[發明專利]一種噴霧式氣液兩相光氣化制備異氰酸酯的方法

無效

• 申請號: 201210371863.0
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102875418A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 畢榮山;譚心舜;鄭世清
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C07C263/10
• 分類號: C07C263/10;C07C265/14
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于化工產品制備技術領域，涉及一種制備異氰酸酯的方法，特別是一種噴霧式氣液兩相光氣化制備異氰酸酯的方法。

背景技術：

目前，工業上對異氰酸酯的生產，都是利用胺在惰性溶劑參與下與過量光氣進行反應獲得，即光氣化反應；光氣化法可分為液相光氣化和氣相光氣化。所謂液相法和氣相法是針對進入反應器前胺物料的相態來分類的，TDA以過冷液體狀態進行反應器的工藝成為液相光氣法，以氣體狀態進入反應器的工藝成為氣相光氣化法。液相光氣化法是目前最普遍的異氰酸酯生產工藝，但液相光氣化生產方法具有兩個缺點：一是劇毒光氣的使用，特別是在生產過程中光氣的大量過量，使得過程的安全性降低，具有安全隱患；二是過量溶劑和光氣的存在，使得整個過程能耗很高，在增加了產品成本的同時，也對環境造成了污染，不利于節能減排；為了解決液相法高能耗的缺點，人們僅提出了氣相光氣化法，氣相反應的物料停留時間較短，可以提高單位時間的產量，獲得更大的空時產率，從而降低投資費用；EPA593334專利公開了一種在氣相中制備芳族二異氰酸酯的方法，二胺與光氣在不具有動態組件，并且管壁沿著縱軸逐漸變窄的管式反應器反應；該方法中的反應器沒有動部件，可減少光氣的泄露；EPA699657專利公開了一種在氣相中制備芳族異氰酸酯的方法，適當的二胺和光氣的反應是通過兩部分完成的，第一部分是占總反應體積的20-80%的混合系統，第二部分是接近活塞流占總反應體積的80-20%的反應系統；EP289840專利公開了在氣相中通過光氣化制備二異氰酸酯。光氣化是在不具有動態組件的圓柱室中進行的，反應溫度在200-600℃，反應條件湍流狀態下；CN101205197A專利公開了一種在氣相中制備異氰酸酯的方法，該方法是在絕熱氣相條件下，在伯胺沸點以上，在平均接觸時間為0.05-0.15秒的條件下進行的；CN200610110937.X專利公開了一種胺在氣相中光氣化的方法，該方法中胺是通過一種特定類型的換熱器來使胺氣化的；EPA928785專利公開了在氣相下進行胺的光氣化過程中使用微架構混合器。微結構混合器可以加強胺和光氣的混合反應，但是這種微結構混合器即使極小的固體都可能堵塞混合器；CN101429138A專利公開了一種制備異氰酸酯的方法，該方法包括將伯胺、光氣和惰性氣體分別預熱到別伯胺沸點高5-100℃的溫度，然后將預熱后的伯胺和惰性氣體混合，得到伯胺混合氣體，伯胺混合氣體與光氣在混合器內混合并進行初步反應，得到初步反應混合物，初步反應混合物進入管式反應器中進一步反應；氣相光氣化有其自身缺點：一是胺的大量汽化過程在大量消耗能量的同時，也會造成胺發生副反應，造成產率降低；二是由于氣相反應速度非常快，溫度非常高，在反應過程中常會生成焦渣，降低反應收率，并且有可能堵塞設備；三是反應后高溫氣相反應物需要快速冷凝成液相，需要加入惰性溶劑并且消耗冷量。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，尋求設計提供一種噴霧式氣液兩相光氣化法制備異氰酸酯的工藝方法，通過計算胺的單位反應熱高于汽化熱，每反應單位摩爾胺放出的熱就以汽化相當量的胺，對胺的反應熱與汽化熱進行匹配，利用反應熱來使胺汽化后進行氣相反應，可節省氣相光氣化法中由于汽化胺所消耗的熱量，降低反應器內的溫度，有利于減少固體的形成，避免堵塞反應器，同時節省猝滅冷量，降低猝滅用惰性溶劑用量，實現節能減排，由于沒有胺的氣化，避免胺在氣化過程中發生分解等副反應，提高異氰酸酯產品的收率。

為了實現上述目的，本發明的具體工藝是先把液相胺和高溫氣相光氣通入混合器中混合并進行反應得混合物，液相胺和光氣混合前被采用電加熱或蒸汽加熱方式加熱到過熱溫度為5～50℃，過熱狀態的胺溶液有利于后面的氣化；液相胺和光氣混合前不加入惰性溶劑或加入惰性溶劑，加入的惰性溶劑包括甲苯、二甲苯、間苯二甲酸二乙酯、氯苯和二氯苯，液相胺與惰性溶劑的重量配比為1：1～10；再將從混合器出來的混合物用惰性溶劑猝冷后進入噴霧式反應器進一步反應生成異氰酸酯，噴射結構的反應器能夠把液體胺或其混合物溶液快速分散成液滴粒徑為0.01～3mm的液滴，噴霧式反應器的噴嘴為文丘里式或拉法爾式結構，液相胺從噴嘴進入或從噴嘴的側邊環隙進入，或采用其他能達到噴霧液滴粒徑的分布范圍的噴霧器；最后將生成的異氰酸酯分別經過脫除光氣、HCl和溶劑后再經精餾提純得到產品異氰酸酯。