[发明专利]制备异氰酸酯的方法

说明书

双官能异氰酸酯和多官能异氰酸酯，下文也称为多异氰酸酯，例如 甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮 二异氰酸酯(IPDI)或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，是制备聚氨酯的 有价值的原料化合物。

双异氰酸酯和多异氰酸酯及它们的制备已得知一段时间并被多次描 述。制备异氰酸酯例如TDI、MDI、IPDI或HDI的已知方法通常基于 相应胺的光气化作用，随后除去氯化氢和过量的光气，然后将粗的异氰 酸酯/溶剂混合物进行多步后处理(workup)以除去溶剂和麻烦的低沸物 和高沸物。用于制备异氰酸酯的溶剂优选为氯代芳香族烃，例如氯苯、 二氯苯、三氯苯；或芳香族烃，例如甲苯、二甲苯或苯。以工业规模实 施的制备异氰酸酯的多种方法描述于例如Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry中。

然而，上述方法的一个缺点为，在纯产品的蒸馏过程中存在相当长 的停留时间，这使得有价值产品形成高沸物。此外，在上述方法过程中， 反应形成的高沸点副产物会进入后处理，使得有价值的异氰酸酯产品进 一步形成高沸物。

因此，例如在由甲苯二胺(TDA)制备TDI的方法中，产率通常仅 为约95％。

这些副组分具有与异氰酸酯反应的特性，并因此而降低异氰酸酯在 异氰酸酯/副产物混合物中的比例。困难的处理过程以及剩余物的典型组 成在例如DE 102 60 093 A1中有记载。

WO 2004/0456759 A1描述了例如从异氰酸酯/高沸物的混合物(物 流1)中两步脱除出异氰酸酯的方法。物流2(底部剩余物)和3(馏 出物)以20∶1至1∶1的重量比分割。换言之，不超过50％的物流1经由 底部排出。将该溶液浓缩，泵送至捏合机中并在此进一步浓缩。

本发明的一个目的为开发一种可以以高产率运行、并且特别是可避 免由粗异氰酸酯混合物的后处理引起的产率损失的制备多异氰酸酯的方 法。

令人惊讶地，现已发现，当在进行实际蒸馏序列以除去溶剂和低沸 点物之前或期间，通过适当的装置结构除去已存在于粗异氰酸酯混合物 例如由光气化作用形成的脲类及其转化产物中的高沸点化合物，即碳二 亚胺、异氰脲酸酯、脲二酮(uretdione)，可有效降低所述的产率损失。 此外，已发现，适当的预浓缩可使一些含有异氰酸酯的高沸点组分分解 而重新得到异氰酸酯，这一方面使得可有效降低由底部造成的产率损失， 而另一方面，与迄今为止的教导相反的是，底部产物保持自由流动，从 而即使在高汽化率下也易于传送。此外，其还能够防止单体异氰酸酯在 后处理过程中加合至高沸点化合物上而造成产率降低。

因此，本发明提供一种制备多异氰酸酯的方法，该方法包括以下步 骤：

a)使胺与光气反应，

b)从反应混合物中除去氯化氢、过量的光气和——如果合适——溶 剂，

c)将来自步骤b)的液体混合物分离成液相和气相，

d)对来自步骤c)的气相进行后处理从而得到多异氰酸酯。

步骤c)可在已知用于此目的的所有装置中实施。

例如，对于如步骤c)所实施的从有价值产物中除去低沸物而言， 进行一个或多个蒸发步骤是适宜的。US 3140305描述了例如使用薄膜蒸 发器来除去反应中形成的高沸物。但是，所述方法的一个缺点是装置结 构相对复杂，由于例如维护需求增加，该装置结构的开车和运行成本高。 还可想到的是例如使用降膜蒸发器。但是，当使用降膜蒸发器时，由于 装置的运行需要泵唧循环系统和所造成的停留时间，可以预见副产物的 比例将明显较薄膜蒸发器时大。此外，降膜蒸发器的运行最多仅可至某 一极限粘度，从而使底部产物的量明显增加，并因而使异氰酸酯的损失 明显增加。

所述缺点可通过使用螺旋管蒸发器来避免。