CN109761921A

CN109761921A - 一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法

Info

Publication number: CN109761921A
Application number: CN201811507308.XA
Authority: CN
Inventors: 潘从多; 石泽宾; 李炉航; 刘淑龙
Original assignee: Jiangsu China Star New Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu China Star New Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开了一种TAIC反应后固液混合物的分离方法，属于精细化工技术领域。对TAIC反应后的固液混合物进行冷却处理后；进行第一级分离操作，采用过滤式离心机或过滤器，得到固体湿盐和滤液；对滤液进行第二级分离操作，采用沉降式离心机或精密过滤设备，得到澄清滤液和固液混合物，将第二级分离操作处理后得到的固液混合物进入第一级分离操作进行再处理，得到澄清滤液和固体湿盐；对固体湿盐进行干燥后，得到干盐，澄清滤液进行蒸馏，得到溶剂DMF和剩余液体；对剩余液体进行水洗，得到TAIC粗品。本发明不改变TAIC的合成反应条件，TAIC收率高，设备投资和能源消耗减少，工艺绿色环保，节约生产成本。

Description

一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法。

背景技术

三烯丙基异氰脲酸酯(Triallyl isocyanurate，简称TAIC)，结构式如下：

TAIC学名1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮，是一种含芳杂环的多功能烯烃的高分子量单体，外观为无色液体或晶体。TAIC广泛应用于精细化工产品，可用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、乙丙橡胶、硅橡胶、EVA交联电缆、低发泡制品等热塑性材料、离子交换树脂、不饱和树脂和特种橡胶的交联，由于TAIC独特的三嗪结构，交联制品的耐热性、耐油性、机械强度和透气性得到大幅提高。TAIC熔点24～26℃，在常温下性质稳定，具有高效、无毒、交联密度高等优点，是一种应用广泛的新型高分子材料助剂。

TAIC的制造方法目前主要有三种：(1)异氰脲酸水相法：以异氰脲酸为起始原料，以氢氧化钠水溶液为反应介质，在催化剂和一定温度条件下滴加氯丙烯使异氰脲酸和氯丙烯发生亲核取代反应合成TAIC；(2)氰酸盐溶剂法：以碱金属氰酸盐和α-氯丙烯为原料，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为反应溶剂，加入催化剂在反应釜中经过缩合、成环等步骤合成TAIC； (3)以氰脲酸三钠盐和氯丙烯为原料，高沸点非质子溶剂为反应介质，在催化剂和一定温度条件下合成TAIC。

在上述三种工艺路线中，方法(1)的异氰脲酸水相法存在氯丙烯水解副反应，氯丙烯的单耗较高，产品收率较低，生产成本偏高，已经被淘汰；方法(3)中原料异氰脲酸三钠盐价格较高，生产厂家较少，一般采用自制，这导致生产成本升高，原材料供应不稳定；方法(2) 反应步骤简单，转化率较高，是国内主要的生产工艺。其化学反应方程式如下：

3CH₂＝CH-CH₂Cl+3NaOCN→3CH₂＝CH-CH₂NCO+3NaCl

3CH₂＝CH-CH₂NCO→TAIC

向DMF中加入氰酸钠和催化剂、辅助催化剂等，氯丙烯通过高位槽逐渐滴加到反应釜中，由于氰酸钠在DMF中的溶解度很小，反应属于固液两相反应。随着反应的进行，氰酸钠逐渐和氯丙烯反应，生成TAIC和氯化钠。而氯化钠不溶于DMF，所以反应始终存在固液两相体系。化学反应是分子间的反应，故副产物氯化钠不是以标准晶体状态存在于体系中，而是以细小颗粒状态存在于体系中，经分析测试，其平均粒径只有1～2微米。反应完成后，减压回收溶剂DMF后，釜内剩余物为TAIC粗品、副产氯化钠、催化剂等。通过向反应体系加入水和盐酸，溶解釜内的固体盐，静置分层，分去高盐废水层，再经碱洗、水洗，得到TAIC 粗品。其具体工艺流程如下所示：

