CN105153035A - 一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，本发明的工艺原理主要在于采用了二氨基甲苯和碳酸二甲脂作为生成苯二异氰酸酯二聚物的缩合反应的主要原料；本方法的缩合反应的副产物主要为甲醇，对环境污染较少，通过对反应物的充分回收套用等处理，可以获得高纯度的苯二异氰酸酯二聚物；通过对反应母液的两次精馏，将母液中的物质都提纯出来，从而各尽其用，可以提升反应物的利用率，增大甲苯二异氰酸酯二聚物的制备过程中产品收益。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域，具体涉及一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法。
背景技术
TDI(甲苯二异氰酸酯)是常用的多异氰酸酯的一种，而多异氰酸酯是聚氨酯(PU)材料和重要基础原料。聚氨酯工业常用的TDI是2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体的混合物，包括3种常用的牌号:TDI-80/20，TDI-100和TDI-65/35。前面的数字表示组成中2，4-TDI的含量。比如TDI-80/20中的80表示其组成为80％的2，4-TDI和20％的2，6-TDI；TDI-100中的100表示基本上都是2，4-TDI(约98％)，2，6-TDI的异构体很少。TDI(甲苯二异氰酸酯)主要用于生产软质聚氨酯泡沫及聚氨酯弹性体、涂料、胶黏剂等。
传统的TDI(甲苯二异氰酸酯)是由甲苯硝化生成二硝基甲苯，再经还原得到甲苯二胺。甲苯二胺与光气反应即得TDI(以2,4-异构体为主)，而本发明采用二氨基甲苯和碳酸二甲脂作为生产TDI的主原料，并通过合理的工序将反应过程中的的原料充分回收利用，降低对于环境的污染，提升原料的利用率。
本发明的工艺原理主要在于采用了二氨基甲苯和碳酸二甲脂作为生成苯二异氰酸酯二聚物的的缩合反应的主要原料，反应方程式如下：
可见，缩合反应的副产物主要为甲醇，对环境污染较少，通过对反应物的充分回收套用等处理，可以获得高纯度的苯二异氰酸酯二聚物，并且提升反应物的利用率，增大甲苯二异氰酸酯二聚物的制备过程中产品收益。
发明内容
为了减少环境污染，降低制备成本，本发明提供了甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，本方法的缩合反应的副产物主要为甲醇，对环境污染较少，通过对反应物的充分回收套用等处理，可以获得高纯度的苯二异氰酸酯二聚物；通过对反应母液的两次精馏，将母液中的物质都提纯出来，从而各尽其用，可以提升反应物的利用率，增大甲苯二异氰酸酯二聚物的制备过程中产品收益。
本发明是以如下技术方案实现的，一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，包括如下步骤：
S1.常温下，将丙酮、二氨基甲苯一并泵入缩合釜中，投加少量的催化剂进行搅拌；
S2.将碳酸二甲酯泵入所述缩合釜中搅拌，所述缩合釜发生缩合反应，所述丙酮、二氨基甲苯和碳酸二甲酯的配比在预设配比范围之内；
S3.待反应结束后，待冷却至常温后，将所述缩合釜中的物质放入密闭式离心机中进行离心分离，经过压滤得到离心母液和含有甲苯二异氰酸酯二聚物的混合物；
S4.将所述混合物进行混合物提纯，提纯后得到甲苯二异氰酸酯二聚物、少量的离心母液和废气；
S5.将所述离心母液用于在S2中进行套用，套用预设的批次后，对所述离心母液进行母液提纯处理，将提纯出的丙酮收集用于S2中的缩合反应，所述母液提纯采用二次精馏法。
优选的，S2中的反应温度为40℃，所述反应温度的控制方法为向缩合釜夹套内通入冷却水。
