制備異氰酸酯的方法技術

本發明專利技術涉及一種制備異氰酸酯的方法，包括：（a）至少一種胺與光氣在氣相中在反應區中反應，和（b）隨后將反應氣體在冷卻區中通過間接冷卻進行冷卻，其中用于吸收反應氣體熱量的冷卻介質是在冷卻區中至少在最高溫度的區域中按照與產物料流逆流的方向輸送的。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及一種，包括(a)至少一種胺與光氣在氣相中在反應區中反應，和(b)隨后將反應氣體在冷卻區中通過間接冷卻進行冷卻，其中用于吸收反應氣體熱量的冷卻介質是在冷卻區中至少在最高溫度的區域中按照與產物料流逆流的方向輸送的。異氰酸酯、尤其二異氰酸酯是主要通過將相應的胺進行光氣化制備的。光氣化可以在液相中或在氣相中進行。在工業實施中，與液相光氣化相比，氣相光氣化具有一系列的優點，尤其是較高的選擇性、較低的毒性光氣持有量以及較低的成本和能耗。胺在氣相中向異氰酸酯的光氣化反應是本身公知的，例如參見EP-A570799、EP-A749958和EP-A 1078918。這涉及蒸發一種含胺的反應物料流和一種含光氣的反應物料流，如果它們尚未處于氣相的話，并且使這些料流達到氣相光氣化的反應溫度，例如約300-400°C。根據公知方法提供高溫熱量是非常昂貴的。氣態產物料流必須在反應之后冷卻。已經從現有技術知道反應氣體必須快速地冷卻，從而顯著避免形成不需要的轉化產物。在現有技術中，所謂的驟冷主要用于此目的。驟冷涉及通過與冷卻液直接接觸進行冷卻，冷卻液優選被噴入熱反應氣體的料流中，如EP-A1403248所述。這確保快速冷卻，即短的冷卻時間，從而能顯著避免轉化產物的不利形成。 EP-A 1935875公開了例如一種在氣相中，其中反應通過使來自反應室的反應混合物經由冷卻區輸送到噴灑液體的冷卻區中來停止，使得反應氣體被直接冷卻。根據此公開內容，通過換熱器進行的間接冷卻是不利的，這是因為傳熱差以及導致由于在換熱器的較冷表面上氣體混合物的副反應而導致在這些表面上形成固體沉積物。為了避免這些缺點，EP-A 1935875建議通過驟冷進行直接冷卻。但是，現有技術公知的冷卻方法由于反應氣體的快速冷卻以及與吸熱介質之間的高溫差，尤其在驟冷過程中，通常導致不需要地形成氣溶膠。所形成的氣溶膠通過常規工業方法僅僅很困難地再次除去，并增加了進一步處理以提純各組分的復雜性。此外，在現有技術的直接冷卻過程中被驟冷液的加熱或蒸發所吸收的廢熱量僅僅能在較低溫度水平下利用。當采用間接傳熱器時，原則上進一步利用廢熱量是可能的。在這種情況下，將希望加熱用于吸收熱量的熱載體介質，從而達到實現高溫度水平的程度，這理想地完全對應于或大約對應于在反應區中所用反應物料流的溫度或者一種或多種反應物的蒸發溫度。這能允許熱量在高溫度水平儲存。這能普遍地在此方法中再次利用廢熱量。所以，本專利技術的目的是提供一種通過相應胺的氣相光氣化制備單異氰酸酯和/或二異氰酸酯的方法，此方法具有較少程度的上述缺點，如果有的話。更具體地說，應當避免轉化產物的形成。另外，被轉移到冷卻介質的能量應當保持在最大溫度水平。此外，應當避免在冷卻區中形成氣溶膠。上述目的能通過本專利技術方法實現。優選的實施方案可以參見權利要求和以下詳細描述。優選實施方案的組合也在本專利技術范圍內。本專利技術的包括至少以下步驟Ca)至少一種胺與光氣在氣相中在反應區中反應,和(b)隨后將反應氣體在冷卻區中通過間接冷卻進行冷卻，其中用于吸收反應氣體熱量的冷卻介質是在冷卻區中至少在最高溫度的區域中按照與產物料流逆流的方向輸送的。下面解釋本專利技術方法的各個步驟。步驟(a)“反應區”表示在反應器內進行步驟(a)反應的區域。根據目前的化學計量關系和反應動力學基本上完全地轉化起始化合物和中間體的區域或位置是表示反應區的終點(在空間上)和轉化的終點(對于反應目的)。當通過此方法形成至少90重量％、優選至少95重量％、尤其至少99重量％的異氰酸酯或相應氨基甲酰氯時，起始化合物的轉化是基本上完全的。