通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备及方法，本发明专利技术采用连续热解反应装置，在高沸点溶剂中制备HDI，可以完全代替现有光气及光气衍生物法制备HDI，解决光气法的安全及污染问题；相对于低沸点溶剂工艺来说，本发明专利技术在产品分离阶段可以大大减少能耗，高沸点溶剂法分离溶剂需要的能耗是低沸点溶剂工艺的1/10，是一个绿色环保节能工艺；本发明专利技术采用无毒的高沸点溶剂，相比于低沸点溶剂法，生产安全性得到保障；本发明专利技术相对于普通高沸点溶剂来说可以避免异氰酸酯和醇类进行多次接触，可以进一步提高HDI的收率；本发明专利技术工艺流程简单，操作条件温和，是一个可以迅速进行工业化的工艺。是一个可以迅速进行工业化的工艺。是一个可以迅速进行工业化的工艺。

【技术实现步骤摘要】
通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备及方法


[0001]本专利技术涉及一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备及方法。

技术介绍

[0002]ADI脂类异氰酸酯(包括HDI、IPDI、HMDI)是支撑航天军工、高端装备、汽车、家电工业等产业发展的关键材料，近几年市场需求持续攀升。目前国内对ADI脂类异氰酸酯的需求量在逐年增长，每年从国外大量进口以满足需求，所以应用前景非常广阔。市场上的ADI脂类异氰酸酯产品主要有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基
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二异氰酸酯(HMDI)等。
[0003]目前，大规模工业化HDI的合成方法依旧以光气及光气衍生物法为主。光气是剧毒气体，合成法过程中会有大量的光气和氯化氢放出，且光气为强杀生性，给生产操作过程带来极大风险，还会腐蚀设备并对环境造成严重的污染。国家对于光气的生产及应用采用定点制给小批量的精细与专用化学品的生产带来不便，在一定程度上限制了这类精细化工业的发展。
[0004]使用非光气法制备异氰酸酯主要采用低沸点溶剂、中沸点溶剂和高沸点溶剂。采用低沸点溶剂通用性强，可以适用于MDI、TDI和HDI等异氰酸酯，所有的异氰酸酯工艺都可以采用，但设备体积大，投资大，能耗高；采用中沸点溶剂制备异氰酸酯，适用范围也很大，通用于各种异氰酸酯工艺，但分离条件苛刻；在非异氰酸酯制备工艺中，高沸点溶剂系统只适用于一些沸点比较低的异氰酸酯，例如HDI和XDI，不适用MDI和NDI，但高沸点溶剂体系能耗比较低，操作简单。
[0005]公开号为CN108395384A的中国专利申请《异氰酸酯的绿色合成方法》中，胺基化合物和碳酸二甲酯在有机溶剂中进行亲核反应生成胺基甲酸酯，再热解胺基甲酸酯得到异氰酸酯；其中反应过程中所用有机溶剂多为甲苯、苯等苯系溶剂，具有较大毒性，给生产过程带来很大的安全隐患，也会对环境造成污染，苯系溶剂为低沸点溶剂，其沸点和和副产物醇类的相差不大，分离较为困难，HDC转化率只有90.3％，最终收率在83.2％左右。而且投资大，能耗高，体现于反应时间比较长，5h左右，同时反应物浓度偏低，这样会导致后期反应器很大，在线量溶剂很大，能耗高。
[0006]公开号为CN102964272A的中国专利申请《一种在液相中非均相催化热解制备六亚甲基1,6
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二异氰酸酯(HDI)的方法》，该技术在热解HDC制HDI的过程中所需的压力高达2.0MPa，存在较大的操作风险，且对反应设备的要求较高，前期投资较大。因采用低沸点溶剂，其沸点和和副产物醇类的相差不大，分离较为困难，所以反应过程中持续在反应器中通入惰性气体用以吹扫，这需要额外的热量输入用以对惰性气体进行预热，产生了额外的能耗该工艺HDC转化率为96％，HDI收率在88％左右。
[0007]在高沸点溶剂中热分解制备异氰酸酯工艺(如公开号为CN103848758A的专利申请
所披露)，该技术同样使用高沸点溶液法热解制取HDI，因反应HDI蒸汽与醇类蒸汽进行了二次接触，造成分离困难，降低了HDI产品纯度。
[0008]本次采用连续热解反应装置，一方面可以迅速移除副产物甲醇，使反应向正方向进行；另一方面反应生成的HDI可以立即从反应体系中蒸出冷凝收集，避免HDI长时间停留在高温反应体系内导致聚合反应发生以及和副产物二次接触，降低产物纯度。既能克服无溶剂下的难题，又能解决低沸点溶剂下的投资大和能耗高的问题，并且能解决其他高沸点溶剂下产品异氰酸酯和副产品醇类的二次接触，使异氰酸酯收率和纯度下降的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的方法，该方法既能克服无溶剂下的难题，又能解决轻沸点溶剂下的投资大和能耗高的问题，并能降低产品异氰酸酯和副产品醇类的二次接触，提高反应的异氰酸酯收率和纯度。
[0010]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备。
[0011]本专利技术解决至少一个上述技术问题所采用的技术方案为：
[0012]一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，包括HDC合成单元及HDC热解制备HDI单元，其中，所述的HDC合成单元包括：
[0013]物料储罐T
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101，用于储放原料DMC和HDA；
[0014]反应罐R
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101，内置多相催化剂，与所述物料储罐T
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101相连接，供DMC和HDA进行反应；
[0015]闪蒸罐T
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102，与所述反应罐R
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101相连接，将反应液分离出轻组分及重组分；
[0016]中间罐T
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103，与所述闪蒸罐T
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102的顶部相连接、用于接收轻组分DMC与甲醇形成共沸物的部分，与所述闪蒸罐T
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102的底部相连接、用于接受重组分产品浓缩HDC经过滤器S
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101结晶过滤后HMC的滤液；
[0017]干燥器E
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103，与所述过滤器S
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101相连接，用于对所得滤饼粗HDC进行干燥；
[0018]所述的HDC热解制备HDI单元包括：
[0019]配料储罐T
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201，与所述干燥器E
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103的输出端相连接，用于储放干燥后的HDC以及溶剂；
[0020]反应器R
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201，与所述配料储罐T
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201相连接，供物料进行连续热解反应、并迅速移除反应产生的甲醇和HDI；所述反应器R
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201的底部具有供未反应的物料回流至配料储罐T
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201中的管道；
[0021]精馏塔C
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201，与所述反应器R
‑
201相连接，供反应器R
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201中产生的蒸气HDI、甲醇、部分HMI和微量的溶剂与HDC输入，用于对物料进行精馏分离；精馏塔C
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201的底部具有供溶剂、HDC和部分HMI冷却后回流至反应器R
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201中的管道；
[0022]储罐T
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202，与所述精馏塔C
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201的顶部相连接；
