通过相应胺的部分绝热运行的光气化制备异氰酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及通过相应胺的部分绝热运行的光气化制备异氰酸酯的方法。本发明专利技术涉及通过使伯胺与光气反应制备异氰酸酯的方法，其包括I) 提供胺溶液，II) 提供光气溶液，III) 在混合单元中将胺溶液与光气溶液混合，接着IV) 在绝热运行的反应区中进一步反应和在分离区中分离出由于化学反应形成的气相，V) 两至三阶段地使剩余液相减压，VI) 在间接加热的反应区中使最后的减压阶段后剩余的液相进一步反应和VII) 从在此获得的反应溶液中分离异氰酸酯。

Preparation of isocyanate by phosgenation with partial adiabatic operation of corresponding amines

【技术实现步骤摘要】
通过相应胺的部分绝热运行的光气化制备异氰酸酯的方法
本专利技术涉及通过使伯胺与光气反应制备异氰酸酯的方法，其包括I)提供胺溶液，II)提供光气溶液，III)在混合单元中将胺溶液与光气溶液混合，接着IV)在绝热运行的反应区中进一步反应和在分离区中分离出由于化学反应形成的气相，V)两至三阶段地使剩余液相减压，VI)在间接加热的反应区中使在最后的减压阶段后剩余的液相进一步反应和VII)从在此获得的反应溶液中分离异氰酸酯。
技术介绍
异氰酸酯(1)被大量制备并主要充当用于制备聚氨酯的原材料。它们通常通过使相应的胺(2)与光气(3)反应制备，其中使用化学计算过量的光气。胺与光气的反应既可在气相中、也可在液相中进行，其中该反应可不连续或连续进行。光气化反应-在最初获得的气态反应产物的所谓的骤冷后气相光气化的情况下-产生包含所需异氰酸酯的液相。除这种液相外，在该方法中的各种位点还获得气体料流，它们一旦已在技术上可能和经济上可行的程度上脱除有价值的产物，如氯化氢、光气、异氰酸酯和溶剂后，通常将它们送往光气分解，其中用水催化分解在之前的后处理步骤中尚不能分离出去的痕量含量的光气。通常使用活性炭作为用于该用途的催化剂。这种光气分解产生净化的废气和必须处置的酸性废水料流。这种废水料流通常仍含有有机杂质，例如溶剂（在制备MDI的情况下通常为单氯苯）、胺（在制备MDI的情况下为苯胺）和脲化合物。在可将废水送往废水处理厂（例如生物污水净化厂）之前，必须非常基本除去这些有机杂质。实现其的一种可能方式是通过加入碱（例如氢氧化钠溶液）使废水达到pH值>7，尤其在11至13的范围内，和然后将有机杂质吸附在活性炭上。这样吸附在活性炭上能以简单方式将这种废水料流中的有机杂质浓度降低到允许将废水送往废水处理厂的水平。已经多次描述了由伯胺和光气制备有机异氰酸酯的方法；仅作为实例，参考下列文献：DE-A-3403204描述了一种制备有机多异氰酸酯的连续方法，其中在5至100巴的压力下在部分以循环方式进行的反应中调节到100至220℃的升高的温度。DE-A-1768439描述了一种连续制备有机异氰酸酯的方法，其中首先预热胺和光气原料，和然后在反应区中在高压下合并预热的成分并在等温条件下，即在与环境热交换下进行反应。DE-A-10222968描述了一种通过使伯胺与光气反应而连续制备多异氰酸酯的方法，其中该反应在不同尺寸的可调温的反应管的级联中进行。EP1873142A1描述了三阶段工艺方式，其中在混合器的第一阶段和第一光气化反应器的第二阶段之间使压力保持相同或升高，并且在第三阶段，光气分离装置中使压力低于第二阶段。该反应可绝热或等温运行。在工业规模下有意义的是芳族异氰酸酯，例如亚甲基二亚苯基二异氰酸酯（下文称为MMDI–“单体MDI”）、MMDI和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯（其是MMDI的更高级同系物，下文称为PMDI，“聚合MDI”）的混合物或甲苯二异氰酸酯（TDI），以及脂族异氰酸酯，例如戊烷1,5-二异氰酸酯（PDI）、1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）。此外，具有苄基异氰酸酯基团的异氰酸酯也是重要的，在此特别应该提到苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）。本专利技术尤其涉及亚甲基二亚苯基二异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯（下文统称为MDI）的制备。在大多数已知方法中，使用各种变体形式的可调温的反应器（夹套加热、通过热交换器或特殊反应器内部构件加热）以调节到所需反应温度。但是，在通过胺的光气化合成异氰酸酯中，反应器的外部调温通常构成问题，因为反应器壁表面的高温促进或甚至根本导致副产物的形成，这随后不利地影响收率和/或产物性质。此外，随后在反应器中形成沉积物，这使得必须定期停止和清洁反应器。但这导致设备产能的损失和因此导致经济劣势。此外，传热设备招致额外的资本成本，这同样使该方法的经济可行性变差。为了解决这些问题，EP1616857A1提出两阶段工艺方式，其中在第一阶段a)中，胺和光气在绝热进行的反应中反应，其中通过借助减压将反应器中的绝对压力有针对性地调节到8至50巴的值而将反应温度限于100至220℃的值，并使温度保持在100至220℃的值如此之久，直至达到至少80%的光气转化率，然后在第二阶段b)中，使来自第一阶段的反应混合物减压到在1至15巴的范围内的绝对压力并通常在供热下在90至240℃的温度下进一步反应。这类工艺方式可被称为绝热-等温工艺方式。对所述方法而言重要的是，借助这一反应器中的压力调节绝热运行的反应器中的反应温度（100℃至220℃，优选115℃至180℃，特别优选120℃至150℃）。借助压力进行的这种调节通过打开安装在反应器上的阀的受控减压来实现，其中部分反应混合物从反应器中逸出（参见段落[0016]）。离开绝热运行的反应器的反应混合物在第二阶段中在等温条件下进一步反应并在此减压到低于第一阶段的压力的压力（参见段落[0019]）。在等温运行的反应器的出口，从中分开取出气相和含异氰酸酯的液相。国际专利申请WO2017/001320A1涉及为后续应用（例如迪肯法）有效提供作为胺的光气化中的副产物获得的氯化氢的方法。在这种方法中，来自光气化的粗产物（即在该反应的最大进展后获得的工艺产物）任选在分离出主要含有氯化氢的清除料流后仍在光气化本身的过程中单或多阶段地减压到大于后续用途所需的pF的压力pE，并对含有所需异氰酸酯的剩余液相施以本身已知的脱光气。在脱光气中获得的含光气和含氯化氢的气体料流在此具有低于后续用途所需的压力的压力。因此将后一气体料流压缩，与在脱光气中获得的气体料流合并，然后施以本身已知的HCl-光气分离，这产生在如下压力下的纯化氯化氢料流，以使得其在无需压缩的情况下可送往为其预期的后续用途（参见图1和说明书中的所属说明）。这一程序的优点在于整个所得氯化氢的显著部分，即在粗产物的单阶段或多阶段减压中获得的部分可在无压缩的情况下送往HCl-光气分离和后续用途，这使得能够建造较小的压缩机。该方法最终归因于在相对高的压力下进行反应，这使得来自光气化的粗产物的减压能够进行到始终仍然相对高的压力水平。在此，尤其从在6.00巴至60.0巴的范围内的反应中的压力到在5.00巴至30.0巴的范围内的从减压取出的含氯化氢的气相的压力，优选从在12.0巴至45.0巴的范围内的反应中的压力到在9.00巴至18.0巴的范围内的从减压取出的含氯化氢的气相的压力实施该减压。在多阶段减压的情况下，该文献公开了具有相继下降的压力水平的多个串联分离器的级联的使用，其中合并在各分离器中各自获得的气相以产生具有压力pE的气体料流，这明显意味着将所有气相减压到在最后的分离器中获得的气相的压力。在此根据WO2017/001320A1的教导，在单阶段或多阶段减压上游的胺与光气的反应也可如EP1616857A1中描述在绝热运行和等温运行反应器的次序中进行。考虑到根据EP1616857A1的方法的等温阶段中的压力始终仍可能高达15巴，这是可理解的。WO2017/001320A1的教导与EP1616857A1的教本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通过使伯胺与光气反应制备异氰酸酯的方法，其包括步骤：/nI) 提供伯胺在溶剂中的溶液；/nII) 提供光气在溶剂中的溶液；/nIII) 在混合单元中混合在步骤I)中提供的伯胺溶液和在步骤II)中提供的光气溶液以产生在110℃至145℃的范围内的温度的反应混合物，其中遵循基于伯胺的氨基计的在理论值的40%至200%的范围内的光气化学计算过量；/nIV) 使在步骤III)中获得的反应混合物经过反应区和经过在流动技术方面在这一反应区下游的分离区，以在分离区中由所述液体反应混合物形成在8.0巴

