專利名稱：一種連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法及其裝置，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
異氰酸酯是生產(chǎn)農(nóng)藥、聚氨酯的重要中間體。早期異氰酸酯的生產(chǎn)大多采用液相法生產(chǎn)。1988年，德國(guó)拜爾公司在專利EP0289840B1中采用帶中央噴嘴和周邊環(huán)隙的管式反應(yīng)器氣相法生產(chǎn)異氰酸酯，與液相法比較，溶劑減少近80%，節(jié)能40%，設(shè)備投資大幅降低。異氰酸酯生產(chǎn)過(guò)程主要存在兩類副產(chǎn)物，其中一類副產(chǎn)物是氨基化合物、氨基酰氯與氯化氫形成的鹽酸鹽。另一類副產(chǎn)物是氨基酰氯、二氨基化合物與異氰酸酯形成脲的低聚物。在混合過(guò)程中如果混合不均勻，極易造成氨基化合物的局部高濃度，從而導(dǎo)致副產(chǎn)物的生成。上述副產(chǎn)物通常難溶于溶劑，沸點(diǎn)較高，不僅降低了反應(yīng)收率，同時(shí)由于常溫下為固態(tài)，極易堵塞管道，因此，減少副反應(yīng)的發(fā)生，一直是光氣化反應(yīng)器改進(jìn)與創(chuàng)新的重點(diǎn)。EP0699657B1公開(kāi)了一種同軸式噴嘴；CA2258194A1公開(kāi)了一種微結(jié)構(gòu)式噴嘴；EP1275639B1公開(kāi)了一種文丘里噴嘴；W003045900A1公開(kāi)了一種內(nèi)設(shè)多孔分布器的板式反應(yīng)器；EP1319655B1公開(kāi)了一種小孔噴射氣體的分布方式；CN1310875C公開(kāi)了一種在中等壓力下操作的板式反應(yīng)器；US2005113601A1公開(kāi)了一種帶中央噴嘴和渦流發(fā)生器的管式反應(yīng)器。GB1165831A公開(kāi)了一種帶攪拌的管式反應(yīng)器；CN101372463A公開(kāi)了一種射流噴射反應(yīng)器；W02008055898A1公開(kāi)了一種帶噴嘴的管式反應(yīng)器；CN101357316A公開(kāi)了一種三管并流式反應(yīng)器。已有反應(yīng)器或者需要耗散大量能量，或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者導(dǎo)致局部濃度不一致。CN101623615A公開(kāi)了一種套筒式分布器，提出了在整個(gè)流通截面上的混合，但由于物料分成幾股進(jìn)入，增加了控制與操作難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中異氰酸酯中間體氨基甲酰氯的制備過(guò)程中，產(chǎn)率低，副反應(yīng)產(chǎn)率高，設(shè)備利用率低，不能連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)等缺陷，目的旨在提供一種使反應(yīng)原料高效混合，副反應(yīng)少、產(chǎn)物收率高、設(shè)備利用率高，單套裝置能連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于連續(xù)制備氨基甲酰氯的膜分散光氣化反應(yīng)器，該反應(yīng)器能很好地分散反應(yīng)原料并達(dá)到良好的混合效果，能單套裝置連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明提供了一種連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法，該方法是將氨基化合物經(jīng)惰性氣體稀釋并預(yù)熱后，連續(xù)進(jìn)入到管式反應(yīng)器內(nèi)部一端的陶瓷膜微孔氣體分布器內(nèi)，從所述陶瓷膜微孔氣體分布器的膜管壁上的孔隙中擴(kuò)散進(jìn)入管式反應(yīng)器內(nèi)；經(jīng)惰性氣體稀釋的光氣預(yù)熱后經(jīng)過(guò)管式反應(yīng)器內(nèi)部所述一端的光氣入口沿氣體分布器的膜管壁切線方向連續(xù)進(jìn)入的管式反應(yīng)器與擴(kuò)散出來(lái)的氨基化合物混合并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)完成后經(jīng)分離得到氨基甲酰氯。 所述的氨基化合物為一甲氨、甲苯二氨、間苯二氨或1，5-二氨基萘。
所述管式反應(yīng)器中光氣與氨基化合物的摩爾比保持在I 3:1。上述方法中氨基化合物和光氣混合后在管式反應(yīng)器中停留的時(shí)間為0.1 10s。所述的反應(yīng)溫度為200 400°C。上述方法中氨基化合物預(yù)熱溫度為190 210°C ;光氣預(yù)熱溫度為190 210°C。所述的惰性氣體優(yōu)選為氮?dú)?。本發(fā)明還提供了一種用于連續(xù)制備氨基甲酰氯的膜分散光氣化反應(yīng)裝置，該裝置包括管式反應(yīng)器和陶瓷膜微孔氣體分布器；管式反應(yīng)器內(nèi)部一端的氨基化合物入口處安裝有陶瓷膜微孔氣體分布器，陶瓷膜微孔氣體分布器一端封閉；管式反應(yīng)器所述的一端的陶瓷膜微孔氣體分布器的膜管壁的切線方向上設(shè)有光氣入口 ；所述的陶瓷膜微孔氣體分布器由至少一個(gè)膜管通道構(gòu)成；所述的膜管通道管壁上分布有微孔孔隙。所述管式反應(yīng)器另一端連接有反應(yīng)產(chǎn)物出料管。所述管式反應(yīng)器外部裝有光氣預(yù)熱器和氨基化合物預(yù)熱器；所述的光氣預(yù)熱器和氨基化合物預(yù)熱器分別通過(guò)光氣入料管和氨基化合物入料管分別與光氣入口和氨基化合物入口連接。