一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的二級熱解裝置及熱解方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的二級熱解裝置及熱解方法，熱解系統(tǒng)包括：初步熱解系統(tǒng)和深度熱解系統(tǒng)。所述熱解方法包括以下步驟：首先經(jīng)過初步熱解系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大于85％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯收率，再經(jīng)過深度熱解系統(tǒng)熱解，將熱解中間體徹底地分解生成異氰酸酯，實現(xiàn)異氰酸酯收率大于99％。本發(fā)明技術(shù)簡單易行，原子經(jīng)濟(jì)性高，成本低，設(shè)備要求低，工業(yè)化前景良好。
【專利說明】
一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的 二級熱解裝置及熱解方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于非光氣清潔生產(chǎn)異氰酸酯技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種液相加 壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的二級熱解裝置及熱解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異氰酸酯是一種重要的化工中間體，廣泛用作農(nóng)藥、醫(yī)藥等精細(xì)化工產(chǎn)品合成中 間體和聚氨酯材料的合成原料。異氰酸酯特別是二官能團(tuán)及以上的多亞甲基多苯基多異氰 酸酯在合成聚氨酯材料、橡膠、強(qiáng)力纖維、涂料、膠粘劑、合成革、人造木材等方面表現(xiàn)出優(yōu) 良的性能，已經(jīng)應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域。國內(nèi)外生產(chǎn)異氰酸酯的主要方法 為液相光氣法，生產(chǎn)工藝已經(jīng)相對成熟，但光氣易揮發(fā)，是一種劇毒的氣體，在生產(chǎn)過程中 存在巨大的安全隱患；同時，光氣法生產(chǎn)異氰酸酯的副產(chǎn)物HC1對生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn) 成本增加，并且影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前市場上只有拜耳、亨茲曼、巴期夫、陶氏等少數(shù)跨國化工 巨頭以及中國煙臺萬華集團(tuán)擁有二苯甲烷二氨基異氰酸酯（MDI)生產(chǎn)的核心技術(shù)。綜上所 述，開發(fā)非光氣法生產(chǎn)異氰酸酯技術(shù)有著重大意義。
[0003] 目前，關(guān)于非光氣法的報道有很多，其中主要有日本旭化成公司開發(fā)的以苯胺、一 氧化碳、乙醇和氧氣為原料經(jīng)氧化羰基化法液相生產(chǎn)MDI，美國Monsanto公司于20世紀(jì)90 年代初期開發(fā)的以苯胺和C02為原料制造 MDI的路線，美國ARC0公司開發(fā)的以硝基苯和一 氧化碳為原料生產(chǎn)MDI的工藝，Catalytica Associates/HalodorTopsoe公司與日本Kokan 公司聯(lián)合開發(fā)出以硝基苯、苯胺及甲醇混合物在羰基銠（或釕）絡(luò)各物催化劑存在下進(jìn)行 缺貨羰基化法生產(chǎn)MDI的非光氣法新工藝、碳酸二甲酯（DMC)替代光氣法等工藝。但由于 設(shè)備工藝復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、收率不高、生產(chǎn)成本過高等原因都沒能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 市場上最有前景的異氰酸酯非光氣工藝是氨基甲酸甲酯熱解法，并且已經(jīng)取得了 一定進(jìn)展。但是，目前大多數(shù)熱解法的研究都停留在二苯基甲烷二氨基甲酸甲酯（4, 4-MDC) 的熱解上，其中4, 4-MDC由市售4, 4-MDI醇解制得。但在異氰酸酯實際生產(chǎn)過程中，MDI的 熱解前驅(qū)體MDC的制備是由苯氨基甲酸甲酯（MPC)與甲醛縮合制得的，在縮合反應(yīng)過程中， 不僅僅生成了 4, 4-MDC，同時還會生成其他多環(huán)MDC(多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯）。 而多亞甲基多苯基多甲酸甲酯熱解反應(yīng)是一個復(fù)雜的過程，首先需要克服可逆反應(yīng)，使反 應(yīng)朝著熱解方向進(jìn)行；其次因多環(huán)MDC熱解得到產(chǎn)品（多亞甲基多苯基多異氰酸酯）的異 氰酸根基團(tuán)多，異氰酸根基團(tuán)之間發(fā)生自聚反應(yīng)加劇，因此在促進(jìn)熱解反應(yīng)的同時應(yīng)控制 自聚反應(yīng)，減少廣品的損失，提尚收率；最后多亞甲基多苯基多甲酸甲酯是一種混合物，各 物質(zhì)的熱解反應(yīng)和自聚反應(yīng)都是不相同，協(xié)調(diào)各物質(zhì)的反應(yīng)，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率。因 此，相比于4, 4-MDC的熱解，多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯的熱解要復(fù)雜的多。因此，如 何解決實際過程中的多環(huán)混合熱解是一個技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯 的二級熱解裝置及熱解方法，該裝置及方法充分考慮到混合熱解各物質(zhì)的不同熱解方式， 并統(tǒng)籌兼顧考慮各物質(zhì)的自聚反應(yīng)，促進(jìn)熱解反應(yīng)和抑制自聚反應(yīng)，異氰酸酯收率達(dá)99 % 以上。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0007] -種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的二級熱解裝置，所述的 裝置包括初步熱解系統(tǒng)和深度熱解系統(tǒng)；
