DE1037444B - Process for the production of organic isocyanates - Google Patents
Process for the production of organic isocyanatesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung organischer Isocyanate durch Reaktion von Phosgen mit Aminen.The present invention relates to a process for producing organic isocyanates by reaction of phosgene with amines.
Bei der Herstellung von organischem Isocyanat wird ein Amin mit Phosgen umgesetzt, wobei sich das organische Isocyanat und als Nebenprodukt Chlorwasserstoff bilden. In der Regel wird ein Überschuß von Phosgen verwendet, so daß das als Nebenprodukt anfallende Gas eine Mischung aus Chlorwasserstoff ■und Phosgen darstellt. Es sind in der Literatur bereits verschiedene Methoden zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben. Im allgemeinen wird das Verfahren chargenweise durchgeführt, und es wurde auch bereits früh vorgeschlagen, daß die Reaktion in einem Autoklav unter dem Eigendruck der Gase, anschließendes Ablassen der Gase nach Beendigung der Reaktion und Destillation der Lösung des Isocyanate in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt werden soll. Bei einem neueren Verfahren wird vorgeschlagen, daß die Gase im Verlauf der Reaktion abgelassen werden können, wobei trotzdem noch in dem Autoklav verhältnismäßig hohe Drücke aufrechterhalten werden. Bei diesem letzteren Verfahren wird angeblich die Reaktionszeit herabgesetzt, obwohl gemäß der Beschreibung des Verfahrens die Reaktion sich über einen Zeitraum von 45 Minuten bis 2 Stunden erstreckte.In the production of organic isocyanate, an amine is reacted with phosgene, whereby the form organic isocyanate and, as a by-product, hydrogen chloride. Usually there is an excess used by phosgene, so that the gas produced as a by-product is a mixture of hydrogen chloride ■ and phosgene represents. There are already various methods for carrying out this process in the literature described. In general, the process is, and has been, carried out in batches It was suggested early on that the reaction should take place in an autoclave under the pressure of the gases Release the gases after the reaction has ended and the isocyanate solution is distilled is to be carried out in an organic solvent. In a newer method it is suggested that that the gases can be vented in the course of the reaction, but still in that Autoclave relatively high pressures are maintained. In this latter procedure, allegedly reduced the reaction time, although according to the description of the process the reaction extended over a period of 45 minutes to 2 hours.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung organischer Isocyanate, bei dem man. ein inertes Lösungsmittel in eine unter Überdruck stehende, in durchwirbeltem Fluß befindliche Reaktionszone einbringt, in das Lösungsmittel kontinuierlich unter Druck Phosgen zuführt und der Lösung des Phosgens in dem Lösungsmittel kontinuierlich das organische Amin, welches in das Isocyanat umgewandelt werden soll, zusetzt, die Reaktionslösung in eine unter niedrigem Druck stehende Zone überführt, wobei der Chlorwasserstoff und das überschüssige Phosgen als Gase entweichen, und dann aus dem zurückbleibenden organischen Lösungsmittel das Isocyanat durch Destillation gewinnt. Gegebenenfalls kann die Lösung des Isocyanate in dem organischen Lösungsmittel wieder in die Reaktionszone zurückgeführt werden, wObei gleichzeitig frisches Lösungsmittel und weiteres Phosgen und umzusetzendes Amin zugeführt werden. Wenn die gewünschte Konzentration an Isocyanat und organischem Lösungsmittel erreicht ist, wird ein Teil der Lösung kontinuierlich entfernt, während dem System frisches Lösungsmittel zugesetzt wird.The present invention relates to a continuous process for the production of organic isocyanates, with which one. an inert solvent in a pressurized, swirled in Introduces the reaction zone located in the river, feeds phosgene continuously under pressure into the solvent and the solution of the phosgene in the solvent continuously the organic amine, which in the isocyanate to be converted is added to the reaction solution in a low pressure standing zone transferred, whereby the hydrogen chloride and the excess phosgene escape as gases, and then the isocyanate is recovered from the remaining organic solvent by distillation. Optionally, the solution of the isocyanate in the organic solvent can be returned to the Reaction zone are recycled, with fresh solvent and further phosgene at the same time and amine to be reacted are fed. When the desired concentration of isocyanate and organic Solvent is reached, part of the solution is continuously removed throughout the system fresh solvent is added.
