CN103254101B - 制备氨基甲酸甲酯的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种制备氨基甲酸甲酯的方法，包括以下步骤：使尿素与甲醇在反应釜中反应，以生成包含氨基甲酸甲酯和氨气的反应产物；将氨气分批从反应釜中导出，同时将导出的氨气作为原料输入尿素合成装置中，与二氧化碳反应，重新生成尿素。其中反应釜中的尿素与甲醇的投料摩尔比为1:6～10，反应釜中的反应是在温度为150～200℃的条件下进行的，反应釜中的压力相应为1.5～2.0MPa。该方法的特点是以尿素和甲醇为原料、中温中压且无催化剂参与的条件下制备氨基甲酸甲酯，提高了尿素转变为氨基甲酸甲酯的转化率，降低了生产成本，且通过将导出的氨气转变为尿素的反应，消耗了温室气体二氧化碳而利于环境保护。本发明还提供了一种制备氨基甲酸甲酯的设备。
Description
技术领域
本发明涉及基本有机合成技术领域，特别是，涉及一种中温中压且无催化剂的条件下制备氨基甲酸甲酯的方法及设备。
背景技术
以甲醇和尿素为原料制备氨基甲酸甲酯的方法大体上可分为三种类型：（1）无催化剂的高温高压合成方法；（2）常温常压催化合成方法；和（3）中温中压催化合成方法。第一类的无催化剂的高温高压合成方法，早在上世纪五六十年代就被许多国家采用。该工艺要求温度高达200℃以上，压力高达几十兆帕，而且收率不高（<60％）。第二类是常温常压催化合成方法。该方法以过渡金属的氧化物或其盐类和一些无机酸组成催化体系，反应时间长，收率低，且对设备存在严重腐蚀，产品的精制也很麻烦。第三类是中温中压催化合成方法。这类方法是70年代以来开发的方法，其温度、压力和反应时间皆适中，氨基甲酸甲酯的收率在80％以上。但反应使用的催化剂是过渡金属的氧化物或盐与硫酸、硝酸、磷酸及聚磷酸等无机酸的复合物，仍存在对设备的腐蚀问题。
美国专利US3554730介绍的氨基甲酸甲酯的合成方法，以尿素和甲醇为原料，以多聚磷酸为耦合剂，反应所需的温度在140℃左右、压力为0.8～1.0MPa，氨基甲酸甲酯的收率大于85%，其副产物多聚磷酸铵很容易通过过滤分离出来。
“尿素低压均相催化法生产氨基甲酸甲酯（袁存光等，中国石油大学）”技术采用高沸点供电子溶剂、中性环保型催化剂、在0.5MPa低压均相催化条件下反应，温度为中温，解决了尿素在反应条件下分解的问题，使反应的转化率（以尿素计）达到了83%，催化剂的选择性由目前已有生产技术的90%提高至98%以上，且产品纯度超过99.4%。
发明内容
本发明的目的是提供一种以尿素和甲醇为原料、中温中压且无催化剂参与的条件下制备氨基甲酸甲酯的方法，该方法提高了尿素转变为氨基甲酸甲酯的转化率，且通过将回收的氨气再生成尿素，降低了生产成本。由于再生成尿素时可利用尿素生产线上将被排放的过量的二氧化碳，还可减少碳排放，有利于环境保护。进一步的，本发明的另一个目的是提供一种制备氨基甲酸甲酯的设备。
一种制备氨基甲酸甲酯的设备，包括：反应釜，用于容纳尿素和甲醇，使尿素和甲醇在反应釜中混合及反应，以生成含有氨基甲酸甲酯和氨气的反应产物；冷凝装置，冷凝装置可选择性地与反应釜相连通；氨气回收装置，氨气回收装置与反应釜可选择性地相连通，以回收氨气；尿素合成装置，与氨气回收装置相连，以便所回收的氨气被输送至尿素合成装置中，与二氧化碳反应再生成尿素。
在一个实施例中，氨气通过冷凝装置以进入氨气回收装置。在冷凝装置中，氨气与甲醇分离后进入氨气回收装置。
在一个实施例中，该方法进一步包括将反应釜内的反应产物转移，例如趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯，所分离的氨基甲酸甲酯的纯度可高达99%或更高。
在一个实施例中，该设备进一步包括甲醇回收装置，甲醇回收装置分别选择性地与冷凝装置和反应釜相连通。通过与甲醇回收装置连通的冷凝装置，使气-液两相分离，以回收甲醇。所回收的甲醇可通过循环泵返还反应釜，使甲醇得到循环利用。此外，回收的甲醇中含有的部分氨基甲酸甲酯，经过反复循环利用（例如将回收的甲醇再次加入反应釜中与尿素反应），整体上有利于提高氨基甲酸甲酯的收率。
在一个实施例中，所述尿素合成装置可以为尿素生产线，所回收的氨气被输送至尿素生产线中与二氧化碳反应生成尿素。这样一方面可以利用现有尿素生产线排放出的温室气体二氧化碳，有利于环境保护；另一方面副产物氨气可以被回收利用，所生产的尿素再作为本方法的原料使用，可进一步降低生产成本。本领域的技术人员可以理解，本发明的尿素生产线为普通的尿素合成线路，并无特殊限制。
在一个实施例中，反应釜包括搅拌器，以对容纳在反应釜中的尿素和甲醇进行搅拌。
