專利名稱：靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)以及在胺-光氣混合工藝過程中混合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及具有多個(gè)噴嘴的靜態(tài)混合機(jī)，更一般地涉及靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)以及其用于混合光氣和胺的方法，其中另外的一排或多排噴嘴造型用于局部增濃部分光氣流以限制在該光氣流中形成不期望的二級(jí)反應(yīng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)混合裝置的領(lǐng)域可以大致分為兩個(gè)主要范圍動(dòng)態(tài)混合機(jī)和靜態(tài)混合機(jī)。動(dòng)態(tài)或機(jī)械混合機(jī)依賴于一定類型的移動(dòng)部件以確保產(chǎn)物的所需和/或徹底混合。靜態(tài)混合機(jī)通常沒有突出的移動(dòng)部件，而是依賴于待混合的流體內(nèi)的壓差以促進(jìn)混合。本申請(qǐng)主要涉及靜態(tài)混合機(jī)但是也可以適用于動(dòng)態(tài)混合機(jī)。異氰酸酯是特征在于具有N=C=O官能團(tuán)的分子。最廣泛使用的異氰酸酯是源自苯的芳族化合物。兩種多異氰酸酯在商業(yè)上廣泛制備，即，甲苯二異氰酸酯(TDI)和聚合的亞甲基二苯基二異氰酸酯(PMDI)。PMDI是聚亞甲基二異氰酸酯和單體亞甲基二苯基二異氰酸酯異構(gòu)體的混合物。最后，這些異氰酸酯與多元醇反應(yīng)形成聚氨酯。兩種主要的聚氨酯應(yīng)用是用于器具絕緣件和汽車部件的硬質(zhì)泡沫體和用于床墊和座椅的撓性泡沫體。胺和光氣之間的反應(yīng)通常在下述條件下發(fā)生，其中同時(shí)存在傳質(zhì)限制的反應(yīng)或混合控制的反應(yīng)以及動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)。收率損失和產(chǎn)品品質(zhì)受在生產(chǎn)工藝中形成的脲和脲衍生物的影響。光氣應(yīng)該卷入胺流以最小化二級(jí)反應(yīng)?；旌显赑MDI和TDI生產(chǎn)中是重要的。PMDI產(chǎn)品品質(zhì)和TDI收率取決于多步化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，包括第一步，其中將反應(yīng)物的兩個(gè)連續(xù)物流引入到混合機(jī)，并且其中，由于在工藝的第一步產(chǎn)生的化合物的剩余反應(yīng)性，在主反應(yīng)之后產(chǎn)生的二級(jí)作用或反應(yīng)發(fā)生并最終降低產(chǎn)物組成的品質(zhì)。例如，在光氣化化學(xué)反應(yīng)的情況下，亞甲基二(苯基胺)(MDA或PMDA)(在本申請(qǐng)也稱為胺)，與COCl2 (光氣)混合以產(chǎn)生氫氯酸(HCl)和氨基甲酰氯的混合物。該化學(xué)反應(yīng)可以如下描述胺+COCl2 — HCl+氨基甲酰氯氨基甲酰氯然后將分解成異氰酸酯。盡管產(chǎn)生異氰酸酯是期望的，但是二級(jí)反應(yīng)可能導(dǎo)致產(chǎn)生不期望的副產(chǎn)物。認(rèn)為這些二級(jí)反應(yīng)中的一些產(chǎn)生下述產(chǎn)物,例如胺鹽酸鹽、脲、碳化二亞胺、和脲酮亞胺(uretonimines)。脲酮亞胺由碳化二亞胺與異氰酸酯的反應(yīng)形成，因此通常稱為APA(加成產(chǎn)物A)。由于不希望形成副產(chǎn)物例如脲和/或脲酮亞胺，因此增加光氣與PMDA的比率、在溶劑中稀釋PMDA、或改善的混合能夠最小化不期望副產(chǎn)物的形成和淤塞(fouling)。很多已知和未知的因素控制主反應(yīng)的品質(zhì)。除了形成副產(chǎn)物之外，不適當(dāng)?shù)幕旌峡赡軐?dǎo)致混合機(jī)淤塞。