Procedimiento para la preparación de isocianatos.

Un procedimiento para la preparación de isocianatos por fosgenación de aminas,

caracterizado porque fosgeno y amina se ponen en contacto en al menos 2 cámaras de mezcla conectadas en paralelo, utilizándose como cámaras de mezcla cámaras de mezcla microestructuradasde mezcla.

Procedimiento para la preparación de isocianatos La invención se refiere a un procedimiento, preferentemente continuo para la preparación de isocianatos, preferentemente diisocianatos y/o poliisocianatos, por fosgenación de aminas, preferentemente diaminas y/o poliaminas, preferentemente en fase líquida, en el cual el fosgeno y la amina se ponen en contacto en al menos 2, preferentemente, de manera preferente al menos 100, de manera especialmente preferida entre 100 y 100.000, con particular preferencia entre 100 y 20.000, cámaras de mezcla conectadas en paralelo, utilizándose como cámaras de mezcla cámaras de mezcla microestructuradas.

La síntesis de isocianatos, que son productos básicos importantes para la producción de polituretanos, se lleva a cabo industrialmente por fosgenación de la amina correspondiente. Los rendimientos son en este caso superiores al 90%, respecto a la amina que se utilice. Esta reacción es conocida de forma general y ha sido descrita muchas veces.

La fosgenación en fase líquida, que se utiliza en particular para la preparación de MDI, está descrita en los documentos DE-A 1768439, DE-A 19804915 y EP-A 1073628. Los métodos para solucionar los problemas de sólidos que ocurren en la fosgenación en fase líquida, debido a la formación de clorhidratos de amina, ureas, cloruros de carbamilo, están descritos en los documentos EP-A792263, WO01/91898 y WO 03/99770.

La fosgenación en fase gaseosa como alternativa a la fosgenación en fase líquida ha sido descrita, por ejemplo, para la preparación de HDI y TDI, en los documentos EP-A 570799, EP-A 699657 y EP-A 593334. Un problema en la reacción en fase gaseosa son las elevadas temperaturas necesarias, lo cual conduce a productos secundarios no deseados y sólo puede mantenerse constante con dificultad, especialmente en el caso de reacciones exotérmicas y con las considerables conversiones de las plantas industriales. Además, la fosgenación en fase gaseosa no puede ser usada para la preparación de MDI a partir de MDA bruto que además contiene homólogos superiores.

El documento DE-A 100 26 142 describe un procedimiento y un aparato para la preparación continua de monoisocianatos o poliisocianatos orgánicos en una cámara de mezcla, en la cual las corrientes de materiales de partida se enfrentan conforme al principio de contracorriente.

Ehrfeld et al. (Ehrfeld, W., Hessel, V., Löwe, H. “Microreactores - Nueva Tecnología para la Química Moderna” (“Microreactors – New Tecnology for Modern Chemistr y , Wiley-VCH, 2000) describen la estructura y modo de operación de microrreactores y su uso en la síntesis química.

Los inconvenientes de los procedimientos conocidos, los cuales se basan todos en procedimientos de una sola corriente, dado el caso de múltiples etapas, son los problemas de sólidos que aparecen como resultado de los productos secundarios.

De esta forma, ha sido un objetivo de la presente invención desarrollar un procedimiento para la preparación de isocianatos, en particular MDI, en el cual especialmente sean evitados lo más posible los productos sólidos. Aunque estos problemas pueden ser solucionados en cierta medida aumentando el exceso de fosgeno, otro objetivo es llevar al mínimo la retención de fosgeno en la planta, es decir, la cantidad de fosgeno presente en la planta. Además, el isocianato que pueda obtenerse debería tener un perfil de propiedades muy bueno.

