气相光气化方法技术

本发明专利技术涉及一种胺在气相中光气化的方法，其中使用特定类型的热交换器来使胺气化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种胺在气相中光气化的方法，其中使用特定类型的热交换器来使胺气化。
技术介绍
EP-A 0289840描述了一种通过相应的气态脂(环)族二胺在200℃至600℃进行光气化反应来制备脂(环)族二异氰酸酯的方法。光气以化学计量过量的条件加入。将气态脂(环)族二胺或脂(环)族二胺/惰性气体混合物和光气的过热流连续引入到圆柱形反应空间中，并在该空间中相互混合和反应。在保持紊流流动的同时进行放热的光气化反应。EP-A 928785、EP-A 1319655、EP-A 1555258、EP-A 1275639、EP-A1275640、EP-A 1403248和EP-A 1526129各描述了此项技术的具体实施方式，但是这些揭示的内容涉及反应器本身和反应条件，而没有关于用于预处理原料的气化室技术的详细描述。通常使用以下设备来加热和气化所用的原料(即，胺和光气)壳管式热交换器、板式热交换器或降膜式蒸发器，优选这些设备带有泵抽线路。使用通过电力方式或传热流体方式工作的加热线圈阵列来加热气态胺。但是这些设备有这样的缺点，即薄膜厚度较大，对传质和传热造成不利影响，因而需要增加停留时间。结果导致消去氨的分解反应发生，特别是在脂族胺气化和过热时会出现这种情况。这不仅降低了产率，而且还导致在随后的光气化反应中在管道和反应器中形成氯化铵沉积物。因此，必须较频繁的清洗设备，结果导致产量损失。WO2005/016512已经描述了微米级热交换器或微米级气化室，但是文中仅仅叙述了通过蒸馏从液体混合物中除去化合物。但是，在胺经气相光气化反应形成异氰酸酯的领域中，没有关于这些设备的任何描述，也没有提及它们的可能优点。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种胺在气相中光气化的方法，其中上述常规热交换器或气化室的缺点得到避免。现在已经通过使用毫米级或微米级热交换器进行胺的液体加热、气化和气体过热来实现该目的。具体实施例方式本专利技术提供一种通过胺在气相中的光气化作用来制备异氰酸酯的方法，其中使用一种或多种具有以下特征的热交换器来进行胺的液体加热、气化和/或气体过热(1)每单位体积胺对应的传热面积至少为1,000平方米/立方米和(2)用于使胺流过的通道的水力直径(hydraulic diameter)为5至10,000微米。根据通道的直径，此类热交换器或气化室也称为毫米级热交换器或气化室(流动通道的直径≥1,000微米)或者微米级热交换器或气化室(流动通道的直径＜1,000微米)。在性能相同时，依据本专利技术使用的这些气化室或热交换器的体积比常规热交换器的体积小。因此，停留时间以及胺要承受的热应力得到相当程度地减少。与使用常规系统的情况相比，依据本专利技术的气化通常要快10到100倍，从而停留时间也要短那么多倍。原则上可以使用光气化反应领域技术人员已知的具有伯氨基的任何化合物作为胺。但是，优选的是具有至少2个、优选2个或3个与脂族基、脂环族基或芳族基结合的NH2基的化合物。合适的胺的例子是二氨基苯、二氨基甲苯、二氨基二甲基苯、二氨基萘和二氨基二苯基甲烷的纯异构体或异构体混合物。优选的是异构体比例为80/20和65/35的2，4-/2，6-甲苯二胺混合物以及纯2，4-甲苯二胺异构体。合适的脂族或脂环族胺包括1，4-二氨基丁烷；1，6-二氨基己烷(HDA)；1，11-二氨基十一烷；1-氨基-3，5，5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(IPDA)；4，4’-二氨基二环己基甲烷；2，2-双(4-氨基环己基)丙烷；和1，8-二氨基-4-(氨甲基)辛烷(三氨基壬烷)。但是，特别优选的是具有只与脂族基或脂环族基结合的氨基的上述种类的二胺和/或三胺，例如，异佛尔酮二胺(IPDA)、1，6-己二胺(HDA)、双(对氨基环己基)甲烷(PACM 20)和1，8-二氨基-4-(氨甲基)-辛烷(三氨基壬烷)。