[发明专利]一种精制六亚甲基二异氰酸酯的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及脂肪族二异氰酸酯的生产设备和方法，具体涉及精制六亚甲基二异氰酸酯的生产设备和方法。

背景技术

异氰酸酯作为一类重要的有机化工中间体，在工业、农业、医药卫生各方面都有非常广泛的用途。该类化合物广泛的应用于聚异氰酸酯、聚氨酯类、聚脲、高聚物粘合剂、杀虫剂、除草剂等的合成。六亚甲基二异氰酸酯(1，6-己二异氰酸酯，英文简称HDI)是目前聚氨酯工业中需求量最大的脂肪族异氰酸酯，而且已成为继甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚甲基聚苯异氰酸酯(PAPI)之后需求量较大的异氰酸酯品种，主要用于生产汽车OEM涂料及修补漆、飞机OEM涂料及修补漆、防腐蚀涂料、木制家具漆、漆包线漆、列车修补漆、醇酸树脂漆、透明聚氨酯涂料(水晶浆料)、仿搪瓷涂料、光稳定性好的聚氨酯胶粘剂、弹性体、火箭推进剂、纺织整理剂、高分子绷带材料等等。HDI的两个异氰酸根基团活性相似，衍生聚氨酯具有密度小、强度高、加工成型简单、无毒无害、绝热隔热性能好、阻燃耐热性能优于其他类型塑料等特点。与MDI、TDI和PAPI等芳香族异氰酸酯相比，HDI衍生聚氨酯特有的饱和性使其具有不泛黄、保色、保光、抗粉化、耐油、耐磨性能等优点，制成的聚氨酯树脂光、热稳定性好，在户外紫外线照射下不会发生泛黄现象，在高温蒸煮条件下不会发生芳香族异氰酸酯变成致癌芳香胺的化学反应，在航空航天、车船、纺织、塑料、涂料、橡胶工业等方面有较为广泛的应用。我国HDI原料一直都依赖进口，2006年德国拜耳公司在上海化工区建成了HDI生产线，现己投产，HDI国产化将推动耐候性聚氨酯涂料和耐高温(135℃)蒸煮食品包装材料的迅速发展。

以邻二氯苯、氯苯为溶剂，在催化剂作用下己二胺(六亚甲基二胺，HDA)同过量光气进行低温光化和高温光化两步反应，在高温光化段脱除氯化氢，使中间产物1，6-己二氨基甲酰氯进一步分解生成1，6-己二异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯，HDI)，简化后反应式如下：

反应为吸热反应，必须及时输入热量，因此反应器内有很大传热面的夹套。此反应为气液固三相反应，必须有强烈搅拌以加强传质、传热，使光气和热量很好分散在液相内，促使反应速度加快。大量副产物氯化氢必须及时抽出去另外处理系统以利于光化反应速度加快。

光气化合成产物是一含HDI、溶剂及副产杂质的混合溶液，第一步蒸馏分离出沸点低于HDI的溶剂和杂质得到HDI含量≥95％的粗HDI，然后第二步将粗HDI进行精馏得合格HDI产品。

HDI的蒸馏不能按常规的方法蒸馏，因为无论是粗蒸时要从塔顶蒸出溶剂(如邻二氯苯)和沸点略低于HDI沸点的杂质，还是精馏时要从塔顶蒸出HDI，其塔底温度都较高，而HDI长时间高温下易发生聚合，这样一则降低收率，二则聚合物增多堵塞塔底再沸器甚至堵塔使蒸馏塔无法运行。因此，通过试验研究：1)采用了蒸馏塔釜增加搅拌装置减少物料因局部过热导致聚合而减少收率。2)选择高沸点惰性溶剂稀释辅助精馏，降低HDI聚合的概率，而且此体系下易蒸馏提纯出高纯度的HDI产品。

发明内容

本发明的总体技术方案包括：

合成后的HDI溶液，需要通过粗蒸塔分离出溶剂和少量的熔点低于HDI的杂质。随着蒸馏的进行，塔釜底HDI的浓度升高，温度达170℃左右，塔釜是夹套式加热方式，釜壁温度还要高于物料温度，靠近釜壁的HDI易存在局部长期高温而诱发聚合的可能，为降低此影响因素，在塔釜上加装了一搅拌器。搅拌翅是框式，搅拌转速≤60rpm/min。精馏塔的进料采用粗HDI与DEIP溶剂1∶1～1.5的配比进入。实验验证，在没有溶剂的存在下，粗HDI蒸馏提纯得到高纯度的HDI是不能正常进行的。以等量的高沸点惰性溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)作为载体进入精馏塔提纯HDI，降低了HDI产生聚合反应的概率，同时在能够蒸馏提纯得到高纯度的HDI产品。