一種反應(yīng)精餾法制備異氰酸酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于異氰酸酯制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種反應(yīng)精餾法制備異氰酸酯的方法，將胺與液態(tài)光氣反應(yīng)制備異氰酸酯，胺與液態(tài)光氣先在噴射反應(yīng)器中進(jìn)行冷反應(yīng)，之后進(jìn)入反應(yīng)精餾塔進(jìn)行熱反應(yīng)制備粗異氰酸酯，同時(shí)精餾分離出過量光氣和副產(chǎn)物HCL氣體。
【背景技術(shù)】
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[0002]有機(jī)異氰酸酯類化合物中NCO官能團(tuán)的高反應(yīng)活性使其廣泛用作農(nóng)藥、醫(yī)藥等精細(xì)化工產(chǎn)品合成中間體和聚氨酯材料合成原料。目前，盡管已發(fā)展了多種合成有機(jī)異氰酸酯的方法，但迄今為止，世界90%以上的有機(jī)異氰酸酯產(chǎn)品，包括MD1、TD1、HDI等大噸位和骨干型產(chǎn)品，仍采用光氣法生產(chǎn)。傳統(tǒng)的光氣法是由惰性溶劑中的胺和過量光氣反應(yīng)生成異氰酸酯和HCL氣體，光化反應(yīng)大多是在反應(yīng)釜中進(jìn)行，在傳統(tǒng)的光氣回收系統(tǒng)中，將反應(yīng)過程中的過量光氣和副產(chǎn)物HCL氣體分離出來，進(jìn)入到甲苯吸收塔吸收光氣，HCL等雜質(zhì)氣體從塔頂排出去尾氣系統(tǒng)；再將甲苯吸收液通入解吸塔，解吸出來的光氣去其它工序，剩余甲苯則返回吸收塔吸收光氣。中國專利CN1304927A公開了一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法及其裝置，所述的方法是甲苯二胺溶解在有機(jī)溶劑中，與光氣在噴射反應(yīng)器中進(jìn)行冷反應(yīng)，反應(yīng)生成甲苯二氨基甲酰氯和少量甲苯氨基甲酰氯一氨基鹽酸鹽；將冷反應(yīng)物料通入到塔式反應(yīng)器中進(jìn)行熱反應(yīng)，反應(yīng)生成甲苯二異氰酸酯，并分離產(chǎn)物混合物，在塔底得到甲苯二異氰酸酯、溶劑和光氣；純度大于92%的高純度光氣由塔式反應(yīng)器中部側(cè)線流出，不經(jīng)過處理直接循環(huán)利用，光氣出口溫度90 0C?95 °C ;反應(yīng)生成的HCL氣體和過量光氣的混合物在塔式反應(yīng)器上部被分離，進(jìn)入HCL精制塔，該方法中要得到高純度的光氣以循環(huán)利用，就必須提高塔式反應(yīng)器側(cè)線出料的溫度，這將導(dǎo)致塔底再沸器的熱負(fù)荷大幅增加；如果塔式反應(yīng)器側(cè)線溫度較低，出料光氣中會(huì)含有相對(duì)較高濃度的HCL，這不利于光化反應(yīng)的進(jìn)行；中國專利CN101774948A公開了一種連續(xù)制備甲苯二異氰酸酯的方法，甲苯二胺和溶劑DEIP混合，在噴射反應(yīng)器中同過量液態(tài)光氣進(jìn)行低溫光氣化反應(yīng)，在光化反應(yīng)塔中加熱裂解，使中間產(chǎn)物甲苯二氨基甲酰氯進(jìn)一步分解生成甲苯二異氰酸酯；光化反應(yīng)塔中部側(cè)線出料進(jìn)入一個(gè)光氣精餾塔，塔釜提純的光氣返回循環(huán)利用，塔頂分離的HCL氣體和部分光氣去HCL吸收系統(tǒng)；光化反應(yīng)塔塔頂?shù)腍CL氣體和過量光氣去脫HCL塔。該方法雖然對(duì)側(cè)線出料的光氣進(jìn)行了提純處理，但光氣精餾塔塔頂分離的HCL氣體會(huì)帶走部分光氣，這部分氣體直接去了 HCL吸收系統(tǒng)會(huì)造成光氣的浪費(fèi)；要想HCL氣體量越小，則需光化反應(yīng)塔側(cè)線出料溫度越高，導(dǎo)致反應(yīng)塔內(nèi)熱負(fù)荷越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，尋求設(shè)計(jì)提供一種反應(yīng)精餾法制備異氰酸酯的方法，既能降低反應(yīng)精餾塔能耗，也能保證回收光氣的純度，同時(shí)也可以提高光氣利用率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制備異氰酸酯的具體工藝過程為:
[0005](I)、冷光化反應(yīng):先將胺和循環(huán)溶劑按照重量比為1:1?5，優(yōu)選1:2?3的比例在外接的混合器中完全混合，再將混合后的胺和循環(huán)溶劑與從光氣儲(chǔ)罐中由光氣出料泵打出來的液態(tài)光氣一起進(jìn)入壓力為10?20barg的噴射反應(yīng)器進(jìn)行冷反應(yīng)得到反應(yīng)物料，其中胺與液態(tài)光氣的摩爾比為1:4?10，優(yōu)選1:6?8 ;
