TDI輕重溶劑生產(chǎn)工藝的對比探究

賈曉朵　李衛(wèi)俊　田正義　劉從建　柳晟　謝睿

【摘? 要】TDI（甲苯二異氰酸酯）一般是由TDA（甲苯二胺）通過光氣化反應制得，通過對輕重溶劑的生產(chǎn)工藝進行對比，分析優(yōu)缺點，確定工業(yè)生產(chǎn)更為適用的工藝方法，提出重溶劑轉(zhuǎn)產(chǎn)輕溶劑的技術指導，增強企業(yè)活力和市場競爭能力，在TDI生產(chǎn)技術領域具有推廣性和運用價值。

【關鍵詞】甲苯二異氰酸酯;輕溶劑;重溶劑;

【中圖分類號】TQ??????? 【文獻標識碼】A

TDI（甲苯二異氰酸酯）一般是由TDA（甲苯二胺）通過光氣化反應制得，為減緩二氨基甲酰氯和TDA、TDA和TDI等相互接觸反應，生產(chǎn)使用過量的惰性溶劑，由于各種溶劑的物理化學性質(zhì)不同，在光氣化反應中選擇的惰性溶劑也不相同，一般可分為兩類：低于TDI沸點的溶劑稱為輕溶劑，如甲苯、氯苯等，高于TDI沸點的溶劑稱為重溶劑，如間苯二甲酸二乙酯（DEIP），反應方程式及流程框圖見圖1：

2 輕重溶劑參與的光化反應比較

目前國內(nèi)外TDI產(chǎn)業(yè)均采用輕溶劑工藝，而銀光公司采用的是巴斯夫“重溶劑”工藝，滄化采用的是杜邦“輕溶劑”工藝，這兩類工藝技術的特點對比見圖2。

2.1重溶劑生產(chǎn)工藝

以重溶劑如DEIP（間苯二甲酸二乙酯）作溶劑，在高壓條件下進行光氣化反應，即通常所稱的“重溶劑生產(chǎn)工藝”。

該工藝中使用的重溶劑在反應中起到了分散劑的作用，在分離中又起到了保護作用，從而大大降低了TDI在高溫區(qū)的停留時間和濃度，有效地減少了TDI的分解和聚合反應。在高壓下進行熱光氣化反應操作降低了從氯化氫中分離未轉(zhuǎn)化的光氣的難度，因為只需用循環(huán)水冷卻高壓下的氣體就可以使大部分光氣冷凝。這樣就可以節(jié)省并減小設備尺寸、簡化設備。盡快的從混合物中分離出副產(chǎn)物HCL也可以促使熱光氣化反應向生成產(chǎn)物的方向進行。但該工藝的光氣化反應中，重溶劑容易與光氣形成副產(chǎn)物，從而使反應收率降低，堵塞反應器、管道、分離設備，影響開車率。同時，重溶劑的價格昂貴，其大量的消耗會增加最終產(chǎn)品TDI的生產(chǎn)成本，而且，光氣在重溶劑中的溶解度小，這樣就不能用其吸收殘余光氣，而必須另外設計一套用輕溶劑甲苯吸收光氣的光氣回收系統(tǒng)，大大的增加了設備費用。

2.2輕溶劑生產(chǎn)工藝

以輕溶劑如氯苯（MCB）作溶劑，在低壓條件下進行光化反應，即通常稱的“輕溶劑生產(chǎn)工藝”。

采用輕溶劑作為光化反應過程的惰性溶劑，其市場價格較低又不參與光化反應，所以消耗少，有效地降低了生產(chǎn)TDI的成本。而且輕溶劑氯苯（MCB）還有溶解光氣的作用，可以用其吸收光化反應系統(tǒng)中的殘余光氣，而不需要設計其他系統(tǒng)吸收多余光氣，減少了生產(chǎn)所需的設備和原料，簡化了生產(chǎn)流程，也減少了光氣泄漏的機會，在TDI的生產(chǎn)中盡量地減少有毒物質(zhì)光氣的泄漏是很有必要的。采用低壓操作，對設備材質(zhì)的要求也相應降低，這就可以采用比較容易得到的材料，降低了設備費用;而且，在接近常壓的條件下操作，使操作難度大大降低，能夠使工藝穩(wěn)定進行。

3重溶劑向輕溶劑的技術轉(zhuǎn)換

“輕溶劑生產(chǎn)工藝”相對“重溶劑生產(chǎn)工藝”，工藝流程相對簡單，設備比較少，系統(tǒng)光氣存量小安全，目前世界上及國內(nèi)已基本實現(xiàn)了用輕溶劑鄰二氯苯代替重溶劑生產(chǎn)TDI的生產(chǎn)方法。對于“重溶劑”生產(chǎn)線，如何利用現(xiàn)有的工藝技術和設備，用最小的投資，實現(xiàn)“重溶劑”向“輕溶劑”技術轉(zhuǎn)換，使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟收益，是至關重要的。

在TDI合成主反應采用冷、熱兩步反應，冷反應原用混合強度高的噴射式反應器，使TDA和溶劑的混合液與光氣在短的時間內(nèi)完成反應，減少副反應發(fā)生的幾率。熱反應裝置原用塔式反應器，將反應生成的副產(chǎn)物HCl快速的分離出來，保證了反應向正反應方向發(fā)生，確保熱反應的效果。原料TDA（甲苯二胺）合成工藝中不需要單獨脫除焦油，焦油可隨之TDA參加TDI合成反應，有效提高了TDA的利用率，生產(chǎn)光氣的原料一氧化碳（CO）工藝工序簡單，原材料質(zhì)量指標要求低。

殘渣濃縮使用杜邦“輕溶劑工藝”List技術連續(xù)濃縮，確保殘渣處理干凈，減輕工人工作強度，保護工作環(huán)境。

4 結(jié)語

在光氣化反應的生產(chǎn)工藝中，重溶劑法是上世紀的主導方法，存在生產(chǎn)能耗大、安全系數(shù)偏低等問題;而輕溶劑法在反應、產(chǎn)品分離、能耗費用以及安全性能方面都有著不可比擬的優(yōu)越性，目前世界上及國內(nèi)企業(yè)已基本實現(xiàn)了用輕溶劑鄰二氯苯代替重溶劑生產(chǎn)TDI的生產(chǎn)工藝，并且在氣相光氣法生產(chǎn)TDI工藝中得到更廣泛的應用。

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作者簡介：

賈曉朵，女，1980年出生，工程碩士，高級工程師，研究方向為聚氨酯生產(chǎn)和研發(fā)。