[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方法，通过使相应的胺与光气任选地在惰性介质的存在下反应而进行，其中光气和胺先进行混合然后在反应器中转化为异氰酸酯。离开反应器的含有异氰酸酯和氯化氢的反应气体在骤冷器中通过加入液体骤冷介质冷却而形成反应气体与骤冷介质的混合物作为产物流。

通过使相应的胺光气化而制备异氰酸酯的方法原则上可通过液相光气化或气相光气化进行。气相光气化的特点是具有较高的选择性，较低的有毒光气滞留量，并且所需能量较少。

在气相光气化作用中，含胺的反应物流和含光气的反应物流各自以气态进行混合。胺与光气反应放出氯化氢(HCl)而得到相应的异氰酸酯。含胺的反应物流通常存在于液相中，在与含光气物流混合之前必须被汽化并任选地过热。

相应的在气相中制备异氰酸酯的方法描述于例如EP-A 1319655或EP-A 1555258中。

为了抑制进一步的反应，必须在反应完成后迅速地冷却反应混合物。为此，例如，可使用一种液体骤冷器。这种液体骤冷器例如在EP-A1403248或DE-A 102006058634中有记载。为冷却而加入的骤冷介质的温度在50-200℃范围内。洒入的液流迅速地将反应气体的温度冷却到100-200℃之间。这形成了一种两相的混合物，富异氰酸酯的液相和贫异氰酸酯的气相。之后将这两种物相送入共同的分离级或者任选地独立的分离级，例如一方面是分离氯化氢和光气的蒸馏级，另一方面是分离异氰酸酯的蒸馏级。

液体骤冷器，例如EP-A 1403248或DE-A 102006058634中所述的，其缺点在于，在液体骤冷器中会出现具有较低液体润湿程度的器壁区，或是在器壁区的液膜会破裂，这导致滴状冷凝物不能足够迅速地流下。由于停留时间较长，这就导致不期望的进一步反应以及液体骤冷器器壁上的固体沉积。这导致产量的损失，并且不利地影响装置的运转时间。

因此，本发明的一个目的是提供一种通过使相应的胺与光气反应而制备异氰酸酯的方法，其中能避免或极大地降低进一步反应和固体沉积物。

该目的通过一种使相应的胺与光气任选地在惰性介质的存在下反应来制备异氰酸酯的方法实现，其中光气与胺首先进行混合然后在反应器中转化成异氰酸酯，并且其中离开反应器的包括异氰酸酯和氯化氢的反应气体在骤冷器中通过添加一种液体骤冷介质冷却而形成反应气体与骤冷介质的混合物作为产物流，其中骤冷器的器壁基本上完全被一种液体润湿。

将骤冷器器壁完全用一种液体润湿避免了滴状冷凝物流下得过慢而导致进一步反应和在器壁上形成固体沉积物。由于用一种液体将器壁润湿，在器壁上冷凝出的反应混合物与液体一起从骤冷器中排出。在骤冷器器壁上不会形成固体沉积物。

在本发明中，“基本上完全润湿”指的是液体骤冷器的所有可能与反应混合物发生接触的器壁都被液体润湿。骤冷器中只有不可能被反应混合物润湿的区域无需被润湿。

为制备异氰酸酯，优选先将光气和胺供至一个混合区域，胺和光气在该混合区域中混合而形成反应混合物。随后，将反应混合物供至反应器中，在该反应器中转化成异氰酸酯。胺和光气在反应器中的转化优选在气相中进行。为此目的，反应器中的绝对压力优选在0.3-3bar范围内，更优选地在0.8-3.0bar范围内。温度优选在250-550℃范围内，特别是在300-500℃范围内。

为了能够在气相中进行反应，也优选以气态形式加入胺和光气。为此目的，胺的温度优选在200-400℃范围内。加入的胺的绝对压力优选在0.05-3bar范围内。加入的光气的温度优选在250-450℃范围内。为此目的，通常将光气在加入之前用本领域技术人员已知的方法加热。

为了加热光气和胺以及使胺汽化，例如，可使用电加热或燃烧燃料直接或间接加热。所用的燃料通常为燃料气体，例如天然气。但是由于降低压力会降低胺的沸点，也可能例如使用蒸汽加热。在这里蒸汽的压力根据胺的沸点来选择。蒸汽的合适蒸汽压例如在40-100bar范围内。这导致蒸汽的温度在250-311℃范围内。然而，也可以使用温度高于311℃的蒸汽来汽化胺。

一般而言，必须通过多级才能将胺加热到反应温度。通常，为此目的，首先将胺预热，然后汽化，然后过热。通常汽化过程需要最长的停留时间，从而导致胺的分解。为了将其减到最少，在较低的温度下(例如通过降低压力产生)进行蒸发是有利的。为了在汽化后将汽化的胺过热到反应温度，用蒸汽加热通常是不够的。为进行过热，通常使用电加热或燃烧燃料进行直接或间接加热。