Estos objetivos han podido ser logrados mediante un procedimiento para preparar isocianatos, preferentemente, diisociantaos y/o poliisocianatos, más preferentemente MDI y TDI, por fosgenación de aminas, preferentemente diaminas y/o poliaminas, más preferentemente MDA y TDA, en el cual el fosgeno y la amina se ponen en contacto en al menos 2, preferentemente al menos 10, de modo especialmente preferido al menos 100, con especial preferencia entre 100 y 100.000, en particular entre 100 y 20.000, cámaras de mezcla físicamente separadas, conectadas en paralelo, utilizándose como cámaras de mezcla microcámaras microestructuradas.

El procedimiento de la invención se caracteriza porque el mezclado de los materiales de partida se efectúa en una pluralidad de cámaras físicamente separadas conectadas en paralelo y preferentemente las corrientes de materia se reunen de nuevo en un punto posterior, preferentemente para tratamiento posterior. Esta disposición que tiene, preferentemente un número grande de corrientes paralelas y a simple vista parece complicado, tiene la ventaja de que incluso a temperaturas de reacción relativamente altas, pueden ser muy bien controladas y establecidas como resultado de la gran superficie del reactor. Debido a las temperaturas altas que pueden ser usadas de este modo industrialmente, los productos secundarios no deseados, como clorhidratos de amina, ureas, cloruros de carbamilo, pueden ser suprimidos o evitados. Además, las altas temperaturas que son posibles, permiten tiempos de permanencia más cortos, y de este modo, una reducción en el volumen del reactor, con una menor retención de fosgeno correspondiente.

La mayor temperatura de reacción que es posible, según la invención, en comparación con la fosgenación conocida en fase líquida, permite evitar los inconvenientes conocidos de la fosgenación en fase líquida, a saber, en particular, la formación de sólidos y los tiempos prolongados después de la reacción.

El procedimiento de la invención así también se caracteriza por una reducción en el tiempo de permanencia en la zona de reacción. Un tiempo de permanencia menor conduce a mejor calidad de los productos y, debido al tamaño del aparato, permite una menor retención de fosgeno y disolvente, en comparación con la técnica anterior.

En el procedimiento de la invención las cámaras de mezcla son principalmente los puntos en los cuales la amina se pone en contacto con el fosgeno. Sin embargo, las cámaras de mezcla, preferentemente, no son sólo dispositivos mezcladores puros, sino son parte del espacio de reacción o representan el espacio de reacción en el cual tiene lugar principalmente la fosgenación. A este respecto la expresión “espacio de reacción” se refiere preferentemente al espacio en el cual la mezcla de reacción tiene la temperatura de reacción preferida. Las corrientes de materia paralelas de las diferentes cámaras de mezcla pueden ser reunidas para formar una sola corriente dentro del espacio de reacción. Como alternativa también es posible enfriar la mezcla de reacción antes de que las corrientes se reunan y reunir y procesar las corrientes sólo posteriormente.

De acuerdo con la invención, el fosgeno y la amina se ponen así en contacto en una pluralidad de cámaras de mezcla. El fosgeno y la amina se alimentan preferentemente a través de entradas separadas hacia cada una de las cámaras de mezcla. Esto significa que cada una de las cámaras de mezcla tiene al menos una entrada para el fosgeno y al menos una entrada para la amina. Así las entradas individuales para cada cámara de mezcla pueden ser abastecidas mediante una sola línea de alimentación para fosgeno o amina. Esto significa que una línea de suministro para fosgeno y una para la amina se dividen en líneas de alimentación individuales para las cámaras de mezcla individuales cuyas corrientes se combinan otra vez en un punto posterior, y se tratan juntas. Así pues, una corriente de fosgeno y una corriente de amina pueden ser cada una, preferentemente, dividida en una pluralidad de corrientes individuales y las corrientes individuales pueden ser alimentadas a las cámaras de mezcla, teniendo cada una de las cámaras de mezcla al menos una entrada de fosgeno y una entrada de amina.

