CN102317254B - 制备异氰酸酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备异氰酸酯的方法，该方法通过使相应的胺与光气在气相中——任选地在至少一种惰性介质的存在下——反应而实现。所述光气穿过喷射器(1)的第一入口导入反应器(21)中，所述胺穿过喷射器(1)的第二入口导入反应器(21)中。第一入口和第二入口通到混合区(17)中，光气和胺在混合区(17)中混合以形成反应混合物。扩散段(19)与混合区(17)相接，在扩散段(19)中由光气和胺组成的反应混合物的压力和温度增加。

Description

制备异氰酸酯的方法

本发明涉及一种制备异氰酸酯的方法，该方法通过使相应的胺与光气在气相中——如果合适在至少一种惰性介质的存在下——反应而实现，光气穿过喷射器的第一入口进入反应器中，而胺穿过喷射器的第二入口进入反应器中。

异氰酸酯原则上可通过对相应胺经由液相光气化或气相光气化进行光气化而制备。在气相光气化中，需要较高选择性、较低的有毒光气滞留量和较少的能量。

在气相光气化中，含胺的反应物流和含光气的反应物流各自在气态中混合。胺与光气反应，释放HCl，以得到相应的异氰酸酯。含胺的反应物流通常以液相存在，在与含光气的物流混合之前必须被汽化并且如果合适过热。

由于蒸汽压较低，尤其是二胺的蒸汽压较低，汽化在升高的温度下实现。然而，这也造成了胺或二胺的分解反应，例如脱氨基化、脱甲基化、二聚，这对整个方法的选择性具有不利影响。

此外，当两种反应物流接触时，反应转化因高温而快速开始。除了胺光气化为异氰酸酯之外，不想要的副反应和后续反应也开始。例如，已形成的异氰酸酯可与尚未消耗的胺形成脲。此外，还形成碳二亚胺和氰脲酸酯。首先，这对方法的选择性具有不利影响，其次，所形成的固体副产物可导致堵塞并从而对设备的运转时间具有不利影响。因此，通常试图极快地混合反应物流以尽可能地避免出现可促进次要组分形成的混合条件。

例如，EP-A 1319655公开了通过以下方式来制备二异氰酸酯和三异氰酸酯：将相应的汽态二胺和/或三胺与光气分别加热到200℃至600℃范围内的温度并使它们穿过静态混合单元，其中气态反应物流流过并联反应器，将胺通过混合单元中的喷嘴进料至反应器并将光气通过该喷嘴周围的环形间隙进料至反应器。该环形间隙具有与反应器相同的直径。胺的速度与光气的速度相比较高。

EP-A 0928785公开了在一种微结构混合器中混合胺与光气。在该情形下，反应物从组件中以稀自由气流形式流出，然后它们由于扩散和/或湍流而极其迅速地混合。这促进了混合操作并提高了可达到的产率。

EP-A 1555258中记载了通过以下方式而实施的异氰酸酯制备方法：在管式反应器中进行相应胺的光气化，所述反应器在管式反应器旋转轴方向的中心上具有伸长的带夹套的导管。在带夹套的导管的内外壁之间形成同心的环状间隙。为了进行反应，将汽态二胺和/或三胺与光气分别加热至200℃至600℃范围内的温度，然后将汽态二胺和/或三胺经由同心的环状间隙进料到管式反应器，且将光气进料于该管式反应器中剩余横截面积上。

EP-A 1526129记载了一种制备异氰酸酯的方法，其中将含二胺和/或三胺的反应物流经由围绕中心喷嘴的环状间隙供给管式反应器，并将含光气的反应物流经由中心喷嘴供给。该环状间隙具有与反应器相同的直径。为了产生湍流，将湍流发生器布置于中心喷嘴中。

EP-A 0289840还公开了首先通过伸入混合管中的喷嘴引入光气。将胺通过围绕所述喷嘴的环状间隙引入。在引入之前，将光气和胺加热到200℃至600℃、优选200℃至500℃范围内的温度。

