Procedimiento para la preparación de isocianatos.

Procedimiento para la preparación de isocianatos que comprende

(a) la reacción de al menos una amina con fosgeno en fase gas en una zona de reacción y

(b) la refrigeración subsiguiente de los gases de reacción en una zona de refrigeración mediante refrigeración indirecta,

conduciéndose el medio refrigerante que absorbe el calor de los gases de reacción al menos en la región de la máxima temperatura en la zona de refrigeración a contracorriente con respecto a la corriente de producto.

Procedimiento para la preparación de isocianatos

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de isocianatos que comprende (a) la reacción de al menos una amina con fosgeno en fase gas en una zona de reacción y (b) la subsiguiente refrigeración de los gases de reacción en una zona de refrigeración mediante refrigeración indirecta, conduciéndose el medio refrigerante que absorbe el calor de los gases de reacción al menos en la región de la máxima temperatura en la zona de refrigeración a contracorriente con respecto a la corriente de producto.

Los isocianatos, en particular diisocianatos, se preparan sobre todo mediante fosgenación de las correspondientes aminas. La fosgenación se puede llevar a cabo tanto en fase líquida como en fase gas. La fosgenación en fase gas presenta una serie de ventajas en la puesta en práctica técnica frente a la fosgenación en fase líquida, en particular una mayor selectividad, una menor retención de fosgeno tóxico así como menores costes de inversión y energía.

La fosgenación de aminas para dar isocianatos en fase gas en sí es conocida, por ejemplo, por los documentos EP-A 57 799, EP-A 749 958 y EP-A 1 78 918. A este respecto se evapora una corriente de reactante que contiene amina y una que contiene fosgeno, siempre que no estén presentes ya en fase gas, y se llevan a la temperatura de reacción de la fosgenación en fase gas, por ejemplo, de aproximadamente 3 a 4 °C. La facilitación del calor de alta temperatura según los procedimientos conocidos es de costes muy elevados.

La corriente de producto gaseosa se tiene que refrigerar después de la reacción. Por el estado de la técnica es sabido que la refrigeración de los gases de reacción se tiene que realizar rápidamente para evitar, en la medida de lo posible, la formación de productos secuenciales indeseados. Para esto, en el estado de la técnica se emplea sobre todo el denominado enfriamiento brusco (quenching). En el enfriamiento brusco la refrigeración se realiza mediante contacto directo con un líquido refrigerante que se pulveriza preferentemente en la corriente de los gases de reacción calientes, tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP-A 1 43 248. Con ello se garantiza un enfriamiento rápido, es decir, un tiempo de refrigeración corto, de tal manera que se puede evitar sustanclalmente la formación ¡ndeseada de productos secuenciales.

Por el documento EP-A 1 935 875 se conoce, por ejemplo, un procedimiento para la preparación de Isocianatos en fase gas en el que, para la terminación de la reacción, la mezcla de reacción se extrae del espacio de reacción conduciéndose a través de un tramo de refrigeración en el que se inyectan líquidos a través de toberas, de tal manera que se realiza una refrigeración directa de los gases de reacción. La refrigeración indirecta mediante cambiadores de calor de acuerdo con esta solicitud publicada de patente a causa de la mala transmisión de calor es desventajosa y, además, conduce a la formación de incrustaciones de sólidos sobre las superficies relativamente frías de los cambiadores de calor mediante reacciones secundarias de la mezcla de gases sobre estas superficies. Para evitar estas desventajas, el documento EP-A 1 935 875 propone la refrigeración directa mediante enfriamiento brusco.

No obstante, de acuerdo con los procedimientos de refrigeración conocidos por el estado de la técnica, como consecuencia de la rápida refrigeración de los gases de reacción y las elevadas diferencias de temperatura con respecto al medio que absorbe calor, en particular durante el enfriamiento brusco, frecuentemente se produce una formación ¡ndeseada de aerosol. Los aerosoles formados solo se pueden volver a separar con dificultad mediante procedimientos técnicos convencionales y aumentan la complejidad del posterior tratamiento para la purificación de los componentes Individuales.

Además, el calor de escape que se absorbe en los procedimientos de refrigeración directos del estado de la técnica mediante calentamiento o evaporación de líquido de enfriamiento brusco se puede aprovechar solo en un nivel de temperaturas más bajo. Si se emplean transmisores de calor indirectos, entonces es posible en principio un aprovechamiento adicional del calor de escape. En este caso sería deseable calentar el medio caloportador que absorbe el calor hasta que se alcance un alto nivel de temperatura que, de forma ideal, se corresponde completa o aproximadamente con la temperatura de las corrientes de reactantes empleadas en la zona de reacción o con la temperatura de evaporación de uno o varios reactantes. Por ello, el calor se podría almacenar en un elevado nivel de temperatura. Esto posibilita emplear de nuevo universalmente el calor de escape en el proceso.

Por tanto, el objetivo de la invención era poner a disposición un procedimiento para la preparación de mono- y/o diisocianatos mediante fosgenación en fase gas de las correspondientes aminas que no presentase, o en un menor alcance, las desventajas que se han mencionado anteriormente.

En particular debía evitarse la formación de productos secuenciales. Además, la energía transmitida al medio refrigerante se debía mantener en un nivel de temperatura lo más elevado posible. Además, se debía evitar la formación de aerosoles en la zona de refrigeración.