El volumen de las cámaras de mezcla individuales está entre 0, 01 cm3 y 1 l, preferentemente entre 0, 01 y 10 cm3, de modo particularmente preferido entre 0, 01 y 1 cm3. De este modo, se entiende por “volumen de la cámara de mezcla”, el volumen que tienen la cámara de mezcla individual entre el lugar de encuentro de la amina con el fosgeno y el lugar en el que esta corriente de producto se conecta con una corriente de otra cámara de mezcla conectada en paralelo. De este modo, está incluido el volumen del espacio en el cual la amina se junta con el fosgeno. La disposición en paralelo de varias cámaras de mezcla, como se indicó al principio, tiene la ventaja de que, en comparación con una instalación de la misma capacidad con una única corriente de producto, las corrientes más paralelas, individuales son más pequeñas y con ello se pueden controlar mejor térmicamente. Se usan como cámaras de mezcla, cámaras de mezcla microestructuradas. Las cámaras de mezcla microestructuradas son en general conocidas y han sido descritas muchas... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de isocianatos por fosgenación de aminas, caracterizado porque fosgeno y amina se ponen en contacto en al menos 2 cámaras de mezcla conectadas en paralelo, utilizándose como cámaras de mezcla cámaras de mezcla microestructuradasde mezcla.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en cada una de las cámaras de mezcla el fosgeno y la amina se alimentan a través de entradas separadas.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como cámaras de mezcla se usan mezcladores de difusión laminar, mezcladores de multilaminación, micromezcladores con paredes estructuradas, mezcladores split-recombine, mezcladores y / o toberas de chorro libre.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 3, caracterizado porque las cámaras de mezcla se basan en Hasteloy y / o vidrio.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una corriente de fosgeno corriente y una corriente de amina son cada una separadas en una pluralidad de corrientes individuales y corrientes individuales alimentadas a las cámaras de mezcla, teniendo cada cámara de mezcla al menos una entrada para fosgeno y al menos una entrada para amina .

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, después de mezclar el fosgeno con la amina en las cámaras de mezcla, las corrientes de materias de las distintas cámaras de mezcla se reunen.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de la amina con el fosgeno se lleva a cabo a una temperatura superior a 180 º C.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la amina se introduce en las cámaras de mezcla a una temperatura de más de 180 º C.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la amina se introduce en las cámaras de mezcla en un disolvente orgánico inerte en una proporción en peso entre 5 y 90% en peso, con respecto al peso total de la amina y el disolvente.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la amina y fosgeno se introducen en las cámaras de mezcla en una relación molar de amina a fosgeno entre 1:2 y 1:20.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el fosgeno se introduce en las cámaras de mezcla a una temperatura superior a 180 º C.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción de la amina con el 30 fosgeno se lleva a cabo a una presión en el intervalo de 2 a 10 MPa.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de residencia de la mezcla de reacción a una temperatura de más de 180 º C es de menos de 60 s.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de reacción mezcla se

enfría después de un tiempo de residencia de menos de 60 s a una temperatura de más de 180 º C a una 35 temperatura entre 40 º C y 180 º C.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de reacción, después de un tiempo de residencia de menos de 60 s a una temperatura superior a 180 º C, se enfría en al menos 50 º C en menos de 1 s mediante la despresurización de la mezcla de reacción en al menos 2 MPa.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la temperatura de la mezcla de 40 reacción cambia en menos de 20 º C durante el tiempo de residencia de menos de 60 s.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como amina se utilizan 2, 2 '-, 2, 4' - y/o 4, 4 '-diamino-difenilmetano (MDA) , 2, 4 -y/o 2, 6-toluendiamina (TDA) , 1-amino-3, 3, 5-trimetil-5aminometilciclohexano (isoforondiamina, IPDA) y/o hexametilendiamina (HDA) .

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la amina en la fosgenación está 45 presente en fase líquida.

19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto de reacción, es decir el isocianato, se purifica mediante la eliminación de fosgeno, de HCl y dado el caso, del disolvente a una temperatura de < 150º C, después de la eliminación del fosgeno, a una temperatura de 190º C, separando el

disolvente del isocianato y a continuación separando el isocianato por destilación a presiones de 2 a 50 hPa y temperaturas de 150 a 250º C.