[0008] 所述初步熱解系統(tǒng)包括高壓反應(yīng)釜1，所述高壓反應(yīng)釜1與精餾塔2相連通，所述 精餾塔2與第一冷凝器3相連通；所述初步熱解系統(tǒng)還包括第一在線紅外檢測器4,用于檢 測高壓反應(yīng)釜1內(nèi)的原料轉(zhuǎn)化率和異氰酸根（-CN0)收率；
[0009] 所述深度熱解系統(tǒng)包括塔反應(yīng)器7,所述高壓反應(yīng)釜1中反應(yīng)后的熱解液通過管 道由循環(huán)栗5輸入塔反應(yīng)器7 ;所述塔反應(yīng)器7底部連通設(shè)置塔底再沸器6,塔底再沸器6 通過第二冷凝器16與物料出口 17相連，所述塔底再沸器6底部還通過管道經(jīng)由循環(huán)栗5與 塔反應(yīng)器7相連通；所述塔反應(yīng)器7頂部連通設(shè)置塔頂冷凝器13,塔頂冷凝器13再通過回 流比控制器14與塔反應(yīng)器7連通，所述回流比控制器14與塔頂采出罐15相連通；所述深 度熱解系統(tǒng)還包括第二在線紅外檢測器8,用于檢測塔底再沸器6中產(chǎn)品的異氰酸根收率；
[0010] 所述裝置還包括惰性氣體吹掃子裝置，用于向高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器6輸送 惰性氣體。
[0011] 所述裝置還包括溶劑補(bǔ)充子裝置，用于向塔反應(yīng)器7中補(bǔ)充溶劑。
[0012] 進(jìn)一步地，所述惰性氣體吹掃子裝置包括氣體預(yù)熱器11和微量調(diào)節(jié)閥12,氣源的 氣體通過微量調(diào)節(jié)閥12進(jìn)入氣體預(yù)熱器11，再分別進(jìn)入高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器6 ;所 述溶劑補(bǔ)充子裝置包括溶劑預(yù)熱爸9和質(zhì)量流量計10,溶劑經(jīng)質(zhì)量流量計10進(jìn)入溶劑預(yù)熱 釜9進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后進(jìn)入塔反應(yīng)器7。
[0013] 為保證熱解效果，優(yōu)選地，所述塔反應(yīng)器6塔板的溢流堰高為0. 10d-0. 6d(d為塔 內(nèi)徑），塔板開孔率為0.5% s-0. 02% s(s為塔板面積），每塊塔板的停留時間多10s。保證 上升蒸汽比較小，而塔板的持液量比較大，那么熱解物料在塔板內(nèi)的停留時間就比較長，可 以實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。
[0014] 本發(fā)明提供了一種基于上述二級熱解裝置的熱解方法，所述方法包括以下步驟：
[0015] 1)將含多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯的反應(yīng)液與低沸點(diǎn)惰性溶劑按照多亞甲 基多苯基多氨基甲酸甲酯與低沸點(diǎn)惰性溶劑的比例為1 :1~30直接加入高壓反應(yīng)釜1中 進(jìn)行初步熱解，反應(yīng)溫度150~350°C，停留時間為0. 5~10h，反應(yīng)壓力0. 5Mpa~4. 5Mpa ; 反應(yīng)副產(chǎn)物低碳醇在精餾塔2中分離，并通過第一冷凝器3排出，初步熱解得到的熱解液通 過第一在線檢測裝置4檢測，原料轉(zhuǎn)化率為多95%，-CN0收率> 85% ;
[0016] 2)初步熱解得到的熱解液通過循環(huán)栗5輸送到深度熱解系統(tǒng)進(jìn)行深度熱解，初步 熱解液從塔反應(yīng)器7中部進(jìn)入熱解，塔內(nèi)溫度在230~350°C，塔板停留時間0. 5~lOmin， 熱解產(chǎn)品收集到塔底再沸器6中，副產(chǎn)物低碳醇和隨低沸點(diǎn)惰性溶劑蒸汽上升到塔頂，低 沸點(diǎn)惰性溶劑經(jīng)塔頂冷凝器13冷凝回流到塔反應(yīng)器7,副產(chǎn)物低碳醇進(jìn)入塔頂采集罐15得 到分咼；
[0017] 3)塔底再沸器6中的熱解產(chǎn)品通過第二在線檢測裝置8檢測，當(dāng)-CN0收率 彡99%，熱解產(chǎn)品經(jīng)第二冷凝器16冷卻后由排料口 17排出；當(dāng)-CNO收率< 99%，則熱解 產(chǎn)品由循環(huán)栗5再次輸送至塔反應(yīng)器7進(jìn)行再次熱解，直到-CN0收率多99% ;
[0018] 4)步驟1)-2)的熱解過程中，惰性氣體吹掃子裝置向高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器 6輸送惰性氣體進(jìn)行吹掃；深度熱解過程根據(jù)需要采用溶劑補(bǔ)充子裝置向塔反應(yīng)器進(jìn)行新 鮮溶劑補(bǔ)充。
[0019] 進(jìn)一步地，所述塔底再沸器6溫度為230~350°C，第一冷凝器和塔頂冷凝器的溫 度均為90~130°C。
[0020] 優(yōu)選地，步驟3)中，熱解產(chǎn)品通過第二冷凝器時，采用驟冷方式讓溫度下降到 彡o°c排出。