【技术特征摘要】
20181113 EP 18205953.51.通过使伯胺与光气反应制备异氰酸酯的方法，其包括步骤：
I)提供伯胺在溶剂中的溶液；
II)提供光气在溶剂中的溶液；
III)在混合单元中混合在步骤I)中提供的伯胺溶液和在步骤II)中提供的光气溶液以产生在110℃至145℃的范围内的温度的反应混合物，其中遵循基于伯胺的氨基计的在理论值的40%至200%的范围内的光气化学计算过量；
IV)使在步骤III)中获得的反应混合物经过反应区和经过在流动技术方面在这一反应区下游的分离区，以在分离区中由所述液体反应混合物形成在8.0巴(绝对)至50.0巴(绝对)的范围内的压力下的气相，其中没有加热并且没有冷却反应区和分离区，其中彼此分开地取出在分离区中形成的气相和来自分离区的剩余液相；
V)使从来自步骤IV)的分离区中取出的液相减压，以使这一液相部分地转化成气相；
VI)使在步骤V)中减压后留下的液相经过间接加热的反应区，以形成含氯化氢和含光气的气相，将其分离出去，和留下含异氰酸酯和含溶剂的液相，将其从间接加热的反应区取出；
VII)后处理在步骤VI)中获得的含异氰酸酯和含溶剂的液相，以回收溶剂和获得异氰酸酯；
其特征在于
在步骤V)中，为了将从来自步骤IV)的分离区中取出的液相减压，
(i)首先在第一气-液分离容器中将这一液相减压，以形成第一液相和第一气相，
(ii)随后在第二气-液分离容器中将第一液相进一步减压，以形成第二液相和第二气相，
(iii)随后任选在第三气-液分离容器中将第一液相进一步减压，以形成第三液相和第三气相，
其中在步骤VI)中经过间接加热的反应区的液相是第二液相或第三液相。


2.根据权利要求1的方法，其中在步骤I)中提供的伯胺溶液具有基于这一溶液的总质量计的在25%至50%的范围内的伯胺质量含量，并且在步骤II)中提供的光气溶液具有基于这一溶液的总质量计的在45%至90%的范围内的光气质量含量。


3.根据前述权利要求任一项的方法，其中没有加热并且没有冷却来自步骤III)的混合单元。


4.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤III)中所用的混合单元包括一个或多个动态混...

【专利技术属性】
技术研发人员：T克瑙夫，J施普里瓦尔德，A希尔舍尔，V米歇尔，D瓦斯蒂安，C斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE