專利名稱：連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是通過甲苯二胺的有機溶液與光氣反應(yīng)連續(xù)制造甲苯二異氰酸酯的方法，具體地講，本發(fā)明涉及的是在特別設(shè)計的裝置中連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法。
異氰酸酯的制備方法及化學反應(yīng)機理可用如下的反應(yīng)式(Ⅰ)-(Ⅲ)來表示 上述(Ⅰ)通常稱為光化反應(yīng)，在該反應(yīng)中，胺基與光氣之間的反應(yīng)非常迅速，在適當?shù)臈l件下，甚至在低溫下亦可反應(yīng)生成胺基甲酰氯-胺基鹽酸鹽。
上述(Ⅱ)的反應(yīng)速度通常比較慢，在低溫條件下反應(yīng)很難進行，一般需要在約100-180℃的溫度條件下，胺基甲酰氯-胺基鹽酸鹽才能與光氣進一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二胺基甲酰氯。
與此同時，二胺基甲酰氯進一步分解成二異氰酸酯，促使上述反應(yīng)(Ⅲ)完成。
目前世界上甲苯二異氰酸酯(TDI)的生產(chǎn)，一般采用如下二種工藝第一種是用間苯二甲酸二乙酯(DEIP)作溶劑，在高壓條件下進行光化反應(yīng)，即通常所稱的“重溶劑生產(chǎn)工藝”；但該工藝的光化反應(yīng)中，溶劑間苯二甲酸二乙酯(DEIP)容易與光氣發(fā)生反應(yīng)生成m-乙酯苯甲酰氯(CBC)，見以下反應(yīng)式(Ⅳ)，該物質(zhì)易造成反應(yīng)器的堵塞；另外，由于間苯二甲酸二乙酯(DEIP)的價格昂貴，其大量的消耗會增加最終產(chǎn)品甲苯二異氰酸酯(TDI)的成本；再者，該工藝還存在另一缺陷，為了回收系統(tǒng)中的殘余光氣，需要增設(shè)一套光氣回收裝置，用甲苯作為回收光氣的溶劑，給TDI的生產(chǎn)控制增加了困難。 第二種工藝是以鄰二氯苯(ODCB)作溶劑，在低壓條件下進行光化反應(yīng)，即通常稱的“輕溶劑生產(chǎn)工藝”；該工藝的光化反應(yīng)是在帶攪拌器的反應(yīng)釜中進行的，反應(yīng)過程中很難避免甲苯二胺(TDA)與甲苯二異氰酸脂(TDI)的反應(yīng)，如反應(yīng)(Ⅴ)由于該反應(yīng)的產(chǎn)生降低了TDI產(chǎn)品的得率，同時產(chǎn)生大量殘渣給除渣系統(tǒng)帶來負擔；該工藝的另一缺陷是，使用大量的溶劑鄰二氯苯(ODCB)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，增加了設(shè)備的原材料和動力能源的消耗，提高了TDI的生產(chǎn)成本。 綜上，現(xiàn)有技術(shù)的工藝中存在的缺陷大致可歸納成如下幾類1、多殘渣，所述的殘渣中大部分為尿素成份，它們不僅降低了產(chǎn)品收率，并且侵蝕管線設(shè)備，增加了生產(chǎn)成本；另外殘渣易導致阻塞而需停止生產(chǎn)清理阻塞物；2、復(fù)雜的光氣分離過程，將使光氣增加泄漏的機會。
針對存在的上述缺陷，科技人員發(fā)表了大量的文獻試圖解決，下面是幾個典型的探索。
CN1052473C公開了一種方法，其特征是將甲苯二胺引入并在氣相中與過量光氣接觸，光氣過量0-300摩爾％，優(yōu)選10-200摩爾％之間；該文獻還公開了稀釋劑的使用，所述的稀釋劑是指任一種對反應(yīng)和產(chǎn)品呈惰性的氣體或者液體，例如氮氣，苯、二甲苯、鄰二氯苯等；在化合物與光氣接觸前已經(jīng)溶于溶劑的情況下，胺化合物在所述溶劑中的質(zhì)量濃度為3-30％之間，優(yōu)選濃度為10-20％之間；反應(yīng)物優(yōu)選采用噴嘴注入法，所述噴嘴由兩根同心管形成一個中心部和一個環(huán)形部，胺化合物和光氣通過該中心部或環(huán)形部引入。
DE-OS2,950,216公開了一種方法，該方法是在一園柱形混合室中，兩種呈現(xiàn)扇面狀噴射流的反應(yīng)物相互沖撞，這種方法不僅要求入口壓力很高，而且在混合室有不產(chǎn)生流動的死區(qū)，這可能發(fā)生堵塞。
美國專利3,226,410公開了一種方法，該方法藉助于在管中橫向的小孔，把胺化合物溶液噴入到管中的光氣溶液流中，為了得到滿意的產(chǎn)率，該方法要求反應(yīng)物濃度低，因此，需要較大的能耗來回收溶劑，此外，在壁上結(jié)垢問題也不是總能避免。
CN88105193公開了一種多異氰酸酯的制備方法，該方法也是采用在縮頸的壁上引入相當數(shù)目的橫孔，從而將一個組分引入到另一個組分中；同樣該方法也存在美國專利3,226,410所存在的缺陷；該文獻認為，惰性溶劑中胺溶液的濃度為5～50％(重量)，最好為10～25％(重量)；該文獻還披露了較好的溶劑為鄰二氯苯、對苯二甲酸二烷基酯、鄰苯二甲酸二乙酯等；該文獻還認為，光氣與胺的當量比一般至少為1.5∶1，特殊情況下可達20∶1；該文獻進一步認為，縮頸長度最好為其直徑的兩倍，這種情況下能提供強烈的混合；該文獻公開的其他參數(shù)包括，反應(yīng)混合物被引入到通常的反應(yīng)器以制得最終產(chǎn)物的反應(yīng)溫度約20～180℃，塔板數(shù)最好為20～50個，阻隔面與流動方向成90度角。
歐洲專利EP-A-057799沒有描述反應(yīng)器類型，但要求將反應(yīng)物注射到靜態(tài)混合段，使停留時間為0.1-0.3秒，均化后，反應(yīng)混合物進入反應(yīng)段，該工藝的最大缺陷是光氣相對于胺功能團過量150-250％(摩爾)。
CN1127248A公開了一種制備兩個異氰酸酯基取代的芳族化合物的方法，該文獻認為，采用他們公開的方法沒有堵塞的問題，尤其不存在光氣過量的問題；其中包括優(yōu)選的化合物是甲苯二胺，光氣相對于胺官能團僅僅過量5-60％(摩爾)，稀釋劑可選自苯、二甲苯、鄰二氯苯等，胺化合物在稀釋劑中的濃度約為3-30％(重量)；反應(yīng)物在兩段反應(yīng)器中的停留時間為1.5-30秒，光氣化反應(yīng)溫度約250-500℃，反應(yīng)器中的壓力約0.5-1.5巴(絕對壓力)或者常壓。
