CN103694190A - 甲基异氰酸酯的生产方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲基异氰酸酯的生产方法，该方法是以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气、光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯，经分解提纯后制得甲基异氰酸酯的过程。本发明还公开了一种甲基异氰酸酯的生产设备。本发明能有效降低能耗，减少副产物的产生，降低生产成本，提高产品收率，并且降低了工人的劳动强度，改善了生产现场环境，进一步提高了反应的安全性，减少了三废的排放。

Description

甲基异氰酸酯的生产方法和设备
技术领域
本发明涉及甲基异氰酸酯技术领域，具体是指一种甲基异氰酸酯的生产方法和设备。
背景技术
甲基异氰酸酯为一种氨基甲酸酯类农药的中间体。国内甲基异氰酸酯是在250～260℃的温度下光气与一甲胺进行反应直接合成目标产物，目前普遍采用连续方法来生产。生产过程中因各种渣的形成，使化学合成反应的收率不高，污染物排放量大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种甲基异氰酸酯的生产方法和设备，该方法降低能耗，提高收率，提高产品收率，减少三废排放，提高单位时间产量，操作方便且生产安全可控。
为实现上述目的，本发明提供的甲基异氰酸酯的生产方法，它包括如下步骤：
（1）以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气，再将光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯；
（2）甲氨基甲酰氯合成后送至混液槽中加入溶剂进行混合，甲氨基甲酰氯与氯仿混合液中带有少量甲氨盐酸盐固体渣，通过加装丝网填料和350目滤布两级过滤的过滤器，连续过滤除渣后送至分解器；
（3）步骤（2）中过滤后的甲氨基甲酰氯与氯仿混合液在分解器中进行分解反应得到甲基异氰酸酯，将甲基异氰酸酯溶解后进入除渣提纯生产系统：通过蒸渣釜进行第一级滤除固体渣；分解后的生成物再进行气液分离并冷凝，收集含有甲基异氰酸酯和固体渣的固液混合物，再将固液混合物送至粗酯塔中进行分离，固液混合物中的高沸点固体渣经过回流总管送至蒸渣釜中进行第二级滤除固体渣，进一步除去固液混合物内的固态杂质，得到含有少量杂质的甲基异氰酸酯混合物；
（4）将步骤（2）中经过两级滤渣处理的甲基异氰酸酯混合物依次送至粗酯塔和精酯塔中进行蒸馏，提纯后得甲基异氰酸酯；
（5）上述步骤（1）至（4）中产生的尾气先用风机导流然后进入四级尾气吸收装置串联吸收，并回收副产物氯化氢后达标排放。
作为优选方案，所述步骤（1）中光气和一甲胺的投料质量比为3～3.5：1；光气和一甲胺合成反应的温度为250～260℃。
更进一步地，所述步骤（3）中控制分解器中的温度为120～140℃。
更进一步地，所述步骤（3）中采用气液分离器将分解反应系统中高沸点物质引到蒸渣釜，疏导物料循环中产生的含有固态渣的液态物料直接进入蒸渣釜中，在收集到1800～2000L时，开通蒸汽对蒸渣釜加热物料至115～120℃蒸发液态物料重新进入混液槽，固态渣留在蒸渣釜内，积累到1450～1500L时拆开蒸渣釜除渣。
更进一步地，所述步骤（5）中的尾气通过四级尾气吸收装置串联吸收是指：将步骤（1）中酰氯合成工序尾气通过降膜吸收塔用水循环吸收HCl后进入两级光气破坏塔，加水破坏光气和进一步吸收HCl后，再进入尾气水吸收塔吸收后放空；步骤（3）中的分解反应产生的尾气通过降膜吸收塔吸收后进入两级水吸收塔吸收HCl后放空。