因此，具有不適當(dāng)混合的混合機(jī)設(shè)計(jì)可能造成所需產(chǎn)物的總收率降低或者可能產(chǎn)生堵塞或淤塞反應(yīng)器系統(tǒng)的產(chǎn)物，導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間和/或增加的維修成本。與本申請(qǐng)的發(fā)明人至少部分相同的美國(guó)專利申請(qǐng)11/658，193涉及錐形孔的靜態(tài)混合機(jī)。在該申請(qǐng)中，多T型混合機(jī)(mult1-tee mixers)包括三通管接頭和具有噴嘴的直管部分和用于快速引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的蓋板(blind flange)。在這些現(xiàn)有技術(shù)的多T型混合機(jī)的接頭包括混合室，混合室具有用于至少兩種組分的單獨(dú)入口以及具有出口。組分之一的入口沿多T型混合機(jī)的縱軸限定，其它組分的入口作為多個(gè)噴嘴或噴射器形成，所述噴嘴或噴射器圍繞混合室的外周布置且方向垂直于多T型混合機(jī)的縱軸。在另一篇參考文獻(xiàn)中，即發(fā)明人也至少部分相同的2010年3月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)12/725，262，最小化混合區(qū)域下游的主要管道的長(zhǎng)度，從而限制不適當(dāng)?shù)幕旌弦约案碑a(chǎn)物的形成。再在另一篇參考文獻(xiàn)中，即發(fā)明人也至少部分相同的2010年3月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)12/725，266，不適當(dāng)?shù)幕旌贤ㄟ^以下過程降低將導(dǎo)向元件引入到靜態(tài)混合機(jī)的主要管道，以使得引入的光氣均勻流入具有有限厚度的環(huán)，由此外周噴嘴可以用較大接觸面積的光氣散布胺。盡管這些參考文獻(xiàn)教導(dǎo)改善的混合并且通過參考完全并入本申請(qǐng)，但是期望其它的改進(jìn)以增強(qiáng)組分物質(zhì)的混合。圖1顯示第一圓柱形管道內(nèi)的流體接收室內(nèi)的光氣濃度，其中形成從圖的左邊到右邊的光氣流。將胺噴射進(jìn)第一組分的引入流。當(dāng)胺橫穿并與光氣反應(yīng)時(shí)，發(fā)生主反應(yīng)和二級(jí)反應(yīng)。位于距離L的環(huán)形說明胺噴射流的下游側(cè)上的區(qū)域，其中光氣濃度相對(duì)較低(接近于O)。圖2所示的相關(guān)溫度圖說明由于總體放熱化學(xué)反應(yīng)，混合物內(nèi)的溫度分布。再次，顯示位于噴嘴下游距離L1處的環(huán)形比圖1的距離L遠(yuǎn)，并且局部溫度增加，促進(jìn)形成二級(jí)反應(yīng)和有關(guān)的副產(chǎn)物。盡管在圖1-2中顯示了相對(duì)低光氣濃度的一個(gè)位置(L)和增加的局部溫度的一個(gè)位置(L1),但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道，這些值僅表示一般的效果并且可以根據(jù)多種因素變化，所述因素包括但不限于流體粘度，流體速度，溫度，反應(yīng)物濃度，壓力等。所需要的是靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其能夠限制在混合過程中光氣和胺的主要流內(nèi)的濃度和溫度峰值，因此限制在靜態(tài)混合機(jī)生成脲或其它不期望的副產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)涉及具有多個(gè)噴嘴的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，更一般地涉及混合機(jī)以及使用混合機(jī)混合光氣和胺的方法，其中有形狀的噴射器或第二排噴嘴、或兩者的組合用于增濃靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)內(nèi)的光氣不足區(qū)域。增濃二級(jí)流的構(gòu)造包括使用位于胺流的第一排噴嘴下游的光氣的偏移或交錯(cuò)排噴嘴，使用胺/光氣的同心、偏心、或偏移噴射器，使用具有不同和不規(guī)則幾何形狀的噴嘴以幫助將光氣增濃于主要胺流周圍的特定區(qū)域。


