导致设备加工复杂、安装空间狭小、伴热保温困难、设备笨重、拆装难度较大、设备调整不灵活。常常因为一个小小的损伤或改动就会废弃整个混合器；3.由于反应器本体是垂直安装的夹套管，夹套内是大流量的导热熔盐流体，而液态导热熔盐的密度较大，高密度大流量的冲刷造成了设备不停的抖动，导致反应区域流场扰动和设备疲劳，同时也对生产稳定性造成了不良影响；4.由于反应器本体是垂直安装的夹套管，夹套内是大流量的导热熔盐流体，而导热熔盐通常都含有一定量的游离氯(对不锈钢有一定的腐蚀作用)，再加上高温流体冲刷，设备局部减薄的问题较为明显，而夹套内的壁厚检测难度也比较大，这在生产装置长周期运转中形成了较大的隐患；5.反应器本体尺寸较大，开车前的预热通常需要使用笨重而昂贵的大功率铠装电加热，存在投资大、故障率高、运行和维护成本高的问题。
技术实现要素：
本实用新型为解决现存问题提供了一种气相光气化反应器，本实用新型将混合器分解为多个独立的组装件，工作更加安全、简单方便，在混合器外壁和反应器本体内壁之间预留了环隙，提高了装置运转效率和产能。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种气相光气化反应器，包括：反应器本体和混合器本体，其中：所述反应器本体顶端设有盖板，所述反应器本体由内层管、中间层管和反应器外层管将反应器本体由内到外分为中心腔体、中间夹层和外层夹套三层通道，所述中心腔体为反应混合气体通道，所述中间夹层为导热熔盐通道，所述外层夹套为中压蒸汽通道，所述内层管顶部水平连接高温光气入口，所述内层管底端设有反应器分段出口，所述高温光气入口被包裹在中间夹层的顶端，所述高温光气入口处的中间层管上设有导热熔盐夹套出口，所述中间层管的底端设有导热熔盐入口，所述外层夹套的顶部连接中压蒸汽入口，所述外层夹套的底部设有中压蒸汽出口；所述混合器本体穿过反应器盖板位于反应器本体内层管的中心腔体，所述混合器本体外壁和反应器内层管的内壁之间预留了环隙，所述环隙厚度为反应器内层管直径的0.5％-12％，所述混合器本体外壁与高温光气入口相通，所述混合器本体包括有机胺和惰性气体的混合气体通道管和混合器衬套，所述有机胺和惰性气体的混合气体通道管上端设有有机胺和惰性气体的混合气体入口，所述有机胺和惰性气体的混合气体通道管位于混合器内部并穿过反应器顶部盖板，所述有机胺和惰性气体的混合气体通道管和混合器内壁之间为气相光气通道，所述混合器本体外壁套有混合器衬套，所述混合器衬套内部水平设置两个限位支撑件，所述有机胺和惰性气体的混合气体通道管位于混合器内部并穿过混合器衬套内置的限位支撑件。
所述反应器顶部盖板上下分别设有混合器密封垫片和反应器密封垫片。
所述反应器本体的内层管和中间层管的材质为相同的耐腐蚀金属，从而保证相同的热膨胀系数，消除内层和中间层的热应力。为了降低设备投资，反应器的外壁蒸汽夹套层可采用高温碳钢材质，但需要在中间部位设置至少一个膨胀节。此处应该强调，即使蒸汽夹套层采用和内层相同的材质，其中间部位也必须设置至少一个膨胀节，因为生产过程中蒸汽层为空，其温度要低于另外两层，热膨胀距离不同。
所述内层管外壁底端设有堆焊防护层，所述堆焊防护层位于导热熔盐入口处，所述堆焊防护层的高度和曲线方向应引导导热熔盐快速切入平滑曲线流向。
反应器本体的内层管和中间层管之间以及中间层管和反应器外层管之间需要设置至少两个限位卡环，从而将长轴反应器各层管道的侧向受力传到致设备安装支座和装置框架，以维持反应器的静止状态，保证气相光气化反应区域流场的稳定和均衡。所述限位卡环的内径φ2应比套在其中的管道外径大2-4mm，且限位卡环内侧齿形边沿和内层管之间不做固定处理，方便各层之间微量的轴向相对运动；限位卡环的外径φ1应比外层管道的内径小1-3mm，其外边沿须要和外层管道的内壁环焊在一起。