本发明还提供了一种上述甲基异氰酸酯的生产设备，包括混液槽、混液高位槽、分解器、汽液分离器、分解冷凝器、集液罐、粗酯塔、粗酯冷凝器、精酯塔、精酯冷凝器、异酯中间罐、液封罐和尾气吸收装置；所述混液槽通过管道与混液高位槽连接，低位槽通过管道与混液槽连接；混液高位槽与分解器连接，分解器与汽液分离器连接，汽液分解器与分解冷凝器连接，分解冷凝器与集液罐连接，集液罐与粗酯塔连接；粗酯塔与粗酯冷凝器连接，粗酯冷凝器与精酯塔连接，精酯塔与精致冷凝器连接，精致冷凝器分别与异酯中间罐和液封罐连接，异酯中间塔与液封罐连接；其特征在于：还包括蒸渣釜，所述尾气吸收装置包括通过管道依次连接的尾气捕集罐、冰冷器、深冷器和尾气吸收塔；所述蒸渣釜通过带有输送泵的管道与分解器连接，蒸渣釜还通过带有输送泵的回流总管与粗酯塔连接；分解冷凝器还与尾气捕集罐连接；尾气捕集罐还与低位槽连接；液封罐和粗酯冷凝器还均与尾气吸收塔连接。
进一步地，所述尾气吸收塔包括降膜吸收塔、两级光气破坏塔和水吸收塔。
更进一步地，所述输送泵为不锈钢离心泵。
本发明的优点在于：本发明中酰氯合成后经过两级过滤有效的滤除固体渣、在生产过程中引导气液分解器中高沸点物质（固体渣等）进入蒸渣釜除去物料内固态杂质，避免固态杂质在系统内长期积累最后导致停产检修，保证生产连续化进行。本发明采用氯仿作溶剂能够较好的稳定甲基异氰酸酯等性质活泼的物质，然后采用专用的循环泵进行系统循环混合，确保系统混合均匀。本发明中尾气先用风机导流然后进入四级尾气吸收装置串联吸收，有效的防止了系统中副产物渣（盐酸盐）的生成并且回收副产物氯化氢，最终达标排放。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
如图所示的甲基异氰酸酯的生产设备，包括混液槽、混液高位槽、分解器、汽液分离器、分解冷凝器、集液罐、粗酯塔、粗酯冷凝器、精酯塔、精酯冷凝器、异酯中间罐、液封罐和尾气吸收装置；混液槽通过管道与混液高位槽连接，低位槽通过管道与混液槽连接；混液高位槽与分解器连接，分解器与汽液分离器连接，汽液分解器与分解冷凝器连接，分解冷凝器与集液罐连接，集液罐与粗酯塔连接；粗酯塔与粗酯冷凝器连接，粗酯冷凝器与精酯塔连接，精酯塔与精致冷凝器连接，精致冷凝器分别与异酯中间罐和液封罐连接，异酯中间塔与液封罐连接；其特征在于：还包括蒸渣釜，尾气吸收装置包括通过管道依次连接的尾气捕集罐、冰冷器、深冷器和尾气吸收塔；蒸渣釜通过带有输送泵的管道与分解器连接，蒸渣釜还通过带有输送泵的回流总管与粗酯塔连接；分解冷凝器还与尾气捕集罐连接；尾气捕集罐还与低位槽连接；液封罐和粗酯冷凝器还均与尾气吸收塔连接。
尾气吸收塔包括降膜吸收塔、两级光气破坏塔和水吸收塔。输送泵为不锈钢离心泵。
实施例一
本发明甲基异氰酸酯的生产方法，它包括如下步骤：
（1）以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气，再将光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯；光气和一甲胺投料质量比3：1；光气和一甲胺合成反应的温度为250℃。
（2）甲氨基甲酰氯合成后送至混液槽中加入溶剂进行混合，酰氯与溶剂混合液中带有少量甲氨盐酸盐固体渣，通过加装丝网填料和350目滤布两级过滤的过滤器，连续过滤除渣后送至分解器；步骤（2）中将甲基异氰酸酯溶解后进入除渣提纯生产系统的溶剂是氯仿。
