[发明专利]异氰酸酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种制备异氰酸酯的新方法，该方法通过伯胺与碳酰氯在 一系列反应器中经一步反应而制备异氰酸酯，所述一系列反应器中装有从 它们中间分离出气相的设备。

在文献中，已经描述有各种各样的通过胺和碳酰氯制备异氰酸酯的方 法。

DE-A-958558和DE-A-958086描述了一种两步方法，在这个方法中， 在热碳酰氯化作用中，反应物从底部通过一个垂直或倾斜安装的管，结果 借助管中液柱的压力，碳酰氯更大程度地被保持在溶液中，这样就可以形 成可以加快反应速度的更高的碳酰氯浓度。缺点是在冷-热碳酰氯化作用中 的空时收率低。

DE-A-1768439描述了一种在管式反应器中的液相一步碳酰氯化法， 其中温度设定是如此之高，以至于伴随的氯化氢在溶液中不稳定。缺点是 在所选择的温度下要保持碳酰氯在溶液中要求如此高的压力，以致设备变 得非常昂贵。高温也导致不希望的副产品的大量生成。

DE-A-2112181描述了在装有无规填料的管式反应器中的同向流动的 碳酰氯化，其中管式反应器中的流动在层流和脉动流之间的过渡区中并且 部分已经反应的溶液又被循环到管式反应器中。缺点是由于在填料上的沉 积，反应器容易堵塞。

DE-A-3121036描述了一种连续制备异氰酸酯的方法。在这个方法中， 在混合喷嘴和管式反应器的组合中保持温度的恒定。缺点是由于没有中间 排气，管式反应器的体积非常大。

另外，已知使用与胺相比大量过量的碳酰氯导致对所制备的异氰酸酯 的高选择性，因此对方法的经济性具有决定性的影响。碳酰氯对氨基比例 的提高会增加停留在设备中的碳酰氯和设备的容积。但是，由于碳酰氯的 毒性，希望很小量的碳酰氯的停留和非常紧凑的设备结构。这样做同时减 少了设备的资本费用，从而改善了方法的经济性。

本发明的一个目标是提供一种异氰酸酯的制备方法，该方法允许在高 选择性和高空时产率下进行反应，这样就可以从几何学上使过程变得紧 凑。

已经惊奇地发现，与已知的涉及冷和热碳酰氯化作用的一步法或多步 方法相比较，当在一系列管式反应器中以一个单一的温度进行反应、并且 在反应中生成的气相在每一个反应器后面都被分离出来、只有液相被送到 下一个反应器或被送到产品纯化、并且第一个反应器的反应容积小于总反 应容积除以反应器数目时，在保持设备的产量的情况下，总反应体积可以 被降低。

由此本发明提供了一种通过伯胺与碳酰氯在n个反应器的系列中的一 步反应连续制备异氰酸酯的方法，这里n是从2到20的自然数，其中在 每一个反应器的下游将在反应中形成的气相从反应混合物中分离出来，剩 下的液相被送到下一个反应器，并且第一个反应器的容积符合下面的不等 式：

容积_反应器1＜(容积_{反应器1到n的总和})/n。

本发明还提供通过伯胺与碳酰氯的一步反应连续制备异氰酸酯的反 应设备，该设备由n个反应器、优选管式反应器的系列组成，这里n是从 2到20的自然数，其中反应器拥有适合用于分离在反应中形成的气相的相 分离设备，相分离设备可以被整合到反应器中，或作为单独的容器存在， 第一个反应器的容积符合下面的不等式：

容积_反应器1＜(容积_{反应器1到n的总和})/n。

本发明同样提供上述反应设备在通过伯胺的碳酰氯化作用制备芳族 或脂肪族异氰酸酯中的使用。

在一个优选的实施方案中，n是从2到5的自然数，尤其优选2或3。

也优选在本发明的方法中第一个反应器的容积是总容积除以反应器 数目的商、即[(容积_{反应器1到n的总和})/n]的0.1到0.9倍，更优选0.3到0.85倍， 特别是0.5到0.8倍。

在n是2的优选实施方案中，第一个反应器的容积优选总容积的5到 ＜50％，更优选5到45％，甚至更优选7到40％，特别优选10到30％。

组成系列的反应器可以是适合于连续碳酰氯化作用的常规反应器。优 选使用管式反应器。

在一个优选的实施方案中，反应器是垂直的反应管，反应混合物从底 部往上通过反应管。