CN116354853B - 一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 - Google Patents
一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116354853B CN116354853B CN202310004607.6A CN202310004607A CN116354853B CN 116354853 B CN116354853 B CN 116354853B CN 202310004607 A CN202310004607 A CN 202310004607A CN 116354853 B CN116354853 B CN 116354853B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- preparation
- isocyanate
- content
- phosgene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 103
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 95
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 95
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 46
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000012442 inert solvent Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- -1 polydiphenylmethylene diisocyanate Polymers 0.000 claims description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Substances CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BDNKZNFMNDZQMI-UHFFFAOYSA-N 1,3-diisopropylcarbodiimide Chemical compound CC(C)N=C=NC(C)C BDNKZNFMNDZQMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 claims description 3
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N [diisocyanato(phenyl)methyl]benzene Chemical group C=1C=CC=CC=1C(N=C=O)(N=C=O)C1=CC=CC=C1 LNWBFIVSTXCJJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 2
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims 1
- MVPPADPHJFYWMZ-IDEBNGHGSA-N chlorobenzene Chemical group Cl[13C]1=[13CH][13CH]=[13CH][13CH]=[13CH]1 MVPPADPHJFYWMZ-IDEBNGHGSA-N 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 64
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 10
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 8
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 3
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N Dimethyl sulfoxide Chemical compound [2H]C([2H])([2H])S(=O)C([2H])([2H])[2H] IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N 0.000 description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 2
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 2
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTTZISZSHSCFRH-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical group O=C=NCC1=CC=CC(CN=C=O)=C1 RTTZISZSHSCFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VOZKAJLKRJDJLL-UHFFFAOYSA-N 2,4-diaminotoluene Chemical compound CC1=CC=C(N)C=C1N VOZKAJLKRJDJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N N-phenyl amine Natural products NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.N.N.N.[Cu+2] QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- KMGFVPGVMMBATJ-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(2-ethylhexyl)acetamide Chemical compound CCCCC(CC)CN(C(C)=O)CC(CC)CCCC KMGFVPGVMMBATJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C263/00—Preparation of derivatives of isocyanic acid
