CN102274700A

CN102274700A - 一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨

Info

Publication number: CN102274700A
Application number: CN2010102053999A
Authority: CN
Inventors: 李会泉; 回俊博; 裴义霞; 柳海涛
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-14

Abstract

本发明涉及一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨，包括：搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片，其特征是：所述的搅拌桨包括分布在上、下两层的桨片，其中，上层的桨片为下推式螺旋桨，下层的桨片为下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨，该斜叶圆盘涡轮搅拌桨的圆盘部分水平设置，沿圆盘的圆周以一定的角度设置有均匀分布的斜叶，所述的斜叶和圆盘的夹角为30°～75°。所述的搅拌桨整体采用耐酸材质，或采用铁材质外包聚四氟乙烯材料制成，所述的搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片的结合处采用聚四氟乙烯密封。本发明的组合式双层搅拌桨耐酸腐蚀，剪切力大，液液、固液分散均匀，搅拌效率高。

Description

一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨

技术领域

本发明涉及一种在酸性体系下的反应釜，特别涉及一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨，尤其适用于苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)的缩合过程。

背景技术

二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)是合成聚氨酯的重要原料，也广泛应用于金属黏结剂、玻璃纤维、彩色涂料和各种合成革等，市场需求量大。二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)是非光气法合成MDI的重要中间体，通常由苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲基化试剂(比如甲醛)缩合反应制备。

MPC与甲醛缩合制备MDC过程，在强酸性条件下进行。其过程为，在一定温度下，先将酸溶液与MPC混合，然后滴加甲醛与MPC反应。在搅拌条件下，熔化的MPC与酸溶液以悬蚀液的形态存在。MPC与水相的甲醛反应，产生MDC。反应过程中，有粘性固体物质出现，易于将MPC包裹在颗粒中。现有的普通桨式搅拌桨，如图1所示，包括：搅拌轴1、搅拌桨轮壳2、桨片固定轴5和桨片4，桨片4呈月牙形，其存在的主要问题是，反应过程中，搅拌桨的剪切力不够，搅拌不充分，存在原料反应不完全、导致产物颗粒不均匀和产生团聚现象。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述问题，从而提供一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨，既耐酸腐蚀又能增加剪切力、提高反应物的混合程度、防止产物团聚。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨，包括：搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片，其特征是：所述的搅拌桨包括分布在上、下两层的桨片，其中，上层的桨片为下推式螺旋桨，下层的桨片为下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨，该斜叶圆盘涡轮搅拌桨的圆盘部分水平设置，沿圆盘的圆周以一定的角度设置有均匀分布的斜叶，所述的斜叶和圆盘的夹角为30°～75°。

该组合式双层搅拌桨，上层为下推式螺旋桨，将熔化的MPC液体推入水相，增强MPC与水相的接触；下层搅拌桨为下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨，剪切力大，能有效分散反应生成的MDC和未反应的MPC，同时，斜叶圆盘涡轮搅拌桨产生向下的推力，将已经沉底的颗粒分散，防止产物团聚。

作为上述技术方案的一种改进，所述的下推式螺旋桨的直径与反应釜的比例为0.3～0.8，其桨片的角度为45°～60°，其桨片的个数为3～4片。

作为上述技术方案的又一种改进，所述的下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨的直径与反应釜的比例为0.2～0.5，其叶片个数为6～8片。

作为上述技术方案的还一种改进，所述的搅拌桨整体采用耐酸材质，或采用铁材质外包聚四氟乙烯材料制成，所述的搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片的结合处采用聚四氟乙烯密封。优选地，所述的搅拌轴采用耐高温环氧树脂制成。所述的轮壳、轮盘或桨片采用无氧铜制成。

本发明的优点在于，本发明的组合式双层搅拌桨用于酸性体系的反应釜中时，在酸性反应体系下，例如：苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)过程中，耐酸腐蚀，剪切力大，液液、固液分散均匀，搅拌效率高。

