[實用新型]一種光氣化反應生產甲苯二異氰酸酯的裝置

有效

• 申請號: 201320814658.7
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN203602530U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 平海軍;謝華生;錢友京;武洪才;孟繁敬;李永闊;劉增;劉光新;孫書平
• 申請（專利權）人: 滄州大化股份有限公司
• 主分類號: C07C265/14
• 分類號: C07C265/14;C07C263/10
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 陸林生

技術領域

本實用新型涉及含有至少兩個連接同一碳架的異氰酸酯基化合物生產技術領域。

背景技術

甲苯二異氰酸酯（TDI）是一種重要的有機中間體，廣泛用于聚氨酯、涂料、染料等工業中。甲苯二異氰酸酯的工業生產以光氣化為主，即以甲苯二胺與光氣反應制備甲苯二異氰酸酯。

液相光氣法是目前工業應用最為廣泛的制備TDI的方法，甲苯二異氰酸酯的工業化生產工藝其核心部分是光化工序，通常在甲苯二異氰酸酯的生產過程中，光化工序的光氣化反應直接關系到TDI產品的最終收率，若反應不完全，副產物增多，既會引起經濟損失，又會造成能耗的增加。

現有光氣化反應生產甲苯二異氰酸酯的裝置中結構和工藝設計不合理，收率偏低，平均在92%左右，裝置收率低造成甲苯二異氰酸酯產量降低，副產物增多，生產成本和能耗增加，效益低。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種光氣化反應生產甲苯二異氰酸酯的裝置，能夠將甲苯二異氰酸酯產品收率從92%提高到96%以上，降低甲苯二異氰酸酯產品的單位成本，并且降低了能耗，操作簡便，適用于各型新上甲苯二異氰酸酯生產裝置或原有光氣化反應生產甲苯二異氰酸酯的裝置進行簡單優化改造提高產品收率的需要。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種光氣化反應生產甲苯二異氰酸酯的裝置，包括光氣化反應器，光氣化反應器上設有第一輸入管路和第二輸入管路，第一輸入管路另一端通過第一混和三通分別與回收光氣與溶劑混合液輸入管路和新鮮光氣與溶劑混合液輸入管路相連通，第二輸入管路另一端通過第二混和三通分別與溶劑輸入管路和甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路相連通，溶劑輸入管路上設有溶劑換熱器，光氣化反應器通過輸出管路與光化反應閃蒸槽相連通，光化反應閃蒸槽頂部通過管路和氣相調節閥與光化回路分離器頂部相連通，光化反應閃蒸槽底部通過管路與光化回路分離器下部相連通，回收光氣與溶劑混合液輸入管路上設有冷卻器，輸出管路上設有換熱器。

換熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器。

優選的，換熱器為雙管板管殼式換熱器。

光氣化反應器為高剪切反應器、噴射反應器或撞擊流反應器。

液相光氣法制備TDI包含的主要反應有：

甲苯二胺（MTD）＋光氣（COCl₂）→氨基甲酰氯＋2HCl＋Q??????(1)

氨基甲酰氯＋Q→TDI＋2HCl?????????????????????????????????(2)

甲苯二胺（MTD）＋2HCl?←→胺的鹽酸鹽（可逆反應）?????????(3)

胺的鹽酸鹽＋2COCl₂→?TDI＋6HCl???????????????????????????(4)

氨基甲酰氯＋MTD?→脲＋HCl????????????????????????????????(5)

TD1＋?MTD?→脲???????????????????????????????????????????(6)

脲＋?TDI?→縮二脲????????????????????????????????????????(7)

縮二脲＋TDI→聚合縮二脲（焦油）??????????????????????????(8)

反應(1)和(2)是TDI生成的主要反應。MTD可以與(1)(2)反應中產生的HCl生成胺的鹽酸鹽，胺的鹽酸鹽是不溶性固體，它可以在較高溫度下進一步反應生成TDI和HCl，但反應速度比較慢。氨基甲酰氯會與MTD反應生成脲，這是收率降低的主要原因。反應(6)(7)(8)進行的速度都比較慢，但反應(7)(8)的反應速度將會隨著溫度的升高而加快。

因此，為了提高TDI收率，需要在光氣化反應中獲得較少的副產物和更高的胺的鹽酸鹽和氨基甲酰氯的分解效率。

本實用新型在回收光氣與溶劑混合液輸入管路上設有冷卻器，用來降低進入光氣化反應器的回收光氣與溶劑混合液的溫度（新鮮光氣與溶劑混合液來自于光氣制備工序，溫度低，不需要冷卻），從而降低光氣化反應器中物料的溫度，降低副產物的產生；輸出管路上設有換熱器，使光氣化反應器中反應生成的氨基甲酰氯和胺的鹽酸鹽在較高的溫度下分別分解成TDI和甲苯二胺，甲苯二胺再與光氣反應生成TDI，從而提高產品的收率。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：