一种二苯基脲的连续生产装置的制作方法

1.本实用新型涉及有机合成领域，具体涉及一种二苯基脲的连续生产装置。


背景技术：

2.n，n-二苯基脲(dpu，简称二苯基脲)是一种具有对称结构的芳香族脲类化合物，作为关键中间体，广泛用于氨基甲酸酯、芳香族异氰酸酯、不对称芳香族脲类、磺胺类等重要用途化合物的合成。此外，它还是一种重要应用价值的新型植物生长调节剂，对植物具有保绿、保鲜、延缓衰老的作用。
3.工业上生产二苯基脲的方法主要为尿素法，如cn101407477a公开了一种用尿素和苯胺为原料直接反应合成二苯基脲的方法，将尿素和苯胺按摩尔比为1:3-8的比例投入反应釜中，升温、减压抽真空进行反应，反应温度160-180℃，真空度控制在30-250mmhg柱，反应时间2-8h，反应结束后，蒸出过量苯胺，剩余的二苯基脲粗品中加入醇进行洗涤并过滤，得到白色结晶状的二苯基脲，该方法反应过程简单，无设备腐蚀，产品用液相色谱分析，二苯基脲收率达到96％以上，纯度达到97％以上，可得到较高纯度的二苯基脲。
4.cn104513180a公开了二苯基脲及其衍生物的合成方法，属于有机合成领域。按照下述步骤进行：以苯胺或取代苯胺，氯甲酸苄酯为原料，在有机溶剂及碱的存在下得到目标产物n,n
’‑
二苯基脲及其衍生物。该方法与传统光气法比较，本实用新型方法得到的二苯基脲没有使用剧毒光气，对环境的污染小。与工业尿素法比较，本实用新型方法原料利用率高，不会产生废气的问题。与传统的氯甲酸甲酯法相比，无需加热回流，具有反应温度温和、产率高、产品质量好的特点。
5.然而，传统尿素法原料利用效率低、大量含苯胺废水排量高等缺点，现在多采用改进尿素法。改进尿素法根据用途不同，工艺设备也有所不同。
6.对于生产高纯度二苯脲，多采用高压釜式反应，反应后冷却结晶过滤，溶解后重结晶，设备多为间歇，需要反应釜、结晶器、过滤器等设备，生产效率较低且设备数目多；对于生产二苯基脲中间体，多采用多釜反应、中间罐暂存、反应后物料输送、溶剂塔分离等过程，工艺复杂且存在高熔点dpu析出堵塞管路的风险。
7.因此，开发一种新型的二苯基脲生产设备，能集合成及分离于一体，并能有效避免高熔点二苯基脲堵塞问题，对于下游非光气异氰酸酯、磺胺类等重要用途化合物合成具有重要意义。