所有已知方法的一个缺点在于，由于温度较高，反应在混合时立即开始；并且由于胺和异氰酸酯同时存在，在副反应中还形成相应的脲。

DE-A3842065公开了通过使用喷射器来汽化高沸点物质。将第一反应物在中心喷嘴中以高速度穿过喷射器。由此从环状间隙中吸入了第二反应物。这导致了第二反应物进料至反应器中的进料区域压力降低。因此，汽化可在较低温度下完成。然而，这导致了离开喷射器的反应混合物的温度低于合适的反应温度。

本发明的一个目的为提供一种通过以下方式制备异氰酸酯的方法：使相应的胺与光气在气相中反应，这使得反应物可快速混合并可进一步减少副产物的形成。

该目的通过这样一种制备异氰酸酯的方法达到，所述方法通过使相应的胺与光气在气相中——如果合适在至少一种惰性介质的存在下——反应而实现，光气穿过喷射器的第一入口进入反应器中，而胺穿过喷射器的第二入口进入反应器中。所述第一入口和所述第二入口通到混合区中，光气和胺在混合区中混合以形成反应混合物。混合区下游接扩散段，在扩散段中由光气和胺组成的反应混合物的压力和温度增加。

光气优选至少以声速进入混合区。这使得混合区中的速度通常为0.5Ma以上，从而使混合区中的温度显著低于反应器中的温度。另外，混合区中的压力也低于反应器中的压力。胺在较低温度下的汽化通过使进入混合区的胺的进料管线中的压力相对于反应器中的压力显著降低而实现。

第一入口和第二入口通到混合区中，优选为中心喷嘴和围绕该中心喷嘴的环形间隙。在一个优选实施方案中，光气穿过中心喷嘴并且胺穿过围绕该中心喷嘴的环形间隙。然而，也可将光气通过围绕该中心喷嘴的环形间隙加入，并将胺通过中心喷嘴加入。当光气经由围绕该中心喷嘴的环形间隙加入时，与经由中心喷嘴加入光气相比，较不易形成沉积物。然而，经由围绕中心喷嘴的环形间隙加入光气在压降方面不利。因此，通常光气经由中心喷嘴供给。

喷射器实现了光气与胺的快速混合。由于光气速度较高，通过喷嘴下游的混合区的流动为湍流，从而因湍动而混合。在混合区下游的扩散段中，温度和压力相对于混合区升高。这使得光气与胺在混合区中的混合在低于反应以最大反应速率进行时温度的一种温度下实施。同时，光气和胺的分压也降低。这使得混合区中的反应速率较低。由于混合区中的反应速率较低，从而制备的异氰酸酯较少。因此，可减少由于异氰酸酯和胺同时存在而导致的副产物的形成，尤其是脲的形成。在扩散段中温度升高至实际反应温度并且达到反应压力。

由于光气的快速流动，优选地穿过中心喷嘴，而在胺输送管线中造成降低的压力，即：对于经由中心喷嘴加入光气而言，在围绕中心喷嘴的环形间隙中和通到该环形间隙的进料管中产生降低的压力。因为物质的沸点取决于压力并且沸点在较低压力下下降，因此胺随着压力的降低而在较低温度下汽化。在较低温度下汽化使得胺的汽化更温和。

胺输送管中以及因此在胺进料管中可达到的压力取决于光气的速度以及喷嘴和环形间隙的几何尺寸。环形间隙和进料管中的压力随光气速度的提高而降低。

胺输送管和胺进料管中、优选地环形间隙中和通到该环形间隙的进料管中达到的合适压力，通常取决于所用胺。胺进料管中的压力优选在0.01至3bara、尤其是0.05至1.5bara范围内。

混合区中的压力优选在0.05至3bara范围内并且混合区中的温度在200至400℃的范围内。混合区中的温度和压力随流入该混合区中的光气和胺的压力和温度而升高。流入该混合区中的光气优选加热至250至450℃范围内的温度。

