一種快速混合反應器及其套用

《一種快速混合反應器及其套用》是煙臺萬華聚氨酯股份有限公司於2010年12月29日申請的專利，該專利的公布號為CN102527312A，申請號為201010617310X，授權公布日為2012年7月4日，發明人是丁建生、孫德鎮、華衛琦、侯慶樂、王文波、於學麗。

《一種快速混合反應器及其套用》所述反應器包括：第一進料通道殼體、反應器殼體、第二進料通道、空心葉輪物料分布器、轉動軸、第一進料分布器；第一進料通道殼體和反應器殼體同軸設定且相連通；第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿該反應器的中心軸線設定，空心葉輪物料分布器設定於反應器殼體內並可在轉動軸的帶動下在反應器殼體內轉動；第二進料通道與空心葉輪物料分布器相連通；第一進料通道殼體上設有至少一個第一進料口；反應器殼體的末端設有至少一個反應液出口；第一進料分布器上和空心葉輪物料分布器上分別設有進料噴射口。該反應器可實現較大生產能力下兩股物料間的瞬間快速混合，以提高目的產物的收率和質量。

2018年12月20日，《一種快速混合反應器及其套用》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種快速混合反應器及其套用》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名： 一種快速混合反應器及其套用
• 公告號：CN102527312A
• 授權日：2012年7月4日
• 申請號：201010617310X
• 申請日：2010年12月29日
• 申請人：煙臺萬華聚氨酯股份有限公司
• 地址：山東省煙臺市幸福南路7號
• 發明人：丁建生、孫德鎮、華衛琦、侯慶樂、王文波、於學麗
• Int.Cl.：B01J19/18(2006.01)I; B01J4/00(2006.01)I; B01F5/04(2006.01)I; C07C263/10(2006.01)I
• 代理機構：北京邦信陽專利商標代理有限公司
• 代理人：黃澤雄、崔華
• 類別：發明專利

專利背景

在一些化工生產過程中，在反應物料之間發生複雜的快速平行競爭反應或者快速串連競爭反應時，反應產物或中間產物與原料某組分可能會進一步發生反應；這些反應進行的程度與各種物料的濃度分布狀況有直接的關係。所以，物料之間的初始混合效果會極大地影響最終的產物分布、目的產品的收率和質量，並同時影響全生產過程的設計和能耗等指標。

例如，採用光氣化方法生產異氰酸酯（MDI或者TDI）時，該反應過程主要包括冷光氣化階段和熱光氣化階段。在冷光氣化階段，將液態的多胺和液態的光氣分別溶解在惰性溶劑中，例如氯苯、二氯苯、甲苯、氯化萘、1，2，4-三氯苯等，並使它們在0～90℃的低溫下進行反應。在此階段，主要生成醯胺和多胺的鹽酸鹽，以及少量的脲類化合物。主要反應如下：

RNH2+COCl2 → RNHCOCl+HCl	(1)
RNH2+HCl → RNH2·HCl	(2)
RNH2+RNHCOCl → RNCO+RNH2·HCl	(3)
RNH2+RNCO → RNHCONHR	(4)

在冷光氣化反應階段，多胺首先與光氣發生反應（1），生成氨基甲醯氯，這是一個快速放熱反應，反應在瞬間完成；同時，反應（1）產生的HCl與多胺發生快速反應（2），生成多胺鹽酸鹽。氨基甲醯氯和多胺鹽酸鹽都是不溶於反應體系的固體物質。當光氣與多胺局部混合效果較差時，溶液中局部過量的多胺將與氨基甲醯氯或者異氰酸酯發生反應（3）和（4），生成副產物脲，脲為不溶解於反應體系的粘稠狀物質。該過程為複雜的多步串聯競爭反應。主反應為瞬間反應，其反應的時間尺度在毫秒級或者以下；生成的產物進一步與原料發生快速反應，生成不溶解於體系的副產物。因此，兩種原料的初始混合效果將直接影響主產物的收率和選擇性。成功地設計快速液體混合反應器，提高兩股原料物流的初始混合效果，對於增加主產物的收率和選擇性，減小副產粘稠狀物質的生成具有重要的意義。

又例如，當採用苯胺和甲醛生產多亞甲基多苯基多胺時，該反應過程主要包括成鹽反應階段、預縮合反應階段、轉位反應階段。在預縮合反應階段，將苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液與甲醛快速混合在20-90℃發生預縮合反應，甲醛的微觀濃度越均勻越好，局部的甲醛過量將生成大分子產物，致使雜質增多，如果甲醛局部過量較大，將生成網狀高分子化合物，該化合物不溶於溶劑，很容易堵塞設備，影響正常的生產操作。因此，兩種物料的初始混合效果將直接影響主產物的收率和選擇性。成功地設計快速液體混合反應器，提高兩股原料物流的初始混合效果，對於增加主產物的收率和選擇性，減小雜質的生成具有重要的意義。

