專利名稱：二胺氣相光氣化過程中氣體反應(yīng)混合物的猝滅方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種在二胺氣相光氣化產(chǎn)生二異氰酸酯過程中氣體反應(yīng)混合物的猝滅方法，其中氣體混合物至少含有二異氰酸酯、光氣和氯化氫。猝滅通過將猝滅液注入到氣體混合物中實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
由二胺與光氣在氣相中反應(yīng)制備二異氰酸酯類的制備方法描述在例如EP0289840中。在圓筒形反應(yīng)室如管式反應(yīng)器中形成的二異氰酸酯在反應(yīng)溫度300-500℃下是熱不穩(wěn)定的。因此需要將反應(yīng)氣體在光氣化反應(yīng)后快速冷卻至150℃以下，以避免二異氰酸酯熱分解或進(jìn)一步反應(yīng)生成不希望的副反應(yīng)產(chǎn)物。為了達(dá)到這一目的，在EP0289840中，將含有二異氰酸酯、光氣和氯化氫的氣體混合物連續(xù)地從反應(yīng)室中排出并通入惰性溶劑如二氯苯中。該方法的缺點是氣體混合物通過溶劑浴的流速必須相對緩慢，因為流速太快會帶走溶劑和溶于其中的化合物。在隨后的步驟中，液體化合物不得不從氣體中分離出來。另一個缺點是由于流速低以及熱交換時間少，必須使用大的溶劑容器來達(dá)到冷卻效果。
此外，已知的方法有使用熱交換器和/或膨脹氣體至真空以冷卻反應(yīng)氣體。熱交換器的缺點是由于傳熱差，為了有效冷卻，因此需要大的交換表面并因此需要大的熱交換器。另外，由于氣體混合物在熱交換器表面發(fā)生副反應(yīng)如分解或聚合，在熱交換器相對冷的表面出現(xiàn)固體沉積。傳熱被這些沉積物進(jìn)一步削弱并且導(dǎo)致更長的滯留時間，并因此導(dǎo)致副產(chǎn)物進(jìn)一步增加。緊接著，由于清洗冷卻步驟導(dǎo)致不希望的整個工廠停工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明減少或消除了如前面提到的現(xiàn)有技術(shù)中固有的缺點，在二胺氣相光氣化產(chǎn)生二異氰酸酯過程中快速冷卻氣體反應(yīng)混合物至相關(guān)反應(yīng)產(chǎn)品熱穩(wěn)定的溫度。同時抑制了不希望的副產(chǎn)物形成。


現(xiàn)用圖例說明本發(fā)明，并且不局限于這些附圖，其中圖1表示第一個實施例的猝滅區(qū)的剖面圖；和圖2說明第二個實施例的猝滅區(qū)的剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)以說明的目的而非限制描述本發(fā)明。除了在操作實施例或另有指明外，在說明書中表示數(shù)量、百分比等的所有的數(shù)字被理解為在所有情況下被術(shù)語“大約”修飾。
本發(fā)明提供了一種在二胺氣相光氣化產(chǎn)生二異氰酸酯過程中氣體反應(yīng)混合物的猝滅方法，其中氣體反應(yīng)混合物至少含有二異氰酸酯、光氣和氯化氫，在氣體混合物從圓筒形反應(yīng)區(qū)連續(xù)流出并進(jìn)入下游圓筒形猝滅區(qū)時注入猝滅液體，其中猝滅液用至少兩個噴嘴(spray nozzles)注入，該噴嘴沿猝滅區(qū)周邊等距離排列于猝滅區(qū)的入口處。
除了光氣、氯化氫和主產(chǎn)物二異氰酸酯以外，氣體反應(yīng)混合物還可含有其它的副產(chǎn)物異氰酸酯、氮氣和/或有機溶劑。
由二胺氣相光氣化制得的二異氰酸酯的例子包括但不限于1，6-己二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、亞萘基二異氰酸酯(NDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯和二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)。
根據(jù)本發(fā)明所述方法的一個優(yōu)點是含有二異氰酸酯、氯化氫和過量光氣的氣體混合物離開反應(yīng)器時，用適當(dāng)?shù)拟缫簩ζ溥M(jìn)行噴霧，將其從300-400℃快速冷卻至最高150℃。冷卻過程的接觸時間縮短到0.2-3秒。
