一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，涉及含有至少兩個(gè)連接同一碳架的異氰酸酯基化合物生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。包括光氣化反應(yīng)器第一輸入管路、第二輸入管路、第一混和三通、回收光氣與溶劑混合液輸入管路、新鮮光氣與溶劑混合液輸入管路、第二混和三通、溶劑輸入管路、甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路、溶劑換熱器、輸出管路、光化反應(yīng)閃蒸槽、氣相調(diào)節(jié)閥和光化回路分離器，回收光氣與溶劑混合液輸入管路上設(shè)有冷卻器，輸出管路上設(shè)有換熱器。本實(shí)用新型能夠?qū)⒓妆蕉惽杷狨ギa(chǎn)品收率從92%提高到96%以上，降低產(chǎn)品的單位成本，并且降低了能耗，操作簡(jiǎn)便，在原有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化改造即可。
【專利說(shuō)明】一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及含有至少兩個(gè)連接同一碳架的異氰酸酯基化合物生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]甲苯二異氰酸酯(TDI)是一種重要的有機(jī)中間體，廣泛用于聚氨酯、涂料、染料等工業(yè)中。甲苯二異氰酸酯的工業(yè)生產(chǎn)以光氣化為主，即以甲苯二胺與光氣反應(yīng)制備甲苯二異氰酸酯。
[0003]液相光氣法是目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的制備TDI的方法，甲苯二異氰酸酯的工業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)過(guò)程中，光化工序的光氣化反應(yīng)直接關(guān)系到TDI產(chǎn)品的最終收率，若反應(yīng)不完全，副產(chǎn)物增多，既會(huì)引起經(jīng)濟(jì)損失，又會(huì)造成能耗的增加。
[0004]現(xiàn)有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置中結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)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(chǎn)量降低，副產(chǎn)物增多，生產(chǎn)成本和能耗增加，效益低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，能夠?qū)⒓妆蕉惽杷狨ギa(chǎn)品收率從92%提高到96%以上，降低甲苯二異氰酸酯產(chǎn)品的單位成本，并且降低了能耗，操作簡(jiǎn)便，適用于各型新上甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)裝置或原有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異 氰酸酯的裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化改造提高產(chǎn)品收率的需要。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，包括光氣化反應(yīng)器，光氣化反應(yīng)器上設(shè)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(guò)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(guò)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(shè)有溶劑換熱器，光氣化反應(yīng)器通過(guò)輸出管路與光化反應(yīng)閃蒸槽相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽頂部通過(guò)管路和氣相調(diào)節(jié)閥與光化回路分離器頂部相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽底部通過(guò)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(shè)有冷卻器，輸出管路上設(shè)有換熱器。
[0007]換熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器。
[0008]優(yōu)選的，換熱器為雙管板管殼式換熱器。
[0009]光氣化反應(yīng)器為高剪切反應(yīng)器、噴射反應(yīng)器或撞擊流反應(yīng)器。
[0010]液相光氣法制備TDI包含的主要反應(yīng)有:
[0011]甲苯二胺(MTD)+光氣(COCl2)—氨基甲酰氯+ 2HC1 + Q (I)
[0012]氛基甲酯氣+Q — TDI + 2HC1(2)
[0013]甲苯二胺(MTD) + 2HC1 ——胺的鹽酸鹽(可逆反應(yīng))(3)
[0014]胺的鹽酸鹽+2C0C12 — TDI + 6HC1(4)[0015]氨基甲酰氯+ MTD —脲+ HCl(5)
[0016]TDl + MTD —脲(6)
[0017]脲+TDI —縮二脲(7)
[0018]縮二脲+ TDI —聚合縮二脲(焦油)(8)
[0019]反應(yīng)⑴和⑵是TDI生成的主要反應(yīng)。MTD可以與⑴⑵反應(yīng)中產(chǎn)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(jìn)一步反應(yīng)生成TDI和HC1，但反應(yīng)速度比較慢。氨基甲酰氯會(huì)與MTD反應(yīng)生成脲，這是收率降低的主要原因。反應(yīng)