錯流混合是實現流體間快速混合的一種重要方法，其中一種方式為一股流體通過若干個小孔錯流射入另外一股流體中，由於流體通過小孔後被分成了很多股細小流股噴射進入主體流，在射入後每一股流體迅速被主體流股包圍，從而實現兩股流體之間的快速混合。

美國專利US5,117,048中披露了一種孔射流噴射反應器（如圖1），該反應器是將一股流體（多胺）通過縮徑處均勻分布的小孔呈錯流式噴射進入主流體（光氣），實現兩股流體的快速混合。該反應器主要通過縮徑設計來增強兩股物料的湍動程度，從而強化物料之間的初始混合效果。該噴射反應器可減少用於稀釋反應物的溶劑的用量。

美國專利US5,931,579中披露了一種通過轉子和定子相互咬合實現混合的反應器（如圖2），該反應器是將兩股流體加入到轉子和定子之間，通過轉子的旋轉實現兩股物料的混合。由於轉子的攪動作用，湍流程度增加，從而實現兩股流體的快速混合，進一步降低反應物的溶劑用量。

通過以上的分析可以看出，將兩股物料在第一時間進行均勻混合非常重要。通過一股流體快速噴射進入另一流體的孔射流反應器或將兩流股加入到轉子攪拌區域的攪拌式反應器，在一定程度上都可以實現物料之間的快速混合。由於流股都有厚度，要想實現充分的混合都需要一定的空間和湍動區域。當流股的流量都比較低的時候，兩股物流混合起來還相對比較容易，但是當生產能力較大時，由於流道的變大，兩股物料就不能在較短的時間內混合均勻，勢必需要一段混合距離，這樣發生副反應的機會大大增加。由於以上兩種混合器的生產能力存在最大極限，而且高負荷下的反應效果變差，因此需要開發更為有效的快速混合設備，以實現大規模生產能力下物料之間的快速混合、快速反應。

發明內容

專利目的

《一種快速混合反應器及其套用》的目的在於提供一種新型的快速混合反應器，以實現較大生產能力下兩股物料之間的瞬間快速混合，強化主反應、抑制副反應，提高目的產物的收率和質量。

技術方案

《一種快速混合反應器及其套用》所提供的反應器基於以下設計構思：使第一股流體通過流道加入，而第二股流體通過旋轉的葉輪加入口均勻的噴射到第一股流體中。由於第二股流體是通過旋轉的葉輪加入到第一股流體中的，因此，兩股物料在第一時間就是均勻分布的，不需要進一步的混合空間。另外，旋轉的進料口也起到了攪拌的作用，從而實現了兩股物料無需混合空間就可快速混合的目的。同時，由於一股物料是動態加入的，其物料加入口可相對於另一流股均勻布置，因此不會受到流道空間的限制，無任何放大效應，可以保證在大規模的生產能力下實現流體之間的快速混合、快速反應。

《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器的基本結構如下：

一種快速混合反應器，包括以下構件：第一進料通道殼體、反應器殼體、第二進料通道、空心葉輪物料分布器、轉動軸、第一進料分布器；其中，所述第一進料通道殼體和反應器殼體同軸設定，且通過設定於第一進料通道殼體末端的第一進料分布器與反應器殼體內的反應空間相連通；所述第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿所述反應器的中心軸線設定，所述空心葉輪物料分布器位於反應器殼體內，並可在轉動軸的帶動下在反應器殼體內轉動，所述第二進料通道與空心葉輪物料分布器內的物料通道相連通；所述第一進料通道殼體上設有至少一個第一進料口；所述反應器殼體的末端設有至少一個反應液出口；第一進料分布器上和空心葉輪物料分布器上分別設有第一進料噴射口和第二進料噴射口。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，優選地，所述第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿該快速混合反應器的中心軸線依次固定連線。進一步優選地，在空心葉輪物料分布器與第二進料通道的連線處設定能夠彼此貼合的動密封環和靜密封環，所述動密封環設定在空心葉輪物料分布器上，而所述靜密封環設定在第二進料通道的末端，所述靜密封環的一側與空心葉輪物料分布器上的動密封環貼合，其另一側由內而外地分別通過膨脹節和彈簧固定在第一進料分布器上。通過這種設計，使得在空心葉輪物料分布器轉動時動密封環和靜密封環能夠緊密貼合。

