在气相中制备异氰酸酯的方法技术

公开通过使间甲苯二胺与光气气相反应制备间甲苯二异氰酸酯。用于该光气化方法的要汽化的间甲苯二胺必须含有小于０．５重量％甲苯二胺残余物，总量小于０．２总量％的氨和脂环族胺，以及小于２０ｐｐｍ重金属。必须至少有０．１重量％液体间甲苯二胺未汽化。必须不将该间甲苯二胺的未汽化部分送入反应器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过在气相中间甲苯二胺光气化制备间甲苯-二异氰酸酯的方法。
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。制备异氰酸酯的方法的一种可能性是胺与光气在气相中反应。在这种通 常被称为气相光气化的方法中，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、产物和反应中间产物都为气态。 在气相光气化反应的优点中，特别包括减少光气滞留(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二胺和光气在气相中反应制备二异氰酸酯的各种方法。 具体地，已经描述了脂族二胺在气相中光气化。因此，EP289840B1揭示一种通过 相应二胺在气相光气化制备二异氰酸酯的方法，该方法中，蒸气二胺(任选用惰性气体稀 释或者用惰性溶剂的蒸气稀释)和光气单独加热至200-60(TC温度，在圆柱形反应空间内， 在保持湍流的同时所述二胺与光气连续反应。将离开反应空间的气态混合物通入惰性溶剂 中，该惰性溶剂的温度保持在对应于二胺的氨基甲酰氯的分解温度以上。对因此溶解在惰 性溶剂中的二异氰酸酯进行蒸馏处理。 在该文献中还描述了芳族二胺与光气在气相中反应，形成相应的二异氰酸酯。 EP 593334B1揭示了一种在气相中制备芳族二异氰酸酯的方法，在该方法中 使用管式反应器。在该方法中通过縮小管式反应区的壁来达到混合提出物。反应在 250°C _5001:的温度下进行。但是，该方法存在问题，因为只通过縮小管壁来混合提出物物 流的作用与使用适当的混合设备相比是差的。混合差通常导致形成不希望有的大量固体。 在芳族二胺与光气的气相反应中特别容易形成固体，人们已经进行许多尝试将这 种形成固体的现象减至最少，以能够在大工业规模上在气相中对芳族二胺进行光气化。在 该文献内容中，对芳族二胺的大规模工业的气相光气化的方法的改进集中在改进提出物物 流的混合以及使气相反应器中的流动均匀，这些改进导致延长气相反应器的使用寿命。 EP 570799B1揭示一种制备芳族二异氰酸酯的方法，该方法的特征在于，相关二胺 与光气的反应是在管式反应器中，在高于二胺沸点温度、平均停留时间为0. 5-5秒的条件 下进行，其中，与平均停留时间的平均偏差小于6%。根据EP 570799Bl揭示的内容，停留时 间过长和过短都会导致不希望有的固体形成，因此必须使反应空间中的流动均匀，必须消 除在反应空间中以上所有的组分返混。EP 1362847B1的主题同样是使流动状况均匀的措施。EP 1362847B1揭示了一种 在管式反应器中气相制备芳族二异氰酸酯的方法。根据EP 1362847Bl揭示的内容，在该方 法中，控制流动(如使提出物物流的均匀和集中)以及减小温度随时间的变化以及温度分 布的不对称性能够避免以下情况反应器中结块和堵塞，并因此縮短反应器的使用寿命。 根据EP 1449826A1揭示的内容，在芳族二胺与光气的气相反应中，光气与二胺形成二异氰酸酯的反应与二胺与二异氰酸酯形成相应的脲低聚物的次级反应竞争。EP 1449826Al指出，改进提出物光气和二胺的混合同时避免在管式反应器中的反流，提高了形 成二异氰酸酯的选择性，减少脲的形成。因此，根据EP 1449826Al揭示的内容，可以减小在 管式反应器中縮合产物的量，所述縮合产物因为沉积在反应器壁上，导致管的自由截面面 积减小，使反应器内压力逐渐增大，并最终决定了该方法的使用寿命。改进提出物混合的设 备解决方案同样在以下文献中揭示EP 1526129A1，DE 10359627A1和W02007/028715A ;EP 1526129Al(对产生旋转的流动措施)；DE 10359627A1 (与单个喷嘴同心设置的多个环形喷 嘴)；W0 2007/028715A(多股胺进料)和EP 1449826A1 (几个平行于管式反应器轴设置的 胺喷嘴)。 但是，不仅实际反应条件而且在气相与光气的反应中使用的芳族二胺的性质都是 这些揭示的方法的主题。 