CN114044744A - 一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述方法包括：首先将原料正丁胺预热；将原料光气预热；将预热后的气态正丁胺与预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应，反应后物料经冷凝、赶光、精馏制备成FNC成品。本发明采用气相无溶剂法连续化合成正丁基异氰酸酯，大幅缩短反应时间、工艺路线短，适合工业化生产。采用固定床催化合成FNC，反应在加压条件下进行，反应转化率及选择性较高；本发明为无溶剂气相一步法合成FNC，后处理工艺简单，无需进行脱溶回收溶剂等工序，大幅降低能耗，显著降低成本。

Description

一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体为一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法。
背景技术
正丁基异氰酸酯(以下简称FNC)主要用于合成苯菌灵等杀虫剂，也用作磺酰脲类除草 剂合成的催化剂。作为重要的中间体，可用于合成医药、农药等产品。该药为高效广谱、内 吸性杀菌剂，具有保护、铲除和治疗作用，可防治多种作物病害。
FNC通过正丁胺与光气反应合成。主要分为两种方法：(1)正丁胺与氯化氢成盐后与热 光气反应得FNC；(2)正丁胺与光气经过低温、高温两步反应制得，具体反应方式如下：
(1)：先成盐后通光反应式如下：
Figure BDA0003307390580000011
Figure BDA0003307390580000012
(2)：低温高温两步法反应式如下：
低温段：
Figure BDA0003307390580000013
Figure BDA0003307390580000014
高温段：
Figure BDA0003307390580000015
Figure BDA0003307390580000016
上述两种反应均采用了间歇反应，反应时间较长，光气利用率低，均为溶剂法合成FNC， 工艺流程长，溶剂回收成本高，产能低。
专利CN105294498A介绍了一种FNC制备方法。以一定温度的正丁胺蒸气通入到二甲苯 溶液中，然后将部分光气低温通到二甲苯溶液中，降至低温后再次向二甲苯溶液中通入光气， 并不断升温，升至高温直至反应结束。该方法为间歇操作，并且分为低温段与高温段反应， 反应时间长，溶剂用量较多，回收溶剂耗能高，产能低。
专利CN101735110B介绍了一种利用喷射环流反应器制备有机异氰酸酯的方法。该工艺 将有机伯胺溶解在惰性有机溶剂中，利用喷射反应器进行气液相反应合成异氰酸酯。该工艺 仍需耗用大量有机溶剂，后处理工艺繁琐。
本发明介绍一种气相法合成FNC的方法，该方法的优点为工艺流程短，无需溶剂，可连 续化合成FNC，适用于工业化生产。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其 应用时将正丁胺气化后与光气同时通入固定床反应器中进行反应，制备正丁基异氰酸酯。本 发明采用气相无溶剂法连续化合成正丁基异氰酸酯，大幅缩短反应时间、工艺路线短，适合 工业化生产。
本发明通过以下技术方案实现：
一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述方法包括：
(1)首先将原料正丁胺预热；
(2)将原料光气预热；
(3)将预热后的气态正丁胺与预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应， 反应后物料经冷凝、赶光、精馏制备成FNC成品。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(1)中原料正丁胺预 热温度为80℃～150℃，优选为90℃～110℃。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(2)中原料光气预热 温度为50℃～120℃，优选为80℃～100℃。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中固定床反应器 内填装的催化剂填料是负载氯化锌、氯化铁或氯化镁的陶瓷填料。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中固定床反应器 内填装的催化剂填料占陶瓷填料重量的0.1％-5％，优选1.0-2.0％。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中光气和气态正 丁胺的摩尔比为1.5～5.0:1，优选为2.5～3.5:1。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中反应的温度为 100℃～200℃，优选为130℃～150℃。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中气态正丁胺与 预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应的停留时间为10～100s，优选为30s～ 50s。
进一步的，一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，所述步骤(3)中气态正丁胺与 预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应的压力0.5MPa～5MPa，优选为 1.0MPa～2.0MPa。
综上所述，本发明的以下有益效果：
1、本发明一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，本发明实现气相法连续化合成 FNC，工艺流程短，劳动强度低，适合工业化生产；
2、本发明一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，采用固定床催化合成FNC，反 应在加压条件下进行，反应转化率及选择性较高；
3、本发明一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，本发明为无溶剂气相一步法合成 FNC，后处理工艺简单，无需进行脱溶回收溶剂等工序，大幅降低能耗，显著降低成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一 步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的 限定。
实施例1
将正丁胺预热至110℃，光气预热至90℃，按照摩尔比3:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含1％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度140℃，反应压 力2.0MPa，停留时间30s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.5％，收率为72.3％。
实施例2
将正丁胺预热至80℃，光气预热至110℃，按照摩尔比5:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含2％氯化镁的陶瓷填料，固定床内反应温度180℃，反应压 力3.0MPa，停留时间60s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.7％，收率为75.8％。
实施例3
将正丁胺预热至120℃，光气预热至100℃，按照摩尔比1.5:1将光气与正丁胺通入固定 床中进行反应。固定床中催化剂为含5％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度200℃，反应 压力5.0MPa，停留时间100s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.6％，收率为58.2％。
实施例4
将正丁胺预热至90℃，光气预热至120℃，按照摩尔比3.5:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含1％氯化铁的陶瓷填料，固定床内反应温度100℃，反应压 力2.0MPa，停留时间80s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.7％，收率为68.1％。
实施例5
将正丁胺预热至100℃，光气预热至80℃，按照摩尔比2.0:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含2％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度170℃，反应压 力0.5MPa，停留时间90s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.6％，收率为65.4％。
实施例6
将正丁胺预热至90℃，光气预热至90℃，按照摩尔比4:1将光气与正丁胺通入固定床中 进行反应。固定床中催化剂为含3％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度150℃，反应压力 4.5MPa，停留时间60s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.8％，收率为73.5％。
实施例7
将正丁胺预热至100℃，光气预热至110℃，按照摩尔比3:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含2.5％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度120℃，反应 压力2.0MPa，停留时间80s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.6％，收率为71.7％。
实施例8
将正丁胺预热至80℃，光气预热至50℃，按照摩尔比2.5:1将光气与正丁胺通入固定床 中进行反应。固定床中催化剂为含1.5％氯化锌的陶瓷填料，固定床内反应温度150℃，反应 压力3.5MPa，停留时间70s。出料经冷却、赶气、精馏后，FNC含量99.7％，收率为70.8％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护 范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)首先将原料正丁胺预热；
(2)将原料光气预热；
(3)将预热后的气态正丁胺与预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应，反应后物料经冷凝、赶光、精馏制备成FNC成品。
2.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(1)中原料正丁胺预热温度为80℃～150℃，优选为90℃～110℃。
3.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(2)中原料光气预热温度为50℃～120℃，优选为80℃～100℃。
4.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中固定床反应器内填装的催化剂填料是负载氯化锌、氯化铁或氯化镁的陶瓷填料。
5.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中固定床反应器内填装的催化剂填料占陶瓷填料重量的0.1％-5％，优选1.0-2.0％。
6.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中光气和气态正丁胺的摩尔比为1.5～5.0:1，优选为2.5～3.5:1。
7.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中反应的温度为100℃～200℃，优选为130℃～150℃。
8.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中气态正丁胺与预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应的停留时间为10～100s，优选为30s～50s。
9.根据权利要求1所述的一种采用气相法合成正丁基异氰酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中气态正丁胺与预热后的光气通入含催化剂的固定床反应器内进行反应的压力0.5MPa～5MPa，优选为1.0MPa～2.0MPa。
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