CN117430530A - 一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法 - Google Patents

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CN117430530A CN202311401495.4A CN202311401495A CN117430530A CN 117430530 A CN117430530 A CN 117430530A CN 202311401495 A CN202311401495 A CN 202311401495A CN 117430530 A CN117430530 A CN 117430530A
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刘文杰
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Abstract

本发明涉及一种1,5‑戊二异氰酸酯的制备方法，所述制备方法包括如下：将1,5‑戊二胺、光气和载体气通入Y型螺旋微通道反应器中进行反应，反应后物料依次经气液分离和精馏得到1,5‑戊二异氰酸酯；所述1,5‑戊二胺、光气和载体气的摩尔比为1:(2‑4):(0‑1)；所述光气和载体气的混合通道内设置有折流板，包括设置于混合通道中心线两侧的第一板和第二板；所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道中设置有螺旋形扰流器。本发明提供的制备方法，通过特定的Y型螺旋微通道反应器在特定配比的情况下通过无溶剂的方式实现了1,5‑戊二异氰酸酯的制备，所得1,5‑戊二异氰酸酯的收率高，且具有副产物少，耗时短，效率高的优点。

Description

一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及合成领域，具体涉及一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法。
背景技术
1,5-戊二异氰酸酯(PDI)，又名五亚甲基二异氰酸酯，分子式：C7H10N2O2，属于脂肪族二异氰酸酯，其产品及相关衍生物具有优异的性能，相对于HDI(六亚甲基二异氰酸酯)含碳量更高，活性更高，在HDI及其衍生品中可替代HDI且性能更优。PDI具有高的反应活性，可以在较低的温度和较短的时间内固化，提高了能源效率，而且可以提高材料耐化学性、耐磨性和光泽。PDI被制成PDI缩二脲或三聚体用于制造聚氨酯涂料、胶黏剂、油墨和人造革等，生产的聚氨酯涂料具有耐黄变、耐候性强等特点。
生产生物基PDI的关键原料生物基1,5-戊二胺(PDA)可利用生物发酵法制备。以赖氨酸盐酸盐为原料，利用菌种和赖氨酸脱羧酶进行全细胞催化脱羧高效合成生物基1,5-戊二胺，彻底解决生物基1,5-戊二胺的工业化瓶颈。
现有的PDI制备的方法主要有直接光气化法和成盐光化法。其中直接光化法是将生物基1,5-戊二胺直接与光气进行光气化反应，最后经减压脱溶与减压精馏两步得产品1,5-戊二异氰酸酯。
如CN112500315A公开了一种制备低水解氯1，5-戊二异氰酸酯的方法，具体步骤是：先在低温下将光气溶于溶剂中直至饱和，继续通光气的同时，将生物基1,5-戊二胺和溶剂的混合溶液通过计量泵加入到光气溶液中，滴加完成后，程序升温，控制反应温度和时间，得到含有1,5-戊二异氰酸酯的光化液，反应完成后，减压蒸馏脱除溶剂，继续减压蒸馏可得到无色液体，即1,5-戊二异氰酸酯。本发明的有益效果是得到低水解氯(小于50ppm)的1,5-戊二异氰酸酯产品，可直接用于下游应用，操作过程简单，适合于工业化生产。但该发明技术方案中光气总量与生物基1,5-戊二胺的质量比为20:1-10:1，生物基1,5-戊二胺与整个反应过程中溶剂总量的质量比为1:5-1:20，即，该方案的光气和溶剂用量大，经济效益低。
传统的PDI制备方法主要的问题是工艺复杂，副产物多，反应物料量大，光气在线量大，存在严重的安全隐患。因此，需要开发一种收率高、工艺简单、物料节约、更适于工业化生产的1,5-戊二异氰酸酯制备工艺。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法，以解决现有技术中1,5-戊二异氰酸酯收率低，副产物多，需要溶剂，光气用量大的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法，所述制备方法包括如下：
将1,5-戊二胺、光气和载体气通入Y型螺旋微通道反应器中进行反应，反应后物料依次经气液分离和精馏得到1,5-戊二异氰酸酯；
所述1,5-戊二胺、光气和载体气的摩尔比为1:(2-4):(0-1)；
所述光气和载体气的混合通道内设置有折流板，包括设置于混合通道中心线两侧的第一板和第二板；
所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道中设置有螺旋形扰流器。
本发明提供的制备方法，通过特定的Y型螺旋微通道反应器结合反应通道内特定的螺旋形扰流器在特定配比的情况下通过无溶剂的方式实现了1,5-戊二胺制备1,5-戊二异氰酸酯，所得1,5-戊二异氰酸酯的收率高，且具有反应条件温和，反应副产物少，游离氯低，反应耗时短，效率高的优点。
本发明中，所述1,5-戊二胺和光气的摩尔比为1:(2-4)，优选为1:2。