- C07C263/18—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C263/20—Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
- C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
- C07C2601/14—The ring being saturated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法,所述方法以铜消耗类物质及适用于光气化生产过程的惰性溶剂作为除铜添加剂,步骤包括将含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液脱除未反应的光气;脱除未反应的光气的光化反应液和所述除铜添加剂混合,超声条件下进行络合反应;得到的反应液降温析出Cu配合物,然后进行固液分离;固液分离后的液相使用氯化氢进行汽提处理,然后减压脱除惰性溶剂,得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。经上述方法处理后异氰酸酯粗产品中铜杂质含量低于3 ppm,从而有效改善产品质量,减少后续分离过程中系统堵塞问题,且工艺简便,运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于异氰酸酯领域,涉及光气化反应生产中的一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法。
背景技术
异氰酸酯类分子结构中均带有-NCO的官能团,目前国内外主要采用光气化法生产该类物质。在相应的温度和压力条件下,将多胺、光气以及惰性溶剂混合后可得到含异氰酸酯、氯化氢的光化反应液,对光化反应液中惰性溶剂和光气分离后可得到异氰酸酯粗产品,粗产品经分离后得到异氰酸酯产品。
上述异氰酸酯粗产品的生产过程中,由于多胺、光气以及惰性溶剂中含有微量水分,长期运转过程中与光气、氯化氢结合后对主要设备材质中含有的铜组分产生腐蚀,导致光化反应液及异氰酸酯粗产品中含有铜类杂质。
由多胺、光气生产异氰酸酯并分离得到产品的过程中,铜杂质的存在主要由两方面的影响。一是在光气、惰性溶剂与异氰酸酯的分离过程中,铜会促进异氰酸酯分子中-NCO基团的加成反应,特别是与脲类物质的加成反应,生成物的分子量进一步提高,难以在异氰酸酯粗产品中溶解,在粗产品的分离过程中堵塞真空机组等设备,同时消耗了异氰酸酯且导致脲类物质含量进一步升高,影响异氰酸酯粗产品的质量。二是当异氰酸酯粗产品铜离子浓度高于5ppm后,在分离过程中铜离子会逐渐附富集到产品poly-MDI中,从而影响poly-MDI的发泡强度。通过控制光气化反应过程中铜类杂质含量以解决质量和堵塞问题的研究,目前在专利以及文献中少有报道。
专利CN113735377A公开了一种铜氨络废水中的除铜方法,通过在沉淀单元中向废水中添加负二价态的硫离子,使铜离子与其发生离子反应生成硫化铜,进行混凝沉淀步骤后将其除去。该方法能够将铜的浓度降低至0.3mg/以下,而异氰酸酯粗产品中铜污染物含量需降低至1ppm以下。
专利CN201410685066.9公开了一种在含铁离子、氢离子的氯化物盐溶液中除铁的方法,该方法将N,N-二(2-乙基己基)乙酰胺作为有机萃取剂,通过溶剂萃取的方法实现氯化物盐的纯化。该专利萃取过程中的两相分别为有机相和水相,添加有机萃取剂后,异氰酸酯粗产品中易混入2000-5000ppm的酰胺化合物,在现有分离系统中难以除去,导致产品质量下降。
专利CN113981242提出了一种通过在氯化镍溶液中添加活性剂进行置换除铜的方法,采用镍精矿和水以一定比例均匀混合,将混合后的浆液加热至80-85℃并通入氯气,继续升温至100-110℃后同时施加氧化还原电位,铜离子和镍发生置换反应,被还原为单质铜并从溶液中沉淀,从而达到沉淀的目的。异氰酸酯与水反应后会发泡,通过置换反应在异氰酸酯体系中除铜难以适用。
专利CN108559844A公开了一种镍溶液中深度除铜的方法,该方法使用氢氧化钠溶液对螯合型离子交换树脂进行预处理后,将pH为3-3.5的氯化镍溶液通过树脂以吸附铜离子,使用后的树脂用盐酸洗脱富集的铜分。通过该方法处理的离子交换树脂中易残留氢氧化钠溶液,而异氰酸酯易与其发生反应,该方法显然不适合异氰酸酯体系。
上述专利虽然对铜杂质的脱除都具有一定的效果,但采用的沉淀、萃取、氧化还原及离子交换法均存在缺点,如脱除不彻底、与-NCO基团易发生反应或引入新的杂质等,显然不适合异氰酸酯体系。因此需设计一种分离效率高、操作简便和运行成本较低的方法,从而控制异氰酸酯粗产品中铜类杂质的含量,提升产品质量并解决系统堵塞的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的提供一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法,在光气法生产异氰酸酯过程中,通过加入一种铜消耗类物质,严格降低异氰酸酯粗产品中铜的含量。制得的异氰酸酯粗产品中铜杂质与脲类物质含量均能得到有效控制,工艺流程简单,脱铜效果显著。
本发明中涉及的铜杂质可由任意因素引入光气化系统,各实施方案中举例对其进行了详细描述,其中典型来源可为管线、阀门、真空机组、反应釜和气液分离设备等。铜杂质的存在形式包括价态为+1、+2的铜离子或零价的金属铜纳米颗粒。