所述的陶瓷膜微孔氣體分布器優(yōu)選為由I 10個(gè)膜管通道組成；更優(yōu)選為3 8個(gè)。所述膜管的管徑為1nm 1.5lim。本發(fā)明具有如下的有益效果:1、該方法副反應(yīng)少、產(chǎn)物收率高、設(shè)備利用率高，反應(yīng)時(shí)間短，能連續(xù)生產(chǎn)；2、本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)反應(yīng)器，不但能很好地分散反應(yīng)原料，并達(dá)到良好的混合效果，使副產(chǎn)物減少；單套裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力極易放大，更適合于規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為膜分散光氣化反應(yīng)器連續(xù)制備異氰酸酯中間體的流程圖:1為光氣預(yù)熱器；2為氨基化合物預(yù)熱器；3為氨基化合物入口 ；4為光氣入口 ；5為陶瓷膜微孔氣體分布器；6為膜管通道；7為反應(yīng)產(chǎn)物出料管；8為光氣入料管；9為氨基化合物入料管；10為管式反應(yīng)器。圖2為5個(gè)膜管通道的陶瓷膜微孔氣體分布器正視放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明不限于實(shí)施例。實(shí)施例1光氣與氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器I預(yù)熱到210°C，經(jīng)光氣入口 4由切線方向進(jìn)入管式反應(yīng)器。一甲氨和氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器2預(yù)熱到190°C，經(jīng)氨基化合物入口 3進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器的3個(gè)膜管通道6分散后進(jìn)入管式反應(yīng)器與氨基化合物混合。光氣與一甲氨的配比為1.3:1?？刂乒苁椒磻?yīng)器溫度為200 400°C反應(yīng)。停留時(shí)間為3s，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)管式反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出料管7流出。制得的中間體經(jīng)現(xiàn)有工業(yè)方法轉(zhuǎn)化成甲基異氰酸酯，甲基異氰酸酯的收率為98.1%。實(shí)施例2
光氣與氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器I預(yù)熱到190°C，經(jīng)光氣入口 4由切線方向進(jìn)入管式反應(yīng)器。一甲氨和氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器2預(yù)熱到210°C，經(jīng)氨基化合物入口 3進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器的5個(gè)膜管通道6分散后進(jìn)入管式反應(yīng)器與氨基化合物混合。光氣與一甲氨的配比為1.15:1?？刂乒苁椒磻?yīng)器溫度為200 400°C反應(yīng)。停留時(shí)間為8s，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)管式反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出料管7流出。制得的中間體經(jīng)現(xiàn)有工業(yè)方法轉(zhuǎn)化成甲基異氰酸酯，甲基異氰酸酯的收率為97.5%。實(shí)施例3光氣與氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器I預(yù)熱到190°C，經(jīng)光氣入口 4由切線方向進(jìn)入管式反應(yīng)器。一甲氨和氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器2預(yù)熱到210°C，經(jīng)氨基化合物入口 3進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器的5個(gè)膜管通道6分散后進(jìn)入管式反應(yīng)器與氨基化合物混合。光氣與一甲氨的配比為1.2:1?？刂乒苁椒磻?yīng)器溫度為200 350°C反應(yīng)。停留時(shí)間為2.6s，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)管式反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出料管7流出。制得的中間體經(jīng)現(xiàn)有工業(yè)方法轉(zhuǎn)化成甲基異氰酸酯，甲基異氰酸酯的收率為99.1%。實(shí)施例4光氣與氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器I預(yù)熱 到210°C，經(jīng)光氣入口 4由切線方向進(jìn)入管式反應(yīng)器。一甲氨和氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)預(yù)熱器2預(yù)熱到190°C，經(jīng)氨基化合物入口 3進(jìn)入陶瓷膜微孔氣體分布器的8個(gè)膜管通道6分散后進(jìn)入管式反應(yīng)器與氨基化合物混合。