优选的，S4中所述混合物提纯过程包括：将所述混合物送入桨叶式干燥机中干燥，干燥后即得到甲苯二异氰酸酯二聚物；干燥过程的废气经冷凝后，被冷凝的少量离心母液收集后并入S3中的离心母液，不被冷凝的气体进入废气处理系统处理。
优选的，所述混合物在桨叶式干燥机中干燥的温度为60℃。
优选的，S5中的离心母液的主要成分为丙酮和甲醇。
优选的，S5中的二次精馏法包括如下步骤：
S51.压滤离心母液并将所述离心母液送入萃取精馏塔，所述萃取精馏塔的塔顶持续进入萃取剂，甲醇溶于所述萃取剂；
S52.所述萃取精馏塔的塔底再沸器升温至70℃，塔顶温度控制在58℃进行常压蒸馏；
S53.所述萃取精馏塔的上部持续脱出丙酮，并将所述丙酮冷凝收集用于S2中的缩合反应；
S54.将常压蒸馏后的液体打入甲醇精馏塔，所述甲醇精馏塔的塔底再沸器升温至80℃进行常压精馏；
S55.控制甲醇精馏塔的塔顶温度为65℃，持续脱出甲醇，所述甲醇经冷凝收集后作为副产品外售，所述甲醇精馏塔的塔底放出的所述萃取剂经冷却后S51套用。
优选的，所述萃取剂为水，所述常压蒸馏后的液体为甲醇水溶液。
优选的，S53之后还包括：所述离心母液通过循环泵在所述萃取精馏塔的塔底再沸器和萃取精馏塔之间循环，直至所述萃取精馏塔的上部无丙酮脱出。
优选的，塔底再沸器的升温方法都是通过蒸汽升温。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，本方法的缩合反应的副产物主要为甲醇，对环境污染较少，通过对反应物的充分回收套用等处理，可以获得高纯度的苯二异氰酸酯二聚物；通过对反应母液的两次蒸馏，将母液中的物质都提纯出来，从而各尽其用，可以提升反应物的利用率，增大甲苯二异氰酸酯二聚物的制备过程中产品收益。
附图说明
图1是甲苯二异氰酸酯二聚物的制备工艺示意图；
图2是二次精馏法工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
在一个实施例中，如图1所示，一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，包括如下步骤：
S1.常温下，将丙酮、二氨基甲苯一并泵入缩合釜中，投加少量的催化剂进行搅拌；
S2.将碳酸二甲酯泵入所述缩合釜中搅拌，所述缩合釜发生缩合反应，所述丙酮、二氨基甲苯和碳酸二甲酯的配比在预设配比范围之内；
S3.待反应结束后，待冷却至常温后，将所述缩合釜中的物质放入密闭式离心机中进行离心分离，经过压滤得到离心母液和含有甲苯二异氰酸酯二聚物的混合物；
S4.将所述混合物进行混合物提纯，提纯后得到甲苯二异氰酸酯二聚物、少量的离心母液和废气；
S5.将所述离心母液用于在S2中进行套用，套用预设的批次后，对所述离心母液进行母液提纯处理，将提纯出的丙酮收集用于S2中的缩合反应，所述母液提纯采用二次精馏法。
S2中的反应温度为40℃，所述反应温度的控制方法为向缩合釜夹套内通入冷却水。
S4中所述混合物提纯过程包括：将所述混合物送入桨叶式干燥机中干燥，干燥后即得到甲苯二异氰酸酯二聚物；干燥过程的废气经冷凝后，被冷凝的少量离心母液收集后并入S3中的离心母液，不被冷凝的气体进入废气处理系统处理。
所述混合物在桨叶式干燥机中干燥的温度为60℃。
S5中收集到的离心母液的主要成分为丙酮和副产的甲醇，将所述离心母液直接用于缩合工序套用，待套用数批次后，由于其中的甲醇含量升高会影响反应进程，需进行分离处理。但丙酮和甲醇两者沸点接近，且存在共沸现象，若采取常规的精馏手段很难分离，故本发明采取萃取精馏法。
S5中的二次精馏法如图2所示，包括如下步骤：
S51.压滤离心母液并将所述离心母液由所述萃取精馏塔中部送入萃取精馏塔，所述萃取精馏塔的塔顶持续进入水，甲醇溶于所述萃取剂；
S52.所述萃取精馏塔的塔底再沸器升温至70℃，塔顶温度控制在58℃进行常压蒸馏；
S53.所述萃取精馏塔的上部持续脱出丙酮，并将所述丙酮冷凝收集用于S2中的缩合反应；