In der Zeichnung ist schematisch eine Einrichtung dargestellt, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt werden kann. Der Behälter kann mit einem Mantel versehen sein, wodurch das Lösungs-Verfahren
zur Herstellung organischer IsocyanateIn the drawing, a device is shown schematically in which the method according to the invention can be carried out. The container can be provided with a jacket, whereby the solution process
for the production of organic isocyanates
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del. (V. St. A.)E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. März 1954Claimed priority:
V. St. v. America March 15, 1954
Theodore Richard Beck, Cupertino, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt wordenTheodore Richard Beck, Cupertino, Calif. (V. St. Α.), Has been named as the inventor
mittel auf der gewünschten Reaktionstemperatur gehalten wird, oder der Behälter kann auch lediglich ein Abdampfbehälter sein, in welchen die Reaktionslösung eingeblasen wird. Die zum Zustandekommen der Reaktion erforderliche Wärme kann nach Einführung der Aminlösung in die Lösung des Phosgens in dem Lösungsmittel zugeführt werden. Etwaiges mit dem Chlorwasserstoff und dem überschüssigen Phosgen mitgerissenes Lösungsmittel kann in den Behälter zurückgeführt oder zusammen mit frischem Lösungsmittel auf der unter geringem Druck stehenden Seite der Pumpe eingeführt werden. Wenn das Verfahren ohne Rückführung der Lösung des Isocyanats in dem Lösungsmittel durchgeführt wird, können das Isocyanat und das Lösungsmittel unmittelbar aus dem Behälter in eine geeignete Destillationsvorrichtung übergeführt werden. Bei dieser Ausführungsform wird frisches Lösungsmittel auf der unter niedrigem Druck stehenden Seite der Pumpe zugeführt. Means is kept at the desired reaction temperature, or the container can only be a Be the evaporation tank into which the reaction solution is blown. The one to come about The heat required for the reaction can be added to the phosgene solution after the amine solution has been introduced are supplied in the solvent. Anything with the hydrogen chloride and the excess Phosgene entrained solvent can be returned to the container or together with fresh Solvent can be introduced on the low pressure side of the pump. If that Process is carried out without recycling the solution of the isocyanate in the solvent, the isocyanate and the solvent can be taken directly from the container into a suitable distillation device be transferred. In this embodiment, fresh solvent is on the low pressure side of the pump supplied.
Das organische Lösungsmittel wird auf der Ansaugseite einer Pumpe 1 eingeführt und durch eine Leitung 2 nach oben gepumpt, wobei Phosgen durch ein Ventil 3 in das Lösungsmittel eingespritzt wird.The organic solvent is introduced on the suction side of a pump 1 and through a Line 2 is pumped upwards, with phosgene being injected through a valve 3 into the solvent.
809 599/570809 599/570
Tn der nach oben steigenden Lösung des Phosgens in dem Lösungsmittel wird die Lösung des zur Reaktion mit dem Phosgen bestimmten Amins durch ein Ventil 4 in die Reaktionszone 5 eingespritzt, wo eine gründliche Durchmischung und Reaktion stattfindet. Die Temperatur der Reaktionsmasse wird durch einen Erhitzer 6 und der gewünschte Druck in der Reaktionszone 5 durch das Drosselventil 7 aufrechterhalten, das entgegen dem Druck der Pumpe 1 arbeitet. Die Lösungsmittellösung des Isocyanate wird in den unter einem geringeren Druck, als er in der Reaktionszone herrscht, stehenden Sammelbehälter 8 eingesprüht. Hier entweichen die flüchtigen Bestandteile, nämlich der Chlorwasserstoff und überschüssiges gasförmiges Phosgen, durch eine Leitung 9 in einen Kondensator 10 und verlassen das System durch ein Ventil 11. Das kondensierte Lösungsmittel kann in den Sammelbehälter 8 durch eine Leitung 12 oder auf einem anderen Weg 13 durch eine Zuführungsleitung 14 für Lösungsmittel zurückgeführt werden. Wie nachstehend näher erläutert wird, kann die gesamte oder ein Teil der Isocyanatlösung nach Erreichen der gewünschten Konzentration bei 15 abgezogen oder durch eine Leitung 16 in den Kreislauf zurückgeführt werden. Weiteres frisches Lösungsmittel kann aus einem Vorratsbehälter durch die Leitung 14 zugeführt werden.The solution of the phosgene in the solvent, which rises upwards, becomes the solution of the reaction With the phosgene certain amine is injected through a valve 4 into the reaction zone 5, where a thorough mixing and reaction takes place. The temperature of the reaction mass is by a Maintain heater 6 and the desired pressure in the reaction zone 5 through the throttle valve 7, the works against the pressure of pump 1. The solvent solution of the isocyanate is in the under a lower pressure than prevails in the reaction zone, standing collecting container 8 is sprayed. This is where the volatile components escape, namely the hydrogen chloride and excess gaseous Phosgene, through a line 9 into a condenser 10 and leave the system through a valve 11. The Condensed solvent can be in the collecting tank 8 through a line 12 or on a other path 13 can be returned through a feed line 14 for solvent. As follows is explained in more detail, all or part of the isocyanate solution after reaching the desired Concentration at 15 can be withdrawn or returned through a line 16 to the circuit. Further fresh solvent can be supplied from a storage container through line 14.
