Procedimiento para la preparación de isocianatos en fase gaseosa.

Procedimiento para la preparación de isocianatos mediante reacción de aminas primarias correspondientescon fosgeno,

en el que las aminas primarias se vaporizan y tras la vaporización las aminas en forma de vapor sellevan mediante un post-calentador a la temperatura de uso, caracterizado porque el fosgeno y las aminasprimarias se hacen reaccionar por encima de la temperatura de ebullición de las aminas dentro de un tiempo decontacto promedio de 0,05 a 15 segundos, llevándose a cabo la reacción adiabáticamente.

Procedimiento para la preparación de isocianatos en fase gaseosa La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de isocianatos mediante reacción de aminas primarias correspondientes con fosgeno, en el que las aminas primarias se vaporizan y tras la vaporización se llevan las aminas en forma de vapor mediante un post-calentador a la temperatura de uso, caracterizado porque el fosgeno y las aminas primarias se hacen reaccionar por encima de la temperatura de ebullición de las aminas dentro de un tiempo de contacto promedio de 0, 05 a 15 segundos, llevándose a cabo la reacción adiabáticamente.

Se conocen del estado de la técnica distintos procedimientos para la preparación de isocianatos mediante reacción de aminas con fosgeno en fase gaseosa. El documento EP-A-593 334 describe un procedimiento para la preparación de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la diamina con fosgeno tiene lugar en un reactor tubular sin partes en movimiento y con un estrechamiento de las paredes tienen lugar a lo largo del eje longitudinal del reactor tubular. El procedimiento es, sin embargo, problemático ya que la mezcla de las corrientes de productos de partida funciona mal con un estrechamiento de la pared del reactor en comparación con el uso de un órgano de mezcla adecuado. Una mala mezcla conduce normalmente a una formación de sólidos indeseablemente alta. Este documento no indica que la reacción se conduzca adiabáticamente.

El documento EP-A-699 657 describe un procedimiento para la preparación de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la diamina pertinente con el fosgeno tiene lugar en un reactor de dos zonas, en donde la primera zona, que cubre aproximadamente del 20 % al 80 % del volumen total del reactor, se mezcla en condiciones ideales y la segunda zona, que cubre del 80 % a 20 % del volumen total del reactor, se puede caracterizar por un flujo de tapón. Debido a que al menos el 20 % del volumen de reacción se remezcla en condiciones ideales, resulta una distribución del tiempo de residencia no uniforme, que puede conducir a una formación de sólidos elevada no deseada. El documento EP-A-289 840 describe la preparación de diisocianatos mediante fosgenación en fase gaseosa, donde la preparación de acuerdo con la invención tiene lugar en una corriente turbulenta a temperaturas entre 200 ºC y 600 ºC en una cámara cilíndrica sin piezas móviles. Evitando piezas móviles se reduce el riesgo de una salida de fosgeno. Con la corriente turbulenta en la cámara cilíndrica (tubo) , si se prescinde de elementos fluidos en las proximidades de la pared, se consigue una distribución de flujo uniforme relativamente buena en el tubo y con ello una distribución relativamente estrecha del tiempo de residencia que, como se describe en el documento EP-A-570 799, puede conducir a una reducción de la formación de sólidos.

El documento EP-A 570 799 se refiere a un procedimiento para la preparación de diisocianatos aromáticos, caracterizado porque la reacción de la diamina pertinente se lleva a cabo con el fosgeno en un reactor tubular por encima de la temperatura de ebullición de la diamina dentro de un tiempo de contacto promedio de 0, 5 a 5 segundos. Como se describe en el documento, tiempos de reacción demasiado largos así como también demasiado cortos conducen a una formación de sólidos no deseada. Por tanto se da a conocer un procedimiento en el que la desviación promedio del tiempo de contacto promedio es menor del 6 %. El mantenimiento de este tiempo de contacto se consigue de modo que la reacción se lleva a cabo en una corriente tubular, que se caracteriza por un número de Reynolds por encima de 4.000 o un número de Bodenstein por encima de 100.

