PRODUCCION DE ISOCIANATOS EN FASE GASEOSA.

Método para la producción de isocianatos por reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno,

caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de reacción, donde las dimensiones internas del canal de reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1

Producción de isocianatos en fase gaseosa.

La invención se refiere a un método para la producción de isocianatos mediante reacción de aminas primarias con fosgeno en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de reacción, preferiblemente en un reactor de placas, donde las dimensiones internas del canal de reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.

A partir del estado de la técnica se conocen diferentes métodos para la producción de isocianatos mediante la reacción de aminas con fosgeno en fase gaseosa. EP-A-593 334 describe un método para la producción de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la diamina con fosgeno tiene lugar en un reactor de tubos sin partes móviles y con un estrechamiento de las paredes a lo largo del eje longitudinal del reactor de tubos. Sin embargo, el método presenta problemas puesto que el solo mezclado de la corriente de reactantes funciona mal en un estrechamiento de la pared del tubo, en comparación de la aplicación con el empleo de un dispositivo adecuado de mezcla. Comúnmente un mal mezclado conduce a una formación indeseablemente alta de sustancias sólidas.

EP-A-699 657 describe un método para la producción de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la diamina correspondiente con el fosgeno tiene lugar en un reactor de dos zonas, donde la primera zona, la cual equivale a 20% a 80% del volumen total del reactor, mezcla de manera ideal y la segunda zona, la cual equivale a 80% a 20% del volumen total del reactor, puede ser caracterizada por un flujo en pistón. Sin embargo, como idealmente por lo menos 20% del volumen de reacción es retromezclado, resulta una distribución no homogénea de tiempos de residencia, lo cual puede conducir a una formación indeseablemente alta de sustancias sóli-das.

EP-A-289 840 describe la producción de diisocianatos mediante la adición de fosgeno en fase gaseosa, donde de acuerdo con la invención la producción tiene lugar en una corriente turbulenta a temperaturas entre 200ºC y 600ºC en un espacio cilíndrico sin partes móviles. Evitando las partes móviles se reduce el peligro de una fuga de fosgeno. Mediante la corriente turbulenta en el espacio cilíndrico (tubo), cuando se obvian elementos fluidos en la cercanía de la pared, se alcanza una relativamente buena distribución homogénea de flujo en el tubo y con ello una reducida distribución de tiempos de residencia, lo cual, como se describe en EP-A-570 799, puede conducir a una disminución de la formación de sólidos.

EP-A-570 799 se refiere a un método para la producción de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la respectiva diamina con el fosgeno es llevada a cabo en un reactor de tubos por encima de la temperatura de ebullición de la diamina dentro de un tiempo promedio de contacto de 0,5 a 5 segundos. Como se describe en el escrito, tiempos muy largos así como también tiempos muy cortos de reacción conducen a una indeseada formación de sólidos. De allí que se manifiesta un método, en el cual la tolerancia media del tiempo promedio de contacto es tan baja como 6%. El cumplimiento de este tiempo de contacto se alcanza, llevando a cabo la reacción en un flujo en el tubo que está caracterizado por un número Reynolds superior a 4.000 y un número Bodenstein superior a 100.

EP-A-749 958 describe un método para la producción de triisocianatos mediante la adición de fosgeno en fase gaseosa a triaminas (ciclo)alifáticas con tres grupos amino primarios, caracterizado porque, se hace reaccionar conjuntamente la triamina y el fosgeno en un espacio cilíndrico de reacción calentado de manera continua desde 200ºC a 600ºC, con una velocidad de flujo de por lo menos 3 m/s.

EP-A-928785 describe el empleo de mezcladores de microestructura para la adición de fosgeno a aminas en fase gaseosa. Es una desventaja del empleo de micromezcladores, que ya las cantidades más pequeñas de materia sólida, cuya formación no se excluye totalmente en la síntesis de los isocianatos, pueden conducir a la obstrucción del mezclador, lo cual reduce la disponibilidad temporal de la instalación de adición de fosgeno.

Para la producción de isocianatos a gran escala técnica, en los métodos conocidos de adición de fosgeno en fase gaseosa, los cuales emplean un espacio cilíndrico de reacción, se ofrecen dos posibilidades de ejecución técnica. En uno la reacción puede ser llevada a cabo en una sola línea de tubos, cuyo diámetro tiene que ser adaptado a la capacidad de producción de la instalación. Para instalaciones de producción muy grandes este concepto tiene por desventaja que mediante un calentamiento de la pared del tubo ya no es realizable un temperado exacto del flujo de reacción (fosgeno y amina) en el núcleo del flujo. La falta de homogeneidad de temperaturas locales puede conducir, a temperaturas muy altas, a la descomposición del producto o, a temperaturas muy bajas, a una reacción insuficiente de los reactantes para dar el isocianato deseado.