在附圖中顯示某些優(yōu)選的實(shí)施方式。但是，應(yīng)理解本申請(qǐng)不限于附圖所示的排列和構(gòu)造。圖1說明第二組分分配到第一組分的流中，顯示第一組分的濃度不足區(qū)域。圖2說明圖1的溫度分布。圖3說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的靜態(tài)混合機(jī)，其具有第一排噴嘴和偏離第一排噴嘴距離L2的第二排噴嘴。圖4是圖3的靜態(tài)混合機(jī)的等距離說明，其中根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式，第二排噴嘴偏離距離L2并且與第一排交錯(cuò)。
圖5是圖3的靜態(tài)混合機(jī)的等距離說明，其中根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式，第二排噴嘴與第一排噴嘴偏離距離L。圖6是靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)的平面圖，其中根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式，第一排噴嘴和第二排噴嘴連接于外部圓周壁內(nèi)的縱向管道。圖7是具有增濃系統(tǒng)的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)的平面圖，其中根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，第一排噴嘴和第二排噴嘴是同心的，并且其中第一排噴嘴連接于縱向管道，第二排噴嘴垂直于外部圓周壁。圖8是圖4的噴嘴部分的封閉圖。圖9說明圖8所示噴嘴的一系列可行形狀。圖10是說明圖7的噴嘴在噴嘴內(nèi)偏移同心的混合機(jī)的圖。圖1lA是在圖10說明的不同表面的頂視圖，其中第二噴嘴包括圓柱形第一開口，
第二開口與第一開口同心。圖1lB是根據(jù)本申請(qǐng)另一種實(shí)施方式，偏心置于第二噴嘴的形狀不規(guī)則的開口中的圓柱形第一噴嘴的視圖。圖1lC是根據(jù)本申請(qǐng)另一種實(shí)施方式，菱形第二噴嘴開口和圓形同心的第一噴嘴開口的視圖。圖1lD是根據(jù)本申請(qǐng)另一種實(shí)施方式，菱形第二噴嘴開口在菱形同心的第一噴嘴開口中的視圖。圖12是根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施方式，圖7的具有增濃系統(tǒng)的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)的切去透視圖(perpective cut away)。
具體實(shí)施例方式針對(duì)促進(jìn)和理解本發(fā)明和本申請(qǐng)公開的原理的目的，現(xiàn)在參考附圖中說明的優(yōu)選實(shí)施方式，專門的術(shù)語用于描述這些優(yōu)選實(shí)施方式。但是應(yīng)該理解的是，沒有因此限制本發(fā)明的范圍。在說明的裝置中這樣的改變和進(jìn)一步的修正以及本申請(qǐng)公開的原理的進(jìn)一步應(yīng)用通常應(yīng)該為本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。某些

