CN115894298A - 一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低1,5‑戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法,其具体步骤是:先在室温状态下,采用氮气将三口烧瓶中的空气置换三次,并在氮气的保护下,加入脱除水解氯试剂,然后加入1,5‑戊二异氰酸酯,程序升温至,控制温度170℃,热处理1.0 h后,降至室温,然后转移至塔板数40的精馏系统,在绝压100 mbar,塔釜温度为171‑172℃,塔顶温度为166‑167℃的条件下,减压蒸馏得到水解氯小于30 ppm的1,5‑戊二异氰酸酯产品。该方法操作简单,可提高产品活性,直接用于下游应用,适合于工业化后处理含有高水解氯的1,5‑戊二异氰酸酯。
Description
技术领域
本发明属于化工领域,涉及一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法。
背景技术
1,5-戊二异氰酸酯是一种脂肪族异氰酸酯,可以被制成1,5-戊二异氰酸酯缩二脲或三聚体用于生产聚氨酯涂料,胶黏剂,该类涂料具有不泛黄、耐候性强等特点,该产品各方面性能优于HDI类产品,完全可实现对HDI类产品的替代,具有良好的应用价值和市场前景。
目前,国内外对于1,5-戊二异氰酸酯制备主要利用光气化1,5-戊二胺的方法,由于该方法中采用的光气活性较强,导致反应过程中产生副产物较多,其中水解氯对1,5-戊二异氰酸酯产品品质影响最为明显,而且生成机理尚不明确,一定程度降低1,5-戊二异氰酸酯产品活性,影响下游产品应用研究。对于行业内,优等品的1,5-戊二异氰酸酯水解氯含量为50 ppm,在工业上通过精馏工艺实现ppm级别水解氯的脱除,具有能耗高,精馏效率低的缺点。目前对于降低水解氯的方法只有两种途径,一种是改进工艺,从本质上减少水解氯的产生,但由于目前对于水解氯的产生机理没有明确的解释和研究,且由于生成1,5-戊二异氰酸酯的光气化反应复杂,从改进工艺降低水解氯工作难度大,需要大量的基础研究支撑,不适合工业化降低水解氯;另一种方法是通过对产品的后处理达到降低水解氯的目的,有相关研究报道了采用在氮气保护的条件下进行1,5-戊二异氰酸酯二次精馏的方式降低水解氯,通常精馏温度在190℃以上,高温会导致产物发生副反应,精馏收率低等缺点。相比改进工艺降低水解氯,通过添加脱除水解氯化学试剂与精馏工艺相结合的方式,具有精馏温度低,能耗低,易操作,精馏收率高,水解氯脱除效果好等特点,可以有效的实现降低1,5-戊二异氰酸酯产品水解氯。
因此,在1,5-戊二异氰酸酯产品后处理工艺基础之上,通过筛选化学法脱除水解氯试剂,优化化学法脱除水解氯工艺,开发出一种有效降低1,5-戊二异氰酸酯产品水解氯的方法,对于提高1,5-戊二异氰酸酯产品质量,推动1,5-戊二异氰酸酯工业化及产业化发展具有一定的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有处理技术的缺陷,提供一种降低1,5-戊二异氰酸酯产品水解氯的后处理方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法,其特征在于:采用两步法,第一步为脱氯试剂热处理,第二步为减压蒸馏,直接得到水解氯小于30 ppm的1,5-戊二异氰酸酯,具体步骤如下:
(1)在室温下,对热处理三口烧瓶进行氮气置换三次;
(2)在氮气的保护下,向三口烧瓶加入脱除水解氯试剂,再加入含有高水解氯的1,5-戊二异氰酸酯;开启搅拌和加热,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h;
(3)降温至室温后,采样分析水解氯含量后转移至精馏系统,在绝压100 mbar的条件下精制,得到水解氯小于30 ppm的1,5-戊二异氰酸酯。
步骤(2)中脱除水解氯试剂为甲酸、乙酸和氧化锌的任意一种或两种按质量比1:1混合的混合物;所述脱除水解氯试剂的用量为所需处理高水解氯1,5-戊二异氰酸酯质量的1.0%。
步骤(3)精馏系统塔板数为40,塔釜精馏温度控制为171-172℃,塔顶精馏温度控制温度为166-167℃。
本发明的有益效果是:操作过程简单,成本低,适合于工业化后处理高水解氯1,5-戊二异氰酸酯。后处理的1,5-戊二异氰酸酯产品,水解氯小于30 ppm,到达了优等品的要求,提高了1,5-戊二异氰酸酯活性。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的原理和特征做进一步的阐述,所举实例仅用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg,其水解氯含量245 ppm,再加入甲酸20 g,开启搅拌,转速控制为300 rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为38 ppm,转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制,程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为17 ppm,精制收率为85%。
实施例2:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg, 其水解氯含量245 ppm,再加入乙酸20g,开启搅拌,转速控制为300 rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为41 ppm,转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制;程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为23 ppm,精制收率为86%。
实施例3:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg,其水解氯含量245 ppm,再加入氧化锌20g,开启搅拌,转速控制为300 rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为45 ppm后转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制;程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为28 ppm,精制收率为83%。
实施例4:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg, 其水解氯含量245 ppm,再加入甲酸10g、乙酸10g,开启搅拌,转速控制为300rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为47 ppm。转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制,程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为30 ppm,精制收率为89%。
实施例5:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg,其水解氯含量245 ppm,再加入甲酸10g、氧化锌10g,开启搅拌,转速控制为300rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为37 ppm。转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制,程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为23 ppm,精制收率为88%。
实施例6:
采用氮气对10L玻璃反应釜进行氮气置换三次,在氮气的保护下加入1,5-戊二异氰酸酯2 kg,其水解氯含量245 ppm,再加入乙酸10g,氧化锌10g,开启搅拌,转速控制为300rpm,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h后,降温至室温后,采样分析水解氯含量为36 ppm。转移至精馏系统,塔板数40,绝压100 mbar的条件下精制,程序升温,控制精馏塔釜温度为171-172℃,塔顶温度为166-167℃,精馏出1,5-戊二异氰酸酯,经理化分析,水解氯含量为21 ppm,精制收率为83%。
Claims (3)
1.一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法,其特征在于:采用两步法,第一步为脱氯试剂热处理,第二步为减压蒸馏,直接得到水解氯小于30 ppm的1,5-戊二异氰酸酯,具体步骤如下:
(1)在室温下,对热处理三口烧瓶进行氮气置换三次;
(2)在氮气的保护下,向三口烧瓶加入脱除水解氯试剂,再加入含有高水解氯的1,5-戊二异氰酸酯;开启搅拌和加热,程序化升温至170℃,在氮气的保护下,热处理1.0 h;
(3)降温至室温后,采样分析水解氯含量后转移至精馏系统,在绝压100 mbar的条件下精制,得到水解氯小于30 ppm的1,5-戊二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法,其特征在于:步骤(2)中脱除水解氯试剂为甲酸、乙酸和氧化锌的任意一种或两种按质量比1:1混合的混合物;所述脱除水解氯试剂的用量为所需处理高水解氯1,5-戊二异氰酸酯质量的1.0%。
3.如权利要求1所述一种降低1,5-戊二异氰酸酯水解氯的后处理方法,其特征在于:步骤(3)精馏系统塔板数为40,塔釜精馏温度控制为171-172℃,塔顶精馏温度控制温度为166-167℃。
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