La segunda posibilidad de la ejecución técnica es la partición de la mezcla de reacción en corrientes parciales individuales, las cuales entonces son conducidas de manera paralela a través de pequeños tubos individuales, los cuales pueden ser temperados mejor debido a su menor diámetro. Es una desventaja de esta variante del método que ella es relativamente susceptible a la obstrucción, cuando no se regula el flujo volumétrico a través de cada tubo individual. Si se forman por ejemplo depósitos en un sitio de uno de los tubos, entonces la pérdida de presión del flujo a través de este tubo es mayor. Por eso el gas de reacción esquiva automáticamente intensificarse sobre los otros tubos. El tubo con los depósitos tiene menor circulación. Cuando el flujo en el tubo que comienza a obstruirse es menor, el flujo en este tubo tiene un mayor tiempo de residencia mayor, lo cual como ya fue aclarado en la EP 570 799 conduce a un aumento en la formación de materia sólida. Además, eventuales materias sólidas pueden depositarse de manera esencialmente más fácil desde una corriente lenta sobre la pared del tubo, lo cual acelera la obstrucción.

Del empleo de un tubo grande en la adición de fosgeno en fase gaseosa a gran escala se ha hablado en forma resumida el problema del temperado del flujo total y del empleo de tubos muy pequeños el peligro de la circulación no uniforme. Ambas fuentes de problema conducen a un progreso irregular de la reacción y con ello a materias sólidas, lo que reduce la capacidad de la instalación para ser operada.

De allí que es objetivo de la invención poner a disposición un método para la producción de isocianatos, mediante la adición de fosgeno en fase gaseosa, donde se alcanza una alta superficie de intercambio de calor así como también, a pesar de no impedirse totalmente la formación de materias sólidas, en cuanto se pueda se alcanza un largo tiempo de operación de la instalación de producción, en particular una instalación de producción a escala industrial.

De modo sorprendente se encontró que puede ser ejecutada de manera ventajosa la adición continua de fosgeno a aminas en fase gaseosa, es decir por ejemplo en un número esencialmente más alto de horas de operación de la instalación de producción, cuando se lleva a cabo la reacción en un canal de reacción que no es cilíndrico, preferiblemente en un reactor de placas, el cual exhibe una altura que hace posible un temperado ventajoso de los reactantes y el cual exhibe un ancho que es por lo menos el doble de la altura.

De allí que es objetivo de la invención un método para la producción de isocianatos mediante la reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno, caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de reacción, donde las dimensiones internas del mismo exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.

Además es objetivo de la invención el empleo de un reactor de placas, donde las dimensiones internas del mismo exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1, para la producción en fase gaseosa de isocianatos mediante la reacción de aminas primarias con fosgeno.

Finalmente es objetivo de la invención el empleo de un bloque reactor, que contiene por lo menos dos de los reactores de placas previamente descritos, para la producción en fase gaseosa de isocianatos mediante la reacción de aminas primarias con fosgeno.

En general, el...

1. Método para la producción de isocianatos por reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno, caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de reacción, donde las dimensiones internas del canal de reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en el canal de reacción se trata de un reactor de placas, donde las dimensiones interiores del mismo exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.

3. Método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque las dimensiones internas del canal de reacción exhiben una altura de 1 milímetro a 50 centímetros.

4. Método según una de las reivindicaciones 1a 3, caracterizado porque la longitud del canal de reacción asciende a por lo menos 10 veces el ancho del canal de reacción.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como amina primaria se emplea toluilendiamina, 1,6-diaminohexano, 1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminometilciclohexano o 4,4'-diaminodiciclohexilmetano.

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el fosgeno gaseoso empleado es distribuido mediante un elemento distribuidor a la entrada del canal de reacción sobre el ancho total del mismo y la amina gaseosa es conducida hacia la corriente distribuida de fosgeno.

7. Método según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque la reacción ocurre en un bloque reactor contiene dos o más de los reactores de placas descritos en la reivindicación 2.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque el bloque reactor contiene un fluido para la regulación de la temperatura, el cual reviste por lo menos parcialmente los reactores de placas.

9. Empleo de un canal de reacción según una de las reivindicaciones 1 a 4 para la producción de isocianatos mediante la reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno.

10. Empleo de un bloque reactor según las reivindicaciones 7 o 8 para la producción en fase gaseosa de isocianatos mediante reacción de aminas primarias con fosgeno.