本发明中，所述Y型螺旋微通道反应器材料由可为本发明提供足够强度、体积稳定、合适的热交换特性的材料构建。合适的材料包括不锈钢、碳钢、铜以及任何前述金属的合金，陶瓷、玻璃、复合材料或其两种或多种的结合。所述微通道反应器可采用公知的技术进行制作，包括激光切削、常规加工、电化学加工、浇铸、喷水、冲压、蚀刻等以及其结合。所述微通道反应器可通过形成部分被移除以容纳流动通道的多层或多片而构建，以控制反应组合物、载体和产物的流动。所述微通道可具有任意形状的横截面，例如，矩形、半圆形，梯形等，优选圆形的横截面。
本发明中，所述螺旋形扰流器的厚度为1-1.2mm，直径为6-7mm，扭率为2.5-3。采用该参数范围下的螺旋形扰流器可以增强通道内氮气、光气和PDA的混合效率，增加反应效率，降低反应时间，并且减少光气在线量，减少副产物的生成。所述螺旋形扰流器的直径选择时应与Y型螺旋微通道反应器的反应通道直径相匹配，确保螺旋形扰流器可以置于Y型螺旋微通道反应器的反应通道内。
本发明中，载体气为在反应温度下以气态形式存在于反应器中，且基本不与反应物或者反应过程中出现的化合物反应或者在反应条件下稳定的介质。示例性的载体气包括氮气、二氧化碳、一氧化碳、氦气或氩气，优选为氮气。
作为本发明优选的技术方案，所述1,5-戊二胺为生物基1,5-戊二胺。
本发明中，所述生物基1,5-戊二胺的制备过程如下：
将浓度为200-220g/L的赖氨酸水溶液升温至30-40℃，然后将0.2-0.3kg菌泥(菌种BL-DAB，菌种的构建方法详见专利CN201410799948.8说明书实施1)溶于8-8.5L水中，与2-3g磷酸吡哆醛(PLP，赖氨酸脱羧酶辅酶终浓度0.1mmol/L)一起加入转化罐中进行全细胞催化，将副产物盐酸逐渐滴入溶液中，保持溶液的pH值为6.3-6.7，催化时间15-16h，得到戊二胺盐酸盐浓度250-260g/L的物料，之后经离心、过滤、中和、精馏和离心，得到生物基1,5-戊二胺，纯度在99％以上，含水量低于500ppm。如果1,5-戊二胺纯度低或含水量高，在制备PDI的反应过程中会产生杂质，堵塞反应通道及影响产物PDI的含量。
作为本发明优选的技术方案，所述1,5-戊二胺的体积流速为4-6mL/min，例如可以是4mL/min、4.1mL/min、4.2mL/min、4.3mL/min、4.4mL/min、4.5mL/min、4.6mL/min、4.7mL/min、4.8mL/min、4.9mL/min、5mL/min、5.1mL/min、5.2mL/min、5.3mL/min、5.4mL/min、5.5mL/min、5.6mL/min、5.7mL/min、5.8mL/min、5.9mL/min或6mL/min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述光气的质量流速为8-10g/min，例如可以是8g/min、8.1g/min、8.2g/min、8.3g/min、8.4g/min、8.5g/min、8.6g/min、8.7g/min、8.8g/min、8.9g/min、9g/min、9.1g/min、9.2g/min、9.3g/min、9.4g/min、9.5g/min、9.6g/min、9.7g/min、9.8g/min、9.9g/min或10g/min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道直径为7-9mm，例如可以是7mm、7.5mm、8mm、8.5mm或9mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述Y型螺旋微通道反应器中物料的停留时间为40-80s，例如可以是40s、41s、42s、43s、44s、45s、46s、47s、48s、49s、50s、51s、52s、53s、54s、55s、56s、57s、58s、59s、60s、61s、62s、63s、64s、65s、66s、67s、68s、69s、70s、71s、72s、73s、74s、75s、76s、77s、78s、79s或80s等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述Y型螺旋微通道反应器内的反应温度为100-150℃，例如可以是100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃、120℃、122℃、124℃、126℃、128℃、130℃、132℃、134℃、136℃、138℃、140℃、142℃、144℃、146℃、148℃或150℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述Y型螺旋微通道反应器内的反应压力为0.3-0.6MPa，例如可以0.3MPa、0.32MPa、0.34MPa、0.36MPa、0.38MPa、0.4MPa、0.42MPa、0.44MPa、0.46MPa、0.48MPa、0.5MPa、0.52MPa、0.54MPa、0.56MPa、0.58MPa或0.6MPa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述精馏的方式包括减压精馏。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下：将1,5-戊二胺、光气和载体气通入Y型螺旋微通道反应器中进行反应，反应后物料依次经气液分离和精馏得到1,5-戊二异氰酸酯；
所述1,5-戊二胺、光气和载体气的摩尔比为1:(2-4):(0-1)；
所述光气和载体气的混合通道内设置有折流板，包括设置于混合通道中心线两侧的第一板和第二板；
所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道中设置有螺旋形扰流器；