为了加热光气和胺，并同时汽化胺，使用例如电加热器或者通过燃料燃烧而进行的直接或间接加热。所用燃料通常为燃气，尤其是天然气。然而，由于胺沸点降低，也可例如通过蒸汽加热。此处蒸汽的压力根据胺的沸点进行选择。蒸汽的合适蒸汽压为例如40至100bar范围内。这使得蒸汽的温度在250至311℃范围内。

一般而言，将胺分几个阶段加热至反应温度是必要的。为此，通常首先将胺预加热，然后汽化，然后再过热。通常，汽化需要最长的停留时间，因此导致胺的分解。为了使所述分解最小，在较低温度下的汽化是有利的，例如由于较低的压力而产生的汽化。为了将汽化的胺在汽化后过热至反应温度，用蒸汽加热通常不够。因此，为了进行过热，通常使用电加热器或者通过燃烧燃料而进行的直接或间接加热。

与胺的汽化相比，光气的汽化通常在低得多的温度下实现。为此原因，蒸汽通常用以汽化光气。然而，对于将光气加热到反应温度而言必要的光气过热仅通过电加热或者通过燃烧燃料而直接或间接加热通常是可行的。

在扩散段中，反应混合物的温度升至反应温度。同时，压力也升至反应压力。温度和压力的升高是由扩散段的几何形状导致的。根据所用胺，扩散段中的温度优选升高至250至450℃，压力升高至0.5至3bara。更优选地，扩散段中反应混合物加热到的温度在300至400℃的范围内。反应混合物压缩到的压力更优选在0.8至3.0bara范围内。

光气在第一入口中——优选在中心喷嘴中，或者也可在环形间隙中——加速至声速或超声速，例如借助于拉伐尔喷嘴。因此，光气以声速或超声速从喷嘴中喷出。根据混合区中的压力条件，光气可在离开中心喷嘴后进一步增加至较高速度。

气体的声速通常取决于温度。温度越高，超声速越大。有利地，通过中心喷嘴流入混合区中的光气的温度在250至450℃的范围内。在喷嘴出口处的光气的声速因此优选在210至254m/s范围内。光气进入混合区中的进入速度优选至少等于声速。光气进料管的合适几何构造，例如以拉伐尔喷嘴形式，使得加速至声速及声速以上，即，至超声速。

在混合区中的较高速度使得温度降低且压力降低。光气由此与胺在较低温度和压力下混合并因此以较低反应速率进行反应。这使得未混合状态中的副反应减少并获得较高的选择性。仅在进入扩散段完全混合之后，反应速率才因压力和温度的增长而提高。混合区中出现的较高速率另外使得所形成的任何固体(例如脲、脲基二酮、异氰脲酸酯、盐酸盐或缩二脲)更不易于沉淀，并且因此在装置运转时间方面也是有利的。

光气离开中心喷嘴或者离开环形间隙的速度取决于中心喷嘴和环形间隙的几何形状，优选使得胺离开环形间隙或离开中心喷嘴的速度在30至160m/s范围内。胺更优选以50至150m/s范围内的速度离开环形间隙或离开中心喷嘴。

为了实现光气与胺在混合区中的完全混合，优选混合区的长度与直径的比例(L/D比)大于2。同时，优选L/D比不大于10，以使胺与光气完全混合后由于进入扩散段而导致的压力和温度以及反应速率的增加尽可能快。L/D比例更优选在4至7范围内。

光气与胺在混合区中的快速混合以及所需的温度和压力的降低借助于混合区中优选在50至260m/s范围内的平均速度实现。混合区中平均速度更优选在100至250m/s范围内。该速度尤其通过光气从中心喷嘴中离开的速度实现。在连于混合区下游的扩散段中，反应混合物的速度降低。因此，压力和温度升高。为了达到胺的光气化所需的温度，扩散段出口处的速度优选在1至50m/s范围内。反应混合物在扩散段出口处的速度更优选在2至30m/s范围内。