由于已知的方法必須用高度稀釋的反應(yīng)物實施，還需要高溫和/或高壓，具有反應(yīng)得率低、成本高等缺陷，同時現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器所用噴嘴由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，容易堵塞，而發(fā)生的堵塞迫使停產(chǎn)來清洗設(shè)備，因而已知的方法是不經(jīng)濟的。
本發(fā)明的研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)制造甲苯二異氰酸酯可使溶劑的用量大幅度減少，配合專門設(shè)計的設(shè)備，可以基本避免設(shè)備上的沉積或者堵塞。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種連續(xù)制造甲苯二異氰酸酯方法，該方法較現(xiàn)有技術(shù)方便、有效、副產(chǎn)物少、收率高。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一套適合本發(fā)明所述方法的設(shè)備，該設(shè)備可以簡化生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明再一個目的在于提供專用于本發(fā)明方法中光化反應(yīng)的噴射反應(yīng)器，該噴射反應(yīng)器采用特殊設(shè)計，不但可以使反應(yīng)物瞬間高速充分混合而快速完全反應(yīng)，且不會發(fā)生堵塞，不會有副產(chǎn)物淤積及堵塞。
本發(fā)明的目的可以通過以下方式得以實現(xiàn)將甲苯二胺溶解在溶劑中，與低溫下的光氣在特別設(shè)計的噴射反應(yīng)器中進行光化反應(yīng)，然后將得到的反應(yīng)物引入塔式反應(yīng)器中進行進一步反應(yīng)并分離，在蒸餾塔的底部得到甲苯二異氰酸酯、溶劑及光氣的混合物，在蒸餾塔的中部高純度的光氣被引出不必蒸餾而重復(fù)使用，而在蒸餾塔的頂部，氯化氫和光氣的混合物被引入氯化氫的精餾塔，從而形成了本發(fā)明所述的甲苯二異氰酸酯的連續(xù)生產(chǎn)方法。
一種噴射式反應(yīng)器，由連接有進料口的噴射器主體、連接有進料口的撞針及其下部的調(diào)控結(jié)構(gòu)組成，撞針自上而下為空心圓柱形出口端、倒圓錐部及圓柱形撞針主體，圓柱形撞針主體內(nèi)為空心圓柱；撞針插入到噴射器主體下部的空心內(nèi)圓柱內(nèi)，撞針的圓錐部的外側(cè)壁與噴射器主體的內(nèi)側(cè)壁及其上凸起形成原料室及環(huán)繞縫隙，撞針的圓錐部及圓柱形撞針主體的上部之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)霧化器，撞針主體的下端設(shè)置一凸肩，設(shè)有外螺紋的凸肩連接調(diào)控結(jié)構(gòu)；調(diào)控結(jié)構(gòu)下連接有使撞針動作的氣缸。在噴射器主體下部內(nèi)壁與其相接的撞針主體的外壁之間，設(shè)置有密封裝置。
下面是


，用來詳細地描述適用于本發(fā)明的重要設(shè)備，通過對附圖的描述并結(jié)合以下的詳細描述，可以清楚地理解本發(fā)明，具體如下附圖1是本發(fā)明所述的光化反應(yīng)中噴射反應(yīng)器的噴嘴部分示意圖；附圖2是本發(fā)明所述的光化反應(yīng)中噴射反應(yīng)器的示意圖；附圖3是附圖2所述的噴射反應(yīng)器的A-A剖視圖；附圖4是附圖2所述的噴射反應(yīng)器的剖視圖，不同的是，該剖視圖顯示了錐形噴嘴松開時的剖視圖；附圖5是本發(fā)明所述的塔式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖中○表示壓力，□表示溫度為；附圖6是現(xiàn)有技術(shù)中噴嘴的剖面圖；下面是對本發(fā)明的詳細描述，通過詳細描述并結(jié)合實施例，可以更清楚地理解本發(fā)明。
在本發(fā)明中，作為原料使用的有機胺是甲苯二胺(TDA)，所述的待進行光氣化的甲苯二胺(TDA)采用惰性溶劑的溶液的形式引入本發(fā)明的光化反應(yīng)中。
通常認為，胺的濃度高易于回收溶劑，可以節(jié)能但會使付產(chǎn)物增加，產(chǎn)率下降，在本發(fā)明的研究人員發(fā)現(xiàn)，在以下的濃度中，配合本發(fā)明的其他工藝參數(shù)及設(shè)備，幾乎不影響最終產(chǎn)物的得率，本發(fā)明采用在惰性溶劑中胺溶液的濃度為15～40％(重量)，較好為21～35％(重量)，最好為27％(重量)。
較好的溶劑包括氯代芳烴，如氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、一氯聯(lián)苯、對苯二甲酸二烷基酯、鄰苯二甲酸二乙酯、甲苯和二甲苯；這些溶劑可單獨使用也可混合使用；本發(fā)明優(yōu)選采用鄰二氯苯(ODCB)作為溶劑。
本發(fā)明不采用惰性溶劑中的溶液形式使用光氣，而是直接使用低于光氣沸點的光氣，最好是經(jīng)過冷卻的光氣與鄰二氯苯(ODCB)和甲苯二胺(TDA)的混合物進行反應(yīng)，光氣與甲苯二胺的摩爾比為1.5∶1-5∶1，優(yōu)選2∶1-3∶1。
本發(fā)明的優(yōu)選工藝是將TDA溶解在鄰二氯苯中，在高壓條件下進行光化反應(yīng)，采用噴射混合器作為第一步光化反應(yīng)的主反應(yīng)器，簡稱噴射反應(yīng)器，在噴射反應(yīng)器中主要進行形成二胺基甲酰氯的反應(yīng)；本發(fā)明中采用蒸餾塔作為第二步光化反應(yīng)的主反應(yīng)器，簡稱塔式反應(yīng)器，在該步反應(yīng)中，二胺基甲酰氯轉(zhuǎn)化為甲苯二異氰酸酯，這兩部分是本發(fā)明TDI生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵，該工藝的設(shè)計基礎(chǔ)是基于光化反應(yīng)的機理，理論上光化反應(yīng)主要分兩步進行，如下所示 其中上述第一步反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在噴射反應(yīng)器中進行，反應(yīng)無需加熱，放熱使反應(yīng)溫度升高；第二步反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，在塔式反應(yīng)器中經(jīng)加熱后完成。
