PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DE ISOCIANATOS EN FASE GASEOSA.

Procedimiento para la preparación de diisocianatos y triisocianatos de fórmula general (I)

(I)R(NCO)n

en la que

R representa un resto de hidrocarburo (ciclo)alifático o aromático con hasta 15 átomos de carbono,

preferiblemente 4 a 13 átomos de carbono, con la condición de que entre dos grupos NCO estén dispuestos al menos 2 átomos de carbono y

n representa el número 2 ó 3,

mediante fosgenación de las diaminas y/o triaminas correspondientes de fórmula general (II) en fase gaseosa

(II)R(NH2)n

en la que

R representa un resto de hidrocarburo (ciclo)alifático o aromático con hasta 15, preferiblemente 4 a 13 átomos de carbono, con la condición de que entre dos grupos amino estén dispuestos al menos dos átomos de carbono y

n representa el número 2 ó 3,

en el que la fosgenación se realiza en un reactor tubular (6) que contiene una boquilla central (5) y una cámara anular (3) entre la boquilla central (5) y la pared del reactor tubular (6), caracterizado porque en la boquilla central se genera una turbulencia y la turbulencia del flujo introducido en la boquilla central (5) se aumenta especialmente por uno o varios elementos interiores generadores de turbulencia (7) y en el que la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas se introduce al reactor tubular (6) por la boquilla central (5) y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se introduce al reactor tubular (6) por la cámara anular (3)

Procedimiento para la preparación de isocianatos en fase gaseosa.

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de isocianatos en fase gaseosa en el que mediante un control mejorado de la reacción en reactores tubulares mediante medidas hidrodinámicas tales como el aumento de la turbulencia se mejora claramente el mezclado de los reactantes. Como consecuencia se acorta el tiempo de permanencia necesario de los reactantes en el reactor y, por tanto, la longitud de construcción del reactor necesaria y se evita la formación de productos secundarios poliméricos que conducen a aglomeraciones en el reactor y al acortamiento del periodo de servicio de los reactores.

El documento EP-A-0065727 describe un procedimiento para la preparación de mono o poliisocianatos orgánicos.

En el documento EP A 0 289 840 se describe un procedimiento para la preparación de diisocianatos (ciclo)alifáticos mediante fosgenación de las diaminas (ciclo)alifáticas en forma de vapor correspondientes a 200ºC a 600ºC. El fosgeno se introduce en exceso estequiométrico. Las corrientes sobrecalentadas de diamina (ciclo)alifática en forma de vapor o mezcla de diamina (ciclo)alifática-gas inerte, por una parte, y de fosgeno, por otra parte, se conducen continuamente a una cámara de reacción cilíndrica, allí se mezclan entre sí y se hacen reaccionar. La reacción de fosgenación exotérmica se realiza manteniendo un flujo turbulento.

Los productos de partida gaseosos se hacen reaccionar frecuentemente mediante ingeniería de la reacción en reactores tubulares. En el principio de la mezcladora de chorro (Chemie-Ing.-Techn. 44 (1972) pág. 1055, Fig. 10), al reactor tubular se le introducen dos corrientes de producto de partida A y B, introduciéndose la corriente de productos de partida A por una boquilla central y la corriente de productos de partida B por una cámara anular entre la boquilla central y la pared del reactor tubular. La velocidad de flujo de la corriente de productos de partida A es grande en comparación con la velocidad de flujo de la corriente de productos de partida B. Mediante esto se produce en el reactor tubular un mezclado de los correactantes y como consecuencia su reacción. Este tipo de control de la reacción ha conseguido relevancia técnica en la preparación de diisocianatos aromáticos mediante fosgenación de diaminas aromáticas en fase gaseosa (por ejemplo, el documento EP-A-0 570 799).

Sin embargo, los procedimientos conocidos requieren construir reactores de una gran longitud ya que el mezclado tiene lugar lentamente sin medidas adicionales.

Una consecuencia del lento mezclado de los reactantes es la formación de productos secundarios poliméricos que conducen a desde aglomeraciones hasta atascos en el reactor y, por tanto, a un acortamiento del periodo de servicio de los reactores. Además, las mayores longitudes de construcción del reactor conducen a elevados costes de inversión.

Por tanto, el objetivo de la invención es encontrar un procedimiento para la preparación de diisocianatos (ciclo)alifáticos y aromáticos mediante fosgenación de diaminas (ciclo)alifáticas y aromáticas correspondientes en fase gaseosa a altas temperaturas en el que el mezclado de los reactantes transcurra claramente más rápido que en los procedimientos conocidos hasta la fecha.

Se ha encontrado ahora sorprendentemente que un aumento de la turbulencia de la corriente de productos de partida en la boquilla central tiene en conjunto una influencia positiva en el mezclado de los reactantes y, por tanto, en la reacción en fase gaseosa. Como consecuencia del mejor mezclado se reduce la tendencia a la formación de productos secundarios y el tiempo de permanencia necesario y, por tanto, se reduce claramente la longitud de construcción del reactor. Por tanto, las desventajas del procedimiento del estado de la técnica pueden reducirse claramente si las corrientes de productos de partida se someten a las medidas según la invención más detalladamente descritas a continua- ción.