根據《一種快速混合反應器及其套用》的另一種優選的實施方式，所述第二進料通道設定於轉動軸內部，並與所述空心葉輪物料分布器固定連線並相連通，從而使所述空心葉輪物料分布器在轉動軸的帶動下在反應器殼體內轉動。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，優選地，所述第二進料噴射口設定於空心葉輪物料分布器的側面，或設定於空心葉輪物料分布器的最外緣，或設定於從空心葉輪物料分布器上引出的垂直於葉輪盤的通道上。《一種快速混合反應器及其套用》對於空心葉輪物料分布器上的所述第二進料噴射口的形狀、大小和數量並無特殊要求，只要能夠滿足工藝要求即可，例如，所述噴射口的形狀（指噴射口的內部通道的橫截面的形狀）可選自：圓形、三角形、菱形、梯形、多邊形、橢圓形、正方形、長方形等中的任意一種或多種，優選圓形或長方形。所述噴射口的具體尺寸和數量可由該領域技術人員根據具體工藝要求通過常規的工藝計算得到。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，所述第一進料分布器上設定有第一進料噴射口，優選地，所述第一進料噴射口可以為環隙狀或均勻分布的多個開孔。當所述第一進料噴射口為環隙狀時，優選地，所述環隙狀的第一進料噴射口為與第一進料分布器同圓心設定的多個內徑相同和/或不同的圓弧狀縫隙；其中，多個內徑相同的圓弧狀縫隙彼此間隔，它們所在的圓與第一進料分布器同圓心。同理，內徑不同的圓弧狀縫隙所形成的不同內徑的圓亦優選與第一進料分布器同圓心設定。當所述第一進料噴射口為均勻分布的多個開孔時，優選地，所述開孔的形狀可選自圓形、三角形、菱形、梯形、多邊形、橢圓形、正方形和長方形中的任意一種或多種，優選為圓形。《一種快速混合反應器及其套用》對於所述第一進料噴射口的具體尺寸和數量沒有特殊要求，該領域技術人員可根據具體工藝要求，通過常規的工藝計算確定。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，優選地，在所述空心葉輪物料分布器下游的反應器殼體內壁上設定有環狀的向內凸出的反應通道調整塊，用以在一定程度上縮小反應物的流動通道。通過設定反應通道調整塊和轉動軸之間的距離，可以使反應液的流速處於10米/秒-500米/秒之間，優選30米/秒-300米/秒。所述反應通道調整塊可單獨加工成型後固定於反應器殼體內壁上，也可以與反應器殼體一體加工成型。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，優選地，所述轉動軸上垂直設定至少一級攪拌槳葉，且所述攪拌槳葉包括至少2片攪拌葉片，以增強空心葉輪物料分布器下游反應物流的瞬間快速混合；進一步優選地，轉動軸上垂直設定一至三級攪拌槳葉，且每級攪拌槳葉包括2片-20片攪拌葉片；更進一步優選地，轉動軸上垂直設定一級攪拌槳葉，且所述攪拌槳葉和所述反應通道調整塊設定在垂直於反應器中心軸線的同一截面上。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，進一步優選地，《一種快速混合反應器及其套用》所述反應器還包括設定在反應器末端的轉動電機連線件，以方便所述反應器與轉動電機相對固定。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器中，對於反應器的材質沒有特殊要求，任何該領域常用的材質均可使用，包括但不限於鋼材、玻璃、陶瓷、合金、碳化矽或搪瓷鋼等。

《一種快速混合反應器及其套用》還提供一種採用上述的快速混合反應器由具有通式（I）的胺製備如通式（II）所示的脂肪族、脂環族或芳香族異氰酸酯的方法，

R(NH2)n	(I)
R(NCO)n	(II)