下面對本發(fā)明采用的二個關(guān)鍵設(shè)備進行詳細描述，包括噴射反應(yīng)器(見附圖1-4)和塔式反應(yīng)器(見附圖5)，這二個設(shè)備對本發(fā)明來講是重要的，具體如下本發(fā)明中，噴射反應(yīng)器1由噴射器主體3、撞針4及其下部連接的調(diào)控結(jié)構(gòu)16組成；噴射器主體3由下部的空心內(nèi)圓柱和上部的空心內(nèi)圓錐32兩部分構(gòu)成，上部內(nèi)圓錐底部的內(nèi)徑小于下部內(nèi)圓柱的內(nèi)徑，使上部的內(nèi)圓錐和下部的內(nèi)圓柱在相連接處形成一端部凸起喉部12，噴射器主體3下部的空心內(nèi)圓柱的一側(cè)部連接有進料口1，用于引入甲苯二胺溶液或光氣；撞針4的下部為空心圓柱部41，也就是撞針主體，上部為倒圓錐部11及空心圓柱形的噴嘴出口端14，撞針4插入到噴射器主體3的下部的空心內(nèi)圓柱內(nèi)，使撞針4上部的圓柱形噴嘴出口端14與倒圓錐部11的轉(zhuǎn)折處與噴射器主體3內(nèi)的端部凸起喉部12相對應(yīng)，這樣噴射器主體3下部的內(nèi)圓柱的上部及端部凸起喉部12與倒圓錐部11的外壁形成一個原料室16，在原料室的上部，噴射器主體3的端部凸起喉部12與噴嘴出口端14和倒圓錐部11的側(cè)壁之間形成接觸18，撞針4下部的空心圓柱部41的下側(cè)壁上連接有進料口2，用于引入光氣或甲苯二胺溶液之一，撞針4上部與倒圓錐部11之間，設(shè)置有旋轉(zhuǎn)霧化器13，旋轉(zhuǎn)霧化器13由多個扇形葉輪組成，該裝置類似于風扇的葉輪，呈傾斜狀順序排列，可以使原料液流高速旋轉(zhuǎn)霧化，由進料口2進入的原料，通過撞針4下部的空心圓柱部41到達旋轉(zhuǎn)霧化器13，旋轉(zhuǎn)霧化器13將液態(tài)原料旋轉(zhuǎn)霧化，通過噴嘴出口端14旋轉(zhuǎn)進入噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15，也就是空心內(nèi)圓錐32；所述的撞針4的下端連接調(diào)控結(jié)構(gòu)16，在撞針4的下端設(shè)置一凸肩9，其下部連接調(diào)控結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)16；包括設(shè)有外螺紋的凸肩9套在法蘭蓋5的內(nèi)孔中，法蘭蓋5的內(nèi)孔中設(shè)有內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)桿10的外螺紋緊密配合，在法蘭蓋5的內(nèi)孔外的調(diào)節(jié)桿10設(shè)置鎖定手輪6，在調(diào)節(jié)桿10的端部設(shè)置固定其上的調(diào)節(jié)手輪7，當松開鎖定手輪6時，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪7可使撞針4倒圓錐部11的外表面和噴射器主體3內(nèi)側(cè)的端部凸起喉部12脫離，這樣就噴射器主體3的端部凸起喉部12與噴嘴出口端14和倒圓錐部11的側(cè)壁之間形成接觸18，形成了原料之一進入噴射反應(yīng)器并在出口與另一原料混合的通道17，然后將鎖定手輪6擰緊，即可固定所述通道17的大??；可以根據(jù)反應(yīng)區(qū)15所要求的原料配比調(diào)整所述通道17的大小。由進料口1進入的物料可以經(jīng)過原料室16和環(huán)繞通道17噴射而出；在噴射器主體3下部的空心內(nèi)圓柱和與其相接的撞針4下部的空心圓柱部41的外壁之間，設(shè)置有密封裝置411，密封裝置411優(yōu)選有機硅或聚四氟乙烯等密封材料，調(diào)控結(jié)構(gòu)的下部連接有現(xiàn)有技術(shù)采用的氣缸裝置(圖中未示)，氣缸動作，帶動撞針4振動或位移，其頻率為1秒/次至30分/次，以確保撞針4的噴嘴出口端14及通道17不會產(chǎn)生任何堵塞。
從撞針4的噴嘴出口端14噴出的旋轉(zhuǎn)霧化的原料與自進料口1加入的另一原料，與由噴射器主體3的端部凸起喉部12與噴嘴出口端14和倒圓錐部11形成的環(huán)繞通道17處環(huán)繞噴射的另一原料在噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15內(nèi)均勻、迅速、劇烈地混合反應(yīng)。當甲苯二胺溶液由進料口1加入時，液態(tài)光氣由加料口2加入；反之，當液態(tài)光氣由進料口1加入時，甲苯二胺溶液由加料口2加入。
在本發(fā)明中，加料口處，原料光氣的加料溫度為-10℃-0℃，甲苯二胺的加料溫度為60℃-80℃，加料壓力15-25kg/cm2，優(yōu)選光氣保持-5℃溫度和18kg/cm2的壓力；甲苯二胺與溶劑混合物的濃度為27％、溫度為71℃、壓力1gkg/cm2。
D噴嘴口14的內(nèi)徑，5-40mm；N1撞針4的內(nèi)徑，50-300mm；N2進料口1的直徑，40-250mm；N3噴射反應(yīng)器出料口的最大內(nèi)徑，60-400mm；用于本發(fā)明所述的噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15呈錐形，且反應(yīng)是在噴嘴出口端14外進行的，撞針4不斷振動，將噴嘴出口端14及通道17處可能產(chǎn)生的沉淀及時清除，因此，噴射反應(yīng)器不存在堵塞的問題，而呈錐形的反應(yīng)區(qū)15處不存在死角，因此，即使產(chǎn)生少量的沉淀，也會因為高速噴射的混合物邊溶解邊將沉淀物沖走，從而能保證不在噴射反應(yīng)器中形成結(jié)塊，這點是現(xiàn)有技術(shù)都無法解決的。
從噴射反應(yīng)器出來的混合物在進入塔式反應(yīng)器之前，已完成第一步光化反應(yīng)，形成二胺基甲酰氯和少量氨基甲酰氯一氨基鹽酸鹽。二胺基甲酰氯、氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽、溶劑、COCL2等的混合物，自塔的中、下部進入光化反應(yīng)塔，在塔式反應(yīng)器底部經(jīng)虹吸式換熱器加熱后，氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽與光氣進一步反應(yīng)得到二胺基甲酰氯，二胺基甲酰氯轉(zhuǎn)化為甲苯二異氰酸酯(TDI)，甲苯二異氰酸酯(TDI)，反應(yīng)生成的氯化氫(HCL)和過量之光氣在塔式反應(yīng)器上部被分離，高純度的光氣由塔式反應(yīng)器的中部側(cè)線流通出不需要進一步處理而直接循環(huán)使用，塔頂部的HCL和COCL2的混合物進入HCL精餾塔。