[0023]HDI精制塔C
‑
202，与所述储罐T
‑
202的底部相连接，供粗HDI液体输入，用于对物料进行分离提纯。
[0024]优选地，还包括甲醇精馏塔C
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101，与所述中间罐T
‑
103相连接，用于接收中间罐T
‑
103中的待分离溶剂，顶部通过塔顶冷凝器E
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，其特征在于：包括HDC合成单元及HDC热解制备HDI单元，其中，所述的HDC合成单元包括：物料储罐T
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101，用于储放原料DMC和HDA；反应罐R
‑
101，内置多相催化剂，与所述物料储罐T
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101相连接，供DMC和HDA进行反应；闪蒸罐T
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102，与所述反应罐R
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101相连接，将反应液分离出轻组分及重组分；中间罐T
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103，与所述闪蒸罐T
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102的顶部相连接、用于接收轻组分DMC与甲醇形成共沸物的部分，与所述闪蒸罐T
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102的底部相连接、用于接受重组分产品浓缩HDC经过滤器S
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101结晶过滤后HMC的滤液；干燥器E
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103，与所述过滤器S
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101相连接，用于对所得滤饼粗HDC进行干燥；所述的HDC热解制备HDI单元包括：配料储罐T
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201，与所述干燥器E
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103的输出端相连接，用于储放干燥后的HDC以及溶剂；反应器R
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201，与所述配料储罐T
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201相连接，供物料进行连续热解反应、并迅速移除反应产生的甲醇和HDI；所述反应器R
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201的底部具有供未反应的物料回流至配料储罐T
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201中的管道；精馏塔C
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201，与所述反应器R
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201相连接，供反应器R
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201中产生的蒸气HDI、甲醇、部分HMI和微量的溶剂与HDC输入，用于对物料进行精馏分离；精馏塔C
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201的底部具有供溶剂、HDC和部分HMI冷却后回流至反应器R
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201中的管道；储罐T
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202，与所述精馏塔C
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201的顶部相连接；HDI精制塔C
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202，与所述储罐T
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202的底部相连接，供粗HDI液体输入，用于对物料进行分离提纯。2.根据权利要求1所述的通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，其特征在于：还包括甲醇精馏塔C
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101，与所述中间罐T
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103相连接，用于接收中间罐T
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103中的待分离溶剂，顶部通过塔顶冷凝器E
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106连接塔顶回流罐T
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104，并进一步经塔顶回流泵P
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106连接甲醇精馏塔C
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101内腔。3.根据权利要求2所述的通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，其特征在于：所述塔顶回流泵P
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106的下游经回收甲醇冷凝器E
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104与甲醇储罐T
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204连接。4.根据权利要求1所述的通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，其特征在于：所述甲醇精馏塔C
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101塔底通过回流泵P
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105分别与甲醇精馏塔C
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101、物料储罐T
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101连接。5.根据权利要求1或2或3或4所述的通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的设备，其特征在于：所述精馏塔C
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201塔顶通过冷凝器E
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206连接回流罐T
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206，回流罐T
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206经回流泵P
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205分别连接精馏塔C
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201、储罐T
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202。6.一种通过六亚甲基二氨基甲酸甲脂中间体热解制备己二异氰酸酯的方法，其特征在于包括以下步骤：新鲜的DMC和HDA与从甲醇精馏塔C
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101...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏泉，贺鹏，孙志刚，陈家强，卲逸松，李会泉，杨彩云，王利国，张思嘉，曹妍，
申请(专利权)人：中石化宁波技术研究院有限公司中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：