其中，R為脂肪族、脂環族或芳香族烴基，n＝1或n≥2，所述方法包括以下步驟：

（a）光氣溶液通過第一進料口進入所述快速混合反應器的第一進料通道中，然後經過第一進料分布器進入反應器殼體內；

（b）具有通式（I）的胺的有機溶液由第二進料通道引入，經旋轉的空心葉輪物料分布器進入反應器殼體內；

（c）經步驟（a）引入的光氣溶液與經步驟（b）引入的胺溶液在反應器殼體內快速混合併反應，所生成的反應液經反應液出口排出。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的製備異氰酸酯的方法中，所述光氣溶液為純光氣或光氣溶解在惰性有機溶劑中所形成的濃度為30-100質量百分比的光氣溶液；胺的有機溶液為將通式（I）所示的胺溶解在惰性有機溶劑中所形成的濃度為10-60質量百分比、優選濃度為20-50質量百分比的胺溶液。[0034]在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的製備異氰酸酯的方法中，通式（I）和（II）中的R為C2-C50烴基、脂環族C2-C50烴基或芳香族C6-C50烴基，優選為C4-C30烴基、脂環族C4-C30烴基或芳香族C6-C30烴基，更優選為C5-C18烴基、脂環族C5-C18烴基或芳香族C6-C20烴基；所述通式（I）和（II）中的n＝2-4。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的製備異氰酸酯的方法中，通式（I）所示的胺可選自以下化合物中的任意一種：甲苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、多亞甲基多苯基多胺、異佛爾酮二胺、己二胺、環己二胺、萘二胺、對苯二胺、苯二亞甲基二胺、環己烷二亞甲基二胺、三甲基-1，6-六亞甲基二胺、四甲基間苯二亞甲基二胺、二甲基聯苯二胺和甲基環己基二胺，優選為甲苯二胺。

在《一種快速混合反應器及其套用》所提供的製備異氰酸酯的方法中，溶解光氣和胺的惰性有機溶劑可以相同，也可以不同，所述惰性有機溶劑分別選自：苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、一氯聯苯、對苯二甲酸二烷基酯或鄰苯二甲酸二乙酯中的一種或多種。

此外，《一種快速混合反應器及其套用》還提供了一種採用上述的快速混合反應器由苯胺製備多亞甲基多苯基多胺（簡稱多胺）的方法，所述方法包括以下步驟：

（a）苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液通過第一進料口進入所述快速混合反應器的第一進料通道中，然後經過第一進料分布器進入反應器殼體內；

（b）甲醛溶液由第二進料通道引入，經旋轉的空心葉輪物料分布器進入反應器殼體內；

（c）苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液與甲醛溶液在反應器殼體內進行快速混合併發生預縮合反應，然後進入攪拌釜繼續進行預縮合反應得到縮合液，再經升溫、分子重排反應、中和、水洗以及多胺精製等步驟後，得到精製的多胺。

改善效果

《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器以及採用該反應器製備異氰酸酯的方法具有以下有益效果：

（1）一股原料通過旋轉的分布通道均勻的分布到另一流股中，實現兩流股的快速混合；

（2）反應器在理論上可以無限放大，可實現大規模生產能力下兩股流體之間的快速瞬間混合，克服了傳統的反應器在放大過程中因流道空間變大而造成的混合距離和混合時間均相應延長的缺點；

（3）混合流股在混合反應區內運動的過程中返混程度最小，接近於理想的“平推流”反應器；

（4）採用《一種快速混合反應器及其套用》所提供的反應器，由於混合快速、均勻，最大程度地降低了副反應，在光氣化製備異氰酸酯的過程中降低了溶劑的用量和反應物進料中光氣的過量比，提高了裝置的產能，改善產品質量並降低能耗。當《一種快速混合反應器及其套用》所提供的反應器用於由苯胺和甲醛製備多亞甲基多苯基多胺時，可提升預縮合反應溫度，改善產品質量，使裝置長周期穩定運行。

附圖說明

圖1是US5,117,048披露的孔射流式噴射反應器的結構示意圖；

圖2是US5,931,579披露的反應器的結構示意圖；

圖3是《一種快速混合反應器及其套用》所提供反應器的一種優選實施方式的結構示意圖；

圖4是《一種快速混合反應器及其套用》所提供反應器的另一種優選實施方式的結構示意圖；

圖5a-圖5c是《一種快速混合反應器及其套用》中所述空心葉輪物料分布器上進料噴射口的設定方式示意圖；

圖6a-圖6c是《一種快速混合反應器及其套用》中所述第一進料分布器上進料噴射口設定方式示意圖。

技術領域

《一種快速混合反應器及其套用》涉及一種快速混合反應器，更具體地說，是一種在大規模生產能力下實現流體間快速混合、快速反應的動態反應器。同時，《一種快速混合反應器及其套用》還提供了利用該反應器通過光氣化法製備異氰酸酯的方法，以及利用該反應器通過苯胺和甲醛製備多亞甲基多苯基多胺的方法。

