一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，涉及含有至少两个连接同一碳架的异氰酸酯基化合物生产【技术领域】。包括光气化反应器第一输入管路、第二输入管路、第一混和三通、回收光气与溶剂混合液输入管路、新鲜光气与溶剂混合液输入管路、第二混和三通、溶剂输入管路、甲苯二胺与溶剂混合液输入管路、溶剂换热器、输出管路、光化反应闪蒸槽、气相调节阀和光化回路分离器，回收光气与溶剂混合液输入管路上设有冷却器，输出管路上设有换热器。本实用新型能够将甲苯二异氰酸酯产品收率从92%提高到96%以上，降低产品的单位成本，并且降低了能耗，操作简便，在原有光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置基础上进行简单优化改造即可。
【专利说明】一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及含有至少两个连接同一碳架的异氰酸酯基化合物生产【技术领域】。【背景技术】
[0002]甲苯二异氰酸酯(TDI)是一种重要的有机中间体，广泛用于聚氨酯、涂料、染料等工业中。甲苯二异氰酸酯的工业生产以光气化为主，即以甲苯二胺与光气反应制备甲苯二异氰酸酯。
[0003]液相光气法是目前工业应用最为广泛的制备TDI的方法，甲苯二异氰酸酯的工业化生产工艺其核心部分是光化工序，通常在甲苯二异氰酸酯的生产过程中，光化工序的光气化反应直接关系到TDI产品的最终收率，若反应不完全，副产物增多，既会引起经济损失，又会造成能耗的增加。
[0004]现有光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置中结构和工艺设计不合理，收率偏低，平均在92%左右，装置收率低造成甲苯二异氰酸酯产量降低，副产物增多，生产成本和能耗增加，效益低。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，能够将甲苯二异氰酸酯产品收率从92%提高到96%以上，降低甲苯二异氰酸酯产品的单位成本，并且降低了能耗，操作简便，适用于各型新上甲苯二异氰酸酯生产装置或原有光气化反应生产甲苯二异 氰酸酯的装置进行简单优化改造提高产品收率的需要。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，包括光气化反应器，光气化反应器上设有第一输入管路和第二输入管路，第一输入管路另一端通过第一混和三通分别与回收光气与溶剂混合液输入管路和新鲜光气与溶剂混合液输入管路相连通，第二输入管路另一端通过第二混和三通分别与溶剂输入管路和甲苯二胺与溶剂混合液输入管路相连通，溶剂输入管路上设有溶剂换热器，光气化反应器通过输出管路与光化反应闪蒸槽相连通，光化反应闪蒸槽顶部通过管路和气相调节阀与光化回路分离器顶部相连通，光化反应闪蒸槽底部通过管路与光化回路分离器下部相连通，回收光气与溶剂混合液输入管路上设有冷却器，输出管路上设有换热器。
[0007]换热器为管壳式换热器、板式换热器或板壳式换热器。
[0008]优选的，换热器为双管板管壳式换热器。
[0009]光气化反应器为高剪切反应器、喷射反应器或撞击流反应器。
[0010]液相光气法制备TDI包含的主要反应有:
[0011]甲苯二胺(MTD)+光气(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 ——胺的盐酸盐(可逆反应)(3)
[0014]胺的盐酸盐+2C0C12 — TDI + 6HC1(4)[0015]氨基甲酰氯+ MTD —脲+ HCl(5)
[0016]TDl + MTD —脲(6)
[0017]脲+TDI —缩二脲(7)
[0018]缩二脲+ TDI —聚合缩二脲(焦油)(8)
[0019]反应⑴和⑵是TDI生成的主要反应。MTD可以与⑴⑵反应中产生的HCl生成胺的盐酸盐，胺的盐酸盐是不溶性固体，它可以在较高温度下进一步反应生成TDI和HC1，但反应速度比较慢。氨基甲酰氯会与MTD反应生成脲，这是收率降低的主要原因。反应
(6)(7) (8)进行的速度都比较慢，但反应(7) (8)的反应速度将会随着温度的升高而加快。
