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摘 要： 摘要：論文主要介紹甲苯二異氰酸酯光氣化生產工藝，介紹了甲苯二異氰酸酯的性能、主要用途，對甲苯二異氰酸酯的生產工藝流程和工藝原理進行了說明，闡述甲苯二異氰酸酯生產過程中的注意事項及三廢治理等。 1 引言 甲苯二異氰酸酯是聚氨酯塑料的主要原料之一
摘要：論文主要介紹甲苯二異氰酸酯光氣化生產工藝，介紹了甲苯二異氰酸酯的性能、主要用途，對甲苯二異氰酸酯的生產工藝流程和工藝原理進行了說明，闡述甲苯二異氰酸酯生產過程中的注意事項及“三廢”治理等。
1 引言
甲苯二異氰酸酯是聚氨酯塑料的主要原料之一，性能優異，用途廣泛;用于輕工、建筑、汽車、機電等行業的聚氨酯制品需求增長很快，聚氨酯軟泡主要用于沙發、床墊、墊材等家具行業，彈性體主要應用于汽車工業、建筑業、油田、冶金、紡織工業等，合成革漿料主要應用領域是鞋類、箱包、沙發、汽車座椅等，膠粘劑主要分為鞋用膠、復合薄膜膠、通用膠、密封劑等，涂料主要用于木器家具漆、地板漆等;聚氨酯纖維和皮革及織物涂飾劑也是甲苯二異氰酸酯的應用之[1]。
2 主要物料性質
2.1 甲苯-2,4-二異氰酸酯性質
中文名：甲苯-2,4-二異氰酸酯。
英文名：Toluene-2,4-diisocyanate;2,4-Tolylene diisocyanate
分子式：C9H6N2O2
分子量：174.16
外觀與性狀：無色到淡黃色透明液體
主要用途：用于有機合成、生產泡沫塑料、涂料和用作化學試劑
熔點(℃)：13.2
相對密度(水=1)：1.22
沸點(℃)：118/1.33kPa
相對密度(空氣=1)：6.0
飽和蒸氣壓(kPa)：1.33/118℃
溶解性：溶于丙酮、醚
燃燒性：可燃
建規火險分級：丙;閃點(℃)：121
爆炸下限(V%)：0.9;爆炸上限(V%)：9.5
危險特性：遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。遇水或水蒸氣分解放出有毒的氣體。若遇高熱可發生劇烈分解，引起容器破裂或爆炸事故。
燃燒(分解)產物：一氧化碳、二氧化碳、氧化氮、氰化氫
穩定性：穩定
避免接觸的條件：受熱、接觸潮濕空氣
聚合危害：不能出現
禁忌物：強氧化劑、水、醇類、胺類、酸類、強堿
滅火方法：泡沫、砂土、干粉、二氧化碳。禁止使用酸堿滅火劑。
健康危害：本品具有明顯的刺激和致敏作用。高濃度接觸直接損害呼吸道粘膜，發生喘息性支氣管炎，表現有咽喉干燥、劇咳、胸痛、呼吸困難等。重者缺氧紫紺、昏迷。可引起肺炎和肺水腫。蒸氣或霧對眼有刺激性;液體濺入眼內，可能引起角膜損傷。液體對皮膚有刺激作用。口服能引起消化道的刺激和腐蝕[2]。
2.2 工藝原理
MTD+COCL2→胺基甲酰氯+2HCL (1)
胺基甲酰氯→甲苯二異氰酸酯+2HCL (2)
MTD+2HCL←→胺的鹽酸鹽 (3)
胺的鹽酸鹽+COCL2→甲苯二異氰酸酯+HCL (4)
甲苯二異氰酸酯+MTD→脲 (5)
脲+甲苯二異氰酸酯→縮二脲 (6)
反應(1)和(2)是甲苯二異氰酸酯生成的主要反應，胺的鹽酸鹽是不溶性固體，它可以在較高的溫度下進一步反應生成甲苯二異氰酸酯和HCL,但反應速度較慢，反應(5)(6)都是副反應，是甲苯二異氰酸酯收率降低的主要原因。由于甲苯二異氰酸酯反應的復雜性，光氣化必須遵循的工藝條件如下。
