一種脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種化學(xué)中間體制備工藝，具體來說，涉及一種脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]異氰酸酯是一類重要的有機(jī)化合物，是合成聚氨酯的主要原料。脂肪(環(huán))族二氨基甲酸酯作為其反應(yīng)中間體。通過尿素醇解法來合成氨基甲酸酯是目前最有工業(yè)應(yīng)用前景的途徑。但現(xiàn)有的方法，如DE3200559需要高溫、高壓、反應(yīng)時(shí)間長，反應(yīng)選擇性差，產(chǎn)品收率低；US3013064采用Cu(OAc)作為催化劑合成氨基甲酸酯，反應(yīng)壓力高，產(chǎn)率低于80%;CN01106723.3采用納米金屬氧化物合成氨基甲酸酯，但其對于合成異氰酸酯的重要中間體N取代的氨基甲酸酯的不適用；專利CN1231463C中利用PbO、KOH、ZnCl2、Pd/C、HZSM5、HY、CH3OK等催化苯胺、尿素和醇反應(yīng)合成苯氨基甲酸酯，雖然條件溫和，但是催化劑用量很大，且活性不高，轉(zhuǎn)化率只有20%左右，不具備工業(yè)化條件。
[0003]因此，亟需研發(fā)一種通過尿素醇解法來合成氨基甲酸酯的新工藝及反應(yīng)、提純系統(tǒng)，其操作簡便，副產(chǎn)物少，轉(zhuǎn)化率高，選擇性佳，且不需要加入昂貴的催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高、能耗小、原料副產(chǎn)物回收處理方便、成本較低、操作簡便的氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)及工藝。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，該反應(yīng)及提純系統(tǒng)包含:
氣液混合反應(yīng)釜，其包含釜體，該釜體的頂部設(shè)置有廢氣排出口，該釜體的底部分別設(shè)置有進(jìn)氣口及反應(yīng)產(chǎn)物出口 ；
與氣液混合反應(yīng)釜的反應(yīng)產(chǎn)物出口通過栗連通的刮膜蒸發(fā)器，該刮膜蒸發(fā)器具有進(jìn)料口、頂部輕組分出料口、底部重組分出料口 ；
與氣液混合反應(yīng)釜的廢氣排出口連通的尾氣吸收塔；
所述的氣液混合反應(yīng)釜還包含:
設(shè)置在釜體中的攪拌器，該攪拌器包含若干攪拌槳及一攪拌軸；
設(shè)置在所述的攪拌槳之下的若干第一氣體分布器；
其中，所述的攪拌軸具有空心部，其設(shè)置在攪拌軸的下端，該空心部的第一端通過釜體的進(jìn)氣口與進(jìn)氣管道連通，該空心部的第二端位于所述攪拌槳及第一氣體分布器之間，所述的第一氣體分布器通過攪拌軸的空心部與進(jìn)氣管道連通。
[0006]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，該氣液混合反應(yīng)釜還包含:
設(shè)置在釜體外部，連接在釜體的廢氣排出口上的第一冷凝裝置，該第一冷凝裝置具有:與尾氣吸收塔連通的排氣口、與氣液混合反應(yīng)釜的廢氣排出口連接的蒸汽入口、與釜體連通的冷凝液回流口。
[0007]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，該第一冷凝裝置的尾部還設(shè)置有截止閥。
[0008]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的釜體的外部還設(shè)置有加熱裝置。
[0009]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的攪拌槳為六葉圓盤渦輪狀。
[0010]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的攪拌槳與第一氣體分布器交錯(cuò)排列連接設(shè)置在攪拌軸上。
[0011]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的第一氣體分布器為一端封閉的圓管狀物，該第一氣體分布器的管壁設(shè)置若干小孔;較佳地，每根第一氣體分布器上所有小孔的截面積的總和大于等于該第一氣體分布器圓管管徑的截面積。
[0012]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的刮膜蒸發(fā)器的外部還設(shè)置有與所述刮膜蒸發(fā)器的頂部出料口連接的第二冷凝裝置。
[0013]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的刮膜蒸發(fā)器還包含:
連通第二冷凝裝置的出口的輕組分收集裝置；
