[发明专利]制备异氰酸酯的方法

说明书

本发明涉及用于通过使相应的胺与光气反应而制备异氰酸酯的方法，其中在低于所使用的反应器装置的标称容量的操作过程中，增加光气的量和/或增加所加入的惰性材料的量。

原则上，通过相应的胺的光气化制备异氰酸酯可以通过液相光气化或气相光气化而进行。不同于气相光气化，在液相光气化中的反应在低温下进行，并且不需要原料的汽化。

在液相光气化中，用液态形式的含胺的进料流进料。其与含光气的进料流混合。在此光气可溶解于惰性溶剂中。含光气的进料流随后被注入混合设备，在混合设备中其与含胺的进料流混合。胺和光气反应释放出HCl以形成相应的异氰酸酯。

胺与光气的快速混合是必须的，因为在不充足的光气浓度下，所形成的异氰酸酯与过量的胺反应而形成脲或其他麻烦的高粘度的固体副产物。为此，在反应室中需要快速的混合和短的停留时间。

例如，在WO2010/015667A1中记载了胺的液相光气化用于制备异氰酸酯的方法。

在气相光气化中，含胺的进料流与含光气的进料流各自以气态混合。胺和光气反应释放出HCl以形成相应的异氰酸酯。含胺的进料流通常以液态形式存在并且必须被气化，且任选地在与含光气的物流混合前进行过热。

由于特别是二胺的低的蒸汽压，所以气化在高温下进行。然而，这可引起胺或二胺的分解反应，例如脱氨基、脱甲基和二聚，这对整个方法的选择性有不利的影响。

此外，由于高温，两进料流一接触就迅速开始反应。除了胺光气化以形成异氰酸酯外，可能发生不想要的次级反应和随后的反应。因此，例如已经形成的异氰酸酯可与仍未反应的胺反应而形成脲。此外，还可形成碳二亚胺和氰脲酸酯。这首先影响了方法的选择性，并且其次，已经形成的固体副产物可导致堵塞并因此对装置的运行时间具有不利的影响。因此，通常致力于使进料流尽可能快地混合，以尽可能避免出现加快次要成分形成的混合比。

例如，在EP1 319 655A2中记载了优化反应物的混合而在气相中制备（多）异氰酸酯的方法。

因此，在气相光气化和液相光气化中，原料的混合和反应混合物在相应的反应空间中的停留时间均是关键的参数。因此，就进料流的快速混合和窄的停留时间窗口（residence time window）而言，通过胺的光气化制备异氰酸酯的装置必须匹配特定的需求。胺的光气化的装置基本上设计用于最大的材料流或各自的标称容量。这意味着混合设备（例如喷嘴）以及反应空间（例如停留反应器（residence reactor）），在标称容量下在最优区域中操作具有产物的最优收率、纯度等。然而，如果装置不是在全负荷下操作，即，仅在部分的标称容量下操作，则例如停留时间改变并且装置不再在最优区域中操作。例如，在启动和关闭过程中，装置的部分负载或装置中的故障是这种情况。在这些降低负载的情况下，混合设备和停留反应器均不在最优区域操作。结果为收率降低、结垢问题和/或质量下降。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于通过使相应的胺与光气反应而制备异氰酸酯的方法，其中所述方法可以在各种负载状态下进行而没有上述的问题；特别地，即使当该装置在部分负载下操作时，混合和/或反应应当发生在各自的最优停留时间窗口内。

根据本发明，该目的通过以下制备异氰酸酯的方法而实现，通过使包含在至少一个进料流A中的相应的胺与包含在至少一个进料流P中的光气在反应器装置中反应，该反应器装置包含至少一个混合区域和至少一个反应区域，其中进料流A和/或进料流P任选地包含一种或多种惰性材料以及，

相对于在反应器的标称容量下的操作，在所使用的胺的流量S^x低于在反应器装置的标称容量下操作过程中使用的胺的流量S⁰的时间段内，

(i)提高光气与胺的比例和/或

(ii)增加在含胺的进料流A和/或含光气的进料流P中的惰性材料的浓度。

本发明的方法允许现有装置在不同负载下操作而具有恒定的产品和处理质量。这可以节省对具有不同标称容量的多个装置的购置。

标称容量为化工装置每单位时间所生产的和该装置的设计和尺寸设置所针对的目标产物的量。因此，在标称容量下操作也意指用于实现装置的标称容量的流量（每单位时间的量）。在由相应的胺和光气制备异氰酸酯中，这意指反应器装置被设计用于在特定时间段内制备特定量的异氰酸酯并且为此必须引入特定流量的胺和光气。