CN203853071U - 一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜，其包括：无压或者高压反应釜体，其顶部设置有进液口，其底部设置有出液口；设置在反应釜体外部的气液混合器；及强力循环泵；该气液混合器包括：管体，进气喷嘴，进液接头，及出液接头；反应釜体经出液口通过管道连接强力循环泵，该强力循环泵通过管道与气液混合器连接，该气液混合器再与反应釜体顶部的进液口通过管道连接，构成一个循环系统。本实用新型提供的反应釜解决了传质传热不均问题，缩短了反应时间，减小了工业放大风险；同时反应生成的副产物氨气及时排出反应体系，推动反应向正方向进行，大大提高了转化率和收率，简单实用，易于工业化，具有较高的经济性。

Description

一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜

技术领域  

本实用新型涉及一种化工反应器，具体是一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜。

背景技术

氨基甲酸酯类化合物具有广泛的用途，可用作农药、医药等，除此之外，一些氨基甲酸酯类化合物如4,4'-二苯甲烷二氨基甲酸酯、甲苯-2,4-二氨基甲酸酯、1,6-六亚甲基二氨基甲酸酯、4,4'-二环己基甲烷二氨基甲酸酯、异佛尔酮二氨基甲酸酯等还是非光气法合成异氰酸酯的重要中间体。

氨基甲酸酯类化合物的传统合成方法主要是以剧毒光气为原料，经醇解和氨解得到氨基甲酸酯。该工艺工序多、生产中产生的盐酸对装置的密封和耐腐蚀性能要求很高，产品中残余氯难以去除，同时由于光气剧毒存在严重的安全隐患。近年来随着世界各国对环境保护工作的重视，非光气法生产氨基甲酸酯势在必行。在众多的非光气法中，尿素法具有条件温和、工艺简单，原料和催化剂价廉易得等特点，副产物氨气可以用作尿素原料或作它用，原子经济性好，因此得到广泛关注。

尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的传统反应器为带机械搅拌的无压或者高压反应釜（CN1231463C），这些带机械搅拌的反应釜在工业生产时会由于放大效应导致传质传热不均，使反应时间延长，严重的会导致工业生产失败；另外，传统的反应釜中惰性气体一般经过通入反应液面以下的盘管排氨，工业放大时可能会导致惰性气体与液体无法充分接触而不能及时排氨，延迟反应时间，影响反应效果。而本实用新型中设计的反应釜系统可以很好的解决尿素法合成氨基甲酸酯类化合物工业放大过程中所产生的传质传热不均和排氨问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种避免使用机械搅拌并且使保护气体与反应液充分接触混合的用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜，该反应釜在应用过程中，传质传热均匀、方便排氨且压力稳定。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜，其特征在于，该反应釜包括：

无压或者高压反应釜体，该反应釜体的顶部设置有进液口，该反应釜体的底部设置有出液口；

设置在反应釜体外部的气液混合器；及

设置在反应釜体与气液混合器之间经管道连通的强力循环泵；

其中，所述的气液混合器具有类似于文丘里管结构，其包括：

管体，

与进气管道经进气接头连接的进气喷嘴，该进气管道连接保护气体储存罐， 

与反应釜体的出液口经管道连通的进液接头，及

与反应釜体的进液口经管道连通的出液接头；

反应釜体经出液口通过管道连接强力循环泵，该强力循环泵通过管道与气液混合器连接，该气液混合器再与反应釜体顶部的进液口通过管道连接，构成一个循环系统。

上述的反应釜，其中，所述的进液接头、出液接头分别设置在的管体两端，所述的进气喷嘴设置在管体的侧壁。

上述的反应釜，其中，所述的反应釜还包含：设置在反应釜体顶部外侧的冷凝器，该冷凝器具有设置在冷凝器上端的冷凝进气口和设置在冷凝器下端的冷凝液出口，该冷凝进气口、冷凝液出口均通过管道连接到反应釜体的顶部。

上述的反应釜，其中，所述的冷凝器还设置有背压阀，用以控制排氨速度和稳定反应釜内部压力。

上述的反应釜，其中， 所述的冷凝器内设置具有一定温度的水、空气或导热油，该水、空气或导热油的温度能将反应原料冷凝。位于反应釜体顶部的气体（包括氨气、保护气体及少量低沸点原料）经冷凝进气口进入到冷凝器中，氨气及保护气体经背压阀被排出反应釜，而低沸点原料经冷凝成液体状态，由冷凝出液口经管道再次输入到反应釜体内进行反应。

上述的反应釜，其中，所述的反应釜体的出液口引出的侧线上设置有出料阀。

上述的反应釜，其中，该出料阀为两个截止阀，便于在带压情况下采样检测分析。 

上述的反应釜，其中，所述反应釜的所有管道均设有保温装置，使得传热传质均匀。

上述的反应釜，其中，所述反应釜的材质为不锈钢或者搪瓷；由于原料以及反应过程副产氨气等腐蚀性物质的存在，所以选择化学稳定性较高的不锈钢材质或者搪瓷。

本实用新型的反应釜工作时，反应釜体内的液体原料经出液口流出，由强力循环泵泵入到气液混合器的管体与保护气体充分混合，再携带保护气体由出液接头流出，经反应釜体的进液口进入到反应釜，达到充分气液混合的目的。该气液混合器中，由于液体物料高速运动导致周围有一定的真空，从而使保护气体罐中的气体自动被吸入进管体与液体一起进入反应釜体，同文丘里管原理。

与传统尿素法合成氨基甲酸酯类化合物所使用的反应釜相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型解决了传统反应釜机械搅拌引起的传质传热不均问题，缩短了反应时间，减小了工业放大风险；