为实现上述发明目的,本发明的方案如下:
在第一个方面,本发明提供一种光气化反应过程中的除铜添加剂,包括:铜消耗类物质及适用于光气化生产过程的惰性溶剂;
所述铜消耗类物质选自带有-N=C=N-基团的碳二亚胺类化合物,优选二环己基碳二亚胺、1,3-二异丙基碳二亚胺、具有通式1所示结构的化合物中的一种或多种,
式中,R1各自独立地选自H、n为1-12的整数,优选n=1;
更优选地,所述铜消耗类物质为具有式2所示结构的化合物,
所述二环己基碳二亚胺、1,3-二异丙基碳二亚胺、具有通式1所示结构的化合物均为现有物质,可以通过购买或自制得到,本发明对其来源不做具体限定,例如二环己基碳二亚胺、1,3-二异丙基碳二亚胺可以市售购买得到,具有通式1所示结构的化合物可以由MDI与磷酸三乙酯反应的副产物中分离得到,具体过程本发明不再赘述。
本发明中,所述除铜添加剂,其中的铜消耗类物质为惰性溶剂质量的8-15wt%,优选10-12wt%。
本发明中,所述惰性溶剂选自间甲苯、二甲苯、氯苯和邻二氯苯中的一种或多种,优选为氯苯和/或邻二氯苯,更优选为氯苯。
在第二个方面,本发明提供一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法,包括以下步骤:
(1)将含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液脱除未反应的光气;
(2)将步骤(1)脱除未反应的光气的光化反应液和所述除铜添加剂混合,超声条件下进行络合反应;
(3)步骤(2)得到的反应液降温析出Cu配合物,然后进行固液分离;
(4)对步骤(3)固液分离后的液相使用氯化氢进行汽提处理,然后减压脱除惰性溶剂,得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。
本发明中步骤(1)所述含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其光气化反应工艺为现有技术已公开方法,对其具体制备过程本发明不做特别限定,技术人员可以基于现有技术,根据需要采用任意可实现方法制备的得到;例如,可以在相应的温度和压力条件下,将多胺、光气以及惰性溶剂混合后进行光气化反应,得到含异氰酸酯、未反应的光气和氯化氢等其他杂质的光化反应液;
适用本发明方法的异氰酸酯原料单体选自二异氰酸酯,优选为二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI)、聚二苯基亚甲基二异氰酸酯(PMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI);
所述含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其中铜杂质含量为6-15ppm;
在光化反应液中,脲类物质的含量为10000-25000ppm。
此外,为本领域所熟知的,光气化法生产异氰酸酯的过程中,多胺与异氰酸酯易发生副反应生成脲类物质,其结构通式如式3所示:
式中,R2为n为1-12的整数,优选n=1;
所述脲类物质在脱除未反应的光气后的光化反应液中的含量为10000-25000ppm。
本发明人在研究过程中发现,若脱除未反应的光气后的光化反应液中铜杂质含量高于8 ppm而未经处理后,后续氯化氢汽提及脱除惰性溶剂的过程中会逐步催化脲类物质与异氰酸酯发生加成反应生成脲加成产物,导致分子量较低的异氰酸酯(如2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯)被逐步消耗含量下降,且杂质含量逐步上升,最终造成异氰酸酯粗产品中脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)在50000-60000 ppm。
上述副反应的反应方程式如下:
本发明步骤(1)中,采用热处理方法脱除未反应的光气,所述热处理过程,温度为150-170℃,优选160-165℃,时间10-30 min,优选25-28 min,处理后的反应液中光气含量降低至80-200ppm。
本发明步骤(2)中,所述除铜添加剂加入量为光化反应液质量的1-1.5%,优选为1.25-1.3%。
本发明步骤(2)中,所述络合反应在超声搅拌釜中进行,釜内设置有超声发生器,所述超声,频率为25-35kHz,优选为28-30Hz;
釜内搅拌转速为1000-1500rpm,优选为1300-1350rpm。
本发明步骤(2)中,所述络合反应,温度为100-120℃,优选110-113℃,时间为10-20min,优选为17-18min。
本发明人研究发现,铜与本发明中加入的碳二亚胺类铜消耗类物质反应时间较长。而超声波通过其空化效应、机械效应及热效应能够形成局部高温高压点,从而极大地加速铜与碳二亚胺结构的反应过程,形成的较大分子配合物降温后能够在含惰性溶剂的反应液中析出。
以反应液中的铜与具有通式2所示结构的化合物反应生成Cu(Ⅱ)配合物为例,超声搅拌釜中的反应方程式如下:
本发明步骤(3)中,所述降温析出,优选通过含Cu配合物反应液后换热器进行换热进而控制反应液温度,整个降温析出期间,温度为70-93℃,优选80-85℃。
本发明步骤(3)中,所述固液分离,优选经过滤设备过滤分离得到固液两相,过滤滤径为50-100μm,优选65-75μm;
优选地,过滤操作采用的设备为离心式过滤器,转速200-2000转/分钟,优选1000-1100转/分钟。
本发明方法中,经过步骤(3)处理后的反应液,即进入氯化氢汽提步骤的液相,其中铜含量可降低至0.2-0.9ppm(以液相中除惰性溶剂外所有物质计),优选含量为低于0.3ppm。
本发明步骤(4)中,所述汽提处理和所述减压脱除惰性溶剂均为本领域常规操作,本发明不做具体限定,例如所述汽提处理,通入的HCl与液相质量比为0.05-0.15:1,优选0.09-0.1:1;
所述汽提处理,压力为200-300kPaA,优选240-250kPaA;温度为160-190℃,优选170-175℃;时间20-40min,优选23-27min;