該塔的操作溫度從80℃-160℃，壓力10-20kg/cm2。
噴射反應(yīng)器出口的混合反應(yīng)溶液以90-100℃的溫度進入塔式反應(yīng)器，在塔底，少量的甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽與光氣繼續(xù)反應(yīng)生成甲苯二胺基甲酰氯，然后，再連同前一步反應(yīng)的得到的大量的二胺基甲酰氯解離成異氰酸酯。
而高純度的光氣可以由塔的中部分離，得到的光氣的純度可以達到99.2％，塔頂物為光氣與氯化氫氣體，可以再經(jīng)由冷凍分離或另一精餾塔分離。
塔式反應(yīng)器可以同時進行高純度光氣、光氣與鹽酸混合物的分離，亦同時進行極少量氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽進一步反應(yīng)為二胺基甲酰氯以及二胺基甲酰氯解離成異氰酸酯的化學反應(yīng)，簡化了工藝及生產(chǎn)設(shè)備。
下面結(jié)合設(shè)備，完整描述本發(fā)明的所述的甲苯二異氰酸酯的工藝操作方法
如圖1-4所示，松開鎖定手輪6并旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪7使撞針4上部倒圓錐端部11的外表面和噴射器主體3內(nèi)側(cè)的端部凸起喉部12脫離，這樣就打開了胺混合物進入噴射反應(yīng)器并在出口與光氣混合的通道，按照反應(yīng)區(qū)15中的原料的配比調(diào)整通道大小，然后將鎖定手輪6擰緊。
光氣液體或溶于溶劑的甲苯二胺溶液從加料口2中輸入，經(jīng)撞針的下部空心園柱41送入旋轉(zhuǎn)霧化器13并從噴嘴出口端14高速旋轉(zhuǎn)噴出；同時甲苯二胺混合物溶液或光氣由加料口1也呈液態(tài)加入，經(jīng)過噴射器主體3上部的端部凸起喉部12下部與撞針4的倒圓錐部11外壁形成的原料室16，由噴射器主體3端部凸起喉部12與撞針4上部的倒圓錐部11及其上部的空心園柱的轉(zhuǎn)折處之間形成的環(huán)繞通道17的縫隙處噴射而出，與光氣或溶于溶劑的甲苯二胺溶液匯合，在噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15內(nèi)瞬間混合反應(yīng)后，得到的反應(yīng)混合物甲苯二胺基甲酰氯及甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽經(jīng)噴射反應(yīng)器出料口8及相應(yīng)的管路自光化反應(yīng)器的中、下部進入塔式反應(yīng)器，在光化反應(yīng)器的塔底加熱，以進行甲苯二胺基甲酰氯及少量甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽反應(yīng)為甲苯二異氰酸酯的反應(yīng)，并分離產(chǎn)物混合物，在塔底得到最終產(chǎn)物甲苯二異氰酸酯、二氯苯、光氣的混合物；高純度的光氣由塔式反應(yīng)器的中部側(cè)線流通出不需處理而直接循環(huán)使用，反應(yīng)生成的氯化氫(HCL)和過量之光氣混合物在塔式反應(yīng)器上部被分離并進入HCL精餾塔。
調(diào)整環(huán)繞通道17的縫隙寬度為2-6mm，可以保證反應(yīng)區(qū)15內(nèi)光氣與甲苯二胺的摩爾比為1.5∶1-5∶1，優(yōu)選2∶1-3∶1。
在由甲苯二胺混合物溶液與光氣制備TDI的反應(yīng)過程中，副產(chǎn)物主要為HCL，分離出副產(chǎn)物鹽酸有利于反應(yīng)的進行。本發(fā)明中，由于塔式反應(yīng)器為一蒸餾塔，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)生成的HCL不斷地被從產(chǎn)物混合物中被分離出來，促進甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽反應(yīng)為甲苯二胺基甲酰氯、甲苯二胺基甲酰氯轉(zhuǎn)化為甲苯二異氰酸酯，同時促進甲苯二胺與光氣的反應(yīng)，因此反應(yīng)快、副反應(yīng)少、產(chǎn)率高。
本發(fā)明中所述的塔式反應(yīng)器由6-25塊塔板組成，優(yōu)選10-20塊塔板，最優(yōu)選18塊，塔徑1000mm-4000mm，優(yōu)選1200-3000mm，最優(yōu)選1500-2000mm，參見附圖5。塔的形狀可以是直徑均勻的圓柱形塔，也可以是下部直徑較大，上部直徑較小的雙圓柱形塔。當塔的直徑上小下大而不同時，由于反應(yīng)混合物及產(chǎn)物在塔底滯留的較長，使HCL可以被充分完全分離，塔底得到的產(chǎn)物混合物中，HCL的濃度小于10ppm，有利于得到高純度的TDI產(chǎn)品。
光化反應(yīng)塔的塔頂溫度為80-90℃，壓力10-20Kg/cm2，優(yōu)選84-86℃，15Kg/cm2；塔中部光氣出口溫度90-95℃，優(yōu)選93-95℃；塔底部TDI出口溫度為150-160℃，壓力10-20Kg/cm2，優(yōu)選154-156℃，15Kg/cm2，最優(yōu)選塔頂溫度85℃，塔中部光氣出口溫度94℃，塔底部TDI出口溫度155℃。
當反應(yīng)混合物自下而上通過許多孔板時，這些板將塔內(nèi)部分成至少5個(最好為5-13個)板間，板間彼此之間被水平的塔板相分隔，每個塔板具有220-250個孔，以最大限度避免在每個板之間上升的反應(yīng)混合物發(fā)生返流。
在本發(fā)明的塔式反應(yīng)器中，離開噴射反應(yīng)器的反應(yīng)混合物進入塔式反應(yīng)器的溫度約為100℃，而離開塔式反應(yīng)器的塔頂?shù)臏囟燃s為85℃。本發(fā)明所述的塔式反應(yīng)器的塔頂壓力一般為15kg/cm2。
然后采用現(xiàn)有技術(shù)將離開塔底及塔頂?shù)漠a(chǎn)物及溶劑混合物進行分離和蒸餾。
