Método para la producción de poliisocianatos mediante reacción de aminas orgánicas con fosgeno,

caracterizado porque la reacción se efectúa en al menos tres etapas, en cuyo caso la primera etapa se realiza en un dispositivo de mezcla, la segunda etapa en al menos un aparato de tiempo de residencia y la tercera etapa en una o varias columnas (de reacción y la presión es más baja en cada una de las etapas siguientes que en la etapa previa

La invención se refiere a un proceso para preparar isocianatos aromáticos o alifáticos. Entre los isocianatos aromáticos, se da preferencia a metilendi(isocianato de fenilo) (MDI) y diisocianato de tolueno (TDI), mientras que en el caso de isocianatos alifáticos se da preferencia a diisocianato de hexametileno (HDI) y diisocianato de isoforona (IPDI) u otros. Es objeto de la presente invención desarrollar un proceso en tres o más etapas que proporciona isocianatos con rendimiento químicos muy altos y con rendimientos de espacio-tiempo elevados con una baja retención (holdup) de fosgeno. En el proceso de acuerdo con la invención, la reacción entre amina orgánica y fosgeno se lleva a cabo en tres o más etapas en un solvente inerte, preferentemente tolueno, clorobenceno, diclorobenceno, o una mezcla de los últimos dos, y con un exceso de fosgeno, caracterizado porque se efectúa una reducción de la presión en cada una de las etapas y la primera etapa de fosgenación comprende una mezcladora estática, preferentemente una boquilla, la segunda etapa comprende un aparato de tiempo de residencia y la tercera etapa se realiza en una o varias columnas (de reacción). La presión antes de la boquilla es preferentemente de 3 a 70 bar, con mayor preferencia de 15 a 45 bar. El reactor de tiempo de residencia de la segunda etapa opera preferentemente a una presión de 2.5-35 bar, preferentemente de 15-35 bar. Después de la boquilla, la presión es reducida a la presión de la segunda etapa a través de una válvula reguladora y algún otro dispositivo adecuado para este propósito. Sin embargo, también es posible utilizar la pérdida de presión natural en la boquilla para reducir la presión. El reactor de la primera etapa, la mayoría de los casos una mezcladora estática, también puede integrarse al reactor de la segunda etapa, un aparato de tiempo de residencia. El reactor de la tercera etapa de fosgenación, en la mayoría de los casos una columna, preferentemente una columna de reacción, es operado preferentemente a una presión de 2-20 bar, preferentemente de 3,516 bar. Después del reactor de la segunda etapa, se reduce la presión a la presión del reactor de la tercera etapa a través de una válvula reguladora o a través de algún otro dispositivo adecuado para este propósito. Opcionalmente, una pérdida de presión natural también puede ser suficiente para la reducción de presión. Como reactor de la tercera etapa, se prefiere a la utilización de una columna (de reacción) tal como se describe, por ejemplo, en el documento WO 99/54289 (DE 19817691). La preparación de isocianatos a partir de aminas y fosgeno es conocida. Según el tipo de amina, la reacción se efectúa ya sea en la fase gaseosa o bien en la fase líquida, ya sea en lotes o bien de manera continua (W. Siefken. Liebigs Ann. 75 (1949)). La producción continua de isocianatos orgánicos por reacción de aminas orgánicas primarias con fosgeno se ha descrito muchas veces y se efectúa a gran escala industrial (véase, por ejemplo, Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, Volumen 7 (poliuretano), tercera edición revisada, Carl Hanser Verlag, Munich-Viena, páginas 76 y siguientes (1993).). Los isocianatos aromáticos TDI (diisocianato de toluileno) y MDI metilendi(isocianato de fenilo) o PMDI (poliisocianato polimetileno-polifenileno) y mezclas de estos últimos dos y los isocianatos alifáticos HDI (diisocianato de hexametileno) y diisocianato de isoforona (IPDI) en

