第一混合物的噴流截面上，混合分布可能是不 均勻的。因此，噴嘴相對于混合腔260的軸相互對稱。
[0093] 在一種實(shí)施方式中，每個(gè)對稱噴嘴的軸n和混合腔260下游側(cè)的軸y之間的角3 可以在70。~90。，或75。~85。的范圍內(nèi)。
[0094] 如果每個(gè)對稱噴嘴的軸n和混合腔260下游側(cè)的軸y之間的角P具有上述范圍， 第一混合物從增大截面部分261流向恒定截面部分262的流動(dòng)方向，和通過第三噴嘴部分 270噴射到混合腔260的第二流體的流動(dòng)方向基本上彼此垂直。在這種情況下，混合可因第 一流體和第二流體之間的"垂直碰撞"而發(fā)生。
[0095] 術(shù)語"垂直碰撞"是指如下混合類型：其中從噴嘴或其它設(shè)備噴射的非均質(zhì)流體的 流動(dòng)方向基本上彼此垂直，且因流體的流動(dòng)如湍流之間的碰撞而發(fā)生混合。
[0096] 由于"垂直碰撞"的混合可以是最終的混合，它將預(yù)混合的第一混合物和第二流體 混合，然后生成流向反應(yīng)器的最終混合物。
[0097] 在一種實(shí)施方式中，每個(gè)對稱噴嘴的軸和混合腔260的軸可在同一平面上。
[0098] 當(dāng)每個(gè)對稱噴嘴的軸與混合腔260的軸并不在同一平面上時(shí)，在第一混合物的噴 流截面上的混合分布能是不均勻的。
[0099] 具體來說，當(dāng)?shù)谝换旌衔锏膰娏鹘孛婊诨旌锨?60的直徑分成兩個(gè)區(qū)域時(shí)，在 一個(gè)特定區(qū)域中的混合水平較高，但其他區(qū)域的混合水平較低或可能無法實(shí)現(xiàn)混合。因此， 每個(gè)對稱噴嘴的軸和混合腔260的軸在同一平面上。
[0100] 俥用高諫啼射的非詢質(zhì)流體用混合反應(yīng)器中的流體流動(dòng)
[0101] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器中 流體流動(dòng)的示意圖。
[0102] 參照圖5,第一流體可通過第一入口部分210高速噴射到混合腔260中，第一入口 部分的流體橫截面積朝著第一噴嘴220的流動(dòng)方向逐漸減小。
[0103] 第二流體通過第二入口部分240導(dǎo)入到流體腔230中，導(dǎo)入到流體腔230中的第 二流體的一部分可通過第二噴嘴250高速噴射到混合腔260中，第二噴嘴的橫截面積朝著 流動(dòng)方向逐漸減小。
[0104] 從第一噴嘴220的下游側(cè)末端噴射出的第一流體的流動(dòng)方向，與從第二噴嘴250 下游側(cè)的末端噴射出的第二流體的流動(dòng)方向?qū)嵸|(zhì)上相互水平。然而，在混合腔260的增大 截面部分261中，第一流體和第二流體之間可發(fā)生一定程度的流動(dòng)干擾，從而第一流體和 第二流體的由于水平碰撞而發(fā)生預(yù)混合。
[0105] 導(dǎo)入到流體腔230中的第二流體的其余部分可通過第三噴嘴部分270高速噴射到 混合腔260中，第三噴嘴部分形成為從流體腔230的第二空間部分232的內(nèi)圓周表面235 延伸到混合腔260的外圓周表面上。
[0106] 第一流體和第二流體的預(yù)混合混合物可從混合腔260的增大截面部分261沿流動(dòng) 方向流向恒定截面部分262,最后可與從第三噴嘴部分270的末端噴射出的第二流體混合， 然后可流向下一個(gè)設(shè)備，第三噴嘴部分270徑向連接到恒定截面部分262的外圓周表面上。 [0107] 在一種實(shí)施方式中，第一流體和第二流體都可以獨(dú)立地且不同地選自由胺化合物 和光氣化合物。也就是說，第一流體可以是胺化合物，第二流體可以是光氣化合物。與此相 反，第一流體可以是光氣化合物，第二流體可以是胺化合物。光氣化合物和胺化合物是可用 于制造異氰酸鹽的原料。
[0108] 特別地，在制造芳族異氰酸鹽時(shí)，胺化合物可以是芳族胺化合物。芳族胺化合物可 以是選自2, 4'-亞甲基二苯基二胺（MDA)、4, 4'-亞甲基二苯基二胺、甲苯二胺（TDA)、己二 胺（HMD)、二氨基苯、2, 6-二甲基苯胺、萘二胺（NDA)、以及它們的異構(gòu)體化合物中的一種或 多種。在一種實(shí)施方式中，胺可以是2, 4'-亞甲基二苯基二胺（MDA)或4, 4'-亞甲基二苯 基二胺。在另一種實(shí)施方式中，胺可以是4, 4'-亞甲基二苯基二胺。在另一種實(shí)施方式中， 所使用的芳族胺沒有限制。
[0109] 光氣化合物可包括諸如鎳或氯的材料，并且通常可以是高純度的光氣，即大約100 重量％的光氣。
[0110] 也就是說，從外部通過第一入口部分210導(dǎo)入的4, 4' -MDA可以從第一噴嘴220下 游側(cè)的末端噴射到混合腔260中，從外部通過第二入口部分240導(dǎo)入的光氣可從第二噴嘴 250下游側(cè)的末端和第三噴嘴部分270的末端噴射到混合腔260中，噴射的4, 4' -MDA和 光氣在混合腔260中進(jìn)行光氣化反應(yīng)混合，從而可制備出4, 4' -亞甲基二苯基二異氰酸酯 (MDI)。
[0111] 具體地，從第一噴嘴220下游側(cè)的末端噴射出的4, 4' -MDA和從第二噴嘴250下游 側(cè)的末端噴出的光氣經(jīng)過水平碰撞可在混合腔260的增大截面部分261中預(yù)混合。然后， 將預(yù)混合的4, 4' -MDA和光氣沿流動(dòng)方向流入到混合腔260的恒定截面部分262,與從第三 噴嘴部分270的末端噴射出的光氣因垂直碰撞而完全混合，然后進(jìn)行光氣化反應(yīng)，從而制 造出4, 4' -MDI，第三噴嘴部270連接到恒定橫截面部分262的外圓周表面上。