扩散段下游接常规反应器，其用于胺的光气化的实施以制备异氰酸酯。通常所用的反应器为管式反应器。管式反应器的直径优选等于扩散段的出口直径。

为了实现扩散段中速度的降低并由此实现所需的压力和温度升高，所述扩散段优选具有4至20°范围内的开度角。扩散段的长度相对于扩散段出口处直径的比优选在3至14范围内。所述扩散段更优选具有6至16°范围内的开度角，并且扩散段的长度相对于扩散段出口处直径的比优选在3.5至9.5范围内。

为了实现光气与胺的迅速混合以及为了实现第二入口--通过其加入胺--中必需的压降，优选第二入口的开口横截面积与第一入口--通过其加入光气--的开口横截面积的比在1至20的范围内。第二入口的开口横截面积与第一入口--通过其加入光气--的开口横截面积的比优选在1.2至15的范围内。该比例更优选在1.5至10的范围内。

环形间隙的开口横截面积与喷嘴的开口横截面积的比还导致了反应混合物中光气与胺的比例。胺的比例取决于胺经由环形间隙而被吸入混合区的速度，还取决于环形间隙的横截面积。横截面积越大及胺的速度越高，胺的比例越大。为了通过环形间隙仅将反应所需比例的胺输送到混合区中，可将胺与惰性气体混合。特别是，为了避免形成副产物，优选提供过量的光气。胺中惰性气体的比例使得对于给定几何形状的中心喷嘴和环形间隙，以及给定的光气速度及因此光气体积流量，输送的胺的量可以确定。所加入的惰性介质在反应室中以气体形式存在并且不与反应过程中出现的化合物反应。所用惰性介质可例如为氮气、稀有气体(如氦气或氩气)、芳烃(如氯苯、氯甲苯、邻二氯苯、甲苯、二甲苯、氯萘、十氢化萘)、二氧化碳或一氧化碳。然而，优选使用氮气和/或氯苯为惰性介质。

但例如为了避免光气过量过多，也可将光气加入惰性介质中。

一般而言，惰性介质的加入量使得惰性介质与胺或者与光气的气体体积比为0.0001以上至30，优选0.01以上至15并且更优选0.1以上至5。

可用于制备异氰酸酯的胺为一元胺、二胺、三胺或更高官能度胺。优选使用一元胺或二胺。根据所用胺，形成相应的单异氰酸酯、二异氰酸酯、三异氰酸酯或更高官能度异氰酸酯。优选通过本发明方法制备单异氰酸酯或二异氰酸酯。

胺和异氰酸酯可为脂族的、脂环族的或芳香族的。胺优选为脂族的或脂环族的，更优选为脂族的。

脂环族异氰酸酯为包含至少一个脂环族环体系的那些。

脂族异氰酸酯为仅具有结合至直链或支链的异氰酸酯基团的那些。

芳香族异氰酸酯为具有至少一个结合于至少一个芳香族环体系的异氰酸酯基团的那些。

在本申请中，脂(环)族异氰酸酯为脂环族异氰酸酯和/或脂族异氰酸酯的简化表示。

芳香族单异氰酸酯和二异氰酸酯的实例优选为具有6至20个碳原子的那些，例如异氰酸苯酯、单体的亚甲基2，4’-和/或4，4’-二(苯基异氰酸酯)(MDI)、甲苯2，4-和/或2，6-二异氰酸酯(TDI)和萘基1，5-或1，8-二异氰酸酯(NDI)。

二异氰酸酯优选为脂(环)族二异氰酸酯，更优选具有4至20个碳原子的脂(环)族二异氰酸酯。

常规二异氰酸酯的实例为脂族二异氰酸酯，例如四亚甲基1，4-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(1，6-二异氰酸根合己烷)、八亚甲基1，8-二异氰酸酯、十亚甲基1，10-二异氰酸酯、十二亚甲基1，12-二异氰酸酯、十四亚甲基1，14-二异氰酸酯、1，5-二异氰酸根合戊烷、新戊烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯的衍生物、四甲代苯二甲撑二异氰酸酯(TMXDI)、三甲基己烷二异氰酸酯或四甲基己烷二异氰酸酯，以及3(或4)，8(或9)-双(异氰酸甲酯基)三环[5.2.1.0^2.6]癸烷异构体混合物；以及脂环族二异氰酸酯，例如1，4-、1，3-或1，2-二异氰酸根络环己烷，4，4’-或2，4’-二(二异氰酸环己酯基)甲烷，1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-(异氰酸甲酯基)-环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)，1，3-或1，4-双(异氰酸甲酯基)环己烷，2，4-或2，6-二异氰酸根合-1-甲基环己烷。