[0021] 本發(fā)明所采用的初步熱解反應(yīng)器為高壓反應(yīng)釜，使用壓力為0. 1~20MPa，其高徑 比為0. 1~10,其機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為0~2000r/min。反應(yīng)釜連接在線紅外檢測裝置，可對釜 內(nèi)物料在線監(jiān)測。
[0022] 本發(fā)明所采用的深度熱解裝置為塔反應(yīng)器，塔主體可采用篩板塔、浮閥塔和泡罩 塔的塔體形式。塔既是反應(yīng)器也是分離器，可以實現(xiàn)精餾操作和提餾操作，反應(yīng)過程產(chǎn)生的 低碳醇可實現(xiàn)快速分離，促進(jìn)熱解反應(yīng)，使中間體徹底熱解。
[0023] 本發(fā)明在深度熱解系統(tǒng)使用回流比控制器可以實現(xiàn)任意回流比操作，同時還能實 現(xiàn)循環(huán)操作。
[0024] 本發(fā)明中，熱解原料為含多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯的反應(yīng)液，其是由苯氨 基甲酸甲酯與甲醛溶液縮聚反應(yīng)一步獲得，經(jīng)過水洗等簡單處理后，無需與低沸點(diǎn)惰性溶 劑分離直接進(jìn)入熱解，所述多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯是一種混合物，其通用分子式 為：
[0025]
12345 其中，η 彡 0。 2 本發(fā)明中，熱解過程中采用的溶劑為低沸點(diǎn)惰性溶劑體系，其特征為性質(zhì)穩(wěn)定，不 與原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物及吹掃氣體發(fā)生反應(yīng)，沸點(diǎn)在1〇〇~200°c。優(yōu)選地，低沸點(diǎn)惰性溶 劑為甲苯、二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、硝基苯、吡啶中的一種 或幾種。 3 根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
，初步熱解過程工藝參數(shù)：多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與低 沸點(diǎn)惰性溶劑的質(zhì)量配比為1 :1~30,反應(yīng)溫度為150~350°C，優(yōu)選200~300°C，反應(yīng) 時間為〇· 5~10h，優(yōu)選3~5h，壓力為0· 5~4. 5Mpa。 4 根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
，深度熱解過程工藝參數(shù)比初步熱解溫度和壓力略高，有利于 中間體熱解，具體條件為：塔反應(yīng)器、塔底再沸器的溫度為230~350°C，塔板停留時間為 0· 5~lOmin，塔頂冷凝器為90~130°C。 5 本發(fā)明可在無催化劑或有催化劑條件下進(jìn)行熱解反應(yīng)，催化劑一般為IB、IIB、 IIIA、IVA、IVB、VB、VIII族中的銅、鋅、鋁、錫、鈦、釩、鐵、鈷、鎳、銻、鋯、鎘、鉍、鎂、鉛的單質(zhì)、 氧化物及鹽，催化劑可以是一種單獨(dú)作用，也可以幾種催化劑相互協(xié)同作用。催化劑用量為 待熱解原料總量的0. 01 %~20%。
[0031] 根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
，所述惰性氣體為不與原料和產(chǎn)品發(fā)生反應(yīng)，熱穩(wěn)定性良好的氣 體，優(yōu)選地，可以為氮?dú)?、氬氣、氖氣、氦氣、氫氣中的一種或多種。惰性氣體流量為1200~ 1500mL/min〇
[0032] 本發(fā)明重點(diǎn)解決了非光氣法研究中所遇到的成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，工藝路線長，原 子利用率低等問題，將多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯中所有物質(zhì)進(jìn)行混合熱解，提高了 原子經(jīng)濟(jì)性，減少了操作步驟，降低生產(chǎn)成本，有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0033] 本發(fā)明采用低沸點(diǎn)溶劑體系，在高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)，有效加快反應(yīng)速度，縮短反 應(yīng)時間，提高反應(yīng)效率，從而達(dá)到提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率，減少聚合反應(yīng)。
[0034] 本發(fā)明所述的原料為混合物，各物質(zhì)官能團(tuán)數(shù)量不一樣，其熱解所需斷裂鍵的能 量和產(chǎn)品發(fā)生自身聚合反應(yīng)的速率不同，針對此難點(diǎn)創(chuàng)新提出二步熱解法，根據(jù)動力學(xué)原 理，將容易熱解的反應(yīng)在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行，達(dá)到動力平衡后，改用深度熱解塔進(jìn)一步熱 解，有效解決了轉(zhuǎn)化率與收率低下、產(chǎn)品容易自聚等問題。
[0035] 深度熱解過程因異氰酸酯產(chǎn)品含量多，異氰酸酯為熱敏性物質(zhì)，要解決自聚反應(yīng) 問題，提出采用塔反應(yīng)器，并提高反應(yīng)溫度，減少在反應(yīng)器的停留時間，減少自聚反應(yīng)，提高 收率。
[0036] 本發(fā)明在熱解系統(tǒng)都配備了在線檢測系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確地檢測熱解效果，保證熱解 產(chǎn)品的質(zhì)量和收率，增加經(jīng)濟(jì)效益。
