JP6535542B2 - 脂肪族ポリイソシアネートの製造方法および脂肪族ポリイソシアネートの製造装置 - Google Patents
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Description
[1]塩化カルボニルと脂肪族ポリアミンとを反応させて、脂肪族ポリイソシアネートおよび加水分解性塩素を含む反応生成物を得る反応工程と、前記反応生成物を加熱処理する熱処理工程と、を含み、前記熱処理工程は、前記反応生成物を、連続撹拌槽型反応器にて加熱する第1工程と、前記第1工程後、前記反応生成物を、管型反応器にて加熱する第2工程とを含んでいることを特徴とする、脂肪族ポリイソシアネートの製造方法、
[2]前記第1工程における前記反応生成物の滞留時間は、前記第2工程における前記反応生成物の滞留時間以下であることを特徴とする、上記[1]に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法、
[3]前記第1工程における熱処理温度は、前記第2工程における熱処理温度以下であることを特徴とする、上記[1]または[2]に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法、
[4]前記第1工程では、前記反応生成物に不活性ガスを導入し、前記第2工程では、前記反応生成物に不活性ガスを導入するか、または、導入せず、前記第2工程において、前記反応生成物に不活性ガスを導入する場合、前記第2工程における不活性ガスの単位時間当たりの流量は、前記第1工程における不活性ガスの単位時間当たりの流量以下であることを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法、
[5]前記第1工程および前記第2工程における熱処理温度は、いずれも、180℃以上245℃以下であることを特徴とする、上記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法、
[6]上記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法を実施するための脂肪族ポリイソシアネートの製造装置であって、塩化カルボニルと脂肪族ポリアミンとを反応させて、脂肪族ポリイソシアネートおよび加水分解性塩素を含む反応生成物を得る反応ユニットと、前記反応生成物を加熱処理する熱処理ユニットと、を備え、前記熱処理ユニットは、連続撹拌槽型反応器から構成される第1熱処理ユニットと、前記第1熱処理ユニットに接続され、管型反応器から構成される第2熱処理ユニットとを備えていることを特徴とする、脂肪族ポリイソシアネートの製造装置
である。
この脂肪族ポリイソシアネートの製造方法では、まず、塩化カルボニルと、脂肪族ポリアミンとを反応させて、反応生成物を調製する。
R1−(NH2)n (1)
(式中、R1は、総炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基、または、総炭素数3〜15の脂環含有炭化水素基を、nは、2〜6の整数を示す。)
R1において、総炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基としては、例えば、1〜6価の、直鎖状または分岐状の総炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基などが挙げられる。
R1−(NCO)n (2)
(式中、R1は、上記一般式(1)のR1と同意義を、nは、上記一般式(1)のnと同意義を示す。)
脂肪族ポリイソシアネートは、塩化カルボニルと、上記一般式(1)で示される脂肪族ポリアミンとの反応による主生成物であって、具体的には、脂肪族ジイソシアネート(例えば、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)など)、脂環族ジイソシアネート(例えば、ビス(イソシアナトメチル)ノルボルナン(NBDI)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI)、4,4'−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、水添トリレンジイソシアネート(H6TDI)など)などが挙げられる。
次いで、反応生成物を加熱処理して、加水分解性塩素を除去する。
第1工程では、反応生成物を、連続撹拌槽型反応器にて加熱する。
次いで、第2工程では、第1工程後の反応生成物を、管型反応器にて加熱する。
また、脂肪族ポリイソシアネートの製造方法は、好ましくは、反応生成物を精製する精製工程を含んでいる。
このような脂肪族ポリイソシアネートの製造方法は、図1に示すように、本発明の脂肪族ポリイソシアネートの製造装置の一実施形態としてのプラント1により、工業的に連続実施される。
加水分解性塩素の濃度(HC濃度)は、JIS K−1603−3(2007)に記載されている加水分解性塩素の求め方に準拠して測定した。
熱処理前後のポリイソシアネートの濃度(質量%)を、ガスクロマトグラフィーにより測定し下記式により、ポリイソシアネートの重合ロスを算出した。
また、ガスクロマトグラフィーの測定条件を以下に示す。
キャリアガス;N2/Airガス
流速;40mL/min
カラム:DB−1(アジレント・テクノロジー社)0.53mm×30m×1.5μm
スプリット比率;10
温度:120〜280℃、昇温速度7℃/min
検出器:FID
実施例1
(1)反応生成物の調製(反応工程)
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、塩化水素導入ライン、塩化カルボニル導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、1,5−ペンタメチレンジアミン380質量部をo−ジクロロベンゼン5000質量部に溶解したポリアミン溶液を仕込んだ。次いで、撹拌を開始し、反応器ジャケットには蒸気を通し、内温を約130℃に保った。そこへ塩化水素400質量部を塩化水素導入ラインから加え、130℃以下、常圧下で塩酸塩化反応を開始した。フィード終了後、加圧反応器内は淡褐白色スラリー状液となった。
(2−1)第1工程(熱処理前半)
次いで、反応生成物を、撹拌機、温度計および窒素導入管を備えた槽型の熱処理装置(CSTRに相当する装置)に、フィードポンプを用いて輸送し、また、窒素を20mL/minで導入するとともに、300rpmで撹拌しながら、常圧下、200℃で加熱処理を開始した。なお、フィードポンプによる輸送速度は、反応生成物の槽内における滞留時間が2時間となるように、調節した。
次いで、上記第1工程で取り出した反応生成物を、温度計、窒素導入管およびオイルヒーターを備えた管型の熱処理装置(PFRに相当する装置)の底部に、フィードポンプを用いて輸送し、また、窒素を20mL/minで導入しながら、常圧下、200℃で加熱処理した。
次いで、熱処理後の反応生成物を、減圧濾過(ろ紙:型式No.5A)した後、その濾液を、撹拌機、フラスコおよび冷却管を備える蒸留装置により、120〜140℃、1.7〜2.4kPaの条件で蒸留(精留)した。
熱処理の前半および後半の両方で、CSTRに相当する装置を用いた。
熱処理の前半および後半の両方で、PFRに相当する装置を用いた。
熱処理の前半と後半とで用いる装置を逆にした以外は、実施例1と同じ操作で、精ペンタメチレンジイソシアネートを得た。
第1工程における熱処理温度を190℃に変更した以外は、実施例1と同じ操作で、精ペンタメチレンジイソシアネートを得た。
第2工程における窒素の導入量を、10mL/minに変更した以外は、実施例1と同じ操作で、精ペンタメチレンジイソシアネートを得た。
第1工程における熱処理時間を1.5時間に変更し、また、第2工程における熱処理時間を2.5時間に変更した以外は、実施例1と同じ操作で、精ペンタメチレンジイソシアネートを得た。
第1工程における熱処理時間を3時間に変更し、また、第2工程における熱処理時間を1時間に変更した以外は、実施例1と同じ操作で、精ペンタメチレンジイソシアネートを得た。
反応工程において、1,5−ジアミノペンタンを、1,6−ジアミノヘキサンに変更した以外は、実施例1と同じ操作で、反応工程、第1工程、第2工程および精製工程を実施し、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(脂肪族ポリイソシアネート)と、加水分解性塩素とを含有する反応生成物を得た。
熱処理の前半および後半の両方で、CSTRに相当する装置を用いた。
熱処理の前半および後半の両方で、PFRに相当する装置を用いた。
熱処理の前半と後半とで用いる装置を逆にした以外は、実施例1と同じ操作で、精ヘキサメチレンジイソシアネートを得た。
2 反応ユニット
5 熱処理ユニット
6 精製ユニット
51 第1熱処理ユニット
52 第2熱処理ユニット
Claims (6)
- 塩化カルボニルと脂肪族ポリアミンとを反応させて、脂肪族ポリイソシアネートおよび加水分解性塩素を含む反応生成物を得る反応工程と、
前記反応生成物を加熱処理する熱処理工程と、
を含み、
前記熱処理工程は、
前記反応生成物に不活性ガスを導入し、前記反応生成物を、連続撹拌槽型反応器にて加熱する第1工程と、
前記第1工程後、前記反応生成物に不活性ガスを導入し、前記反応生成物を、管型反応器にて加熱する第2工程と
を含んでいることを特徴とする、脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。 - 前記第1工程における前記反応生成物の滞留時間は、
前記第2工程における前記反応生成物の滞留時間以下である
ことを特徴とする、請求項1に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。 - 前記第1工程における熱処理温度は、
前記第2工程における熱処理温度以下である
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。 - 前記第2工程における不活性ガスの単位時間当たりの流量は、
前記第1工程における不活性ガスの単位時間当たりの流量以下である
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。 - 前記第1工程および前記第2工程における熱処理温度は、いずれも、180℃以上245℃以下である
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法を実施するための脂肪族ポリイソシアネートの製造装置であって、
塩化カルボニルと脂肪族ポリアミンとを反応させて、脂肪族ポリイソシアネートおよび加水分解性塩素を含む反応生成物を得る反応ユニットと、
前記反応生成物を加熱処理する熱処理ユニットと、
を備え、
前記熱処理ユニットは、
連続撹拌槽型反応器から構成される第1熱処理ユニットと、
前記第1熱処理ユニットに接続され、管型反応器から構成される第2熱処理ユニットと
を備えていることを特徴とする、脂肪族ポリイソシアネートの製造装置。
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