其中，所述1,5-戊二胺为生物基1,5-戊二胺；所述1,5-戊二胺的体积流速为4-6mL/min；所述光气的质量流速为8-10g/min；所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道直径为7-9mm；所述Y型螺旋微通道反应器中物料的停留时间为40-80s；所述Y型螺旋微通道反应器内的反应温度为100-150℃；所述Y型螺旋微通道反应器内的反应压力为0.3-0.6MPa；所述精馏的方式包括减压精馏。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的制备方法，采用无溶剂的方式，以1,5-戊二胺和光气为原料，采用特定的Y型螺旋微通道反应器实现了1,5-戊二异氰酸酯的高效制备，反应后所得料液中无1,5-戊二胺残留，产品收率≥69.5％，在进一步优选的方案下可以得到90.1％以上的收率，最优方案中收率可达95％，产品纯度≥99.4％，游离氯≤0.06％。
附图说明
图1是本发明实施例中所用合成装置的示意图；
图2是本发明实施例中采用氮气增压时所用Y型螺旋微通道反应器的示意图；
图3是本发明实施例中混合通道中折流板设置示意图；
图4是本发明实施例中传统Y型微通道反应器的示意图。
图中：1.1-质量流量计，1.2-体积流量泵，2-Y型螺旋微通道反应器，2.1-混合通道，2.2-反应通道，3-气液分离设备；
A-1,5-戊二胺，B1-光气，B2-氮气，C-氯化氢和光气的混合气，D-1,5-戊二异氰酸酯。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
本发明的实施过程中，采用如图1所示设备组件进行制备，具体将1,5-戊二胺A通过体积流量泵1.2给入Y型螺旋微通道反应器2的1#口，将光气B1通过质量流量计1.1给入Y型螺旋微通道反应器2的2#口，将氮气B2通过质量流量计1.1给入Y型螺旋微通道反应器2的3#口，混合物料在Y型螺旋微通道反应器2的反应通道2.2达到停留时间后进入气液分离设备3，分离得到氯化氢和光气的混合气C，液相物料进行减压精馏，得到1,5-戊二异氰酸酯D。
其中，光气B1和氮气B2进行预先混合，混合通道2.1内设置有折流板，之后进入反应通道2.2内进行反应，反应通道2.2内设置有螺旋形扰流器以保证反应效果，如图2所示。
其中，光气B1和氮气B2的混合通道2.1中设置有强化混合效果的折流板，为等间距设置的第一板2.1.1和第二板2.1.2，如图3所示，为分别设置于混合通道2.1的中心线两侧，即第一板2.1.1设置于中心线的一侧，第二板2.1.2设置于中心线的另一侧，其中相邻的两个第二板2.1.2的中间位置对侧设置有第一板2.1.1。
示例性地，等间距设置的第一板2.1.1和第二板2.1.2，指第一板2.1.1，第二板2.1.2，第一板2.1.1之间的距离相同，具体距离为沿气体流向第一板2.1.1和第二板2.1.2之间的垂直距离为4-5mm，本实施例中选择为4mm。
本发明中，1,5-戊二胺A和光气B1可以通过载气如氮气B2进行给入，也可以单独给入，确保1,5-戊二胺A:光气B1:氮气B2的摩尔比控制在本发明的范围内即可，即在光气B1供给符合反应过程时，可以不通入氮气B2作为载体和增压，此时1,5-戊二胺A和光气B1的摩尔比仍保证符合范围比值即可，具体地，物料中到达实验室的光气B1的压力是恒定的，利用氮气B2给光气B1侧增压，平衡PDA和光气B1侧的压力平衡，同时可以有增加压强效果。
进一步地，1,5-戊二胺A通过体积流量泵1.2给入Y型螺旋微通道反应器2的管路上还设置有流量控制阀和对应的排空管路。
将光气B1通过质量流量计1.1给入Y型螺旋微通道反应器2管路上还设置有控制阀，以控制气体的流量和流速。
将氮气B2通过质量流量计1.1给入Y型螺旋微通道反应器2管路上还设置有控制阀，以控制气体的流量和流速。
在Y型螺旋微通道反应器2和气液分离设备3之间的管道上设置有压力检测设备，以检测管道中的压力，还通过设置有背压阀来对管道中的压力进行控制。
在气液分离设备3和减压蒸馏设备之间的管路上还设置有体积流量设备，压力检测设备和控制阀，以实现对进入减压蒸馏设备的物料的压力和流量的控制。
采用上述制备装置进行1,5-戊二胺光气化制备产品1,5-戊二异氰酸酯，产品的收率、纯度、游离氯含量通过如下方法进行检测计算：
产品收率：(1,5-戊二异氰酸酯得到摩尔量/1,5-戊二胺投入摩尔量)×100％；
产品纯度：采用高效液相色谱法进行检测分析，测试中色谱柱：Agilent DB-530m×0.25mm×0.25μm；汽化室温度：160℃；检测器温度：250℃；柱温：120℃保留5min，20℃/min升温至250℃，保留5min；载气流速：1mL/min；进样量：1μm；分流比：50:1；
游离氯含量的测试过程如下：
(1)称取9-11g(精准到0.01g)样品(水解氯含量大于50mg/Kg时，则推荐为4g-6g)，到洁净干燥的300mL，锥形瓶内，加入100mL甲醇，安装回流冷凝器，搅拌并加热至沸腾，保持回流10min，使其醇解完全。
(2)从回流冷凝器加入50mL；
(3)搅拌并加热保持回流30min；
(4)加入20mL丙酮，冷却至室温，移入氯化钠溶液10mL，加入硝酸溶液10mL；
(5)用硝酸银标准溶液进行电位滴定。
为了保证金检测准确性，同时依据上述步骤(1)-(5)进行空白试验，以消除溶剂及助剂丙酮，氯化钠，硝酸等对检测结果的影响。
采用上述制备装置进行1,5-戊二胺制备1,5-戊二异氰酸酯的具体制备过程，通过如下实施例予以详细示明：
实施例1
生物基1,5-戊二胺制备：
