非光气异氰酸酯热解反应釜流场和温度场的CFD模拟研究

何奇奇 贺 鹏 王利国 曹 妍 陈家强 刘 辉 李会泉,4

(1.北京化工大学 化学工程学院 化工资源有效利用国家重点实验室,北京 100029；2.中国科学院过程工程研究所 中国科学院绿色过程与工程重点实验室，北京 100190；3.大连洁净能源创新研究院，大连 116023；4.中国科学院大学 化学工程学院，北京 100049)

引 言

近年来，随着聚氨酯工业的不断发展，聚氨酯原料及其下游制品的需求量逐年增加，二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)作为合成聚氨酯的单体，年均消耗量不断增长[1]。传统工业上采用光气法[2-3]生产MDI，然而光气剧毒且生成的副产物盐酸对设备腐蚀严重。非光气法采用无毒的原料以及绿色合成路线，可以满足人们对节能环保的要求。其中，氨基甲酸酯热解法[4]是非光气合成MDI最有工业化潜力的路线。

合适的反应器类型、适宜的热解条件是氨基甲酸酯热分解制备异氰酸酯工艺的重点及难点。目前，氨基甲酸酯热解研究主要集中于实验及反应机理研究[5]，针对反应器的研究还比较缺乏。热解反应过程具有以下特点：(1)反应速率对热解温度变化十分敏感；(2)产物异氰酸酯含有异氰酸根，是热敏性物质，高温下极易聚合[6]。二苯甲烷二氨基甲酸酯(MDC)热解反应为均相可逆平衡反应，MDC在高温条件下脱去两分子甲醇生成MDI。

由于供热和停留时间方面的优势，搅拌釜是常用的热解反应器，然而氨基甲酸酯热分解反应是高温加压反应，很难通过实验手段在线获取搅拌热解反应釜内部的速度、温度分布情况，这给氨基甲酸酯热分解反应装置的放大规律研究提出了挑战。……