通过使一种或多种芳族伯胺与光气在气相中反应制备芳族异氰酸酯。光气与芳族伯胺在反应器中，在高于所述胺的沸点的温度下反应，所述反应器具有对流动方向基本上旋转对称的反应空间。在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为４－８０％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上的平均流速不大于８米／秒。在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为４－８０％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上的平均流速总是低于该区段起始位置处的横截面上的平均流速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过使相应的伯胺和光气反应，制备芳族异氰酸酯的气相方法。在此方法中，光气与一种或多种芳族伯胺在反应器中，在高于所述胺的沸点的温度下反应，所述反应器具有对流动方向基本上旋转对称(essentially rotational ly symmetric)的 反应空间。在胺基转化为异氰酸酯基的反应转化率为4-80%的反应空间区段(section) 中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上的平均流速不大于8米/ 秒。在所述反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上 的平均流速总是低于该区段起始位置处的横截面上的平均流速。
技术介绍
大量制备异氰酸酯，将其主要作为制备聚氨酯的原料。它们通常通过相应的胺与 光气反应制备。 一种可能的制备异氰酸酯的方法是在气相中胺与光气的反应。该种方法通 常被称为气相光气化，其特点在于，对反应条件进行选择，使得在选定的条件下，至少反应 组分(即胺、异氰酸酯和光气)为气态，但是优选所有的提出物(educt)、产物和反应中间产 物都为气态。气相光气化的优点包括减少光气滞留(hold-up)，避免产生难以光气化的中间 产物，提高反应产率。本专利技术只涉及气相光气化。 由现有技术获知通过一种或多种胺和光气在气相中反应制备异氰酸酯的各种方 法。 EP-A-289 840描述了通过气相光气化制备二异氰酸酯，在气相光汽化中在 200-60(TC的温度下，在没有活动部件的圆柱形空间内采用湍流。由于不用活动部件给料， 降低了光气放出的危险。因为有可能实施EP-A-289 840所述的方法，根据EP-A-289 840 的教导，对于各种尺寸的管式反应器以及反应空间内的流速来说，使得在反应空间中产生 特征为雷诺数至少2500、优选至少4700的湍流是必需的。根据EP-A-289 840的教导，如 果气态反应的组分能够以大于90米/秒的流速通过反应空间，则通常可以保证产生此种湍 流。由于圆柱形空间(管子)内的湍流，不考虑靠近壁的流体部分，管内达到较佳的流动 均匀分布，因此得到较窄的停留时间分布，如EP-A-570 799所述，这会导致减少固体形成。 EP-A-289 840所揭示的方法的一个缺点是，由于必须采用高流速，只有在使用很长的混合 管和反应器管的情况下，才有可能得到胺完成反应所需的停留时间，尤其是如果使用芳胺 的情况。 EP-A-570 799揭示了一种制备芳族二异氰酸酯的方法，其中相关的二胺与光气的 反应在管式反应器中、在二胺的沸点以上的温度下、在0. 5-5秒的平均接触时间内进行。如 该说明书所述，反应时间过长以及过短都会导致不希望出现的固体形成。因此，揭示了一种 方法，其中与平均接触时间的平均偏差小于6% 。通过在特征为雷诺数高于4000或者博登 施泰数高于100的管式流(tubular flow)条件下进行反应，实现保持该接触时间。如果管 式流的特征是雷诺数高于4， OOO，其还是有缺点的，因为高流速使得只有在很长的混合管和 反应器管内，才有可能达到完成胺的反应所需的停留时间。根据EP-A-570 799的教导，也4可通过以下方式获得特征为博登施泰数至少为100的近似理想活塞流在反应管中使用安装的一些元件，这些元件能够阻碍层流分布的形成，具有形成均匀的流锋(flow front)的效果。其中揭示了三维细金属丝网格形式或者填料主体形式的安装元件。这些方法的变化形式的一个缺点是，由于所述安装的元件，在反应管中形成沉淀的风险提高了。这些沉淀会导致堵塞以及/或者所追求的近似理想活塞流中的不均匀性。 EP-A-699 657描述了一种在气相中制备芳族二异氰酸酯的方法，其中相关的二胺与光气的反应发生在由两个区(zone)组成的反应器中。第一个区约占反应器总体积的20-80%，在第一区中进行理想的混合。第二区占反应器总体积的80-20%，其特征为活塞流。第二反应区优选设计为管式反应器。.但是由于至少20%的反应体积以理想方式返混，结果是不均匀的停留时间分布，这可能会导致不良的固体形成增加。 许多申请的主题是利用喷射混合器原理(Chemie-Ing. -Techn. 44(1972)，第1055页，图IO)，对用于气相光气化的管式反应器的使用进行优化(例如EP-A-570 799所揭示)。 EP-A-1 362 847讲述了使通过管式反应器的环形空间加入的提出物物流均匀，以及将两股提出物物流尽可能靠近中心地加入管式反应器中，对反应区的稳定性具有很大的积极影响，因此对总的气相反应也具有很大的积极影响。由于反应过程更稳定，观察到的温度变化显著减小，不使用该文中所揭示的测量方法观察到的温度分布的不对称性几乎完全消失。