權利要求

1.一種快速混合反應器，包括以下構件：第一進料通道殼體、反應器殼體、第二進料通道、空心葉輪物料分布器、轉動軸、第一進料分布器；其中，所述第一進料通道殼體和反應器殼體同軸設定，且通過設定於第一進料通道殼體末端的第一進料分布器與反應器殼體內的反應空間相連通；所述第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿所述反應器的中心軸線設定，所述空心葉輪物料分布器位於反應器殼體內，並可在轉動軸的帶動下在反應器殼體內轉動，所述第二進料通道與空心葉輪物料分布器內的物料通道相連通；所述第一進料通道殼體上設有至少一個第一進料口；所述反應器殼體的末端設有至少一個反應液出口；第一進料分布器上和空心葉輪物料分布器上分別設有第一進料噴射口和第二進料噴射口；在所述空心葉輪物料分布器下游的反應器殼體內壁上設定有環狀的向內凸出的反應通道調整塊。

2.按照權利要求1所述的反應器，其特徵在於,所述第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿所述反應器的中心軸線依次固定連線。

3.按照權利要求2所述的反應器，其特徵在於，在所述空心葉輪物料分布器與所述第二進料通道的連線處設定能夠彼此貼合的動密封環和靜密封環；所述動密封環設定在空心葉輪物料分布器上，而所述靜密封環設定在第二進料通道的末端，所述靜密封環的一側與空心葉輪物料分布器上的動密封環貼合，其另一側由內而外地分別通過膨脹節和彈簧固定在第一進料分布器上。

4.按照權利要求1所述的反應器，其特徵在於，所述第二進料通道設定於轉動軸內部,並與所述空心葉輪物料分布器固定連線並相連通。

5.按照權利要求1－4中任意一項所述的反應器，其特徵在於，所述第二進料噴射口設定於空心葉輪物料分布器的側面，或設定於空心葉輪物料分布器的最外緣，或設定於從空心葉輪物料分布器上引出的垂直於葉輪盤的通道上。

6.按照權利要求5所述的反應器，其特徵在於，所述空心葉輪物料分布器上的第二進料噴射口的形狀選自：圓形、三角形、菱形、梯形、多邊形、橢圓形、正方形、長方形中的任意一種或多種。

7.按照權利要求6所述的反應器，其特徵在於，所述空心葉輪物料分布器上的第二進料噴射口的形狀為圓形或長方形。

8.按照權利要求1或7所述的反應器，其特徵在於，所述第一進料噴射口為環隙狀或均勻分布的多個開孔；當所述第一進料噴射口為環隙狀時，所述環隙狀的第一進料噴射口為與第一進料分布器同圓心設定的多個內徑相同和/或不同的圓弧狀縫隙,且所述圓弧狀縫隙彼此間隔設定；當所述第一進料噴射口為均勻分布的多個開孔時，所述開孔的形狀選自：圓形、三角形、菱形、梯形、多邊形、橢圓形、正方形和長方形中的任意一種或多種。

9.按照權利要求8所述的反應器，其特徵在於，當所述第一進料噴射口為均勻分布的多個開孔時，所述開孔的形狀為圓形。

10.按照權利要求1所述的反應器，其特徵在於，所述轉動軸上垂直設定至少一級攪拌槳葉，且所述攪拌槳葉包括至少2片攪拌葉片。

11.按照權利要求10所述的反應器，其特徵在於，所述轉動軸上垂直設定一級攪拌槳葉，且所述攪拌槳葉和所述反應通道調整塊設定在垂直於反應器中心軸線的同一截面上。

12.按照權利要求11所述的反應器，其特徵在於，所述反應器還包括設定在反應器殼體末端的轉動電機連線件。

13.一種採用權利要求1-12中任一項所述的反應器由具有通式（I）的胺製備如通式（II）所示的脂肪族、脂環族或芳香族異氰酸酯的方法，R（NH2）n（I）R（NCO）n（II）其中，R為脂肪族、脂環族或芳香族烴基，n=1或n≥2，所述方法包括以下步驟：（a）光氣溶液通過第一進料口進入所述快速混合反應器的第一進料通道中，然後經過第一進料分布器進入反應器殼體內；（b）具有通式（I）的胺的有機溶液由第二進料通道引入，經旋轉的空心葉輪物料分布器進入反應器殼體內；（c）經步驟（a）引入的光氣溶液與經步驟（b）引入的胺溶液在反應器殼體內快速混合併反應，所生成的反應液經反應液出口排出。

14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述光氣溶液為純光氣或光氣溶解在惰性有機溶劑中所形成的濃度為30-100質量百分比的光氣溶液。

15.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述胺的有機溶液為將通式（I）所示的胺溶解在惰性有機溶劑中所形成的濃度為10-60質量百分比的胺溶液。

16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述胺的有機溶液為將通式（I）所示的胺溶解在惰性有機溶劑中所形成的濃度為20-50質量百分比的胺溶液。

17.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述通式（I）和（II）中的R為C2-C50烴基、脂環族C2-C50烴基或芳香族C6-C50烴基；所述通式（I）和（II）中的n=2-4。

