CN101357898A - 一种正丁基异氰酸酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正丁基异氰酸酯的制备方法：将正丁胺和间二氯苯按质量比1∶1.5～10配成溶液，从塔顶连续送入光气化反应塔；将过量的光气从塔底连续送入光气化反应塔内；保持光气化反应塔从塔顶到塔底在－5～160℃范围内，分5～10段控温，从塔顶到塔底每段温度依次升高；光气化反应塔底流出的物料经精馏制得产品正丁基异氰酸酯。本发明的优点是在上述工艺条件下可制得纯度为99.0％以上的产品，易于实现工业化大生产，可有效减少副反应发生，以正丁胺计，本发明总收率≥96.0％。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的合成方法，具体涉及一种正丁基异氰酸酯的制备方法。
背景技术
正丁基异氰酸酯是一种重要的有机合成中间体，化学性质活泼，可以用作合成医药、农药等产品。传统工艺是将正丁胺、邻二氯苯加入反应器中，在110～160℃通入过量光气，至溶液变清后再通入光气20～30分钟，通毕，蒸馏收集160℃以前馏分，再经蒸馏收集106～120℃馏分而得正丁基异氰酸酯，此法产品含量低，收率低。此外，有文献报道，由溴丁烷与氰酸钾在有机溶剂中作用，亦可制得目标产物，但不具备工业化价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高品质的正丁基异氰酸酯的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种正丁基异氰酸酯的制备方法：将正丁胺和间二氯苯按质量比1∶1.5～10配成溶液，从塔顶连续送入光气化反应塔；将过量的光气从塔底连续送入光气化反应塔内；保持光气化反应塔从塔顶到塔底在-5～160℃范围内，分5～10段控温，从塔顶到塔底每段温度依次升高；光气化反应塔底流出的物料经精馏制得产品正丁基异氰酸酯。
其中，正丁胺和间二氯苯的质量比优选为1∶2～4。
其中，光气与正丁胺的摩尔比优选为1.2～6.0∶1，最优选1.2～2.8∶1。
其中，光气化反应塔温度可分成5～10段控温，每一段温度任意，每一段高度任意，只要遵循从塔顶到塔底温度依次升高的原则即可，优选分5段控温，从塔顶到塔底每段温度优选为：-5℃～10℃、10℃～30℃、60℃～90℃、90℃～120℃、120℃～160℃，最优选为：0℃～10℃、10℃～30℃、80℃～90℃、100℃～120℃、120℃～150℃。
本发明的原理：正丁胺化学性质活泼，与光气、氯化氢反应分别生成酰氯和正丁胺的盐酸盐，同时大量放热；酰氯在高温下分解成正丁基异氰酸酯，正丁胺的盐酸盐在高温下分解后与光气反应生成正丁基异氰酸酯。主要反应方程式如下：
CH3CH2CH2CH2NH2+COCl2→CH3CH2CH2CH2NHCOCl+HCl↑
CH3CH2CH2CH2NH2+HCl→CH3CH2CH2CH2NH2HCl
CH3CH2CH2CH2NHCOCl→CH3CH2CH2CH2NCO+HCl↑
CH3CH2CH2CH2NH2HCl+COCl2→CH3CH2CH2CH2NCO+3HCl↑
同时，反应中主要副反应有：正丁基异氰酸酯与过量的正丁胺反应生成脲类副产物；正丁胺的盐酸盐在一定条件下转化成氯代正丁烷。
正丁胺的间二氯苯溶液自塔顶进入由低温至高温的塔体、塔底，与自塔底进入的光气、氯化氢(氯化氢为中间反应产物)进行反应；在塔体的上部，间二氯苯等溶剂将反应热及时移出，可有效减少副反应的发生；在塔体的下部，提供足够的热量使酰氯分解生成目标产物正丁基异氰酸酯，使正丁胺的盐酸盐分解后与光气反应生成目标产物正丁基异氰酸酯，可有效提高正丁胺的转化率。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、本发明采用间二氯苯为溶剂，会使正丁胺与光气化反应产生的反应热利于移出，反应向有利的方向发展；同时使副反应减少。
2、本发明自塔顶至塔底分段控制反应温度，正丁胺的间二氯苯溶液自塔顶进入塔体，光气自塔底进入塔体，在塔体的上部，间二氯苯等溶剂将反应热及时移出，可有效减少副反应的发生；在塔体的下部，提供足够的热量使酰氯分解生成目标产物正丁基异氰酸酯，使正丁胺的盐酸盐分解后与光气反应生成目标产物正丁基异氰酸酯，可有效提高正丁胺的转化率。
3、本发明采用过量的光气自塔底进入塔体向上经塔顶流出后进行回收，所得目标产物正丁基异氰酸酯纯度为99.0％以上，以正丁胺计，总收率≥96.0％，与传统工艺相比，正丁胺的转化率有效提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述。
实施例1：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于30000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以300公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分5段控制反应温度为0℃～5℃、10℃～20℃、80℃～90℃、110℃～120℃、140℃～150℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为99.2％，以正丁胺计，总收率为96.3％。
