【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精细化工领域，具体涉及一种连续化合成芳香族二异氰酸酯的系统和方法。
技术介绍
1、芳香族异氰酸酯是合成优异性能聚氨酯材料的重要中间体。基于对苯二异氰酸酯(ppdi)和1,5-萘二异氰酸酯(ndi)等芳香族异氰酸酯为原料的聚氨酯材料具有硬度高，回弹性好，动态性能优异，耐磨性好等特点，在大型机械、新型轨道交通装备、新能源风电等方面具有十分广泛的应用前景。随着市场消费升级，市场对聚氨酯弹性体的抗撕裂强度、回弹性、功能性以及耐热性等有了更高的要求，而由mdi合成的传统聚氨酯弹性体不足以满足部分市场特殊需求。在此背景下，ppdi、ndi基弹性体市场需求有放量趋势。因此，研究芳香族异氰酸酯的合成工艺，提高收率和含量，降低生产成本势在必行。
2、芳香族异氰酸酯因其自身特殊的物性，通常采用成盐光气工艺合成，即先将芳香族二胺与氯化氢或二氧化碳形成芳香族二胺盐，再将二胺盐与光气反应生成芳香族异氰酸酯，最后经提纯工序获得纯品。不同的成盐光气法收率与生产成本相差很大。
3、专利gb1086782a中公开了一种制备苯二亚甲基二异氰酸酯的方法，苯二亚甲基二胺与氯化氢在0～60℃成盐反应，再与光气在120～128℃下反应，能够减少副产物的发生。该工艺中光化反应段盐酸盐的浓度在5.5wt％以下，致使光化反应的时空转化率不高，而且大量的溶剂在蒸馏过程中增加了成本。
4、专利cn102070491b中公开了一种制备苯二亚甲基二异氰酸酯的方法。该方法在成盐反应釜中设置喷射反应器，增强混合效果以提高成盐反应转化率，所得
5、专利cn111825572b中公开了一种成盐雾化光气化法制备异氰酸酯的方法，采用2,4-二氨基甲苯溶液与和氯化氢反应，生成二胺盐酸盐，再将二胺盐酸盐升至400℃高温雾化，与高温光气和氮气一同进入光化反应器中反应，最后经溶剂吸收获得2,4-甲苯二异氰酸酯溶液。该工艺可以使用10-40wt％大范围的胺浓度，反应停留时间短，易于规模化生产，含量高。但芳香族二异氰酸酯高温下合成极易结焦，堵塞反应器，造成生产停滞，不利于连续稳定生产。
6、专利cn111718282b中公开了一种基于成盐光气化制备低氯代杂质含量异氰酸酯的方法。该方法以芳香族二胺和氯化氢反应，生成粒径均等度高的二胺盐酸盐，再与光气以摩尔比1:3及以上加压或常压反应，合成芳香族二异氰酸酯产品。该工艺获得的产品含量和收率高、操作简单，易于实施。但该工艺为间歇工艺，不利于规模化生产。同时，该工艺尾气光气未补集，导致光气消耗量较大，增加生产成本。
7、目前已有的成盐光气法报道中，成盐反应段普遍存在低浓度胺盐酸盐情况下光化反应时空转化率低，高浓度下胺盐酸盐溶液粘度过大，不易输送，难以实现连续化生产的问题，光化反应段呈现高光气消耗、尾气中含有大量光气和氯化氢气体、尾气处理系统负荷大的特点，尾气中的氯化氢气体可用于生产盐酸水溶液，但需要进一步纯化分离残余的光气和溶剂，成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术为弥补现有技术的不足，提供一种连续化合成芳香族二异氰酸酯的系统及方法，能够提高原料转化率，实现尾气中光气和氯化氢气体资源化利用，整体设备简单，产品收率高，降低了生产成本。
2、本专利技术提供一种用于连续化合成芳香族二异氰酸酯的系统，包括：成盐釜、一级光化釜、二级光化釜、尾气冷凝器、吸收塔；
3、成盐釜设置有二胺溶液进料口、氯化氢进料口、成盐液出料口，成盐釜出料口与一级光化釜进料口连接，一级光化釜出料口与二级光化釜进料口相连；
4、一级光化釜还设置有光气入口、一级尾气出口、冷凝物进料口、吸收液进料口，一级尾气出口与尾气冷凝器的进料口相连；
5、二级光化釜还设置有光气入口、二级尾气出口、冷凝物进料口，二级尾气出口与尾气冷凝器的进料口相连；
6、尾气冷凝器上还设置有冷凝物出料口、不凝尾气出口，尾气冷凝器数量为一个，用于冷凝一级光化釜和二级光化釜的尾气，或尾气冷凝器为两个，分别用于冷凝一级光化釜的尾气、二级光化釜的尾气；
7、冷凝物出料口与一级光化釜和/或二级光化釜的冷凝物进料口相连，用于将冷凝的光气送回一级光化釜和/或二级光化釜；不凝尾气出口与吸收塔的不凝尾气进料口相连，用于将未凝尾气输送至吸收塔；
8、吸收塔上还设置有溶剂进料口、尾气出口、吸收液出料口，尾气出口与尾气处理系统和/或成盐釜的氯化氢进料口相连，吸收液出料口与一级光化釜的吸收液进料口相连，用于将未凝尾气中吸收的光气回用至一级光化釜。
9、本专利技术提供了一种连续化合成芳香族二异氰酸酯的方法，包括以下步骤：
10、(1)将成盐釜预热，向成盐釜中以一定流量通入芳香族二胺溶液和氯化氢气体反应形成含有二胺盐酸盐的成盐液(反应1)，经过一定的停留时间后将成盐液连续采出至一级光化釜中；
11、(2)向一级光化釜中以一定摩尔流量通入光气，与成盐液在一定反应温度和压力下发生光化反应得到一级光化液(反应2)，将一级光化液连续采出至二级光化釜中；
12、(3)向二级光化釜中以一定摩尔流量通入光气，与一级光化液在一定反应温度和压力下发生光化反应得到二异氰酸酯合成液。
13、反应1：
14、反应2：
15、上式中“r”为以下结构中的一种：
16、
