DD132340B1

DD132340B1 - Verfahren zur phosgenierung von aminen zu mono-,di-und polyisocyanaten

Info

Publication number: DD132340B1
Application number: DD18867275A
Authority: DD
Inventors: Hans Iben; Siegfried Kattanek; Lothar Backhauss; Gerd Welschinger; Benno Gansera; Siegbert Loeschau; Albert Meyer
Original assignee: Hans Iben; Siegfried Kattanek; Lothar Backhauss; Gerd Welschinger; Benno Gansera; Siegbert Loeschau; Albert Meyer
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1975-09-23
Publication date: 1983-06-08
Also published as: FR2325637A1; DD132340A1; FR2325637B3

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Phosgenierung von Aminen zu Mono-, Di- und Polyisocyanaten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phosgenierung von Aminen zu Mono-, Di- and Polyisocyanaten, welche Anwendung in der Polyurethanchemie z. B. zur Herstellung von Hartschäumen, Weichschäumen und Lacken finden·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Amine mittels verschiedener Verfahren zu Isocyanaten phosgeniert werden können· Zur günstigeren Gestaltung der Reaktion können inerte Lösungsmittel angewandt werden· Die Lösung des Amins bzw. des Phosgens in einem inerten Lösungsmittel, welche als dünne Schicht mit dauernd sich ändernder Oberfläche auf die innere Oberfläche eines Zylinderrohres aufgebracht wird, ist in der DE-AS 1568 844 beschrieben. Bei diesem Verfahren erfolgt die eigentliche Phosgenierung anschließend in einem Rührkessel·

In der DE-OS 18 11609 erfolgt die Phosgenierung der Amine in einem engen Spalt, durch den ein Gemisch von Phosgen und Isocyanat ringförmig um eine Lösung des Amins geführt wird, wobei zusätzlich durch die Strömungsführung eine Scherwirkung erzielt wird.

Auch, ist nach DS-OS 1593706 bekannt, konzentrische Zwillingsdüsen zur Steigerung des Umsatzes zweier Reaktionspartner zu verwenden·

Die Phosgenierung von Aminen kann auch mittels zweistufiger, kalt- und heißstufiger Phosgenierung in Reaktoren bzw. Kaskaden vorgenommen werden. Der Nachteil dieser Verfahren ist, daß bei sehr hohem Phosgenüberschuß und geringer Aminkonzentration gefahren werden muß, um die Reaktion überhaupt so ablaufen zu lassen, daß eine ausreichende Phosgenierung erfolgt und die Bildung von Nebenprodukten, wie Harnstoff, möglichst unterbunden wird.

Die Vermischung der Reaktionspartner mittels Düse zur Phosgenierung, wobei der Amin-Chlorbenzolstrom rechtwinklig auf den Phosgen-Chlorbenzolstrom trifft ist aus der Literatur auch bekannt. Diese Reaktion verläuft bei einer Temperatur von ca. 150 ⁰C und ЗО at· Die Verweilzeit im Reaktor nach der Düse beträgt ca· 30 s. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei Konzentrationsschwankungen und bei Mengenschwankungen keine einwandfreie Phosgenierung erfolgt. Die gebildeten Nebenprodukte führen hierbei zum Versetzen der Anlage und zwangsläufig zu Stillständen.

Im US-Patent 3847375 ist ein Strahlmischer beschrieben, bei dem die Flüssigkeiten in einzelnen Teilstömen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zugeführt werden. Dieser Mischapparat ist für die Phosgenierung von Aminen nicht geeignet, da eine Rückvermischung nicht ausgeschlossen werden kann. Diese auftretende Rückvermischung bewirkt bei dem reaktionskinetisch sehr schnell ablaufenden Prozeß der Phosgenierung eine Reaktion des bereits gebildeten Isocyanates mit dem zugeführten Amin, was zur Bildung von Harnstoff und anderen Nebenprodukten führt, welche die Anlage zusetzen und damit die Laufzeit auf Stunden bzw. wenige Tage begrenzen. Es ist ein sehr hoher technischer Aufwand notwendig, die zugesetzen Anlagen zu demontieren und su reinigen. Dabei gelangt Luftfeuchtigkeit und Reinigungswasser in die Anlage, welches sich mit den Reaktionsrückständen und dem HCl zur Korrosion führt, wodurch die Lebensdauer der Anlage verringert wird.

Durch die den bekannten Phosgenierungsverfahren anhaftenden Mängel kommt es zu erheblichem Produktionsausfall. Bei der Fahrweise nach dem Stand der Technik beträgt der Druckverlust

ca. 10 kp/cm ·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein ökonomisches Verfahren zur Phosgenierung von Aminen zu Mono-, Di- und Polyisocyanaten, welches Konzentrations- und Mengenschwankungen der Reaktionspartner ausschließt und dadurch hochwertige Mono-, Di- und Polyisocyanate ohne großen Anfall von Hebenprodukten liefert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Phosgenierung von Aminen zu Mono-, Di- und Polyisocyanaten su entwickeln, welches die Laufzeit der Anlage wesentlich verlängert und ihren Verschleiß herabsetzt· Erfiadungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Druck und bei erhöhter Temperatur in Anwesenheit des für beide Reaktanten einheitlichen Lösungsmittels Chlorbenzol und unter Führung des großvolumigen Reaktanten Phosgen-Chlorbenzolgemisch in einem inneren und äußeren Ringstrom und des kleinvolumigen Reaktanten Amin-Chlorbenzolgemisch im mittleren Ringstrom bei unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten die Ringströme zueinander parallel und mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit rotierend geführt werden.