位于混合機(jī)壁上部的垂直流入口，該垂直流進(jìn)入位于入口下的從左移動(dòng)到右的水平流。在水平流之下可以是平直的壁或管線。盡管僅顯示了一個(gè)示意圖，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該會(huì)理解，圖1、2、3、6、7、和10說明整個(gè)結(jié)構(gòu)，其中入口可以圍繞混合機(jī)的整個(gè)外圍對(duì)稱分布，而在其它附圖中，例如圖3，在該流以下的水平結(jié)構(gòu)可用于幫助限定流動(dòng)空間并表不對(duì)稱的管線，其它結(jié)構(gòu)等。在大多數(shù)靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)中，通常包含溶劑的胺流流動(dòng)通過噴嘴進(jìn)入光氣的主交叉流。該“交叉流”可以表示多個(gè)不同的構(gòu)造和有關(guān)的幾何形狀，其中胺的射流以不同角度、方向、速度、和穿透性質(zhì)進(jìn)入光氣流。胺射流進(jìn)一步產(chǎn)生湍流尾流，其在引入的下游方向并且導(dǎo)致光氣不足區(qū)域和加熱區(qū)域，如圖1和2所示。顯示幾種新型的噴射器設(shè)計(jì)以改善光氣的交叉流內(nèi)的胺分布。這些設(shè)計(jì)用光氣增濃光氣不足區(qū)域并降低胺-光氣界面的溫度?？梢允褂脦追N構(gòu)造，即，使用多排錐形或非錐形噴嘴用于引入胺流、或光氣；使用具有形狀的噴嘴已改變胺射流進(jìn)入光氣流的分布；以及使用“噴射器中套噴射器(jet-1n-jet) ”混合噴嘴，其中噴嘴的主要流由來自同心、偏心或不規(guī)則形狀的二級(jí)噴嘴的流體包圍。
圖1和2說明用于混合的流體接收室中移動(dòng)的第一組分內(nèi)第二組分流的體積分布和溫度分布。顯示的是如何在固定距離(顯示為圖1中的L)，存在光氣不足，接近該區(qū)域的是可以添加第二排噴嘴以減輕該光氣不足。圖2表明，溫度沿在距離L1的胺射流下游增力口。本申請(qǐng)的一個(gè)目的是在離第一噴嘴距離L2的點(diǎn)引入光氣的第二噴射流，以在光氣不足區(qū)域增濃光氣。圖3使用箭頭10 - 14和17分別說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)I內(nèi)含有或不含有溶劑的第一組分和第二組分(例如光氣和胺)的流。在該實(shí)施方式中，第二排噴嘴16位于沿混合機(jī)I主體的第一排噴嘴15的偏離距離L2處。第一組分，例如光氣或帶有溶劑的光氣，流入混合機(jī)1，如箭頭10所說明。第二組分，例如胺11或帶有溶劑的胺，然后與第一組分混合，如在第一排噴嘴15處的箭頭13顯示。盡管顯示了 T-形噴嘴，預(yù)期的是使用任何噴嘴形狀和角度，包括但不限于錐形噴嘴，例如，在圖6中所示，或具有不同形狀的噴嘴，如圖8-9所示。在圖4和5的透視圖中所示的混合機(jī)I中，第二排噴嘴16位于第一排噴嘴15下游距離L2處，或以圖4所示的交錯(cuò)構(gòu)造，或以圖5所示的簡(jiǎn)單縱向偏移構(gòu)造。在14在偏離第二組分的第一引入流距離L2處，經(jīng)噴嘴16將第一組分的第二流12添加到混合物，從而在圖1和2中說明的混合流內(nèi)濃度和溫度的具體區(qū)域稀釋和冷卻該流。在一種實(shí)施方式中，將光氣或由光氣和溶劑組成的組合物注入混合機(jī)I。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在噴嘴11，注入胺的流，在噴嘴12將光氣的第二流添加到混合物以幫助補(bǔ)償任何不足。在圖4中所示的另一種實(shí)施方式中，在16或偏離第一引入流距離L2并且也在兩個(gè)噴嘴15之間中途交錯(cuò)處將第一組分的第二流12添加到混合物?；旌项I(lǐng)域的技術(shù)人員知道，盡管顯示了固定距離L2，但是預(yù)見到的是偏離噴嘴16的布置，當(dāng)與主要噴嘴組15比較時(shí)，與第一組噴嘴15偏離的固定或可變距離，基于組分的不同特性以增濃第一組分的不足區(qū)域或稀釋區(qū)域和產(chǎn)生局部增濃第一組分濃度并減少形成來自主反應(yīng)的不期望副產(chǎn)物的流。