下面是本發(fā)明的具體實施例，所述的實施例是用于描述本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。
實施例一1、以噴射反應(yīng)器進行光氣化反應(yīng)，參考圖1-4中所示噴射反應(yīng)器設(shè)備圖形，按照光氣與二氯苯4∶1的比例用加料泵將-5℃液態(tài)光氣由加料口2經(jīng)噴射反應(yīng)器撞針4(N1)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)霧化器加入，由噴嘴出口端14旋轉(zhuǎn)霧化進入噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15；60℃的21％的甲苯二胺的二氯苯溶液與由噴射器主體3側(cè)部連接的加料口1輸入，經(jīng)原料室16及通道17噴射進入反應(yīng)區(qū)15，在噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15(N3)處進行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度約120℃，加料口壓力20kg/cm2。撞針4每秒鐘振動1次，以清除可能產(chǎn)生的沉淀。
2、經(jīng)由噴射反應(yīng)器反應(yīng)后得到的二胺基甲酰氯與溶劑二氯苯及過量光氣混合溶液在第5個塔板處進入光氣-異氰酸酯解離分離塔，即塔式反應(yīng)器，見附圖5，塔式反應(yīng)器由20塊塔板組成，塔徑1500mm。
在塔式反應(yīng)器的塔底加熱，甲苯二胺基甲酰氯解離成甲苯二異氰酸酯，在塔底得到甲苯二異氰酸酯、二氯苯和光氣的混合物，再采用常用的分離設(shè)備分離，98％的高純度光氣可以由塔的中部的第13塊塔板分離得到，塔頂物為光氣與氯化氫氣體的混合物，可以再經(jīng)由冷凍分離或另一精餾塔分離。光氣-異氰酸酯解離分離塔可以同時進行高純度光氣分離，亦進行甲苯二胺基甲酰氯解離成甲苯二異氰酸酯的化學反應(yīng)和甲苯二異氰酸酯的分離。甲苯二異氰酸酯的產(chǎn)率95％。
操作溫度塔頂為80℃，塔底160℃，塔中部溫度85℃，壓力10kg/cm2，參考圖5。
實施例二80℃的15％甲苯二胺與對苯二甲酸二乙酯的混合溶液與-10℃光氣分別由進料口2、1引入噴射器反應(yīng)器，反應(yīng)物甲苯二胺與光氣的摩爾比為1∶1.5，反應(yīng)溫度控制在90，操作壓力15kg/cm2，撞針每10分鐘振動一次，反應(yīng)溶液由噴射反應(yīng)器15(N3)出口端傳送至塔式反應(yīng)器的底部，該塔由10塊塔板組成，塔徑2000mm，塔底操溫度160℃，塔頂為80℃，塔頂物為光氣與氯化氫氣體的混合物，塔中部溫度95℃，塔內(nèi)壓力20kg/cm2，塔中可以分離回收得到90％以上的高純度光氣，得到的產(chǎn)物混合物采用現(xiàn)有技術(shù)的方法分離，可以得到收率達92％以上的TDI產(chǎn)品。
實施例三65℃的40％甲苯二胺與二甲苯的混合溶液自加料口2、0℃液態(tài)光氣(COCL2)自加料口1分別進入光氣化反應(yīng)器，反應(yīng)物甲苯二胺與光氣的摩爾比為1∶2，經(jīng)過噴射后劇烈混合進行第一步光化反應(yīng)。反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)壓力25Kgcm2?！皣娚浞磻?yīng)器”見附圖1-4。
由噴射反應(yīng)器出來的混合物進入塔式反應(yīng)器，在塔底經(jīng)過加熱后完成第二步光化反應(yīng)并進行初步分離。該塔由20塊塔板組成，塔徑3000mm，塔底操作溫度150℃，塔頂為80℃，塔中部溫度95℃，塔內(nèi)壓力15kg/cm2，見附圖5?？梢缘玫绞章蔬_94％以上的TDI產(chǎn)品。
實施例四按照光氣與甲苯二胺5∶1的比例，用高壓泵將70℃的35％的甲苯二胺的鄰二氯苯混合物溶液自加料口2，經(jīng)噴射反應(yīng)器的撞針4(N1)及加旋轉(zhuǎn)霧化器加入，與來自噴射器主體3側(cè)部連接的加料口1輸入的-5℃液態(tài)光氣在反應(yīng)區(qū)15劇烈混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在100℃，加料口壓力控制在22kg/cm2。反應(yīng)混合物在進入到“塔式反應(yīng)器”之前，完成第一步反應(yīng)產(chǎn)生甲苯二胺基甲酰氯及部分甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽。
光化反應(yīng)塔由16塊塔板組成，分為兩部分，上部有10塊塔板，直徑1000mm，下部6塊塔板，直徑2500mm，反應(yīng)混合物以90℃進入光化反應(yīng)塔后，甲苯二胺基甲酰氯及少量的甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽在塔底經(jīng)熱虹吸式再沸器加熱，完成第二步反應(yīng)，分解為甲苯二異氰酸酯(TDI)；塔底物料為TDI，ODCB，微量光氣和微量殘渣，鹽酸含量小于10ppm，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法進一步分離，產(chǎn)率96％。
過量的光氣在塔上半部經(jīng)過精餾純度達到98％，回收到光氣儲罐循環(huán)使用。在塔頂部光化反應(yīng)產(chǎn)生的HCL和少量光氣，送到HCL精餾塔。
光化塔底溫度控制在約160℃，塔頂溫度80℃，塔頂壓力控制在10kg/cm2。
實施例(最佳)