Es objeto de la invención un procedimiento para la preparación de diisocianatos y triisocianatos de fórmula gene-ral (I)

(I)R(NCO)_n

en la que

mediante fosgenación de las diaminas y/o triaminas correspondientes de fórmula general (II) en fase gaseosa

(II)R(NH₂)_n

en la que

caracterizado porque la fosgenación se realiza en un reactor tubular que contiene una boquilla central y una cámara anular entre la boquilla central y la pared del reactor tubular, estando centrada la boquilla central en el reactor tubular, estando unida la boquilla central a una entrada para una de las corrientes de productos de partida y estando dispuesta en la cámara anular la entrada para una segunda corriente de productos de partida, produciéndose en la boquilla central una turbulencia, introduciéndose la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas al reactor tubular por la boquilla central, e introduciéndose la corriente de productos de partida que contiene fosgeno al reactor tubular por la cámara anular. El grado de turbulencia del flujo en la boquilla central se aumenta preferiblemente mediante elementos interiores.

En una forma de realización alternativa del procedimiento según la invención, la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se intercambian de manera que la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas se introduce al reactor tubular por la cámara anular y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se introduce al reactor tubular por la boquilla central.

Preferiblemente se usan una o varias placas redondas o angulares incorporadas oblicuamente en el flujo o una hélice como elementos internos que aumentan la turbulencia en la boquilla central.

El objetivo de las placas inclinadas o de la combinación de varias placas inclinadas es elevar el grado de turbulencia en la boquilla central.

El objetivo de la hélice es elevar el grado de turbulencia en el flujo en la boquilla central y girar el flujo para usar efectos centrífugos para ayudar en el mezclado del flujo interno y externo.

Mediante el procedimiento según la invención se consigue acortar el recorrido de mezcla de las corrientes de productos de partida introducidas por la cámara anular y por la boquilla central al menos el 50% en comparación con el valor comparativo sin elementos internos generadores de turbulencia.

En el procedimiento según la invención se preparan diisocianatos y/o triisocianatos a partir de las diaminas y/o triaminas correspondientes.

En el procedimiento según la invención se preparan preferiblemente diisocianatos mediante fosgenación de las diaminas correspondientes.

Como triisocianato de fórmula (I), en el procedimiento según la invención se preparan preferiblemente 1,8-diisocianato-4-(isocianatometil)octano, triisocianatononano (TIN).

Ejemplos típicos de diaminas alifáticas adecuadas se mencionan, por ejemplo, en el documento EP-A 0 289 840, ejemplos típicos de triaminas alifáticas adecuadas, por ejemplo, en el documento EP-A 749 958. Estas diaminas son adecuadas para la preparación de diisocianatos o triisocianatos correspondientes según el procedimiento según la invención.

Se prefieren isoforondiamina (IPDA), hexametilendiamina (HDA) y bis(p-aminociclohexil)metano.

Ejemplos típicos de diaminas aromáticas adecuadas son los isómeros puros o las mezclas de isómeros de diaminobenceno, de diaminotolueno, de diaminodimetilbenceno,...

1. Procedimiento para la preparación de diisocianatos y triisocianatos de fórmula general (I)

(I)R(NCO)_n

en la que

R representa un resto de hidrocarburo (ciclo)alifático o aromático con hasta 15 átomos de carbono, preferiblemente 4 a 13 átomos de carbono, con la condición de que entre dos grupos NCO estén dispuestos al menos 2 átomos de carbono y

n representa el número 2 ó 3,

mediante fosgenación de las diaminas y/o triaminas correspondientes de fórmula general (II) en fase gaseosa

(II)R(NH₂)_n

en la que

R representa un resto de hidrocarburo (ciclo)alifático o aromático con hasta 15, preferiblemente 4 a 13 átomos de carbono, con la condición de que entre dos grupos amino estén dispuestos al menos dos átomos de carbono y

n representa el número 2 ó 3,

en el que la fosgenación se realiza en un reactor tubular (6) que contiene una boquilla central (5) y una cámara anular (3) entre la boquilla central (5) y la pared del reactor tubular (6), caracterizado porque en la boquilla central se genera una turbulencia y la turbulencia del flujo introducido en la boquilla central (5) se aumenta especialmente por uno o varios elementos interiores generadores de turbulencia (7) y en el que la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas se introduce al reactor tubular (6) por la boquilla central (5) y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se introduce al reactor tubular (6) por la cámara anular (3).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se intercambian de manera que la corriente de productos de partida que contiene las diaminas y/o triaminas se introduce al reactor tubular (6) por la cámara anular (3) y la corriente de productos de partida que contiene fosgeno se introduce al reactor tubular (6) por la boquilla central (5).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como elementos generadores de turbulencia se usan placas inclinadas redondas o angulares.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como elemento generador de turbulencia se usa una hélice (7).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se preparan diisocianatos mediante fosgenación de las diaminas correspondientes.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 3 a 5, caracterizado porque al reactor tubular (6) se le introducen diaminas (ciclo)alifáticas y/o aromáticas en forma de vapor a 200ºC a 600ºC por la boquilla central (5) y el fosgeno se introduce al reactor tubular (6) en exceso estequiométrico a 200ºC a 600ºC por la cámara anular (3).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como diaminas se usan isoforondiamina (IPDA) o hexametilendiamina (HDA) o bis(p-aminociclohexil)metano.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como diaminas se usan mezclas de 2,4/2,6-toluilendiamina de las relaciones de isómeros 80/20 y 65/35 o el isómero de 2,4-toluilendiamina puro.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se prepara triisocianatononano.