所述混合器衬套为厚壁管段，其厚度为反应器本体内层管直径的3％-26.5％。混合器衬套顶部设有水平外延部分用于将衬套挂载到反应器顶部，混合器衬套上侧与反应器本体光气入口平齐的位置对开4个圆孔，圆孔直径与反应器本体光气入口直径相同。衬套安装到反应器顶部时需要使衬套上4个开孔中的任意一个对准光气入口管，方便引入光气，其余3个开孔则保证了衬套与反应器内壁间环隙中的光气流量。
所述混合器衬套内部水平设置两个限位支撑件，用于保证有机胺和惰性气体的混合气体通道管和衬套以及反应器的同轴位置。
所述混合器衬套下侧外壁上设置有至少4个均匀分布的限位器，用于保证衬套和反应器的同轴位置，所述限位器的高度为反应器内层管直径的0.5％-12％，所述混合器衬套下侧出口为扩径口，扩径口纵切面夹角α1为5°-24°。
所述有机胺和惰性气体混合气体通道管的内径为混合器衬套内径的 7.2％-20％，有机胺和惰性气体混合气体通道管底部出口与衬套扩径上边沿的距离h1 为混合器衬套内径的0-200％。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型专利在混合器外壁和反应器本体内壁之间预留了环隙，环隙厚度为反应器内层直径的0.5％-12％，使纯光气可以通过环隙空间自上而下与混合器出口气体并流，从而形成了一段由纯光气组成的气体保护膜，防止大分子的反应中间体粘附到反应器本体内壁上，避免了混合器出口积碳，大大延长了装置的稳定运转周期，提高了装置运转效率和产能，降低了平均能耗和维护成本，同时更好的保障了产品质量的稳定性。
2.本实用新型专利将反应混合器分解为多个独立的组装件，同时将高温光气的接口从混合器上部移植到反应器本体的顶部，并将反应器本体顶部的导热熔盐出口设计在光气入口的夹套侧。这样使笨重的混合器更加方便拆解、维修、维护和结构调整，使混合器周围拆装和保温伴热等工作更加安全、简单方便。
3.本实用新型专利采用夹套内置限位卡环将长轴反应器的侧向受力传导至设备外的安装支座和装置框架，实现设备内外一致的稳固，提高装置运行的安全稳定性，延长设备使用寿命，改善反应区域流场形态和反应条件，更好的保障了高温气相反应的稳定和顺利进行。
4.本气相光气化反应器采用堆焊的方式在导热熔盐入口处增强设备壁厚并实现导流作用，引导熔盐流体的流动方向快速切入平滑曲线方向，减少流动阻力和设备的冲刷腐蚀，降低流体输送的能量消耗。
5.本实用新型专利采用中压蒸汽夹套代替铠装电加热，降低投资、运行和维护成本，简化了开车操作步序，同时提高了开车操作的安全水平。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的剖视图；
图3为混合器本体与反应器本体组装示意图；
图4为A的放大图；
图5为限位卡环的截面图；
其中：1为导热熔盐夹套出口；2为高温光气入口；3为反应器本体；4为中压蒸汽出口；5为有机胺和惰性气体的混合气体入口；6为反应混合器本体；7 为中压蒸汽入口；8为膨胀节；9为反应器分段出口；10为导热熔盐入口；3-1 为内层管；3-2为中间层管；3-3为反应器外层套管；3-4为限位卡环；3-5为反应器盖板；3-6为反应器密封垫片；3-7为堆焊防护层；6-1为有机胺和惰性气体混合气体通道管；6-2为气相光气通道；6-3为混合器衬套扩径口；6-4为限位支撑件；6-5为混合器衬套；6-6为限位器；6-7混合器密封垫片；h1为有机胺和惰性气体混合通道底部出口与衬套扩径上边沿的距离；α1为扩径口纵切面夹角；φ1 为限位卡环的外径；φ2为限位卡环的内径。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。