Es wurde gefunden, daß bei Durchführung der beschriebenen Reaktion im wesentlichen keine Reaktion des Amins mit dem Isocyanat erfolgt, selbst wenn die Isocyanatlösung in den Kreislauf zurückgeführt wird. Das Amin scheint vorzugsweise mit dem Phosgen unter Bildung des Isocyanate zu reagieren. Wenn der Isocyanatgehalt des im Kreislauf geführten Produkts wesentlich über 15% ansteigt, mag eine gewisse Reaktion des Isocyanats mit dem Amin unter Herabsetzung der Ausbeute an dem gewünschten Isocyanat eintreten. In diesem Fall kann der Kreislaufstrom durch Zugabe von frischem Lösungsmittel verdünnt werden. Das mit dem darin gelösten Phosgen und Chlorwasserstoff aus dem Strom übergegangene Lösungsmittel kann ohne weitere Reinigung unmittelwieder in das System zurückgeführt werden.It was found that when the described reaction was carried out, there was essentially no reaction of the amine with the isocyanate takes place even if the isocyanate solution is recycled. The amine appears to preferentially react with the phosgene to form the isocyanate. If the Isocyanate content of the product in the cycle rises significantly above 15%, a certain amount may seem Reaction of the isocyanate with the amine to reduce the yield of the desired isocyanate enter. In this case, the recycle stream can be diluted by adding fresh solvent will. That passed over from the stream with the phosgene and hydrogen chloride dissolved in it Solvent can be returned to the system immediately without further purification.
Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß infolge der erhöhten Löslichkeit von Phosgen in dem Lösungsmittel unter Druck weniger Lösungsmittel auf eine bestimmte Menge Amin und Phosgen durch die Leitung, in welcher die Reaktion stattfindet, geführt zu werden braucht. LTnter den erfindungsgemäßen Bedingungen wird der Chlorwasserstoff aus der Lösungsmittellösung des Isocyanats bei einem wesentlich niedrigeren Druck als dem, bei welchem die Reaktion erfolgt, ausgetrieben, wodurch seine Entfernung erleichtert wird. Da die Phosgenzugabe unter Druck erfolgt, kann das Verhältnis von Phosgen zu Chlorwasserstoff höher gehalten werden, wodurch die direkte Bildung des Isocyanats ohne zwischenzeitliche Bildung des Aminhydrochlorids sehr begünstigt wird, und man nimmt an, daß darauf die erzielten verbesserten Ausbeuten zurückzuführen sind.One of the advantages of the process according to the invention is that, as a result of the increased solubility of phosgene in the solvent, less solvent to a certain amount of amine and phosgene needs to be passed through the line in which the reaction takes place. L T nder the conditions of the invention is carried out of the hydrogen chloride from the solvent solution of the isocyanate at a substantially lower pressure than that at which the reaction is expelled, thus its removal is facilitated. Since the phosgene is added under pressure, the ratio of phosgene to hydrogen chloride can be kept higher, which greatly promotes the direct formation of the isocyanate without intermediate formation of the amine hydrochloride, and it is assumed that this is the reason for the improved yields achieved.
Das Isocyanat wird durch Abdestillieren des Lösungsmittels, welches wieder in das System zurückgeführt werden kann, gewonnen. Das Isocyanat kann dann gegebenenfalls noch einmal destilliert werden. Beide Destillationen werden zweckmäßig unter vermindertem Druck durchgeführt.The isocyanate is returned to the system by distilling off the solvent can be won. The isocyanate can then optionally be distilled again. Both distillations are expediently carried out under reduced pressure.