在250L转化罐中一次性投入赖氨酸盐酸盐33kg，加水至112L(赖氨酸浓度220g/L)。升温至37℃，将0.24kg菌泥(菌种BL-DAB，菌种的构建方法详见专利CN201410799948.8说明书实施1)溶于8L水中，与2.82g磷酸吡哆醛(PLP，赖氨酸脱羧酶辅酶终浓度0.1mmol/L)一起加入转化罐中进行全细胞催化。副产物盐酸逐渐滴入溶液中，保持溶液的pH值控制在6.3-6.7，催化时间15h，得到浓度为258g/L的戊二胺盐酸盐。取10L戊二胺盐酸盐溶液加入1.3kg氯化钠经行酸碱中和后，经减压一次精馏、离心、二次精馏得到生物基戊二胺，纯度为99.5％，含水量为165ppm。
实施例2
采用传统直接光气法进行1,5-戊二异氰酸酯制备，具体如下：：
将60g实施例1所得1,5-戊二胺与200mL氯苯直接混合，搅拌0.5h混合均匀后开始升温至150℃，然后通入光气同时搅拌，持续通入光气，光气流速15g/min，持续通光气1h后，继续搅拌3h，直至体系呈现透明，呈深棕色，冷凝回流温度控制在-15℃，光化后维持体系温度，通入N2气体(4h)，最后通过减压脱溶(1.5h)与减压精馏(1h)两步得到产品1,5-戊二异氰酸酯。
此过程总耗时12h，产品收率：83.1％，产品纯度99％，游离氯：0.09％。
实施例3
利用传统Y型微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，所用微通道反应的器的示意图见图4，具体制备过程如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；光气和载体气分别经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min和0.6g/min经Y型螺旋微通道反应器的2#口和3#口进入混合通道，然后进入Y型螺旋微通道反应器内的反应通道，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈无色透明状，反应液中发现PDA残留，经减压精馏后得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4h，产品收率：28％，产品纯度98.1％，游离氯：0.12％。
实施例4
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.6g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈无色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4h，产品收率：95％，产品纯度99.4％，游离氯：0.06％。
实施例5
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.6g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为100℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈无色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏后得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4h，产品收率：75.5％，产品纯度97.9％，游离氯：0.09％。
实施例6
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.6g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为150℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈棕色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4h，产品收率：90.1％，产品纯度99.4％，游离氯：0.1％。
实施例7
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在8mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在1g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在40s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液无色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时3.3h，产品收率：69.5％，产品纯度95.3％，游离氯：0.19％。
实施例8
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在4mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.5g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在7.5g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在80s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈棕色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4.5h，产品收率：81.5％，产品纯度99.3％，游离氯：0.08％。
