[發明專利]用于制備異氰酸酯的方法和裝置

有效

• 申請號: 201080010251.8
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN102341369A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: C·科諾伊士奇;T·馬特科
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C07C263/10
• 分類號: C07C263/10;C07C265/00;B01F3/02
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;吳曉萍

本發明涉及一種用于制備異氰酸酯的方法，通過使相應的胺與光氣在氣相中任選地在惰性介質的存在下反應而進行，其中將所述胺在蒸發器中蒸發并與光氣混合，所述胺和光氣在反應器中轉化成異氰酸酯。

通過光氣化相應的胺制備異氰酸酯原則上可通過液相或氣相光氣化實現。氣相光氣化的特點在于更高的選擇性、更低的有毒光氣滯留量(holdup)，并且所需的能量較低。

在氣相光氣化中，將含有胺的反應物流和含有光氣的反應物流各自以氣態混合。所述胺和光氣反應，釋放出氯化氫(HCl)，生成相應的異氰酸酯。含有胺的反應物流通常存在于液相中，且在與含有光氣的反應物流混合前必須使其蒸發并任選地過熱。

在氣相中制備異氰酸酯的相應方法在如EP-A?1?319?655、EP-A?1?555?258、EP-A?1?935?876或EP-A?0?289?840中有描述。

為了在氣相中混合含有胺的反應物流和含有光氣的反應物流，需要首先蒸發該含有胺的反應物流。合適的蒸發器在如EP-A?1?754?698中有公開。

然而，用于氣相光氣化的已知方法的一個缺點是在蒸發器和混合單元間形成固體沉積物，這使得需要清理系統。導致這一點的原因是與蒸發的胺相接觸的表面在局部或整個區域內其溫度低于氣體混合物的露點溫度。胺凝結在這些表面上，由于較長的停留時間和較高的溫度而逐漸裂解(crack)，從而在表面上形成沉積物。這些沉積物可能增長而形成覆蓋層或由于夾帶固體組分而導致下游設備部件——如混合噴嘴——的阻塞。因此需要定期清理。為此需要關閉設備。由冷凝并裂解的胺形成的沉積物例如可能在蒸發器的壁上和下游管道和裝置——諸如分滴器或傳熱器——上產生。

在胺供給線內表面上溫度低于露點限的原因有例如管道和裝置中的熱損失，或更冷的氣態惰性氣流的加入。尤其是接近熱橋處和在氣流的死區中，冷凝物形成的風險特別大。氣流的死區例如可由于測量孔(例如用于壓力測量或溫度測量)或由于控制單元如旋塞或閥門而產生。然而，在粗糙表面上或者裂縫或裂痕處固體沉積物的形成也會增加。

因此本發明的一個目的是提供一種用于制備異氰酸酯的方法，該方法通過在氣相中使相應的胺與光氣反應而進行，通過該方法可防止在胺供給線至混合單元發生阻塞，所述阻塞需要進行清理并因此需要使設備停車。

該目的通過一種用于制備異氰酸酯的方法實現，該方法通過使相應的胺與光氣在氣相中任選地在惰性介質的存在下反應而進行，其中使所述胺在蒸發器中蒸發以得到含有胺的氣流，將光氣混入該含有胺的氣流中，并使所述胺和光氣在反應器中轉化成異氰酸酯，其中使與氣態胺相接觸的表面的溫度保持在高于含有胺的氣流的露點限。

與氣態胺相接觸的表面是，例如用于通過使相應的胺與光氣反應制備異氰酸酯的裝置、組件和裝置中管道的表面。使用的裝置是，例如混合單元、傳熱器或反應器；組件是，例如閥門、旋塞、或測量和控制單元。

保持與氣態胺相接觸的表面的溫度高于含有胺的氣流的露點限的合適方法是，例如：

(a)過熱氣態胺物流以排除由熱損失引起的局部降至露點以下，

(b)使管道和裝置隔熱以使熱損失最小化，

(c)加熱管道和裝置以防止局部降至露點以下，

(d)通入控制溫度的惰性氣流以提高含有胺的氣體混合物的露點。

上述方法可單獨實施或以兩種以上的任意組合實施。

本發明的方法防止或顯著減少了用于制備異氰酸酯的設備壁上的沉積物的形成。

此外，固體沉積物也可通過結構方法防止或減少。

在給定壓力下胺從含有胺的氣流中冷凝出的溫度分別理解為含有胺的氣流的露點限或露點溫度。

通過在氣相中使相應的胺與光氣反應制備異氰酸酯的合適裝置包括一個用于蒸發胺的蒸發器和一個實施反應的反應器，和所述蒸發器和反應器的連接裝置。根據本發明，可能與氣態胺發生接觸的表面提供有不會被胺潤濕并且根據DIN?ISO?4287的平均粗糙度深度Rz不大于10μm的涂層，并且/或者所述裝置沒有死區或熱橋。使用本發明的裝置可防止在可能與氣態胺發生接觸的設備組件上形成沉積物，例如在胺蒸發器的表面、連接蒸發器至反應器的管道和反應器的表面上。

使胺物流過熱可防止存在熱損失時溫度降低至露點溫度以下。如果進行合適的設計，過熱可在蒸發器中完成。然而，由于在高溫下胺的熱分解，優選使胺物流的過熱最小化。管道和裝置的隔熱使得熱損失最小化，從而使必要的過熱保持在較小。已發現與冷凝限的有利溫差至少為5K、優選至少為10K且更優選至少為20K。這尤其能防止局部溫度降低至冷凝限以下，尤其是在熱橋或流動死區處。