(6)(7) (8)進(jìn)行的速度都比較慢，但反應(yīng)(7) (8)的反應(yīng)速度將會(huì)隨著溫度的升高而加快。
[0020]因此，為了提高TDI收率，需要在光氣化反應(yīng)中獲得較少的副產(chǎn)物和更高的胺的鹽酸鹽和氨基甲酰氯的分解效率。
[0021]本實(shí)用新型在回收光氣與溶劑混合液輸入管路上設(shè)有冷卻器，用來(lái)降低進(jìn)入光氣化反應(yīng)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(lái)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(yīng)器中物料的溫度，降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生；輸出管路上設(shè)有換熱器，使光氣化反應(yīng)器中反應(yīng)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(yīng)生成TDI，從而提高產(chǎn)品的收率。
[0022]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0023](I)本實(shí)用新型在回收光氣與溶劑混合液輸入管路上設(shè)有冷卻器，輸出管路上設(shè)有換熱器，可以在光氣化反應(yīng)器中降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生，并能促進(jìn)氨基甲酰氯和胺的鹽酸鹽的分解，從而提局廣品的收率。
[0024](2)本裝置制作簡(jiǎn)單，只需在原有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置上進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化改造，即在回收光氣與溶劑混合液輸入管路上安裝冷卻器，輸出管路上安裝換熱器。
[0025](3 )本實(shí)用新型能夠?qū)⒓妆蕉惽杷狨ギa(chǎn)品收率從92%提高到96%以上，降低甲苯二異氰酸酯產(chǎn)品的單位成本，并且降低了能耗，操作簡(jiǎn)便，適用于各型新上甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)裝置或原有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化改造提高產(chǎn)品收率的需要。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；
[0027]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:1、冷卻器；2、回收光氣與溶劑混合液輸入管路；3、第一混和三通；4、第一輸入管路；5、新鮮光氣與溶劑混合液輸入管路；6、甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路；7、溶劑換熱器；8、溶劑輸入管路；9、第二混和三通；10、第二輸入管路；11、光氣化反應(yīng)器；12、換熱器；13、輸出管路；14、光化反應(yīng)閃蒸槽；15、氣相調(diào)節(jié)閥；16、光化回路分離器。
【具體實(shí)施方式】
[0029]一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，如圖1所示，包括光氣化反應(yīng)器11，光氣化反應(yīng)器11上設(shè)有第一輸入管路4和第二輸入管路10，第一輸入管路4另一端通過(guò)第一混和三通3分別與回收光氣與溶劑混合液輸入管路2和新鮮光氣與溶劑混合液輸入管路5相連通，第二輸入管路10另一端通過(guò)第二混和三通9分別與溶劑輸入管路8和甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路6相連通，溶劑輸入管路8上設(shè)有溶劑換熱器7，光氣化反應(yīng)器11通過(guò)輸出管路13與光化反應(yīng)閃蒸槽14相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽14頂部通過(guò)管路和氣相調(diào)節(jié)閥15與光化回路分離器16頂部相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽14底部通過(guò)管路與光化回路分離器16下部相連通，回收光氣與溶劑混合液輸入管路2上設(shè)有冷卻器1，輸出管路13上設(shè)有換熱器12。本實(shí)用新型在回收光氣與溶劑混合液輸入管路2上設(shè)有冷卻器1，輸出管路13上設(shè)有換熱器12，可以在光氣化反應(yīng)器11中降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生，并能促進(jìn)氨基甲酰氯和胺的鹽酸鹽的分解，使甲苯二異氰酸酯產(chǎn)品收率從92%提高到96%以上，降低甲苯二異氰酸酯產(chǎn)品的單位成本，并且降低了能耗，操作簡(jiǎn)便，適用于各型新上甲苯二異氰酸酯生產(chǎn)裝置或原有光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單優(yōu)化改造提高產(chǎn)品收率的需要。
[0030]換熱器12為管殼式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器，優(yōu)選雙管板管殼式換熱器。雙管板管殼式換熱器體積小，傳熱速率大，無(wú)死角無(wú)滯留，利于氨基甲酰氯和胺的鹽酸鹽的分解。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(yīng)生成TDI，從而提高產(chǎn)品的收率。