优选1，6-二异氰酸根络己烷、1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-(异氰酸甲酯基)环己烷、4，4’-二(异氰酸环己酯基)甲烷和甲苯二异氰酸酯异构体混合物。特别优选1，6-二异氰酸根络己烷、1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-(异氰酸甲酯基)环己烷和4，4’-二(异氰酸环己酯基)甲烷。

在本发明方法中用于生成相应异氰酸酯的反应中的胺为在选定反应条件下，胺、相应的中间体和相应的异氰酸酯以气体形式存在的那些。优选这样的胺，其在反应过程中于反应条件下分解至至多2mol％、更优选至多1mol％且最优选至多0.5mol％。在此特别合适的为胺，尤其是基于具有2-18个碳原子的脂族或脂环族烃的二胺。其实例为1，6-二氨基己烷、1，5-二氨基戊烷、1，3-双(氨基甲基)-环己烷、1-氨基-3，3，5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(IPDA)和4，4’-二氨基二环己基甲烷。优选使用1，6-二氨基己烷(HDA)。

同样可将芳香胺用于本发明方法，其可转化为气相而无显著分解。优选的芳香胺的实例为甲代苯二胺(TDA)，其为2，4-或2，6-异构体形式或其混合物的形式，例如以80∶20至65∶35(mol/mol)的混合物；二氨基苯、2，6-二甲代苯胺、萘二胺(NDA)和2，4’-或4，4’-亚甲基(二苯基胺)(MDA)或其异构体混合物。在这些物质中，优选二胺，特别优选2，4-和/或2，6-TDA或者2，4’-和/或4，4’-MDA。

为了制备单异氰酸酯，同样可使用脂族、脂环族或芳香族胺，通常为一元胺。优选的芳香族一元胺尤其为苯胺。

气相光气化中的目标是使得在反应过程中存在的化合物--即反应物(胺和光气)、中间体(尤其是作为中间体形成的单氨基甲酰基氯和二氨基甲酰基氯)、终产物(二异氰酸酯)以及计量加入的任何惰性化合物--在反应条件下保持处于气相。如果这些或其它组分从气相中沉积出来，例如沉积于反应器壁或其他装置部件上，则这些沉淀物会改变所述组分的传热或流量，这是不期望的。在出现胺盐酸盐的情况下尤其如此，因为所得到的胺盐酸盐易于沉淀出来并且难于再汽化，其中所述胺盐酸盐由游离氨基和氯化氢形成。

除了使用管式反应器以外，还可使用基本上立方形的反应室，例如板式反应器。在这种情况下，将扩散段构造为使得扩散段的出口横截面与反应器的横截面相对应。反应器的长度优选独立于截面形状的选择，从而使得反应器中胺基本完全转化为相应的异氰酸酯。为此目的的反应混合物的接触时间通常为0.001s与少于5s之间、优选0.01至3s，更优选0.015至短于2s。在脂(环)族胺转化的情况下，平均接触时间可更优选为0.015至1.5s、优选0.015至0.5s、尤其是0.02至0.1s并常常为0.025至0.05s。接触时间通过反应器中反应混合物的速度以及反应器长度来确定。

平均接触时间的含义应理解为由反应物混合开始直到其在后处理阶段中离开反应室的时间跨度。在一种优选实施方案中，本发明方法的反应器中的流量特征在于，博登斯坦数(Bodenstein number)大于10、优选大于100并更优选大于500。

由于甚至在扩散段出口处仍存在较高的速度，反应器中的流动通常为湍流。因此，实现了较窄的停留时间分布(其标准偏差较低，通常不大于6％)以及良好的混合。反应器中的颈缩--其还易于引起堵塞--不再需要。然而，将流量均化器纳入例如反应器中可能是可取的，如本领域中普通技术人员所已知的。