[0037] 本發(fā)明排料方式為驟冷，因為異氰酸酯的熱敏性質(zhì)，特別是30~60°C為最容易發(fā) 生自聚反應(yīng)，驟冷方式可以有效地控制自聚反應(yīng)。
[0038] 本發(fā)明采用初步熱解裝置和深度熱解裝置共同形成了二級熱解裝置，實現(xiàn)中間體 快速熱解，微量甲醇移除，提高了反應(yīng)效率和-CN0的收率，-CN0收率達(dá)99%以上
[0039] 本發(fā)明與現(xiàn)行的技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 1)本發(fā)明簡單易行，成本低，設(shè)備要求低，工業(yè)化前景良好。
[0041] 2)本發(fā)明以多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯為原料，實現(xiàn)多亞甲基多苯基多氨基 甲酸甲酯的混合熱解，提高的原子經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，增加經(jīng)濟(jì)效益，降低成本。
[0042] 3)本發(fā)明中溶劑及副產(chǎn)物低碳醇可實現(xiàn)循環(huán)利用，減少生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明二級熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖2為實施例2中熱解實驗前（a)與實驗后（b)高效液相色譜圖對比（0-35分 鐘）；
[0045] 圖3為實施例2中熱解實驗前（a)與實驗后（b)高效液相色譜圖對比（35-100分 鐘）；
[0046] 附圖標(biāo)記：1、高壓反應(yīng)釜；2、精餾塔；3第一冷凝器；4、第一在線紅外檢測器；5、 循環(huán)栗；6、塔底再沸器；7、塔反應(yīng)器；8、第二在線紅外檢測器；9、溶劑預(yù)熱釜；10、質(zhì)量流量 計；11、惰性氣體預(yù)熱器；12、微量調(diào)節(jié)閥；13、塔頂冷凝器；14、回流比控制器；15、塔頂采出 罐；16、第二冷凝器；17、物料出口。
【具體實施方式】
[0047] 下面以附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0048] 實施例1
[0049] 如圖1所示，一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氰酸酯的二級熱解 裝置，所述的裝置包括初步熱解系統(tǒng)和深度熱解系統(tǒng)；
[0050] 所述初步熱解系統(tǒng)包括高壓反應(yīng)釜1，所述高壓反應(yīng)釜1與精餾塔2相連通，所述 精餾塔2與第一冷凝器3相連通；所述初步熱解系統(tǒng)還包括第一在線紅外檢測器4,用于檢 測高壓反應(yīng)釜1內(nèi)的原料轉(zhuǎn)化率和-CN0收率；
[0051] 所述深度熱解系統(tǒng)包括塔反應(yīng)器7,所述高壓反應(yīng)釜1中反應(yīng)后的熱解液通過管 道由循環(huán)栗5輸入塔反應(yīng)器7 ;所述塔反應(yīng)器7底部連通設(shè)置塔底再沸器6，塔底再沸器6通 過第二冷凝器16與物料出口 17相連，所述塔底再沸器6底部還通過管道經(jīng)由循環(huán)栗5與塔 反應(yīng)器7相連通；所述塔反應(yīng)器7頂部連通設(shè)置塔頂冷凝器13,塔頂冷凝器13再通過回流 比控制器14與塔反應(yīng)器7連通，所述回流比控制器14與塔頂采出罐15相連通；所述深度 熱解系統(tǒng)還包括第二在線紅外檢測器8,用于檢測塔底再沸器6中產(chǎn)品的異氰酸根（-CN0) 收率；
[0052] 所述裝置還包括惰性氣體吹掃子裝置，用于向高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器6輸送 惰性氣體；
[0053] 所述裝置還包括溶劑補(bǔ)充子裝置，用于向塔反應(yīng)器7中補(bǔ)充溶劑。
[0054] 所述惰性氣體吹掃子裝置包括氣體預(yù)熱器11和微量調(diào)節(jié)閥12,氣源的氣體通過 微量調(diào)節(jié)閥12進(jìn)入氣體預(yù)熱器11，再分別進(jìn)入高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器6 ;所述溶劑補(bǔ) 充子裝置包括溶劑預(yù)熱爸9和質(zhì)量流量計10,溶劑經(jīng)質(zhì)量流量計10進(jìn)入溶劑預(yù)熱爸9進(jìn)行 預(yù)熱，預(yù)熱后進(jìn)入塔反應(yīng)器7。
[0055] 所述塔反應(yīng)器6塔板的溢流堰高為0. 10d-0. 6d(d為塔內(nèi)徑），塔板開孔率為 0. 5% s-0. 02% s(s為塔板面積），每塊塔板的停留時間彡10s。
[0056] 采用上述裝置的熱解過程具體為：
[0057] 物料從高壓反應(yīng)釜1上端進(jìn)料器進(jìn)料，密封反應(yīng)系統(tǒng)，開啟攪拌及惰性氣體吹掃， 升溫升壓，達(dá)到反應(yīng)溫度，開始反應(yīng)，上升溶劑蒸汽在精餾塔（2)中實現(xiàn)溶劑與副產(chǎn)物低碳 醇分離，溶劑在第一冷凝器3中冷凝回流到反應(yīng)釜內(nèi)，低碳醇則排放出去。當(dāng)反應(yīng)到一定程 度，第一在線紅外檢測器4檢測到高壓反應(yīng)釜中產(chǎn)品達(dá)到原料轉(zhuǎn)化率為95%以上，-CN0收 率為85%~90%，自動開啟閥門及循環(huán)栗5,熱解液輸送到塔反應(yīng)器7進(jìn)行深度熱解（當(dāng) 物料濃度過高時，開啟溶劑補(bǔ)充子裝置（包括溶劑預(yù)熱釜9和質(zhì)量流量計10)補(bǔ)充溶劑）， 熱解同時進(jìn)行副產(chǎn)物低碳醇的分離，熱解產(chǎn)品收集到塔底再沸器6中，低碳醇與溶劑隨隨 惰性氣體上升到塔頂冷凝器13中冷卻，通過回流比控制器14調(diào)節(jié)回流比，低碳醇收集在塔 頂采出罐15中，溶劑回流到塔內(nèi)，熱解產(chǎn)品在塔底再沸器中通過第二在線紅外檢測器8檢 測-CN0收率達(dá)99%以上進(jìn)行排放，若不達(dá)標(biāo)，則開啟循環(huán)系統(tǒng)，用循環(huán)栗5將熱解液輸送到 塔反應(yīng)器再熱解，直到達(dá)標(biāo)為止。排出的熱解液通過第二冷凝器16,溫度降至0°C以下，進(jìn) 行下一步驟。