（3）步骤（2）中过滤后的酰氯与溶剂混合液在分解器中进行分解反应得到甲基异氰酸酯，控制分解器中的温度为120℃，将甲基异氰酸酯溶解后进入除渣提纯生产系统：通过蒸渣釜进行第一级滤除固体渣，采用不锈钢离心泵来输送蒸渣釜的物料；分解后的生成物再进行气液分离并冷凝，收集含有甲基异氰酸酯和固体渣的固液混合物，再将固液混合物送至粗酯塔中进行分离，固液混合物中的高沸点固体渣经过回流总管送至蒸渣釜中进行第二级滤除固体渣，进一步除去固液混合物内的固态杂质，得到含有少量杂质的甲基异氰酸酯混合物。
分解器控制温度由150～180℃降至120℃，可以减少甲基异氰酸酯聚合物产生，提高收率甲基异氰酸酯90%。
采用气液分离器将分解反应系统中高沸点物质引到蒸渣釜，疏导物料循环中产生的含有固态渣的液态物料直接进入蒸渣釜中，在收集到1800L时，开通蒸汽对蒸渣釜加热物料至115℃蒸发液态物料重新进入混液槽，固态渣留在蒸渣釜内，积累到1450L时拆开蒸渣釜除渣，避免渣进入系统中导致精酯塔堵塞拆洗，每月可减少氯仿排放500Kg。
（4）将步骤（2）中经过两级滤渣处理的甲基异氰酸酯混合物依次送至粗酯塔和精酯塔中进行蒸馏，提纯后得甲基异氰酸酯；
（5）上述步骤（1）至（4）中产生的尾气先用风机导流然后进入四级尾气吸收装置串联吸收，将步骤（1）中酰氯合成工序尾气通过降膜吸收塔用水循环吸收HCl后进入两级光气破坏塔，加水破坏光气和进一步吸收HCl后，再进入尾气水吸收塔吸收后放空；步骤（3）中的分解反应产生的尾气通过降膜吸收塔吸收后进入两级水吸收塔吸收HCl后放空；并回收副产物氯化氢后达标排放，尾气吸收工序吸收HCl制备副产品30%盐酸用于销售。
实施例二
本发明的甲基异氰酸酯的生产方法，步骤同实施例一，区别在于：步骤（1）以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气，再将光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯；光气和一甲胺投料质量比3.3：1；光气和一甲胺合成反应的温度为260℃。步骤（3）控制分解器中的温度为140℃；分解器控制温度由150～180℃降至140℃，可以减少甲基异氰酸酯聚合物产生，提高收率甲基异氰酸酯93%。采用气液分离器将分解反应系统中高沸点物质引到蒸渣釜，疏导物料循环中产生的含有固态渣的液态物料直接进入蒸渣釜中，在收集到2000L时，开通蒸汽对蒸渣釜加热物料至120℃蒸发液态物料重新进入混液槽，固态渣留在蒸渣釜内，积累到1500L时拆开蒸渣釜除渣，避免渣进入系统中导致精酯塔堵塞拆洗，每月可减少氯仿排放505Kg。
实施例三
本发明的甲基异氰酸酯的生产方法，步骤同实施例一，区别在于：本发明的甲基异氰酸酯的生产方法，步骤同实施例一，区别在于：步骤（1）以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气，再将光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯；光气和一甲胺投料质量比3.5：1；光气和一甲胺合成反应的温度为255℃。步骤（3）控制分解器中的温度为130℃，分解器控制温度由150～180℃降至1,30℃，可以减少甲基异氰酸酯聚合物产生，提高收率甲基异氰酸酯95%。采用气液分离器将分解反应系统中高沸点物质引到蒸渣釜，疏导物料循环中产生的含有固态渣的液态物料直接进入蒸渣釜中，在收集到1900L时，开通蒸汽对蒸渣釜加热物料至118℃蒸发液态物料重新进入混液槽，固态渣留在蒸渣釜内，积累到1480L时拆开蒸渣釜除渣，避免渣进入系统中导致精酯塔堵塞拆洗，每月可减少氯仿排放503Kg。
本发明的有益效果如下：本发明将分解器下料物料引导进入蒸渣釜除去物料内固态杂质。并降低分解温度至120～140℃，可以有效地减少甲基异氰酸酯的聚合，甲基异氰酸酯收率由90%提高到95%，可减少清洗频率降低了污染物排放。

Claims (7)