S54.将常压蒸馏后的甲醇水溶液由所述甲醇蒸馏塔中部打入甲醇精馏塔，所述甲醇精馏塔的塔底再沸器升温至80℃进行常压精馏；
S55.控制甲醇精馏塔的塔顶温度为65℃，持续脱出甲醇，所述甲醇经冷凝收集后作为副产品外售，所述甲醇精馏塔的塔底放出的水经冷却后S51套用。
优选的，S53之后还包括：所述离心母液通过循环泵在所述萃取精馏塔的塔底再沸器和萃取精馏塔之间循环，直至所述萃取精馏塔的上部无丙酮脱出。
优选的，塔底再沸器的升温方法都是通过蒸汽升温。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.常温下，将丙酮、二氨基甲苯一并泵入缩合釜中，投加少量的催化剂进行搅拌；
S2.将碳酸二甲酯泵入所述缩合釜中搅拌，所述缩合釜发生缩合反应，所述丙酮、二氨基甲苯和碳酸二甲酯的配比在预设配比范围之内；
S3.待反应结束后，待冷却至常温后，将所述缩合釜中的物质放入密闭式离心机中进行离心分离，经过压滤得到离心母液和含有甲苯二异氰酸酯二聚物的混合物；
S4.将所述混合物进行混合物提纯，提纯后得到甲苯二异氰酸酯二聚物、少量的离心母液和废气；
S5.将所述离心母液用于在S2中进行套用，套用预设的批次后，对所述离心母液进行母液提纯处理，将提纯出的丙酮收集用于S2中的缩合反应，所述母液提纯采用二次精馏法。
2.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，S2中的反应温度为40℃，所述反应温度的控制方法为向缩合釜夹套通入冷却水。
3.根据权利要求1或2所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，S4中所述混合物提纯过程包括：将所述混合物送入桨叶式干燥机中干燥，干燥后即得到甲苯二异氰酸酯二聚物；干燥过程的废气经冷凝后，被冷凝的少量离心母液收集后并入S3中的离心母液，不被冷凝的气体进入废气处理系统处理。
4.根据权利要求3所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，所述混合物在桨叶式干燥机中干燥的温度为60℃。
5.根据权利要求4所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，S5中的离心母液的主要成分为丙酮和甲醇。
6.根据权利要求1所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，S5中的二次精馏法包括如下步骤：
S51.压滤离心母液并将所述离心母液送入萃取精馏塔，所述萃取精馏塔的塔顶持续进入萃取剂，甲醇溶于所述萃取剂；
S52.所述萃取精馏塔的塔底再沸器升温至70℃，塔顶温度控制在58℃进行常压蒸馏；
S53.所述萃取精馏塔的上部持续脱出丙酮，并将所述丙酮冷凝收集用于S2中的缩合反应；
S54.将常压蒸馏后的液体打入甲醇精馏塔，所述甲醇精馏塔的塔底再沸器升温至80℃进行常压精馏；
S55.控制甲醇精馏塔的塔顶温度为65℃，持续脱出甲醇，所述甲醇经冷凝收集后作为副产品外售，所述甲醇精馏塔的塔底放出的所述萃取剂经冷却后S51套用。
7.根据权利要求6所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，所述萃取剂为水，所述常压蒸馏后的液体为甲醇水溶液。
8.根据权利要求6或7所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，S53之后还包括：所述离心母液通过循环泵在所述萃取精馏塔的塔底再沸器和萃取精馏塔之间循环，直至所述萃取精馏塔的上部无丙酮脱出。
9.根据权利要求8所述的一种甲苯二异氰酸酯二聚物的制备方法，其特征在于，塔底再沸器的升温方法都是通过蒸汽升温。
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