[发明专利]一种异氰酸酯的连续精馏装置及精馏工艺

说明书

本发明具体公开了一种异氰酸酯的连续精馏装置及精馏工艺，装置上装置包括再沸器、超重力分离器、第一和第二冷凝器、缓冲罐、回流泵、出料泵、前馏分接收罐、产品接收罐，超重力分离器的内置填料构件设计，是实现异氰酸酯高效分离的关键技术，异氰酸酯在超重力分离器内行程短，停留时间短，温度低，有效解决了利用传统塔式精馏时异氰酸酯行程长、分离效果差、精馏时间长、高温易聚合、产品收率低的问题。本发明可显著提高分离效率，提高了生产能力，降低生产成本，适用于异氰酸酯的精馏，尤其是1,5‑戊二异氰酸酯的精馏。

技术领域

本发明属于有机化工领域，具体涉及一种异氰酸酯的连续精馏装置及精馏工艺。

背景技术

随着经济和科技快速发展，社会对新能源、新材料的需求日益增大，新型聚氨酯材料越来越受到广泛关注。聚氨酯一般由异氰酸酯与羟基化合物加聚而成，其中脂肪族异氰酸酯因能克服芳香族异氰酸酯的不足而成为研究热点。例如，2015年欧洲涂料展览会科思创推出生物基脂肪族异氰酸酯固化剂eco N7300。这种固化剂产品性能具有诸多优越性，例如可以增强油漆、胶黏剂的耐化学性、耐擦伤性、易涂装性，且光泽度更高、耐黄变。它的基础原料是1,5-戊二异氰酸酯，其纯度对固化剂产品的性能影响较大，因此发展异氰酸酯的精馏工艺，对推动精细化工产品升级具有积极意义。

目前报道的异氰酸酯精馏方法主要是传统的塔式精馏。在精馏塔中，液相是靠重力缓慢地由上向下流动，所形成的液膜厚度较大。蒸气则自下向上与液相逆流接触，蒸气上升阻力较高。这种常规的接触方式导致单位体积内气液有效接触面积小，传质传热效果差，极易造成液相堆积超过其所处空间范围，即液泛。此外，塔式精馏设备体积一般比较庞大，空间利用率和设备生产强度较低，精馏时间长、能耗高、设备投资大，操作费用高。例如，2013年余咸旱等人(CN103382167)报道了一种精制六亚甲基二异氰酸酯的装置和方法，在带有搅拌装置的精馏釜上方安装了具有一定高度的精馏塔，含有溶剂的六亚甲基二异氰酸酯粗品经搅拌蒸发进入精馏塔分离。由于溶剂与六亚甲基二异氰酸酯的沸点差距较大，利用这种装置脱除粗品中的溶剂时效率尚可，但分离与产品沸点差距较小的杂质时，难度较大，物料长时间在精馏塔和精馏釜内回流、蒸发，聚合量较大，产品收率较低。

2014年董建勋等人(CN103990291)报道了一种苯二亚甲基二异氰酸酯精馏装置及其精馏方法，采用将低沸点的有机溶剂气化并与气化后的苯二亚甲基二异氰酸酯粗品混合，然后该混合气体进入精馏塔，并在精馏塔、冷凝器、分离器之间全回流。这种加入轻组分溶剂的方法，尽管能一定程度减少精馏塔内的压降，但由于杂质和苯二亚甲基二异氰酸酯沸点都比较高属于重组分，待分离混合物中各组分挥发能力的差异较大，回流过程中气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发的轻组分溶剂不断从液相往气相中转移，而难挥发的重组分由气相向液相中迁移，所以加入的轻组分溶剂很容易分离出，而不能有效分离杂质和苯二亚甲基二异氰酸酯。

2019年王争强等人(CN110433517)报道了一种环己基异氰酸酯精馏塔，包括一级塔和二级塔，一级塔的内设有回流板和隔板，隔板以下为蒸发腔，回流板以上为冷凝腔，冷凝腔与二级塔相连。一级塔和二级塔均安装有若干交错排列的冷凝板，通过蒸发气相到冷凝板，冷凝后的液相回流，使气、液两相来回接触，以达到分离效果，该装置可以精馏对纯度要求不高的产品，但由于缺乏精密的填料结构，当分离与环己基异氰酸酯沸点较接近的杂质时难度较大，较难得到高纯度的产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的精馏装置存在的能耗高、异氰酸酯高温易聚合、收率低、杂质难分离等方面的不足的问题，而提供了一种大幅提高精馏效率的连续精馏装置及精馏工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：