[发明专利]一种甲基异氰酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学合成领域，特别涉及一种甲基异氰酸酯的制备方法。

背景技术

甲基异氰酸酯是一种重要的农药中间体，主要用于合成氨基甲酸酯类农药，如：克百威、灭多威、速灭威、异丙威（叶蝉散）、仲丁威（巴沙）、甲萘威、残杀威、好安威、硫双灭多威、丙硫克百威、丁噻隆等。

目前甲基异氰酸酯生产国内大都采用以光气与甲胺为原料制备甲基胺基甲酰氯，然后在惰性溶剂四氯化碳存在下，甲基胺基甲酰氯进行分解、精馏生产甲基异氰酸酯，产品收率85～90％（摩尔分数），产品纯度97～99％（质量分数）。甲基异氰酸酯现有生产工艺使用的分解反应溶剂四氯化碳属破坏臭氧层物质（简称ODS物质），是《蒙特利尔议定书》规定必须淘汰的品种。甲基异氰酸酯作为氨基甲酸酯类农药行业中最重要的中间体，关乎行业生死攸关的命脉，因此，必须进行甲基异氰酸酯生产工艺改进，用非ODS物质替代现有的ODS物质四氯化碳。

非ODS溶剂较多，根据经济性和技术性可供选择的非ODS物质大多沸点低，酰氯分解液产品与溶剂分离难，必须通过采用合适的气-液分离技术，解决因非ODS溶剂沸点降低而引起的气液难以分离的关键技术难题。

发明内容

本发明提供的甲基异氰酸酯（简称异酯）的制备方法，其特征是将甲基胺基甲酰氯与非破坏臭氧层物质（简称非ODS物质）三氯甲烷溶剂混合成浓度为15～25%（质量分数）的甲基胺基甲酰氯/三氯甲烷有机溶液（简称MCC-CHCl₃），甲基胺基甲酰氯/三氯甲烷有机溶液通过分解器进行连续分解反应，分解液通过旋风式汽-液分离器进行产品和溶剂分离，再经粗酯塔、精酯塔精馏制得纯度大于99％（质量分数）的甲基异氰酸酯。本发明制备的甲基异氰酸酯产品收率大于93％（摩尔分数）。

反应方程式如下：

本发明的具体工艺步骤如下： 

在混合器中将甲基胺基甲酰氯用非ODS物质三氯甲烷溶剂混合配制成质量浓度为15～25%的MCC-CHCl₃有机溶液，打入高位槽再加入到分解器中，控制分解温度在46～75℃，分解器温度至溶剂开始蒸发时再连续加入MCC-CHCl₃有机溶液，分解液进入旋风式汽-液分离器中进行产品和溶剂的气液分离，气相经冷凝器冷却后进入粗酯塔，液相与粗酯塔及精酯塔的釜液一起返回MCC混配釜。

粗酯塔为连续蒸馏塔，汽液分离器的气相冷却液从粗酯塔中间进料，进料速度与釜底液采出速度基本平衡，控制塔顶产品采出温度、回流比，粗酯塔塔顶馏出液经冷凝器冷却进入精酯塔，尾气中异酯粗品经深冷罐冷却捕集回冷凝器，其余进尾气处理系统；釜液经处理后返回MCC混配釜。粗酯塔塔顶采出温度为38～60℃，塔釜温度62～70℃，摩尔回流比为9:1～12:1。

精酯塔为连续精馏塔，粗酯塔塔顶馏出液从精酯塔中间进料，进料速度与釜底液采出速度基本平衡，控制塔顶产品采出温度、塔釜温度、回流比，釜液经处理后返回MCC混配釜，塔顶采出液经冷凝器冷却得到最终产品甲基异氰酸酯进精酯中间罐。用化学法或色谱法进行分析，测得甲基异氰酸酯产品纯度为99%（质量分数）以上。精酯塔尾气中产品经异酯深冷罐冷却捕集回冷凝器，其余进尾气处理系统。精酯塔塔顶采出温度为38～50℃，塔釜温度60～65℃，摩尔回流比为4:1～7:1。

旋风式汽-液分离器由原料进口、直筒管、气相出口、中心管、导流叶片、液滴捕集板、除沫丝网、锥形管、液相出口组成，中心管上端直径为下端直径的1.2～1.5倍，从而使中心管下端气压略大于上端气压，有利于气相组分顺利地逸出；导流叶片呈螺旋状安装在直筒管与中心管之间，倾角为40～60°；液滴捕集板采用导流式多孔不锈钢板材制成，导流孔的孔径为Φ5～10mm，导流孔中心间距为10～20mm；除沫丝网采用聚四氟乙烯或聚丙烯材料制成；高速旋转气流中的液相组分在离心力作用下被甩向液滴捕集板，并在重力和导流式孔板的作用下流向液滴捕集板的背面，这样有效防止液滴被紊流再次带向气相，从而提高分离的效率，提高产品的纯度；锥形管上端直径为下端直径的2～5倍，长度为上端直径的2～5倍。

旋风式汽-液分离器的原料进口安装在直筒管约3/4高处，直筒管的顶端密封，导流叶片与原料进口连接，导流叶片下端位于直筒管约1/4高处，导流叶片与直筒管及中心管组成的结构类似于封闭的螺旋管。