[0058] 基于上述熱解過程，本發(fā)明提供了一種基于上述二級熱解裝置的熱解方法，所述 方法包括以下步驟：
[0059] 1)將含多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯的反應(yīng)液與低沸點(diǎn)惰性溶劑按照多亞甲 基多苯基多氨基甲酸甲酯與低沸點(diǎn)惰性溶劑的比例為1 :1~30直接加入高壓反應(yīng)釜1中 進(jìn)行初步熱解，反應(yīng)溫度150~350°C，停留時間為0. 5~10h，反應(yīng)壓力0. 5Mpa~4. 5Mpa ; 反應(yīng)副產(chǎn)物低碳醇在精餾塔2中分離，并通過第一冷凝器3排出，初步熱解得到的熱解液通 過第一在線檢測裝置4檢測，原料轉(zhuǎn)化率為多95%，-CN0收率> 85% ;
[0060] 2)初步熱解得到的熱解液通過循環(huán)栗5輸送到深度熱解系統(tǒng)進(jìn)行深度熱解，初步 熱解液從塔反應(yīng)器7中部進(jìn)入熱解，塔內(nèi)溫度在230~350°C，塔板停留時間0. 5~lOmin， 熱解產(chǎn)品收集到塔底再沸器6中，副產(chǎn)物低碳醇和隨低沸點(diǎn)惰性溶劑蒸汽上升到塔頂，低 沸點(diǎn)惰性溶劑經(jīng)塔頂冷凝器13冷凝回流到塔反應(yīng)器7,副產(chǎn)物低碳醇進(jìn)入塔頂采集罐15得 到分咼；
[0061] 3)塔底再沸器6中的熱解產(chǎn)品通過第二在線檢測裝置8檢測，當(dāng)-CN0收率 彡99%，熱解產(chǎn)品經(jīng)第二冷凝器16冷卻后由排料口 17排出；當(dāng)-CN0收率< 99%，則熱解 產(chǎn)品由循環(huán)栗5再次輸送至塔反應(yīng)器7進(jìn)行再次熱解，直到-CN0收率多99% ;
[0062] 4)步驟1)_2)的熱解過程中，惰性氣體吹掃子裝置向高壓反應(yīng)釜1和塔底再沸器 6輸送惰性氣體進(jìn)行吹掃；深度熱解過程根據(jù)需要采用溶劑補(bǔ)充子裝置向塔反應(yīng)器進(jìn)行新 鮮溶劑補(bǔ)充。
[0063] 所述塔底再沸器6溫度為230~350°C，第一冷凝器和塔頂冷凝器的溫度均為 90 ~130°C。
[0064] 步驟3)中，熱解產(chǎn)品通過第二冷凝器時，采用驟冷方式讓溫度下降到< 0°C排出。
[0065] 實施例2
[0066] 采用實施例1的裝置和方法，稱取275g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L氯 苯加入10L高壓反應(yīng)釜，加入Zn/ZnO催化劑lg，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過壓力 控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在230°C下反應(yīng)4h，壓力為0. 7MPa。
[0067] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為98. 62%，異氰酸酯的收率為89. 25%。
[0068] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為250°C，塔板停留時間為6min，壓力為 0.92Mpa〇
[0069] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 48%。
[0070] 反應(yīng)過程中氮?dú)忸A(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0071] 采用常規(guī)方法對熱解實驗前（a)與實驗后（b)進(jìn)行高效液相色譜圖對比，結(jié)果如 圖2和圖3所示。從圖2和圖3中可以看出，熱解前的原料多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲 酯全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品多亞甲基多苯基多異氰酸酯，所得產(chǎn)品收率可達(dá)99%以上。
[0072] 實施例3
[0073] 采用實施例1的裝置和方法，稱取100g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L甲 苯加入10L高壓反應(yīng)釜，加入納米CuO催化劑10g，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過壓 力控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在250°C下反應(yīng)3h，壓力為0· 92MPa。
[0074] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為97. 35%，異氰酸酯的收率為86. 14%。
[0075] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為280°C，塔板停留時間為5min，壓力為 1. 35Mpa〇
[0076] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 65%。
[0077] 反應(yīng)過程中氬氣預(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0078] 實施例4