实施例1
一种气相光气化反应器，包括：反应器本体3和混合器本体6，其中：所述反应器本体3顶端设有反应器盖板3-5，所述反应器本体3由内层管3-1、中间层管3-2和反应器外层管3-3将反应器本体由内到外分为中心腔体、中间夹层和外层夹套三层夹套，所述内层管3-1顶部水平连接高温光气入口2，所述内层管3-1 底端设有反应器分段出口9，所述高温光气入口2被包裹在中间夹层的顶端，所述高温光气入口2处的中间层管3-2上设有导热熔盐夹套出口1，所述中间层管 3-2的底端设有导热熔盐入口10，所述外层夹套的顶部连接中压蒸汽入口7，所述外层夹套的底部设有中压蒸汽出口4；所述混合器本体6穿过反应器盖板3-5 位于反应器本体3内层管3-1的中心腔体，所述混合器本体6外壁和反应器内层管3-1的内壁之间预留了环隙，所述环隙厚度为反应器内层管3-1内径的 0.5％-12％，所述混合器本体6外壁与高温光气入口2相通，所述混合器本体6包括有机胺和惰性气体混合气体通道管6-1、气相光气通道6-2、混合器衬套6-5，所述有机胺和惰性气体混合气体通道管6-1上端设有有机胺和惰性气体的混合气体入口5，所述有机胺和惰性气体混合气体通道管6-1和混合器本体6内壁之间为气相光气通道6-2，所述混合器本体6外壁为混合器衬套6-5，所述混合器衬套 6-5内部水平设置两个限位支撑件6-4，所述有机胺和惰性气体混合气体通道管 6-1位于混合器本体6内部并穿过反应器顶部反应器盖板3-5和混合器衬套6-5 内置的两层限位支撑件6-4，。
所述反应器顶部反应器盖板3-5上下分别设有混合器密封垫片6-7和反应器密封垫片3-6。
所述反应器本体3的内层管3-1和中间层管3-2的材质为相同的耐腐蚀金属，反应器外层管3-3在中间部位设置至少一个膨胀节8。
所述内层管3-1外壁底端设有堆焊防护层3-7，所述堆焊防护层3-7位于导热熔盐入口10处，所述堆焊防护层3-7的高度和曲线方向应引导导热熔盐快速切入平滑曲线流向。
反应器本体的内层管3-1和中间层管3-2之间以及中间层管3-2和反应器外层管3-3之间需要设置至少两个限位卡环3-4，所述限位卡环3-4的内径φ2应比套在其中的管道外径大2-4mm，所述限位卡环3-4的外径φ1应比套限位卡环的管道内径小1-3mm。
所述混合器衬套6-5为厚壁管段，其厚度为反应器本体内层管3-1内径的 3％-26.5％，所述混合器衬套6-5顶部设有水平外延部分用于将衬套挂载到反应器顶部，所述混合器衬套上侧与反应器本体光气入口平齐的位置对开4个圆孔，圆孔直径与反应器本体光气入口直径相同，所述混合器衬套安装到反应器顶部时需要使衬套上4个开孔中的任意一个对准光气入口管，方便引入光气，其余3个开孔则保证了衬套与反应器内壁间环隙中的光气流量。
用于保证有机胺和惰性气体的混合气体通道管和衬套以及反应器的同轴位置。
所述混合器衬套6-5下侧外壁上设置有至少4个均匀分布的限位器6-6，用于保证衬套和反应器的同轴位置，所述限位器6-6的高度为反应器内层管3-1内径的0.5％-12％，所述混合器衬套6-5下侧出口为扩径口，所述扩径口纵切面夹角α 1为5°-24°。
所述有机胺和惰性气体混合气体通道管6-1的内径为混合器衬套内径的 7.2％-20％，有机胺和惰性气体混合通道6-1底部出口与混合器衬套6-5扩径上边沿的距离h1为混合器衬套内径的0-200％。
以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。