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光氣中氯氣要嚴格控制，氯氣會和甲苯二異氰酸酯反應生成副產物。甲苯二異氰酸酯濃度過高副反應增加，因此，應采用甲苯二異氰酸酯低濃度。物料要攪拌分散良好，以防MTD或甲苯二異氰酸酯局部過剩，副反應加劇。系統壓力能滿足光氣溶解即可，過高影響胺基甲酰氯的分解。系統不能有水，水會和甲苯二異氰酸酯反應生成脲類化合物。副反應的進行速度隨著MTD濃度的增加而提高，因此，要采用大量ODCB稀釋反應物[3]。
2.3 工藝流程
MTD首先進行干燥處理，由儲槽來的MTD和ODCB先進行混合，然后進入干燥塔，干燥塔在真空條件下操作，釜液在塔底循環，循環液經過再沸器加熱，水在塔頂經冷卻器進行冷凝，水定期進行排放。
經過脫水后的MTD在混合器中與大量ODCB進行混合，混合液進入系統后，快速分散于回路中的循環物料中，循環物料與過量的光氣反應生成甲苯二異氰酸酯，回路當中有加熱器進行加熱控制物料溫度，由分離器出來的氣相進入冷凝器冷卻，不凝氣體經分離器進入光氣吸收塔進行吸收，HCL氣體送去鹽酸吸收裝置進行吸收，反應后的物料進入脫氣系統，經再沸器加熱后與循環物料一起進入脫氣塔，經分離器分離后氣相從塔頂進行冷凝，液相在塔中停留，使胺的鹽酸鹽轉化成甲苯二異氰酸酯。來自脫氣工序的物料仍含有ODCB、光氣、甲苯二異氰酸酯和HCL，HCL需要在氣提塔中進一步脫除，脫除HCL的物料進入脫ODCB塔、脫焦塔后進入精制系統進一步提純，生產出合格的甲苯二異氰酸酯[4]。
壓縮系統由壓縮機、分離器、冷凝器、密封罐組成，由冷卻器來的氣體先進入壓縮機，氣體提壓后進入分離器分離，分離系統出來的光氣進入光氣吸收塔進行吸收，氣相HCL經HCL排氣冷卻器冷卻后進入去吸收塔吸收成稀鹽酸[5]。
堿破壞裝置負責處理系統排出的有毒廢氣，系統產生的廢渣進行焚燒，廢水送去污水處理工序進行凈化，合格后進行排放，保證裝置的安全、環保。
3 主要設備的設計與選型
3.1 光氣化反應器
可采用一節直管道，在管道中上部有三根互成角度的噴管，管上均勻分布小孔，溶解了光氣的循環物料由底部進入，物料從噴管進入反應器，迅速與循環物料混合，瞬間完成反應[6]。
3.2 脫氣塔和干燥塔
脫氣塔的作用是將胺的鹽酸鹽進行轉化，內部有一旋風分離器，液體沿器壁經錐體留下，氣體由分離內桶排除，脫氣塔的下部要有足夠大的空間，保證物料在脫氣塔內停留足夠的時間，由于胺的鹽酸鹽有很強的腐蝕性，因此應選用耐磨耐腐蝕的高材質合金。
干燥塔利用液體混合物中各組分揮發度的差別，使液體混合物部分汽化并使蒸氣部分冷凝，從而實現其所含組分的分離。是一種傳質分離的單元操作，將MTD和ODCB中的水分進行脫除，從而達到物料干燥的目的，同時采用了水在不同壓力下沸點不同的原理，干燥塔采用真空條件下操作，使溶液在加熱到較低的溫度下即可將水分蒸發分離出去，使操作更簡單，能耗更低。光氣化反應采用化學反應動力學原理，將光氣過量，從而加快主反應進行，提高溫度獲得較快反應速率，有利于甲苯二異氰酸酯的生成和抑制胺的鹽酸鹽的生成。脫氣工序采用不同壓力下沸點不同，在較低的壓力下，有利于胺的鹽酸鹽進行分解，同時采用化學反應動力學原理，提高溫度有利于分解反應的進行。HCL氣體工序采用不同壓力、不同溫度下氣體的溶解度不同，采用低壓力、高溫度的條件，將溶液中的光氣和HCL進行脫出，根據蒸餾原理，溶液噴淋而下與底部上升氣相接觸，氣體被汽提出來。根據不同溫度下氣體的溶解度不同，將光氣在低溫下溶解于溶劑當中，同時根據不同氣體在不同介質中的溶解度不同，將光氣溶解在易于溶解的溶劑中，達到良好吸收的目的，根據不同氣體在不同溫度下的沸點不同，對混合氣體進行冷卻分離[7]。
3.3 HCL解析塔
HCL解析塔是一臺普通填料塔，從脫氣來的物料進入上部進入分配盤，均勻地噴淋到填料床，上升氣從塔頂去脫氣冷凝器，對該設備的要求是耐HCL腐蝕，采用耐熱耐蝕的高材質合金。——論文作者：劉震