例如，如果將溶劑或任何其它要素或添加劑，例如光氣添加到第一組分的主流，流體10的速度可能增加，由此導(dǎo)致不足區(qū)域的位置變化并增加距離L。如果在第二組分的入口噴嘴處第二組分的壓力增加，該流體可能會(huì)變化并且距離L也可能相應(yīng)變化。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道需要確定混合各構(gòu)造的有效距離L2。圖4和5中說明的混合機(jī)I可以由圓柱體制得，其中光氣從所示長(zhǎng)的圓柱形管道的一端4流到另一端5。作為第二組分的胺然后可以通過垂直噴嘴15、16注入，如圖4和5所示。其它實(shí)施方式包括使用縱向管道，該縱向管道在混合機(jī)I的外殼壁7中形成，如圖6、7、10、和12所示，其具有或不具有垂直或錐形的噴嘴。例如，圖7的混合機(jī)I同時(shí)包括縱向流動(dòng)管道62和垂直流動(dòng)管道60。在圖6所示的實(shí)施方式中，混合機(jī)I由在界面44嚙合(interlock)的相對(duì)的端部殼體(end shell)40、41形成,其中各端部殼體40、41分別包括二級(jí)管道64和三級(jí)管道63，用于將組分運(yùn)輸至第一排噴嘴15或第二排噴嘴16。盡管在不同的說明的實(shí)施方式中顯示兩種類型管道(垂直噴嘴管道和縱向噴嘴管道)，但是以任何沖擊角度(attack angle)使用任何類型和幾何形狀的管道以向第一排噴嘴和第二排噴嘴提供第一組分和第二組分是可行的。圖8是從說明圓形噴嘴16出口開口形狀的圖4截取的細(xì)節(jié)說明圖。盡管顯示來自第二排噴嘴16的噴嘴，但是下文的描述同樣適用于來自第一排15的噴嘴。圖7中所不的開口可以是錐形的，其中，例如，入口開口的尺寸小于出口開口形狀。圖9說明可以用作第一排噴嘴或第二排噴嘴的入口或出口開口的多種不同形狀。圖9中所示的箭頭10說明不同噴嘴16相對(duì)于混合機(jī)I內(nèi)第一組分的流體放置的方向。圖12說明混合機(jī)I的內(nèi)和/或外表面，其中第一排噴嘴60在第二排噴嘴62中以噴射器中套噴射器的形式放置,如圖7描述，縱向流動(dòng)管道62和垂直流動(dòng)管道60。第一管道的內(nèi)表面包括第一開口 101和第二開口 100,如圖10 - 11所不。表面還包括第一噴嘴102的末端表面。發(fā)明人已經(jīng)確定，在特定點(diǎn)增濃第一組分例如光氣有助于減少副產(chǎn)物和/或形成脲。使用在第一排噴嘴15或第二排噴嘴16中具有不同幾何形狀的不同內(nèi)部開口或外部開口允許以在噴射器中套噴射器構(gòu)造中弓I入不同量的第一組分或第二組分。在可替換的實(shí)施方式中，單排噴嘴15用于混合組分，但是通過改變?nèi)肟陂_口或出口開口的形狀，可以變換胺流，由此將胺遞送至光氣流內(nèi)的優(yōu)選區(qū)域。例如，如圖9所示置于光氣流方向的淚珠形開口產(chǎn)生的射流可以較深的深度穿透到光氣流。圖11A-11D顯示不同的可行構(gòu)造，其中第一噴嘴15以噴射器中套噴射器的構(gòu)造位于第二噴嘴16中，并且其中，如圖1lB所示，兩個(gè)噴嘴可以彼此偏移、同心、偏心、或交錯(cuò)，從而產(chǎn)生容積較大的區(qū)域用于釋放比另一種組分多的一種組分。例如，圖10顯示圖1lA -1lD的不同可行構(gòu)造的一種實(shí)施方式，即，圖1lB的實(shí)施方式，其中第二或內(nèi)部噴嘴16偏離第一或外部噴嘴15放置，使得外部噴嘴15在內(nèi)部噴嘴16的后側(cè)或下游側(cè)上與內(nèi)部噴嘴16的前側(cè)或上游側(cè)上的開口 IOOa相比具有較大的開口 100b，并且內(nèi)部噴嘴16具有通向開口 101的錐形壁102。在固定的壓力水平，將較大體積量的一種組分遞送至噴嘴中套噴嘴62的后偵牝如圖7所示。盡管在開口 100a、IOOb和101以下沒有顯示水平流，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)知道，關(guān)于圖7描述的流動(dòng)也可以用于圖10。