Das Amin-Chlorbenzolgemisch und/oder das Phosgen-Chlorbenzolgemisch werden vor Eintritt in den Reaktor durch entsprechende Drallkörper in gegenläufig rotierende Bewegungen versetzt. Um eine für die Reaktion möglichst große Phasenkontaktfläche zu erreichen, wird die Schichtdicke des Amin-Chlorbenzolgemisches extrem klein gegenüber der Schichtdicke des Phosgen-Chlorbenzolgemisches vorzugsweise im Verhältnis 1 : 10 gehalten.

- Zj. -

Der Effekt der günstigeren "Vermischung des Amin-Chlorbenzolgemisch.es mit dem Phosgen-Chlorbenzolgemisch wird durch die Wahl einer wesentlich größeren Relativgeschwindigkeit zwischen dem Amin-Chlorbenzolgemisch und dem Phosgen-Chlorbenzolgemisch erreicht. Die Eelativgeschwindigkeit der Reaktionspartner wird vorzugsweise im Verhältnis 1:8 gewählt· Das Seaktionsgemisch wird durch eine Mischstreoke geführt und gelangt über einen Diffusor in einen Reaktor. Der Durchmesser der Mischstrecke beträgt ca. 50 % des Durchmessers des Reaktors. Dadurch werden Ablöseerscheinungen des im Überschuß gefahrenen Chlorbenzol-Phosgengemisches von den Rahdzonen vermieden· Die Phosgenierung erfolgt zweckmäßigerweise bei Temperaturen bis 190 ⁰C und einem Druck von 6 MPa. Das Verfahren wird im vertikal oder horizontal ausgeführten Reaktor durchgeführt·

Vorteilhaft bei dem erfingungsgemäßen Verfahren ist, daß der Druckverlust gegenüber dem bekannten Verfahren nur zwischen 0,1 MPa und 0,5 MPa liegt. Durch dieses Verfahren ist es möglich, den Durchsatz in den nachgeschalteten Anlagen um ca. 50 % gegenüber bekannten Anlagen zu erhöhen, bedingt durch die Möglichkeit der Erhöhung der Aminkonzentration bei der erfindungsgemäßen Fahrweise.

Die Bildung von Nebenprodukten wird weitestgehend unterdrückt. Dadurch ergibt sich eine-Erhöhung der Laufzeit der Anlage. Weiterhin ist vorteilhaft* daß Konzentrations- und Mengenschwankungen auf Grund der Parallelströme in einem großen Bereich variierbar sind. Der Verschleiß der Aggregate ist gering. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt nur ein Drittel der bei bekannten Verfahren. Die Große des Reaktors kann aus diesem Grunde wesentlich kleiner gehalten werden als bei den bekannten Verfahren. Durch diese Verringerung der Bildung von Nebenprodukten erhöht sich die Laufzeit des Reaktionsrohres, da sich diese unerwünschten nebenprodukte an den Wandungen des Reaktionsrohres absetzen und zum Zuwachsen desselben'führen.

Dieses schnelle Zuwachsen des Reaktionsrohres nach den herkömmlichen Verfahren.· wurde durch das erfindungsgemäSe Verfahren derart herabgesetzt, daß sich die Laufzeit des Reaktionsrohres gegenüber früher von einigen Stunden bis zu 3 Tagen auf б Tage erhöhte·

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden»

Ausführnngsbeispiel

2,5 nr/h Pol^amin-Chlorbenzolgemisch (32 % Polyamin und 68 % Chlorbenzol) werden auf 150 ⁰G aufgeheizt und ringförmig eingespeist in den Phosgenierungsreaktor. Vor Eintritt in den Reaktor wird das Polyamin-Chlorbenzolgemisch durch eine entsprechende Dralieinrichtung in eine rotierende Bewegung versetzt· In und um diesen Polyamin-Chlorbenzolringstroin. wird als Reaktionspartner ein auf 150 ⁰G aufgeheiztes Phosgen-Chlorbenzolgemi sch (65 % Phosgen und 35 % Chlorbenzol) geführt. Der innere Teilstrom des Phosgenchlorbenzolgemisches beträgt dabei ca. 2,5 mr/h und der äußere Teilstrom ca. 5_t5 sr/h. Die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Reaktionspartnern Poljaiain und Phosgen beträgt ca. 15 m/s. Durch dieses Verfahren wird die Phasenkontaktflache zwischen den beiden Eeaktionspartnern PoIyamin und Phosgen stark vergrößert.

Dadurch verläuft die Phosgenierungsreaktion schneller und der Anfall an unerwünschten Nebenprodukten, beispielsweise Polyharnstoffen, wird verringert.

Claims

- б

Brfindungsanapr liehe

1, Verfahren zur Phosgenierung von Aminen zu Mono-, Di- und Polyisocyanaten unter Druck und erhöhter Temperatur in An- *4s««beit das für b«icl£ Äisktaaten einbftitlichfij» lösoagsmittels Chlorbenzol und unter Führung des großvolumigen Reaktanten Phosgen-Chlorbenzolgemisch in einam inneren und äußeren Ringstrora und dea kleinvolumigen Reaktanten Ашіп-Chlorbenzolgemisch im mittleren Ringstrom bei unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten der einzelnen Ringströrae dadurch gekennzeichnet, daß die Ringströme zueinander parallel und mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit rotierend geführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin-Chlorbenzolgemisch und das Phosgen-Chlorbensolgemioch vor Eintritt in den Reaktor in gegenläufig rotierende Bewegungen versetzt
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Amins wesentlich kleiner als die des Phosgens, vorzugsweise im Verhältnis 1 : 10 gewählt wird,
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintritt in den Reaktor die Relativgeschwindigkeit der Reaktionspartner vorzugsweise im Verhältnis 1 : 8 gewählt wird·