在一个实施例中，在尿素和甲醇在反应釜内反应的情况下，反应釜内的温度控制在150～200℃。
在一个实施例中，在尿素和甲醇在反应釜内反应的情况下，尿素与甲醇的投料摩尔比为1:6～10。
在一个实施例中，在尿素和甲醇在反应釜内反应的情况下，反应釜内的压力相应为1.6～2.0MPa。
一种制备氨基甲酸甲酯的方法，包括以下步骤：使甲醇与尿素在反应釜中反应，以便生成包含氨基甲酸甲酯和氨气的反应产物，和将氨气分批从反应釜中导入氨气回收装置，并将氨气回收装置内的氨气通入尿素合成装置中与二氧化碳反应，生成尿素，其中反应釜中的尿素与甲醇的摩尔比为1:6～10，反应釜中的反应是在150～200℃的温度下进行的，反应釜中的相应压力为1.5～2.0MPa。
在一个实施例中，反应釜中的反应是在尿素与甲醇的摩尔比为1:6～8.75，反应温度为150～170℃下进行的，反应釜中的相应压力为1.6～1.8MPa。
在一个实施例中，反应釜中的反应是在尿素与甲醇的摩尔比为1:7，反应温度为160℃下进行的，反应釜中的相应压力为1.7MPa左右。
在一个实施例中，该方法进一步包括将反应釜内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯，所分离的氨基甲酸甲酯的纯度可高达99%或更高。
与现有技术相比，本发明的制备氨基甲酸甲酯的方法及设备具有以下优点：（1）不使用催化剂，因而避免了催化剂的制备、分离、排放、污染治理等程序，降低了生产成本；（2）不使用高沸点供电子溶剂，改用过量的甲醇作溶剂，不仅可以促进反应的平衡移动，提高转化率，而且进一步降低了降低生产成本；（3）在反应过程中将副产物氨气分批从反应体系中导出，调控反应的平衡移动，提高了尿素转变为氨基甲酸甲酯的单程转化率；（4）副产物氨气可以被转移到尿素生产线上，与尿素生产中过量的二氧化碳反应，再合成尿素,不仅回收了氨气，而且还利用了二氧化碳，减少了碳排放，有利于环境保护。
附图说明
另外的适于本发明的方法和设备的特征和优点将从下列多个实施例的描述中显得更明显，用于说明而非限制的目的，其中：
图1为根据本发明的一个实施例的制备氨基甲酸甲酯的设备的示意图；
图2为根据本发明的一个实施例制备的氨基甲酸甲酯的红外谱图；
图3为氨基甲酸甲酯的标准红外谱图；
图4为根据本发明的一个实施例制备的氨基甲酸甲酯的核磁共振氢谱。
1-反应釜；2-搅拌器；5-进料口；7-甲醇回收装置；9-冷凝回流装置；11-氨气回收装置；3、4、6、8、10、12、13-阀门。
具体实施方式
一般情况下，尿素和甲醇反应生成氨基甲酸甲酯的反应式可表示如下：
H2NCONH2+CH3OH＝H2NCOOCH3+NH3
本发明的发明人发现，在1L高压反应釜中将尿素与甲醇（投料摩尔比为1:7）在以下条件下反应3h：温度为160℃、相应压力为1.7MPa，尿素转变为氨基甲酸甲酯的单程转化率可达到56％。导出反应生成的氨气后，在同样条件下再反应3h，氨基甲酸甲酯的总转化率可提高到79％。再次导出反应生成的氨气，在同样条件下再反应3h，氨基甲酸甲酯的总转化率可提高到85％以上。这说明导出副产物氨气有利于提高尿素转变为氨基甲酸甲酯的转化率，进一步的研究表明，氨气导出的次数越多，氨基甲酸甲酯的总收率越高。由此，本发明对现有技术中的普通高压反应釜进行了结构改造，增加了在上述温度和压力范围条件下能够及时将氨气导出的装置（如图1所示）。
在本发明的一个实施例中，在尿素与甲醇的投料摩尔比为1:7，温度为160℃，相应压力为1.7MPa左右，反应期间连续导出六次氨气的条件下，尿素转变为氨基甲酸甲酯的单程转化率达到了95％以上。
如图1所示，制备氨基甲酸甲酯的设备包括：反应釜1，用于容纳尿素和甲醇，使尿素和甲醇在反应釜1中混合及反应，以生成含有氨基甲酸甲酯和氨气的反应产物；可选择性地与反应釜1连通的冷凝装置9；可选择性地与反应釜1相连通的氨气回收装置11，用以回收氨气；与氨气回收装置相连的尿素合成装置，以便所回收的氨气被输送至尿素合成装置中，与二氧化碳反应再生成尿素。其中，图1中的其他标号3、4、6、8、10、12、13均为阀门，通过这些阀门可选择性地控制相应装置中气体或液体的流通。
在一个实施例中，在冷凝装置9中，氨气与从反应釜挥发至其中的甲醇分离后，进入氨气回收装置11。
在一个实施例中，该设备进一步包括甲醇回收装置7，甲醇回收装置7分别选择性地与冷凝装置9和反应釜1相连通。在反应釜1中未反应的甲醇与氨气一同经过冷凝装置9，降温后，甲醇从冷凝装置9的冷凝器的下部进入甲醇回收装置7。该回收的甲醇中含有少量产物氨基甲酸甲酯，通过阀门6可将其用泵导入到反应釜1中，通过循环利用提高反应的总转化率。在一个实施例中，反应釜1包括搅拌器2，以对容纳在反应釜1中的尿素和甲醇进行搅拌。
