[发明专利]一种喷雾式气液两相光气化制备异氰酸酯的方法

说明书

技术领域：

本发明属于化工产品制备技术领域，涉及一种制备异氰酸酯的方法，特别是一种喷雾式气液两相光气化制备异氰酸酯的方法。

背景技术：

目前，工业上对异氰酸酯的生产，都是利用胺在惰性溶剂参与下与过量光气进行反应获得，即光气化反应；光气化法可分为液相光气化和气相光气化。所谓液相法和气相法是针对进入反应器前胺物料的相态来分类的，TDA以过冷液体状态进行反应器的工艺成为液相光气法，以气体状态进入反应器的工艺成为气相光气化法。液相光气化法是目前最普遍的异氰酸酯生产工艺，但液相光气化生产方法具有两个缺点：一是剧毒光气的使用，特别是在生产过程中光气的大量过量，使得过程的安全性降低，具有安全隐患；二是过量溶剂和光气的存在，使得整个过程能耗很高，在增加了产品成本的同时，也对环境造成了污染，不利于节能减排；为了解决液相法高能耗的缺点，人们仅提出了气相光气化法，气相反应的物料停留时间较短，可以提高单位时间的产量，获得更大的空时产率，从而降低投资费用；EPA593334专利公开了一种在气相中制备芳族二异氰酸酯的方法，二胺与光气在不具有动态组件，并且管壁沿着纵轴逐渐变窄的管式反应器反应；该方法中的反应器没有动部件，可减少光气的泄露；EPA699657专利公开了一种在气相中制备芳族异氰酸酯的方法，适当的二胺和光气的反应是通过两部分完成的，第一部分是占总反应体积的20-80%的混合系统，第二部分是接近活塞流占总反应体积的80-20%的反应系统；EP289840专利公开了在气相中通过光气化制备二异氰酸酯。光气化是在不具有动态组件的圆柱室中进行的，反应温度在200-600℃，反应条件湍流状态下；CN101205197A专利公开了一种在气相中制备异氰酸酯的方法，该方法是在绝热气相条件下，在伯胺沸点以上，在平均接触时间为0.05-0.15秒的条件下进行的；CN200610110937.X专利公开了一种胺在气相中光气化的方法，该方法中胺是通过一种特定类型的换热器来使胺气化的；EPA928785专利公开了在气相下进行胺的光气化过程中使用微架构混合器。微结构混合器可以加强胺和光气的混合反应，但是这种微结构混合器即使极小的固体都可能堵塞混合器；CN101429138A专利公开了一种制备异氰酸酯的方法，该方法包括将伯胺、光气和惰性气体分别预热到别伯胺沸点高5-100℃的温度，然后将预热后的伯胺和惰性气体混合，得到伯胺混合气体，伯胺混合气体与光气在混合器内混合并进行初步反应，得到初步反应混合物，初步反应混合物进入管式反应器中进一步反应；气相光气化有其自身缺点：一是胺的大量汽化过程在大量消耗能量的同时，也会造成胺发生副反应，造成产率降低；二是由于气相反应速度非常快，温度非常高，在反应过程中常会生成焦渣，降低反应收率，并且有可能堵塞设备；三是反应后高温气相反应物需要快速冷凝成液相，需要加入惰性溶剂并且消耗冷量。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求设计提供一种喷雾式气液两相光气化法制备异氰酸酯的工艺方法，通过计算胺的单位反应热高于汽化热，每反应单位摩尔胺放出的热就以汽化相当量的胺，对胺的反应热与汽化热进行匹配，利用反应热来使胺汽化后进行气相反应，可节省气相光气化法中由于汽化胺所消耗的热量，降低反应器内的温度，有利于减少固体的形成，避免堵塞反应器，同时节省猝灭冷量，降低猝灭用惰性溶剂用量，实现节能减排，由于没有胺的气化，避免胺在气化过程中发生分解等副反应，提高异氰酸酯产品的收率。

为了实现上述目的，本发明的具体工艺是先把液相胺和高温气相光气通入混合器中混合并进行反应得混合物，液相胺和光气混合前被采用电加热或蒸汽加热方式加热到过热温度为5～50℃，过热状态的胺溶液有利于后面的气化；液相胺和光气混合前不加入惰性溶剂或加入惰性溶剂，加入的惰性溶剂包括甲苯、二甲苯、间苯二甲酸二乙酯、氯苯和二氯苯，液相胺与惰性溶剂的重量配比为1：1～10；再将从混合器出来的混合物用惰性溶剂猝冷后进入喷雾式反应器进一步反应生成异氰酸酯，喷射结构的反应器能够把液体胺或其混合物溶液快速分散成液滴粒径为0.01～3mm的液滴，喷雾式反应器的喷嘴为文丘里式或拉法尔式结构，液相胺从喷嘴进入或从喷嘴的侧边环隙进入，或采用其他能达到喷雾液滴粒径的分布范围的喷雾器；最后将生成的异氰酸酯分别经过脱除光气、HCl和溶剂后再经精馏提纯得到产品异氰酸酯。