CN219273071U - 一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于1，5‑戊二胺光气化反应的喷射反应器，反应器本体中间设有1，5‑戊二胺溶液腔体，1，5‑戊二胺溶液腔体外依次同轴套设惰性溶剂腔体和液态光气腔体；1，5‑戊二胺溶液腔体和惰性溶剂腔体底部同轴连接双喷嘴；1，5‑戊二胺溶液腔体顶部设有1，5‑戊二胺溶液入口，惰性溶剂腔体上开设惰性溶剂入口，液态光气腔体上部开设液态光气入口。使1，5‑戊二胺与光气充分混合，防止少量1，5‑戊二胺因无法与光气接触而与反应生成的氯化氢接触生成盐酸盐固体副产物；同时在中间层引入惰性溶剂，防止1，5‑戊二胺在喷嘴出口处直接与光气接触导致结焦而堵塞喷射器。

Description

一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器

技术领域

本实用新型属于化工技术设备领域，具体涉及一种用于1，5-戊二胺冷光气化反应的喷射反应器。

背景技术

1，5-戊二异氰酸酯（PDI），又名五亚甲基二异氰酸酯，属于一种新型的脂肪族二异氰酸酯，其产品及相关衍生物具有优异的性能，相对于HDI（六亚甲基二异氰酸酯）活性更高，在HDI及其衍生品中可替代HDI且性能更优，PDI被制成PDI缩二脲或三聚体用于生产聚氨酯涂料，胶黏剂，该类涂料具有不泛黄、耐候性强等特点。通常是1，5-戊二胺（PDA）经两步光气化合成PDI，首先PDA经冷光气化反应生成1，5-戊二氨基甲酰氯，然后1，5-戊二氨基甲酰氯经热光气化反应生成PDI。其中冷光气化反应为快速反应，且为光气化反应的核心，为了降低光气过量比、加强传质传热、加快反应速率、降低副产物的生成、提高反应收率，研究学者通常设计多级搅拌或喷射反应器为传质和传热来提供足够的接触面积，加强传热、传质效果，同时提高快速反应的反应效率。

专利CN206404772U 报道了一种合成异氰酸酯用反应釜，该反应釜在内腔体上部设有混合罐，反应原料首先在该混合罐内反应后，反应液溢流至腔体下部继续反应；该反应釜通过在混合罐内和腔体下部分别设有搅拌器来加强混合，提高合成效率。该专利与传统反应釜相比，通过二级搅拌提高了光气和有机胺的混合效率，但是光气与有机胺反应还是属于界面反应，并没有达到分子间的充分混合后发生反应，最终导致光气过量比较大，生成副产物较多，光气利用率不高，且为间歇反应，不能保证连续生产。

专利CN 1636972A公开了一种带涡流发生器的管式反应器，该反应器通过增加产生涡流的部件，通过流体动力学措施，增加了中央喷射器内进料气流的涡流，显著改善反应物的混合，从而显著改善反应条件。该专利虽然提高了光气利用率，但是由于形成涡流，导致生成的固体无法快速移出反应器而引起反应器堵塞，最终引起运行周期缩短。

从上述例子可以看出，在光气化法合成异氰酸酯的采用设备主要是（1）通过多级搅拌来加强传质、传热；（2）通过设计涡流，加强混合提高光气的利用率。无论采用哪种方式，均不能保证设备长周期运行或副反应产物增多或光气利用率不够，另一方面，对于用于1，5-戊二胺冷光气化的高效反应器鲜有报道，因此，需要寻找一种使光气与1，5-戊二胺达到分子间混合效果的反应器，减少副反应的发生，运行周期长、工艺连续运行的设备来实现满足PDI的工业化生产需要。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于1，5-戊二胺冷光气化反应的喷射反应器。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：反应器本体中间设有1，5-戊二胺溶液腔体，1，5-戊二胺溶液腔体外依次同轴套设惰性溶剂腔体和液态光气腔体；1，5-戊二胺溶液腔体内下部设有节流器； 1，5-戊二胺溶液腔体和惰性溶剂腔体底部同轴连接双喷嘴,双喷嘴设于液态光气腔体内下部的混合反应区内；双喷嘴由内喷嘴和外喷嘴组成，内喷嘴与1，5-戊二胺溶液腔体连接，外喷嘴与惰性溶剂腔体连接；外喷嘴 内装有旋流器，旋流器与外喷嘴同轴连接；1，5-戊二胺溶液腔体顶部设有 1，5-戊二胺溶液入口，惰性溶剂腔体上开设惰性溶剂入口，液态光气腔体上部开设液态光气入口，下部设有光气化物料出口。

所述液态光气腔体内下部设有用于液态光气导流的分配器，分配器与液态光气腔体同轴连接，分配器上均匀分布8-18个导流口，导流口直径为1-3mm，所述导流口向轴线方向倾斜15°-60°。