18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述通式（I）和（II）中的R為C4-C30烴基、脂環族C4-C30烴基或芳香族C6-C30烴基。

19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述通式（I）和（II）中的R為C5-C18烴基、脂環族C5-C18烴基或芳香族C6-C20烴基。

20.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，通式（I）所示的胺選自以下化合物中的任意一種：甲苯二胺、4,4′-二氨基二苯基甲烷、多亞甲基多苯基多胺、異佛爾酮二胺、己二胺、環己二胺、萘二胺、對苯二胺、苯二亞甲基二胺、環己烷二亞甲基二胺、三甲基-1,6-六亞甲基二胺、四甲基間苯二亞甲基二胺、二甲基聯苯二胺或甲基環己基二胺。

21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，通式（I）所示的胺為甲苯二胺。

22.根據權利要求13-21中任一項所述的方法，其特徵在於，所述溶解光氣和胺的惰性有機溶劑相同或不同，所述惰性有機溶劑選自：苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、一氯聯苯、對苯二甲酸二烷基酯或鄰苯二甲酸二乙酯中的一種或多種。

23.一種採用權利要求1-12中任一項所述的反應器由苯胺製備多亞甲基多苯基多胺的方法，所述方法包括以下步驟：

（a）苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液通過第一進料口進入所述快速混合反應器的第一進料通道中，然後經過第一進料分布器進入反應器殼體內；

（b）甲醛溶液由第二進料通道引入，經旋轉的空心葉輪物料分布器進入反應器殼體內；

（c）苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液與甲醛溶液在反應器殼體內進行快速混合併發生預縮合反應，然後進入攪拌釜繼續進行預縮合反應得到縮合液，再經升溫、分子重排反應、中和、水洗以及精製後，得到多亞甲基多苯基多胺。

實施方式

操作說明

下面結合附圖進一步詳細說明《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器以及採用該反應器製備異氰酸酯的方法，但《一種快速混合反應器及其套用》並不因此而受到任何限制。

如圖3所示，《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器主要包括以下構件：第一進料通道殼體1、反應器殼體4、第二進料通道17、空心葉輪物料分布器6、轉動軸10、第一進料分布器3。所述第一進料通道殼體和反應器殼體同軸設定，且通過設定於第一進料通道殼體末端的第一進料分布器與反應器殼體內的反應空間相連通。所述第二進料通道、空心葉輪物料分布器和轉動軸沿該快速混合反應器的中心軸線依次固定連線。所述空心葉輪物料分布器設定於反應器殼體內，並可在轉動軸的帶動下在反應器殼體內軸向轉動。所述第二進料通道與空心葉輪物料分布器內的物料通道12相連通。所述第一進料通道殼體上設有至少一個第一進料口2，所述第一進料通道殼體1與第一進料分布器3所圍成的空間為第一進料通道18。所述反應器殼體的末端設有至少一個反應液出口8。第一進料分布器3上均勻設定多個第一進料噴射口13，空心葉輪物料分布器6上設有多個垂直於葉輪盤的通道，且所述垂直於葉輪盤的通道上設有多個第二進料噴射口5。圖5c是垂直於葉輪盤的通道的局部放大圖，其噴射口的開孔方式與圖3所示略有不同。此外，《一種快速混合反應器及其套用》中所述的空心葉輪物料分布器還可以按照圖5a、圖5b或其它可行的方式設定第二進料噴射口。

如圖3所示，在空心葉輪物料分布器6與第二進料通道17的連線處設定能夠彼此貼合的動密封環14和靜密封環19。所述動密封環14設定在空心葉輪物料分布器上，而所述靜密封環19設定在第二進料通道的末端，所述靜密封環19的一側與空心葉輪物料分布器上的動密封環14貼合，其另一側由內而外地分別通過膨脹節16和彈簧15固定在第一進料分布器3上。通過這種設計，在轉動軸轉動的過程中，空心葉輪物料分布器上的動密封環14和第二物料進料管上的靜密封環19在彈簧的作用下緊密貼合，避免第二物料泄漏到反應器殼體內部。

此外，如圖3所示，在所述空心葉輪物料分布器下游的反應器殼體內壁上設定有環狀的向內凸出的反應通道調整塊7，用以在一定程度上縮小反應物的流動通道。所述轉動軸10上垂直設定有一級攪拌槳葉11，且所述攪拌槳葉11和所述反應通道調整塊7設定在垂直於反應器中心軸線的同一截面上。進一步優選地，《一種快速混合反應器及其套用》所述反應器還包括設定在反應器殼體末端的轉動電機連線件9，以方便所述反應器與轉動電機相對固定。