在反應(yīng)區(qū)出口或猝滅區(qū)入口處，用常規(guī)噴嘴或開口，如狹縫或孔穴，進(jìn)行液體噴霧。如果僅有兩個噴嘴，優(yōu)選彼此完全相對排列。噴嘴優(yōu)選是單獨的嘴(nozzles)。但是更優(yōu)選使用噴頭(nozzle heads)，其至少具有兩個單獨的嘴，其中優(yōu)選使用單一材料的嘴。
本發(fā)明所述的方法的另一個優(yōu)點是猝滅液以這樣一種方式噴霧到氣流中，即熱反應(yīng)氣體不與猝滅區(qū)或嘴以及它們的噴管的相對冷的表面接觸。只有在氣體混合物冷卻到特定二異氰酸酯的穩(wěn)定溫度范圍后，它才與猝滅區(qū)或其它部件的相對冷的壁接觸。
噴嘴優(yōu)選彼此相互獨立地以這樣一種方式排列，即每一猝滅液的流向與氣體混合物的流向之間的角度優(yōu)選為0°-50°，更優(yōu)選為20°-35°。氣體混合物的流向基本上沿著圓筒形反應(yīng)區(qū)或猝滅區(qū)的軸向。如果管式反應(yīng)器位于直立位置，那么氣體從上往下流過反應(yīng)區(qū)和下游猝滅區(qū)。同樣，猝滅液的流向沿著噴嘴的軸向。噴嘴的錐角彼此獨立地優(yōu)選為20°-90°，更優(yōu)選為30°-60°。在一個實施方案中，排列在一個平面上的所有嘴的流向與氣體混合物的流向具有相同的角度和相同的錐角。
適宜的猝滅液為不與形成的二異氰酸酯反應(yīng)的有機溶劑或不同有機溶劑的混合物。此外還根據(jù)光氣的溶解度選擇溶劑。例如，適宜的溶劑為甲苯、氯甲苯、二甲苯和氯萘。單氯苯和鄰二氯苯尤其適用。也可使用形成的二異氰酸酯溶于這些有機溶劑之一的溶液。在這種情況下，優(yōu)選溶劑比例為40-90體積％。優(yōu)選猝滅液溫度是100-170℃。
圓筒形反應(yīng)區(qū)的下游猝滅區(qū)也是圓筒形的。猝滅區(qū)直徑可選擇基本上與反應(yīng)區(qū)的直徑相同或更大。反應(yīng)區(qū)優(yōu)選為無擋板的管式反應(yīng)器。
根據(jù)本發(fā)明所述方法的進(jìn)一步優(yōu)點是在反應(yīng)開始后可快速冷卻反應(yīng)氣體，優(yōu)選在0.2-3秒內(nèi)，因為從反應(yīng)器流出的氣流不必減速和/或流入一個容器，而是直接通過霧化的猝滅液流。另外，猝滅區(qū)以這樣一種方式設(shè)計以及噴嘴以這樣一種方式安裝，即使得熱氣體混合物不與猝滅區(qū)中任何相對冷的表面接觸。為了達(dá)到這一目的，例如，圓筒形猝滅區(qū)的直徑可比反應(yīng)區(qū)的直徑大。
在本發(fā)明方法的另一個實施方案中，猝滅反應(yīng)氣體可分幾個步驟進(jìn)行，優(yōu)選兩個步驟。在這種情況下，每個猝滅步驟包括至少兩個沿猝滅區(qū)周邊等距離排列的噴嘴。在不同的猝滅步驟中可使用相同的猝滅液。然而，更優(yōu)選在兩步猝滅方法中使用不同的猝滅液。第一步使用有機溶劑，優(yōu)選單氯苯或鄰二氯苯。第二步使用形成的二異氰酸酯溶于第一步所用有機溶劑的溶液。溶劑的體積比優(yōu)選為40-90％。
在下列描述中，根據(jù)本發(fā)明所述的方法參考附圖更詳細(xì)地說明。
圖1表示氣體混合物沿著虛線9從上到下流過一圓筒形反應(yīng)區(qū)1。離開反應(yīng)區(qū)1時，氣體混合物流過一相同的圓筒形猝滅區(qū)5。猝滅區(qū)5中有兩個噴頭3，每個噴頭具有兩個單獨的嘴4，它們彼此完全相對排列。猝滅液通過導(dǎo)管2輸送到噴頭3。嘴4和噴頭3的優(yōu)選排列方式為使得猝滅液的流向(虛線8所示)與氣流9之間的角度為0°-50°，更優(yōu)選為20°-35°，從而熱的氣體混合物不與較冷的噴嘴和噴頭接觸。在猝滅區(qū)5中，通過蒸發(fā)霧化液體來冷卻反應(yīng)氣體。殘留的液體和已冷卻的反應(yīng)氣體進(jìn)入液體收集器6，它位于猝滅區(qū)下方，它可同時用作泵罐和分離氣體和液體的裝置。
圖2所示的猝滅區(qū)實施方案與圖1所示的實施方案在原理上是一致的。因此相同或相似的部件具有如圖1相同的標(biāo)注數(shù)字。圖2所示的實施方案與圖1所示的實施方案的區(qū)別在于猝滅區(qū)5的直徑大于管式反應(yīng)器1的直徑。