El documento EP-A-749 958 describe un procedimiento para la preparación de triisocianatos mediante fosgenación en fase gaseosa de triaminas (ciclo) alifáticas con tres grupos amino primarios, caracterizado porque la triamina y el fosgeno se calientan de forma continua de 200º a 600 ºC, reaccionando entre sí en un espacio de reacción cilíndrico con una velocidad de corriente de al menos 3 m/s.

El documento EP-A-928 785 describe el uso de mezcladores de microestructura para la fosgenación de aminas en la fase gaseosa. Es desventajoso en el uso de micromezcladores que puedan darse ya las más pequeñas cantidades de sólidos, cuya generación en la síntesis de isocianatos no se pueda excluir por completo, hasta la obturación del mezclador, lo que reduce la disponibilidad temporal de las instalaciones de fosgenación.

De forma expresa el documento WO 03/045900 trata la preparación de isocianatos a gran escala con uso de fosgenación en fase gaseosa. Como se representa en el documento WO 03/045900, los procedimientos conocidos para la fosgenación en fase gaseosa, que usan un espacio de reacción cilíndrico, ofrecen dos posibilidades de realización técnica. Por un lado se puede llevar a cabo la reacción en un tramo de tubo individual, cuyo diámetro se debe ajustar a la capacidad de producción de la instalación. Según el documento WO03/045900 este concepto presenta desventajas para instalaciones de producción muy grandes, en tanto ya no es realizable un acondicionamiento térmico de las corrientes de reacción en el núcleo de la corriente mediante un calentamiento de paredes del tubo, pudiendo conducir deshomogenidades de temperatura locales a temperatura demasiado alta a la destrucción de producto, con temperatura demasiado baja a la reacción insuficiente de productos de partida para dar el isocianato deseado.

También la segunda posibilidad de realización técnica, la distribución de la mezcla de reacción en corrientes parciales individuales, que se conducen en paralelo mediante tubos de pequeño tamaño individuales, que se pueden acondicionar térmicamente basándose en su menor diámetro, está prevista en el documento WO 03/045900 como desventajosa. Según el documento WO 03/045900 es desventajoso en esta variante de procedimiento que esta variante sea relativamente proclive a la obturación, si no se regula el flujo de volumen por cada tubo individualmente. Para fundamentarlo el documento WO 03/045900 indica que si en uno de los tubos se forma en un lugar un depósito, la pérdida de presión de la corriente es mayor por este tubo, reforzando el gas de reacción automáticamente debilitándose en otro tubo. Esto con la consecuencia de que el tubo con los depósitos será menos fluido, de modo tal que la corriente por el tubo experimenta un tiempo de residencia prolongado, lo que ya se aclara en el documento EP-A-570 799, conduciendo a un aumento de la formación de sólidos.

En resumen el documento WO 03/045900 indica que con fosgenaciones en fase gaseosa a gran escala el uso de un tubo de gran tamaño presenta el problema del acondicionamiento térmico de la corriente total y el uso de muchos tubos de pequeño tamaño el riesgo de flujo no uniforme.

Según las indicaciones del documento WO 03/045900 se pueden salvar las desventajas esquematizadas de modo que la fosgenación continua de aminas se pueda llevar a cabo de forma ventajosa en fase gaseosa, es decir, por ejemplo con número de horas de servicio esencialmente mayor de la instalación de producción, cuando se lleva a cabo la reacción en un canal de reacción no cilíndrico, preferiblemente de un reactor de platos, que preferiblemente presenta una altura que hace posible un acondicionamiento térmico ventajoso de los reactantes y presenta una anchura que alcanza al menos dos veces la altura. Como cita el documento WO 03/045900, la altura del canal de reacción no está por lo general limitada, pudiendo llevarse a cabo la reacción en un canal de reacción con una altura por ejemplo de 40 cm, debiendo realizarse un mejor intercambio de calor con las paredes del reactor, el documento WO 03/045900 indica la reacción en canales de reacción con menor altura, por ejemplo, de sólo algunos centímetros o milímetros, por lo tanto de dimensiones de reactor, en los que – como se indica en el documento WO 03/045900 en el comentario del documento EP-928 758 – ya las menores cantidades de sólidos, cuya generación en la síntesis de isocianato no se excluye por completo, puede conducir a la obturación del reactor, lo que reduce la disponibilidad temporal de la instalación de fosgenación.

