TDI轻重溶剂生产工艺的对比探究

贾晓朵　李卫俊　田正义　刘从建　柳晟　谢睿

【摘  要】TDI（甲苯二异氰酸酯）一般是由TDA（甲苯二胺）通过光气化反应制得，通过对轻重溶剂的生产工艺进行对比，分析优缺点，确定工业生产更为适用的工艺方法，提出重溶剂转产轻溶剂的技术指导，增强企业活力和市场竞争能力，在TDI生产技术领域具有推广性和运用价值。

【关键词】甲苯二异氰酸酯;轻溶剂;重溶剂;

【中图分类号】TQ        【文献标识码】A

TDI（甲苯二异氰酸酯）一般是由TDA（甲苯二胺）通过光气化反应制得，为减缓二氨基甲酰氯和TDA、TDA和TDI等相互接触反应，生产使用过量的惰性溶剂，由于各种溶剂的物理化学性质不同，在光气化反应中选择的惰性溶剂也不相同，一般可分为两类：低于TDI沸点的溶剂称为轻溶剂，如甲苯、氯苯等，高于TDI沸点的溶剂称为重溶剂，如间苯二甲酸二乙酯（DEIP），反应方程式及流程框图见图1：

2 轻重溶剂参与的光化反应比较

目前国内外TDI产业均采用轻溶剂工艺，而银光公司采用的是巴斯夫“重溶剂”工艺，沧化采用的是杜邦“轻溶剂”工艺，这两类工艺技术的特点对比见图2。

2.1重溶剂生产工艺

以重溶剂如DEIP（间苯二甲酸二乙酯）作溶剂，在高压条件下进行光气化反应，即通常所称的“重溶剂生产工艺”。

该工艺中使用的重溶剂在反应中起到了分散剂的作用，在分离中又起到了保护作用，从而大大降低了TDI在高温区的停留时间和浓度，有效地减少了TDI的分解和聚合反應。在高压下进行热光气化反应操作降低了从氯化氢中分离未转化的光气的难度，因为只需用循环水冷却高压下的气体就可以使大部分光气冷凝。这样就可以节省并减小设备尺寸、简化设备。尽快的从混合物中分离出副产物HCL也可以促使热光气化反应向生成产物的方向进行。但该工艺的光气化反应中，重溶剂容易与光气形成副产物，从而使反应收率降低，堵塞反应器、管道、分离设备，影响开车率。同时，重溶剂的价格昂贵，其大量的消耗会增加最终产品TDI的生产成本，而且，光气在重溶剂中的溶解度小，这样就不能用其吸收残余光气，而必须另外设计一套用轻溶剂甲苯吸收光气的光气回收系统，大大的增加了设备费用。

2.2轻溶剂生产工艺

以轻溶剂如氯苯（MCB）作溶剂，在低压条件下进行光化反应，即通常称的“轻溶剂生产工艺”。

采用轻溶剂作为光化反应过程的惰性溶剂，其市场价格较低又不参与光化反应，所以消耗少，有效地降低了生产TDI的成本。而且轻溶剂氯苯（MCB）还有溶解光气的作用，可以用其吸收光化反应系统中的残余光气，而不需要设计其他系统吸收多余光气，减少了生产所需的设备和原料，简化了生产流程，也减少了光气泄漏的机会，在TDI的生产中尽量地减少有毒物质光气的泄漏是很有必要的。采用低压操作，对设备材质的要求也相应降低，这就可以采用比较容易得到的材料，降低了设备费用;而且，在接近常压的条件下操作，使操作难度大大降低，能够使工艺稳定进行。

3重溶剂向轻溶剂的技术转换

“轻溶剂生产工艺”相对“重溶剂生产工艺”，工艺流程相对简单，设备比较少，系统光气存量小安全，目前世界上及国内已基本实现了用轻溶剂邻二氯苯代替重溶剂生产TDI的生产方法。对于“重溶剂”生产线，如何利用现有的工艺技术和设备，用最小的投资，实现“重溶剂”向“轻溶剂”技术转换，使企业获得最大的经济收益，是至关重要的。

在TDI合成主反应采用冷、热两步反应，冷反应原用混合强度高的喷射式反应器，使TDA和溶剂的混合液与光气在短的时间内完成反应，减少副反应发生的几率。热反应装置原用塔式反应器，将反应生成的副产物HCl快速的分离出来，保证了反应向正反应方向发生，确保热反应的效果。原料TDA（甲苯二胺）合成工艺中不需要单独脱除焦油，焦油可随之TDA参加TDI合成反应，有效提高了TDA的利用率，生产光气的原料一氧化碳（CO）工艺工序简单，原材料质量指标要求低。

残渣浓缩使用杜邦“轻溶剂工艺”List技术连续浓缩，确保残渣处理干净，减轻工人工作强度，保护工作环境。

4 结语

在光气化反应的生产工艺中，重溶剂法是上世纪的主导方法，存在生产能耗大、安全系数偏低等问题;而轻溶剂法在反应、产品分离、能耗费用以及安全性能方面都有着不可比拟的优越性，目前世界上及国内企业已基本实现了用轻溶剂邻二氯苯代替重溶剂生产TDI的生产工艺，并且在气相光气法生产TDI工艺中得到更广泛的应用。

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作者简介：

贾晓朵，女，1980年出生，工程硕士，高级工程师，研究方向为聚氨酯生产和研发。