在一个实施例中，反应釜1包括进料口5，以向反应釜1中加入甲醇和尿素。
在一个实施例中，尿素和甲醇在反应釜1内反应的情况是，尿素与所述甲醇的摩尔比为1:6～10，反应釜1内的温度控制在150～200℃，相应压力控制在1.6～2.0MPa。
在一个实施例中，将氨气回收装置内的氨气通入尿素合成装置，如尿素生产线与二氧化碳反应，利用现有的尿素生产线，一方面可以利用现有的尿素生产线中被排放出的二氧化碳，减少碳的排放，有利于环境保护，另一方面可以使副产物氨气被回收利用。此外，所生成的尿素再作为本方法的原料使用，进一步降低生产成本。
在本发明的一个实施例中，制备氨基甲酸甲酯的方法包括以下步骤：使甲醇与尿素在反应釜中反应，以便生成反应产物，反应产物包含氨基甲酸甲酯和氨气；将氨气分批从反应釜中导出，并使所导出的氨气在尿素合成装置中与二氧化碳反应，以便生成尿素，反应釜中的尿素与甲醇的摩尔比为1:6～10，反应釜中的反应是在150～200℃的温度下进行的，所述反应釜中的相应压力为1.5～2.0MPa。
在一个实施例中，氨气的导出是分批进行的，例如将氨气导出3～6次。应当理解的是，将氨气导出的次数越多，越有利于反应的进行和产物的生成。因此，本文指出的导出氨气的次数仅作为示例，而不是实质的限定。
在一个实施例中，反应釜中的尿素与甲醇的摩尔比为1:6～8.75，反应釜中的反应是在150～170℃的温度下进行的，所述反应釜中的相应压力为1.6～1.8MPa。
在一个实施例中，反应釜中尿素与甲醇的摩尔比为1:7，反应釜中的反应是在160℃的温度下进行的，所述反应釜中的相应压力为1.7MPa左右。
在一个实施例中，该方法进一步包括冷凝装置，通过冷凝装置将气相的氨气和液相的甲醇进行相分离，氨气导入氨气回收装置，冷凝为液体的甲醇，进一步供给至反应釜中参与甲醇与尿素的反应。
在一个实施例中，甲醇的回收是通过冷凝回流进行的。
实施例1
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.7MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，将反应釜1内的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯88.5g，收率59％，纯度99％。
实施例2
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.7MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出三次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯118.5g，收率79％，纯度99％。
实施例3
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.7MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出六次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯142.5g，收率95％，纯度99％。
实施例4
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲630ml（投料摩尔比约为1:7.875），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.8MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出三次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1内的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯124.5g，收率83％，纯度99％。
实施例5
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲醇700ml（投料摩尔比约为1:8.75），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.9MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出三次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯126g，收率84％，纯度99％。