將27％甲苯二胺(TDA)溶于73％鄰二氯苯(ODCB)，在71℃,18kg/cm2壓力下由進料口1加入噴射反應(yīng)器；-5℃的光氣在18kg/cm2的壓力下由進料口2加入，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)霧化器13由噴嘴口噴出，在噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)與甲苯二胺溶液混合反應(yīng)，調(diào)整通道17縫隙的大小以及原料的流量，以保證噴射反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)15內(nèi)光氣與甲苯二胺與光氣的摩爾比為1∶3；二胺基甲酰氯、鄰二氯苯(ODCB)、光氣(COCl2)，HCl等反應(yīng)混合物由出口排料管送至塔式反應(yīng)器底部進行進一步的反應(yīng)及分離，反應(yīng)的溫度100℃；反應(yīng)混合物以100℃的溫度進入光化反應(yīng)塔后，甲苯二胺基甲酰氯及甲苯氨基甲酰氯-氨基鹽酸鹽在塔底經(jīng)熱虹吸式再沸器加熱，完成第二步反應(yīng)，分解為甲苯二異氰酸酯(TDI)；過量的光氣在塔中部經(jīng)過精餾直接得到純度達到99.2％的可以直接重復(fù)使用的光氣，回收到光氣儲罐循環(huán)使用，在塔頂部光化反應(yīng)產(chǎn)生的HCL和少量光氣，送到HCL精餾塔，在塔底部得到甲苯二異氰酸酯、二氯苯和光氣的混合物，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法分離，產(chǎn)率98％。
光化塔底溫度155℃，塔中部95℃，塔頂85℃，塔的壓力控制在15.0-15.3kg/m2之間，塔板數(shù)為18，塔徑1800mm。
比較例一本比較例來自于CN93119181.5，下列反應(yīng)物將被引入一個250cm3、用電加熱至320℃不銹鋼管狀反應(yīng)器(長60cm，直徑2.3cm)中以流量分別為102.5g/h和922.5g/h，通過所述噴射器的中心部引入預(yù)熱至320℃、稀釋于鄰二氯苯中的2,4-甲苯二胺；以流量為515.6g/h(即相對于胺官能團的數(shù)量，過量約為200摩爾％)，通過所述噴射器的環(huán)形部引入預(yù)熱至320℃的光氣；噴入后，接觸區(qū)中氣體混合物的雷諾數(shù)為9000(相當于氣體流速為12m/s)，反應(yīng)器出口處為2,600(相當于氣體流速為0.5m/s)；在反應(yīng)器中的停留時間為1.8秒；反應(yīng)器中的壓力為1.3巴絕對壓力，溫度為320℃；離開反應(yīng)器的氣體混合物被引入充滿在180℃回流的鄰二氯苯的塔中，所述的甲苯二異氰酸酯(在1巴絕對壓力下，沸點=250℃)被冷凝并在塔底回收；不能冷凝的物質(zhì)(氯化氫、光氣)則被輸送到氫氧化鈉的洗滌塔中；以引入的甲苯二胺為基準，甲苯二異氰酸酯的產(chǎn)率為92％，轉(zhuǎn)化率為100％。用微蒸餾法測定，殘余率(殘余物/(殘余物+甲苯二異氰酸酯)為7.5％。
比較例2本比較例來自CN1014606B，在一環(huán)狀穿孔噴嘴中將流量為450千克/時的2,4-甲苯二胺和流量為2,360千克時的鄰二氯苯組成的溶液，與流量為7,300千克/時的50％光氣、鄰二氯苯溶液混合；該噴嘴具有一直徑D為20毫米的縮頸，其長度L為36毫米(L1=26毫米)，縮頸園周上分布12個直徑為2.6毫米的小孔。通過12個橫向小孔注入胺溶液。在縮頸處光氣溶液的流速為4.8米/秒，而在橫向孔處胺溶液的流速為10.3米/秒。兩種溶液的流出比εA/εS為0.55。然后將反應(yīng)混合物在裝有23個孔板，容積為7米3溫度約達100℃的反應(yīng)塔中光氣化，直至溶液透明。產(chǎn)物被蒸餾，產(chǎn)率96.7％。
比較例3本比較例來自CN1014606B，在一環(huán)狀穿孔噴嘴中將流量為550千克/時的由65％的2,4-甲苯二胺和35％的2,6-甲苯二胺構(gòu)成的混合物與流量為2,500千克/時的鄰二氯苯同流量為6,160千克/時的58％光氣的鄰二氯苯溶液相混合，該噴嘴具有直徑D為20毫米的縮頸，其長度L為36毫米(L1=26毫米)，在縮頸園周上分布12個直徑為2.2毫米的小孔，見圖6。通過12個小孔注入胺溶液。在縮頸處光氣溶液的流速為4.0米/秒，在橫向12個孔中胺溶液的流速為15.7米/秒。兩種溶液的流出比εA/εS為0.13。然后將反應(yīng)混合物在一裝有23塊孔板溫度約達100℃的反應(yīng)塔中光氣化直至溶液透明，產(chǎn)物被蒸餾出，產(chǎn)率97％。
比較例4本比較例來自于95115346.3，使有用圓筒形反應(yīng)器，其直徑等于其高度，體積0.18升，從反應(yīng)器中心起直徑四分之一處裝有噴射器體系(對于胺/溶劑混合物和光氣有分開的噴咀)，下面是0.12升管式反應(yīng)器(長30厘米)。
噴射體系的類型在Matras and Villerm aux,Chem Ing cience,1973,28,129的文章中描述。
以下物料送入反應(yīng)器-600克/小時10％(重量)甲苯二胺在鄰二氯苯中的氣體混合物，在300℃汽化的，-155克/小時純光氣，預(yù)熱到300℃。
反應(yīng)混合物在反應(yīng)器中的溫度為320℃，反應(yīng)物的平均停留時間為約3.2-3.9秒。
經(jīng)分析，在反應(yīng)器出口得到的甲苯異氰酸酯的產(chǎn)率為95％以上，在操作1小時后未觀察到在反應(yīng)器中有明顯的堵塞。
比較例5本比較例來自于95115346.3，使用圓筒形反應(yīng)器，其直徑等于其高度，體積0.18，從反應(yīng)器中心起二分之一處裝有噴射器體系(對于胺/溶劑混合物和光氣有分開的噴咀)，下面是0.7升管式反應(yīng)器(長1.4米)。
噴射體系如比較例4描述的。
以下物料送入反應(yīng)器-1100克/小時10％(重量)甲苯二胺在鄰二氯苯中的氣體混合物，在330℃汽化的，-196克/小時純光氣，預(yù)熱到330℃。
反應(yīng)器中反應(yīng)混合物的溫度為350℃，反應(yīng)物的平均停留時間為約5-6.5秒。
經(jīng)分析，在反應(yīng)器出口得到的甲苯異氰酸酯的產(chǎn)率為95％以上，在操作1小時后未觀察到在反應(yīng)器中有明顯的堵塞。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)用ODCB作溶劑，其市場價格較低又不參與光化反應(yīng)，所以消耗少，生產(chǎn)TDI的成本低。而且ODCB還有溶解光氣的作用，可以用ODCB吸收光化反應(yīng)系統(tǒng)中的殘余光氣，而不需設(shè)計其它系統(tǒng)來處理殘余光氣。
2)“噴射反應(yīng)器”能夠?qū)⑷芙庠谌軇┑募妆蕉坊旌衔锱c液態(tài)光氣迅速充分混合，減少負反應(yīng)的生成，減少殘渣的產(chǎn)生量。