[0020]因此，为了提高TDI收率，需要在光气化反应中获得较少的副产物和更高的胺的盐酸盐和氨基甲酰氯的分解效率。
[0021]本实用新型在回收光气与溶剂混合液输入管路上设有冷却器，用来降低进入光气化反应器的回收光气与溶剂混合液的温度(新鲜光气与溶剂混合液来自于光气制备工序，温度低，不需要冷却)，从而降低光气化反应器中物料的温度，降低副产物的产生；输出管路上设有换热器，使光气化反应器中反应生成的氨基甲酰氯和胺的盐酸盐在较高的温度下分别分解成TDI和甲苯二胺，甲苯二胺再与光气反应生成TDI，从而提高产品的收率。
[0022]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0023](I)本实用新型在回收光气与溶剂混合液输入管路上设有冷却器，输出管路上设有换热器，可以在光气化反应器中降低副产物的产生，并能促进氨基甲酰氯和胺的盐酸盐的分解，从而提局广品的收率。
[0024](2)本装置制作简单，只需在原有光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置上进行简单优化改造，即在回收光气与溶剂混合液输入管路上安装冷却器，输出管路上安装换热器。
[0025](3 )本实用新型能够将甲苯二异氰酸酯产品收率从92%提高到96%以上，降低甲苯二异氰酸酯产品的单位成本，并且降低了能耗，操作简便，适用于各型新上甲苯二异氰酸酯生产装置或原有光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置进行简单优化改造提高产品收率的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明；
[0027]图1是本实用新型的结构示意图；
[0028]图中:1、冷却器；2、回收光气与溶剂混合液输入管路；3、第一混和三通；4、第一输入管路；5、新鲜光气与溶剂混合液输入管路；6、甲苯二胺与溶剂混合液输入管路；7、溶剂换热器；8、溶剂输入管路；9、第二混和三通；10、第二输入管路；11、光气化反应器；12、换热器；13、输出管路；14、光化反应闪蒸槽；15、气相调节阀；16、光化回路分离器。
【具体实施方式】
[0029]一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，如图1所示，包括光气化反应器11，光气化反应器11上设有第一输入管路4和第二输入管路10，第一输入管路4另一端通过第一混和三通3分别与回收光气与溶剂混合液输入管路2和新鲜光气与溶剂混合液输入管路5相连通，第二输入管路10另一端通过第二混和三通9分别与溶剂输入管路8和甲苯二胺与溶剂混合液输入管路6相连通，溶剂输入管路8上设有溶剂换热器7，光气化反应器11通过输出管路13与光化反应闪蒸槽14相连通，光化反应闪蒸槽14顶部通过管路和气相调节阀15与光化回路分离器16顶部相连通，光化反应闪蒸槽14底部通过管路与光化回路分离器16下部相连通，回收光气与溶剂混合液输入管路2上设有冷却器1，输出管路13上设有换热器12。本实用新型在回收光气与溶剂混合液输入管路2上设有冷却器1，输出管路13上设有换热器12，可以在光气化反应器11中降低副产物的产生，并能促进氨基甲酰氯和胺的盐酸盐的分解，使甲苯二异氰酸酯产品收率从92%提高到96%以上，降低甲苯二异氰酸酯产品的单位成本，并且降低了能耗，操作简便，适用于各型新上甲苯二异氰酸酯生产装置或原有光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置进行简单优化改造提高产品收率的需要。
[0030]换热器12为管壳式换热器、板式换热器或板壳式换热器，优选双管板管壳式换热器。双管板管壳式换热器体积小，传热速率大，无死角无滞留，利于氨基甲酰氯和胺的盐酸盐的分解。氨基甲酰氯和胺的盐酸盐在较高的温度下分别分解成TDI和甲苯二胺，甲苯二胺再与光气反应生成TDI，从而提高产品的收率。
[0031]光气化反应器11为高剪切反应器、喷射反应器或撞击流反应器，优选高剪切反应器。液相光气法制备TDI是一种快速液-液混合反应，液-液混合的效果对产品的收率、质量影响较大，高剪切反应器是一种新型强化混合设备，对于制备甲苯二异氰酸酯这种伴有固体中间产物或副产物的反应体系，它可使物料在定子-转子的狭窄间隙中受到强烈的液力剪切、挤压、湍流等作用，使得反应粗产物中固体物粒粒径细小、均一，反应物料具有良好的流动性。