[0079] 采用實施例1的裝置和方法，稱取500g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L鄰 二氯苯和吡啶的混合溶劑加入10L高壓反應(yīng)釜，加入以ZnO、Fe304、Fe20 3、CdO及Bi203等氧 化物和他們的混合物的催化劑50g，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過壓力控制釜內(nèi)溫 度，維持反應(yīng)溫度在280°C下反應(yīng)2h，壓力為1. 35MPa。
[0080] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為96. 50%，異氰酸酯的收率為85. 68%。
[0081] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為300°C，塔板停留時間為7min，壓力為 2. 02Mpa〇
[0082] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 24%。
[0083] 反應(yīng)過程中氮?dú)忸A(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0084] 實施例5
[0085] 采用實施例1的裝置和方法，稱取1000g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L 甲苯和氯苯的混合溶劑加入10L高壓反應(yīng)釜，加入錫化合物為催化劑20g，密封反應(yīng)釜， 開啟攪拌，升溫升壓，通過壓力控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在300°C下反應(yīng)lh，壓力為 2. 02MPa〇
[0086] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為95. 39%，異氰酸酯的收率為85. 24%。
[0087] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為320°C，塔板停留時間為10min，壓力 為 2. 85Mpa。
[0088] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 56%。
[0089] 反應(yīng)過程中氖氣預(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0090] 實施例6
[0091] 采用實施例1的裝置和方法，稱取500g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L鄰 二氯苯和對二氯苯的混合溶劑加入10L高壓反應(yīng)釜，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通 過壓力控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在350°C下反應(yīng)0· 5h，壓力為4. OMPa。
[0092] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為97. 84%，異氰酸酯的收率為88. 96%。
[0093] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為350°C，塔板停留時間為2min，壓力為 4. 0Mpa〇
[0094] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 47%。
[0095] 反應(yīng)過程中氦氣預(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0096] 實施例7
[0097] 采用實施例1的裝置和方法，稱取50g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L間二 甲苯加入10L高壓反應(yīng)釜，加入Mg0、Al203混合催化劑5g，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓， 通過壓力控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在150°C下反應(yīng)6h，壓力為0. 2MPa。
[0098] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為96. 28%，異氰酸酯的收率為87. 34%。
[0099] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為230°C，塔板停留時間為8min，壓力為 0. 7Mpa〇
[0100] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為1〇〇%，異氰酸酯的收率為99. 10%。
[0101] 反應(yīng)過程中氮?dú)忸A(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min，新鮮溶 劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度為90~ 130。。。
[0102] 實施例8
[0103] 采用實施例1的裝置和方法，稱取200g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L對 二氯苯加入10L高壓反應(yīng)釜，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過壓力控制釜內(nèi)溫度，維 持反應(yīng)溫度在180°C下反應(yīng)7h，壓力為0· 5MPa。
