一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺制造技术

本发明专利技术涉及异氰酸酯的制备方法领域，具体为一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，包括以下步骤：将二(三氯甲基)碳酸酯和溶剂在配制釜中混合搅拌，得到氯甲酸三氯甲酯；向胺溶液中滴加盐酸，加热后冷凝除水；将胺溶液和氯甲酸三氯甲酯与反应器中混合，得到粗制的异氰酸酯；向反应器中通入惰性气体，将反应生成的氯化氢从反应器中排除至尾气收集箱中，并对尾气收集箱中的气体进行处理；通过蒸馏塔对所述粗制的异氰酸酯进行纯化，即得到异氰酸酯产品。本发明专利技术所采用的制备工艺更加环保安全且能带来更高的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺
本专利技术涉及异氰酸酯的制备方法领域，具体为一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺。
技术介绍
异氰酸酯作为一种重要的化工中间体，广泛应用于聚氨酯、涂料、染料、保温材料和医药领域，具有广阔的市场前景。光气化反应技术是目前制备异氰酸酯最主要的方法，在工业化生产装置中，只有极少量的异氰酸酯采用非光气化法生产。光气化反应一般指有光气作为反应物参与的反应。对有机异氰酸酯而言，其具体反应过程可分为两个阶段：在第一阶段有机胺和光气反应生产酰氯和氯化氢，反应放出的氯化氢又可能和反应物的胺基结合形成胺盐，反应过程剧烈放热，称为冷反应；在第二阶段酰氯分解生成异氰酸酯和氯化氢，胺盐也进一步和光气反应生成异氰酸酯和氯化氢，反应为吸热反应，也称热反应。由于技术的封锁和保密，现在对异氰酸酯光气化反应动力学测定的文献未见报道，但统一的共识是冷反应速度非常快，而热反应速度较慢，副反应速度则介于两者之间。对于整个光气化过程，生产酰氯和盐酸盐的反应是整个光气化反应过程的关键步骤。一般情况下，希望产生更多的酰氯而尽量少的盐酸盐，因为酰氯更容易分解成产品异氰酸酯和副产物氯化氢，而盐酸盐再与光气反应生成目标产物异氰酸酯则要缓慢得多。因此，对冷反应的控制是整个光气化反应过程的关键核心，公开的光气化反应文献主要在专利中出现，90％以上都是针对冷反应过程。光气化反应技术是目前工业化规模生产有机异氰酸酯最主要的工艺技术，具有工艺成熟、反应收率高等优点，但由于反应过程涉及剧毒物质光气和生产副产物氯化氢，使其存在安全和环保等隐患。一直以来，利用光气制备异氰酸酯的工艺备受争论，而对采用非光气法取代光气法的研究也备受关注。然而到目前为止，非光气化法异氰酸酯制备技术无论在经济效益还是技术成熟度上，在短期内都还难以与光气化法竞争，因此对光气化法异氰酸酯生产技术进一步研究挖潜，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，本专利技术所采用的制备工艺更加环保安全且能带来更高的经济效益。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，所述工艺步骤为：步骤一、将二(三氯甲基)碳酸酯和溶剂在配制釜中混合搅拌，得到氯甲酸三氯甲酯；步骤二、向胺溶液中滴加盐酸，当胺溶液PH<2时开始对溶液加热，同时通过回流冷凝器分离出所述胺溶液中的水，直至分水器中无水珠形成；步骤三、将经过步骤二除水后的胺溶液至少分流一部分和步骤一得到的氯甲酸三氯甲酯分别加热气化成气相状态；步骤四、将步骤三中得到的气相胺溶液和液态胺溶液一同放入装有气相氯甲酸三氯甲酯的反应器中混合反应5h，得到粗制的异氰酸酯；步骤五、向反应器中通入惰性气体，将反应生成的氯化氢从反应器中排除至尾气收集箱中，并对尾气收集箱中的气体进行处理；步骤六、通过蒸馏塔对所述粗制的异氰酸酯进行纯化，即得到异氰酸酯产品。进一步地，所述溶剂为甲苯溶液或二氯乙烷溶液。进一步地，所述胺为一元胺或二元胺。进一步地，所述胺为1，6-二氨基己烷、1，5-二氨基戊烷、1，3-二(氨基甲基)环己烷中的一种或多种。进一步地，所述步骤五的尾气处理为采用阴极氧化法和氯化氢催化氧化法将所述尾气制备为氯气。进一步地，步骤四中加入的气相氯甲酸三氯甲酯的温度为250-450℃其中光气氯甲酸三氯甲酯与胺首先进行混合，然后在反应器中转化成异氰酸酯。为制备异氰酸酯，优选先将氯甲酸三氯甲酯和胺供至一个混合区域，胺和氯甲酸三氯甲酯在该混合区域中混合而形成反应混合物。随后，将反应混合物供至反应器中，在该反应器中转化成异氰酸酯。胺和光气在反应器中的转化优选在气相中进行。为此目的，反应器中的绝对压力优选在0.3-3bar范围内，更优选地在0.8-3.0bar范围内。温度优选在250-550℃范围内，特别是在300-500℃范围内。为了能够在气相中进行反应，也优选以气态形式加入胺和光气。为此目的，胺的温度优选在200-400℃范围内。加入的胺的绝对压力优选在0.05-3bar范围内。加入的氯甲酸三氯甲酯的温度优选在250-450℃范围内。