Drücke von 0,35 bis 1,4 kg/cm2 haben sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als geeignet erwiesen, obwohl auch höhere Drücke, sogar bis zu 14 kg/cm2, gegebenenfalls angewendet werden können. Eine Zentrifugalpumpe oder eine Verdrängungspumpe kann verwendet werden.Pressures of 0.35 to 1.4 kg / cm 2 have proven to be suitable for carrying out the process according to the invention, although higher pressures, even up to 14 kg / cm 2 , can also be used if necessary. A centrifugal pump or a positive displacement pump can be used.
Es ist wesentlich, daß das Phosgen so in den Lösungsmittelstrom eingeleitet wird, daß es vor Einführung der Aminlösung darin dispergiert oder vollständig gelöst ist. Das Molverhältnis des Phosgens zu dem Amin soll so bemessen sein, daß das Phosgen sich in einem mindestens 25°/oigen stöchiometrischen Überschuß befindet, d. h., man sollte mindestens 1,25 MolIt is essential that the phosgene is introduced into the solvent stream in such a way that it is introduced prior to introduction the amine solution is dispersed therein or completely dissolved. The molar ratio of phosgene to the amine should be such that the phosgene is in at least a 25% stoichiometric excess is located, d. i.e., one should at least 1.25 moles
ίο Phosgen pro NH2-Gruppe anwenden. In der Regel wird ein viel größerer Phosgenüberschuß verwendet, und der bevorzugte Bereich liegt zwischen etwa 70 und 110% Phosgenüberschuß. In der Regel braucht ein größerer Überschuß als 110% nicht angewendet zu werden.ίο Use phosgene per NH 2 group. Typically a much larger excess of phosgene will be used and the preferred range is between about 70 and 110 percent excess phosgene. As a rule, an excess greater than 110% need not be used.
Die Temperatur, bei welcher die Reaktion durchgeführt wird, soll oberhalb der Zersetzungstemperatur des als Zwischenprodukt bei der Reaktion von Phosgen mit dem Amin gebildeten Carbamylchlorids liegen. Diese Temperatur beträgt zwischen 90 und 180° C, je nach der Art des verwendeten Amins. Höhere Temperaturen können angewendet werden, sind jedoch nicht erforderlich. Das Entweichen des Chlorwasserstoffes beim Eintritt des Reaktionsstromes in den unter einem niedrigeren Druck gehaltenen Behälter ermöglicht seine leichte Entfernung aus der Lösung bei diesen Temperaturen.The temperature at which the reaction is carried out should be above the decomposition temperature of the carbamyl chloride formed as an intermediate product in the reaction of phosgene with the amine lie. This temperature is between 90 and 180 ° C, depending on the type of amine used. Higher temperatures can be used but are not required. The escape of the Hydrogen chloride on entry of the reaction stream into the kept under a lower pressure The container enables its easy removal from solution at these temperatures.
Die Konzentration des organischen Amins in dem Lösungsmittel soll zwischen etwa 5 und 30% betragen.The concentration of the organic amine in the solvent should be between about 5 and 30%.
Bei kleineren Mengen ist die erforderliche Lösungsmittelmenge unnötig groß, und beim Arbeiten bei wesentlich höheren Konzentrationen kann die Ausbeute infolge der Bildung teeriger Nebenprodukte herabgesetzt werden.With smaller amounts, the required amount of solvent is unnecessarily large, and when working at The yield can be significantly higher due to the formation of tarry by-products be reduced.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Lösungsmittel sind vorzugsweise die chlorierten, aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel, in welchen das Phosgen unter den zur Anwendung kommenden Drücken verhältnismäßig löslich ist. Zweckmäßig besitzt das Lösungsmittel einen niedrigeren Siedepunkt als das herzustellende Isocyanat, damit das Isocyanat in der Lösung gelöst bleibt, jedoch leicht daraus durch Abdestillation des Lösungsmittels erhalten werden kann. Monochlorbenzol, o-Dichlorbenzol, p-Dichlorbenzol, die Trichlorbenzole, die entsprechenden Toluole und Xylole, Chloräthylbenzol, Monochlordiphenyl und stund /?