[发明专利]在气相中制备异氰酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由相应伯胺与光气在气相中反应制备伯异氰酸酯的方法。

背景技术

大量制备异氰酸酯，将其主要作为制备聚氨酯的原料。它们通常通过相应 的胺与光气反应制备。制备异氰酸酯的一种技术是胺与光气在气相中的反应。 由现有技术获知通过胺和光气在气相中反应制备异氰酸酯的各种方法。

GB-A-1165831描述一种气相制备异氰酸酯的方法，该方法中，在管式反 应器中，气态胺与光气在150-300℃温度进行反应，该管式反应器配备机械搅 拌器，并可通过加热夹套控制温度。在GB 1165831中揭示的反应器与薄膜 蒸发器类似，其搅拌器混合进入反应空间和存在于反应空间的气体，同时还冲 刷被加热夹套包围的管式反应器的壁，以防止在管壁上积累聚合物材料。这种 累积可能使传热困难。根据GB 1165831揭示的内容，进入反应空间的提出 物物流的混合只能通过搅拌器实现，所述搅拌器以约1,000转/分钟速度旋转。 这种搅拌器在外部通过贯穿反应器壁的轴驱动。GB-A-1165831中揭示的方法 的一个缺陷是使用高速搅拌器，该搅拌器在外部由穿过反应器壁的轴驱动，因 为当使用光气时，因安全原因这种搅拌器需要很高的费用来密封该反应器。另 一个缺陷是只能通过搅拌器实现混合气体，搅拌器尽管采用高速旋转仍导致长 的混合时间。长混合时间导致反应物宽的接触时间分布，根据EP-A-570799 揭示的内容这又会导致不良地形成固体。

EP-A-289840描述了通过胺以湍流在没有运动部件的圆柱形空间中的气相 光气化制备脂(环)族二异氰酸酯，所述光气化温度为200-600℃，反应时间在 10-4秒量级范围。通过消除配备有贯穿反应器壁的驱动装置的运动部分，可降 低光气泄漏危险。根据EP-A-289840揭示的内容，在管式反应器的一端通过 喷嘴以及在喷嘴和反应器中混合管之间的环形间隙引入气流，并进行混合。因 此EP-A-289840公开一种进一步开发的混合技术。气体混合可通过静态混合 器(即喷嘴和环形间隙)替代在GB 1165831中揭示的搅拌器有利地实施。因 为有可能实施EP-A-289840所述的方法，根据EP-A-289840揭示的内容，对于 各种尺寸的管式反应器的以及反应空间内的流速来说，使得在反应空间中产生 特征为雷诺数至少2500、优选至少4700的湍流上必需的。根据EP-A-289840 揭示的内容，如果气态反应的组分能够以大于90米/秒的流速通过反应空间， 则通常可以保证产生此种湍流。因为在圆柱形空间(管子)中的湍流，在忽略接 近壁的流体部分，可实现在该管内相对良好的流动均布和相对窄的停留时间分 布。根据EP-A-570799，这将导致减少固体的形成。EP-A-289840所揭示的方 法的一个缺点是，必须采用高流速，可能只有在使用很长的混合管和反应器管 的情况下，才能得到胺完成反应所需的停留时间，尤其如果使用芳胺的情况。

EP-A-570799揭示了一种制备芳族二异氰酸酯的方法，其中相关的二胺与 光气的反应在管式反应器中、在二胺的沸点以上的温度下、在0.5-5秒的平均 接触时间内进行。如该说明书所述，反应时间过长以及过短都会导致不希望出 现的固体形成。因此，揭示了一种方法，其中与平均接触时间的平均偏差小于 6％。

通过在特征为雷诺数高于4000或者博登施泰数高于100的管式流(tubular flow)条件下进行反应，实现保持该接触时间分布。根据EP-A-570799揭示的 内容，因此实现约90％的活塞流。流动的所有体积部分基本上具有相同的流动 时间，这样所有体积部分的停留时间大致相等，反应组分之间的接触时间分布 的扩展可能最小。