实施例6
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g、甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），再加入实施例1的减压蒸馏后残留物、将所有阀门关闭，搅拌溶解。将残留物、尿素、甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.7MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置7中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出四次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯136.5g，收率91％，纯度99％。
实施例7
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g、甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），再加入实施例6的减压蒸馏后残留物，将所有阀门关闭，搅拌溶解。将残留物、尿素、甲醇加热升温至160℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.7MPa左右，在此反应条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而釜内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出五次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯141.0g，收率94％，纯度99％。
实施例8
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入尿素120g和甲醇560ml（投料摩尔比约为1:7），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至150℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.5MPa左右，在此条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而反应釜1内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出三次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯106.5g，收率71％，纯度99％。
实施例9
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入再生的尿素120g和回收的甲醇480ml（投料摩尔比约为1:6），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至170℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.6MPa左右，在此反应条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而釜内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出四次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯124.5g，收率83％，纯度99％。
实施例10
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入再生的尿素120g和回收的甲醇800ml（投料摩尔比约为1:8），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至165℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到1.8MPa左右，在此反应条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而釜内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出四次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯138.0g，收率92％，纯度99％。
实施例11
在图1所示的设备中，向1L反应釜1中加入再生的尿素120g和回收的甲醇640ml（投料摩尔比约为1:10），将所有阀门关闭，搅拌溶解。将尿素和甲醇加热升温至200℃，相应地反应釜1内压力会逐步升高到2.0MPa左右，在此反应条件下反应3h。然后打开阀门10、12，再打开阀门3，此时氨气通过冷凝装置9导出至氨气回收装置11中，而釜内压力和温度会出现下降的趋势。待温度降至60℃时，关闭阀门3，继续加热，直至温度、压力恢复到原来的水平，反应3h。如此反复操作，导出四次氨气（每次约需1h）。最后一次导出氨气后，关闭阀门10、12，打开阀门8，加热使反应釜1的温度逐步升至100℃左右，将未参与反应的甲醇回收到甲醇回收装置7中。反应釜1内的反应产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到氨基甲酸甲酯132.0g，收率88％，纯度99％。
以上实施例的反应特征和相应条件如以下表2所示。
表2
根据本发明的实施例的方法制备的氨基甲酸甲酯的红外谱图如图2所示，氨基甲酸甲酯标准红外谱图如图3（本图选自于SDBS:NIMC有机物谱图库，日本）所示。已知的是，波数为3444cm-1的吸收峰表示的是N-H伸缩振动的吸收峰，波数为1691cm-1的吸收峰表示的是C=O伸缩振动，波数为1201cm-1的吸收峰表示的是C-N伸缩振动，波数为1078cm-1的吸收峰表示的是不对称C-O伸缩振动，波数为786cm-1的吸收峰表示的是C-O-C弯曲振动。参考图2，图2的红外特征吸收峰与图3中氨基甲酸甲酯标准图谱所显示的基本一致。因此初步可推测，所合成的物质为氨基甲酸甲酯。进一步地，根据本发明的实施例的方法制备的氨基甲酸甲酯的核磁共振氢谱（1H-NMR）如图4所示。参考图4，化学位移δ=3.47ppm的质子化学环境为-OCH3中的甲基氢，化学位移δ=6.50ppm的质子环境为-NH2中的氨基氢，从而确定试样中有两种化学环境不同的氢原子。同时，通过计算这两种处于不同化学环境的质子氢峰的积分峰面积，其面积之比为2:3，从而可知试样中这两种氢原子的个数之比为2:3。由此可知，图4所给出的氢原子的化学环境与数量之比符合氨基甲酸甲酯的结构特点，这进一步可准确地确认所合成的物质为氨基甲酸酯。
Claims (1)
1.一种制备氨基甲酸甲酯的设备，包括：
反应釜，通过打开或者关闭阀门，所述反应釜可选择性地与进料口和/或甲醇回收装置和/或冷凝回流装置相连通；所述反应釜用于容纳尿素和甲醇，使所述尿素和所述甲醇在所述反应釜中混合及反应，以生成含有氨基甲酸甲酯和氨气的反应产物，其中，在所述尿素和所述甲醇在所述反应釜内反应的情况下，所述尿素与所述甲醇的摩尔比为1:6～10；
冷凝回流装置，通过打开或者关闭阀门，所述冷凝装置可选择性地与所述反应釜和/或甲醇回收装置和/或氨气回收装置相连通；
甲醇回收装置，通过打开或者关闭阀门，所述甲醇回收装置可选择性地与所述冷凝装置和/或所述反应釜相连通；上述反应釜中未反应的甲醇与生成的氨气一同经过冷凝装置降温后，使甲醇进入到甲醇回收装置中，该回收的甲醇中含有少量产物氨基甲酸甲酯，通过打开阀门可将其用泵导入到上述反应釜中，通过循环利用提高反应的总转化率；
氨气回收装置，通过打开或者关闭阀门，所述氨气回收装置可选择性地与所述冷凝装置相连通；上述反应釜中未反应的甲醇与生成的氨气一同经过冷凝装置后，使氨气进入到氨气回收装置中；反应期间从反应釜中导出氨气的次数越多，氨基甲酸甲酯的总收率越高；
尿素生产线，通过打开或者关闭阀门，所述尿素生产线可选择性地与所述氨气回收装置相连通，将氨气回收装置内的氨气通入到尿素生产线与尿素生产线中排放的二氧化碳反应，所生成的尿素再作为本方法的原料，
其中：
所述反应釜包括搅拌器，以对容纳在所述反应釜中的所述尿素和所述甲醇进行搅拌；
在所述尿素和所述甲醇在所述反应釜内反应的情况下，所述反应釜内的温度控制在150～200℃；以及
在所述尿素和所述甲醇在所述反应釜内反应的情况下，所述反应釜内的压力控制在1.6～1.8MPa；将反应釜内的产物趁热出料至另一减压蒸馏釜中，经减压蒸馏后得到纯度可高达99％或更高的氨基甲酸甲酯。
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