如圖6a-圖6c所示，所述第一進料分布器上設定的第一進料噴射口可為環隙狀或均勻分布的多個開孔，只要能夠保證第一進料均勻地通過所述噴射口進入下游反應區即可。

當採用圖3所示的反應器製備異氰酸酯時，光氣溶液首先通過第一進料口2進入並充滿第一進料通道18，然後經過第一進料分布器3上均勻設定多個第一進料噴射口13進入反應器殼體內。與此同時，具有通式（I）的胺的有機溶液由第二進料通道17引入，流經旋轉的空心葉輪物料分布器16內的物料通道12，並通過多個第二進料噴射口5將多胺溶液均勻地噴射到光氣溶液流股中，實現快速混合、快速反應。混合好的物料在進料壓力的作用下繼續向下游運動，通過垂直於轉動軸的攪拌槳葉11的攪動後經反應液出口8進入下一級反應器，通過升溫得到最終的異氰酸酯。

圖4是《一種快速混合反應器及其套用》所提供反應器的另一種優選實施方式的結構示意圖，從該圖中可以看出，該反應器主要包括以下構件：第一進料通道殼體21、反應器殼體24、第二進料通道34、空心葉輪物料分布器26、轉動軸30、第一進料分布器23。所述第一進料通道殼體21和反應器殼體24同軸設定，且通過設定於第一進料通道殼體末端的第一進料分布器23與反應器殼體內的反應空間相連通。所述第二進料通道34設定於轉動軸30內部，且所述第二進料通道34、轉動軸30和空心葉輪物料分布器26與該快速混合反應器同軸設定，所述空心葉輪物料分布器26與轉動軸30的一端固定連線，從而使所述空心葉輪物料分布器26在轉動軸30的帶動下在反應器殼體內軸向轉動。所述第二進料通道與空心葉輪物料分布器內的物料通道32相連通。所述第一進料通道殼體上設有至少一個第一進料口22，所述第一進料通道殼體21與第一進料分布器23所圍成的空間為第一進料通道35。所述反應器殼體的末端設有至少一個反應液出口28。第一進料分布器23上均勻設定多個第一進料噴射口33，空心葉輪物料分布器26上設有多個垂直於葉輪盤的通道，且所述垂直於葉輪盤的通道上設有多個第二進料噴射口25。此外，《一種快速混合反應器及其套用》中所述的空心葉輪物料分布器還可以按照圖5a、圖5b、圖5c或其它可行的方式設定第二進料噴射口。

此外，如圖4所示，在所述空心葉輪物料分布器26下游的反應器殼體內壁上設定有環狀的向內凸出的反應通道調整塊27，用以在一定程度上縮小反應物的流動通道。所述轉動軸30上垂直設定有一級攪拌槳葉31，且所述攪拌槳葉31和所述反應通道調整塊27設定在垂直於反應器中心軸線的同一截面上。進一步優選地，《一種快速混合反應器及其套用》所述反應器還包括設定在反應器殼體末端的轉動電機連線件29，以方便所述反應器與轉動電機相對固定。

同樣地，當採用圖4所示的反應器製備異氰酸酯時，光氣溶液首先通過第一進料口22進入並充滿第一進料通道35，然後經過第一進料分布器23上均勻設定多個第一進料噴射口33進入反應器殼體內。與此同時，具有通式（I）的胺的有機溶液經由設定於轉動軸內部的第二進料通道34引入，流經旋轉的空心葉輪物料分布器26內的物料通道32，並通過多個第二進料噴射口25將多胺溶液均勻地噴射到光氣溶液流股中，實現快速混合、快速反應。混合好的物料在進料壓力的作用下繼續向下游運動，通過垂直於轉動軸的攪拌槳葉31的攪動後經反應液出口28進入下一級反應器，通過升溫得到最終的異氰酸酯。

實施案例

下面通過實施例進一步說明《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器及其套用，但《一種快速混合反應器及其套用》並不因此而受到任何限制。