EP-A-1362 847还讲述了温度分布中的温度变化和不对称性会导致副产物的形成，这会在反应器内造成结块和堵塞，因此会縮短反应器的使用寿命。但是，EP-A-1 362 847中没有揭示将其所揭示的工艺转化为工业规模的具体说明。 如EP-A-1 555 258所述，如果使用的管式反应器的尺寸增大，则还必须增大混合喷嘴的尺寸，所述混合喷嘴经常设计成平滑的喷嘴形式。但是随着平滑喷嘴直径尺寸增大，由于所需的扩散路径较长，中心喷嘴的混合速度也降低，返混的风险提高，这又会导致形成聚合物杂质，因而造成在反应器中固体结块。根据EP-A-1 555 258的教导，如果一股提出物物流能够通过与另外的提出物物流同心设置的环形间隙以高速喷射出来，则可以消除上述缺陷。因此，混合的扩散路径很小，混合时间很短。因此所述反应可以以高选择性进行，得到所需的异氰酸酯。由此减少了聚合物杂质的形成，减少了结块现象的产生。EP-A-1 55258还讲述了与使用常规平滑喷嘴的时候相比，使用的各种组分在混合处的速度类似，则结果是在反应系统中达到最高温度所需的反应空间显著縮短。 根据EP-A-1 526129，中心喷嘴中提出物物流中的湍流增加，对于反应物的混合具有积极影响，因此对于总的气相反应也具有积极影响。由于混合更佳，形成副产物的倾向降低，所需停留时间显著縮短，因此反应器结构长度显著縮短。EP-A-1 526129讲述了如果使用螺旋盘管作为中心喷嘴中的产生湍流的安装元件，则混合区的长度可以縮短到其初始长度的42%。 EP-A-1 449 826揭示了一种通过相应的二胺的光气化制备二异氰酸酯的方法，在此方法中，任选地用惰性气体或者惰性溶剂的蒸气稀释的气态二胺和光气分别加热至200-60(TC，然后在管式反应器中混合和反应。在此方法中，在管式反应器中沿着其轴平行排列设置了数量n > 2个喷嘴，通过所述n个喷嘴将包含二胺的物流加入管式反应器中，通过其余的自由空间将光气物流加入管式反应器中。根据EP-A-1 449 826，此种方法的优点包括与具有相同横截面面积的单喷嘴(独立喷嘴)的情况相比可以縮短混合时间，同时可以縮短在反应器内所需的停留时间(节约投资成本的优点)。 W02007/028715的主题是使用喷射混合器原理(Chemie-Ing. -Techn. 44(1972)p. 1055，Fig. 10)对例如EP-A-570 799所揭示的用于气相光气化的管式反应器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备芳族异氰酸酯的方法，其包括： ａ）将至少一种芳族伯胺与光气在气相中、在高于所述胺的沸点的温度下混合，形成反应混合物， ｂ）在反应器中使得所述反应混合物反应，所述反应器包括对所述反应混合物的流动方向基本旋转对称的反应空间，其中（ｉ）在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为４－８０％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在反应器横截面上的平均流速不大于８米／秒，和 （ｉｉ）在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为４－８０％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上的平均流速总是低于该区段起始位置处的横截面上的平均流速。
【技术特征摘要】
DE 2008-12-11 102008061686.9一种制备芳族异氰酸酯的方法，其包括a)将至少一种芳族伯胺与光气在气相中、在高于所述胺的沸点的温度下混合，形成反应混合物，b)在反应器中使得所述反应混合物反应，所述反应器包括对所述反应混合物的流动方向基本旋转对称的反应空间，其中(i)在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为4-80％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在反应器横截面上的平均流速不大于8米/秒，和(ii)在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为4-80％的反应空间区段中，沿所述基本旋转对称反应空间的轴的反应混合物在横截面上的平均流速总是低于该区段起始位置处的横截面上的平均流速。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为 4-80 %的反应空间的区段内，所述反应空间的流经横截面面积变宽。3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为 4-80%的反应空间的区段内，所述反应空间的流经横截面面积具有至少一个圆锥形变宽， 所述圆锥形变宽的扩展半角《6。。4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在胺基转化为异氰酸酯基的转化率为 4-80%的反应空间的区段内，所述反应空间的流经横截面面积具有至少一个圆锥形变宽， 所述圆锥形变宽的扩展半角《3.5。。5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在胺基转化为异氰酸酯基...
【专利技术属性】
技术研发人员：K比斯库普，R布伦斯，W劳伦斯，F波尔，F斯特芬斯，V米谢勒，
申请(专利权)人：拜尔材料科学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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