2,4‑二氨基甲苯提纯方法技术

2,4‑二氨基甲苯提纯方法，包括步骤：将由2,4‑二氨基甲苯和2,6‑二氨基甲苯所组成的初始原料混合物融化后送入已被预热的结晶器中；以预定降温速率降温结晶器直至晶体析出；保温直至结晶层成长完全；将结晶器中的残液放出，并以预定升温速率升温结晶器以对结晶层进行发汗处理；从结晶器中排出发汗液；提升结晶器温度以完全融化结晶器内部的结晶层，从而得到液态2,4‑二氨基甲苯产品。本发明专利技术通过精心设计各工艺步骤而使得2,4‑二氨基甲苯的提纯得以工业实用化。

【技术实现步骤摘要】
2,4-二氨基甲苯提纯方法
本专利技术涉及一种从混合二氨基甲苯(TDA)提纯2,4-二氨基甲苯的技术。
技术介绍
2,4-二氨基甲苯为重要的染料中间体，同时也是生产甲苯二异氰酸酯(TDI)的重要原材料。工业上合成TDA的方法通常是先将甲苯硝化得到混合二硝基甲苯，经过精馏分离除去邻位二硝基甲苯之后得到间位混合二硝基甲苯，再还原得到混合TDA，2,4-TDA和2,6-TDA含量主要有2种比例(质量异构比)：80:20左右或者65:35左右。因为纯2,4-TDA合成的染料质量更好，用纯2,4-TDA聚合的聚氨基甲酸酯的使用性能更佳，所以，经济、高效的提纯2,4-TDA具有广阔的工业前景。目前，国内外虽然有由混合TDA制备2,4-二氨基甲苯的相关报道，例如树脂法、分子筛法和衍生化结晶法。但树脂法、分子筛法产量较小，不能满足工业生产的需要，而衍生化结晶法残液难以处理，易造成二次污染。因此，环境污染小，生产工艺简单，能耗低的2,4-二氨基甲苯的提纯技术具有极高的市场价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供简单高效的2,4-二氨基甲苯的提纯技术。根据本专利技术的第一方面，提供了一种采用熔融结晶法提纯2,4-二氨基甲苯的方法。该方法包括步骤：将由2,4-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯所组成的初始原料混合物在90-100℃下融化后送入已被预热的结晶器中，在初始原料混合物中2,4-二氨基甲苯:2,6-二氨基甲苯为75～85:25～15；并且其中结晶器预热温度与初始原料混合物的融化温度相一致；以0.5-3℃/小时的预定降温速率降温结晶器直至62-70℃的晶体析出温度；保持上述晶体析出温度0.5-4小时直至结晶层成长完全；将结晶器中的残液放出，并以2-8℃/小时预定升温速率升温结晶器至80-90℃的预定发汗温度以对结晶层进行发汗处理；保持上述预定发汗温度0.5-4小时；从结晶器中排出发汗液；提升结晶器温度至100℃左右以完全融化结晶器内部的结晶层，从而得到液态2,4-二氨基甲苯产品。本专利技术通过精心设计各工艺步骤而使得2,4-二氨基甲苯(2,4-TDA)的提纯得以工业实用化。在一个具体实施例中，本专利技术的方法还可以包括：用所得液态2,4-二氨基甲苯产品替代初始原料混合物以重复执行上述各个步骤。在这种情况下，还可以对所得液态2,4-二氨基甲苯产品再循环重复执行上述各个步骤直至所得液态2,4-二氨基甲苯产品达到预定纯度，例如99％以上。进一步地，再循环重复过程中所得发汗液和/或残液也可以被作为原料成分而再次引入结晶器。因此，该实施例在提高产品纯度的同时还可以最小化工业废品。在另一个具体实施例中，本专利技术的方法还可以包括：将上述初始原料混合物与所得发汗液混合配料后重复执行上述各个步骤。这种情况下，初始原料混合物与所得发汗液的混合配料(或给料)比例优选为4:1左右。大量实践已经表明，该混合给料比例能够以最低工艺成本取得最佳产品收率。在又一个具体实施例中，本专利技术的方法还可以包括：在结晶器向外排出相应物料时加热结晶器的出料口。这种情况下优选使用水蒸气来加热结晶器的出料口。加热结晶器出料口可以避免物料沉滞从而顺畅排出物料。在又一个具体实施例中，也可以使用水蒸气加热方式来提升结晶器温度至100℃左右以完全融化结晶器内部的结晶层。在上述两个实施例中，使用水蒸气加热既不会过度加热结晶器，又方便控制加热温度。另外，可以使用同一蒸汽源来执行结晶器出料口加热以及结晶的融化加热。在一个具体实施例中，本专利技术的方法还可以包括：在结晶器中始终保持氮气保护气氛。采用氮气作为结晶保护气氛既节省成本又环保，同时还提升了产品质量。根据本专利技术的第二方面，提供了一种提纯系统，用于从由2,4-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯所组成的初始原料混合物中提纯2,4-二氨基甲苯。该提纯系统包括：结晶器，具有进料口和出料口，其中结晶器还包括围绕其布置并用于改变其温度的调温套筒，调温套筒具有循环水进口和循环水出口；换热器，用于加热或冷却调温套筒中的循环水；原料罐，与结晶器的进料口连通；产品接收罐，与结晶器的出料口连通；发汗液接收罐，与结晶器的出料口连通；以及残液接收罐，与结晶器的出料口连通。本专利技术的提纯系统可以非常方便地执行本专利技术的提纯方法或工艺，并且结构紧凑从而整体占地面积小。