40 particular se preparan industrialmente en todo el mundo. Las síntesis industriales actuales de los diisocianatos aromáticos MDI y TDI y de los diisocianatos alifáticos HDI y IPDI se efectúan casi exclusivamente en procesos continuos. En el documento DE 844896, por ejemplo, se describe un proceso continuo para llevar a cabo la reacción en varios recipientes a través de los cuales fluye continuamente una mezcla de reacción. Regularmente, la forma

de realización continua del proceso se efectúa en dos etapas. En la primera etapa de la fosgenación, la amina se hace reaccionar con fosgeno para formar el cloruro de carbamoilo correspondiente y el cloruro de hidrógeno y hasta hidrocloruro de amina. La reacción entre amina y fosgeno es muy rápida, fuertemente exotérmica y transcurre aún a temperaturas muy bajas. Para minimizar la formación de 5 productos secundarios y sólidos, amina y fosgeno deben mezclarse rápidamente, de manera opcional ambos con un solvente, por lo cual la primera etapa de fosgenación se efectúa regularmente en un aparato de mezclado, preferentemente una boquilla. La segunda etapa de fosgenación comprende tanto la descomposición del cloruro de carbamoilo para formar el isocianato deseado y el cloruro de hidrógeno como también la fosgenación del hidrocloruro de amina para formar el cloruro de carbamoilo. Por lo regular, la temperatura de la segunda etapa de fosgenación es superior a la temperatura de la primera etapa. La reacción de amina y fosgeno en la fase líquida es muy rápida a todas las temperaturas y presiones habituales en la industria. Por consiguiente, se aspira a un buen mezclado de los reactivos con el objeto de suprimir las reacciones secundarias. Se ha descrito varias veces la fosgenación de aminas primarias en un reactor de mezcla como primera etapa de la fosgenación. Los aparatos de mezcla pueden clasificarse básicamente como mezcladores dinámicos como, por ejemplo, agitadores y turbinas, y mezcladores estáticos, sistemas de rotor-estator como, por ejemplo, mezcladores kenics, mezcladores Schaschlik, mezcladores SMV, y mezcladores de chorros tales como, por ejemplo, boquillas o mezcladores T (Chem. Ing. Tech. MS 1708/88, Fortschr. Verf. Technik 23, 1985, 373, Ind. Eng. Chem. Res. 26, 1987, 1184). Los aparatos de mezclado conocidos incluyen ante todo boquillas como, por ejemplo, boquillas de hendidura anular (DE 1792660), boquillas de orificio anular (DE 3744001), boquillas de mezclado de chorro suave (EP 0065727), boquillas de chorros de abanico (DE 2950216), boquillas de cámara de chorros a un ángulo (DD 300.168), boquillas de tres corrientes (DE 132340), cámaras de mezclado a contracorriente (DE-PS 1146872), boquillas de retención (FR 69428), boquillas de mezclado Venturi (DE-AS 1175666). También se conocen mezcladores en línea (US 3321283), bombas de mezcla centrifugas o bombas de mezcla de reacción (EP 0291819), reactores tubulares (US 3226410) o mezcladores de micro-estructura (EP 0928785). En CA 832432 se describe el uso de ondas sonoras para mezclado. En EP 0830894 se describe un reactor de mezcla para la fosgenación de aminas primarias en donde la entrada de una sustancia se localiza en el eje de la cámara de mezcla y la entrada de la otra sustancia (al menos de otra) se configura en forma de una multiplicidad de boquillas colocadas simétricamente en rotación alrededor del eje de la cámara de mezcla, en cuyo caso cada una de estas boquillas tiene un perno que puede desplazarse en la dirección del eje de la boquilla y puede liberar la boquilla de sólidos adheridos. En DD 132340 describe un proceso para la fosgenación de aminas para formar monoisocianatos, diisocianatos y poliisocianatos bajo presión y a temperatura elevada en presencia de solvente uniforme, en cuyo caso se alimentan en paralelo como varias subcorrientes a un reactor una mezcla de amina/monoclorobenceno y una mezcla de fosgeno/monoclorobenceno, en cuyo caso una parte de la