連通刮膜蒸發(fā)器的底部重組分出料口的重組分接收裝置。
[0014]上述的脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，其中，所述的尾氣吸收塔包含:
塔體，該塔體的中部裝填有填料，該塔體的底部盛有廢氣處理溶液；
設(shè)置在塔體底部的第二氣體分布器，該第二氣體分布器連通氣液混合反應(yīng)釜的廢氣排出口；
設(shè)置在塔體頂部的噴淋裝置，通過循環(huán)栗將吸收塔底部的處廢氣處理溶液栗入到噴淋
目.ο
[0015]本發(fā)明還提供了一種制備脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的工藝，該工藝包含如下步驟:
步驟I，將脂肪族/環(huán)族二胺、尿素、脂肪醇和離子液體以摩爾比計(jì)I: (1-5): (1-10): (I?6)置于氣液混合反應(yīng)釜內(nèi)，通入氮?dú)庵脫Q空氣，反應(yīng)溫度為150°03500C，反應(yīng)壓力0.5MPa?3MPa，通過反應(yīng)釜底部的進(jìn)氣口通入氮?dú)?，?jīng)第一氣體分布器使得釜體內(nèi)原料的氣液均勻混合并排除生成的副產(chǎn)物氨氣，經(jīng)尾氣吸收塔回收，反應(yīng)時(shí)間為I?15h，一鍋法反應(yīng)制備脂肪族/環(huán)族二氨基甲酸酯，其中，所述的脂肪族/環(huán)族二胺選擇I，4_環(huán)己烷二胺、己二胺、4，4’_二氨基二環(huán)己基甲烷、異佛爾酮二胺、三甲基己二胺、降冰片烷二甲胺中的任意一種;所述的脂肪醇為飽和單元脂肪醇;所述的離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-丁基-2，3-二甲基咪唑溴鹽、三丁基辛基溴化膦、1-氟-2，6-二氯吡啶四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸鹽、4-乙基-4-甲基嗎啉溴鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酸亞胺鹽中的一種或多種組合；
步驟2，將步驟I的反應(yīng)產(chǎn)物通過栗轉(zhuǎn)入到刮膜蒸發(fā)器中，分離提純輕組分與重組分，該輕組分是指脂肪醇溶劑;該重組分是指脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯和離子液體。
[0016]本發(fā)明提供的反應(yīng)及提純系統(tǒng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高、能耗小、原料副產(chǎn)物回收處理方便(通過刮膜蒸發(fā)器分離進(jìn)而分別回收脂肪醇及離子液體，吸收塔回收處理副產(chǎn)物氨氣)；本發(fā)明提供的工藝操作簡便，不需要添加催化劑，能大幅減少脂肪醇溶劑，成本較低，適用于氨基甲酸酯的工業(yè)化大生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0019]該反應(yīng)及提純系統(tǒng)包含:經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的、具有優(yōu)良?xì)庖夯旌闲Ч姆磻?yīng)釜，刮膜蒸發(fā)器以及尾氣吸收塔。其中，反應(yīng)釜有氣相口，回液口、換熱器和底部出料口；反應(yīng)結(jié)束后的物料經(jīng)過計(jì)量栗打入刮膜蒸發(fā)器去除極少量殘余輕組分(丁醇等)，重組分(脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯和離子液體)流入下面的罐子儲(chǔ)存?zhèn)溆茫环磻?yīng)產(chǎn)生的氨氣通入尾氣吸收塔底部，栗將內(nèi)部的稀硫酸打到上面的噴淋頭，中部部分有填料，可使稀硫酸液體和未吸收的氨氣充分接觸吸收。
[0020]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種制備脂肪族二氨基甲酸酯類化合物的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，該反應(yīng)及提純系統(tǒng)包括:
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)脂肪族或環(huán)族二氨基甲酸酯的反應(yīng)及提純系統(tǒng)，該反應(yīng)及提純系統(tǒng)包含:
氣液混合反應(yīng)釜10，其包含釜體11，該釜體11的頂部設(shè)置有廢氣排出口 111，該釜體的底部分別設(shè)置有進(jìn)氣口 112及反應(yīng)產(chǎn)物出口 113，該進(jìn)氣口 112與反應(yīng)