一种生产异氰酸酯的管式反应器的制作方法

本技术涉及一种生产异氰酸酯的管式反应器，属于异氰酸酯生产反应设备。

背景技术：

1、异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称，其官能团为-nco。异氰酸酯属于聚氨酯类产品原材料，聚氨酯类产品具有橡胶的弹性，同时具有塑料的强度和优秀的加工性能，在耐磨、弹性、隔热等工程特性方面性能优异，广泛应用于军事国防、航天航空、纺织、化工、交通、汽车、医疗等领域。

2、异氰酸酯产品应用广泛，其合成方法包括光气法和非光气法，光气法生产异氰酸酯发展比较成熟，故现有的异氰酸酯主要生产工艺是采用光气法，主要步骤为一氧化碳和氯气反应生成光气，光气再与胺类反应生产异氰酸酯，最后经提纯得到产品。

3、目前，光气化技术多以釜式反应居多，作为核心反应设备的釜式反应器采生产异氰酸酯时普遍存在光气在线使用量大，产品收率低、安全风险高、生产设施投资大等缺点。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种生产异氰酸酯的管式反应器。

2、本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种生产异氰酸酯的管式反应器，包括反应器本体及设置在所述反应器本体入口侧的混合器，所述反应器本体包括至少一级变径管道，所述变径管道包括管道主体、设置在管道主体入口的入口管段及设置在管道主体出口的出口管段，所述入口管段的管径小于所述管道主体的管径，所述出口管段的管径小于所述管道主体的管径，所述入口管段及出口管段的自由端上分别设有连接法兰。

3、在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

4、进一步的，所述变径管道为至少两级，相邻的所述变径管道之间还设有喷射孔板，所述喷射孔板设置在相邻的所述变径管道的连接法兰之间，所述喷射孔板设有多个流通孔。

5、采用上述进一步方案的有益效果是，通过高压泵输送的物料，在经过孔板后会呈喷射状，喷射的物料高速分散增加混合物料的接触面积，还可以冲击管道内壁，破坏管道内壁上存在的滞流，从而增加湍流，继而增强物料混合及物料反应程度得到高质量的产品。

6、进一步的，两级及两级以上的所述的变径管道呈立式结构布局。

7、采用上述进一步方案的有益效果是，立式结构使管式反应器满液操作，充分利用反应器空间，还有利于光气闪蒸。

8、进一步的，所述混合器包括光气入口、原料入口及混合出口，所述混合器出口通过混合器法兰与所述变径管道入口管段的连接法兰连接。

9、采用上述进一步方案的有益效果是，液态光气在高压泵输送后通过光气入口进入混合器内，主反应物胺类原料在高压泵输送后通过原料入口进入混合器内，二者从混合器不同的端面进入到混合器内，混合器与变径管道之间同样也是采用法兰连接，连接方便，便于维护。

10、进一步的，所述混合器入口法兰与所述物料管道连接，物料通过高压输送进入混合器进行初步混合。

11、采用上述进一步方案的有益效果是，为了进一步强化物料的混合效果，在混合器与变径通道之间增加了喷射孔板，具体为第一喷射孔板，物料加压经第一喷射孔板后喷射进入变径管道，物料高速分散增加物料混合接触面积，同时喷射的物料还可以冲击变径管道的内壁，避免在变径管道内壁的滞流，此外，喷射的物料在变径管道内具有一定的回流作用，同样可以增加物料湍流，从而增强物料混合及物料反应程度。

12、进一步的，所述管道主体的长度与所述管道主体的内径比值为1.0-10.0。

13、进一步的，所述管道主体的内径为dn300-600mm，和/或所述入口管段及出口管段的长度为100-400mm。

14、进一步的，所述混合器为圆柱体结构或长方体结构，所述混合器的腔体直径与腔体长度比值为0.3-1.5。

15、进一步的，所述混合器的腔体直径为dn300-500mm。

16、进一步的，所述喷射孔板及第一喷射孔板的板体厚度为20-50mm。

17、本实用新型的有益效果是：管式反应器结构简单，易于生产操作及日常维护，适应于同类反应机理的多种异氰酸酯类产品生产，可根据实际生产需要调整管式反应器的变径管道的级数，以达到提高产品收率的预期效果。主反应物胺类原料、液态光气等经高压泵输送后分别通过混合器进入变径管道内反应，混合物料在拥有不同管径的变径管道内进行反应，有利于主反应的进行，同时可抑制高分子量副产物类物质的生成，经过变径管道后获得最终产品。该管式反应器通过强化混合效率，极大的缩短了反应的空间和时间要求，使光气在线量大为减少，大大提升了安全性，并降低了设备设施投资，减少了能源消耗。

技术特征：

1.一种生产异氰酸酯的管式反应器，其特征在于，包括反应器本体及设置在所述反应器本体入口侧的混合器，所述反应器本体包括至少一级变径管道，所述变径管道包括管道主体、设置在管道主体入口的入口管段及设置在管道主体出口的出口管段，所述入口管段的管径小于所述管道主体的管径，所述出口管段的管径小于所述管道主体的管径，所述入口管段及出口管段的自由端上分别设有连接法兰。

2.根据权利要求1所述的管式反应器，其特征在于，所述变径管道为至少两级，相邻的所述变径管道之间还设有喷射孔板，所述喷射孔板设置在相邻的所述变径管道的连接法兰之间，所述喷射孔板设有多个流通孔。

3.根据权利要求1所述的管式反应器，其特征在于，两级及两级以上的所述的变径管道呈立式结构布局。

4.根据权利要求1-3任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述混合器包括光气入口、原料入口及混合出口，所述混合器出口通过混合器出口法兰与所述变径管道的入口管段的连接法兰连接。

5.根据权利要求4所述的管式反应器，其特征在于，所述混合器出口法兰与所述变径管道的连接法兰之间设有第一喷射孔板，所述第一喷射孔板设有多个流通孔。

6.根据权利要求1-3任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述管道主体的长度与所述管道主体的内径比值为1.0-10.0。

7.根据权利要求6所述的管式反应器，其特征在于，所述管道主体的内径为dn300-600mm，和/或所述入口管段及出口管段的长度为100-400mm。

8.根据权利要求4所述的管式反应器，其特征在于，所述混合器为圆柱体结构或长方体结构，所述混合器的腔体直径与腔体长度比值为0.3-1.5。

9.根据权利要求8所述的管式反应器，其特征在于，所述混合器的腔体直径为dn300-500mm。

10.根据权利要求5所述的管式反应器，其特征在于，所述喷射孔板及第一喷射孔板的板体厚度为20-50mm。

技术总结
本技术涉及一种生产异氰酸酯的管式反应器，属于异氰酸酯生产反应设备技术领域。包括反应器本体及设置在所述反应器本体入口侧的混合器，所述反应器本体包括至少一级变径管道，所述变径管道包括管道主体、设置在管道主体入口的入口管段及设置在管道主体出口的出口管段，所述入口管段、出口管段的管径分别小于管道主体的管径，所述入口管段及出口管段的自由端上分别设有连接法兰。本技术强化混合效率，极大的缩短了反应的空间和时间要求，使光气在线量大为减少，结构简单，易于生产操作及日常维护，适应于同类反应机理的多种异氰酸酯类产品生产，可根据实际生产需要调整管式反应器的变径管道的级数，以达到提高产品收率的预期效果。

技术研发人员：孙德镇,王仁鸿,田振坤,宋林嵘,郭少红,周立超,宋红玮,汪战豪,吴翠兰
受保护的技术使用者：美瑞科技（河南）有限公司
技术研发日：20230209
技术公布日：2024/1/12