所述节流器中心设有中心孔，中心孔直径为3-8mm；所述节流器上均匀分布4-10个节流孔，节流孔宽度为1-4mm。

所述旋流器的旋流角为15°-60°；所述旋流器中心设有旋流中心孔，旋流中心孔直径为4-9 mm；所述旋流器上均匀分布4-10个旋流孔，旋流孔宽度为1-4mm。

所述1，5-戊二胺溶液腔体直径为8-25mm；惰性溶剂腔体直径为1，5-戊二胺溶液腔体直径的2-4倍；液态光气腔体直径为1，5-戊二胺溶液腔体直径的4-6倍。

所述内喷嘴出口直径为3-10mm；所述外喷嘴出口直径为内喷嘴出口直径的1.5-5倍。

本实用新型的原理是：采用双喷嘴喷射反应器，1，5-戊二胺溶液经节流器雾化为锥状液滴流出内喷嘴，惰性溶剂1，5-戊二胺溶液经旋流器再次雾化后从外喷嘴流出进入混合反应区，液态光气经雾化后切线进入混合反应区，1，5-戊二胺溶液与光气发生冷光气化反应生成1，5-戊二氨基甲酰氯。通过上述双喷嘴喷射反应器，可强化 1，5-戊二胺与光气的充分混合，防止少量1，5-戊二胺因无法与光气接触而与反应生成的氯化氢接触生成盐酸盐副产物；同时在中间层引入惰性溶剂，在喷嘴出口起到隔离光气的作用，防止1，5-戊二胺在喷嘴出口处直接与光气接触而导致结焦而堵塞喷射器。该喷射器运行周期长，连续、高效、稳定生产，适合于工业化生产。

本实用新型的有益效果是：利用冷、热光气化合成异氰酸酯反应原理，采用双喷嘴喷射反应器，用于1，5-戊二胺冷光气化反应。该喷射反应器强化了 1，5-戊二胺与光气的充分混合，防止少量1，5-戊二胺因无法与光气接触而与反应生成的氯化氢接触生成盐酸盐副产物；同时在中间层引入惰性溶剂，在喷嘴出口起到隔离光气的作用，防止1，5-戊二胺在喷嘴出口处直接与光气接触而导致结焦而堵塞喷射器，该喷射器运行周期长，可实现连续、高效、稳定生产，适合于工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图2为双喷嘴结构图；

图3为节流器俯视图；

图4为分配器结构图；

图5为旋流器主视图；

图6为旋流器俯视图；

图中：1-1，5-戊二胺溶液腔体, 2-惰性溶剂腔体,3-液态光气腔体, 4-双喷嘴，41-内喷嘴，,42-外喷嘴，5-节流器，51-节流孔，52-中心孔，6-分配器，61-导流口，7-旋流器，71-旋流中心孔，72-旋流孔；N1- 1，5-戊二胺溶液入口，N2-惰性溶剂入口, N3-液态光气入口， N4-光气化物料出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

使用方法：一定温度、压力条件下，1，5-戊二胺溶液经1，5-戊二胺溶液入口N1进入1，5-戊二胺溶液腔体1，惰性溶剂经惰性溶剂入口N2口进入惰性溶剂腔体2，液态光气经液态光气入口N3进入液态光气腔体3；1，5-戊二胺溶液经节流器5雾化后从内喷嘴41流出，惰性溶剂与从内喷嘴41流出的1，5-戊二胺溶液经旋流器7再次雾化后从外喷嘴 42流出，液态光气经分配器6的导流口61切线进入混合反应区，1，5-戊二胺溶液与光气在混合反应区快速混合发生冷光气化反应，反应生成的氯化氢气体、1，5-戊二氨基甲酰氯固体、过量的光气及惰性溶剂液体等气液固三相混合物料通过光气化物料出口N4流出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：反应器本体中间设有1，5-戊二胺溶液腔体（1），1，5-戊二胺溶液腔体（1）外依次同轴套设惰性溶剂腔体（2）和液态光气腔体（3）；1，5-戊二胺溶液腔体（1）内下部设有节流器（5）； 1，5-戊二胺溶液腔体（1）和惰性溶剂腔体（2）底部同轴连接双喷嘴（4）,双喷嘴（4）设于液态光气腔体（3）内下部的混合反应区内；双喷嘴由内喷嘴（41）和外喷嘴（42）组成，内喷嘴（41）与1，5-戊二胺溶液腔体（1）连接，外喷嘴（42）与惰性溶剂腔体（2）连接；外喷嘴 （42）内装有旋流器（7），旋流器（7）与外喷嘴 （42）同轴连接；1，5-戊二胺溶液腔体（1）顶部设有 1，5-戊二胺溶液入口（N1），惰性溶剂腔体（2）上开设惰性溶剂入口（N2），液态光气腔体（3）上部开设液态光气入口（N3），下部设有光气化物料出口（N4）。

2.如权利要求1所述的一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：所述液态光气腔体（3）内下部设有用于液态光气导流的分配器（6），分配器（6）与液态光气腔体（3）同轴连接，分配器（6）上均匀分布8-18个导流口（61），导流口（61）直径为1-3mm，所述导流口（61）向轴线方向倾斜15°-60°。

3.如权利要求1所述的一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：所述节流器（5）中心设有中心孔（52），中心孔（52）直径为3-8mm；所述节流器（5）上均匀分布4-10个节流孔（51），节流孔（51）宽度为1-4mm。

4.如权利要求1所述的一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：所述旋流器（7）的旋流角为15°-60°；所述旋流器（7）中心设有旋流中心孔（71），旋流中心孔（71）直径为4-9 mm；所述旋流器（7）上均匀分布4-10个旋流孔（72），旋流孔（72）宽度为1-4mm。

5.如权利要求1所述的一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：所述1，5-戊二胺溶液腔体（1）直径为8-25mm；惰性溶剂腔体（2）直径为1，5-戊二胺溶液腔体（1）直径的2-4倍；液态光气腔体（3）直径为1，5-戊二胺溶液腔体（1）直径的4-6倍。

6.如权利要求1所述的一种用于1，5-戊二胺光气化反应的喷射反应器，其特征在于：所述内喷嘴（41）出口直径为3-10mm；所述外喷嘴（42）出口直径为内喷嘴（41）出口直径的1.5-5倍。

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