[0112] 術(shù)語"光氣化反應(yīng)"是其中的胺化合物與光氣化合物進(jìn)行反應(yīng)，生成異氰酸鹽中間 體的反應(yīng)。當(dāng)胺化合物是MDA時(shí)，它可以由下面的反應(yīng)式1表示：
[0113][反應(yīng)式1]
[0114]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器，包括： 第一入口部，第一流體從外部導(dǎo)入其中； 第一噴嘴，同軸連接到第一入口部的下游側(cè)以噴射出第一流體； 流體腔，形成為與第一噴嘴同軸地相隔開，并配置為具有第一空間部分以及內(nèi)徑大于 第一空間部分的第二空間部分； 第二入口部分，徑向連接到流體腔的外圓周表面，第二流體從外部導(dǎo)入其中； 第二噴嘴，同軸地連接到第一空間部分的下游側(cè)，以噴射第二流體； 混合腔，形成為同軸地與第二空間部分的內(nèi)圓周表面相隔開，并同軸地連接到第一噴 嘴和第二噴嘴的下游側(cè)；以及 第三噴嘴部分，其配置為從第二空間部分的內(nèi)圓周表面延伸，并徑向連接到混合腔的 外圓周表面上，以噴射第二流體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，混合腔包括增大截面部分和恒定 截面部分，增大截面部分的母線與混合腔下游側(cè)的軸之間的夾角在70° ~ 90°的范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第二入口部分包括多個(gè)以恒定角 距離彼此隔開形成的管道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第二入口部分包括兩個(gè)彼此相對 的管道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第二噴嘴為環(huán)形流體通道，其形成 為從第一空間部分下游側(cè)的末端表面或第一空間部分的內(nèi)圓周表面延伸到混合腔上游側(cè) 的末端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第二噴嘴的下游側(cè)的末端圍繞第 一噴嘴下游側(cè)的末端形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第三噴嘴部分包括多個(gè)以恒定角 距離彼此隔開形成的噴嘴。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第三噴嘴部分包括相對混合腔的 軸彼此對稱的兩個(gè)噴嘴。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)噴嘴的軸與混合腔的下游側(cè) 的軸之間的夾角范圍為70° ~90°。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)噴嘴的軸與混合腔下游側(cè)的 軸在同一平面上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)噴嘴的軸與混合腔下游側(cè)的 軸在同一平面上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，第一流體和第二流體都可獨(dú)立地 且不同地選自胺化合物和光氣化合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，胺化合物是芳族胺化合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的混合反應(yīng)器，其特征在于，芳族胺化合物選自由2, 4' -亞 甲基二苯基二胺或4, 4' -亞甲基二苯基二胺、甲苯二胺、己二胺、二氨基苯、2, 6-二甲基苯 胺、萘二胺、以及它們的異構(gòu)體化合物組成的組中的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器，包括用于導(dǎo)入第一流體的第一入口部分，用于噴射第一流體的第一噴嘴，具有第一空間部分和內(nèi)徑大于第一空間部分的第二空間部分的流體腔，用于導(dǎo)入第二流體的第二入口部分，噴射第二流體的第二噴嘴，混合腔，和噴射第二流體的第三噴嘴部分。在非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器中，兩種或多種流體有效地彼此碰撞，以提高混合的均勻性，減少副反應(yīng)，從而提高反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)速率，并且能夠簡單的維護(hù)和再使用。
【IPC分類】B01J19-26, C07C271-04, C07C269-00
【公開號】CN104689779
【申請?zhí)枴緾N201410320154
【發(fā)明人】安翼鎮(zhèn), 魯京虎, 樸贊賢
【申請人】錦湖石油化學(xué)株式會社
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年7月7日
【公告號】DE102014109470A1, US20150158010