技术实现要素：

8.鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种二苯基脲的连续生产装置，该装置反应区采用气体分布器和供热装置结构及相对位置设计，极大的促进了反应物料混合、体系及界面位置副产气的溢出，强化了反应，提升了反应效率；分离区采用喷射器和折流区等特殊结构设计，使高熔点二苯基脲迅速结晶析出且粒径可控，产品与溶剂充分分离，过程简单，安全可靠，有效避免dpu输送易堵塞问题。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供了一种二苯基脲的连续生产装置，所述二苯基脲的连续生产装置从上至下依次包括反应区、分离区和出料区；
11.所述反应区包括反应槽和溢流槽；
12.所述反应槽内设置有液相物料管、气相物料管和搅拌装置；
13.所述气相物料管的出气口设置有气体分布器；
14.所述气体分布器位于所述反应区1/3-1/2的位置，以所述反应区底部为基准；
15.所述反应槽的侧壁设置有供热装置；
16.所述溢流槽环绕所述反应槽设置；
17.所述分离区包括折流区和围绕所述折流区设置的喷射区；
18.所述喷射区中的喷射器和所述溢流槽的底部相连接；
19.所述折流区设置有交替分布的折流板；
20.所述折流区设置有排气口。
21.本实用新型提供的二苯基脲的连续生产装置，整体为上行进料和下行出料的方式，采用特定的分区结构设计，极大的促进了反应物料混合、体系及界面位置副产气的溢出，强化了反应，提升了反应效率；分离区采用喷射器和折流区等特殊结构设计，使高熔点二苯基脲迅速结晶析出且粒径可控，产品与溶剂充分分离，过程简单，安全可靠，有效避免dpu输送易堵塞问题。
22.本实用新型中，反应槽为顶部开口的反应槽，若侧壁为采用盘管供热，则供热装置上下管路紧密连接无缝隙。
23.作为本实用新型优选的技术方案，所述供热装置包括管式供热装置或板式供热装置。
24.所述管式供热装置包括加热盘管或换热盘管。
25.作为本实用新型优选的技术方案，所述气体分布器包括环形气体分布器。
26.本实用新型中，所述气体分布器位于所述反应区1/3-1/2的位置，以所述反应区底部为基准，例如可以是1/3、7/20、2/5、9/20或1/2等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
27.作为本实用新型优选的技术方案，所述环形气体分布器的出气口位于与所述反应槽的底面相对设置。
28.所述出气口的直径为1-10mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。所述出气口均匀分布在气体分布器下表面，其中正对进气支管处孔较小，直径可以为1-3mm，非正对进气支管处孔较大，直径为3-10mm。
29.作为本实用新型优选的技术方案，所述喷射器至少设置4个，例如可以是4个、5个、6个、7个或8个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
30.所述喷射器和所述溢流槽相连接的管路上设置有阀门。
31.所述喷射器的侧面设置有喷射介质入口。
32.作为本实用新型优选的技术方案，所述喷射器围绕所述反应区的中心线均匀设置。
33.所述喷射器的喷射孔的直径为0.5-5mm，例如可以是0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
34.所述折流区的直径为所述分离区直径的0.5-0.6倍，例如可以是0.5倍、0.51倍、0.52倍、0.53倍、0.54倍、0.55倍、0.56倍、0.57倍、0.58倍、0.59倍或0.6倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
35.所述折流板之间的垂直距离≥10cm，优选为15-23cm，例如可以是10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、15.5cm、16cm、16.5cm、17cm、17.5cm、18cm、18.5cm、19cm、19.5cm、20cm、20.5cm、21cm、21.5cm、22cm、22.5cm或23cm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
36.所述折流板的形状包括圆形和圆环。
37.作为本实用新型优选的技术方案，所述反应区设置有反应后液出料口和反应后气体出气口。
38.作为本实用新型优选的技术方案，所述搅拌装置的螺旋桨至少设置2个，所述螺旋桨处于相同的轴心线，例如可以是2个或3个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
39.作为本实用新型优选的技术方案，所述搅拌装置的螺旋桨设置2个，所述环形气体分布器设置于所述螺旋桨之间，所述环形气体分布器上方的螺旋桨为推进式螺旋桨，所述环形气体分布器下方的螺旋桨为折叶涡轮式螺旋桨。
40.本实用新型中，采用下部桨叶为折叶涡轮式，桨叶下侧可将进料分散并与溶剂充分混合，桨叶上侧可将初步反应料液与分布器喷出气体充分逆向接触汽提，促进反应转化，上部桨叶为推进式，促进轴向流动，可将界面位置震荡，利于排出反应后气相副产物。
41.当采用三个搅拌桨时，分布为搅拌桨-搅拌桨-气体分布器-搅拌的形式即可。
42.作为本实用新型优选的技术方案，所述液相物料管的出料口距离所述反应区底部的距离为2-30cm，例如可以是2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、12cm、14cm、16cm、18cm、20cm、22cm、24cm、26cm、28cm或30cm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