實施例在400℃、1000-1800mbar壓力下含有異佛爾酮二異氰酸酯、氯化氫和過量光氣的的氣體混合物以6700kg/h從直徑為260mm的豎直放置的管式反應(yīng)器中流出，并以18m/s的速度流入直徑為510mm的下游猝滅區(qū)。從反應(yīng)器至猝滅區(qū)的管部以與豎直方向成75°加寬。在加寬區(qū)內(nèi)，四個獨立的嘴沿著周邊以等距離安裝。以130×103kg/h噴射體積比為20∶80、溫度為120℃的異佛爾酮二異氰酸酯的單氯苯溶液。猝滅液的流向與氣體混合物的流向之間的角度為35°。噴嘴錐角為30°。在猝滅區(qū)冷卻反應(yīng)氣體。蒸發(fā)溶于溶液的可冷凝成分和冷卻所需的單氯苯。液/氣混合物進(jìn)入一個分離器。接觸0.8-1.3秒后，分離器中收集的濃縮異佛爾酮二異氰酸酯溶液的溫度為140℃。氣體從分離器流出的溫度為145℃。
盡管本發(fā)明在前面已用圖例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是可以理解，這些細(xì)節(jié)僅僅用于說明本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可作出各種變化，除非它受限于本權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種在二胺氣相光氣化產(chǎn)生二異氰酸酯化合物過程中氣體反應(yīng)混合物的猝滅方法，其中氣體混合物至少含有二異氰酸酯、光氣和氯化氫，其改進(jìn)包括在氣體混合物從圓筒形反應(yīng)區(qū)連續(xù)流出并進(jìn)入下游圓筒形猝滅區(qū)時使用至少兩個噴嘴注入猝滅液體，噴嘴沿猝滅區(qū)周邊等距離排列于猝滅區(qū)的入口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中噴嘴獨立地排列，以使每一猝滅液的流向與氣體混合物的流向之間的角度為約0°-約50°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中噴嘴的錐角獨立地為約20°-約90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中噴嘴包含一個噴頭，噴頭具有至少兩個單獨的嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的猝滅液為一種有機溶劑、不同有機溶劑的混合物或溶于一種有機溶劑中的二異氰酸酯溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的猝滅液溫度為約100-約170℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的猝滅方法含有兩個或多個步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在猝滅步驟中使用不同的猝滅液。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中的角度為約20°-約35°。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中的角度為約30°-約60°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中猝滅液選自單氯苯和鄰二氯苯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在二胺氣相光氣化產(chǎn)生二異氰酸酯過程中氣體反應(yīng)混合物的猝滅方法。氣體反應(yīng)混合物至少含有二異氰酸酯、光氣和氯化氫。將猝滅液注入到氣體混合物中，該氣體混合物從圓筒形反應(yīng)區(qū)連續(xù)流出并進(jìn)入下游圓筒形猝滅區(qū)，其中猝滅液借助于至少兩個噴嘴注入，所述噴嘴沿猝滅區(qū)周邊等距離排列于猝滅區(qū)的入口處。
文檔編號C07C263/20GK1496977SQ0312550
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者H·赫羅爾德, H·施圖茨, H·－J·布羅克豪斯, V·米歇爾, H 赫羅爾德, げ悸蘅撕浪, 即 申請人:拜爾公司