[0104] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為98. 84%，異氰酸酯的收率為89. 64%。
[0105] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為250°C，塔板停留時間為6min，壓力為 0. 92Mpa〇
[0106] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 78%。
[0107] 反應(yīng)過程中氮?dú)?、氬氣、氦氣預(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/ min，新鮮溶劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器 溫度為90~130 °C。
[0108] 實施例9
[0109] 采用實施例1的裝置和方法，稱取500g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L二 甲苯苯加入10L高壓反應(yīng)釜，加入PbS04催化劑8g，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過 壓力控制釜內(nèi)溫度，維持反應(yīng)溫度在200°C下反應(yīng)8h，壓力為0· 6MPa。
[0110] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為99. 61%，異氰酸酯的收率為88. 75%。
[0111] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為250°C，塔板停留時間為4min，壓力為 0. 92Mpa〇
[0112] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 34%。
[0113] 反應(yīng)過程中氮?dú)?、氦氣預(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min， 新鮮溶劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度 為 90 ~13(TC。
[0114] 實施例10
[0115] 采用實施例1的裝置和方法，稱取2000g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L硝 基苯加入10L高壓反應(yīng)釜，加入金屬Cu催化劑15g，密封反應(yīng)釜，開啟攪拌，升溫升壓，通過 壓力控制釜溫，維持反應(yīng)溫度在250°C下反應(yīng)10h，壓力為0· 92MPa。
[0116] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為87. 68%。
[0117] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為280°C，塔板停留時間為0. 5min，壓力 為 1. MMpa〇
[0118] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 78%。
[0119] 反應(yīng)過程中氮?dú)狻⒛蕷忸A(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min， 新鮮溶劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度 為 90 ~13(TC。
[0120] 實施例11
[0121] 采用實施例1的裝置和方法，稱取5000g多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲酯與5L吡 啶加入10L高壓反應(yīng)爸，加入Cu、Fe等金屬單質(zhì)混合催化劑25g，密封反應(yīng)爸，開啟攪拌，升 溫升壓，通過壓力控制釜溫，維持反應(yīng)溫度在280°C下反應(yīng)10h，壓力為1. 24MPa。
[0122] 初步熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為98. 97%，異氰酸酯的收率為86. 45%。
[0123] 將初步熱解液輸送到塔反應(yīng)器，塔內(nèi)溫度為300°C，塔板停留時間為lmin，壓力為 2. 02Mpa〇
[0124] 深度熱解結(jié)果：原料轉(zhuǎn)化率為100%，異氰酸酯的收率為99. 34%。
[0125] 反應(yīng)過程中氮?dú)狻鍤忸A(yù)熱至與體系溫度相等，流量控制在1200~1500mL/min， 新鮮溶劑溫度與深度熱解塔溫度相等，溶劑是否補(bǔ)充根據(jù)體系濃度確定，塔頂冷凝器溫度 為 90 ~13(TC。
[0126] 最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種液相加壓熱分解法制備多亞甲基多苯基多異氯酸醋的二級熱解裝置，其特征在 于，所述的裝置包括初步熱解系統(tǒng)和深度熱解系統(tǒng)； 所述初步熱解系統(tǒng)包括高壓反應(yīng)蓋（1)，所述高壓反應(yīng)蓋（1)與精饋塔（2)相連通， 所述精饋塔（2)與第一冷凝器（3)相連通；所述初步熱解系統(tǒng)還包括第一在線紅外檢測器 (4)，用于檢測高壓反應(yīng)蓋（1)內(nèi)的原料轉(zhuǎn)化率和異氯酸根收率； 所述深度熱解系統(tǒng)包括塔反應(yīng)器（7)，所述高壓反應(yīng)蓋（1)中反應(yīng)后的熱解液通過管 道由循環(huán)累（5)輸入塔反應(yīng)器（7);所述塔反應(yīng)器（7)底部連通設(shè)置塔底再沸器化），塔底 再沸器（6)通過第二冷凝器（16)與物料出口（17)相連，所述塔底再沸器（6)底部還通過 