所述减压脱除惰性溶剂,压力为1.2-40kPaA,优选1.5-2kPaA;温度为180-200℃,优选195-198℃;时间15-20min,优选16-18min。
本发明制备的异氰酸酯粗产品中,铜杂质含量低于3ppm,优选0.6~2.4ppm。
本发明制备的异氰酸酯粗产品中脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)低于30000ppm,优选15000~30000ppm。
实施本发明技术方案后,异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期由30天延长至50-60天,优选55-58天。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果在于:
(1)本发明在传统光化反应工序的基础上增加了对铜类杂质的净化过程,所得异氰酸酯粗产品中脲类物质和脲加成产物的总含量下降明显,脱除效果更佳,处理后所得异氰酸酯粗产品可直接用于分离过程生产poly-MDI产品,省去后续处理过程,降低了产品精制成本;
(2)通过净化过程中参数的优化和与光气化反应相对应的铜消耗类化合物反应工艺参数的选择(例如,胺类化合物的种类和用量、停留时间),能够将回收溶剂中的铜类杂质总量控制在合理范围内,极大程度避免了氯化氢汽提及惰性溶剂脱除时副反应的发生,减少了异氰酸酯在生产过程中的损失,从而降低了反应物料在输送、储存过程中存在的腐蚀和堵塞风险,延长了反应装置的稳定运行时间,同时提高了异氰酸酯产品的质量。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合实施例进一步阐述本发明的内容,但本发明的内容并不仅仅局限于此。
本发明各实施例和对比例中,主要原材料来源如下,其它原料及试剂若无特殊说明,均通过普通市售途径购买获得:
光气:烟台万华工业园内烟台MDI装置生产,工业品;
多苯基甲烷系列二胺/多胺:烟台万华工业园内烟台MDI装置生产,工业品;
甲苯二胺:烟台万华工业园内烟台TDI装置生产,工业品;
甲苯:购买自山东金诚化工有限公司,工业品,99%;
氯苯:购买自江苏隆昌化工有限公司,工业品,99%;
二苯基甲烷二异氰酸酯:万华化学集团有限公司产MDI-100;
甲苯二异氰酸酯:烟台万华工业园内烟台TDI装置生产,工业品;
二环己基碳二亚胺:购买自济南新达化工有限公司,工业品,99%;
具有式2所示结构的化合物,制备方法:取万华化学集团有限公司产MDI-100产品,加入10%质量分数的磷酸三乙酯,220℃下反应2h,于15kPaA压力,160℃下减压蒸馏脱除磷酸三乙脂,得具有通式2所示结构的化合物,收率93%;
1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ7.23(d,8H),7.21(d,8H),3.96(s,4H);
含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,制备方法:将溶剂氯苯与亚甲基交联的多苯基甲烷系列的二胺/多胺以质量比为3:1在静态混合器中混合后生成混合溶液,将光气和混合溶液以光气与二胺/多胺质量比为4:1在动态混合器中混合,混合后进入冷热光气化反应,冷反应温度控制为70℃,压力为270KPaG,热反应器温度控制为125℃,压力为270KPaG。反应后可得用于后续实施例中的光化反应液。
本发明实施例中采用的主要仪器及测试方法:
光化反应液及粗异氰酸酯产品中铜离子测定方法:光化反应液及粗异氰酸酯产品中铜离子测定方法,采用荧光光度法进行,分析仪器为布鲁克S2 PUMA SeriesⅡ。
光化反应液及粗异氰酸酯产品中脲类物质、脲加成产物的测定方法:光化反应液及粗异氰酸酯产品中各组分的测定方法,采用液相色谱衍生化方法进行,分析仪器为安捷伦1260。
实施例1
除铜添加剂,包括铜消耗类物质具有式2所示结构的化合物和惰性溶剂氯苯,以惰性溶剂总质量为基准,具有式2所示结构的化合物的含量为8wt%。
含二苯基甲烷二异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其中铜杂质含量为6ppm;脲类物质的含量为10000ppm。
制备低铜含量的异氰酸酯粗产品,步骤为:
(1)将流量为500kg/h的光化反应液通入光气脱除塔中在常压、150℃条件下热处理10min脱除未反应的光气,处理后的反应液中光气含量降低至200ppm。
(2)将脱光气后的反应液送入超声搅拌釜中,在超声搅拌条件下加入5kg/h的除铜添加剂,施加超声的频率为25kHz,釜内搅拌转速为1000rpm,在100℃下进行络合反应的平均停留时间为10min。
(3)络合反应液采用换热器进行换热,降温至93℃析出Cu配合物,换热后反应液采用离心式过滤器过滤,过滤滤径100μm,转速200转/分钟,经离心分离后的液相中铜含量为0.5ppm。
(4)离心分离后的液相进入HCl汽提塔内,通入汽提塔内HCl质量与脱光气后反应液质量比为0.05:1,处理压力为200kPaA,温度为160℃,处理时间为20min。然后继续送入溶剂脱除塔,在1.2kPaA、180℃下脱除氯苯,时间15min,塔釜得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。
低铜含量的异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为1.5ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为14000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为60天。
实施例2
除铜添加剂,包括铜消耗类物质二环己基碳二亚胺和惰性溶剂甲苯以惰性溶剂总质量为基准,二环己基碳二亚胺的含量为15wt%。
含甲苯二异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其中铜杂质含量为15ppm;脲类物质的含量为25000ppm。
制备低铜含量的异氰酸酯粗产品,步骤为:
