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青島科大畢榮山團(tuán)隊(duì)在霧化輔助光氣化合成TDI新工藝研究方面取得新進(jìn)展

來源:青島科技大學(xué)      2023-08-14
導(dǎo)讀:甲苯二異氰酸酯(TDI)是生產(chǎn)聚氨酯的基本原料,主要用于生產(chǎn)軟質(zhì)聚氨酯泡沫及聚氨酯彈性體、涂料、膠黏劑等,是一種被廣泛使用的關(guān)鍵化學(xué)原料。目前TDI最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝是通過甲苯二胺(TDA)與光氣反應(yīng)的氣相光氣化法合成,但該工藝仍存在能耗高、高溫副反應(yīng)多等缺點(diǎn)。青島科技大學(xué)化工學(xué)院畢榮山副教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)TDI合成工藝提出了一種閃蒸霧化輔助光氣化方法(PRFA),該方法將TDA在反應(yīng)器中閃蒸霧化成微液滴,微液滴與高溫氣態(tài)反應(yīng)物接觸,使TDA微液滴瞬間汽化并發(fā)生光氣化反應(yīng)(反應(yīng)機(jī)理如圖1所示),從而降低TDA蒸發(fā)和升溫所需的能耗。

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圖1. TDA單液滴反應(yīng)機(jī)理示意圖

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圖2.霧化輔助光氣化的工藝流程

通過對(duì)PRFA工藝流程(圖2)進(jìn)行模擬分析,并與主流工藝進(jìn)行綜合分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)PRFA法在TDA液滴壽命、反應(yīng)溫度、液滴尺寸變化、反應(yīng)界面更新等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在新工藝下,光氣化反應(yīng)過程中的能耗也大大降低,平均和最高反應(yīng)溫度比目前工業(yè)上使用的最先進(jìn)的氣相法溫和得多,這些發(fā)現(xiàn)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面證明了新的PRFA工藝的具有很好的應(yīng)用前景。

該工作以“Novel atomization-assisted phosgenation for TDI synthesis from TDA: A theoretical study on single droplet reactivity”為題發(fā)表于化工領(lǐng)域中科院分區(qū)TOP期刊Chemical Engineering Science上,論文鏈接為https://doi.org/10.1016/j.ces.2023.119018,青島科技大學(xué)化工學(xué)院畢榮山副教授為論文的通訊作者,該研究得到了山東省自然科學(xué)基金的資助。

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