本申請(qǐng)也描述靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)1，其具有流體接收室2，用于混合包含光氣的第一組分10和包含胺的第二組分11 ;延伸通過流體接收室I的第一管道3，用于將第一組分10從入口 4運(yùn)輸至出口 5，并且沿第一管道3在入口 4和出口 5之間具有第一排噴嘴15 ;和增濃系統(tǒng)，例如第二排噴嘴16，用于補(bǔ)足在流體接收室I中混合點(diǎn)L2的第一組分10的不足。在一種實(shí)施方式中，流體接收室I是連續(xù)機(jī)筒，其部分顯示于圖6、7、和10，其被挖空并形成第一管道3，該第一管道3具有在所述室的外部區(qū)域7和所述室的內(nèi)部區(qū)域8之間如圖12所示的外部圓周壁140。圖3說明第一排噴嘴15，該噴嘴在垂直構(gòu)造中穿透所述外壁140，用于使所述第二組分11從外部區(qū)域7通過用于與所述第一組分10混合的內(nèi)部區(qū)域8。如圖9所示，來自第一排噴嘴15的至少一個(gè)噴嘴的開口形狀選自圓形，橢圓形，三角形，矩形，菱形，和淚珠形。來自第一排15的噴嘴可以具有例如在圖1lC中所示的不同開口形狀，其中噴嘴102的末端表面是圓形的，第二開口 100的末端表面是菱形的。圖1lA-1lD中所示的不同構(gòu)造說明可行的噴射器中套噴射器構(gòu)造，如圖10所示。如圖6所示，外部圓周壁包括在與第二排噴嘴16相通的壁40中的三級(jí)或第三管道63。該第三管道63可以在壁40的不同部分放置，其中第二排噴嘴16是第二組分的第二來源通過第三管道63的通道或者用于第一組分的第二流稀釋第一組分?；旌蠙C(jī)I可以包括二級(jí)管道64和三級(jí)或第三管道63，其在界面44的各相對(duì)側(cè)上顯示的相對(duì)的端部殼體中。還在另一種實(shí)施方式中，以上描述的混合機(jī)I用于進(jìn)行在胺-光氣混合過程中混合的方法，該方法包括下述步驟使第一組分10穿過延伸通過流體接收室2的第一管道3，使第二組分11穿過第一排噴嘴15和使第一組分12穿過第二排噴嘴16以在第一管道3的流體接收室2內(nèi)迅速混合第一組分和第二組分10、11、和/或12。在另一種預(yù)期的方法中，該步驟包括使第一組分10穿過延伸通過靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)I的流體接收室2的第一管道3，使第一組分例如光氣穿過如圖3 - 7所示的第二排噴嘴16，使第二組分11穿過第一排噴嘴15，和使第一組分和第二組分10、U、或12在第一管道3的流體接收室2中迅速混合。實(shí)施例組合交錯(cuò)式、噴射器中套噴射器構(gòu)造。進(jìn)行一系列中試實(shí)驗(yàn)以測(cè)試本申請(qǐng)描述的噴射器中套噴射器和交錯(cuò)噴射器構(gòu)造實(shí)施方式的組合。中試混合機(jī)合并了圖12中說明的噴射器中套噴射器構(gòu)造和圖4中說明的交錯(cuò)式噴射器構(gòu)造。噴射器內(nèi)徑為2. 1_。各外部噴射器與內(nèi)部噴射器具有相同的排放面積，但是朝著下游方向偏離內(nèi)部噴射器中心軸0. 2mm,如圖7和10所示。噴射器在中心線分開IOmm的兩排中交錯(cuò)。管道直徑為11mm。測(cè)試三個(gè)流動(dòng)條件。在測(cè)試I中，在104° C的總光氣流速為3.6kg/s，在165° C的胺/溶劑流速為2. 4kg/s。光氣流分流成2個(gè)進(jìn)料流主光氣流，80%的總光氣流，將其引流通過IImm直徑的管道；側(cè)光氣流，20%的總光氣流，將其引流通過環(huán)形噴射器。對(duì)于其它2個(gè)測(cè)試，進(jìn)料流和光氣進(jìn)料分流(80:20)的溫度保持不變。在測(cè)試2中，進(jìn)料流速加倍。在測(cè)試3中，測(cè)試2中的流速保持不變，但是胺/溶劑進(jìn)料流中的胺％從34%增加至68% (在測(cè)試I和2中)。