(1)将流量为500kg/h的光化反应液通入光气脱除塔中在常压、170℃条件下热处理30min脱除未反应的光气,处理后的反应液中光气含量降低至80ppm。
(2)将脱光气后的反应液送入超声搅拌釜中,在超声搅拌条件下加入7.5kg/h的除铜添加剂,施加超声的频率为34kHz,釜内搅拌转速为1500rpm,在120℃下进行络合反应的平均停留时间为20min。
(3)络合反应液采用换热器进行换热,降温至70℃析出Cu配合物,换热后反应液采用离心式过滤器过滤,过滤滤径50μm,转速2000转/分钟,经离心分离后的液相中铜含量为0.9ppm。
(4)离心分离后的液相进入HCl汽提塔内,通入汽提塔内HCl质量与脱光气后反应液质量比为0.15:1,处理压力为300kPaA,温度为190℃,处理时间为40min。然后继续送入溶剂脱除塔,在40kPaA、200℃下脱除甲苯,时间20min,塔釜得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。
低铜含量的异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为2.8ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为30000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为52天。
实施例3
除铜添加剂,包括铜消耗类物质具有式2所示结构的化合物和惰性溶剂氯苯,以惰性溶剂总质量为基准,具有式2所示结构的化合物的含量为12wt%。
含二苯基甲烷二异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其中铜杂质含量为18ppm;脲类物质的含量为14000ppm。
制备低铜含量的异氰酸酯粗产品,步骤为:
(1)将流量为500kg/h的光化反应液通入光气脱除塔中在常压、160℃条件下热处理25min脱除未反应的光气,处理后的反应液中光气含量降低至160ppm。
(2)将脱光气后的反应液送入超声搅拌釜中,在超声搅拌条件下加入6.25kg/h的除铜添加剂,施加超声的频率为30kHz,釜内搅拌转速为1350rpm,在110℃下进行络合反应的平均停留时间为18min。
(3)络合反应液采用换热器进行换热,降温至80℃析出Cu配合物,换热后反应液采用离心式过滤器过滤,过滤滤径75μm,转速1100转/分钟,经离心分离后的液相中铜含量为0.25ppm。
(4)离心分离后的液相进入HCl汽提塔内,通入汽提塔内HCl质量与脱光气后反应液质量比为0.1:1,处理压力为250kPaA,温度为170℃,处理时间为25min。然后继续送入溶剂脱除塔,在1.5kPaA、195℃下脱除氯苯,时间17min,塔釜得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。
低铜含量的异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为0.8ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为15000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为58天。
实施例4
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:光化反应液中异氰酸酯单体替换为间苯二亚甲基二异氰酸酯,其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为2.0ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为21000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为55天。
对比例1
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:步骤(2)中不加入式2所示结构的化合物,其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为18ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为55000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为30天。
对比例2
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:步骤(2)中不加入氯苯,其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为4.5ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为32000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为50天。
对比例3
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:步骤(2)中仅将式2所示结构的化合物替换为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯,其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为18ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为55000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为30天。
对比例4