-Naphthylchlorid sind typische Beispiele für die zu verwendenden Lösungsmittel. Wegen seines besonderen Siedepunktes ist o-Dichlorbenzol ein bevorzugtes Lösungsmittel. Es kann jedoch jedes beliebige andere inerte organische Lösungsmittel, in welchem das Phosgen und das Amin unter den zur Anwendung kommenden Drücken verhältnismäßig löslich sind, verwendet werden.The solvents used according to the invention are preferably the chlorinated, aromatic ones Hydrocarbon solvents in which the phosgene under the pressures used is relatively soluble. The solvent expediently has a lower boiling point than that Isocyanate to be produced so that the isocyanate remains dissolved in the solution, but easily from it by distillation of the solvent can be obtained. Monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, the trichlorobenzenes, the corresponding toluenes and xylenes, chloroethylbenzene, monochlorodiphenyl and stund /? - Naphthyl chloride are typical examples of the solvents to be used. Because of its special Boiling point, o-dichlorobenzene is a preferred solvent. However, it can be any other inert organic solvents in which the phosgene and the amine are among those used coming pressures are relatively soluble, can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ganz allgemein auf die Herstellung von Isocyanaten, welche auch sonst durch Reaktion von Aminen mit Phosgen erhalten werden können, anwendbar. Es können so entweder die Mono-, Di- oder Polyisocyanate aus den entsprechenden Mono-, Di- und Polyaminen hergestellt werden. Das Verfahren ist besonders geeignet für die Reaktion aromatischer Amine mit Phosgen, z. B. von Anilin, Toluidin, Benzidin, der Naphthylamine, 2,4-Tolylendiamin, 2,6-TolyIendiamin, der Phenylendiamine, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 1,5-Naphthylendiamin, l-Amino-3-(4-aminophenyl) propan, Anisidin. der Chloraniline usw.The process of the invention is very general to the production of isocyanates, which too otherwise can be obtained by reaction of amines with phosgene, applicable. It can be so either the mono-, di- or polyisocyanates prepared from the corresponding mono-, di- and polyamines will. The process is particularly suitable for the reaction of aromatic amines with phosgene, e.g. B. from Aniline, toluidine, benzidine, naphthylamines, 2,4-tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, phenylenediamines, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,5-naphthylenediamine, 1-amino-3- (4-aminophenyl) propane, anisidine. the chloranilines etc.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern. Die angegebenen Ausbeuten sind auf das Gewicht des eingesetzten Amins bezogen.The following examples are intended to illustrate the invention. The yields given are based on the Based on the weight of the amine used.
Die verwendete Einrichtung ist dieselbe wie in der Zeichnung. o-Dichlorbenzol wird als Lösungsmittel und m-Tolylendiamin wird zur Herstellung von 2,4-Tolylendiisocyanat verwendet. Zu Beginn des Verfahrens befinden sich in dem Behälter 55 Teile o-Dichlorbenzol. Dieses wird durch die Rohrleitung, in welcher die Reaktion stattfindet, hindurchgepumpt, wobei zuerst Phosgen und dann eine 8°/oige (Gewichtsprozent) Lösung von m-Tolylendiamin in o-Dichlorbenzol eingeführt werden. Die Lösung wird dann durch ein Ventil, welches zur Erzielung des gewünschten Druckes eingestellt ist, wieder in den Sammelbehälter zurückgeführt.The equipment used is the same as in the drawing. o-Dichlorobenzene is used as a solvent and m-tolylenediamine is used to make 2,4-tolylenediisocyanate used. At the beginning of the process there are 55 parts of o-dichlorobenzene in the container. This is pumped through the pipeline in which the reaction takes place, first phosgene and then an 8% (weight percent) solution of m-tolylenediamine in o-dichlorobenzene to be introduced. The solution is then passed through a valve, which is designed to achieve the desired Pressure is set, returned to the collecting tank.