針對(duì)比較的目的,針對(duì)中試規(guī)模的基線式混合機(jī)重復(fù)相同的3個(gè)測(cè)試，該基線式混合機(jī)(baseline mixer)與交錯(cuò)式噴射器中套噴射器的混合機(jī)相同，所不同的是胺噴射器由在單排中均有分布的錐形噴射器替代。內(nèi)膛直徑，錐形角和噴射器的總數(shù)對(duì)于這兩種混合機(jī)都是相同的。表I總結(jié)測(cè)試結(jié)果，這些結(jié)果相對(duì)于測(cè)試I的基線式混合機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化，從而說明相對(duì)變化。在最小化副產(chǎn)物濃度方面，交錯(cuò)式噴射器中套噴射器的混合機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在全部3個(gè)測(cè)試中一致。副產(chǎn)物濃度比測(cè)試I中基線式混合機(jī)低29%，但是其在測(cè)試2中降低得甚至更低，但是這樣的代價(jià)是壓降顯著增加。測(cè)試3中的副產(chǎn)物濃度高于測(cè)試I中的副產(chǎn)物濃度，但是這是可以預(yù)料的，因?yàn)轱@著較高的胺百分比。在相同的測(cè)試條件下對(duì)于兩種混合機(jī)壓降幾乎相同。在測(cè)試2中，壓降因流速增加而增加。表1.基線式混合機(jī)和交錯(cuò)式噴射器內(nèi)套噴射器的混合機(jī)的比較(中試規(guī)模)
權(quán)利要求
1.靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，包括流體接收室，用于混合包含光氣的第一組分和包含胺的第二組分；延伸通過所述流體接收室的第一管道，用于將所述第一組分從入口運(yùn)輸至出口并且沿所述第一管道在所述入口和所述出口之間具有第一排噴嘴；和增濃系統(tǒng)，用于補(bǔ)救所述流體接收室中混合點(diǎn)處第一組分的不足。
2.權(quán)利要求1的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述流體接收室是被所述第一管道挖空的連續(xù)機(jī)筒，具有在所述室的外部區(qū)域和所述室的內(nèi)部區(qū)域之間的外部圓周壁，其中所述第一排噴嘴穿透所述外壁，用于使所述第二組分從外部區(qū)域進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域，以便與所述第一組分混合。
3.權(quán)利要求2的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述增濃系統(tǒng)是第二排噴嘴，所述第二排噴嘴沿所述第一管道在所述入口和所述出口之間并且通過所述外部圓周壁。
4.權(quán)利要求3的靜態(tài)反應(yīng)沿所述第一管道性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴允許所述第一組分的第二來源或冷卻流體流動(dòng)通過所述外部圓周壁。
5.權(quán)利要求4的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴偏離所述第一排噴嘴。
6.權(quán)利要求4的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中來自所述第二排噴嘴的各噴嘴均位于所述第一排噴嘴的噴嘴內(nèi)部。
7.權(quán)利要求6的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴偏離所述第一排噴嘴。
8.權(quán)利要求6的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中來自所述第一排噴嘴的至少一個(gè)噴嘴具有選自以下的開口形狀圓形，橢圓形，三角形，矩形，菱形，和淚珠形，并且在所述第一排噴嘴周圍相關(guān)的噴嘴具有不同的開口形狀。