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:步骤(2)中仅将氯苯替换为苯胺(反应性溶剂),其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为7ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为48000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为38天。
对比例5
参照实施例1中方法,不同之处仅在于:步骤(2)中加入除铜添加剂后不经超声处理,其它参数和操作不变,制得异氰酸酯粗产品。
异氰酸酯粗产品中铜杂质含量为10ppm,脲类物质和脲加成产物的总含量(以在粗产品中的质量分数计)为50000ppm。
异氰酸酯粗产品分离过程中使用真空机组的清理周期为36天。
Claims (24)
1.一种光气化反应过程中的除铜添加剂,其特征在于,包括:铜消耗类物质及适用于光气化生产过程的惰性溶剂;
所述铜消耗类物质选自二环己基碳二亚胺、1,3-二异丙基碳二亚胺、具有通式1所示结构的化合物中的一种或多种,
式中,R1各自独立地选自n=1;
所述惰性溶剂选自间甲苯、二甲苯、氯苯和邻二氯苯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的除铜添加剂,其特征在于,所述铜消耗类物质为具有式2所示结构的化合物,
3.根据权利要求1所述的除铜添加剂,其特征在于,其中的铜消耗类物质为惰性溶剂质量的8-15wt%。
4.根据权利要求3所述的除铜添加剂,其特征在于,其中的铜消耗类物质为惰性溶剂质量的10-12wt%。
5.根据权利要求1所述的除铜添加剂,其特征在于,所述惰性溶剂为氯苯和/或邻二氯苯。
6.一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法,包括以下步骤:
(1)将含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液脱除未反应的光气;
(2)将步骤(1)脱除未反应的光气的光化反应液和权利要求1-5任一项所述除铜添加剂混合,超声条件下进行络合反应;
(3)步骤(2)得到的反应液降温析出Cu配合物,然后进行固液分离;
(4)对步骤(3)固液分离后的液相使用氯化氢进行汽提处理,然后减压脱除惰性溶剂,得到低铜含量的异氰酸酯粗产品。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,适用的异氰酸酯原料单体选自二异氰酸酯;
所述含异氰酸酯、光气和其他杂质的光化反应液,其中铜杂质含量为6-15ppm;脲类物质的含量为10000-25000ppm。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述异氰酸酯原料单体选自二苯基亚甲基二异氰酸酯、聚二苯基亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,采用热处理方法脱除未反应的光气,所述热处理过程,温度为150-170℃,时间10-30min;
处理后的反应液中光气含量降低至80-200ppm。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述热处理过程,温度为160-165℃,时间25-28min。
11.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述除铜添加剂加入量为光化反应液质量的1-1.5%。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述除铜添加剂加入量为光化反应液质量的1.25-1.3%。
13.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述络合反应在超声搅拌釜中进行,超声频率为25-35kHz;搅拌转速为1000-1500rpm;
步骤(2)中,所述络合反应,温度为100-120℃,时间为10-20min。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述超声频率为28-30Hz;搅拌转速为1300-1350rpm。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述络合反应,温度为110-113℃,时间为17-18min。
16.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述降温析出,温度为70-93℃;
步骤(3)中,所述固液分离,经过滤分离得到固液两相,过滤滤径为50-100μm。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述降温析出,温度为80-85℃。
18.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述过滤滤径为65-75μm。
19.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,过滤操作采用的设备为离心式过滤器,转速200-2000转/分钟。
20.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述转速为1000-1100转/分钟。
21.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述汽提处理,通入的HCl与液相质量比为0.05-0.15:1;
所述汽提处理,压力为200-300kPaA;温度为160-190℃;时间20-40min;
所述减压脱除惰性溶剂,压力为1.2-40kPaA;温度为180-200℃;时间15-20min。
22.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述汽提处理,通入的HCl与液相质量比为0.09-0.1:1。
23.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述汽提处理,压力为240-250kPaA;温度为170-175℃;时间23-27min。