如果必要，可以控制反应器内的温度。通常，温度通过反应器的夹套控制。为了建造具有较高设备容量的生产设备，可将多个反应器管并联连接。在该情况下，向各个反应管中的进料经由中心喷嘴及周围的环形间隙以及下游混合区和扩散段进行。各管通常在管束反应器中以管束形式排列。但除了控制反应器的温度以外，还可例如绝热地实施反应。在该情况下，各反应器通常为绝热的。

反应器下游通常接处理单元。一般，离开反应器的气体混合物优选用溶剂在高于130℃的温度下涤气。合适的溶剂优选为任选被卤素原子取代的烃。合适的溶剂例如为己烷、苯、1，3，5-三甲基苯、硝基苯、苯甲醚、氯苯、氯甲苯、邻二氯苯、三氯苯、间苯二甲酸二乙酯(DEIP)、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲苯、氯萘、十氢化萘和甲苯。所用溶剂更优选为单氯苯。然而，所用溶剂还可例如为异氰酸酯。涤气将异氰酸酯选择性地转移到洗涤溶液中。随后，剩余的气体和得到的洗涤溶液优选通过精馏的方式分离为异氰酸酯、溶剂、光气和氯化氢。

离开反应器的气体混合物优选在涤气塔中进行涤气，在该情况下所形成的异氰酸酯通过在惰性溶剂中浓缩而从气体混合物中移出，而过量的光气、氯化氢以及如果合适隋性介质以气体形式穿过后处理装置。优选将惰性溶剂的温度保持在与胺相应的氨基甲酰氯于选定的涤气介质中的溶解温度以上。特别优选将惰性溶剂的温度保持在与胺相应的氨基甲酰氯的熔点以上。

涤气可以本领域中普通技术人员已知的任何所需装置实施。合适的实例为搅拌容器或其他常规装置，例如塔或混合器-澄清器装置。

对离开反应器的混合物进行的涤气和后处理一般如例如WO-A2007/028715中所述实施。

下文将结合附图对本发明进行详细地示例说明。

唯一的附图示出了一种用于实施本发明方法的喷射器的示意图。

喷射器1包括通到中心喷嘴5的管3。管3环绕通至中心喷嘴5的进料管7。进料管7具有管状构造，并具有一个沿管3的轴线延伸的管段9。由此而在进料管7的管段9与围绕进料管7的管段9的管3之间形成环形间隙11。

将光气经由进料管7输送至喷射器1。光气从进料管7经由中心喷嘴5高速喷出。光气优选从中心喷嘴5以声速喷出。

由中心喷嘴5排出的光气形成变宽的射流13，其从环境中夹带介质。这使得环形间隙11中产生降低的压力。环形间隙11中产生的降低的压力使得吸入胺，例如从容纳有胺的储存容器中，胺流经环形间隙11并进入连于管3内中心喷嘴5下游的混合区17。胺的流入在图中以箭头15表示。

在紧接管3内中心喷嘴5下游的混合区17中，由中心喷嘴5流出的光气与由环形间隙11中被光气所夹带的胺混合以得到反应混合物。由于光气速度较高，混合区17中的流动为湍流，并且胺与光气迅速混合。

如上所述，胺和/或光气如果合适可含有一种惰性介质。优选使用氮气或氯苯作为惰性介质。

由于环形间隙11中存在降低的压力，胺实际上在低于优选反应温度的温度下汽化。因此，胺与光气在混合区17中的反应速度降低并且形成较少的异氰酸酯。副产物可通过例如异氰酸酯与胺反应而形成，其量同样因此降低。

混合区17下游接着扩散段19。在扩散段19中，过流横截面积(flowcross section)通常不断增大。为此目的，扩散段19具有4至20°、优选6至16°的开度角α。

在扩散段19中，反应混合物的速度降低。同时，压力升高，并且随着压力升高，温度也升高。扩散段19的长度优选如此选择，即使得在该扩散段出口处存在高反应速度所需的反应温度及相应的压力。