在本专利技术的提纯系统的第一具体实施例中，结晶器可以为竖管式结晶器，进料口位于结晶器的上部而出料口位于结晶器的下部；调温套筒可以为围绕结晶器布置的竖管式调温套筒，循环水进口位于调温套筒的下部而循环水出口位于调温套筒的上部；以及换热器可以包含上下串联布置的加热器和冷却器，将调温套筒的循环水进口和循环水出口连通的循环水管路分别延伸穿过加热器和冷却器。本专利技术的这种进出口以及串联布置设计非常适合晶体的形成/融化并可以最佳化换热效率。在第一具体实施例的提纯系统中，进一步地，加热器可以位于冷却器之上，加热器具有位于上部的蒸汽进口和位于下部的冷凝水出口，冷却器具有位于上部的冷却循环水出口和位于下部的冷却循环水进口。这种进出口设计进一步优化了换热。在第一具体实施例的提纯系统中，又进一步地，还可以包括：循环水罐，与循环水管路以及调温套筒共同构成循环水回路；以及水循环装置，用于强制循环流动循环水回路中的水。循环水罐相当于水库而起到对循环水的缓冲调节作用。在本专利技术的提纯系统的第二实施例中，结晶器的出料口可以通过阀门例如单向阀与至少部分向下延伸的总管连通，产品接收罐、发汗液接收罐以及残液接收罐分别通过相应的支管与总管连通，并且每个支管上均设置有阀门例如单向阀。阀门与总管/支管的配合使用使得各工艺步骤可以非常方便地独立执行。在第二具体实施例的提纯系统中，进一步地，原料罐可以具有原料进口与原料出口，在将原料罐的原料出口与结晶器的进料口连通的原料供送管路中可以设置有泵送装置。这种情况下，总管还可以通过阀门例如单向阀与位于泵送装置上游的原料供送管路连通。本专利技术的这种结构设计使得残液/发汗液/产品可以直接选择性参与再循环结晶过程。在本专利技术的第三具体实施例的提纯系统中，原料罐、产品接收罐、发汗液接收罐与残液接收罐可以分别设有用于接收氮气的进气口。本专利技术的这种设计可以营造相应的低成本环保惰性保护气氛。在本专利技术的第四具体实施例的提纯系统中，原料罐还可以设有回料口，并且产品接收罐、发汗液接收罐与残液接收罐可以分别具有通过阀门例如单向阀与原料罐的回料口连通的排料口。本专利技术的这种结构设计使得残液/发汗液/产品可以间接选择性参与再循环结晶过程。在本专利技术的第五具体实施例的提纯系统中，结晶器中设有回转式结晶管，结晶器的下部还设有与结晶管连通的排泄腔以及围绕排泄腔布置的外部加热套，外部加热套上分别设有蒸气进口和冷凝水出口。本专利技术的这种结构设计可以非常方便地避免物料滞留现象。附图说明图1为本专利技术的提纯系统的结构示意图；以及图2为本专利技术的熔融结晶工艺流程示意图。具体实施方式下面结合附图来详细描述本专利技术的提纯方法和系统。本领域技术人员应该理解，以下的详细描述只是为了更好的理解本专利技术，并不用于限制本专利技术。参见图1，本专利技术的提纯系统主要可用于从由2,4-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯所组成的初始原料混合物中提纯2,4-二氨基甲苯。该提纯系统主要包括结晶器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用熔融结晶法提纯2,4‑二氨基甲苯的方法，包括步骤：将由2,4‑二氨基甲苯和2,6‑二氨基甲苯所组成的初始原料混合物在90‑100℃下融化后送入已被预热的结晶器中，在初始原料混合物中2,4‑二氨基甲苯:2,6‑二氨基甲苯＝75～85:25～15；并且其中结晶器预热温度与初始原料混合物的融化温度相一致；以0.5‑3℃/h的预定降温速率降温结晶器直至62‑70℃的晶体析出温度；保持上述晶体析出温度0.5‑4h直至结晶层成长完全；将结晶器中的残液放出，并以2‑8℃/h预定升温速率升温结晶器至80‑90℃的预定发汗温度以对结晶层进行发汗处理；保持上述预定发汗温度0.5‑4h；从结晶器中排出发汗液；提升结晶器温度至100℃左右以完全融化结晶器内部的结晶层，从而得到液态2,4‑二氨基甲苯产品。

【技术特征摘要】
1.一种采用熔融结晶法提纯2,4-二氨基甲苯的方法，包括步骤：将由2,4-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯所组成的初始原料混合物在90-100℃下融化后送入已被预热的结晶器中，在初始原料混合物中2,4-二氨基甲苯:2,6-二氨基甲苯＝75～85:25～15；并且其中结晶器预热温度与初始原料混合物的融化温度相一致；以0.5-3℃/h的预定降温速率降温结晶器直至62-70℃的晶体析出温度；保持上述晶体析出温度0.5-4h直至结晶层成长完全；将结晶器中的残液放出，并以2-8℃/h预定升温速率升温结晶器至80-90℃的预定发汗温度以对结晶层进行发汗处理；保持上述预定发汗温度0.5-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏德水，朱建华，黄津，于建才，王长飞，
申请(专利权)人：河北丰源环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13