芳香(烷)基氨基甲酸甲酯液相催化分解反应过程研究

摘要

用碳酸二甲酯代替光气合成异氰酸酯，是一条洁净、温和、且具有工业化前景的非光气工艺路线。它由芳香（烷）基氨基甲酸甲酯合成及其进一步分解反应构成，本文对芳香（烷）基氨基甲酸甲酯液相催化分解反应过程进行了研究。主要研究内容如下： ⑴对甲苯二氨基甲酸甲酯（TDC）热分解制备甲苯二异氰酸酯（TDI）进行了研究，考察了温度、压力、催化剂浓度及热载体和催化剂重复利用对TDC 液相分解性能的影响。当溶剂和热载体为不同组分时，最佳反应条件为：温度260℃、压力6.7kPa，此时TDI 收率可达91.3％。催化剂重复利用性较好，热载体在重复使用后TDI 收率会缓慢下降。当溶剂和热载体为同一组分时，最佳反应条件为：邻苯二甲酸二异辛酯（DOP）为溶剂，反应温度260℃、反应压力5.4kPa、冷凝柱顶温度165℃，TDI的最高收率为99％；邻苯二甲酸二异辛酯、锌粉的重复利用性较好。 ⑵对1,6---六亚甲基二氨基甲酸甲酯（HDC）热分解制备1,6---六亚甲基二异氰酸酯（HDI）进行了研究。考察8种催化剂和3种惰性高沸点热载体对HDC热分解反应性能的影响，确定锌粉为适宜催化剂、环烷油为适宜热载体。对反应条件进行了优化，HDI的收率最高可达80.3％。考虑到温度控制、热载体带出、稳定性等因素，确定较适宜的反应条件为：反应温度260℃，压力8.0kPa，此条件下HDI的收率为71.3％。对催化剂和热载体进行了重复性研究，催化剂的重复利用较好，热载体在重复使用时HDI收率有所下降。 ⑶测定了8.0kPa下TDI-DOP的二元汽液相平衡数据。用ASPEN 工程软件对分离TDI和DOP混合物的精馏过程进行了模拟计算，以年产5000 吨TDI为例，得到最佳理论板数为7，最佳进料板为第4 块板，最佳回流比为1.2，精馏段塔径为0.93m，提馏段塔径为1.63m，冷凝器功率为-1.2×105kcal/h，蒸发器功率为5.9×105kcal/h。在此条件下操作，可以保证产品质量符合要求。