该工艺产生高盐废水，且废水总量是产品量的7倍，其中约4吨为高盐废水。随着环保要求的提高，废水处理成本，特别是高盐废水的处理成本越来越高，从源头上解决高盐废水的产生，变得越来越迫切。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法。本发明避免了产生大量高盐废水和洗涤废水，从而节省了高盐废水和洗涤废水的处理成本，实现了工艺的绿色环保化。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，在保证原有三烯丙基异氰脲酸酯收率和品质的前提下；对反应后固液混合物，先进行两级分离处理，实现固液分离；再回收溶剂N，N-二甲基甲酰胺；避免了产生大量高盐废水和洗涤废水，从而节省了高盐废水和洗涤废水的处理成本，实现了工艺的绿色环保化。具体操作为；

1)反应过程：向N，N-二甲基甲酰胺中加入氰酸钠、催化剂和辅助催化剂，氯丙烯通过高位槽逐渐滴加到反应釜中，在130～150℃条件下保温3～5h；氯丙烯滴加时的温度为120～150 ℃，滴加时间为2～4h；反应完成获得三烯丙基异氰脲酸酯反应后的固液混合物，将反应后的固液混合物冷却到30～50℃，进行步骤2)；

2)第一级分离操作，采用过滤式离心机或过滤器，启动离心机，开启进料程序，当料位指示器报警后，停止进料；开启脱液程序，当离心机母液收集管中基本无液体流出时，固液分离完成；开启刮料程序，固体物料从出料口卸出，外观呈粉末状，略带黄色；完成了第一级分离操作，得到固体湿盐和滤液；

3)第二级分离操作，采用沉降式离心机或精密过滤设备，对步骤2)的滤液进行第二级分离操作，得到澄清滤液和固液混合物；

4)将步骤3)得到的固体混合物返回第一级分离操作进行离心分离处理，得到澄清滤液和固体湿盐；

5)对步骤3)和4)得到的澄清滤液进行减压蒸馏，得到溶剂N，N-二甲基甲酰胺和剩余液体，对剩余液体用等量水充分洗涤后，得到TAIC粗品和少量废水；对步骤2)和4)得到的固体湿盐经减压干燥后，得到干盐。

优选的，所述TAIC反应的具体投料量为：氰酸钠400～500份，N，N-二甲基甲酰胺900～1000份，氯丙烯400～500份，催化剂10～50份，辅助催化剂为20～30份。

优选的，所述催化剂为溴化钠、溴化钾中的一种。

优选的，所述辅助催化剂为四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的一种或多种以上混合物。

优选的，所述过滤式离心机为平板离心机、立式刮刀离心机、吊带离心机、拉袋离心机、卧式螺旋离心机、卧式刮刀卸料离心机或平板直联式上部卸料离心机。

优选的，所述沉降式离心机为管式离心机、碟片离心机或卧式沉降离心机。

优选的，所述精密过滤设备为袋式过滤机、烛式过滤机、高效板式密闭过滤机或卧式叶片过滤机。

有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明解决了TAIC反应后的固液混合物处理工艺，不改变TAIC的合成反应条件，故不影响TAIC的收率；并且没有高盐废水的产生，不需要增设如二效蒸发、MVR、薄膜蒸发等废水提盐装置，大大减少了设备投资和能源的消耗，提高了工艺的绿色环保性。

(2)本发明每吨TAIC的生产可以节约1000～1300元，按照年产4000吨TAIC计算，每年可以节约生产成本400～520万元，效益显著。

(3)本发明先实现固液分离，再回收溶剂DMF，体系中不含盐，使DMF残留量减少，DMF的回收率可以达到95％以上。

(4)本发明在分离出体系中的固体后，可以用连续化的生产装置，实现工艺的连续性，进一步减少溶剂回收过程中的热量损耗。

(5)本发明在保证原有TAIC收率和品质的前提下，通过后续固液分离的方式，避免了高盐废水的产生和洗涤工艺的用水量，从而减少了高盐废水和洗涤废水的处理成本，实现了工艺的绿色环保化。