El documento WO 2007/014936 da a conocer un procedimiento para la preparación de diisocianatos mediante reacción de diaminas correspondientes con fosgeno en exceso estequiométrico de fosgeno en al menos una zona de reacción, en donde se seleccionan las condiciones de reacción de modo que al menos los componentes de reacción diamina, diisocianato y fosgeno se encuentran en forma de gas en estas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de isocianatos mediante reacción de aminas primarias correspondientes con fosgeno, en el que las aminas primarias se vaporizan y tras la vaporización las aminas en forma de vapor se llevan mediante un post-calentador a la temperatura de uso, caracterizado porque el fosgeno y las aminas primarias se hacen reaccionar por encima de la temperatura de ebullición de las aminas dentro de un tiempo de contacto promedio de 0, 05 a 15 segundos, llevándose a cabo la reacción adiabáticamente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el isocianato se condensa a continuación mediante enfriamiento de la corriente de gas, realizándose el enfriamiento hasta una temperatura por encima de la temperatura de degradación del cloruro de ácido carbamídico correspondiente, y a continuación se libera la mezcla de gas del fosgeno en exceso, y a continuación se recicla el cloruro de hidrógeno gaseoso para la recuperación del cloro requerido para la síntesis de fosgeno.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que las aminas se vaporizan antes de la reacción y, dado el caso se diluyen con un gas inerte o con los vapores de un disolvente inerte, se calientan a temperaturas de 200 a 600 ºC, conteniendo las aminas vaporizadas como máximo el 0, 5 % en peso de gotas de amina no vaporizada, referido al peso total de la amina.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque

a) se separan las aminas en forma de vapor, dado el caso diluidas con un gas inerte o con los vapores de un disolvente inerte, y fosgeno, se calientan a temperaturas de 200 a 600 ºC y a continuación se mezclan,

b) se conduce la mezcla de reacción generada en la etapa a) evitando la retromezcla en continuo a través de un espacio de reacción y se hace reaccionar ahí adiabáticamente dentro de un tiempo de contacto promedio de 0, 05 a 15 segundos.

c) se enfría la mezcla de gas que sale de la cámara de reacción hasta la condensación del isocianato formado, manteniéndose la temperatura por encima de la temperatura de degradación de los cloruros de ácido carbamídico correspondientes a las aminas reaccionadas, y

d) se separa el isocianato no condensado de la mezcla de gas mediante lavado con un líquido de lavado.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se conduce en la etapa b) la mezcla de reacción generada en la etapa a) a través de un espacio de reacción, que presenta una geometría simétrica rotacional con una superficie en sección transversal atravesada por un flujo constante o creciente en la dirección de la corriente de la mezcla de gas.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque se conduce en la etapa b) la mezcla de reacción generada en la etapa a) a través de un espacio de reacción, que presentan en la dirección del flujo tramos de superficie de sección transversal constante y creciente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la mezcla de gas que sale del espacio de reacción comprende al menos un isocianato, fosgeno y cloruro de hidrógeno y se enfría en la etapa c) mediante pulverización de al menos una corriente de líquido en la mezcla de gas.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque para el enfriamiento de la mezcla de gas que sale del espacio de reacción en la etapa c) se usa al menos parcialmente el líquido de lavado que se obtiene en la etapa d) tras su uso para el lavado de gas.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque para el enfriamiento de la mezcla de gas que sale del espacio de reacción en la etapa c) se usa al menos parcialmente la mezcla que se obtiene en la etapa c) tras condensación.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los isocianatos son toluilendiisocianato, metilendifenildiisocianato, diciclohexilmetanodiisocianato, hexametilendiisocianato y/o isoforondiisocianato.

11. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque las aminas vaporizadas no contienen gotas de amina no vaporizada.