实施例9
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.6g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.5MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈微黄透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时3h，产品收率：87.5％，产品纯度99.2％，游离氯：0.1％。
实施例10
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0.6g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.1MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈微黄透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时3h，产品收率：83.2％，产品纯度99.5％，游离氯：0.08％。
实施例11
采用本发明的Y型螺旋微通道反应器制备1,5-戊二异氰酸酯，制备过程中不通入载气，具体如下：
将实施例1所得1,5-戊二胺经计量泵泵入，体积流速控制在5mL/min，通入Y型螺旋微通道反应器的1#口；氮气经质量流量计计量后，质量流速控制在0g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的3#口；光气经质量流量计计量后，质量流速控制在8.9g/min，通入Y型螺旋微通道反应器的2#口，微通道反应装置内物料温度为130℃，压力为0.3MPa，反应停留时间在60s，反应液进入气液分离罐，分离光气和氯化氢，反应液呈无色透明状，反应液中无PDA残留，经减压精馏得到产品1,5-戊二胺异氰酸酯。
此过程总耗时4h，产品收率：87.4％，产品纯度99.4％，游离氯：0.06％。
上述实施例的制备参数和产品指标统计总结详见表1。
表1
通过上述实施例的结果可知，相较于传统的直接光气化法和传统的Y型微通道法，本发明提供的制备方法，通过特定构造的Y型螺旋微通道反应器，在特定的物料配比的情况下，结合特定反应控制参数(如反应温度，反应物料流量，反应物料停留时间)通过无溶剂的方式实现了由1,5-戊二胺制备1,5-戊二异氰酸酯，所得1,5-戊二异氰酸酯的收率高，且具有反应条件温和，反应过程中副产物少，游离氯低，反应总耗时短，效率高的优点。
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下：
将1,5-戊二胺、光气和载体气通入Y型螺旋微通道反应器中进行反应，反应后物料依次经气液分离和精馏得到1,5-戊二异氰酸酯；
所述1,5-戊二胺、光气和载体气的摩尔比为1:(2-4):(0-1)；
所述光气和载体气的混合通道内设置有折流板，包括设置于混合通道中心线两侧的第一板和第二板；
所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道中设置有螺旋形扰流器。
2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述1,5-戊二胺为生物基1,5-戊二胺。
3.如权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述1,5-戊二胺的体积流速为4-6mL/min。
4.如权利要求1-3任一项所述制备方法，其特征在于，所述光气的质量流速为8-10g/min。
5.如权利要求1-4任一项所述制备方法，其特征在于，所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道直径为7-9mm。
6.如权利要求1-5任一项所述制备方法，其特征在于，所述Y型螺旋微通道反应器中物料的停留时间为40-80s。
7.如权利要求1-6任一项所述制备方法，其特征在于，所述Y型螺旋微通道反应器内的反应温度为100-150℃。
8.如权利要求1-7任一项所述制备方法，其特征在于，所述Y型螺旋微通道反应器内的反应压力为0.3-0.6MPa。
9.如权利要求1-8任一项所述制备方法，其特征在于，所述精馏的方式包括减压精馏。
10.如权利要求1-9任一项所述制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下：
将1,5-戊二胺、光气和载体气通入Y型螺旋微通道反应器中进行反应，反应后物料依次经气液分离和精馏得到1,5-戊二异氰酸酯；
所述1,5-戊二胺、光气和载体气的摩尔比为1:(2-4):(0-1)；
所述光气和载体气的混合通道内设置有折流板，包括设置于混合通道中心线两侧的第一板和第二板；
所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道中设置有螺旋形扰流器；
其中，所述1,5-戊二胺为生物基1,5-戊二胺；所述1,5-戊二胺的体积流速为4-6mL/min；所述光气的质量流速为8-10g/min；所述Y型螺旋微通道反应器的反应通道直径为7-9mm；所述Y型螺旋微通道反应器中物料的停留时间为40-80s；所述Y型螺旋微通道反应器内的反应温度为100-150℃；所述Y型螺旋微通道反应器内的反应压力为0.3-0.6MPa；所述精馏的方式包括减压精馏。
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