光氣與一甲氨的配比為1.3:1?？刂乒苁椒磻?yīng)器溫度為200 400°C反應(yīng)。停留時(shí)間為1.3s，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)管式反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出料管7流出。制得的中間體經(jīng)現(xiàn)有工業(yè)方法轉(zhuǎn)化成甲基異氰酸酯，甲基異氰酸酯的收率為98.1%。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法，其特征在于，將氨基化合物經(jīng)惰性氣體稀釋并預(yù)熱后，連續(xù)進(jìn)入到管式反應(yīng)器內(nèi)部一端的陶瓷膜微孔氣體分布器內(nèi)，從所述陶瓷膜微孔氣體分布器的膜管壁上的孔隙中擴(kuò)散進(jìn)入管式反應(yīng)器內(nèi)；經(jīng)惰性氣體稀釋的光氣預(yù)熱后經(jīng)過(guò)管式反應(yīng)器內(nèi)部所述一端的光氣入口沿氣體分布器的膜管壁切線方向連續(xù)進(jìn)入的管式反應(yīng)器與擴(kuò)散出來(lái)的氨基化合物混合并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)完成后經(jīng)分離得到氨基甲酰氯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氨基化合物為一甲氨、甲苯二氨、間苯二氨或1，5- 二氨基萘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述管式反應(yīng)器中光氣與氨基化合物的摩爾比保持在I 3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，氨基化合物和光氣混合后在管式反應(yīng)器中停留的時(shí)間為0.1 10s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述的反應(yīng)溫度為200 400°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述方法，其特征在于，氨基化合物預(yù)熱溫度為190 2100C ;光氣預(yù)熱溫度為190 210°C。
7.一種用于連續(xù)制備氨基甲酰氯的膜分散光氣化反應(yīng)裝置，其特征在于，管式反應(yīng)器內(nèi)部一端的氨基化合物入口處安裝有陶瓷膜微孔氣體分布器，陶瓷膜微孔氣體分布器一端封閉；管式反應(yīng)器所述的一端的陶瓷膜微孔氣體分布器的膜管壁的切線方向上設(shè)有光氣入口 ；所述的陶瓷膜微孔氣體分布器由至少一個(gè)膜管通道構(gòu)成；所述的膜管通道管壁上分布有微孔孔隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述管式反應(yīng)器另一端連接有反應(yīng)產(chǎn)物出料管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述管式反應(yīng)器外部裝有光氣預(yù)熱器和氨基化合物預(yù)熱器；所述的光氣預(yù)熱器和氨基化合物預(yù)熱器分別通過(guò)光氣入料管和氨基化合物入料管分別與光氣入口和氨基化合物入口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9任一項(xiàng)所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述陶瓷膜微孔氣體分布器由I 10個(gè)膜管通道組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)制備氨基甲酰氯的方法及其裝置，該方法是將氨基化合物經(jīng)惰性氣體稀釋并預(yù)熱后，連續(xù)進(jìn)入到管式反應(yīng)器內(nèi)部一端的陶瓷膜微孔氣體分布器內(nèi)，從所述陶瓷膜微孔氣體分布器的膜管壁的孔隙擴(kuò)散進(jìn)入管式反應(yīng)器；經(jīng)惰性氣體稀釋的光氣預(yù)熱后經(jīng)過(guò)管式反應(yīng)器內(nèi)部所述一端的光氣入口沿氣體分布器的膜管壁切線方向連續(xù)進(jìn)入的管式反應(yīng)器與擴(kuò)散出來(lái)的氨基化合物混合并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)完成后經(jīng)分離得到氨基甲酰氯；該裝置主要包括管式反應(yīng)器和膜分散器；該方法能有效提高異氰酸酯中間體氨基甲酰氯的產(chǎn)率，方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，可以連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，本發(fā)明裝置能很好地分散反應(yīng)原料并達(dá)到良好的混合效果，有利于反應(yīng)收率與產(chǎn)品質(zhì)量提高，減少反應(yīng)過(guò)程的副反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01J12/00GK103224457SQ20131012936
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者艾秋紅, 羅和安, 王良芥, 游奎一, 劉平樂(lè), 黃榮輝 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)