[0031]光氣化反應(yīng)器11為高剪切反應(yīng)器、噴射反應(yīng)器或撞擊流反應(yīng)器，優(yōu)選高剪切反應(yīng)器。液相光氣法制備TDI是一種快速液-液混合反應(yīng)，液-液混合的效果對(duì)產(chǎn)品的收率、質(zhì)量影響較大，高剪切反應(yīng)器是一種新型強(qiáng)化混合設(shè)備，對(duì)于制備甲苯二異氰酸酯這種伴有固體中間產(chǎn)物或副產(chǎn)物的反應(yīng)體系，它可使物料在定子-轉(zhuǎn)子的狹窄間隙中受到強(qiáng)烈的液力剪切、擠壓、湍流等作用，使得反應(yīng)粗產(chǎn)物中固體物粒粒徑細(xì)小、均一，反應(yīng)物料具有良好的流動(dòng)性。
[0032]溶劑可選用鄰二氯苯、氯苯、對(duì)二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、氯代二甲苯、氯代已苯、一氯聯(lián)苯、Ct氯化奈、β_氯化奈、對(duì)苯二甲酸二烷基酯或鄰苯二甲酸二乙酯，優(yōu)選鄰二氯苯。
[0033]本裝置的使用流程如下:甲苯二胺與溶劑混合液(來(lái)自甲苯二胺制備工序，溫度高，不需要再加熱)通過(guò)甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路6在第二混和三通9中與來(lái)自溶劑貯槽的溶劑大量混合(混合后甲苯二胺與溶劑質(zhì)量比大約為1:4)，溶劑在進(jìn)入第二混和三通9前先經(jīng)過(guò)溶劑換熱器7加熱到90-120°C，以保證甲苯二胺與溶劑混合液進(jìn)入光氣化反應(yīng)器的溫度和甲苯二胺的充分溶解。參加反應(yīng)的光氣由新鮮的液態(tài)光氣/回收的光氣和溶劑組成，回收光氣與溶劑混合液在進(jìn)入光氣化反應(yīng)器11前在冷卻器I中(用循環(huán)水進(jìn)行冷卻)被冷卻到30-5(TC (新鮮光氣與溶劑混合液來(lái)自于光氣制備工序，溫度低，不需要冷卻)，甲苯二胺與溶劑混合液在光氣化反應(yīng)器11中，與同時(shí)進(jìn)入的光氣進(jìn)行光氣化反應(yīng)，最終控制光氣化反應(yīng)器11出口溫度在80-95°C，壓力1.0-1.5MPa。
[0034]甲苯二胺和光氣在光氣化反應(yīng)器11中反應(yīng)生成了 TDI和氨基甲酰氯、胺的鹽酸鹽以及副產(chǎn)品HCl氣體，反應(yīng)后的物料隨即進(jìn)入換熱器12中用中壓蒸汽進(jìn)行加熱，換熱器12溫度控制在100_150°C，壓力1.0-1.5Mpa。在換熱器12中，較高的溫度可以提高氨基甲酰氯和胺的鹽酸鹽的分解程度，從而可以降低焦油等副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，提高產(chǎn)品的收率。經(jīng)過(guò)換熱器12后的物料進(jìn)入光化反應(yīng)閃蒸槽14閃蒸出部分光氣和反應(yīng)生成的HCl氣體。氣相由氣相調(diào)節(jié)閥15控制壓力1.0-1.5MPa后從頂部進(jìn)入光化回路分離器16，液相物料自光化反應(yīng)閃蒸槽14進(jìn)入光化回路分離器16，繼續(xù)進(jìn)行分離。7萬(wàn)噸裝置采用上述技術(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)際裝置數(shù)月試驗(yàn)，試用結(jié)果表明，裝置反應(yīng)收率從92%提高到96.3%，由于產(chǎn)量增加使得能耗也得以降低。
【權(quán)利要求】
1.一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，包括光氣化反應(yīng)器(11)，光氣化反應(yīng)器(11)上設(shè)有第一輸入管路(4)和第二輸入管路(10)，第一輸入管路(4)另一端通過(guò)第一混和三通(3)分別與回收光氣與溶劑混合液輸入管路(2)和新鮮光氣與溶劑混合液輸入管路(5)相連通，第二輸入管路(10)另一端通過(guò)第二混和三通(9)分別與溶劑輸入管路(8)和甲苯二胺與溶劑混合液輸入管路(6 )相連通，溶劑輸入管路(8 )上設(shè)有溶劑換熱器(7 )，光氣化反應(yīng)器(11)通過(guò)輸出管路(13)與光化反應(yīng)閃蒸槽(14)相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽(14)頂部通過(guò)管路和氣相調(diào)節(jié)閥(15)與光化回路分離器(16)頂部相連通，光化反應(yīng)閃蒸槽(14)底部通過(guò)管路與光化回路分離器(16)下部相連通，其特征在于:回收光氣與溶劑混合液輸入管路(2 )上設(shè)有冷卻器(I)，輸出管路(13 )上設(shè)有換熱器(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述換熱器(12)為管殼式換熱器、板式換熱器或板殼式換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述換熱器(12)為雙管板管殼式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光氣化反應(yīng)生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯的裝置，其特征在于所述光氣化反應(yīng)器(11)為高剪切反應(yīng)器、噴射反應(yīng)器或撞擊流反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C07C263/10GK203602530SQ201320814658
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】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(qǐng)人:滄州大化股份有限公司