附图说明

图1是现有的桨式搅拌桨的结构示意图；

图2是本发明的反应釜的结构示意图；

图3是本发明的反应釜搅拌桨的结构示意图；

图4是本发明的反应釜搅拌桨上层的下推式螺旋桨的结构示意图；

图5是本发明的反应釜搅拌桨下层的下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨的结构示意图。

附图标识：

1、搅拌轴 2、搅拌桨轮壳 3、轮盘

4、桨片 5、桨片固定轴

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图2和3所示，本发明的组合式双层搅拌桨，由搅拌轴1、搅拌桨轮壳2、轮盘3和桨片4组成。上层为推进式螺旋桨4，下层为斜叶圆盘涡轮搅拌桨4。搅拌桨整体采用耐酸材质，或采用铁材质，外包聚四氟乙烯材料，结合处采用聚四氟乙烯密封。本发明的搅拌桨可适用于MPC与甲醛缩合制备MDC反应，反应体系为不溶的两液相，熔化的MPC液体浮于水相上，产物为有粘性的固体。上层螺旋桨将熔化的MPC推入水相，增强MPC与水相的接触。下层涡轮搅拌桨较普通搅拌桨增加了湍流程度，使反应物料混合均匀。同时，对于生成的固体产物，涡轮搅拌桨剪切力大，使得反应产物均匀，避免产物中夹带原料MPC。斜叶搅拌桨有向下的推力，防止固体产物沉底，产生团聚。

本发明的搅拌桨也适用于其他釜式反应器中进行的，强酸条件下，反应中存在粘性固体物的反应。

实施例1

搅拌轴采用耐高温环氧树脂，轮壳、轮盘和桨片采用无氧铜。如图5所示，下层涡轮搅拌桨斜叶桨片固定于轮盘，轮盘固定于轮壳，连接处采用纯铜焊接。搅拌轴与轮壳通过铜质铆钉固定在一起。涡轮桨片为8片，桨片外径与反应釜的比例为1∶3，桨片高度与搅拌桨外径比例为1∶5。采用下推式桨片，桨片角度为45°。上层搅拌桨采用无氧铜材质，通过纯铜与轮壳焊接在一起。最后，用铜质铆钉固定于搅拌轴。如图4所示，采用下推式螺旋桨，桨片个数为3，桨片外径与反应釜的比例为1∶3，桨片角度为30°。

该反应釜搅拌桨可以用于酸性体系下，苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)。搅拌桨整体采用无氧铜和耐高温环氧树脂，具有很好的耐腐蚀性能。相对于普通桨式搅拌器，组合式双层双层搅拌桨增加了反应物料的混合程度，提高了产物的均匀程度，能有效防止产物中夹带未反应的原料。

实施例2

其结构如实施例1。搅拌轴采用铁材质，外层套聚四氟乙烯管。搅拌桨主体采用无氧铜，连接处使用铁铆钉，外侧用聚四氟乙烯密封。涡轮桨片为6片，桨片外径与反应釜的比例为1∶2，桨片高度与搅拌桨外径比例为1∶5。采用下推式桨片，桨片角度为75°。本实例的搅拌桨，对比实施例1，下层桨片尺寸增大，角度增加，剪切力变大，得到的产物的颗粒更细，反应效果更好。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于酸性体系的反应釜中的组合式双层搅拌桨，包括：搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片，其特征是：所述的搅拌桨包括分布在上、下两层的桨片，其中，上层的桨片为下推式螺旋桨，下层的桨片为下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨，该斜叶圆盘涡轮搅拌桨的圆盘部分水平设置，沿圆盘的圆周以一定的角度设置有均匀分布的斜叶，所述的斜叶和圆盘的夹角为30°～75°。

2.根据权利要求1所述的组合式双层搅拌桨，其特征在于，所述的下推式螺旋桨的直径与反应釜的比例为0.3～0.8，其桨片的角度为45°～60°，其桨片的个数为3～4片。

3.根据权利要求1所述的组合式双层搅拌桨，其特征在于，所述的下推式斜叶圆盘涡轮搅拌桨的直径与反应釜的比例为0.2～0.5，其叶片个数为6～8片。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的组合式双层搅拌桨，其特征在于，所述的搅拌桨整体采用耐酸材质，或采用铁材质外包聚四氟乙烯材料制成，所述的搅拌轴、轮壳、轮盘和桨片的结合处采用聚四氟乙烯密封。

5.根据权利要求4所述的组合式双层搅拌桨，其特征在于，所述的搅拌轴采用耐高温环氧树脂制成。

6.根据权利要求4所述的组合式双层搅拌桨，其特征在于，所述的轮壳、轮盘或桨片采用无氧铜制成。