40 mezcla de fosgeno/monoclorobenceno se introduce centralmente y la mezcla de amina/monoclorobenceno se introduce alrededor de esta corriente central de la mezcla de amina/monoclorobenceno que a su vez se incluye por una mezcla de fosgeno/monoclorobenceno. La mezcla de poliamina-monoclorobenceno se alimenta en corriente anular al reactor de fosgenación a una temperatura de 150°C, por ejemplo. Antes de entrar al reactor, se proporciona un movimiento de rotación de la mezcla a través de un dispositivo inductor de torsión correspondiente. En la mezcla de poliamina/monoclorobenceno y alrededor de dicha mezcla, como reactivo se introduce al reactor una mezcla de fosgeno/monoclorobenceno calentada a 150°C. La velocidad relativa de de los dos reactivos es de aproximadamente 15 m/s. Para la segunda etapa de fosgenación, que puede utilizarse simultáneamente como recipiente de separación de fase, también se han establecido varios aparatos. La preparación de isocianatos a partir de las aminas correspondientes por fosgenación se lleva a cabo en calderas con dispositivos de agitación (por ejemplo, DE-OS 1468445), en cascadas de calderas con dispositivos de agitación (DEPS 844896), en columnas de reacción empacadas con relleno (por ejemplo, WO 99/54289) o bien en columnas no empaquetadas (por ejemplo, Ullmanns Encyclopädie der Technischen Chemie, cuarta edición (1977), páginas...

1. Método para la producción de poliisocianatos mediante reacción de aminas orgánicas con fosgeno, caracterizado porque la reacción se efectúa en al menos tres etapas, en cuyo caso la primera etapa se realiza en un dispositivo de mezcla, la segunda etapa en al menos un aparato de tiempo de residencia y la tercera etapa en una o varias columnas (de reacción y la presión es más baja en cada una de las etapas siguientes que en la etapa previa.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los poliisocianatos son diisocianato de difenilmetano (MDI), poliisocianato de polifenileno polimetileno (PMDI) o una mezcla de estos dos, diisocianato de toluileno (TDI) , diisocianato de hexametileno (HDI) o diisocianato de isoforona

10 (IPDI).

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza una boquilla como aparato para la primera etapa

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque como aparato para la segunda etapa se utiliza un reactor de tubos, una caldera con dispositivo de agitación, un aparato de tiempo de

15 residencia sin dispositivo de agitación o un aparato de separación de fases para la fase gaseosa y líquida.

5. Método según las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el tiempo de residencia en el aparato de tiempo de residencia de la segunda etapa es de 1 segundo a 30 minutos, preferido de 30 segundos a 10 minutos y particularmente preferido 2 a 7 minutos.

20 6. Método según las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el reactor de tiempo de residencia de la segunda etapa se configura como dos o más reactores del mismo tipo o de tipos diferentes conectados en paralelo o conectados en serie.

7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la separación de fosgeno se realiza en el aparato de la tercera etapa, preferentemente en una columna (de reacción).

25 8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque de la presión del reactor de la primera etapa se reduce hasta la presión del reactor de la segunda etapa mediante una válvula reguladora o mediante algún otro dispositivo caracterizado por una pérdida de presión.

9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque de la presión del reactor de la segunda

etapa se reduce hasta la presión del reactor de la tercera etapa mediante una válvula reductora o 30 mediante algún otro dispositivo caracterizado por una baja de la presión.

10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor de la primera etapa se integra al reactor de la segunda etapa.

11. Método según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la presión antes del mezclador estático es de 3-70 bar, preferentemente 15-45 bar, la presión en el reactor de la segunda etapa es de

35 2,5 a 35 bar, preferentemente 1-35 bar, y la presión en el reactor de la tercera etapa es de 2-20 bar, preferentemente 3,5 -16 bar.

12. Método según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la temperatura en la primera, segunda, y tercera etapa es en cada caso de 80 a 190°C, preferentemente de 90 a 150°C.

13. Método según las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como solvente inerte se utiliza

40 un hidrocarburo aromático como tolueno o preferentemente un hidrocarburo aromático clorinado como clorobenceno, orto-diclorobenceno o triclorobenceno o una mezcla de los mismos.