Los objetivos que se han mencionado anteriormente se consiguen mediante el procedimiento de acuerdo con la invención. Se pueden obtener formas de realización preferentes de las reivindicaciones y de la siguiente descripción. Las combinaciones de formas de realización preferentes no se apartan del alcance de la presente invención.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de isocianatos comprende al menos las siguientes etapas:

(a) la reacción de al menos una amina con fosgeno en fase gas en una zona de reacción y

(b) la refrigeración posterior de los gases de reacción en una zona de refrigeración mediante refrigeración indirecta, conduciéndose el medio refrigerante que absorbe el calor de los gases de reacción al menos en la región de la máxima temperatura en la zona de refrigeración a contracorriente con respecto a la corriente de producto.

Las etapas individuales del procedimiento de acuerdo con la invención se explican a continuación.

Etapa (a)

Por zona de reacción se ha de entender la región en el interior del reactor en la que se desarrolla la reacción de acuerdo con la etapa (a). La región o el punto en la que o en el que ha terminado sustancialmente la reacción de los compuestos de partida y productos intermedios de acuerdo con la presente estequiometría y cinética de reacción identifica el final de la zona de reacción (espacialmente) y el final de la reacción (en cuanto a técnica de reacción). La reacción de los compuestos de partida esencialmente ha terminado cuando ha terminado la formación de al menos el 9 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, en particular al menos el 99 % en peso del isocianato preparado con el procedimiento o los correspondientes cloruros de carbamoílo.

En el marco del procedimiento de acuerdo con la invención la reacción de fosgeno con al menos una amina se realiza en fase gas. El experto sabe que la formación de los Isocianatos se desarrolla a través de productos intermedios. A este respecto, son productos Intermedios, por ejemplo, los cloruros de monoamino-monocarbamoilo formados a partir de las dlamlnas, cloruros de dicarbamoílo, monoamlno-monolsocianatos y cloruros de monolsoclanatomono-carbamoílo, así como los clorhidratos de los compuestos amlno.

Por reacción en fase gas se ha de entender que los reactantes y productos Intermedios en el estado gaseoso reaccionan entre sí y en el transcurso de la reacción, durante el paso a través de la zona de reacción, permanecen en al menos el 95 % en peso, preferentemente en al menos el 98 % en peso, de forma particularmente preferente en al menos el 99 % en peso, de forma muy particularmente preferente en al menos el 99,5 % en peso, en particular en al menos el 99,9 % en peso en fase gas.

La Invención además en sí no está limitada en relación con la realización concreta de la reacción de aminas con fosgeno en fase gas (etapa a). El experto conoce bien realizaciones correspondientes de la reacción de aminas con fosgeno en fase gas de acuerdo con la etapa (a) y están descritas, por ejemplo, en el documento EP-A 2 62 876 y en los documentos citados en el mismo. La presente Invención, por tanto, se puede integrar en procedimientos conocidos para la preparación de isocianatos mediante fosgenación de aminas en fase gas.

Se describen realizaciones preferentes de la reacción de acuerdo con... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de isocianatos que comprende

(a) la reacción de al menos una amina con fosgeno en fase gas en una zona de reacción y

(b) la refrigeración subsiguiente de los gases de reacción en una zona de refrigeración mediante refrigeración indirecta, conduciéndose el medio refrigerante que absorbe el calor de los gases de reacción al menos en la región de la máxima temperatura en la zona de refrigeración a contracorriente con respecto a la corriente de producto.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, llevándose a cabo la refrigeración de acuerdo con la etapa (b) en un cambiador de calor con una superficie de transmisión de calor específica de al menos 3 m2 por m3 de gas de reacción.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el cambiador de calor es un cambiador de calor de haz de tubos.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el tiempo de refrigeración de acuerdo con la etapa (b) es de ,2 a 5 segundos.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el isocianato en el marco de la etapa (b) está presente en forma no condensada.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la zona de reacción de acuerdo con la etapa (a) y la zona de refrigeración de acuerdo con la etapa (b) se encuentran en el interior de un aparato.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, en el que a continución de la refrigeración de acuerdo con la etapa (b) se realiza como etapa (bb) una refrigeración adicional de los gases de reacción.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la refrigeración de acuerdo con la etapa (b) y (bb) se lleva a cabo respectivamente de forma indirecta y en el que los medios refrigerantes de acuerdo con la etapa (b) y (bb) see ncuentran en diferentes circuitos.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que en el marco de la etapa (bb) se realiza una refrigeración directa de los gases de reacción.

1. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que en el marco de la etapa (bb) se refrigera mediante enfriamiento brusco.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 1, en el que el calor absorbido por el medio refrigerante en el marco de la etapa (b), al menos en parte, se aprovecha para la transmisión Indirecta de calor a al menos una corriente de reactante de la reacción de acuerdo con la etapa (a).

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el medio refrigerante que absorbe el calor de los gases de reacción es una masa fundida salina.

13. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, en el que como amina se usa al menos una dlamina aromática con 6 a 18 átomos de carbono o al menos una dlamina (clclo)alifática con 2 a 18 átomos de carbono.

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, en el que como Isocianato se prepara tolullendüsoclanato.

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, en el que como isocianato se prepara al menos uno seleccionado de diisocianatodifenllmetanos.

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, en el que como isocianato se prepara hexametllendüsocianato.