43.本实用新型中，所述溢流槽和反应槽为夹套结构，所述溢流槽的底部可以为倾斜面，外壁侧高、内壁侧低，靠近内壁侧为缓冲区排料孔即反应后物料排料口，以联通反应区和分离区。
44.本实用新型中，所述喷射器为底部圆锥，上部圆柱形，顶部管路连接溢流槽底部，顶部管路上设置控制阀，可控制喷射器开闭或流量，喷射器上部侧面设置喷射介质入口如热气体等进入管道，用于分散和干燥喷出料液，热气体可以为氮气或氩气。
45.本实用新型中，所述出料区的底部可以为锥筒形，用于盛放dpu颗粒，并由底部卸料口卸放至料仓。
46.与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
47.(1)采用特定的设置反应区的方式，与其它二苯基脲合成工艺装置相比，过程简单、高效、安全，分离能耗低，易于工程放大和连续化，有效解决了二苯基脲生产装置多、效
率低及料液输送易堵等问题。
48.(2)所得二苯基脲由于粒径可控，纯度高达99％及以上，可作为中间体可直接用于下游反应转化。
附图说明
49.图1是本实用新型实施例1提供的二苯基脲的连续生产装置；
50.图2是本实用新型实施例1中环形气体分布器的示意图；
51.图3是本实用新型实施例1中喷射器的分布示意图。
52.图中：1-反应区，1.1-反应槽，1.2-溢流槽，2-供热装置，3-喷射区，4-喷射器，5-折流区，6-折流板，7-搅拌装置，8-气体分布器，8.1-气体分布器的出气口；
53.a-反应气体入口，b-反应溶剂入口，c-羰化剂入口，d-反应尾气出口，e1-供热介质入口，e2-供热介质出口，f-喷射介质入口，g-反应产物二苯基脲出口，h-反应后物料出口，i-喷射介质出口。
54.下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
55.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：
56.实施例
57.本实施例提供一种二苯基脲的连续生产装置，如图1所示，所述二苯基脲的连续生产装置从上至下依次包括反应区1、分离区和出料区；
58.所述反应区1包括反应槽1.1和溢流槽1.2；
59.所述反应槽1.1内设置有液相物料管、气相物料管和搅拌装置7；
60.所述气相物料管的出气口设置有气体分布器8；
61.所述反应槽1.1的侧壁设置有供热装置2；
62.所述溢流槽1.2环绕所述反应槽1.1设置；
63.所述分离区包括折流区5和围绕所述折流区5设置的喷射区3；
64.所述喷射区3中的喷射器4和所述溢流槽1.2的底部相连接；
65.所述折流区5设置有交替分布的折流板6；
66.所述折流区5设置有排气口。
67.所述供热装置2可以是管式供热装置或板式供热装置；
68.所述管式供热装置2可以是加热盘管或换热盘管。
69.所述气体分布器8包括环形气体分布器，如图2所示；
70.所述气体分布器8位于所述反应区1侧面高度为1/3的位置，以所述反应区1底部为基准。
71.所述环形气体分布器8的出气口8.1位于与所述反应槽1.1的底面相对设置，即环形气体分布器8的出气口8.1朝向为反应区1的底部，并围绕中心线均匀分布。
72.所述出气口的直径为3mm。
73.所述喷射器4设置4个，如图3所示；
74.所述喷射器4和所述溢流槽1.2相连接的管路上设置有阀门，例如可以是电磁控制阀，可以对阀门进行智能控制，或手动阀。
75.所述喷射器4的侧面设置有喷射介质入口。
76.所述喷射器4围绕所述反应区1的中心线均匀设置；
77.所述喷射器4的喷射孔的直径为2mm；
78.所述折流区5的直径为所述分离区直径的0.5倍；
79.所述折流板6之间的垂直距离为20cm；
80.所述折流板6的形状为圆形和圆环交替设置。
81.所述反应区1设置有反应后液出料口和反应后气体出气口。
82.所述搅拌装置7的螺旋桨设置2个，所述螺旋桨处于相同的轴心线，所述环形气体分布器8设置于所述螺旋桨之间，所述环形气体分布器8上方的螺旋桨为推进式螺旋桨，所述环形气体分布器8下方的螺旋桨为折叶涡轮式螺旋桨。
83.所述液相物料管的出料口距离所述反应区1底部的距离为10cm。
84.应用例
85.本应用例采用实施例的装置进行二苯基脲的制备：
86.将尿素和苯胺分别经羰化剂入口b和反应溶剂入口c一同进入反应槽1.1底部，在搅拌装置(双桨)7中底部折叶涡轮式桨搅拌下与溶剂充分混合反应，并于下桨叶上侧与经反应区气体进口a和气体分布器8喷出氮气充分逆向接触汽提，进一步反应转化。
87.反应后的二苯基脲/苯胺料液逐步上升的过程中经上部推进式桨叶搅动，促进轴向流动，加剧界面位置震荡，气相副产物氨气随氮气由界面溢出，并反应尾气出口d排出，液相反应产物二苯基脲/苯胺经供热装置2溢流至溢流槽1.2，并于溢流槽1.2建立液位缓存，反应区的热量均由换热装置2提供，其中中压蒸汽由供热装置2下部的供热介质入口e1进入，由供热介质出口e2口排出；溢流槽中的二苯基脲/苯胺料液在0.5mpa压差与来自喷射器介质入口f来的140℃热氮气混合由喷射器4喷出，在绝压20kpa下溶剂苯胺瞬间被热氮气带出，经折流筒5和折流挡板6折流后由分离区喷射介质出口i排出，剩余纯二苯基脲则分散为小固体颗粒(50-100μm)落在出料区的锥筒形料斗下方，可选的当积累到50％料位由卸料口g排出。
88.经过数月使用，无二苯基脲料液堵塞现象，且二苯基脲纯度高达99％，由于粒径可控，可作为中间体可直接用于下游反应转化。
89.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
90.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
91.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
92.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。