附图说明

图1为本发明生产工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

向1000份N，N-二甲基甲酰胺中加入400份氰酸钠、30份溴化钾和20份四甲基氯化铵， 500份氯丙烯通过高位槽逐渐滴加到反应釜中，在130℃条件下滴加5h；滴加完成后，控制釜内温度为150℃，继续保温4h，生产获得三烯丙基异氰脲酸酯反应后的固液混合物，将三烯丙基异氰脲酸酯反应后的固液混合物冷却到30℃。

实施例2

取实施例1中的冷却后的固液混合物约2000kg，进行分离处理。

第一级分离操作：在立式刮刀离心机(带自动布料器)转鼓内铺设1500目的耐腐蚀滤网。启动离心机，启动进料程序，打开放料阀，开始进料。当料位指示器报警后，停止进料；切换至脱液程序，开始进行高速脱液，离心机内的液体逐渐被甩出，固体滤饼逐渐变干，含液量逐渐减少。持续运行一段时间后，离心机母液收集管中基本无液体流出时，固液分离完成；启动刮料程序，进行刮料操作，固体湿盐物料从下部出料口卸出，外观呈粉末状，略带黄色，滤液呈黄色透明状，夹带有少量固体。

第二级分离操作：滤液再通过碟片离心机，进行第二级分离操作，得到的固液混合物(其中含大量固体，呈流动状)返回第一级分离操作重新进行离心分离，以避免物料的损失。

分离后得到的澄清滤液在100℃，真空度0.09MPa条件下减压蒸馏回收DMF后，用500 L水充分洗涤后，得TAIC粗品约480kg。洗涤产生的废水约520L，经测试，盐含量约1％。产品得率与原有工艺基本相同。固体湿盐在100℃，真空度0.09MPa条件下减压干燥后，得约450kg干盐。溶剂回收量约950kg，回收率为95％。

实施例3

取实施例1中的冷却后的固液混合物约2000kg，进行分离处理。

第一级分离操作：在拉袋离心机(带自动布料器)转鼓内铺设2000目的耐腐蚀滤网。启动离心机，启动进料程序，打开放料阀，开始进料。当料位指示器报警后，停止进料；切换至脱液程序，开始进行高速脱液，离心机内的液体逐渐被甩出，固体滤饼逐渐变干，含液量逐渐减少。持续运行一段时间后，离心机母液收集管中基本无液体流出时，固液分离完成；启动刮料程序，进行刮料操作，并通过离心机的拉袋功能，清除残留在离心机滤网上的滤饼，固体物料从下部出料口卸出，外观呈粉末状，略带黄色。滤液呈黄色透明状，夹带少量固体。

第二级分离操作：滤液再通过烛式过滤器，进行第二次固液分离，得到的固液混合物(呈粘稠状)返回第一级分离操作重新进行离心分离，以避免物料的损失。

分离后得到的澄清滤液在100℃，真空度0.09MPa条件下减压蒸馏回收DMF后，用500 L水充分洗涤后，得TAIC粗品约470kg，洗涤产生的废水约510L，经测试，盐含量约0.8％。产品得率与原有工艺基本相同。固体湿盐在100℃，真空度0.09MPa条件下减压干燥后，得约440kg干盐。溶剂回收量约960kg，回收率为96％。

实施例4

取实施例1中的冷却后的固液混合物约2000kg，进行分离处理。

第一级分离操作：在吊带离心机(带自动布料器)转鼓内铺设1800目的耐腐蚀滤网。启动离心机，启动进料程序，打开放料阀，开始进料。当料位指示器报警后，停止进料；切换至脱液程序，开始进行高速脱液，离心机内的液体逐渐被甩出，固体滤饼逐渐变干，含液量逐渐减少。持续运行一段时间后，离心机母液收集管中基本无液体流出时，固液分离完成；用行车将固体物料从离心机内取出，外观呈粉末状，略带黄色。滤液呈黄色透明状，夹带有少量固体，再通过袋式过滤机。

