[发明专利]在气相中制备异氰酸酯的方法

说明书

本发明涉及通过在反应器中在至少一种惰性物质存在下，相应的胺与光气在气相中反应来连续制备异氰酸酯的方法，其中含光气的物流和含胺和惰性物质的物流被加入反应器中，物流中惰性物质与氨基的摩尔比不发生很大的变化。

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可行方法是胺与光气在气相中反应。这种方法通常被称为气相光气化反应，其特异之处在于，对反应条件进行选择，使得在选定的条件下，至少反应组分(即胺、异氰酸酯和光气)为气态，但是优选所有的离析物、辅助物质、产物和反应中间产物都为气态。气相光气化反应的优点，特别包括减少光气滞留(hold-up)，避免产生难以光气化的中间产物，提高反应产率。本发明只涉及气相光气化。

通过使得胺和光气在气相中反应制备异氰酸酯的各种方法可由现有技术了解。

EP-A-289840描述了通过气相光气化反应制备二异氰酸酯，该制备过程在200-600℃的温度下，在没有移动部件的圆柱形空间以湍流方式进行。因为有可能实施EP-A-289840所述的方法，根据EP-A-289840的教导，管式反应器的尺寸以及反应空间内的流速要使得特征为雷诺数至少2500的湍流在反应空间中占优势，这是必需的。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，则通常可以确保产生此种湍流。由于圆柱形空间(管子)内的湍流，不考虑靠近壁的流体部分，管内达到较佳的流动均匀分布，因此产生较窄的停留时间分布，如EP-A-570799所述(参见下文)，这会导致减少固体形成。该专利文献还揭示了使用稀释形式的胺，惰性气体(优选氮气)或惰性溶剂蒸气(例如氯苯、二氯苯、二甲苯、氯萘或十氢化萘)被描述为稀释剂。说明书中指出，可依照二胺蒸气与惰性气体或溶剂蒸气的体积比为1∶0.5-1∶2进行稀释。然而，该说明书明确否认所用的稀释剂的量将起关键作用(第3页，第3栏，第46-48行)。

EP-A-570799涉及一种制备芳族二异氰酸酯的方法，其特点是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。如其说明书所述，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％。通过以其特征为雷诺数高于4000或者博登斯坦数高于100的管式流(tubular flow)进行反应，可达到满足该接触时间的目的。如果管式流的特征是雷诺数高于4,000，这时，其还有一个缺点，即由于必需的高流速，只有在极长的混合和反应器管内，才有可能达到完成胺的反应所需的停留时间。该文献进一步揭示了胺稀释的可能性，描述了与EP-A-289840中相同的稀释剂。该文献中只描述了稀释剂与二胺的典型体积比在1∶0.5-1∶2范围内。不利的稀释剂与胺的比例的结果并不是EP-A-570799的主题。依据EP-A-570799的内容，即使与平均接触时间偏差小也会导致不良地形成固体，以及缩短反应器使用寿命。

EP-A-699657描述了在气相中制备芳族二异氰酸酯的方法，该方法的特点是相关的二胺与光气在包括两个区的反应器中反应，其中第一区占全部反应器体积的约20％到80％，是理想混合区，而第二区占全部反应器体积的80％到20％，该区的特点是在此形成活塞流。第二反应区优选设计成管式反应器。但是，由于反应体积的至少20％以理想方式返混，会导致不均匀的停留时间分布，这可能会导致不希望有的固体形成增加，。该文献进一步揭示了使用在稀释剂中浓度为3-30％的胺(在实施例2中，邻二氯苯)。不利的稀释剂与胺的比例的结果并不是EP-B-699657的主题。

许多申请的主题是利用喷射混合器原理(Chemie-Ing.-Techn.44(1972)，第1055页，图10)，对用于气相光气化反应的管式反应器进行优化(例如，基本如EP-A-570799所述)。