以上提及的EP申请中全面地描述了气相光气化反应的基本原则。在此类光气化方法中，要进行光气化反应的液体胺和光气首先分别进行气化，如果合适的话，用惰性气体或惰性溶剂的蒸气进行稀释，如果合适的话，气体进行过热处理，然后在没有移动部件的普通圆柱形反应空间中连续反应，在该空间中紊流占优势，且通常被加热到200℃至600℃。然后优选通过温度保持在比对应于所述胺的氨基甲酰氯的分解温度高的惰性液体溶剂的方式使连续流出反应空间的气体混合物冷却，得到相应的异氰酸酯在该溶剂中的溶液，通过例如蒸馏将该惰性溶剂形成的溶液中存在的异氰酸酯分离出来。适用于本专利技术目的的毫米级或微米级热交换器是，例如，堆叠通道式(stacked channel)微米级热交换器和堆叠通道式毫米级热交换器。如果将这些设备用于气化，则它们相应地是指堆叠通道式微米级气化室和堆叠通道式毫米级气化室。这些设备通常为薄金属片组成的层状形式，各金属片具有多个平行的供流体从其中通过的通道。例如，这些金属片交叉排列，使得一块金属片上的通道与该片下方和/上方的金属片上的通道相互垂直。因此，传热介质和反应混合物按照以下排列的交叉流动形式通过热交换器或气化室加热介质和反应混合物流动通过交替层。这些金属片的厚度例如为100至1,000微米。各通道的长度通常为0.5至400厘米，优选为1至150厘米。此类堆叠通道式热交换器适合作为用于本专利技术方法的毫米级热交换器和微米级热交换器。不考虑微米级或毫米级热交换器(或气化室)的通道几何结构，水力直径(D)是用于本专利技术目的的特征参数。水力直径(D)等于通道的横截面面积(A)除以通道横截面周长(C)所得结果的4倍D＝4A/C。此类堆叠通道式微米级热交换器由例如Forschungszentrum Karlsruhe销售，且如K.Schubert，J.Brandner，M.Fichtner，G.Linder，U.Schygulla，A.Wenka在“Microstructure devices for applications in thermal and chemical processengineering，Heat and Transport Phenomena in Microsystems”，Proc.Of theInternat.Conf.，Banff，10月，15-20，2000中所述。除了上述堆叠通道式热交换器或气化室外，符合上文每单位体积传热面积和供胺流过的通道的水力直径方面的标准的特定管式热交换器或气化室也可以用于本专利技术的方法。因此，它们被称为通道管式热交换器。这些通道管式热交换器具有一个或多个平行的供胺流过的管道，它们以闭合环绕空间而不是堆叠管道的形式排列。传热介质流过该环绕空间。这种符合上述标准的特定管式热交换器可以具有一个或多个平行排列的通道管。此类管式热交换器的环绕空间中优选具有偏转片，可以改善流动条件，进而促进传热。传热介质可以顺流或逆流的方向流过环绕空间。用在此类特定的管式热交换器中的通道管的长度通常都为10厘米至400厘米，优选为30厘米至150厘米。管道的壁厚通常为0.5至6毫米。符合本专利技术就每单位体积传热面积和供胺流过的通道的水力直径方面的标准的此类管式热交换器原则上适合作为用于本专利技术方法的毫米级热交换器和微米级热交换器。但是，优选的管式热交换器是毫米级通道管式热交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产异氰酸酯的方法，其包括在气相中对胺进行光气化反应，其中使用至少一种具有以下特征的热交换器对胺进行液体加热、气化和／或使气体过热；　　　　ａ．每单位体积胺所对应的传热面积至少为１，０００平方米／立方米，和　　　　ｂ．用于使胺流过的通道的水力直径为５至１０，０００微米。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J桑德斯，H布鲁姆，J劳尔，B索加卡，M艾歇曼，V哈弗坎普，
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]