扩散段19下游接反应器21，胺与光气在其中反应以得到异氰酸酯。反应器优选构造为管式反应器。

反应器下游可接用于处理包含异氰酸酯的产物混合物的单元。

实施例

在本发明的一个喷射器喷嘴中，使1.75kg/h的甲代苯二胺和8.5kg/h的光气混合。甲代苯二胺以2，4-TDA与2，6-TDA的80∶20异构体混合物的形式存在。反应在400℃的起始温度和2bara压力下进行。

光气经由直径1.6mm的中心喷嘴输送，并通到内径为2.9mm且L/D比为6的混合管中。胺的入口横截面积为4.6mm²。所需的光气的上游压力为4.4bara。这样得到混合管中的理论速度为190m/s。光气由喷嘴中以245m/s的声速离开。由于光气的加速，其冷却至360℃。由此使得在混合区开始处以及在胺的吸入管路中的压力为约1.25bara。由于压力从2bara降低至1.25bara，胺的沸点可由315℃降低至295℃。由于反应物具有降低的分压，混合区开始处的反应速率比反应器中所存在条件下的反应速率低60％以上。

在连接混合区下游的开度角为12°的扩散段中，直径由2.9mm变宽至18mm。流经扩散段的反应混合物的温度升至400℃，并且压力升高至2bara。

附图标记列表

1喷射器

3管

5中心喷嘴

7进料管

9进料管7的管段

11环形间隙

13变宽的射流

15胺进料

17混合区

19扩散段

21反应器

α开度角

Claims (12)

1.一种制备异氰酸酯的方法，该方法通过使相应的胺与光气在气相中——如果合适在至少一种惰性介质的存在下——反应而实现，光气穿过喷射器(1)的第一入口进入反应器(21)中，而胺穿过喷射器(1)的第二入口进入反应器(21)中，其中光气离开第一入口的速度为声速或超声速，其中所述第一入口和所述第二入口通到混合区(17)中，光气和胺在混合区(17)中混合以形成反应混合物，混合区(17)下游接扩散段(19)，在扩散段(19)中由光气和胺组成的反应混合物的压力和温度增加，其中第二入口中以及通到第二入口的进料管中的压力为0.01至3bara，并且其中扩散段(19)具有4至20°的开度角(α)并且扩散段(19)的长度相对于扩散段出口处扩散段(19)的直径的比在3至14范围内，并且其中流入混合区中的光气被加热至250至450℃范围内的温度且混合区中的温度在200至400℃范围内。

2.权利要求1的方法，其中光气穿过第一入口的流动造成第二入口中以及通到第二入口的胺的进料管中降低的压力。

3.权利要求1的方法，其中第一入口为中心喷嘴(5)，第二入口为围绕该中心喷嘴(5)的喷射器(1)的环形间隙(11)。

4.权利要求1的方法，其中混合区(17)中的压力在0.05至3bara范围内，混合区(17)中的温度在200至400℃的范围内。

5.权利要求1的方法，其中在扩散段(19)中温度升至250至450℃并且压力升至0.5至3bara。

6.权利要求1的方法，其中光气离开中心喷嘴(5)的速度在200至500m/s范围内。

7.权利要求1的方法，其中胺离开环形间隙(11)的速度在30至160m/s范围内。

8.权利要求1的方法，其中混合区(17)的长度与直径的比在2至10范围内。

9.权利要求1的方法，其中混合区(17)中的平均速度在100至250m/s范围内并且扩散段(19)出口处反应混合物的平均速度在1至50m/s范围内。

10.权利要求1的方法，其中加入胺的第二入口与加入光气的第一入口的开口横截面积的比在1至20范围内。

11.权利要求1的方法，其中异氰酸酯为一种单异氰酸酯或二异氰酸酯。

12.权利要求1的方法，其中所用胺为1,6-二氨基己烷、单体的2,4’-和/或4,4’-亚甲基(二苯胺)、2,4-和/或2,6-甲苯二胺或1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷。