一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置，所述装置包括：依次连接的原料输送单元、熔融单元、热分解单元和收集单元；所述热分解单元的反应器中设置有机械刮膜装置。所述方法包括：将含熔融状态的间苯二亚甲基二氨基甲酸酯、溶剂及催化剂的混合物通入反应器中进行热分解反应，得到间苯二亚甲基二异氰酸酯；其中，所述反应器内设置有机械刮膜装置。本发明专利技术提供的方案实现了间苯二亚甲基二异氰酸酯简单易行、绿色环保、成本较低的制备且能够实现放大生产，同时该法制备得到的产物收率高、纯度高，无副产物的制备。无副产物的制备。无副产物的制备。

A device and method for preparing m-phenylenemethylene diisocyanate

【技术实现步骤摘要】
一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置和方法
[0001]本申请要求申请号为202210324955.7专利申请的优选权(在先申请的申请日为2022年3月29日，专利技术名称为一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置和方法)。


[0002]本专利技术涉及有机物合成领域，具体涉及一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置和方法。

技术介绍

[0003]目前，异氰酸酯是具有异氰酸根(N＝C＝O)官能团的特殊化学品，是生产聚氨酯产品的重要原料。间苯二亚甲基二异氰酸酯属于脂肪族二异氰酸酯，间苯二亚甲基二异氰酸酯由于在苯环与异氰酸酯基之间引入了亚甲基，阻止了苯环大分子共轭效应对
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NCO基的影响，使间苯二亚甲基二异氰酸酯的异氰酸酯基团本身更稳定，因而用作各种耐黄变的涂料，高档聚氨酯眼镜片领域和间苯二亚甲基二异氰酸酯型聚合物光化学材料等高端领域。
[0004]目前，间苯二亚甲基二异氰酸酯的工业生产工艺是间苯二甲胺光气成盐法。光气法在生产中使用剧毒的光气，且在生产过程中产生较多氯化氢副产物，对设备的耐高温、控温、抗腐蚀性等要求较高，安全风险大。因此，发展新型的间苯二亚甲基二异氰酸酯绿色合成路线是亟待解决的问题。
[0005]绿色合成异氰酸酯近年来越来越受到重视。在绿色合成异氰酸酯的方法中，氨基甲酸酯的热分解法成为非光气合成异氰酸酯的研究热点之一。该方法使用的温度相对较低，反应较为温和，易于操作控制。氨基甲酸酯热解法是氨基甲酸酯首先脱除一分子烷基醇产生中间体单氨基甲酸酯，然后单氨基甲酸酯再热解脱去另一分子烷基醇产生二异氰酸酯，脱去的烷基醇可以回收利用。
[0006]Arco公司开发了硝基苯与CO羰化制备MDI工艺，旭化成开发了苯胺、乙醇与CO氧化羰化合成MDI工艺，但均未见工业化生产，埃尼公司开发了生产甲苯二异氰酸酯的新方法，但此方法仍存在催化剂分离回收、产物浓缩和选择性低等问题。
[0007]US5043471A公开了一种MDU热分解制备MDI的方法，该法采用二丁基二月桂酸锡为催化剂，将含MDU为50％的环丁砜溶液以100g/h的流量进入薄层蒸发器进行反应，反应温度270℃，反应压力4kPa，MDI单程产率54.1％。
[0008]CN1721060A公开了一种通过釜式反应器热分解制备MDI的方法，采用一锅法将原料、溶剂和催化剂加入到烧瓶中，再氮气氛围下热分解40min，MDI收率为63％。US4307029对MDC进行热分解得到MDI的收率为44.1％。US4294774在195℃条件下反应24h后MDI的最大收率为46％。
[0009]CN105143177A公开了一种苯二甲撑二异氰酸酯的制造方法，其制备产物苯二甲基二异氰酸酯与醇类以及溶剂分离后，溶剂直接取出与新鲜苯二甲基二氨基碳酸酯混合，循环使用，这样溶剂中残留的苯二甲基二异氰酸酯聚合，积累在溶剂中，导致溶剂容易变质无法正常使用，而且产物的收率也不高。
[0010]因此，目前亟需开发出一种能够克服上述现有技术中的缺点，使得制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的工艺简单易行、绿色环保、成本较低、能够实现放大生产，且使制备得到的产物收率高、纯度高、快速分离的方法。

技术实现思路

[0011]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置和方法，解决了目前制备间苯二亚甲基二异氰酸酯过程中存在回收率低，工艺复杂的问题。
[0012]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置，所述装置包括：依次连接的原料输送单元、熔融单元、热分解单元和收集单元；
[0014]所述热分解单元的反应器中设置有机械刮膜装置。
[0015]本专利技术提供的制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置，可以实现间苯二亚甲基二异氰酸酯简单易行、绿色环保、成本较低的制备且能够实现放大生产，同时该法制备得到的产物收率高和纯度高，实现了无副产物的制备。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述热分解单元中物料给入的方式为溢流给入。
[0017]优选地，所述热分解单元内配套设置有重组分收集装置和冷阱冷却装置。
[0018]本专利技术中，重组分收集装置用于收集高沸点溶剂以及少部分聚合的产物；冷阱冷却装置以实现热分解产品的初次冷凝。
[0019]优选地，所述收集单元包括冷凝收集设备和醇收集设备。
[0020]优选地，所述醇收集设备包括依次设置的醇收集罐和真空泵。以实现副产物醇的收集。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的方法，所述方法包括：将含熔融状态的间苯二亚甲基二氨基甲酸酯、溶剂及催化剂的混合物通入反应器中进行热分解反应，得到间苯二亚甲基二异氰酸酯；
[0022]其中，所述反应器内设置有机械刮膜装置。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，所述间苯二亚甲基二氨基甲酸酯包括间苯二亚甲基二氨基甲酸甲酯和/或间苯二亚甲基二氨基甲酸乙酯。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述溶剂包括正二十八烷、二苯醚、环丁砜、环烷油或角鲨烷中的1种或至少2种的组合，优选为环烷油、环丁砜或角鲨烷中的1种或至少2种的组合。
[0025]本专利技术中，所述溶剂的组合可以是正二十八烷和二苯醚的组合，环丁砜和环烷油的组合，环丁砜和角鲨烷的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其它未列举的组合同样适用。
[0026]本专利技术中，所述有机溶剂在真空状态下均属于高沸点溶剂，一方面，溶剂的分散性和传热效果好；另一方面，溶剂的沸点远高于产物间苯二亚甲基二异氰酸酯、中间产物及反应物间苯二亚甲基二氨基甲酸乙酯的沸点，在对应的压力下可以将产物间苯二亚甲基二异氰酸酯快速蒸馏出来，减少副反应。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，所述催化剂包括碱性金属催化剂和/或过渡金属催
化剂；
[0028]优选地，所述催化剂包括碱式碳酸锌、氯化锌、氧化锰、氧化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、二丁基氧化锡或甲醇锌中的1种或至少2种的组合。
[0029]本专利技术中，所述催化剂的组合可以是碱式碳酸锌和氯化锌的组合，氧化锰和氧化亚铜的组合，氧化镍和氧化钴的组合，氧化钼和二丁基氧化锡的组合，二丁基氧化锡和甲醇锌的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其它未列举的组合同样适用，本专利技术中，所述催化剂的组合为将对应催化剂混合而成，而非进行复合而达到，但本专利技术的技术方案并不排斥本领域中可用的复合催化剂，即“而非进行复合而达到”旨为说明组合的方式。
[0030]本专利技术中，所述催化剂包含非均相催化剂、均相催化剂，不会污染目标产物，使得目标产物的产率提高，且成本比较低，毒性低，绿色环保。
[0031]作为本专利技术优选的技术方案，所述混合物中催化剂的质量为所述间苯二亚甲基二氨基甲酸酯质量的1
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30％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的原料输送单元、熔融单元、热分解单元和收集单元；所述热分解单元的反应器中设置有机械刮膜装置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热分解单元中物料给入的方式为溢流给入；优选地，所述热分解单元内配套设置有重组分收集装置和冷阱冷却装置；优选地，所述收集单元包括冷凝收集设备和醇收集设备；优选地，所述醇收集设备包括依次设置的醇收集罐和真空泵。3.一种制备间苯二亚甲基二异氰酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：将含熔融状态的间苯二亚甲基二氨基甲酸酯、溶剂及催化剂的混合物通入反应器中进行热分解反应，得到间苯二亚甲基二异氰酸酯；其中，所述反应器内设置有机械刮膜装置。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述间苯二亚甲基二氨基甲酸酯包括间苯二亚甲基二氨基甲酸甲酯和/或间苯二亚甲基二氨基甲酸乙酯。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括正二十八烷、二苯醚、环丁砜、环烷油或角鲨烷中的1种或至少2种的组合，优选为环烷油、环丁砜或角鲨烷中的1种或至少2种的组合。6.如权利要求3
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5任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括碱性金属催化剂和/或过渡金属催化剂；优选地，所述催化剂包括碱式碳酸锌、氯化锌、氧化锰、氧化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钼、二丁基氧化锡或甲醇锌中的1种或至少2种的组合。7.如权利要求3
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6任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物中催化剂的质量为所述间苯二亚甲基二氨基甲酸酯质量的1
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30％。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：王利国，韩自强，李会泉，曹妍，贺鹏，陈家强，郑征，徐爽，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：