9.權(quán)利要求8的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴偏離所述第一排噴嘴。
10.權(quán)利要求2的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述外部圓周壁包括在與第二排噴嘴相通的壁中的第三管道。
11.權(quán)利要求1的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述流體接收室是被所述第一管道挖空的連續(xù)機(jī)筒，具有在所述室的外部區(qū)域和所述室的內(nèi)部區(qū)域之間的外部圓周壁，所述外部圓周壁至少包括所述第一排噴嘴和第二排噴嘴，兩者都與所述室的內(nèi)部區(qū)域相通，并且其中所述外部圓周壁包括第二管道和第三管道，用于使至少所述第二組分通過所述第一排噴嘴。
12.權(quán)利要求10的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴允許所述第一組分的第二來源流動(dòng)。
13.權(quán)利要求10的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中所述第二排噴嘴與所述第一排噴嘴偏離固定的距離。
14.權(quán)利要求10的靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)，其中來自所述第一排噴嘴的至少一個(gè)噴嘴具有選自以下的開口形狀圓形，橢圓形，三角形，矩形，菱形和淚珠形，且在所述第一排噴嘴周圍相關(guān)的噴嘴具有不同的開口形狀。
15.在胺-光氣混合工藝過程中混合的方法，所述方法包括以下步驟使第一組分穿過在靜態(tài)混合機(jī)的流體接收室內(nèi)部的第一管道，其中所述第一管道包括第一排噴嘴和第二排噴嘴，并且其中所述第二排噴嘴沿所述第一管道縱向偏離所述第一排噴嘴；使第二組分穿過所述第一排噴嘴；和使所述第一組分穿過所述第二排噴嘴從而在所述第一管道中迅速混合所述第一組分和第二組分。
16.在胺-光氣混合工藝過程中混合的方法，所述方法包括以下步驟使第一組分穿過在靜態(tài)混合機(jī)的流體接收室內(nèi)部的第一管道，其中所述第一管道包括第一排噴嘴和第二排噴嘴，使所述第一組分穿過所述第二排噴嘴；使第二組分穿過所述第一排噴嘴；和在所述第一管道中迅速混合所述第一組分和第二組分。
17.權(quán)利要求15的方法，其中所述第二排噴嘴偏離所述第一排噴嘴。
18.權(quán)利要求15的方法，其中第二排噴嘴的每一個(gè)均位于第一排噴嘴內(nèi)。
19.權(quán)利要求15的方法，其中至少一個(gè)噴嘴具有選自以下的開口形狀圓形，橢圓形， 三角形，矩形，菱形，和淚珠形。
20.權(quán)利要求15的方法，其中來自所述第一排噴嘴的至少一個(gè)噴嘴具有選自以下的開口形狀圓形，橢圓形，三角形，矩形，菱形，和淚珠形，并且在所述第一排噴嘴周圍相關(guān)的噴嘴具有不同的開口形狀。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及具有多個(gè)噴嘴的靜態(tài)混合機(jī)(1)，更一般地涉及混合機(jī)和使用其的方法，用于用具有形狀的噴射器或至少兩排噴嘴(15,16)混合光氣和胺，其中第二排噴嘴(16)用于在靜態(tài)反應(yīng)性射流混合機(jī)(1)內(nèi)增濃光氣流的不足區(qū)域。增濃二級(jí)流的配置包括使用胺/光氣的同心、偏心、或偏移噴射器，并且使用具有不同和不規(guī)則幾何形狀的噴嘴以幫助將胺/光氣集中于主要光氣流的特定位置。
文檔編號(hào)B01F3/02GK103052438SQ201180038509
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者P.A.吉利斯, 柏樺, J.穆克杰, S.K.達(dá)斯沙瑪, J.格爾克 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司