2、反应生成的副产氨气随着通入气液混合器的保护气体与反应液充分混合接触而及时排出反应体系，推动反应向正方向进行，大大提高了转化率和收率；

3、简单实用，易于工业化，具有较高的经济性。

附图说明

图1是本实用新型的用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜的结构示意图。

图2是本实用新型中气液混合器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜，其包括：

无压或者高压反应釜体10，该反应釜体10的顶部设置有进液口11，该反应釜体10的底部设置有出液口12；

设置在反应釜体10外部的气液混合器20；及

设置在反应釜体10与气液混合器20之间经管道连通的强力循环泵30；

如图2所示，提供了一种气液混合器20的结构示意图，该气液混合器20包括：

管体21，

与进气管道经进气接头221连接的进气喷嘴22，该进气管道连接保护气体储存罐， 

与反应釜体10的出液口12经管道连通的进液接头23，及

与反应釜体10的进液口11经管道连通的出液接头24；

反应釜体10经出液口12通过管道连接强力循环泵30，该强力循环泵30通过管道与气液混合器20连接，该气液混合器20再与反应釜体10顶部的进液口11通过管道连接，构成一个循环系统。

在本实用新型的一个较优实施例中，所述的进液接头23、出液接头24分别设置在管体21的两端，所述的进气喷嘴22设置在管体21的侧壁。更佳地，所述的进气喷嘴22设置在管体21中部的侧壁。

在本实用新型的一个较优实施例中，所述的反应釜还包含：设置在反应釜体10顶部外侧的冷凝器40，该冷凝器40具有设置在冷凝器40上端的冷凝进气口41和设置在冷凝器40下端的冷凝液出口42，该冷凝进气口41、冷凝液出口42均通过管道连接到反应釜体10的顶部。

进一步地，所述的冷凝器40还设置有背压阀43，用以控制排氨速度和稳定反应釜内部压力。

更进一步地， 所述的冷凝器40内设置具有一定温度的水、空气或导热油，该水、空气或导热油的温度能将反应原料冷凝。

所述的反应釜体10的出液口12引出的侧线上还设置有出料阀13；较优地，该出料阀13为两个截止阀，能在带压情况下采样。 

在本实用新型的一些较优实施例中，所述反应釜的所有管道均设有保温装置。更佳地，所述反应釜的材质均为不锈钢或搪瓷。

在本实用新型的一些实施例中，反应釜体内还选择性地设置有测压装置P及测温装置T或搅拌装置。

本实用新型的反应釜的工作过程如下：将按一定比例配好的物料倒入反应釜体10，无压或者带压密封好，加热一段时间等尿素溶解后或直接加入提前在预热釜中溶解完全的尿素等物料，启动强力循环泵30，物料高速经过气液混合器20的同时带入保护气体（如氮气等）使得气液两相充分接触混合，调节冷凝器40后面的背压阀以控制反应釜体10保持适当的压力，副产氨气随着保护气体排出；部分被带入的气体反应原料经冷凝器冷凝（冷凝器中的水、空气或导热油温度以能较好冷凝反应原料为宜，可根据实际需要调节）后，由冷凝出液口42回到反应釜体10中。反应适当的时间后，可以通过反应釜体10底部出液口侧线上装有的出料阀13采样分析，达到预期反应效果即可停止实验。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于尿素法合成氨基甲酸酯类化合物的反应釜，其特征在于，该反应釜包括：

无压或者高压反应釜体（10），该反应釜体（10）的顶部设置有进液口（11），该反应釜体（10）的底部设置有出液口（12）；

设置在反应釜体（10）外部的气液混合器（20）；及

设置在反应釜体（10）与气液混合器（20）之间经管道连通的强力循环泵（30）；

其中，所述的气液混合器（20）包括：

管体（21），

与进气管道经进气接头（221）连接的进气喷嘴（22），该进气管道连接保护气体储存罐， 

与反应釜体（10）的出液口（12）经管道连通的进液接头（23），及

与反应釜体（10）的进液口（11）经管道连通的出液接头（24）；

反应釜体（10）经出液口（12）通过管道连接强力循环泵（30），该强力循环泵（30）通过管道与气液混合器（20）连接，该气液混合器（20）再与反应釜体（10）顶部的进液口（11）通过管道连接，构成一个循环系统。

2.如权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述的进液接头（23）、出液接头（24）分别设置在的管体（21）两端，所述的进气喷嘴（22）设置在管体（21）的侧壁。

3.如权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述的反应釜还包含：设置在反应釜体（10）顶部外侧的冷凝器（40），该冷凝器（40）具有设置在冷凝器（40）上端的冷凝进气口（41）和设置在冷凝器（40）下端的冷凝液出口（42），该冷凝进气口（41）、冷凝液出口（42）均通过管道连接到反应釜体（10）的顶部。

4.如权利要求3所述的反应釜，其特征在于，所述的冷凝器（40）还设置有背压阀（43），用以控制排氨速度和稳定反应釜内部压力。

5.如权利要求4所述的反应釜，其特征在于， 所述的冷凝器（40）内设置具有一定温度的水、空气或导热油，该水、空气或导热油的温度能将反应原料冷凝。

6.如权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述的反应釜体（10）的出液口（12）引出的侧线上设置有出料阀（13）。

7.如权利要求6所述的反应釜，其特征在于，该出料阀（13）为两个截止阀，能在带压情况下采样。

8.如权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述反应釜的所有管道均设有保温装置。

9.如权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述反应釜的材质为不锈钢或搪瓷。