[0032]溶剂可选用邻二氯苯、氯苯、对二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、氯代二甲苯、氯代已苯、一氯联苯、Ct氯化奈、β_氯化奈、对苯二甲酸二烷基酯或邻苯二甲酸二乙酯，优选邻二氯苯。
[0033]本装置的使用流程如下:甲苯二胺与溶剂混合液(来自甲苯二胺制备工序，温度高，不需要再加热)通过甲苯二胺与溶剂混合液输入管路6在第二混和三通9中与来自溶剂贮槽的溶剂大量混合(混合后甲苯二胺与溶剂质量比大约为1:4)，溶剂在进入第二混和三通9前先经过溶剂换热器7加热到90-120°C，以保证甲苯二胺与溶剂混合液进入光气化反应器的温度和甲苯二胺的充分溶解。参加反应的光气由新鲜的液态光气/回收的光气和溶剂组成，回收光气与溶剂混合液在进入光气化反应器11前在冷却器I中(用循环水进行冷却)被冷却到30-5(TC (新鲜光气与溶剂混合液来自于光气制备工序，温度低，不需要冷却)，甲苯二胺与溶剂混合液在光气化反应器11中，与同时进入的光气进行光气化反应，最终控制光气化反应器11出口温度在80-95°C，压力1.0-1.5MPa。
[0034]甲苯二胺和光气在光气化反应器11中反应生成了 TDI和氨基甲酰氯、胺的盐酸盐以及副产品HCl气体，反应后的物料随即进入换热器12中用中压蒸汽进行加热，换热器12温度控制在100_150°C，压力1.0-1.5Mpa。在换热器12中，较高的温度可以提高氨基甲酰氯和胺的盐酸盐的分解程度，从而可以降低焦油等副产物的产生量，提高产品的收率。经过换热器12后的物料进入光化反应闪蒸槽14闪蒸出部分光气和反应生成的HCl气体。气相由气相调节阀15控制压力1.0-1.5MPa后从顶部进入光化回路分离器16，液相物料自光化反应闪蒸槽14进入光化回路分离器16，继续进行分离。7万吨装置采用上述技术，经过实际装置数月试验，试用结果表明，装置反应收率从92%提高到96.3%，由于产量增加使得能耗也得以降低。
【权利要求】
1.一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，包括光气化反应器(11)，光气化反应器(11)上设有第一输入管路(4)和第二输入管路(10)，第一输入管路(4)另一端通过第一混和三通(3)分别与回收光气与溶剂混合液输入管路(2)和新鲜光气与溶剂混合液输入管路(5)相连通，第二输入管路(10)另一端通过第二混和三通(9)分别与溶剂输入管路(8)和甲苯二胺与溶剂混合液输入管路(6 )相连通，溶剂输入管路(8 )上设有溶剂换热器(7 )，光气化反应器(11)通过输出管路(13)与光化反应闪蒸槽(14)相连通，光化反应闪蒸槽(14)顶部通过管路和气相调节阀(15)与光化回路分离器(16)顶部相连通，光化反应闪蒸槽(14)底部通过管路与光化回路分离器(16)下部相连通，其特征在于:回收光气与溶剂混合液输入管路(2 )上设有冷却器(I)，输出管路(13 )上设有换热器(12)。
2.根据权利要求1所述的一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，其特征在于所述换热器(12)为管壳式换热器、板式换热器或板壳式换热器。
3.根据权利要求2所述的一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，其特征在于所述换热器(12)为双管板管壳式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种光气化反应生产甲苯二异氰酸酯的装置，其特征在于所述光气化反应器(11)为高剪切反应器、喷射反应器或撞击流反应器。
【文档编号】C07C263/10GK203602530SQ201320814658
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】平海军, 谢华生, 钱友京, 武洪才, 孟繁敬, 李永阔, 刘增, 刘光新, 孙书平 申请人:沧州大化股份有限公司