[发明专利]一种甲苯二异氰酸酯的分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲苯二异氰酸酯的分离方法。

背景技术

现有的聚氨酯材料具有改性方便、易加工成型、施工简便等特性，极其广泛地应用于各种绝热、防震、隔音、垫材、包装和轻度结构等领域。异氰酸酯是聚氨酯工业的重要单体原料，由伯胺光气化反应制备异氰酸酯的方法在专利中被多次报道，并已经在工业上大规模进行，尤其是芳香族异氰酸酯TDI(甲苯二异氰酸酯)。生成甲苯二异氰酸酯的主反应，其余为反应体系中的一些副反应。其中，有机胺与光气反应生成氨基甲酰氯是一个快速强放热反应，反应过程好坏极大程度上取决于混合效果。物料要混合均匀，防止有机胺局部过程过剩，发生副反应。同时，反应产生的氨基甲酰氯和氨基盐酸盐会以固体形式析出，可能堵塞反应器。而反应(6)氨基甲酰氯和有机胺反应生成脲被视为甲苯二异氰酸酯收率降低的主要原因。

化学反应动力学研究表明，TDI及TDI氨基甲酰氯与甲苯二胺的反应速率与甲苯二胺浓度的平方成正比。因此，实际生产中采用大量惰性溶剂循环，以降低甲苯二胺的浓度，抑制副反应的生成速率。同时采用光气过量法加快主反应的进行。另一方面，TDI与甲苯二胺、脲、缩二脲的反应速度都比较快，而同脲和缩二脲的反应在温度升高时速度有所加快。因为胺与光气的反应强烈放热，如不能及时移热，在不利的反应条件和设备构造情况下，较高的温度引起副产物脲或焦油的形成增加。为了减少副产物，一般将有机胺和光气各自溶解于大量的惰性有机溶剂中，在混合设备中进行快速混合。

因为有机异氰酸酯的反应活性很强，异氰酸酯的浓度过高会增加副反应发生的机会，兼顾产量和收率，实际生产中控制异氰酸酯的浓度较低，以减少其与胺及氨基盐酸盐的接触机会，而这一点一般也是通过使用较高溶剂量实现的。惰性溶剂的回收一般采用两步精馏工艺，在回收大量惰性溶剂时能耗很高。溶剂回收过程的改造和优化对于节能降耗、降低产品生产成本十分重要。

US4,506,040公开了TDI残渣与含活性氢化合物反应而形成聚合物的方法。然后将聚合物分散在有机溶剂中。加高分子多元醇并去除溶剂，从而在高分子多元醇中制成聚合物分散体。该分散到用来制取聚氨酯产品，包括泡沫和弹性体。

US4,480,081公开了残渣与一羟基化合物反应后将改性产品与多元醇反应的方法。最终产品为可用于聚氨酯配方的异氰酸酯活性化合物。US4,311,800公开了不溶性高度交联残渣与水反应后与醇反应成含羟烷基和尿烷基的可溶性化合物的方法。还可简单水解成甲苯二胺(TDA)而成为制造TDI的原料后循环。US4,489,177公开了TDI残渣与多元醇反应成OH值200-700的方法。US3,455,836则公开了将4，4′-亚甲基-双-(苯基异氰酸酯)加入液态TDI残渣中的方法。该产品可与含活性氢的物料反应。

德国专利2,846,814说明了TDI残渣粉碎并用NCO活性化合物处理后分散在脂族多元醇中的方法。分散体用来制造尿烷聚合物。另一德国专利2,942,678则指出，将粉碎残渣与某些一元醇、二元醇或三元醇混合成含至少2％羟基的混合物；在130℃以上加热混合物直至均匀后将产物冷却并粉碎以用作塑料原料。US4,595,709则说明了含尿烷基的多次加成产物制法，其中将TDI蒸馏残渣与含羟基化合物反应以使NCO/OH当量比低于1.5∶1。产物用来制造阻燃聚氨酯。US4,293,456则建议残渣直接用作聚氨酯的活性填料以改善机械性能。US4,251,401指出，在多羟基化合物中制成残渣悬浮体以用作制造聚氨酯时的多元醇成分。德国专利2,846,815建议研磨TDI残渣后用异氰酸酯活性化合物处理而制成可用作填料或分散剂的活性物料。