24.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述减压脱除惰性溶剂,压力为1.5-2kPaA;温度为195-198℃;时间16-18min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310004607.6A CN116354853B (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310004607.6A CN116354853B (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116354853A CN116354853A (zh) | 2023-06-30 |
CN116354853B true CN116354853B (zh) | 2025-02-18 |
Family
ID=86905358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310004607.6A Active CN116354853B (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116354853B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111961185A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-20 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种多亚甲基多苯基多异氰酸酯组合物及其制备方法 |
CN112569913A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 重庆科技学院 | 一种纤维基吸附材料及其制备方法及有机铜络合物的去除 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115090274B (zh) * | 2022-05-18 | 2023-09-19 | 南京工业大学 | 一种处理污水中铜离子的磁性支化聚乙烯亚胺及其应用 |
-
2023
- 2023-01-03 CN CN202310004607.6A patent/CN116354853B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111961185A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-20 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种多亚甲基多苯基多异氰酸酯组合物及其制备方法 |
CN112569913A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 重庆科技学院 | 一种纤维基吸附材料及其制备方法及有机铜络合物的去除 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116354853A (zh) | 2023-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110577195B (zh) | 一种半导体级过氧化氢水溶液的制备方法 | |
CN112094194A (zh) | 一种生产dam过程中控制废盐水中toc的方法 | |
CN110564977A (zh) | 一种从化学镍废液中回收镍资源的方法 | |
CN111170378A (zh) | 一种粗硫酸镍精制电池级硫酸镍的工艺方法 | |
CN116354853B (zh) | 一种低铜含量的异氰酸酯粗产品的制备方法 | |
CN115745809B (zh) | 一种低杂质含量低副产品量的二苯基甲烷系列的二胺和多胺的制备方法 | |
CN113912029A (zh) | 一种超低温制备三甲硅烷基胺的方法 | |
CN113443639A (zh) | 一种电子级氢氧化钾的制备工艺 | |
CN110357283A (zh) | 一种车用尿素溶液的制备方法及其应用 | |
CN112479416A (zh) | 一种无机废水处理工艺 | |
WO2010021335A1 (ja) | イソシアネート混合物の製造方法 | |
CN110482513B (zh) | 一种从化学镀镍废液回收颗粒状正磷酸铁的方法 | |
CN109232192B (zh) | 一种对甲酚的分离方法 | |
CN116216749A (zh) | 一种利用盐湖碳酸锂制备电池级碳酸锂的方法 | |
CN112939080A (zh) | 一种利用交换树脂制备高纯钼酸铵的方法 | |
CN116217856B (zh) | 一种异氰酸酯聚合催化剂及其制备方法,一种有机溶剂中异氰酸酯杂质脱除的方法 | |
CN107754755B (zh) | 脱除粗异氰酸酯产品中铁分的吸附剂及其制备方法和脱除方法 | |
CN218811094U (zh) | 一种低氨氮含量废盐水的处理装置 | |
CN119332366B (zh) | 一种间位芳纶纺丝原液的制备工艺 | |
CN116002740B (zh) | 一种硝酸溶液中制备硫酸钙并纯化的方法 | |
CN108640390B (zh) | 一种含锑废水的处理方法 | |
CN118405663B (zh) | 作为硫化锌制备原料的硫化钠的纯化方法 | |
CN115232000B (zh) | 精制均四苯甲酸的方法 | |
CN113292453B (zh) | 一种亚氨基二乙腈的连续结晶工艺 | |
CN118978457B (zh) | 一种mxda原料的预处理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |