KR20150113122A - 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치 - Google Patents

자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법은, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 열분해 공정과, 열분해 공정에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키는 제 1 분리 공정과, 제 1 분리 공정에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키는 제 2 분리 공정과, 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 상기 열분해 공정으로 되돌리는 되돌림 공정을 구비한다.

Description

자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치{METHOD FOR PRODUCING XYLYLENE DIISOCYANATE AND SYSTEM FOR PRODUCING XYLYLENE DIISOCYANATE}
본 발명은 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치에 관한 것이다.
다이아이소사이아네이트는, 2개의 아이소사이아네이트기(-NCO)를 갖는 유기 화합물이고, 폴리우레테인, 폴리요소 등의 원료로서 공업적으로 널리 이용되고 있다.
종래부터, 다이아이소사이아네이트는, 아민과 포스젠의 반응(포스젠법)으로 공업적으로 제조되고 있지만, 포스젠은 독성이 강하여, 그의 취급이 번잡하고, 더구나, 대량의 염산을 부생시키기 때문에, 장치의 부식을 배려할 필요가 있는 등, 여러 가지의 문제가 있어, 이를 대체하는 아이소사이아네이트의 공업적인 제조 방법의 개발이 요망되고 있다.
포스젠을 사용하지 않는 다이아이소사이아네이트의 제조 방법으로서는, 예컨대, 다이아민, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터, 및 알코올을 반응(카바메이트화 반응)시키고, 얻어진 카밤산 에스터(카바메이트)를 열분해하는 것에 의해, 다이아이소사이아네이트를 제조하는 방법(요소법)이 알려져 있다.
구체적으로는, 예컨대, 지환식 다이아민과 알코올 및 요소 및/또는 요소 유도체의 반응에 의해 다이우레테인을 합성하고, 그 후, 얻어진 다이우레테인으로부터 저비점 물질, 중비점 물질 및 고비점 물질을 제거하고, 또 지환식 다이우레테인을 열분해하고, 그 후, 지환식 다이아이소사이아네이트를 유리시키는 한편, 분해 탑저액의 일부를 알코올에 의해 재우레테인화하여, 저비점 물질 분리로 반송하는 지환식 다이아이소사이아네이트의 제조 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 2005-68146호 공보
그러나, 상기한 특허문헌 1에 기재된 방법과 마찬가지로 하여 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 제조하는 경우에는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율이 저하된다는 문제가 있다.
즉, 특허문헌 1에 기재된 방법에 따라서 다이우레테인(별칭 다이카바메이트)을 열분해하여, 다이아이소사이아네이트 및 알코올을 얻는 경우에는, 그의 반응 중간체로서, 모노아이소사이아네이트(별칭 모노우레테인, 모노카바메이트)가 얻어진다.
또한, 상기의 열분해는 가역 반응이기 때문에, 다이아이소사이아네이트와 알코올의 재결합에 의해서, 모노아이소사이아네이트나 다이우레테인이 생기는 경우가 있다.
이들 다이우레테인, 모노아이소사이아네이트 및 다이아이소사이아네이트는, 통상, 서로 평형 관계에 있지만, 다이우레테인이나 모노아이소사이아네이트(모노우레탄) 등의 우레테인 화합물과, 다이아이소사이아네이트나 모노아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트 화합물이 반응하여 알로파네이트화되고, 나아가 얻어진 알로파네이트가 아이소사이아누레이트화되는 경우가 있다.
이와 같은 아이소사이아누레이트화는 불가역 반응이기 때문에, 아이소사이아누레이트화에 의한 생성물(아이소사이아누레이트)은, 아이소사이아네이트 잔사(타르 성분)로서 취출되어, 다이아이소사이아네이트의 수율을 저하시키는 경우가 있다.
이 점에서, 방향 지방족 다이아이소사이아네이트인 자일릴렌 다이아이소사이아네이트는, 지환식 다이아이소사이아네이트 등에 비하여, 알로파네이트화되기 쉽다는 문제가 있다.
그 때문에, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트, 자일릴렌 다이카바메이트 및 자일릴렌 모노아이소사이아네이트(모노카바메이트)는, 상기와 같이 알로파네이트화되고, 또한 얻어진 알로파네이트가 아이소사이아누레이트화되는 것에 의해, 다량의 아이소사이아네이트 잔사(타르 성분)를 생성시켜, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율을 저하시킨다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 수율 좋게 제조할 수 있는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법은, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 열분해 공정과, 상기 열분해 공정에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키는 제 1 분리 공정과, 상기 제 1 분리 공정에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키는 제 2 분리 공정과, 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 상기 열분해 공정으로 되돌리는 되돌림 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법에서는, 상기 알코올 함유 성분에 있어서의 알코올의 함유량이 상기 알코올 함유 성분의 총량에 대하여 90질량% 이상인 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치는, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 열분해 장치와, 상기 열분해 장치에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키는 제 1 분리 장치와, 상기 제 1 분리 장치에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키는 제 2 분리 장치와, 상기 제 2 분리 장치에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 상기 열분해 장치로 되돌리는 되돌림 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치에서는, 상기 알코올 함유 성분에 있어서의 알코올의 함유량이 상기 알코올 함유 성분의 총량에 대하여 90질량% 이상인 것이 적합하다.
본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 자일릴렌 다이카바메이트가 열분해되고, 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분이 분리된다(제 1 분리).
이와 같이 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 알코올 함유 성분 중에 함유되도록 분리하면, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 알로파네이트화 등의 부반응을 억제할 수 있어, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올이 분리되고(제 2 분리), 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트가 되돌려져, 열분해에 제공된다. 그 때문에, 자일릴렌 다이카바메이트를 효율 좋게 사용할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법이 채용되는 플랜트의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법에서는, 우선, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해한다(열분해 공정).
자일릴렌 다이카바메이트는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있으며, 구체적으로는, 예컨대, 자일릴렌 다이아민과, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터와, 알코올의 반응에 의해 제조할 수 있다.
자일릴렌 다이아민으로서는, 예컨대, 1,3-자일릴렌 다이아민, 1,4-자일릴렌 다이아민 등을 들 수 있고, 이들을 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
N-비치환 카밤산 에스터는, 카밤오일기에서의 질소 원자가 작용기에 의해 치환되어 있지 않는(즉, 질소 원자가 2개의 수소 원자와 1개의 탄소 원자에 결합되는) 카밤산 에스터이고, 예컨대, 하기 화학식(1)로 표시된다.
R1O-CO-NH2 (1)
(화학식 중, R1은 알킬기, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다.)
상기 화학식(1) 중, R1에 있어서, 알킬기로서는, 예컨대, 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-뷰틸, iso-뷰틸, sec-뷰틸, tert-뷰틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, iso-옥틸, 2-에틸헥실 등의 탄소수 1∼8의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기, 예컨대, 사이클로헥실, 사이클로도데실 등의 탄소수 5∼10의 지환식 포화 탄화수소기 등을 들 수 있다.
R1에 있어서, 알킬기로서, 바람직하게는 탄소수 1∼8의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기, 보다 바람직하게는 탄소수 2∼6의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기, 더 바람직하게는 탄소수 2∼6의 직쇄상의 포화 탄화수소기를 들 수 있다.
상기 화학식(1)에 있어서, R1이 알킬기인 N-비치환 카밤산 에스터로서는, 예컨대, 카밤산 메틸, 카밤산 에틸, 카밤산 n-프로필, 카밤산 iso-프로필, 카밤산 n-뷰틸, 카밤산 iso-뷰틸, 카밤산 sec-뷰틸, 카밤산 tert-뷰틸, 카밤산 펜틸, 카밤산 헥실, 카밤산 헵틸, 카밤산 옥틸, 카밤산 iso-옥틸, 카밤산 2-에틸헥실 등의 포화 탄화수소계 N-비치환 카밤산 에스터, 예컨대, 카밤산 사이클로헥실, 카밤산 사이클로도데실 등의 지환식 포화 탄화수소계 N-비치환 카밤산 에스터 등을 들 수 있다.
상기 화학식(1) 중, R1에 있어서, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기로서는, 예컨대, 페닐, 톨릴, 자일릴, 바이페닐, 나프틸, 안트릴, 페난트릴 등의 탄소수 6∼18의 아릴기를 들 수 있다. 또한, 그 치환기로서는, 예컨대, 하이드록실기, 할로젠 원자(예컨대, 염소, 불소, 브롬 및 요오드 등), 사이아노기, 아미노기, 카복실기, 알콕시기(예컨대, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기 등), 아릴옥시기(예컨대, 페녹시기 등), 알킬싸이오기(예컨대, 메틸싸이오, 에틸싸이오, 프로필싸이오, 뷰틸싸이오 등의 탄소수 1∼4의 알킬싸이오기 등) 및 아릴싸이오기(예컨대, 페닐싸이오기 등) 등을 들 수 있다. 또한, 치환기가 아릴기에 복수 치환되는 경우에는, 각 치환기는 서로 동일해도 각각 상이해도 된다.
상기 화학식(1)에 있어서, R1이 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기인 N-비치환 카밤산 에스터로서는, 예컨대, 카밤산 페닐, 카밤산 톨릴, 카밤산 자일릴, 카밤산 바이페닐, 카밤산 나프틸, 카밤산 안트릴, 카밤산 페난트릴 등의 방향족 탄화수소계 N-비치환 카밤산 에스터 등을 들 수 있다.
이들 N-비치환 카밤산 에스터는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
N-비치환 카밤산 에스터로서, 바람직하게는, 상기 화학식(1)에 있어서, R1이 알킬기인 N-비치환 카밤산 에스터를 들 수 있다.
또한, 카바메이트화 반응의 원료 성분으로서 이용되는 N-비치환 카밤산 에스터에는, 상세하게는 후술하지만, 바람직하게는, 카바메이트화 반응 후에 분리된 저비점 성분(후술)으로부터, 추가로 분리하여 얻어지는 N-비치환 카밤산 에스터가 포함된다.
알코올은, 예컨대, 1∼3급의 1가 알코올이고, 예컨대, 하기 화학식(2)로 표시된다.
R1-OH (2)
(화학식 중, R1은 상기 화학식(1)의 R1과 동일한 의미를 나타낸다.)
상기 화학식(2) 중, R1은 상기 화학식(1)의 R1과 동일한 의미, 즉, 알킬기, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기를 나타낸다.
상기 화학식(2)에 있어서, R1이 상기한 알킬기인 알코올로서는, 예컨대, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-뷰탄올(1-뷰탄올), iso-뷰탄올, sec-뷰탄올, tert-뷰탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, iso-옥탄올, 2-에틸헥산올 등의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소계 알코올, 예컨대, 사이클로헥산올, 사이클로도데칸올 등의 지환식 포화 탄화수소계 알코올 등을 들 수 있다.
또한, 상기 화학식(2)에 있어서, R1이 상기한 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴기인 알코올로서는, 예컨대, 페놀, 하이드록시톨루엔, 하이드록시자일렌, 바이페닐알코올, 나프탈렌올, 안트라센올, 페난트렌올 등을 들 수 있다.
이들 알코올은, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
알코올로서, 바람직하게는, 상기 화학식(2)에 있어서, R1이 알킬기인 알코올을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 R1이 탄소수 1∼8의 알킬기인 알코올을 들 수 있고, 더 바람직하게는 R1이 탄소수 2∼6의 알킬기인 알코올을 들 수 있다.
또, 카바메이트화 반응의 원료 성분으로서 이용되는 알코올에는, 바람직하게는, 카바메이트화 반응에 있어서 N-비치환 카밤산 에스터를 원료 성분으로서 이용한 경우에 부생하는 알코올(후술), 및 자일릴렌 다이카바메이트의 열분해 반응에 의해 얻어지는 분해액으로부터 분리되는 알코올(후술)이 포함된다.
그리고, 이 방법에서는, 상기한 자일릴렌 다이아민과, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터와, 알코올을 배합하여, 바람직하게는 액상에서 반응시킨다.
자일릴렌 다이아민과, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터와, 알코올의 배합 비율은, 특별히 제한은 없고, 비교적 광범위에서 적절히 선택할 수 있다.
통상은, 요소 및 N-비치환 카밤산 에스터의 배합량, 및 알코올의 배합량이, 자일릴렌 다이아민의 아미노기에 대하여 등몰 이상 있으면 되고, 그 때문에, 요소 및/또는 상기한 N-비치환 카밤산 에스터나, 알코올 그 자체를, 이 반응에 있어서의 반응 용매로서 이용할 수도 있다.
한편, 요소 및/또는 상기한 N-비치환 카밤산 에스터나, 알코올을 반응 용매로서 겸용하는 경우에는, 필요에 따라 과잉량의 요소 및/또는 상기한 N-비치환 카밤산 에스터나 알코올이 이용되지만, 과잉량이 많으면, 반응 후의 분리 공정에서의 소비 에너지가 증대되기 때문에, 공업 생산상 부적합하게 된다.
그 때문에, 요소 및/또는 상기한 N-비치환 카밤산 에스터의 배합량은, 자일릴렌 다이카바메이트의 수율을 향상시키는 관점에서, 자일릴렌 다이아민의 아미노기 1개에 대하여 0.5∼20배몰, 바람직하게는 1∼10배몰, 더 바람직하게는 1∼5배몰 정도이며, 알코올의 배합량은, 자일릴렌 다이아민의 아미노기 1개에 대하여 0.5∼100배몰, 바람직하게는 1∼20배몰, 더 바람직하게는 1∼10배몰 정도이다.
또한, 이 반응에 있어서, 반응 용매는 반드시 필요하지는 않지만, 예컨대, 반응 원료가 고체인 경우나 반응 생성물이 석출되는 경우에는, 예컨대, 지방족 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 에터류, 나이트릴류, 지방족 할로젠화 탄화수소류, 아마이드류, 나이트로 화합물류나, N-메틸피롤리딘온, N,N-다이메틸이미다졸리딘온, 다이메틸설폭사이드 등의 반응 용매를 배합하는 것에 의해, 조작성을 향상시킬 수 있다.
또한, 반응 용매의 배합량은, 목적 생성물인 자일릴렌 다이카바메이트가 용해되는 정도의 양이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 공업적으로는, 반응액으로부터 반응 용매를 회수할 필요가 있기 때문에, 그 회수에 소비되는 에너지를 가능한 한 저감하고, 또한 배합량이 많으면, 반응 기질 농도가 저하되어 반응 속도가 늦어지기 때문에, 가능한 한 적은 편이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 자일릴렌 다이아민 1질량부에 대하여 통상 0∼500질량부, 바람직하게는 0∼100질량부의 범위로 이용된다.
또한, 이 반응에 있어서는, 반응 온도는, 예컨대, 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상이며, 예컨대, 350℃ 이하, 바람직하게는 300℃ 이하의 범위에서 적절히 선택된다. 반응 온도가 이보다 낮으면, 반응 속도가 저하되는 경우가 있는 한편, 이보다 높으면, 부반응이 증대되어 자일릴렌 다이카바메이트의 수율이 저하되는 경우가 있다.
또한, 반응 압력은, 통상, 대기압이지만, 반응액 중의 성분의 비점이 반응 온도보다도 낮은 경우에는 가압해도 되고, 나아가서는, 필요에 따라 감압해도 된다.
또한, 반응 시간은, 예컨대, 0.1시간 이상, 바람직하게는 0.5시간 이상이며, 예컨대, 20시간 이하, 바람직하게는 10시간 이하이다. 반응 시간이 이보다 짧으면, 자일릴렌 다이카바메이트의 수율이 저하되는 경우가 있다. 한편, 이보다 길면, 공업 생산상 부적합하게 된다.
또한, 이 방법에 있어서는, 촉매를 이용할 수도 있다.
촉매로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 염화주석(II), 염화주석(IV), 아세트산납, 인산납, 염화안티몬(III), 염화안티몬(V), 알루미늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄-아이소뷰티레이트, 삼염화알루미늄, 염화비스무트(III), 아세트산구리(II), 황산구리(II), 질산구리(II), 비스-(트라이페닐-포스핀옥사이드)-염화구리(II), 몰리브데넘산구리, 아세트산은, 아세트산금, 산화아연, 염화아연, 아세트산아연, 아연 아세토닐아세테이트, 옥탄산아연, 옥살산아연, 헥실산아연, 벤조산아연, 운데실산아연, 산화세륨(IV), 아세트산우라닐, 타이타늄 테트라아이소프로파놀레이트, 타이타늄 테트라뷰타놀레이트, 사염화타이타늄, 타이타늄 테트라페놀레이트, 나프텐산타이타늄, 염화바나듐(III), 바나듐 아세틸아세토네이트, 염화크로뮴(III), 산화몰리브데넘(VI), 몰리브데넘 아세틸아세토네이트, 산화텅스텐(VI), 염화망간(II), 아세트산망간(II), 아세트산망간(III), 아세트산철(II), 아세트산철(III), 인산철, 옥살산철, 염화철(III), 브롬화철(III), 아세트산코발트, 염화코발트, 황산코발트, 나프텐산코발트, 염화니켈, 아세트산니켈, 나프텐산니켈 등을 들 수 있다.
또, 촉매로서는, 예컨대, Zn(OSO2CF3)2(다른 표기: Zn(OTf)2, 트라이플루오로메테인설폰산아연), Zn(OSO2C2F5)2, Zn(OSO2C3F7)2, Zn(OSO2C4F9)2, Zn(OSO2C6H4CH3)2(p-톨루엔설폰산아연), Zn(OSO2C6H5)2, Zn(BF4)2, Zn(PF6)2, Hf(OTf)4(트라이플루오로메테인설폰산하프늄), Sn(OTf)2, Al(OTf)3, Cu(OTf)2 등도 들 수 있다.
이들 촉매는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
또한, 촉매의 배합량은, 자일릴렌 다이아민 1몰에 대하여, 예컨대, 0.000001∼0.1몰, 바람직하게는 0.00005∼0.05몰이다. 촉매의 배합량이 이보다 많아도, 그 이상의 현저한 반응 촉진 효과가 보이지 않는 반면, 배합량의 증대에 의해 비용이 상승하는 경우가 있다. 한편, 배합량이 이보다 적으면, 반응 촉진 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
한편, 촉매의 첨가 방법은, 일괄 첨가, 연속 첨가 및 복수회의 단속 분할 첨가 중 어느 첨가 방법이라도 반응 활성에 영향을 주는 일이 없어, 특별히 제한되는 것은 아니다.
그리고, 이 반응은, 상기한 조건에서, 예컨대, 반응 용기 내에, 자일릴렌 다이아민, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터, 알코올, 및 필요에 따라 촉매, 반응 용매를 투입하여, 교반 또는 혼합하면 된다.
이것에 의해, 주생성물로서, 자일릴렌 다이카바메이트가 생성된다.
또한, 이 반응에 있어서는, 암모니아가 부생된다.
또한, 이 반응에 있어서, N-비치환 카밤산 에스터를 배합하는 경우에는, 예컨대, 하기 화학식(3)으로 표시되는 알코올이 부생된다.
R1-OH (3)
(화학식 중, R1은 상기 화학식(1)의 R1과 동일한 의미를 나타낸다.)
또한, 이 반응에 있어서는, 예컨대, 하기 화학식(4)로 표시되는 N-비치환 카밤산 에스터가 부생된다.
R1O-CO-NH2 (4)
(화학식 중, R1은 상기 화학식(1)의 R1과 동일한 의미를 나타낸다.)
또한, 이 반응에 있어서, 반응 형식으로서는, 회분식, 연속식 중 어느 형식도 채용할 수 있다.
이어서, 이 방법에서는, 얻어진 반응액으로부터, 공지된 방법에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트를 분리함과 더불어, 예컨대, 과잉(미반응)의 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터, 과잉(미반응)의 알코올, 부생하는 알코올(상기 화학식(3)), N-비치환 카밤산 에스터(상기 화학식(4)) 등을 저비점 성분(경비분(輕沸分))으로서 분리한다.
한편, 바람직하게는, 저비점 성분(경비분)으로부터 조(粗)분리한 알코올(과잉(미반응)의 알코올 및 부생하는 알코올)을 카바메이트화 반응의 원료 성분으로서 이용한다.
이것에 의해, 저비점 성분(경비분)으로부터 조분리한 알코올을 공업적으로 유효 이용할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 저비점 성분(경비분)으로부터 조분리한 N-비치환 카밤산 에스터를 카바메이트화 반응의 원료 성분으로서 이용한다.
이것에 의해, 저비점 성분(경비분)으로부터 조분리한 N-비치환 카밤산 에스터를 공업적으로 유효 이용할 수 있다.
그리고, 이 방법에서는, 상기와 같이 하여 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 것에 의해, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트(1,3-자일릴렌 다이아이소사이아네이트, 1,4-자일릴렌 다이아이소사이아네이트), 및 부생물인 하기 화학식(5)로 표시되는 알코올을 생성시킨다.
R1-OH (5)
(화학식 중, R1은 상기 화학식(1)의 R1과 동일한 의미를 나타낸다.)
이 열분해는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액상법, 기상법 등의 공지된 분해법을 이용할 수 있다.
기상법에서는, 열분해에 의해 생성되는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올은, 기체상의 생성 혼합물로부터, 분별 응축에 의해서 분리할 수 있다. 또한, 액상법에서는, 열분해에 의해 생성되는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올은, 예컨대, 증류나, 담지 물질로서의 용제 및/또는 불활성 가스를 이용하여 분리할 수 있다.
열분해로서, 바람직하게는, 작업성의 관점에서, 액상법을 들 수 있다.
이와 같은 방법에 있어서, 자일릴렌 다이카바메이트는, 바람직하게는, 불활성 용매의 존재 하에서, 열분해된다.
불활성 용매는, 적어도, 자일릴렌 다이카바메이트를 용해시키고, 자일릴렌 다이카바메이트 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트에 대하여 불활성이며, 또한 열분해 시에 반응하지 않으면(즉, 안정적이면), 특별히 제한되지 않지만, 열분해 반응을 효율 좋게 실시하기 위해서는, 생성되는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트보다도 고비점인 것이 바람직하다.
이와 같은 불활성 용매로서는, 압력 조건 등에 따라 적절히 선택되지만, 예컨대, 방향족계 탄화수소류 등을 들 수 있다.
방향족 탄화수소류로서는, 예컨대, 벤젠(비점: 80℃), 톨루엔(비점: 111℃), o-자일렌(비점: 144℃), m-자일렌(비점: 139℃), p-자일렌(비점: 138℃), 에틸벤젠(비점: 136℃), 아이소프로필벤젠(비점: 152℃), 뷰틸벤젠(비점: 185℃), 사이클로헥실벤젠(비점: 237∼340℃), 테트랄린(비점: 208℃), 클로로벤젠(비점: 132℃), o-다이클로로벤젠(비점: 180℃), 1-메틸나프탈렌(비점: 245℃), 2-메틸나프탈렌(비점: 241℃), 1-클로로나프탈렌(비점: 263℃), 2-클로로나프탈렌(비점: 264∼266℃), 트라이페닐메테인(비점: 358∼359℃(754mmHg)), 1-페닐나프탈렌(비점: 324∼325℃), 2-페닐나프탈렌(비점: 357∼358℃), 바이페닐(비점: 255℃), 다이벤질톨루엔(비점: 391℃) 등을 들 수 있다.
또한, 이와 같은 용매는, 시판품으로서도 입수 가능하고, 예컨대, 배럴 프로세스(Barrel Process)유 B-01(방향족 탄화수소류, 비점: 176℃), 배럴 프로세스유 B-03(방향족 탄화수소류, 비점: 280℃), 배럴 프로세스유 B-04AB(방향족 탄화수소류, 비점: 294℃), 배럴 프로세스유 B-05(방향족 탄화수소류, 비점: 302℃), 배럴 프로세스유 B-27(방향족 탄화수소류, 비점: 380℃), 배럴 프로세스유 B-28AN(방향족 탄화수소류, 비점: 430℃), 배럴 프로세스유 B-30(방향족 탄화수소류, 비점: 380℃), 배럴 썸(Barrel Therm) 200(방향족 탄화수소류, 비점: 382℃), 배럴 썸 300(방향족 탄화수소류, 비점: 344℃), 배럴 썸 400(방향족 탄화수소류, 비점: 390℃), 배럴 썸 1H(방향족 탄화수소류, 비점: 215℃), 배럴 썸 2H(방향족 탄화수소류, 비점: 294℃), 배럴 썸 350(방향족 탄화수소류, 비점: 302℃), 배럴 썸 470(방향족 탄화수소류, 비점: 310℃), 배럴 썸 PA(방향족 탄화수소류, 비점: 176℃), 배럴 썸 330(방향족 탄화수소류, 비점: 257℃), 배럴 썸 430(방향족 탄화수소류, 비점: 291℃)(이상, 마쓰무라석유사제), NeoSK-OIL 1400(방향족 탄화수소류, 비점: 391℃), NeoSK-OIL 1300(방향족 탄화수소류, 비점: 291℃), NeoSK-OIL 330(방향족 탄화수소류, 비점: 331℃), NeoSK-OIL 170(방향족 탄화수소류, 비점: 176℃), NeoSK-OIL 240(방향족 탄화수소류, 비점: 244℃), KSK-OIL 260(방향족 탄화수소류, 비점: 266℃), KSK-OIL 280(방향족 탄화수소류, 비점: 303℃)(이상, 소켄테크닉스사제) 등을 들 수 있다.
또한, 불활성 용매로서는, 추가로 에스터류(예컨대, 프탈산다이옥틸, 프탈산다이데실, 프탈산다이도데실 등), 열매체로서 상용되는 지방족계 탄화수소류 등도 들 수 있다.
이와 같은 불활성 용매는, 단독 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
불활성 용매의 배합량은, 자일릴렌 다이카바메이트 1질량부에 대하여 0.001∼100질량부, 바람직하게는 0.01∼80질량부, 보다 바람직하게는 0.1∼50질량부의 범위이다.
또한, 열분해에 있어서는, 예컨대, 불활성 용매를 자일릴렌 다이카바메이트에 배합하고, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해한 후, 그 불활성 용매를 분리 및 회수하고, 재차, 열분해에 있어서 자일릴렌 다이카바메이트에 배합할 수 있다.
열분해 반응의 반응 조건은, 적절히 설정되지만, 열분해 온도가, 통상 350℃ 이하이며, 바람직하게는 80∼350℃, 보다 바람직하게는 100∼300℃이다. 80℃보다도 낮으면, 실용적인 반응 속도가 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한 350℃를 초과하면, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 중합 등, 바람직하지 않은 부반응을 일으키는 경우가 있다. 또한, 열분해 반응 시의 압력은, 상기의 열분해 반응 온도에 대하여, 생성되는 알코올이 기화될 수 있는 압력인 것이 바람직하고, 설비면 및 용역면에서 실용적으로는, 0.133∼90kPa인 것이 바람직하다.
또, 이 방법에서는, 필요에 따라, 촉매를 첨가할 수도 있다.
촉매는, 그들의 종류에 따라 다르지만, 상기 반응 시, 반응 후의 증류 분리의 전후, 자일릴렌 다이카바메이트의 분리의 전후 중, 어느 때에 첨가해도 된다.
열분해에 이용되는 촉매로서는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 하이드록실기의 우레테인화 반응에 이용되는, Sn, Sb, Fe, Co, Ni, Cu, Cr, Ti, Pb, Mo, Mn 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 단체 또는 그의 산화물, 할로젠화물, 카복실산염, 인산염, 유기 금속 화합물 등의 금속 화합물이 이용된다. 이들 중, 이 열분해에 있어서는, Fe, Sn, Co, Sb, Mn이 부생성물을 생성시키기 어렵게 하는 효과를 발현하기 때문에, 바람직하게 이용된다.
Sn의 금속 촉매로서는, 예컨대, 산화주석, 염화주석, 브롬화주석, 요오드화주석, 폼산주석, 아세트산주석, 옥살산주석, 옥틸산주석, 스테아르산주석, 올레산주석, 인산주석, 이염화다이뷰틸주석, 다이라우르산다이뷰틸주석, 1,1,3,3-테트라뷰틸-1,3-다이라우릴옥시다이스타녹세인 등을 들 수 있다.
Fe, Co, Sb, Mn의 금속 촉매로서는, 예컨대, 그들의 아세트산염, 벤조산염, 나프텐산염, 아세틸아세토네이트염 등을 들 수 있다.
한편, 촉매의 배합량은, 금속 단체 또는 그의 화합물로서, 반응액에 대하여 0.0001∼5질량%의 범위, 바람직하게는 0.001∼1질량%의 범위이다.
또한, 이 열분해 반응에서는, 필요에 따라, 안정제를 배합할 수도 있다.
안정제로서는, 예컨대, o-톨루엔설폰산아마이드, p-톨루엔설폰산아마이드 등을 들 수 있고, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
한편, 안정제의 배합 비율은, 특별히 제한되지 않고, 목적 및 용도에 따라 적절히 설정된다.
또한, 이 열분해 반응은, 자일릴렌 다이카바메이트, 촉매 및 불활성 용매를 일괄적으로 투입하는 회분 반응, 또한 촉매를 포함하는 불활성 용매 중에 감압 하에서 자일릴렌 다이카바메이트를 투입해 가는 연속 반응 중 어느 것으로도 실시할 수 있다.
열분해에 있어서의 자일릴렌 다이카바메이트의 전화율은, 예컨대, 70몰% 이상, 바람직하게는 90몰% 이상이다. 한편, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 전화율은, 후술하는 실시예에 준거하여 구할 수 있다.
한편, 상기의 열분해 공정에서는, 자일릴렌 다이카바메이트의 2개의 카바메이트기가 열분해되는 것에 의해, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 생성되지만, 그 열분해액에는, 추가로, 예컨대, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트(자일릴렌 모노카바메이트)나 자일릴렌 다이카바메이트가 함유되는 경우가 있다.
그리고, 이들 자일릴렌 다이카바메이트, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 등의 카바메이트기를 갖는 화합물에, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트기를 갖는 화합물이 반응하는 것에 의해, 알로파네이트화, 아이소사이아누레이트화 등을 야기하여, 열분해 잔사(아이소사이아네이트 잔사(타르 성분))를 생성시키는 경우가 있다.
그래서, 이 방법에서는, 우선, 열분해 잔사 및 불활성 용매를 포함하는 고비점 성분과, 상기의 열분해 생성물(자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올)을 포함하는 저비점 성분으로 분리한다.
분리 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 증류탑 등을 이용할 수 있다.
그리고, 고비점 성분으로부터는, 필요에 따라, 불활성 용매가 분리되어, 열분해 잔사가 얻어진다. 얻어진 열분해 잔사는, 저류된 후, 폐기된다. 또한, 필요에 따라, 공지된 방법에 의해서 재이용할 수도 있다. 또, 분리된 불활성 용매는 다시 열분해에 사용할 수 있다.
한편, 열분해 생성물은, 예컨대, 증류 등에 의해, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 포함하는 액체 성분과, 알코올을 포함하는 기체 성분으로 분리된 후, 얻어진 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 정제된다.
그러나, 이 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 정제에 있어서, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 중에 알코올이 혼재되면, 그들 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 알코올의 재결합에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트가 생기는 경우가 있다. 그리고, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 함께, 자일릴렌 다이카바메이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트가 혼재하면, 상기와 마찬가지로, 자일릴렌 다이카바메이트, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 등의 카바메이트기를 갖는 화합물에, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트기를 갖는 화합물이 반응하는 것에 의해, 알로파네이트화, 아이소사이아누레이트화 등을 야기하여, 정제 잔사(아이소사이아네이트 잔사(타르 성분))를 생성시키는 경우가 있다.
그래서, 이 방법에서는, 우선, 상기의 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시킨다(제 1 분리 공정).
보다 구체적으로는, 이 방법에서는, 예컨대, 상기의 열분해 생성물을, 우선, 정류탑 등에 의해 기화시켜, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올의 혼합 기체를 얻는다. 그 후, 예컨대, 응축기 등의 분리 장치를 이용해서, 혼합 기체 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 응축시켜, 액체 성분으로서 회수하는 한편, 알코올을 기체 성분으로서 회수한다. 이때, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼재되지 않도록, 분리 조건(온도, 압력 등)이 적절히 설정된다.
구체적으로는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올의 혼합 기체를 얻기 위해, 정류탑을 이용하는 경우, 그 탑정 온도는, 예컨대, 70℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상, 보다 바람직하게는 110℃ 이상이며, 예컨대, 250℃ 이하, 바람직하게는 230℃ 이하, 보다 바람직하게는 210℃ 이하이다. 또한, 탑저 온도는, 예컨대, 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상이며, 예컨대, 350℃ 이하, 바람직하게는 300℃ 이하이다. 또한, 탑저의 체류 시간은, 예컨대, 0.1시간 이상, 바람직하게는 0.5시간 이상이며, 예컨대, 20시간 이하, 바람직하게는 10시간 이하이다.
또한, 혼합 기체 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 응축시키기 위해, 응축기를 이용하는 경우, 그 응축액의 온도는, 예컨대, 20℃ 이상, 바람직하게는 40℃ 이상, 보다 바람직하게는 60℃ 이상이며, 예컨대, 200℃ 이하, 바람직하게는 180℃ 이하, 보다 바람직하게는 160℃ 이하이다.
또한, 이것에 의해, 알코올 함유 성분 중에는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 부성분으로서 혼입된다.
한편, 이때, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 알코올이 재결합하여, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 생성시키지만, 얻어진 자일릴렌 모노아이소사이아네이트는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 함께, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 함유된다.
아이소사이아네이트 함유 성분 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트(주성분)의 함유량은, 아이소사이아네이트 함유 성분의 용매를 제외한 총량에 대하여, 예컨대, 70질량% 이상, 바람직하게는 90질량% 이상이다.
또한, 아이소사이아네이트 함유 성분 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율은, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여, 예컨대, 70몰% 이상, 바람직하게는 90몰% 이상이다.
또한, 아이소사이아네이트 함유 성분 중의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 수율은, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여, 예컨대, 30몰% 이하, 바람직하게는 10몰% 이하이다.
또한, 아이소사이아네이트 함유 성분에 있어서의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 함유 비율은, 그들의 총량에 대하여 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가, 예컨대, 80몰% 이상, 바람직하게는 90몰% 이상이다. 또한, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트가, 예컨대, 20몰% 이하, 바람직하게는 10몰% 이하이다.
그리고, 제 1 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 혼합물(아이소사이아네이트 함유 성분)은, 공지된 방법에 의해 정제된다. 정제된 자일릴렌 다이아이소사이아네이트는, 공지된 저류조 등에 저류 및 보존된다. 한편, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 함유하는 아이소사이아네이트 잔사(정제 잔사)가 얻어지는 경우에는, 예컨대, 저류된 후, 폐기된다. 또한, 필요에 따라, 공지된 방법에 의해서 재이용할 수도 있다.
그리고, 이와 같이 알코올 함유 성분 중에 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 함유되도록 분리하면, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 알로파네이트화 등의 부반응을 억제할 수 있어, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
즉, 예컨대, 아이소사이아네이트 성분이, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 함께 알코올을 함유하는 경우에는, 그 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올의 재결합에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트(모노카바메이트)가 생긴다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트, 자일릴렌 다이카바메이트 및 자일릴렌 모노아이소사이아네이트(모노카바메이트)가 반응하여 알로파네이트화되고, 또한 얻어진 알로파네이트가 아이소사이아누레이트화되어 아이소사이아네이트 잔사를 생성시키는 경우가 있다.
이에 비하여, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것이 억제되어 있으면, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 다이카바메이트나 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 때문에, 자일릴렌 다이카바메이트, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트(모노카바메이트) 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 반응을 억제할 수 있고, 그 결과, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
한편, 상기의 제 1 분리 공정에서는, 알코올 함유 성분(기체 성분) 중에는, 주성분으로서 알코올이 함유됨과 더불어, 부성분으로서 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 함유된다.
알코올 함유 성분 중의 알코올(주성분)의 함유량은, 알코올 함유 성분의 용매를 제외한 총량에 대하여, 예컨대, 90질량% 이상, 바람직하게는 95질량% 이상이며, 통상 99.99질량% 이하이다.
또한, 알코올 함유 성분 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트(부성분)의 함유량은, 알코올 함유 성분의 용매를 제외한 총량에 대하여, 예컨대, 10질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이하이며, 통상 0.01질량% 이상이다.
알코올 함유 성분에 있어서의 알코올 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 함유량이 상기 범위이면, 특히 양호하게, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 알로파네이트화 등의 부반응을 억제할 수 있어, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
이와 같은 알코올 함유 성분을 냉각하여, 응축시키는 경우에는, 알코올 성분 중에 혼재되는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 알코올이 재결합하여, 자일릴렌 다이카바메이트를 생성시킨다.
그래서, 이 방법에서는, 상기의 제 1 분리 공정에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 추가로 분리시킨다(제 2 분리 공정).
제 2 분리 공정에서는, 예컨대, 응축기 등의 분리 장치에 의해서, 상기의 제 1 분리 공정에 의해 얻어진 알코올 함유 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트를 응축시켜, 액체 성분으로서 회수하는 한편, 알코올을 기체 성분으로서 회수한다.
이것에 의해, 제 1 분리 공정에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터, 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리할 수 있다.
이어서, 이 방법에서는, 상기의 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를, 상기한 열분해 공정으로 되돌려, 재차 열분해한다(되돌림 공정).
보다 구체적으로는, 예컨대, 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를, 필요에 따라 정제하여, 열분해 공정에 자일릴렌 다이카바메이트를 제공하기 위한 공급 라인으로 환류시켜, 원료 자일릴렌 다이카바메이트에 혼합하여 이용한다.
이와 같이, 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해 공정으로 되돌리는 것에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트를 효율 좋게 사용할 수 있어, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제 2 분리 공정에서 얻어지는 알코올은, 분리 및 회수된 후, 예컨대, 자일릴렌 다이카바메이트의 제조에 있어서의 원료 성분으로서 이용할 수 있다.
그리고, 이와 같은 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법에서는, 상기한 바와 같이, 자일릴렌 다이카바메이트가 열분해되고, 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분이 분리된다(제 1 분리).
이와 같이 알코올 함유 성분 중에 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 함유되도록 분리하면, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 알로파네이트화 등의 부반응을 억제할 수 있어, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 이와 같은 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법에서는, 상기한 바와 같이, 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올이 분리되고(제 2 분리), 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트가 되돌려져, 열분해에 제공된다. 그 때문에, 자일릴렌 다이카바메이트를 효율 좋게 사용할 수 있다.
그 결과, 이와 같은 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법에서는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율 향상을 도모할 수 있다.
이하에 있어서, 상기한 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법이 공업적으로 실시되는 플랜트의 일 실시형태에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서, 이 플랜트(1)는, 자일릴렌 다이카바메이트로부터 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 제조하는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치이고, 열분해 장치(2)와, 제 1 분리 장치(3)와, 제 2 분리 장치(4)와, 정제 장치(5)와, 용매 회수 장치(6)를 구비하고 있다.
열분해 장치(2)는, 플랜트(1)에 있어서, 자일릴렌 다이카바메이트를 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올로 열분해하기 위해서 설비되어 있다.
이 열분해 장치(2)는, 열분해조(7)와, 열분해조(7)에 접속되는 카바메이트 공급관(8) 및 열분해 생성물 수송관(9)을 구비하고 있다.
열분해조(7)는, 자일릴렌 다이카바메이트를 가열하여, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올로 열분해하는 분해조이고, 온도·압력 제어 가능한 내열 내압 용기로 이루어진다. 한편, 열분해조(7)에는, 도시하지 않지만, 필요에 따라, 예컨대, 열분해조(7)에 용매를 공급하는 용매 공급관 등이 구비되어 있다.
구체적으로는, 열분해조(7)는, 하부가 교반기를 구비하는 분해실로서 형성되고, 상부가 증류 컬럼을 구비하는 유출실(留出室)로서 형성되어 있으며, 예컨대, 유출실의 증류 컬럼의 하단부가, 분해실의 상단부에 접속되어 있다.
카바메이트 공급관(8)은, 예컨대, 자일릴렌 다이카바메이트 및 불활성 용매를 포함하는 혼합액을, 열분해조(7)로 수송하기 위한 카바메이트 수송 라인이고, 그 하류측 단부가 열분해조(7)의 상하 방향 도중의 측부에 접속되어 있다. 또한, 그 상류측 단부는, 도시하지 않지만, 예컨대, 자일릴렌 다이카바메이트를 제조하기 위한 카바메이트 제조 장치(도시하지 않음) 등에 접속되어 있다. 한편, 카바메이트 제조 장치(도시하지 않음)에서는, 예컨대, 상기한 바와 같이, 자일릴렌 다이아민과, 요소 및/또는 N-비치환 카밤산 에스터와, 알코올이, 불활성 용매의 존재 하에서 반응하여, 자일릴렌 다이카바메이트가 제조된다(요소법).
열분해 생성물 수송관(9)은, 자일릴렌 다이카바메이트의 열분해에 의해 얻어지는 혼합물, 구체적으로는, 열분해 반응에 의해 생성되는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올, 나아가서는, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트, 자일릴렌 다이카바메이트 등을 포함하는 열분해 생성물을, 제 1 분리 장치(3)(후술)로 수송하기 위한 열분해 생성물 수송 라인이고, 그 하류측 단부가 제 1 분리 장치(3)의 제 1 응축기(12)(후술)의 상하 방향 도중의 측부에 접속되어 있다. 또한, 그 상류측 단부는 열분해조(7)의 유출실(증류 컬럼)의 정부(頂部) 등에 접속되어 있다.
제 1 분리 장치(3)는, 열분해 장치(2)에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키기 위해서 설비되어 있다.
구체적으로는, 제 1 분리 장치(3)는, 제 1 응축기(12)와, 제 1 응축기(12)에 접속되는 제 1 응축액 수송관(13) 및 제 1 기화 성분 수송관(14)을 구비하고 있다.
제 1 응축기(12)는, 열분해 장치(2)에서 얻어진 상기의 열분해 생성물을, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 제 1 응축액(아이소사이아네이트 함유 성분)과, 알코올을 주성분으로서 함유하는 제 1 기화 성분(알코올 함유 성분)으로 분리하기 위한 분리기이고, 온도·압력 제어 가능한 내열 내압 용기로 이루어진다.
또한, 제 1 응축기(12)에는, 도시하지 않지만, 제 1 응축기(12) 내를 감압하기 위한 감압 수단(진공 펌프 등)이나, 제 1 응축기(12) 내의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(예컨대, 히터 및 쿨러 등), 제 1 응축기(12) 내의 온도를 관리하기 위한 온도 센서 등이 구비되어 있다.
이와 같은 제 1 응축기(12)는, 열분해 장치(2)의 하류측에서, 열분해 생성물 수송관(9)을 통해서, 열분해 장치(2)에 접속되어 있다.
제 1 응축액 수송관(13)은, 제 1 응축기(12)에서 얻어진 제 1 응축액을, 정제 장치(5)(후술)로 수송하기 위한 제 1 응축액 수송 라인이고, 그 상류측 단부가 제 1 응축기(12)의 저부(底部)에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가 정류탑(16)의 상하 방향 도중의 측부에 접속되어 있다.
제 1 기화 성분 수송관(14)은, 제 1 응축기(12)에서 얻어진 제 1 기화 성분을, 제 2 분리 장치(4)로 수송하기 위한 제 1 기화 성분 수송 라인이고, 그 상류측 단부가 제 1 응축기(12)의 정부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가 제 2 분리 장치(4)의 제 2 응축기(22)(후술)의 상하 방향 도중의 측부에 접속되어 있다.
제 2 분리 장치(4)는, 제 1 분리 장치(3)에서 얻어진 제 1 기화 성분으로부터, 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키기 위해서 설비되어 있다.
구체적으로는, 제 2 분리 장치(4)는, 제 2 응축기(22)와, 제 2 응축기(22)에 접속되는 되돌림 장치로서의 제 2 응축액 환류관(23), 및 제 2 기화 성분 취출관(24)을 구비하고 있다.
제 2 응축기(22)는, 제 1 응축기(12)에서 얻어진 제 1 기화 성분을, 자일릴렌 다이카바메이트를 포함하는 제 2 응축액과, 알코올을 포함하는 제 2 기화 성분으로 분리하기 위한 분리기이고, 온도·압력 제어 가능한 내열 내압 용기로 이루어진다.
또한, 제 2 응축기(22)에는, 도시하지 않지만, 제 2 응축기(22) 내를 감압하기 위한 감압 수단(진공 펌프 등)이나, 제 2 응축기(22) 내의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(예컨대, 히터 및 쿨러 등), 제 2 응축기(22) 내의 온도를 관리하기 위한 온도 센서 등이 구비되어 있다.
이와 같은 제 2 응축기(22)는, 제 1 응축기(12)의 하류측에서, 제 1 기화 성분 수송관(14)을 통해서, 제 1 응축기(12)에 직렬로 접속되어 있다.
제 2 응축액 환류관(23)은, 제 2 응축기(22)에서 얻어진 제 2 응축액(즉, 자일릴렌 다이카바메이트)을, 열분해 장치(2)로 되돌리기 위한 제 2 응축액 환류 라인이고, 그 상류측 단부가 제 2 응축기(22)의 저부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가 열분해 장치(2)의 카바메이트 공급관(8)의 도중 부분에 접속되어 있다.
제 2 기화 성분 취출관(24)은, 제 2 응축기(22)에서 얻어진 제 2 기화 성분을, 플랜트(1)로부터 취출하기 위한 제 2 기화 성분 취출 라인이고, 그 상류측 단부가 제 2 응축기(22)의 정부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가, 도시하지 않지만, 알코올 응축기 등에 접속되어 있다.
정제 장치(5)는, 제 1 분리 장치(3)에서 얻어진 제 1 응축액으로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 분리 및 정제하기 위해서 설비되어 있다.
이 정제 장치(5)는, 정류탑(16)과, 정류탑(16)에 접속되는 모노아이소사이아네이트 함유 잔사 배출관(17) 및 다이아이소사이아네이트 배출관(18)을 구비하고 있다.
정류탑(16)은, 제 1 분리 장치(3)에서 얻어진 제 1 응축액으로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 분리 및 정제하기 위한 정제탑이고, 공지된 증류탑으로 이루어진다.
모노아이소사이아네이트 함유 잔사 배출관(17)은, 정류탑(16)에서 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 정제된 후에 잔존하는 성분, 구체적으로는, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 함유하는 정제 잔사를 배출하기 위한 정제 잔사 배출 라인이고, 그 상류측 단부가 정류탑(16)의 저부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가, 도시하지 않지만, 정제 잔사가 저류되는 정제 잔사 저류조에 접속되어 있다.
다이아이소사이아네이트 배출관(18)은, 정류탑(16)에 있어서 분리 및 정제된 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를, 플랜트(1)로부터 배출시키기 위한 다이아이소사이아네이트 배출 라인이고, 그 상류측 단부가 정류탑(16)의 정부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가, 도시하지 않지만, 아이소사이아네이트 저류 탱크 등에 접속되어 있다.
용매 회수 장치(6)는, 열분해 장치(2)에서 생성된 아이소사이아네이트 잔사와 불활성 용매의 혼합액(1차 잔사)으로부터, 불활성 용매를 분리 및 회수하기 위해서 설비되어 있다.
이 용매 회수 장치(6)는, 용매 분리기(19)와, 잔사 수송관(20), 용매 환류관(21) 및 잔사 배출관(25)을 구비하고 있다.
용매 분리기(19)는, 열분해 장치(2)에서 생성된 아이소사이아네이트 잔사와 불활성 용매의 혼합액(1차 잔사)으로부터, 불활성 용매를 분리하기 위한 분리기이고, 예컨대, 박막 증발기 등의 공지된 증발기 등으로 이루어진다.
용매 분리기(19)에는, 도시하지 않지만, 용매 분리기(19) 내를 교반하기 위한 교반 수단, 용매 분리기(19)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(예컨대, 히터 및 쿨러 등), 용매 분리기(19) 내의 온도를 관리하기 위한 온도 센서 등이 구비되어 있다.
잔사 수송관(20)은, 열분해 장치(2)에서 생성된 아이소사이아네이트 잔사 및 불활성 용매의 혼합액(1차 잔사)을, 용매 분리기(19)로 수송하기 위한 잔사 수송 라인이고, 그 상류측 단부가 열분해조(7)의 저부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가 용매 분리기(19)의 상하 방향 도중의 측부에 접속되어 있다.
용매 환류관(21)은, 용매 분리기(19)에서 분리된 불활성 용매를, 열분해 장치(2)로 환류하기 위한 용매 환류 라인이고, 그 상류측 단부가 용매 분리기(19)의 정부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가 열분해 장치(2)의 카바메이트 공급관(8)의 도중 부분에 접속되어 있다.
잔사 배출관(25)은, 용매 분리기(19)에서 1차 잔사로부터 불활성 용매가 분리된 후에 잔존하는 성분(2차 잔사)을 배출하기 위한 2차 잔사 배출 라인이고, 그 상류측 단부가 용매 분리기(19)의 저부에 접속되어 있다. 또한, 그 하류측 단부가, 도시하지 않지만, 2차 잔사가 저류되는 2차 잔사 저류조에 접속되어 있다.
다음으로, 이 플랜트(1)에 의해서, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 자일릴렌 다이카바메이트가 카바메이트 공급관(8)을 통해서, 열분해 장치(2)의 열분해조(7)로 압력 수송된다. 그리고, 열분해 장치(2)가 연속 운전되어, 자일릴렌 다이카바메이트가, 열분해조(7)에 있어서 상기 조건에서 가열 및 열분해된다.
열분해 조건으로서는, 열분해조(7)에 있어서의 공급 원료의 체류 시간이, 예컨대, 2시간 이상, 바람직하게는 4시간 이상이며, 예컨대, 20시간 이하, 바람직하게는 10시간 이하이다. 또한, 열분해 온도는, 예컨대, 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상이며, 예컨대, 350℃ 이하, 바람직하게는 300℃ 이하이다. 또한, 압력 조건이, 예컨대, 0.133kPa 이상 90kPa 이하이다.
이것에 의해, 분해액으로서, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올을 포함하는 열분해 생성물이 얻어진다. 또한, 이것과 함께, 열분해 잔사가 얻어진다.
열분해조(7)에서 얻어진 상기의 열분해 생성물은, 분해실로부터 유출실에 도입되고, 기체 성분으로서, 열분해 생성물 수송관(9)을 통해서, 제 1 분리 장치(3)의 제 1 응축기(12)에 도입된다.
제 1 응축기(12)에서는, 상기의 열분해 생성물이, 제 1 분리 조건에서 응축된다.
제 1 분리 조건, 즉, 제 1 응축기(12)에 있어서의 응축 조건은, 사용되는 알코올의 종류나 압력 조건 등에 따라 적절히 설정된다. 예컨대, n-뷰탄올을 사용하는 경우, 온도 조건(제 1 온도)이, 예컨대, 2.6kPa일 때, 50℃를 초과하고, 바람직하게는 80℃ 이상이다.
또한, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율 향상을 도모하기 위해서는, 온도 조건(제 1 온도)을 100℃ 이하로 하는 것이 바람직한 한편, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 순도 향상을 도모하기 위해서는, 온도 조건(제 1 온도)을 100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이것에 의해, 상기의 열분해에 의해 얻어지는 혼합물이, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 제 1 응축액(아이소사이아네이트 함유 성분)과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 제 1 기화 성분(알코올 함유 성분)으로 분리된다. 한편, 아이소사이아네이트 함유 성분에는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 알코올의 재결합에 의해 얻어지는 자일릴렌 모노아이소사이아네이트가 함유된다.
그리고, 제 1 응축기(12)에서 얻어진 제 1 응축액은, 제 1 응축액 수송관(13)을 통해서, 정제 장치(5)의 정류탑(16)으로 수송되고, 그 정류탑(16)에서, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 자일릴렌 모노아이소사이아네이트가, 각각, 분리 및 정제된다.
정제된 자일릴렌 다이아이소사이아네이트는, 다이아이소사이아네이트 배출관(18)을 통해서 플랜트(1)로부터 배출된다. 그리고, 도시하지 않는 아이소사이아네이트 저류 탱크로 수송되고, 그 아이소사이아네이트 저류 탱크에서 저류된다.
한편, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 정제된 후에 잔류하는 자일릴렌 모노아이소사이아네이트는, 아이소사이아네이트 잔사(정제 잔사) 중에 함유된다. 얻어진 아이소사이아네이트 잔사(정제 잔사)는, 모노아이소사이아네이트 함유 잔사 배출관(17)을 통해서 배출되어, 예컨대, 저류된 후, 폐기된다. 또한, 필요에 따라, 공지된 방법에 의해서 재이용할 수도 있다.
또한, 제 1 응축기(12)에서 얻어진 제 1 기화 성분은, 제 1 기화 성분 수송관(14)을 통해서, 제 2 분리 장치(4)의 제 2 응축기(22)로 수송된다.
제 1 응축기(12)에서는, 제 1 기화 성분이, 제 2 분리 조건에서 응축된다.
제 2 분리 조건, 즉, 제 2 응축기(22)에 있어서의 응축 조건은, 사용되는 알코올의 종류나 압력 조건 등에 따라 적절히 설정된다.
제 2 응축기(22)에서는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트와 알코올이 재결합하는 것에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트가 생기고, 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트가 응축액으로서 얻어진다. 한편, 알코올은 기화 성분으로서 탈리된다.
이것에 의해, 제 1 기화 성분이, 자일릴렌 다이카바메이트를 함유하는 제 2 응축액과, 알코올을 함유하는 제 2 기화 성분으로 분리된다.
그리고, 제 2 응축기(22)에서 얻어진 제 2 응축액은, 제 2 응축액 환류관(23)을 통해서, 카바메이트 공급관(8)의 도중 부분으로 수송되고, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트와 혼합되어, 재차, 열분해 장치(2)에 공급된다.
한편, 제 2 응축기(22)에서 얻어진 제 2 기화 성분은, 제 2 기화 성분 취출관(24)을 통해서 취출되고, 도시하지 않는 알코올 응축기 등에 도입된 후, 제 2 기화 성분 중의 알코올이 응축 및 회수된다. 한편, 회수된 알코올은, 예컨대, 자일릴렌 다이카바메이트의 제조 원료 등으로서, 재이용할 수 있다.
또한, 이 플랜트(1)에서는, 열분해조(7)에 있어서 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 것에 의해 생성되는 열분해 잔사 및 불활성 용매의 혼합액(1차 잔사)은, 잔사 수송관(20)을 통해서, 용매 분리기(19)로 수송된다.
용매 분리기(19)에서는, 열분해 잔사 및 불활성 용매의 혼합액이, 가열 및 증류되어, 불활성 용매가 분리된다. 분리된 불활성 용매는, 용매 환류관(21)을 통해서, 카바메이트 공급관(8)의 도중 부분으로 환류되고, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트와 혼합되어, 재차, 열분해 장치(2)에 공급된다. 한편, 불활성 용매를 분리하는 분리 조건은, 특별히 제한되지 않고, 목적 및 용도에 따라 적절히 설정된다.
한편, 1차 잔사로부터 불활성 용매가 분리된 후에 잔존하는 성분(2차 잔사)은, 잔사 배출관(25)을 통해서, 플랜트(1)로부터 배출되어, 폐기, 또는 저류 및 재이용된다.
그리고, 이와 같은 플랜트(1)에서는, 상기한 바와 같이, 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분이 분리된다(제 1 분리).
이와 같이 알코올 함유 성분 중에 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 함유되도록 분리하면, 아이소사이아네이트 함유 성분 중에 알코올이 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 아이소사이아네이트 성분 중에 있어서의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트의 함유량을 저감할 수 있다. 그 결과, 알로파네이트화 등의 부반응을 억제할 수 있어, 아이소사이아네이트 잔사의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 이와 같은 플랜트(1)에서는, 상기한 바와 같이, 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올이 분리되고(제 2 분리), 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트가 되돌려져, 열분해에 제공된다. 그 때문에, 자일릴렌 다이카바메이트를 효율 좋게 사용할 수 있다.
그 결과, 이와 같은 플랜트(1)에서는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율 향상을 도모할 수 있다.
이상, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 제조 장치에 대하여 설명했지만, 이와 같은 플랜트(1)는, 필요에 따라, 적절한 위치에서, 탈수 공정 등의 전처리 공정을 실시하기 위한 전처리 장치, 중간 공정, 증류 공정, 여과 공정, 정제 공정 및 회수 공정 등의 후처리 공정을 실시하기 위한 후처리 장치 등을 구비할 수 있다.
또한, 상기한 플랜트(1)에서는, 열분해 장치(2)와 제 1 응축 장치(3)를 개별로 설명했지만, 예컨대, 열분해 장치(2) 및 제 1 응축 장치(3), 나아가서는, 제 2 응축 장치(4)를 일체적으로 구비하는 공지된 정류탑(컬럼) 등을 이용할 수 있고, 또한, 열분해조(7)로부터 배출되는 열분해 잔사(탑저액)나, 제 1 응축 장치(3)에 있어서의 제 1 응축액의 일부를 열분해조(7)로 환류시킬 수도 있다.
또한, 상기한 플랜트(1)에서는, 제 2 응축액 환류관(23) 및 용매 환류관(21)의 하류측 단부를, 카바메이트 공급관(8)의 도중 부분에 접속했지만, 예컨대, 열분해조(7)에 직접 접속할 수도 있다.
실시예
다음으로, 참고 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 전혀 참고 실시예에 한정되는 것은 아니다. 한편, 이하에 나타내는 참고 실시예의 수치는, 실시형태에 있어서 기재되는 대응되는 수치(즉, 상한값 또는 하한값)로 대체할 수 있다.
참고 실시예 1
자일릴렌 다이카바메이트와, 불활성 용매로서의 다이벤질톨루엔을, 질량비 1:1의 비율로 혼합하여, 원료 성분을 얻었다. 다음으로, 얻어진 원료 성분에는, 안정제로서의 p-톨루엔설폰산아마이드를, 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 100ppm이 되도록 첨가했다.
그 후, 교반 장치, 및 상부에 환류관이 부착된 정류탑을 구비한 내부 용량 500mL의 유리제 4구 플라스크에 상기의 원료 성분을, 공급량이 120g/hr이 되도록 연속적으로 공급하고, 255℃, 3.33kPa(25torr)의 조건에서 5시간 체류시켰다. 이것에 의해, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하여, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 알코올을 포함하는 생성물을 얻었다. 한편, 생성물 중에는, 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 및 자일릴렌 다이카바메이트가 포함되어 있었다.
이어서, 상기의 열분해에 의해 얻어진 생성물을, 80℃로 설정한 콘덴서(응축기)에 공급하고, 일부를 응축시켜 응축액을 얻음과 더불어, 잔부를 기화 성분으로서 탈리시켰다.
상기의 열분해 반응에 있어서, 자일릴렌 다이카바메이트의 전화율을, 하기 식에 의해 구한 결과, 99몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율을, 하기 식에 의해 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 93.7몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 수율을, 하기 식에 의해 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 3.2몰%였다.
또한, 기화 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트의 수율을, 하기 식에 의해 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 0.1몰%였다.
·자일릴렌 다이카바메이트 전화율 = (공급 자일릴렌 다이카바메이트량-미반응 자일릴렌 다이카바메이트량)÷공급 자일릴렌 다이카바메이트량×100
·응축액 중 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 수율 = 아이소사이아네이트 함유 성분 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트량÷공급 자일릴렌 다이카바메이트량×100
·응축액 중 자일릴렌 모노아이소사이아네이트 수율 = 아이소사이아네이트 함유 성분 중의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트량÷공급 자일릴렌 다이카바메이트량×100
·기화 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트 수율 = 알코올 함유 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트량÷공급 자일릴렌 다이카바메이트량×100
참고 실시예 2
콘덴서의 설정 온도를 100℃로 한 것 이외에는, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여, 응축액 및 기화 성분을 얻었다.
상기의 열분해 반응에 있어서, 열분해 반응에 있어서의 자일릴렌 다이카바메이트의 전화율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 99몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 94.3몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 1.6몰%였다.
또한, 기화 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 1.1몰%였다.
참고 비교예 1
콘덴서의 설정 온도를 70℃로 한 것 이외에는, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여, 응축액 및 기화 성분을 얻었다.
상기의 열분해 반응에 있어서, 열분해 반응에 있어서의 자일릴렌 다이카바메이트의 전화율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 99몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 92.7몰%였다.
또한, 응축액 중의 자일릴렌 모노아이소사이아네이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 4.3몰%였다.
또한, 기화 성분 중의 자일릴렌 다이카바메이트의 수율을, 참고 실시예 1과 마찬가지로 하여 구한 결과, 원료인 자일릴렌 다이카바메이트에 대하여 0.0몰%였다.
참고 실시예 1∼2 및 참고 비교예 1에 있어서의 응축액 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율을, 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
한편, 표 중의 약호의 상세를 하기한다.
XDC: 자일릴렌 다이카바메이트
XDI: 자일릴렌 다이아이소사이아네이트
XMI: 자일릴렌 모노아이소사이아네이트
표 1로부터, 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해시킨 후, 얻어지는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트 및 자일릴렌 모노아이소사이아네이트를 포함하는 응축액과, 자일릴렌 다이카바메이트 및 알코올을 포함하는 기화 성분을 분리시키는 것에 의해, 응축액 중의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 수율이 향상되는 것이 확인되었다.
한편, 상기 발명은, 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술분야의 당업자에게 분명한 본 발명의 변형예는, 후기하는 특허청구의 범위에 포함된다.
본 발명의 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치는, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 수율 좋게 제조할 수 있기 때문에, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조, 및 자일릴렌 다이아이소사이아네이트가 이용되는 각종 산업분야(예컨대, 아이소사이아네이트의 제조 등)에 있어서 적합하게 이용된다.
1: 플랜트
2: 열분해 장치
3: 제 1 분리 장치
4: 제 2 분리 장치
23: 제 2 응축액 환류관

Claims (4)

  1. 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 열분해 공정과,
    상기 열분해 공정에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키는 제 1 분리 공정과,
    상기 제 1 분리 공정에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키는 제 2 분리 공정과,
    상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 상기 열분해 공정으로 되돌리는 되돌림 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알코올 함유 성분에 있어서의 알코올의 함유량이 상기 알코올 함유 성분의 총량에 대하여 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 방법.
  3. 자일릴렌 다이카바메이트를 열분해하는 열분해 장치와,
    상기 열분해 장치에서 얻어진 열분해 생성물로부터, 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 주성분으로서 함유하는 아이소사이아네이트 함유 성분과, 알코올을 주성분으로서 함유하고 자일릴렌 다이아이소사이아네이트를 부성분으로서 함유하는 알코올 함유 성분을 분리시키는 제 1 분리 장치와,
    상기 제 1 분리 장치에서 얻어진 알코올 함유 성분으로부터 자일릴렌 다이카바메이트와 알코올을 분리시키는 제 2 분리 장치와,
    상기 제 2 분리 장치에서 얻어진 자일릴렌 다이카바메이트를 상기 열분해 장치로 되돌리는 되돌림 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 알코올 함유 성분에 있어서의 알코올의 함유량이 상기 알코올 함유 성분의 총량에 대하여 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 자일릴렌 다이아이소사이아네이트의 제조 장치.
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