管道經(jīng)由循環(huán)累（5)與塔反應(yīng)器（7)相連通；所述塔反應(yīng)器（7)頂部連通設(shè)置塔頂冷凝器 (13) ，塔頂冷凝器（13)再通過回流比控制器（14)與塔反應(yīng)器（7)連通，所述回流比控制器 (14) 與塔頂采出罐（15)相連通；所述深度熱解系統(tǒng)還包括第二在線紅外檢測器做，用于 檢測塔底再沸器化）中產(chǎn)品的異氯酸根收率； 所述裝置還包括惰性氣體吹掃子裝置，用于向高壓反應(yīng)蓋（1)和塔底再沸器（6)輸送 惰性氣體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級熱解裝置，其特征在于，所述惰性氣體吹掃子裝置包括 氣體預(yù)熱器（11)和微量調(diào)節(jié)閥（12)，氣源的氣體通過微量調(diào)節(jié)閥（12)進(jìn)入氣體預(yù)熱器 (11)，再分別進(jìn)入高壓反應(yīng)蓋（1)和塔底再沸器化）。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二級熱解裝置，其特征在于，所述裝置還包括溶劑補(bǔ)充 子裝置，用于向塔反應(yīng)器（7)中補(bǔ)充溶劑；所述溶劑補(bǔ)充子裝置包括溶劑預(yù)熱蓋（9)和質(zhì)量 流量計（10)，溶劑經(jīng)質(zhì)量流量計（10)進(jìn)入溶劑預(yù)熱蓋（9)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后進(jìn)入塔反應(yīng)器 (7)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二級熱解裝置，其特征在于，所述塔反應(yīng)器（6)的塔板的 溢流堪高為0. ld-0. 6d，d為塔內(nèi)徑；塔板開孔率為0. 02% S-0. 5% S，S為塔板面積。5. 基于權(quán)利要求1-2任一所述二級熱解裝置的熱解方法，所述方法包括W下步驟： 1) 將含多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲醋的反應(yīng)液與低沸點(diǎn)惰性溶劑按照多亞甲基 多苯基多氨基甲酸甲醋與低沸點(diǎn)惰性溶劑的質(zhì)量比例為1 :1~30直接加入高壓反應(yīng)蓋 (1)中進(jìn)行初步熱解，反應(yīng)溫度150~350°C，停留時間為0. 5~lOh，反應(yīng)壓力0. 5Mpa~ 4. 5Mpa;反應(yīng)副產(chǎn)物低碳醇在精饋塔（2)中分離，并通過第一冷凝器（3)排出，初步熱解得 到的熱解液通過第一在線檢測裝置（4)檢測，原料轉(zhuǎn)化率為> 95%，異氯酸根收率> 85%; 2) 初步熱解得到的熱解液通過循環(huán)累（5)輸送到深度熱解系統(tǒng)進(jìn)行深度熱解，初步熱 解液從塔反應(yīng)器（7)中部進(jìn)入熱解，塔內(nèi)溫度在230~350°C，塔板停留時間0. 5~lOmin， 熱解產(chǎn)品收集到塔底再沸器化）中，副產(chǎn)物低碳醇和隨低沸點(diǎn)惰性溶劑蒸汽上升到塔頂， 低沸點(diǎn)惰性溶劑經(jīng)塔頂冷凝器（13)冷凝回流到塔反應(yīng)器（7)，副產(chǎn)物低碳醇進(jìn)入塔頂采集 罐（15)得到分離； 3) 塔底再沸器化）中的熱解產(chǎn)品通過第二在線檢測裝置（8)檢測，當(dāng)異氯酸根收率 >99%，熱解產(chǎn)品經(jīng)第二冷凝器（16)采用驟冷方式讓溫度下降到《0°C后由排料口（17) 排出；當(dāng)異氯酸根收率< 99%，則熱解產(chǎn)品由循環(huán)累（5)再次輸送至塔反應(yīng)器（7)進(jìn)行再 次熱解，直到異氯酸根收率> 99% ; 4) 步驟1)-2)的熱解過程中，惰性氣體吹掃子裝置向高壓反應(yīng)蓋（1)和塔底再沸器 (6)輸送惰性氣體進(jìn)行吹掃。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱解方法，其特征在于，所述塔底再沸器（6)溫度為230~ 350°C，第一冷凝器和塔頂冷凝器的溫度均為90~130°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱解方法，其特征在于，所述步驟1)中，含多亞甲基多苯基多 氨基甲酸甲醋的反應(yīng)液是由苯氨基甲酸甲醋與甲醒溶液縮聚反應(yīng)一步獲得，無需與低沸點(diǎn) 惰性溶劑分離直接進(jìn)入熱解，所述多亞甲基多苯基多氨基甲酸甲醋是一種混合物，其通用 分子式為：其中，η > 0。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱解方法，其特征在于，所述低沸點(diǎn)惰性溶劑為甲苯、二甲 苯、間二甲苯、對二甲苯、氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、硝基苯、化晚中的一種或幾種。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱解方法，其特征在于，所述惰性氣體為氮?dú)?、氣氣、氛氣、?氣中的一種或多種，流量為1200~1500血/min。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱解方法，其特征在于，熱解過程在有催化劑存在的條件下 進(jìn)行時，催化劑為選自銅、鋒、侶、錫、鐵、饑、鐵、鉆、儀、錬、錯、儒、祕、儀、鉛巾一種或幾種的 單質(zhì)、氧化物或鹽，催化劑用量為待熱解原料總量的0. 01%~20%。
【文檔編號】C07C263/04GK105837471SQ201510024070
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月16日
【發(fā)明人】李會泉, 龍世良, 曹妍, 陳家強(qiáng), 王利國, 趙麗滟, 黃科林
【申請人】中國科學(xué)院過程工程研究所