[0006](2)、熱光化反應(yīng):從噴射反應(yīng)器中出來的反應(yīng)物料通過反應(yīng)精餾塔的下部進(jìn)入反應(yīng)精餾塔進(jìn)行熱光化反應(yīng)，生成粗異氰酸酯，產(chǎn)出副產(chǎn)物HCL氣體，光氣和HCL氣體經(jīng)過反應(yīng)精餾塔冷凝器冷凝到40°C，冷凝下來的光氣進(jìn)行回流，不凝的HCL氣體進(jìn)入HCL精制塔進(jìn)行HCL精制，反應(yīng)精餾塔塔釜溫度加熱至140°C?160°C，優(yōu)選145°C?155°C，得到粗異氰酸酯、光氣和循環(huán)溶劑的混合液；粗異氰酸酯由反應(yīng)精餾塔底部進(jìn)入外接的粗異氰酸酯精制系統(tǒng)進(jìn)一步精餾得到異氰酸酯，反應(yīng)精餾塔集反應(yīng)與精餾于一體，采用高壓操作系統(tǒng)，壓力為 10 ?2Obarg,優(yōu)選 15barg ；
[0007](3)、光氣精制:由反應(yīng)精餾塔中部側(cè)線采出的光氣溫度為80 °C?90 °C，優(yōu)選82?88°C，更優(yōu)選84°C?86°C，光氣從光氣精制塔的塔頂進(jìn)入，光氣精制塔塔底的光氣精制再沸器將光氣加熱到100 °C?120 °C得到精制提純的光氣，精制提純的光氣依次經(jīng)過一級(jí)冷卻器和二級(jí)冷卻器進(jìn)行二級(jí)冷卻到0°C?_10°C后返回光氣儲(chǔ)罐循環(huán)使用，光氣中HCL含量在500ppm以下；光氣精制塔的塔頂溫度為82°C?92°C，光氣精制塔塔頂?shù)腍CL氣體和部分光氣則返回反應(yīng)精飽塔中部，光氣精制塔的操作壓力為11?21barg，優(yōu)選16barg ；
[0008](4)、HCL精制:由反應(yīng)精餾塔塔頂出來的不凝HCL氣體進(jìn)入HCL精制塔，經(jīng)過HCL精制塔塔頂?shù)腍CL精制塔冷凝器冷凝至_20°C?_15°C，冷凝后的光氣回流至HCL精制塔內(nèi)，不凝的HCL氣體純度大于99%，由外接的尾氣系統(tǒng)進(jìn)行吸收和采集，HCL精制塔塔釜的光氣和HCL混合液溫度為20°C?40°C，光氣和HCL混合液返回到反應(yīng)精餾塔頂部，HCL精制塔的操作壓力為9?19barg，優(yōu)選14barg。
[0009]本發(fā)明制備的異氰酸酯為單異氰酸酯或多異氰酸酯，優(yōu)選甲苯二異氰酸酯。
[0010]本發(fā)明所述循環(huán)溶劑包括間苯二甲酸二乙酯、氯苯和鄰二氯苯。
[0011]本發(fā)明所述反應(yīng)精餾塔為板式塔，是一個(gè)集反應(yīng)和精餾于一體的塔式反應(yīng)器，上塔為精餾段，下塔為反應(yīng)段。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，反應(yīng)精餾塔和光氣精制塔形成一個(gè)耦合系統(tǒng)，即反應(yīng)精餾塔側(cè)線出料的光氣通入光氣精制塔進(jìn)行提純處理，光氣精制塔塔頂分離的HCL氣體和部分光氣則返回反應(yīng)精餾塔中部，塔底提純的光氣返回光氣儲(chǔ)罐以循環(huán)利用，將反應(yīng)與精餾融為一體，及時(shí)將副產(chǎn)物分離出去，有利于反應(yīng)的進(jìn)行；整個(gè)耦合系統(tǒng)與傳統(tǒng)工藝相比，降低反應(yīng)精餾塔的側(cè)線出料溫度，降低塔底再沸器的熱負(fù)荷，節(jié)省10%?30%的能耗，相應(yīng)的提高反應(yīng)精餾塔的運(yùn)行負(fù)荷；光氣精制塔也能保證回收的高純度光氣中HCL含量在500ppm以下；系統(tǒng)中光氣損失量較小，提高光氣利用率；其工藝簡單，操作方便，及時(shí)將副產(chǎn)物分離，節(jié)約能耗，成本低，效率高，環(huán)境友好。
【附圖說明】
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[0013]圖1為本發(fā)明制備異氰酸酯的工藝流程示意圖，包括噴射反應(yīng)器1、反應(yīng)精餾塔2、反應(yīng)精餾塔再沸器3、反應(yīng)精餾塔冷凝器4、HCL精制塔冷凝器5、HCL精制塔6、光氣精制塔7、光氣精制塔再沸器8、一級(jí)冷卻器9、二級(jí)冷卻器10、光氣儲(chǔ)罐11和光氣出料泵12?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0014]下面通過實(shí)施例