[发明专利]制备甲苯－二异氰酸酯的方法

说明书

相关申请交叉参照

按美国专利法35 USC§119(a)-(d)规定，本专利申请要求于2006年12月18日提交的德国专利申请第102006060181.5的优先权。

技术领域

本发明涉及一种制备甲苯-二异氰酸酯(TDI)的方法，其中甲苯二胺(TDA)与光气反应得到TDI，获得的TDI通过蒸馏过程进行纯化，蒸馏过程中形成的蒸馏残余物(residue)在低于230℃的温度、小于30巴的绝对压力下进行水解，然后将水解所得的TDA投入TDA和光气的反应中进行再循环。

发明背景

通过TDA的光气化作用制备TDI，随后通过蒸馏对粗品TDI进行精制的方法是众所周知的。所有通过蒸馏来精制粗品TDI的已知方法都具有一个共同的特征，就是除了所需的精制的TDI以外，蒸馏过程还形成一种必须进行进一步处理的蒸馏残余物。

已知的现有技术描述了处理在TDI制备过程中形成的蒸馏残余物的各种方法。通常，残余物的处理的目的是使TDI的得率最大化，而形成的残余物的量最小化，并且为尽可能多的不能再用于TDI制备过程的蒸馏残余物提供一种合适、廉价、简单的用途。

下面的方法原则上是已知的：

异氰酸酯产品和蒸馏残余物的混合物原则上可以以连续或非连续的方式燃烧。该方法在技术上是简单的，而且可以用于工作蒸汽(service steam)的再生，只要在所安装的异氰酸酯生产设备的附近有适合于此目的的热利用设备或装置存在，从而保证通过管道连接进行处理。然而，这种方法的最大缺点是会因产品异氰酸酯的燃烧而引起产品得率的损失。因为，不含TDI或几乎不含TDI的蒸馏残余物是固态的，所以诸如这样的燃烧方法需要有部分的TDI产品存在以产生一种可流动的物质流以进入燃烧设备。

为了使异氰酸酯的得率损失最小化，可以将TDI和蒸馏残余物的混合物转移至一个可进行搅拌和加热的容器中，并且与在蒸馏条件下呈惰性的高沸点的烃类(最好是沥青)混合，以便完全(或尽合理可能性多地)蒸去残余物中存在的游离的异氰酸酯。余下的残余物作为可流动固体排出、送入燃烧设备。这种方法的缺点包括增加了处理步骤和使用反应过程中没有的外来物质(例如沥青)，以及更复杂的作为固体的残余物产品处理(如欧洲专利EP054865 A2中所公开)。

美国专利第5446196号中描述了一种分离TDI残余物的又一方法，其特征是使用叶片沙轮器干燥机(kneader dryer)。在该方法中，叶片沙轮器干燥机代替了上述的能进行加热和搅拌的容器。如上述的例子中所述，通过使用(比如)沥青剩余残余物变成了可流动的固体，可用作(比如)水泥厂的燃料。与上述方法相比，该方法的优点在于提高了TDI的得率，但是由于更复杂的技术所需的较高投资成本可视为它的一个缺点。

还已知的、并在专利文献中有描述的方法，是其中TDI蒸馏残余物与水以外的反应剂反应，以便除了获得在光气化作用中除了采用的胺以外还获得可在工业上使用的有价值的物质，比如，TDI残余物与烷醇胺的反应(见美国专利第5902459号)或者与MDI的反应(见DE-A-4311774和美国专利第3694323号)。

异氰酸酯蒸馏残余物的水解过程，特别是在TDI制备过程中的异氰酸酯蒸馏残余物的水解过程是较长时间以来人们一直在处理的一个领域。例如，在美国专利第3128310号，美国专利第3331876号，英国专利795639和德国专利DE2703313 A1中描述了异氰酸酯蒸馏残余物的水解过程。

在这些方法中，液态或固态的TDI蒸馏残余物用水在较高的压力和较高的温度下水解。在此水解过程中，一部分残余物被转化为初始的胺，在此为TDA，它可在适当处理后回到光气化过程中进行再循环，因此在原则上可导致TDI得率增加和使残余物量最小化。在一些情况下，使用诸如氨、初始使用的胺和碱金属的氢氧化物来加速水解反应。水解过程可分两个阶段进行，在这种情况下使用初始胺和水(如美国专利4654443中所描述)。在固态残余物的水解过程中使用蒸汽的方法也有描述，要求温度达到400℃(见美国专利3225094)。在美国专利3636030中描述了对蒸馏残余物进行酸水解，然后干燥并进行部分光气化作用以得到所需的异氰酸酯的方法。WO2004/108656 A1中描述了将固态TDI蒸馏残余物粉碎、悬浮在水中、并与碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐在40至250巴的压力、200℃至370℃的温度下反应的处理过程。处理固体的中间步骤会对连续的TDI过程造成困难，因此在此看来是一个缺点。