实施例2：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于40000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以500公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分5段控制反应温度为-5℃～0℃、20℃～30℃、80℃～90℃、100℃～110℃、120℃～130℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为99.1％，以正丁胺计，总收率为96.1％。
实施例3：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于50000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以800公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分5段控制反应温度为-5℃～0℃、10℃～20℃、60℃～80℃、90℃～110℃、130℃～140℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为94.7％，以正丁胺计，总收率为83.9％。
实施例4：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于40000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以300公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分5段控制反应温度为0℃～5℃、20℃～30℃、60℃～70℃、90℃～100℃、150℃～160℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为96.8％，以正丁胺计，总收率为89.9％。
实施例5：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于15000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以240公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分7段控制反应温度为-5℃～0℃、10℃～20℃、50℃～60℃、80～90℃、100℃～110℃、130℃～140℃、150℃～160℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为97.3％，以正丁胺计，总收率为91.6％。
实施例6：
将10000公斤正丁胺缓慢溶解于80000公斤的间二氯苯中配成溶液，通过计量泵以500公斤/小时的流量自塔顶连续送入光气化反应塔；通过计量计以330公斤/小时的光气自塔底连续送入光气化反应塔内；通过调节光气化反应塔壳程冷却剂或蒸汽流量，自塔顶至塔底分10段控制反应温度为-5℃～0℃、10℃～20℃、30～40℃、50℃～60℃、70℃～80℃、80～90℃、90℃～100℃、100℃～110℃、130℃～140℃、150℃～160℃；从光气化反应塔底流出的物料经精馏制得正丁基异氰酸酯纯度为98.3％，以正丁胺计，总收率为92.5％。
Claims (6)
1、一种正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于该方法为：将正丁胺和间二氯苯按质量比1∶1.5～10配成溶液，从塔顶连续送入光气化反应塔；将过量的光气从塔底连续送入光气化反应塔内；保持光气化反应塔从塔顶到塔底在-5～160℃范围内，分5～10段控温，从塔顶到塔底每段温度依次升高；光气化反应塔底流出的物料经精馏制得产品正丁基异氰酸酯。
2、根据权利要求1所述的正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于正丁胺和间二氯苯的质量比为1∶2～4。
3、根据权利要求1所述的正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于光气与正丁胺的摩尔比为1.2～6.0∶1。
4、根据权利要求1所述的正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于分5段控温。
5、根据权利要求4所述的正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于从塔顶到塔底每段温度分别为：-5℃～10℃、10℃～30℃、60℃～90℃、90℃～120℃、120℃～160℃。
6、根据权利要求5所述的正丁基异氰酸酯的制备方法，其特征在于从塔顶到塔底每段温度分别为：0℃～10℃、10℃～30℃、80℃～90℃、100℃～120℃、120℃～150℃。
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