[发明专利]连续制备异氰酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过有机胺与光气反应来制备异氰酸酯的方法，其中反应至少分三阶段进行。第一阶段在动态混合器中进行。第二阶段在至少一个反应器中进行。第三阶段在至少一个物质分离设备中进行。第二阶段的反应器中的压力大于或等于动态混合器中的压力，至少一个物质分离设备中的压力小于第二阶段的反应器中的压力。

发明背景

已经知道由胺和光气可以制备异氰酸酯。根据胺的类型，反应以气相或液相间歇或连续地进行(W.Siefken，Liebigs Ann.562，75(1949))。

通过有机伯胺反应连续制备有机异氰酸酯已有许多描述，并且已经在工业规模上实施。可参见，例如，Kunststoffhandbuch，第7卷(Polyurethane)，第3次修订版；和Carl Hanser Verlag，Munich-Vienna，第76页等(1993)。特别是普遍在工业规模上制备芳族异氰酸酯TDI(甲苯二异氰酸酯)；MDI(二苯基甲烷二异氰酸酸酯)，PMDI(多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯)和它们当中至少两种的混合物；以及脂族异氰酸酯HDI(1，6-己二异氰酸酯)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

目前工业合成芳族二异氰酸酯MDI和TDI以及脂族二异氰酸酯HDI和IPDI基本上都通过连续方法进行。例如，DE-A-844896中描述了在若干连续流动的容器中进行该反应的连续方法。

该方法的连续实施方式通常分两阶段进行。在光气化反应的第一阶段中，胺与光气反应，得到相应的氨基甲酰氯、氯化氢和盐酸胺。胺与光气之间的反应非常迅速，并且是强放热的，甚至可以在非常低的温度下进行。因此，为了最大程度地减少副产物和固体的形成，胺与光气(两者都可以任选在有机溶剂中)必须迅速混合，这样第一光气化阶段通常在混合器中进行，该混合器通常是喷嘴。在光气化反应的第二阶段中，氨基甲酰氯分解形成所需的异氰酸酯和氯化氢，盐酸胺光气化形成氨基甲酰氯。第二光气化阶段的温度通常高于第一光气化阶段的温度。

胺与光气在液相中的反应在所有工业常规温度和压力下是非常迅速的，因此希望反应物得到良好的混合，从而抑制副反应。因此，对作为光气化反应第一阶段的伯胺在混合反应器中的光气化已有许多描述。

混合器主要分为动态混合器(例如，搅拌器、涡轮或转子-定子系统)和静态混合器[例如，Kenics混合器，Schaschlik混合器或SMV混合器，以及喷射混合器，诸如喷嘴或T混合器(Fortschr.Verf.Technik23，1985，373；Ind.Eng.Chem.Res.26，1987，1184)]。

已知可用于该方法的混合器包括喷嘴，诸如环状狭缝喷嘴(DE-A-1792660)、环状模喷嘴(DE-A-3744001)、平稳喷射混合喷嘴(EP-A-0065727)、鼓风式喷射喷嘴(DE-A-2950216)、角喷射室喷嘴(DD-A-300168)、三重流喷嘴(DD-A-132340)、逆流混合室(DE-PS1146872)、Pitot喷嘴(FR-A-69428)和Venturi混合喷嘴(DE-AS1175666)。在线混合器(US-A3321283)、离心或反应混合泵(EP-A-0291819)、管式反应器(US-A-3226410)或微结构混合器(EP-A-0928785)也是已知的。

DD-A-132340描述了胺在压力和较高的温度下、在均相溶剂的存在下进行光气化反应得到单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯的方法。在该方法中，胺/一氯苯混合物和光气/一氯苯混合物分离为几股分流，平行地引入反应器中。一部分光气/一氯苯混合物从中心引入，胺/一氯苯混合物围绕着这股中心流引入。胺/一氯苯混合物因而被光气/一氯苯混合物包裹在其中。例如，多胺/一氯苯混合物在150℃以环状方式进入光气化反应器中。在进入反应器之前，通过合适的旋涡装置使混合物处于旋转状态。将加热到150℃的光气/一氯苯混合物作为共反应物以处于多胺/一氯苯混合物中和围绕多胺/一氯苯混合物的方式进入反应器中。两种共反应物的相对速度约为15米/秒。

EP-A-0830894描述了用于伯胺光气化的混合反应器，其中一种物质的进口位于混合室的轴线上，(至少一种)其它物质的进口的形式为多个喷嘴以相对于混合室的轴线轴向对称的方式排列。各喷嘴在喷嘴轴线的方向上都具有可替换的螺栓。该螺栓能够使喷嘴免于粘着固体。