第二级分离操作：对滤液进行第二次固液分离，得到的固体(呈粘稠状)返回第一级分离操作重新进行离心分离，以避免物料的损失。

分离后得到的澄清滤液在100℃，真空度0.09MPa条件下减压蒸馏回收DMF后，用500 L水充分洗涤后，得TAIC粗品约490kg，洗涤产生的废水约510L，经测试，盐含量约1.3％。产品得率与原有工艺基本相同。固体湿盐经100℃，真空度0.09MPa条件下干燥后，得约460 kg干盐。溶剂回收量约960kg，回收率为96％。

Claims

1.一种三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，在保证原有三烯丙基异氰脲酸酯收率和品质的前提下；对反应后的固液混合物，先进行两级分离处理，实现固液分离后；再回收溶剂N，N-二甲基甲酰胺；最后用水洗涤，获得三烯丙基异氰脲酸酯粗品；避免产生大量高盐废水和洗涤废水，减少高盐废水和洗涤废水的处理成本，实现了工艺的绿色环保化。

2.根据权利要求1所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，具体操作为：

1)反应过程：向N，N-二甲基甲酰胺中加入氰酸钠、催化剂和辅助催化剂，氯丙烯通过高位槽逐渐滴加到反应釜中，在130～150℃条件下保温3～5h；氯丙烯滴加时的温度为120～150℃，滴加时间为2～4h；反应完成获得三烯丙基异氰脲酸酯反应后的固液混合物，将反应后的固液混合物冷却到30～50℃，进行步骤2)；

2)第一级分离操作，采用过滤式离心机或过滤器，启动离心机，开启进料程序，进料完成后；开启脱液程序，当离心机母液收集管中基本无液体流出时，固液分离完成；开启刮料程序，固体物料从出料口卸出；完成了第一级分离操作，得到固体湿盐和滤液；

4)将步骤3)得到的固液混合物返回第一级分离操作进行离心分离处理，得到澄清滤液和固体湿盐；

5)对步骤3)和4)得到的澄清滤液进行减压蒸馏，得到溶剂N，N-二甲基甲酰胺和剩余液体，对剩余液体用水充分洗涤后，得到三烯丙基异氰脲酸酯粗品和废水；对步骤2)和4)得到的固体湿盐经减压干燥后，得到干盐。

3.根据权利要求1或2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述三烯丙基异氰脲酸酯反应的具体投料量为：氰酸钠400～500份，N，N-二甲基甲酰胺900～1000份，氯丙烯400～500份，催化剂10～50份，辅助催化剂为20～30份。

4.根据权利要求1或2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述过滤式离心机为平板离心机、立式刮刀离心机、吊带离心机、拉袋离心机、卧式螺旋离心机、卧式刮刀卸料离心机或平板直联式上部卸料离心机。

5.根据权利要求1或2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述沉降式离心机为管式离心机、碟片离心机或卧式沉降离心机。

6.根据权利要求1或2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述精密过滤设备为袋式过滤机、烛式过滤机、高效板式密闭过滤机或卧式叶片过滤机。

7.根据权利要求2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述减压蒸馏回收溶剂N，N-二甲基甲酰胺的温度为100℃，真空度为0.09MPa。

8.根据权利要求2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述固体湿盐减压干燥的温度为100℃，真空度为0.09MPa。

9.根据权利要求2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述步骤1)催化剂为溴化钠、溴化钾中的一种。

10.根据权利要求2所述的三烯丙基异氰脲酸酯反应后固液混合物的分离方法，其特征在于，所述步骤1)辅助催化剂为四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四丁基氯化铵或四丁基溴化铵中的一种或多种以上混合物。