[发明专利]一种光气的循环制备方法及其装置系统

说明书

本发明提供了一种光气的循环制备方法，包括以下步骤：在装载有催化剂的装置系统中，将原料进料流经催化剂进行催化分解反应，得到光气；原料包括三光气和/或双光气的原料溶液；催化剂包括离子树脂催化剂；装置系统包括双夹套管道反应器。本发明中，通过采用特定种类的催化剂以及特定结构的装置系统，由三光气和/或双光气制备光气，所得光气收率高、溶剂残留量少且生产速度快，且安全性好，工艺简单，能够实现资源的循环利用。

技术领域

本发明属于光气制备技术领域，具体涉及一种光气的制备方法及其装置系统。

背景技术

光气(碳酰氯)，化学式为COCl₂，室温下是一种无色剧毒气体。它是一种重要的有机中间体，作为最经济的羰基化试剂已经被广泛应用于医药、农药以及新材料的合成工艺中。最大的应用领域是制备用于聚氨酯材料生产的二异氰酸酯。例如将其与相应的二胺反应，用于制备六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、五亚甲基二异氰酸酯 (PDI)等。但是光气由于其剧毒特性，运输、储存、使用都被严格限制，制约了其应用。双光气和三光气在室温下是液体和固体，相对安全和方便，某些情况下可代替光气进行羰基化反应，但其存在直接反应利用率不高，需要分离提纯未完全反应的残余物的缺陷。

现有技术中有采用固体光气制备光气的方法，例如CN106495155A公开一种光气的制备方法，包括：将有机膦化合物与固体光气混合，反应后得到光气。由于有机膦化合物具有较高的反应活性，而使固体光气的解聚速率快；固体光气的解聚率高，光气纯度较好。但是膦化合物毒性较大、产物光气的收率、纯度也有待进一步提高。

因此，开发一种光气收率高、安全性好、稳定性高、能够循环利用资源的光气的制备方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种连续循环的光气制备方法及其装置。通过采用特定种类的催化剂，由三光气和/或双光气溶液经双夹套结构的管道反应器连续流经催化剂催化制备光气，制得的光气经分离、冷凝后收集备用，未反应完全的溶液及分离的溶剂经再循环进入管道反应器重复利用。本方法制备光气收率高、溶剂残留量少且生产速度快、安全性好，工艺简单，能够实现资源的循环利用。

本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种光气的循环制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

在装载有催化剂的装置系统中，将原料进料流经催化剂进行催化分解反应，得到光气；所述原料包括三光气和/或双光气的原料溶液；所述催化剂包括离子树脂催化剂；所述装置系统包括双夹套管道反应器。

本发明中，所述催化剂采用离子树脂催化剂，由三光气和/或双光气溶液制备光气，催化活性高，能够提高光气的收率，且安全性好，能够高效、稳定的制备光气，并且树脂可以回收再生，达到反复使用的目的。

优选地，所述离子树脂催化剂包括弱碱性阴离子树脂催化剂。

优选地，所述弱碱性阴离子树脂催化剂包括大孔型阴离子树脂催化剂。

优选地，所述弱碱性阴离子树脂催化剂包括叔胺类树脂、伯氨类树脂、仲胺类树脂中的至少一种。

优选地，所述弱碱性阴离子树脂催化剂包括聚苯乙烯-叔胺类树脂、聚苯乙烯-伯氨类树脂、聚苯乙烯-仲胺类树脂中的至少一种。

优选地，所述弱碱性阴离子树脂催化剂中氨基与树脂主链结构处于苯环对位。

优选地，所述弱碱性阴离子树脂催化剂包括具有式I、式II所示化合物中的至少一种；