3)“塔式反應(yīng)器”上半部作為精餾塔可將光化反應(yīng)中產(chǎn)生的HCL與過量的光氣分離，精餾出98％以上的純光氣循環(huán)使用，底部可作為反應(yīng)器用虹吸式換熱器循環(huán)加熱塔底物料，使中間產(chǎn)物甲苯二胺基甲酰氯充分分解成TDI產(chǎn)品，提高TDI產(chǎn)品的得率。
采用本發(fā)明的工藝及設(shè)備，可以在較高的甲苯二胺濃度下進行反應(yīng)，特殊的噴射器縮短反應(yīng)過程，并減少產(chǎn)物與溶劑及過量光氣分離的相關(guān)設(shè)備，且能提高回收光氣的純度，使異氰酸酯反應(yīng)更能有效地進行。
權(quán)利要求
1．制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于將甲苯二胺溶解在溶劑中，與低溫下的光氣在特別設(shè)計的噴射反應(yīng)器中進行光化反應(yīng)，然后將得到的反應(yīng)混合物引入塔式反應(yīng)器中進行進一步反應(yīng)并分離，具體為低溫光氣液體或溶于溶劑的濃度為15～40％的甲苯二胺溶液從噴射反應(yīng)器的加料口2中加入，經(jīng)撞針的下部空心園柱41送入旋轉(zhuǎn)霧化器13并呈高速旋轉(zhuǎn)狀從噴嘴出口端14噴出；同時15～40％的甲苯二胺溶液或光氣由加料口1也呈液態(tài)噴加入，經(jīng)過噴射器主體3上部的端部凸起喉部12下部與撞針4的倒圓錐部11外壁形成的原料室16，由噴射器主體3端部凸起喉部12與撞針4上部的倒圓錐部11及其上部的空心園柱出口的轉(zhuǎn)折處之間形成的環(huán)繞通道17的縫隙處噴射而出，與光氣或15～40％的甲苯二胺溶液匯合，在噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)15內(nèi)高速瞬間混合反應(yīng)后，反應(yīng)溫度60-120℃，在噴射器主體3下部的空心內(nèi)圓柱和與其相接的撞針4下部的空心圓柱部41的外壁之間，設(shè)置有密封裝置411，調(diào)控結(jié)構(gòu)的下部連接一氣缸，氣缸以1秒/次至30分/次的頻率動作，帶動撞針4振動或位移，以確保撞針4的噴嘴出口端14及通道17不會產(chǎn)生和任何堵塞；原料光氣的加料溫度為-10℃-0℃，甲苯二胺的加料溫度為60℃-80℃，壓力15-25 kg/cm2；原料光氣與甲苯二胺的摩爾比為1.5∶1-5∶1，優(yōu)選2∶1-3∶1；所述的溶劑包括氯代芳烴，如氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、一氯聯(lián)苯、對苯二甲酸二烷基酯、鄰苯二甲酸二乙酯、甲苯和二甲苯或其中二者的混合；得到的反應(yīng)混合物甲苯二胺基甲酰氯及少量的甲苯氨基甲酰氯一氨基鹽酸鹽經(jīng)噴射反應(yīng)器出料口8及相應(yīng)的管路自光化反應(yīng)器的中、下部以90-100℃的溫度進入塔式反應(yīng)器，在光化反應(yīng)器的塔底加熱，進一步反應(yīng)為甲苯二異氰酸酯，并分離產(chǎn)物混合物，在塔底得到最終產(chǎn)物甲苯二異氰酸酯、溶劑、光氣的混合物；純度大于92％的高純度的光氣由塔式反應(yīng)器的中部側(cè)線流通出不需處理而直接循環(huán)使用，反應(yīng)生成的氯化氫(HCL)和過量之光氣混合物在塔式反應(yīng)器上部被分離并進入HCL精餾塔；塔式反應(yīng)器由10-25塊塔板組成，塔徑1000mm-4000mm，塔頂溫度為80-90℃，壓力10-20Kg/cm2；塔中部光氣出口溫度90-95℃；塔底部TDI出口溫度為150-160℃，壓力10-20Kg/cm2。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于所述的溶劑優(yōu)選氯代芳烴，如氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯或其混合，甲苯二胺與溶劑混合物的濃度優(yōu)選為21～35％。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于最優(yōu)選的溶劑為鄰二氯苯，甲苯二胺溶液最優(yōu)選的濃度為27％(重量)，加料口優(yōu)選光氣保持-5℃溫度和18kg/cm2的壓力；甲苯二胺溶液溫度為71℃、壓力18kg/cm2。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于密封裝置411優(yōu)選有機硅或聚四氟乙烯等密封材料。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于甲苯二胺溶液由進料口1加入，液態(tài)光氣由加料口2加入。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于液態(tài)光氣由進料口1加入，甲苯二胺溶液由加料口2加入。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于塔式反應(yīng)器為蒸餾塔，優(yōu)選16-20塊塔板，最優(yōu)選18塊，塔徑優(yōu)選1000-2500mm，最優(yōu)選1500-2000mm，塔的形狀是直徑均勻的圓柱形塔或下部直徑較大，上部直徑較小的雙圓柱形塔，優(yōu)選塔頂溫度為85℃，15Kg/cm2；塔中部光氣出口溫度95℃；塔底部TDI出口溫度優(yōu)選155℃,15.3Kg/cm2。
8．連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于噴射反應(yīng)器由連接有進料口的噴射器主體、連接有進料口的撞針及其下部的調(diào)控結(jié)構(gòu)組成，撞針自上而下分別為空心圓柱形噴嘴出口端、倒圓錐部及圓柱形撞針主體，撞針插入到噴射器主體下部的空心內(nèi)圓柱內(nèi)，撞針的圓錐部的外側(cè)壁與噴射器主體的內(nèi)側(cè)壁及其上凸起形成原料室及環(huán)繞通道，撞針的圓錐部及圓柱形撞針主體的上部之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)霧化器，撞針主體的下端設(shè)置一凸肩，設(shè)有外螺紋的凸肩連接調(diào)控結(jié)構(gòu)；調(diào)控結(jié)構(gòu)下連接有使撞針動作的氣缸；在噴射器主體下部內(nèi)壁與其相接的撞針主體的外壁之間，設(shè)置有密封裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于噴射器主體由下部的空心內(nèi)圓柱和上部的空心內(nèi)圓錐兩部分構(gòu)成，上部的空心內(nèi)圓錐為噴射反應(yīng)器氣的反應(yīng)區(qū)，上部空心內(nèi)圓錐底部的內(nèi)徑小于下部空心內(nèi)圓柱的內(nèi)徑，在上部的內(nèi)圓錐和下部的內(nèi)圓柱的相連接處形成一端部凸起喉部，噴射器主體下部的一側(cè)部連接有用于引入甲苯二胺溶液或光氣進料口。