17、进一步地，步骤(1)中，成盐釜的预热温度为110℃～130℃，使芳香族二胺完全溶解；芳香族二胺选自1,5-萘二胺、对苯二胺、二氨基甲苯中的一种，溶剂选自芳烃、卤代芳烃，优选为邻二氯苯，芳香族二胺与氯化氢的摩尔比例为1:2～2.5，芳香族二胺的邻二氯苯溶液质量浓度为8％～10％，成盐液在成盐釜内的停留时间为0.5h～1.5h，成盐釜中芳香族二胺的成盐率为99.5％～99.9％，所得成盐液流动性较好。其中，芳香族二胺溶液的体积流量等于成盐釜内液体体积/成盐液的停留时间，因此可以通过调节向成盐釜中通入的芳香族二胺的体积流量来控制成盐液的停留时间。到了指定的停留时间，可将成盐液连续采出至一级光化釜中，保持成盐釜内液位平衡，此时采出的成盐液中二胺盐酸盐的摩尔流量与进入成盐釜的芳香族二胺溶液的摩尔流量相等。
18、进一步地，步骤(2)中，反应温度为120℃～140℃，压力为0.1～0.6mpa，向一级光化釜中通入光气的摩尔流量与成盐液中二胺盐酸盐的摩尔流量比例为1.0～1.2:1，优选为1.05～1.15；一级光化釜的液相物料的停留时间为3～4h。当一级光化釜二异氰酸酯的生成量占理论生成量的比例收率为40％～60％时，将液相物料连续地移出，输送至二级光化釜，有利于保持一级光化釜和二级光化釜内液相物料较好的流动性，光气利用率高，有利于规模化生产。停留时间可通过一级光化釜内液体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于连续化合成芳香族二异氰酸酯的系统，其特征在于，包括：成盐釜、一级光化釜、二级光化釜、尾气冷凝器、吸收塔；
2.一种使用权利要求1所述的系统的连续化合成芳香族二异氰酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述成盐釜的预热温度为110℃～130℃；所述芳香族二胺选自1,5-萘二胺、对苯二胺、二氨基甲苯中的一种，所述芳香族二胺与氯化氢的摩尔比例为1:2～2.5，所述芳香族二胺溶液的质量浓度为8％～10％，所述成盐液在所述成盐釜内的停留时间为0.5h～1.5h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，反应温度为120℃～140℃，压力为0.1～0.6MPa，通入光气的摩尔流量与所述成盐液中二胺盐酸盐的摩尔流量比例为1.0～1.2:1；所述一级光化釜的液相物料的停留时间为3～4h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反应温度为120℃～140℃，压力为0.1～0.6MPa，通入光气的摩尔流量与所述一级光化液中二胺盐酸盐的摩尔
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述一级光化釜内二异氰酸酯的生成量占理论生成量的比例为40％～60％，所述二级光化釜内二异氰酸酯的收率为98％～99％。
7.根据权利要求2～6任一所述的方法，其特征在于：在所述步骤(2)和所述步骤(3)中，将所述一级光化釜和所述二级光化釜的尾气采出至尾气冷凝器中，冷凝液回用至所述一级光化釜和/或所述二级光化釜，不凝尾气输送至吸收塔，向所述吸收塔注入惰性溶剂，得到的吸收液流入所述一级光化釜中，吸收塔尾气回用至所述成盐釜；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述惰性溶剂的体积流量为进入所述一级光化釜的成盐液的体积流量的10％～30％，所述惰性溶剂为邻二氯苯；进入所述成盐釜的所述吸收塔尾气的摩尔流量与所述芳香族二胺溶液的摩尔流量比例为2～2.5:1。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述一级光化釜的液相物料停留时间通过所述一级光化釜内液体体积/(进入所述一级光化釜的成盐液的体积流量+所述吸收塔注入的惰性溶剂的体积流量)来调节。
...【技术特征摘要】
1.一种用于连续化合成芳香族二异氰酸酯的系统，其特征在于，包括：成盐釜、一级光化釜、二级光化釜、尾气冷凝器、吸收塔；
2.一种使用权利要求1所述的系统的连续化合成芳香族二异氰酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述成盐釜的预热温度为110℃～130℃；所述芳香族二胺选自1,5-萘二胺、对苯二胺、二氨基甲苯中的一种，所述芳香族二胺与氯化氢的摩尔比例为1:2～2.5，所述芳香族二胺溶液的质量浓度为8％～10％，所述成盐液在所述成盐釜内的停留时间为0.5h～1.5h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，反应温度为120℃～140℃，压力为0.1～0.6mpa，通入光气的摩尔流量与所述成盐液中二胺盐酸盐的摩尔流量比例为1.0～1.2:1；所述一级光化釜的液相物料的停留时间为3～4h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反应温度为120℃～140℃，压力为0.1～0.6mpa，通入光气的摩尔流量与所述一级光化液中二胺盐酸盐的摩尔流量比例为1.0～1....
【专利技术属性】
技术研发人员：唐青山，刘勇，石苏洋，杨昌清，侯嘉，姚明强，亢玉荣，
申请(专利权)人：宁夏瑞泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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