为此目的，通常将氯甲酸三氯甲酯在加入之前用本领域技术人员已知的方法加热。为了加热氯甲酸三氯甲酯和胺以及使胺汽化，例如，可使用电加热或燃烧燃料直接或间接加热。所用的燃料通常为燃料气体，例如天然气。但是由于降低压力会降低胺的沸点，也可能例如使用蒸汽加热。在这里蒸汽的压力根据胺的沸点来选择。蒸汽的合适蒸汽压例如在40-100bar范围内。这导致蒸汽的温度在250-311℃范围内。然而，也可以使用温度高于311℃的蒸汽来汽化胺。一般而言，必须通过多级才能将胺加热到反应温度。通常，为此目的，首先将胺预热，然后汽化，然后过热。通常汽化过程需要最长的停留时间，从而导致胺的分解。为了将其减到最少，在较低的温度下(例如通过降低压力产生)进行蒸发是有利的。为了在汽化后将汽化的胺过热到反应温度，用蒸汽加热通常是不够的。为进行过热，通常使用电加热或燃烧燃料进行直接或间接加热。与胺的汽化相反，光气通常在相当低的温度下汽化。因此，光气通常可以用蒸汽汽化。然而，将光气加热到反应温度的必须的过热过程通常只能用电加热或燃烧燃料进行直接或间接加热。用于将胺光气化制备异氰酸酯的反应器是本领域技术人员已知的。通常使用的反应器为管式反应器。在反应器中，胺与光气反应生成相应的异氰酸酯和氯化氢。通常加入过量的光气，使得在反应器中形成的反应气体，以及生成的异氰酸酯和氯化氢，都含有光气。除了可使用管式反应器之外，也可以使用基本上是立方形的反应室，例如平板反应器。反应器的任意所需不同截面都是可行的。可以用于制备异氰酸酯的胺为一元胺、二元胺、三元胺或更高官能度的胺。优选使用一元胺或二元胺。根据所使用的胺，可制备相应的单异氰酸酯、二异氰酸酯、三异氰酸酯或更高官能度的异氰酸酯。优选根据本专利技术的方法制备单异氰酸酯或二异氰酸酯。胺和异氰酸酯可以是脂族、脂环族或是芳香族的。胺优选为脂族或脂环族的，更优选为脂族的。脂环族异氰酸酯是含有至少一个脂环族的环体系的异氰酸酯。脂族异氰酸酯是仅具有键合于直链或者支链上的异氰酸酯基团的异氰酸酯。芳香族异氰酸酯是具有至少一个键合于至少一个芳香环体系上的异氰酸酯基团的异氰酸酯。术语“脂(环)族异氰酸酯”在下文中用于表示脂环族和/或脂族异氰酸酯。芳香族单异氰酸酯和二异氰酸酯的实例优选为具有6-20个碳原子的那些，例如苯基异氰酸酯，单体的2，4’-和/或4，4’-亚甲基-二(苯基异氰酸酯)(MDI)、2，4-和/或2，6-甲代亚苯基二异氰酸酯(TDI)和1，5-或1，8-萘基二异氰酸酯(NDI)。脂(环)族二异氰酸酯的实例为脂族二元异氰酸酯如1，4-四亚甲基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯(1，6-二异氰酸根合己烷)、1，8-八亚甲基二异氰酸酯、1，10-十亚甲基二异氰酸酯、1，12-十二亚甲基二异氰酸酯、1，14-十四亚甲基二异氰酸酯、1，5-二异氰酸根合戊烷、新戊烷二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，其特征在于，所述工艺步骤为：/n步骤一、将二(三氯甲基)碳酸酯和溶剂在配制釜中混合搅拌，得到氯甲酸三氯甲酯；/n步骤二、向胺溶液中滴加盐酸，当胺溶液PH<2时开始对溶液加热，同时通过回流冷凝器分离出所述胺溶液中的水，直至分水器中无水珠形成；/n步骤三、将经过步骤二除水后的胺溶液至少分流一部分和步骤一得到的氯甲酸三氯甲酯分别加热气化成气相状态；/n步骤四、将步骤三中得到的气相胺溶液和液态胺溶液一同放入装有气相氯甲酸三氯甲酯的反应器中混合反应5h，得到粗制的异氰酸酯；/n步骤五、向反应器中通入惰性气体，将反应生成的氯化氢从反应器中排除至尾气收集箱中，并对尾气收集箱中的气体进行处理；/n步骤六、通过蒸馏塔对所述粗制的异氰酸酯进行纯化，即得到异氰酸酯产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，其特征在于，所述工艺步骤为：
步骤一、将二(三氯甲基)碳酸酯和溶剂在配制釜中混合搅拌，得到氯甲酸三氯甲酯；
步骤二、向胺溶液中滴加盐酸，当胺溶液PH<2时开始对溶液加热，同时通过回流冷凝器分离出所述胺溶液中的水，直至分水器中无水珠形成；
步骤三、将经过步骤二除水后的胺溶液至少分流一部分和步骤一得到的氯甲酸三氯甲酯分别加热气化成气相状态；
步骤四、将步骤三中得到的气相胺溶液和液态胺溶液一同放入装有气相氯甲酸三氯甲酯的反应器中混合反应5h，得到粗制的异氰酸酯；
步骤五、向反应器中通入惰性气体，将反应生成的氯化氢从反应器中排除至尾气收集箱中，并对尾气收集箱中的气体进行处理；
步骤六、通过蒸馏塔对所述粗制的异氰酸酯进行纯化，即得到异氰酸酯产品。


2.根据权利要求1所述的一种采用光气化反应制备异氰酸酯的工艺，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐西之，巩绪干，
申请(专利权)人：新沂市永诚化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32