Традиционный фосгенный метод получения изоцианатов из карбаматов высокотоксичен, требует сложных мер безопасности и сопровождается образованием больших количеств отходов. В связи с этим актуальной альтернативой является термическое разложение карбаматов, однако процесс осложняется обратимостью реакции, требующей быстрого разделения продуктов. Разработана экспериментальная установка с реакторным узлом, обеспечивающим высокоскоростное разделение продуктов термического разложения карбаматов в газовой фазе для предотвращения их обратного взаимодействия. Предложена технологическая схема, включающая плавитель для расплавления исходного карбамата, электрообогреваемый реактор, систему подачи инертного газа с калорифером для нагрева газа, двухступенчатую систему конденсации и емкости для сбора фенола и изоцианата. Предложенное конструктивное решение позволяет минимизировать контакт продуктов разложения и тем самым повысить выход целевого продукта. Определены проектные зависимости для плавителя и калорифера. Обоснована необходимость дополнительного нагрева корпуса реактора для компенсации теплопотерь; критерием оптимального режима является равенство температур газа на входе и выходе реактора. Разработана детальная методика эксперимента, включающая выход на тепловой режим, переключение с воздуха на азот, контроль расхода расплава и безопасное завершение процесса. Особое внимание уделено обеспечению пленочного режима течения расплава, что способствует равномерному нагреву и снижает риск локальной деструкции карбамата. Совокупность проектных, режимных и методических решений создает полную инженерную основу для проведения эксперимента по термическому разложению карбаматов в плёночном реакторе. Реализация подхода позволит получать стабильные и воспроизводимые результаты разделения карбаматов.
The traditional phosgene method for the production of isocyanates from carbamates is highly toxic, requires complex safety measures and is accompanied by the formation of large amounts of waste. In this regard, the thermal decomposition of carbamates is a relevant alternative, however, the process is complicated by the reversibility of the reaction, which requires rapid separation of the products. An experimental installation with a reactor unit has been developed that provides high-speed separation of the products of thermal decomposition of carbamates in the gas phase to prevent their reverse interaction. A technological scheme has been proposed, including a melter for melting the initial carbamate, an electrically heated reactor, an inert gas supply system with a heater for gas heating, a two-stage condensation system and tanks for collecting phenol and isocyanate. The proposed design solution minimizes the contact of the decomposition products and thereby increases the yield of the target product. Design dependencies for the melter and the heater have been determined. The necessity of additional heating of the reactor body to compensate for heat losses has been substantiated; the criterion for the optimal mode is the equality of gas temperatures at the inlet and outlet of the reactor. A detailed experimental procedure has been developed, including reaching the thermal regime, switching from air to nitrogen, controlling the melt flow rate and safely completing the process. Special attention is paid to ensuring the film flow regime of the melt, which contributes to uniform heating and reduces the risk of local degradation of the carbamate. The combination of design, regime and methodological solutions creates a complete engineering basis for conducting an experiment on the thermal decomposition of carbamates in a film reactor. Implementation of the approach will allow obtaining stable and reproducible results of carbamate separation.