1.一种甲基异氰酸酯的生产方法，它包括如下步骤：
（1）以CO2、O2和焦炭生产CO，再以CO和氯气生产光气，再将光气和一甲胺合成甲氨基甲酰氯；
（2）甲氨基甲酰氯合成后送至混液槽中加入溶剂进行混合，甲氨基甲酰氯与氯仿混合液中带有少量甲氨盐酸盐固体渣，通过加装丝网填料和350目滤布两级过滤的过滤器，连续过滤除渣后送至分解器；
（3）步骤（2）中过滤后的甲氨基甲酰氯与氯仿混合液在分解器中进行分解反应得到甲基异氰酸酯，将甲基异氰酸酯溶解后进入除渣提纯生产系统：通过蒸渣釜进行第一级滤除固体渣；分解后的生成物再进行气液分离并冷凝，收集含有甲基异氰酸酯和固体渣的固液混合物，再将固液混合物送至粗酯塔中进行分离，固液混合物中的高沸点固体渣经过回流总管送至蒸渣釜中进行第二级滤除固体渣，进一步除去固液混合物内的固态杂质，得到含有少量杂质的甲基异氰酸酯混合物；
（4）将步骤（2）中经过两级滤渣处理的甲基异氰酸酯混合物依次送至粗酯塔和精酯塔中进行蒸馏，提纯后得甲基异氰酸酯；
（5）上述步骤（1）至（4）中产生的尾气先用风机导流然后进入四级尾气吸收装置串联吸收，并回收副产物氯化氢后达标排放。
2.根据权利要求1所述的甲基异氰酸酯的生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中光气和一甲胺的投料质量比为3～3.5：1；光气和一甲胺合成反应的温度为250～260℃。
3.根据权利要求1所述的甲基异氰酸酯的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中控制分解器中的温度为120～140℃。
4.根据权利要求1所述的甲基异氰酸酯的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中采用气液分离器将分解反应系统中高沸点物质引到蒸渣釜，疏导物料循环中产生的含有固态渣的液态物料直接进入蒸渣釜中，在收集到1800～2000L时，开通蒸汽对蒸渣釜加热物料至115～120℃蒸发液态物料重新进入混液槽，固态渣留在蒸渣釜内，积累到1450～1500L时拆开蒸渣釜除渣。
5.根据权利要求1所述的甲基异氰酸酯的生产方法，其特征在于：所述步骤（5）中的尾气通过四级尾气吸收装置串联吸收是指：将步骤（1）中酰氯合成工序尾气通过降膜吸收塔用水循环吸收HCl后进入两级光气破坏塔，加水破坏光气和进一步吸收HCl后，再进入尾气水吸收塔吸收后放空；步骤（3）中的分解反应产生的尾气通过降膜吸收塔吸收后进入两级水吸收塔吸收HCl后放空。
6.一种甲基异氰酸酯的生产设备，包括混液槽、混液高位槽、分解器、汽液分离器、分解冷凝器、集液罐、粗酯塔、粗酯冷凝器、精酯塔、精酯冷凝器、异酯中间罐、液封罐和尾气吸收装置；所述混液槽通过管道与混液高位槽连接，低位槽通过管道与混液槽连接；混液高位槽与分解器连接，分解器与汽液分离器连接，汽液分解器与分解冷凝器连接，分解冷凝器与集液罐连接，集液罐与粗酯塔连接；粗酯塔与粗酯冷凝器连接，粗酯冷凝器与精酯塔连接，精酯塔与精致冷凝器连接，精致冷凝器分别与异酯中间罐和液封罐连接，异酯中间塔与液封罐连接；其特征在于：还包括蒸渣釜，所述尾气吸收装置包括通过管道依次连接的尾气捕集罐、冰冷器、深冷器和尾气吸收塔；所述蒸渣釜通过带有输送泵的管道与分解器连接，蒸渣釜还通过带有输送泵的回流总管与粗酯塔连接；分解冷凝器还与尾气捕集罐连接；尾气捕集罐还与低位槽连接；液封罐和粗酯冷凝器还均与尾气吸收塔连接。
7.根据要求6所述的甲基异氰酸酯的生产设备，其特征在于：所述尾气吸收塔包括降膜吸收塔、两级光气破坏塔和水吸收塔。
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