10．根據(jù)權(quán)利要求8、9所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于撞針的撞針主體內(nèi)為空心圓柱，撞針的空心內(nèi)圓柱上部與倒圓錐部之間，設(shè)置有具有多個扇形葉輪、呈傾斜狀順序排列的使原料液流高速旋轉(zhuǎn)霧化、通過噴嘴出口端旋轉(zhuǎn)噴射而出進入噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)的旋轉(zhuǎn)霧化器。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于插入到噴射器主體的下部的空心內(nèi)圓柱內(nèi)的撞針，在噴射器主體下部的內(nèi)圓柱的上部及端部凸起喉部與撞針的倒圓錐部的外壁形成一個原料室，在原料室的上部，噴射器主體的端部凸起喉部與噴嘴出口端和倒圓錐部的側(cè)壁之間，形成由噴射器主體進料口進入的物料經(jīng)過原料室噴射而出的環(huán)繞通道。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于撞針下部的撞針主體的的下側(cè)壁上連接有用于引入光氣或甲苯二胺溶液之一的進料口。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于調(diào)控結(jié)構(gòu)包括凸肩套在法蘭蓋的內(nèi)孔中，法蘭蓋的內(nèi)孔中設(shè)有內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)桿的外螺紋緊密配合，在法蘭蓋的內(nèi)孔外的調(diào)節(jié)桿設(shè)置固定所述通道大小的鎖定手輪，在調(diào)節(jié)桿的端部設(shè)置固定其上的，控制撞針倒圓錐部的外表面和噴射器主體內(nèi)側(cè)的端部凸起喉部脫離，并控制原料之一進入噴射反應(yīng)器并在出口與另一原料混合的通道的調(diào)節(jié)手輪。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于密封裝置優(yōu)選有機硅或聚四氟乙烯等密封材料。
15．根據(jù)權(quán)利要求1、所述的制備甲苯二異氰酸酯的噴射反應(yīng)器，其特征在于撞針噴嘴口的內(nèi)徑5-40mm；撞針主體的內(nèi)徑，50-300mm；噴射器主體進料口的直徑，40-250mm；噴射反應(yīng)器噴射主體出料口的最大內(nèi)徑60-400mm。
16．連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于包括噴射反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器；噴射反應(yīng)器由連接有進料口的噴射器主體、連接有進料口的撞針及其下部的調(diào)控結(jié)構(gòu)組成，撞針自上而下分別為空心圓柱形出口端、倒圓錐部及圓柱形撞針主體，撞針插入到噴射器主體下部的空心內(nèi)圓柱內(nèi)，撞針的圓錐部的外側(cè)壁與噴射器主體的內(nèi)側(cè)壁及其上凸起形成原料室及環(huán)繞通道，撞針的圓錐部及圓柱形撞針主體的上部之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)霧化器，撞針主體的下端設(shè)置一凸肩，設(shè)有外螺紋的凸肩連接調(diào)控結(jié)構(gòu)；調(diào)控結(jié)構(gòu)下連接有使撞針動作的氣缸；在噴射器主體下部內(nèi)壁與其相接的撞針主體的外壁之間，設(shè)置有密封裝置；所述的塔式反應(yīng)器為蒸餾塔，由6-25塊塔板組成，優(yōu)選10-20塊塔板，最優(yōu)選18塊，塔徑1000mm-4000mm，優(yōu)選1200-3000mm，最優(yōu)選1500-2000mm。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述的塔式反應(yīng)器優(yōu)選10-20塊塔板，最優(yōu)選18塊，塔徑優(yōu)選1200-3000mm，最優(yōu)選1500-2000mm。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述的塔式反應(yīng)器是直徑均勻的圓柱形塔。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述的塔式反應(yīng)器是下部直徑較大上部直徑較小的雙圓柱形塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及連續(xù)制備甲苯二異氰酸的生產(chǎn)方法以及適用該方法的設(shè)備,所述的方法是將甲苯二胺溶解在有機溶劑中,在高壓條件下在特殊設(shè)計的帶有旋轉(zhuǎn)霧化器的噴射反應(yīng)器中進行第一步光化反應(yīng),然后以塔式反應(yīng)器作為第二步光化反應(yīng)的主反應(yīng)器,在塔式反應(yīng)器的中部可回收得到高純度的光氣,塔底則獲得高收率的甲苯二異氰酸酯,所述的噴射反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)呈倒錐形,反應(yīng)是在噴嘴外進行的,撞針在一定頻率下動作,因此,噴嘴不存在堵塞的問題。
文檔編號C07C263/00GK1304927SQ00124388
公開日2001年7月25日 申請日期2000年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者郭臺 申請人:K·S·T·公司