一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法与流程

本发明涉及邻甲苯异氰酸酯氯化，尤其涉及一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法。

背景技术：

1、众所周知，邻甲苯异氰酸酯是合成高分子材料聚氨酯的主要原料之一。聚氨酯材料具有可燃性，对储备、运输条件都有较高的要求，使用受到限制。因此，如何提高聚氨酯材料在阻燃方面的性能是本领域的研究热点。对邻甲苯异氰酸酯的侧链甲基进行氯取代可以引入阻燃元素氯，是提高聚氨酯材料阻燃性的重要途径。邻甲苯异氰酸酯的氯取代产物有三个：分别是一氯甲基苯基异氰酸酯、二氯甲基苯基异氰酸酯、三氯甲基苯基异氰酸酯。而其中二氯甲基苯基异氰酸酯是主要的化工精细品合成原料。

2、邻甲苯异氰酸酯的氯化反应按照自由基反应机理进行，自由基的产生可以通过光照、热或催化剂进行引发。目前本领域中对邻甲苯异氰酸酯进行氯化时，通常采用釜式光催化进行取代，但是，釜式光催化的方法危险性高，且二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性较低，如何提高安全性和二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性，在本领域中是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法。本发明在连续流光催化反应器中进行邻甲苯异氰酸酯侧链甲基的氯取代，并采用特定波长的光源催化反应的进行，大幅提高了二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性和生产效率，且安全性高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法，包括以下步骤：

4、将邻甲苯异氰酸酯和氯气通入连续流光催化反应器中，在光催化条件下进行氯取代反应，得到二氯甲基苯基异氰酸酯；所述光催化所用光源的波长为245～550nm；所述二氯甲基苯基异氰酸酯的结构式如式i所示：

5、

6、优选的，所述光催化所用光源的波长为365～500nm。

7、优选的，所述光催化所用光源包括波长为500nm的光和波长为365nm的光。

8、优选的，所述连续流光催化反应器的微通道直径为2～20mm，长度为0.1～5m。

9、优选的，将邻甲苯异氰酸酯和氯气连续通入连续流光催化反应器中的方法包括：先将氯气通入邻甲苯异氰酸酯中，得到氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯，之后将氯气通入连续流光催化反应器中，然后开启光源，再向连续流光催化反应器中通入氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯。

10、优选的，所述氯气通入连续流光催化反应器中的流量为20～100l/min。

11、优选的，所述氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯的通入连续流光催化反应器中的流量为5～50l/min。

12、优选的，所述氯取代反应的温度为40～90℃。

13、优选的，所述氯取代反应结束后，还包括将所得气液混合物进行气液分离，得到含二氯甲基苯基异氰酸酯的反应液。

14、优选的，所述连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法所用装置还包括原料加热罐、氮气罐、氯气罐和气液分离罐；所述原料加热罐、氮气罐和氯气罐均和所述连续流光催化反应器的入口连通，且所述氯气罐还与所述原料加热罐的入口连通；所述气液分离罐和所述连续流光催化反应器的出口连通。

15、本发明提供了一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法，包括以下步骤：将邻甲苯异氰酸酯和氯气通入连续流光催化反应器中，在光催化条件下进行氯取代反应，得到二氯甲基苯基异氰酸酯；所述光催化所用光源的波长为245～550nm。本发明利用不同波长的光引发氯气和邻甲苯异氰酸酯断键的能力不同的原理，采用特定波长的光源催化氯取代反应的进行，提高反应活性和二氯取代产物的选择性；同时，本发明采用连续流光催化反应器进行氯取代反应，能够很好的调控反应的传质和传热，增加催化活性和二氯取代产物的选择性；并且，连续流光催化反应器安全环保，能够实现连续进料和连续出料，大幅提高生产效率，具有出色的工业应用前景。实施例结果表明，采用本发明的方法对邻甲苯异氰酸酯进行氯取代，邻甲苯异氰酸酯的转化率达到99.8％，二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性达到82.7％。

技术特征：

1.一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光催化所用光源的波长为365～500nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光催化所用光源包括波长为500nm的光和波长为365nm的光。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续流光催化反应器的微通道直径为2～20mm，长度为0.1～5m。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将邻甲苯异氰酸酯和氯气连续通入连续流光催化反应器中的方法包括：先将氯气通入邻甲苯异氰酸酯中，得到氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯，之后将氯气通入连续流光催化反应器中，然后开启光源，再向连续流光催化反应器中通入氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氯气通入连续流光催化反应器中的流量为20～100l/min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氯气饱和的邻甲苯异氰酸酯的通入连续流光催化反应器中的流量为5～50l/min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯取代反应的温度为40～90℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯取代反应结束后，还包括将所得气液混合物进行气液分离，得到含二氯甲基苯基异氰酸酯的反应液。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法所用装置还包括原料加热罐、氮气罐、氯气罐和气液分离罐；所述原料加热罐、氮气罐和氯气罐均和所述连续流光催化反应器的入口连通，且所述氯气罐还与所述原料加热罐的入口连通；所述气液分离罐和所述连续流光催化反应器的出口连通。

技术总结
本发明涉及邻甲苯异氰酸酯氯化技术领域，提供了一种连续流光催化制备二氯甲基苯基异氰酸酯的方法。本发明将邻甲苯异氰酸酯和氯气通入连续流光催化反应器中进行氯取代反应，得到二氯甲基苯基异氰酸酯；光催化所用光源的波长为245～550nm。本发明采用连续流光催化反应器进行氯取代反应，并采用特定波长的光源对氯取代反应进行催化，能够提高反应活性，增加二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性；并且，连续流光催化反应器安全环保，生产效率高，具有出色的工业应用前景。实施例结果表明，采用本发明的方法对邻甲苯异氰酸酯进行氯取代，邻甲苯异氰酸酯的转化率达到99.8％，二氯甲基苯基异氰酸酯的选择性达到82.7％。

技术研发人员：陶安迪,陶安妮,胡效奎,牟忠岳,李嵘嵘,陈先朗
受保护的技术使用者：乐平市赛复乐医药化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7