• 實施例1

採用圖3所示的快速混合反應器進行MDI的生產試驗。其中，第一進料分布器如圖6c所示，在第一進料分布器上平均分布若干直徑為20毫米的圓形孔道，光氣溶液通過第一進料分布器圓形孔道的出口速度為6米/秒；空心葉輪物料分布器上的第二進料噴射口的開孔方式如圖5c所示，其開孔直徑為10毫米，胺溶液通過第二進料噴射口的出口速度為16米/秒；轉動軸的轉速為1200轉每分。採用該反應器在MDI裝置上進行測試，測試負荷為22萬噸MDI/年，胺溶液進料量為24噸/小時，採用氯苯作為反應溶劑，胺的氯苯溶液的質量濃度為33％，胺的氯苯溶液通過旋轉的空心葉輪物料分布器噴射進入反應器殼體內部，與通過第一物料分布器進入到反應器殼體的光氣溶液發生快速反應，其中，光氣溶液的濃度為80％，光氣與胺的質量比為1.7，然後將反應器出口處得到的反應混合物依次輸送至四個串連的反應釜中進行光氣化高溫反應直至溶液變清。四個串連的反應釜的溫度分布為90、105、115和120℃，每個反應釜的體積為40平方米。反應產物經蒸餾後，得到聚合MDI產品，粘度為200厘泊，分析其NCO質量含量為31.62％。

• 實施例2

採用圖3所示的快速混合反應器進行MDI的生產試驗。其中，第一進料分布器如圖6b所示，在第一進料分布器上均勻分布具有不同內徑的圓弧狀縫隙，縫隙的徑向寬度為2毫米；光氣溶液通過所述圓弧狀縫隙的出口速度為10米/秒。空心葉輪物料分布器上的第二進料噴射口的開孔方式如圖5b所示，其噴射口為3毫米×8毫米的矩形；胺溶液通過第二進料噴射口的出口速度為22米/秒。轉動軸的轉速為1400轉每分。採用該反應器在MDI裝置上進行測試，測試負荷為30萬噸MDI/年，胺溶液進料量為33噸/小時，採用氯苯作為反應溶劑，胺的氯苯溶液的質量濃度為33％，胺的氯苯溶液通過第二進料分布噴射進入反應器殼體內部，與通過第一物料分布器進入到反應器殼體的光氣溶液發生快速反應，其中，光氣溶液的濃度為75％，光氣與胺的質量比為1.8，然後將反應器出口處得到的反應混合物依次輸送至四個串連的反應釜中進行光氣化高溫反應直至溶液變清。四個串連的反應釜的溫度分布為90、105、115和120℃，每個反應釜的體積為40平方米。反應產物經蒸餾後，得到聚合MDI產品，粘度為200厘泊，分析其NCO質量含量為31.56％。

通過上述實施例可以看出，使用《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器，胺的質量濃度達到33％，光氣和胺的質量比降低至1.7，遠優於當前廣泛使用的反應器（胺濃度15％-22％，光氣與胺的質量比4-2.4），通過降低溶劑的用量和光氣的過量比，不僅能提高反應器的利用率，提高產能，同時減少了過量光氣的冷凝和溶劑脫除所消耗的能量，使單位質量產品的能量消耗降低40％。

• 實施例3

採用圖4所示的快速混合反應器進行多亞甲基多苯基多胺的生產試驗。其中，第一進料分布器如圖6b所示，在第一進料分布器上均勻分布具有不同內徑的圓弧狀縫隙，縫隙的徑向寬度為6毫米；苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液通過所述圓弧狀縫隙的出口速度為5米/秒。空心葉輪物料分布器上的第二進料噴射口的開孔方式如圖5b所示，其噴射口為3毫米×8毫米的矩形；甲醛溶液通過第二進料噴射口的出口速度為20米/秒。轉動軸的轉速為2400轉每分。採用該反應器在多亞甲基多苯基多胺的裝置上進行測試，測試負荷為30萬噸多胺/年，甲醛溶液（質量分數37％）進料量為16噸/小時，甲醛溶液通過第二進料分布器噴射進入反應器殼體內部，與通過第一物料分布器進入到反應器殼體的苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液發生快速反應，其中，鹽酸（質量分數32％）與新鮮苯胺的摩爾比為0.36，甲醛與新鮮苯胺的摩爾比為0.52，苯胺鹽酸鹽和循環液的混合液的總流量為220平方米/小時，然後將反應器出口處得到的反應混合物送到攪拌釜中進行進一步的預縮合反應，預縮合反應溫度為65℃，再經升溫、分子重排反應、中和、水洗以及多胺精製等步驟後，得到精製的多亞甲基多苯基多胺產品，其中氮甲基化合物的含量為0.12％，滿足產品質量指標。

使用《一種快速混合反應器及其套用》所提供的快速混合反應器後，預縮合的反應溫度從採用孔射流反應器時的40℃提升到65℃，能量消耗降低了35％，設備堵塞情況從1個月需清理一次改善到設備無堵塞現象發生，裝置運轉率得到很大提升。

榮譽表彰

2018年12月20日，《一種快速混合反應器及其套用》獲得第二十屆中國專利優秀獎。