背景技术
四丁基脲(Tetrabutylurea，TBU)是一种应用较为广泛的有机物，可以作为化学反应的中间体，也可作为化学生产中的溶剂、萃取剂和催化剂。其中，四丁基脲在双氧水生产中作为溶剂，取得了良好的效果并得到了应用。在四丁基脲作为中间体、溶剂、萃取剂和催化剂时，从热力学上测定和分析其基本物性参数得到了一定的研究，积累了相应的数据基础。对四丁基脲的分析检测方法也得到了研究和开发。由于四丁基脲的用途较为广泛，研究对其的有机合成和生产方法具有重要的价值。
生产四丁基脲的方法有多种，以光气等羰基化试剂与相应的有机胺反应为主，具体的工艺方法包括光气法、双光气法、三光气法、碳酸酯法、氨基甲酰氯法、一氧化碳等。其中，采用光气法生产四丁基脲，是具有应用价值和发展潜力的工艺技术。虽已有四丁基脲合成研究，但在文献中鲜见采用连续流光气法合成四丁基脲的报道。
连续流反应器是在微化工领域发展的一种新型反应器，随着对微化工技术和微通道连续流反应器的流动、传热传质、反应研究取得进展，得到了日益广泛的应用。由于微通道连续流反应器具有反应通道小型/微型化、持液量小、传热速率快、混合与传质效率高、反应得到强化的优点，提高了单位反应的通量，减少了反应停留时间，并且在连续化生产过程中实现智能化和自动化控制程度提高，提升了生产的安全性能，在有机合成领域得到了广泛的研究和应用。
本文采用连续流反应器，以二正丁胺为原料与光气反应合成四丁基脲，研究连续流光气法合成四丁基脲的工艺，开展工艺参数的优化。研究结果将为连续流光气法合成四丁基脲的工艺技术放大和工业生产提供基础数据和技术支持。
反应原理与步骤
采用二正丁胺与光气反应，在连续流反应器中合成四丁基脲。在反应过程中，由弱碱性溶液提供碱性环境，理论上1mol光气将消耗2mol二正丁胺，其中，1分子二正丁胺首先与光气发生酰化反应生成氨基甲酰氯和胺的盐酸盐，另1分子二正丁胺再与氨基甲酰氯反应最终合成四丁基脲产品。整个合成中，原料与光气的配比极其关键。通常会探索适宜的物料配比，实现原料高转化率，产品高的收率，且使中间产物氨基甲酰氯彻底反应。
在实验中，光气采用平流柱塞泵输送，加压保冷降温，以液态将光气输入反应器；二正丁胺和碱液也通过平流柱塞泵输送进入反应器，进行混合和保温反应；反应后，通过反应器顶部的出口排出到接收罐并在罐中完成气液分离，尾气经过背压 阀后由水、碱破坏系统吸收。整个反应需要在碱性环境中进行，各样品水相的pH值保持在10左右。采用安捷伦7820A气相色谱仪分析反应物和产物。在实验中，按照探索的反应最佳工艺条件为基准，在研究不同的变量对四丁基脲合成的影响时，其余参数不变，改变考察的变量参数；并在工艺研究中根据条件设置相应的参数以进行探索优化。
结果
研究表明，连续流反应器合成四丁基脲的最佳工艺为：采用二正丁胺、光气、17.00%碱液三相进料的方式进入反应器反应，反应温度95℃、反应停留时间15min、设备运行频率20Hz、反应压力0.2MPa、二正丁胺与光气进料配比1:0.6(摩尔比)，二正丁胺与氢氧化钠1:1.3(摩尔比)。最佳反应结果为：反应液出料，原料二正丁胺剩余3.26%、产物四丁基脲含量95.05%，杂质含量1.69%。反应液 100℃左右保温搅拌30min， 原料二正丁胺剩余1.28%、产物四丁基脲含量98.67%，杂质含量0.05%，且实验数据较稳定，实验结果具有重现性。
参考文献
[1] 李舒涛,高继贤,冯中毅,等. 连续流光气法合成四丁基脲的工艺研究[J]. 广东化工,2025,52(24):1-4. DOI:10.3969/j.issn.1007-1865.2025.024.001.