[发明专利]一种制备苯氨基甲酸酯连续反应的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备苯氨基甲酸酯连续反应的方法和设备，具体地说，涉及一种由尿素、苯胺和甲醇经二步反应制备苯氨基甲酸酯的连续反应工艺和装置。

背景技术

苯氨基甲酸酯(MPC)是非光气法生产二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的重要原料。尿素和苯胺先合成二苯基脲(DPU)，二苯基脲再与甲醇反应生成苯氨基甲酸甲酯的工艺路线具有反应条件温和，选择性和转化率较高的优点。目前文献报道均为实验室小试间歇反应，第一步反应由尿素和苯胺在常压下反应生成DPU，第二步反应由DPU和甲醇在加压下反应生成MPC。常规的方法是将第一步反应产物(苯胺和DPU的混合物)，减压蒸馏或抽滤除去苯胺，得到的固体DPU再与甲醇混合后打入第二步反应的反应釜内。由于DPU在甲醇中的溶解度很低，第二步反应的进料呈固液浆状，而且第二步反应压力在1.0-2.0MPa之间，增加了第二步反应进料泵的选型难度和投资，也容易造成堵塞。由于有第一步产物分离装置和第二步反应原料配制装置，装置利用率低。

第一步反应在反应前期大量放热，雾沫夹带严重，苯胺损失大，反应温度也不易控制。根据第二步反应的特点，在第一步反应后除去苯胺，在第二步反应后仍会生成苯胺，需分离除去。如果按常规方法将两步反应串联起来，虽可省去第一步反应产物分离装置，但由于苯胺是第二步反应的产物之一，苯胺量增加，将影响第二步反应DPU的转化率，DPU转化率下降约7％，第二步反应产物中存在较多的DPU固体，易引起出料堵塞，导致釜液位的波动，连续操作很困难。反应物料在反应不同阶段的物性(特别是流动物性)有较大差别，如第二步反应，反应前期随着甲醇的加入，因DPU在甲醇中的溶解度很低，DPU大量析出，流动状态变差，连续反应状态下，很容易发生堵塞。制备MPC的间歇反应工艺条件则不需要考察物料的流动状态，间歇反应改为连续反应，并将第一、二步反应串联后，工艺流程和装置需要重新设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备MPC的连续反应工艺和装置，在原有的常规间歇反应装置的基础上，通过优化工艺条件和装置设计，简化工艺流程。第一步反应产物不经分离苯胺，直接用泵送入第二步反应的反应器中，省去第一步产物分离装置和第二步反应原料配制装置，降低第二步反应进料泵的选型难度和投资，同时不影响MPC的收率，提高装置利用效率。装置不易发生堵塞，操作控制简单，苯胺物料损失少，实现MPC的连续生产。

本发明所述的制备苯氨基甲酸酯的连续反应工艺为，采用二步四釜串联工艺流程，第一步反应由常压反应釜A和常压反应釜B两釜串联，第二步反应由高压反应釜A和高压反应釜B两釜串联，第一步反应的产物氨气由氨气吸收罐吸收，两步反应所需要的压力由氮气管线中的氮气提供和调节，原料苯胺和尿素按摩尔比(8-10)∶1加入尿素溶解釜A或尿素溶解釜B，最适宜摩尔比为(8.5-9.0)∶1，尿素溶解釜A和尿素溶解釜B温度控制在110-140℃，采用两釜间歇配料，连续供料的方式，溶解后的物料经进料泵A进入常压反应釜A，常压反应釜A反应温度140-190℃，常压反应釜B反应温度155-200℃，反应物料总停留时间3-6小时，反应压力0.1-0.2MPa，最适宜为0.11-0.15MPa，反应产物经进料泵B进入高压反应釜A，原料甲醇和催化剂经甲醇加入管线加入高压反应釜A，甲醇进料质量流量控制在进料泵B质量流量的0.5-0.7倍，高压反应釜A反应温度160-180℃，高压反应釜B反应温度170-190℃，反应物料总停留时间6.5-9小时，反应压力1.0-2.0MPa，冷却套管A和冷却套管B的冷却水入口温度控制在50-55℃之间，以防止副产物在压力平衡管A和压力平衡管B内壁冷凝析出而引起堵塞，反应产物经液位控制器、电磁阀在换热器内换热，产物温度控制在45-50℃后流出连续反应装置。

催化剂为氧化锌或氢氧化锂，加入量为甲醇质量3％。

本发明所述的制备苯氨基甲酸酯连续反应的装置包括有尿素溶解釜A，尿素溶解釜B，进料泵A，进料泵B，常压反应釜A，常压反应釜B，回流冷凝器A，回流冷凝器B，氨气吸收罐，高压反应釜A，高压反应釜B，冷却套管A，冷却套管B，压力缓冲罐，液位控制罐，电磁阀，换热器和管线；