根据WO 2008/071564A，要在气相光气化中反应得到相应异氰酸酯的胺必须满足 一些要求。具体地，合适的胺是在气相反应器中普遍采用的反应条件下其分解程度不大于 2摩尔％ ，更优选不大于1摩尔％ ，最优选不大于0. 5摩尔％ 。根据W0 2008/071564A揭示 的内容，这些胺是脂族胺或环胺。根据W0 2008/071564A，如果芳族胺可以转化为气相且没 有明显的分解，也可以使用芳族胺。W0 2008/071564A揭示优选合适的芳族胺是甲苯二胺 (TDA)，为其2，4-或者2，6-异构体，或者是它们的混合物，例如，80 : 20至65 : 35 (摩尔 /摩尔)混合物；二氨基苯；2，6-二甲基苯胺；萘二胺；2，4'-或4，4'-亚甲基(二苯胺) (MDA)以及它们的异构体混合物。但是，在WO 2008/071564A中没有说明描述为优选合适的 芳族二胺可以用何方法转化为气相且没有明显分解。 EP 1935876Al也建议使用可转化为气相且没有明显分解的优选的芳族胺。该文献 的说明书揭示了气相制备异氰酸酯的方法，该方法中，反应空间没有会因次级反应的结果， 如形成异氰脲酸酯或碳二亚胺而导致受到加热的加热表面，也没有能导致冷凝并引起沉积 的冷却表面。 EP 1754698A1公开一种具体的汽化技术，该技术考虑了气相光气化中使用的胺被 加热。根据EP 1754698Al揭示的内容，在用于胺与光气反应的反应器中观察到的沉积是在 反应期间由所用的胺发生分解造成的。该文献还提出特别在使用脂族胺时，在汽化和过热 过程中停留时间长会导致胺因氨分裂出去而部分分解。如果使用脂族胺，在汽化期间观察 到的因氨分裂出去而导致的这种部分分解不仅降低了产率，而且导致在随后的光气化反应 期间在下游管线和设备中形成氯化铵沉淀。然后必须较频繁地清洗设备，造成生产损失。 EP 1754698A指出，在通常用于胺汽化和过热的管束式热交换器、板式热交换器或降膜蒸发 器中特别容易产生这些缺陷。作为一种技术解决方案，该文献建议通过将特定毫型或微型 热交换器用于脂族胺的汽化和过热来抑制汽化期间氨分裂出去。在揭示的方法中，胺在蒸 发器中完全汽化，这样能够消除通过设备的循环物流，因此胺从该设备只流动通过一次。 EP 1754698Al中揭示微型热交换器的缺陷是通道非常小。在工业过程中始终存在 很少量的固体，这些固体已经导致堵塞，因此縮短了蒸发器的使用寿命。还存在的缺陷是， 将要蒸发的胺不应含有任何其他不可汽化的组分，因为这些其他不可汽化的组分会在蒸发 器表面沉积为固体残留物，因此减少传热，并最终导致堵塞蒸发器。但是，在工业过程中对 所需品质的胺的措施是很复杂的，并且是高费用的。通过该文献说明书中揭示的内容提高4反应器的使用寿命，但是蒸发器系统的使用寿命明显减小，以致不能有利地提高生产装置 的总使用寿命。 EP 1935876A1的主题同样是对于胺与光气的气相反应，将胺汽化期间受热的影响 减至最小。EP 1935876A1揭示在胺与光气反应之前，胺通常汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备间甲苯二异氰酸酯的方法，该方法包括将以下物流送入反应器：　　（１）光气的气流，和　　（２）通过在至少一个蒸发器中将液体间甲苯二胺汽化产生的间甲苯二胺气流，其中：　　ａ）送入蒸发器的液体间甲苯二胺，以间甲苯二胺重量为基准，含有小于０．５重量％的甲苯二胺残余物，和总量小于０．２重量％的氨和脂环族胺，和　　ｂ）送入蒸发器的液体间甲苯二胺，以间甲苯二胺重量为基准，含有小于２０ｐｐｍ重金属，和　　ｃ）存在于蒸发器中的按千克计的液体间甲苯二胺量Ｖ与离开该蒸发器的按千克／小时计的气流量Ｍ之比小于２ｈ，和　　ｄ）送入蒸发器的液体间甲苯二胺部分汽化的程度为，以间甲苯二胺的重量为基准，使至少０．１重量％的液体间甲苯二胺未汽化，和　　ｅ）未汽化的间甲苯二胺不包含在送入反应器的气流中，　　在反应器中，间甲苯二胺气相光气化，形成间甲苯二异氰酸酯。

【技术特征摘要】
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【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，L帕德肯，B彭纳曼，F波尔，A劳施，F斯特芬斯，
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]