[发明专利]一种甲苯二异氰酸酯连续生产中热集成的溶剂回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲苯二异氰酸酯连续生产中溶剂的回收方法。

背景技术

聚氨酯材料具有改性方便、易加工成型、施工简便等特性，极其广泛地应用于各种绝热、 防震、隔音、垫材、包装和轻度结构等领域。异氰酸酯是聚氨酯工业的重要单体原料，由伯 胺光气化反应制备异氰酸酯的方法在专利中被多次报道，并已经在工业上大规模进行，尤其 是芳香族异氰酸酯TDI(甲苯二异氰酸酯)，其制备过程中可能发生的反应如下：

TDI+脲→TDI缩二脲    (7)

TDI+TDI缩二脲→聚脲  (8)

反应(1)、(2)是生成甲苯二异氰酸酯的主反应，其余为反应体系中的一些副反应。其中， 有机胺与光气反应生成氨基甲酰氯是一个快速强放热反应，反应过程好坏极大程度上取决于 混合效果。物料要混合均匀，防止有机胺局部过程过剩，发生副反应。同时，反应产生的氨 基甲酰氯和氨基盐酸盐会以固体形式析出，可能堵塞反应器。而反应(6)氨基甲酰氯和有机胺 反应生成脲被视为甲苯二异氰酸酯收率降低的主要原因。

化学反应动力学研究表明，TDI及TDI氨基甲酰氯与甲苯二胺的反应速率与甲苯二胺浓 度的平方成正比。因此，实际生产中采用大量惰性溶剂循环，以降低甲苯二胺的浓度，抑制 副反应的生成速率。同时采用光气过量法加快主反应的进行。

另一方面，TDI与甲苯二胺、脲、缩二脲的反应速度都比较快，而同脲和缩二脲的反应 在温度升高时速度有所加快。因为胺与光气的反应强烈放热，如不能及时移热，在不利的反 应条件和设备构造情况下，较高的温度引起副产物脲或焦油的形成增加。为了减少副产物， 一般将有机胺和光气各自溶解于大量的惰性有机溶剂中，在混合设备中进行快速混合。

因为有机异氰酸酯的反应活性很强，异氰酸酯的浓度过高会增加副反应发生的机会， 兼顾产量和收率，实际生产中控制异氰酸酯的浓度较低，以减少其与胺及氨基盐酸盐的接触 机会，而这一点一般也是通过使用较高溶剂量实现的。

惰性溶剂的回收一般采用两步精馏工艺，在回收大量惰性溶剂时能耗很高。溶剂回收 过程的改造和优化对于节能降耗、降低产品生产成本十分重要。

拜耳公司在专利EP 1371634A1(即CN 1467203A)中提出一种甲苯二异氰酸酯提纯过 程，在包含串联连接的上游蒸馏塔、换热器和下游蒸馏塔的热联合系统中分馏包含甲苯二异 氰酸酯、有机溶剂和小于2重量％光气的粗蒸馏原料。从上游蒸馏塔中回收的蒸汽用来在换 热器中使下游蒸馏塔的塔底产物重沸或者使下游蒸馏塔的进料重沸。把粗蒸馏原料分馏成富 含光气的不可凝气体流、富含溶剂产物流、富含高沸物的塔底馏分和富含甲苯二异氰酸酯物 流。但是，由于第一蒸馏塔的操作压力高于第二蒸馏塔，且第一蒸馏塔的处理物料量较多， 溶剂回收时大量的能耗其实是集中在第一蒸馏塔塔底再沸器。

现有TDI生产工艺中，光气化反应器出口的粗产物需要被加热并大部分循环在停留设 备中继续反应，以分解中间体氨基甲酰氯并使胺的盐酸盐与光气反应；只有一小部分进入下 游的脱气、氯化氢汽提等工序处理。TDI生产中另外很大一部分能量消耗主要集中在光气化 反应器出口的粗产物的升温。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种降低能耗进而降低生产成本的甲苯二 异氰酸酯连续生产中热集成的溶剂回收方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种甲苯二异氰酸酯连续生产中热集成的溶剂回收方法，包括如下步骤：将包含甲苯二 异氰酸酯和惰性有机溶剂的待蒸馏物料分别输入操作压力较高的第一溶剂脱除塔和操作压 力较低的第二溶剂脱除塔进行蒸馏，将第一溶剂脱除塔塔顶蒸汽通入第一冷凝器并将第二溶 剂脱除塔的部分塔釜液通入所述第一冷凝器进行换热，将第一溶剂脱除塔和第二溶剂脱除塔 的部分塔釜液通入第三溶剂脱除塔进行蒸馏；

从第一溶剂脱除塔的侧线和第二溶剂脱除塔的侧线采出含有微量甲苯二异氰酸酯的惰性 有机溶剂；

从第一溶剂脱除塔的塔顶、第二溶剂脱除塔的塔顶和第三溶剂脱除塔的塔顶获得含光气、 其他低沸物的不凝性气体；

从第一溶剂脱除塔的塔顶和第二溶剂脱除塔的塔顶获得含惰性有机溶剂和少量其他低沸 物的凝液；

从第三溶剂脱除塔的塔顶获得富含惰性有机溶剂的凝液；