[发明专利]用于从粗混合物提纯异构单体诸如4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于从不同异构单体的混合物制备提纯的异构的亚甲基二苯基二异氰酸酯单体的设备，其中该设备包含蒸馏装置，该蒸馏装置包含：a）包括结构化填料的蒸馏塔，b）不同异构的亚甲基二苯基二异氰酸酯单体的混合物的来源，c）蒸发器，d）顶部蒸气冷凝器，e）可选地，顶部真空系统，和f）流量控制的回流系统，其中顶部蒸气冷凝器包含壳管式布置结构，并且被实施以便将冷凝水直接过冷至低于47°C，并且其中流量控制的回流系统包含加热器，该加热器被实施以便将在顶部蒸气冷凝器中形成的冷凝物的部分流再加热至高达190℃。

技术领域

本发明涉及一种用于从不同异构单体的混合物制备提纯的异构单体的设备，并且尤其涉及一种用于从亚甲基二苯基二异氰酸酯的粗混合物制备提纯的4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯的设备，所述粗混合物其中包括：亚甲基二苯基二异氰酸酯的不同异构体，即4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯和2,2'-亚甲基二苯基二异氰酸酯和2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯中的至少一种，以及亚甲基二苯基二异氰酸酯的二聚体、亚甲基二苯基二异氰酸酯的低聚物、亚甲基二苯基二异氰酸酯的聚合物和轻质物质，诸如二氯苯。此外，本发明涉及一种从包括不同异构单体及其二聚体、低聚物和聚合物的粗混合物制备提纯的异构单体的过程，并且尤其涉及一种从包括亚甲基二苯基二异氰酸酯的不同异构体、二聚体、低聚物和聚合物的粗亚甲基二苯基二异氰酸酯混合物提纯4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯的过程，该混合物含有4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯以及2,2’-亚甲基二苯基二异氰酸酯和2,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯中的至少一种，其中该过程在上述设备中执行。

背景技术

亚甲基二苯基二异氰酸酯（缩写为MDI）以三种异构体形式存在，即以2,2'-亚甲基二苯基二异氰酸酯的形式、以2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯的形式以及以4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯的形式存在。到目前为止，这三种异构体中使用最广泛的是4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯。特别地，4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯是用于产生硬质聚氨酯的重要化合物。更具体地，硬质聚氨酯由4,4′-亚甲基二苯基二异氰酸酯与一种或更多种多元醇和可选的发泡剂混合制备。硬质聚氨酯继而因其出色的热绝缘性能而成为重要的材料，例如在冷冻机，冰箱和建筑物中使用。

目前，亚甲基二苯基二异氰酸酯通过对亚甲基二苯基二胺进行光气化而制备。更具体地，亚甲基二苯基二异氰酸酯通常通过包含以下步骤的方法来产生：i）通过在酸催化剂的存在下使苯胺和甲醛反应，以形成亚甲基二苯基二胺和二苯基甲烷系列的多胺，以及b）将亚甲基二苯基二胺和二苯基甲烷系列的多胺进行光气化，以产生MDI异构体和聚合MDI的混合物。随后，得到的亚甲基二苯基二异氰酸酯的粗混合物（其中包括MDI异构体、MDI二聚体、MDI低聚物、MDI聚合物和轻质物质，诸如二氯苯（以下简称为“粗MDI混合物”））被提纯，以便得到所需的提纯的MDI异构体，特别是诸如获得提纯的4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯。

提纯粗MDI混合物的典型方法是用两个或更多个蒸馏塔进行蒸馏。在通常称为粗MDI蒸馏塔的第一塔中，将粗MDI混合物分为富含聚合MDI的底部馏分和富含2,2'-MDI、2,4'-MDI和4,4'-MDI的顶部馏分。将富含2,2'-MDI、2,4'-MDI和4,4'-MDI的顶部馏分馈送到第二塔（通常称为异构体蒸馏塔）中，在该塔中将混合物分离为富含聚合MDI和MDI二聚体的底部馏分、富含4,4'-MDI的较低的中间馏分、富含2,4'-MDI和2,2'-MDI的较高的中间馏分和富含轻质物质（诸如二氯苯）的顶部馏分。

还已知的是，用在第二异构体蒸馏塔中获得的富含4,4'-MDI的馏分进行熔融结晶，以便将例如以重量计95%的4,4'-MDI含量提高到以重量计99%以上。