在本專利技術方法中,光氣與至少一種胺在氣相中反應。對于本領域技術人員而言，已經知道異氰酸酯的形成是經由中間體進行的。中間體是例如單氨基單氨基甲酰氯、二氨基 甲酰氯、單氨基單異氰酸酯和從二胺形成的單異氰酸酯基單氨基甲酰氯，以及氨基化合物的鹽酸鹽。“在氣相中的轉化”表示反應物和中間體彼此在氣態中反應，并且在反應過程中在經過反應區的過程中保持在氣相中達到至少95重量％的程度，優選至少98重量％的程度，更優選至少99重量％的程度，甚至更優選至少99. 5重量％的程度，尤其是至少99. 9重量％的程度。此外，本專利技術本身在胺與光氣在氣相中反應(步驟a)的具體實施方面沒有限制。胺與光氣在氣相中根據步驟(a)反應的相應實施是本領域技術人員熟知的，例如參見EP-A2062876和其中引用的文獻。本專利技術可以因此整合到用于通過在氣相中光氣化胺制備異氰酸酯的公知方法中。在步驟(a)中本專利技術轉化反應的優選實施方案例如參見W02009/027232、W02009/037179,W02008/086922,EP-A09167604. 9、TO2010/010135 和 TO2009/027234，將其內容各自引入本文供參考，不同的是在所引用文獻中所描述的冷卻應當在每種情況下用本專利技術的冷卻(b)代替。胺、尤其二胺與光氣的反應優選按照化學計算量過量的方式進行，使得胺的用量相對于光氣而言是化學計算量不足的。通常，光氣與活性氨基之間的摩爾比是I. 1:1至20:1，優選 I. 2:1 M 10:1。含胺的反應物料流含有與所需的異氰酸酯目標產物對應的胺。為了本專利技術的目的，用于反應得到相應異氰酸酯的胺可以是能在沒有顯著分解的情況下被轉化成氣相的那些，即未分解程度為至少95重量％，更優選未分解程度為至少98重量％，更優選至少99重量％，甚至更優選至少99. 5重量％，尤其至少99. 8重量％，特別是至少99. 9重量％，再更優選至少99. 95重量％。可以使用脂族、脂環族或芳族的胺，優選脂族或芳族的胺。二胺優選用作胺。能通過本專利技術方法制備的異氰酸酯可以因此是芳族、脂環族或脂族的異氰酸酯，優選二異氰酸酯。特別優選胺，尤其二胺，其是基于具有6-18個碳原子的芳烴，以及基于具有2-18個碳原子的脂族或脂環族烴的那些。優選的(環)脂族胺衍生自下文中詳細描述的(環)脂族異氰酸酯。在本申請中，(環)脂族異氰酸酯是脂環族和/或脂族異氰酸酯的簡寫。參見在下文中優選獲得的異氰酸酯。相應地根據本專利技術優選使用的胺是從下文中提到的異氰酸酯衍生的那些，其中用伯胺基團代替異氰酸酯基團。脂環族異氰酸酯是含有至少一個脂環族環體系的異氰酸酯。脂族異氰酸酯是完全具有與直鏈或支鏈連接的異氰酸酯基團的異氰酸酯。它們也可以含有芳環體系，前提是異氰酸酯基團不與芳環體系連接。芳族異氰酸酯是具有與至少一個芳環體系連接的至少一個異氰酸酯基團的異氰酸酯。優選的芳族異氰酸酯含有6-20個碳原子。尤其優選單體亞甲基二(苯基異氰酸酯)，也稱為二異氰酸酯基二苯基甲烷，簡稱為MDI，尤其是4，4’ - 二異氰酸酯基二苯基甲烷、2，4’ - 二異氰酸酯基二苯基甲烷和/或2，2’ - 二異氰酸酯基二苯基甲烷，以及2，4-和/或2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)和萘基二異氰酸酯(NDI)。 優選的(環)脂族二異氰酸酯是作為脂族二異氰酸酯的以下物質四亞甲基二異氰酸酯、五亞甲基二異氰酸酯(1，5_ 二異氰酸酯基戊烷)、六亞甲基1，6_ 二異氰酸酯(1，6-二異氰酸酯基己烷)、2_甲基戊烷1，5- 二異氰酸酯、1，8-八亞甲基二異氰酸酯、1，10-十亞甲基二異氰酸酯、1，12-十本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·S·萊爾，T·馬特克，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：