Bei dieser Einrichtung besteht der Sammelbehälter aus einem 37,85 1 fassenden, mit einem Mantel versehenen emaillierten Kessel. Der Heizmantel wird durch ein mit heißem öl arbeitendes System erwärmt. Die erwärmte Pumpe ist eine Zentrifugalpumpe aus rostfreiem Stahl. Der Phosgeneinlaß besteht aus einer 1,27-cm-Rohrleitung, welche in Form eines T-Stücks in die Leitung, in welcher die Reaktion stattfindet und der Arbeitskreislauf vor sich geht, eingefügt ist. Die Leitung, in welcher die Reaktion sich abspielt und die Stoffe im Kreislauf geführt werden, besteht aus einem rostfreien Stahlrohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm. Der lineare Abstand von dem Phosgeneinlaß zu dem Einlaß für die Diaminlösung beträgt etwa 122 cm. Der Einlaß für die Diaminlösung besteht aus einem T-Rohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm, das rechtwinklig in die Leitung einbiegt. Als Druckablaß dient ein einzölliges Ventil, das sich 20,3 cm, in Flußrichtung gesehen, von der Einführungsstelle der Diaminlösung entfernt befindet. Die Reaktionsbedingungen sind nachstehend angegeben:In this device, the collecting container consists of a 37.85 l capacity, provided with a jacket enamelled kettle. The heating mantle is heated by a system that works with hot oil. The heated pump is a stainless steel centrifugal pump. The phosgene inlet consists of one 1.27 cm pipe, which is in the form of a T-piece into the pipe in which the reaction takes place and the working cycle is going on is inserted. The line in which the reaction takes place and the Substances are circulated consists of a stainless steel tube with a diameter of 2.54 cm. The linear distance from the phosgene inlet to the inlet for the diamine solution is approximately 122 cm. The inlet for the diamine solution consists of a T-tube with a diameter of 2.54 cm, the bends at right angles into the line. A one-inch valve, which extends 20.3 cm in the direction of flow, serves as a pressure release seen, located away from the site of introduction of the diamine solution. The reaction conditions are given below:
Anfängliche Beschickung des
Sammelbehälters mit o-Dichlorbenzol Initial loading of the
Collection container with o-dichlorobenzene
m-Tolylendiamin in der Beschickungslösung m-Tolylenediamine in the feed solution
Temperatur der m-Tolylendiaminbeschickungslösung ...Temperature of the m-tolylenediamine feed solution ...
Zuführungsgeschwindigkeit von
m-Tolylendiamin Feed speed of
m-tolylenediamine
Zuführungsgeschwindigkeit von
Phosgen Feed speed of
Phosgene
durch die Pumpe bewirkte Umlaufgeschwindigkeit orbital speed caused by the pump
lineare Geschwindigkeit in der
Reaktionszone linear speed in the
Reaction zone
Temperatur in der ReaktionszoneTemperature in the reaction zone
Temperatur im SammelbehälterTemperature in the collecting tank
Druck im Sammelbehälter Pressure in the collecting tank
Druck in der ReaktionsleitungPressure in the reaction line
angewendeter Phosgenüberschuß
gegenüber der theoretisch erforderlichen Menge applied phosgene excess
compared to the theoretically required amount
Versuchsdauer Test duration
Ausbeute an 2,4-Tolylen-diisocvanat Yield of 2,4-tolylene diisocyanate
Mengelot
25 kg 8Vo HO0C 1,43 kg/Std. 4,54 kg/Std. 30,3 l/Min.25 kg 8Vo HO 0 C 1.43 kg / h 4.54 kg / hour 30.3 l / min.
92 cm/Sek.92 cm / sec.
1650C165 0 C
1650C165 0 C
AtmosphärendruckAtmospheric pressure
0,56 kg/cm2 0.56 kg / cm 2
96%96%
3 Stunden3 hours
90,90
Wenn das m-Tolylendiamin durch eine äquimolare Menge 4,4'-Diaminodiphenylmethan ersetzt wird, erhält man in gleicher Ausbeute Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat. If the m-tolylenediamine is replaced by an equimolar amount of 4,4'-diaminodiphenylmethane, obtained one in the same yield diphenylmethane-4,4'-diisocyanate.
Benzidin ergibt in gleicher Weise in entsprechender Ausbeute 4,4'-Diphenylendiisocyanat.Benzidine gives 4,4'-diphenylene diisocyanate in the same way in a corresponding yield.
Das Verfahren nach Beispiel 2 wird in derselben Einrichtung und nach demselben Verfahren wie im Beispiel 1 durchgeführt.The procedure of Example 2 is carried out in the same facility and by the same procedure as in Example 1 carried out.
Menge Anfängliche Beschickung des Sammelbehälters mit o-Dichlorbenzol 25 kgQuantity Initial loading of the collecting tank with o-dichlorobenzene 25 kg
m-Tolylendiamin in der Beschickungslösung 16%m-Tolylenediamine in the feed solution 16%
Geschwindigkeit der Zugabe vonSpeed of addition of
m-Tolylendiamin 2,13 kg/Std.m-tolylenediamine 2.13 kg / hour.
Temperatur der m-Tolylen-Temperature of the m-tolylene
diaminbeschickungslösung ... HO0C Zuführungsgeschwindigkeit vondiamine feed solution ... HO 0 C feed rate of
Phosgen 7,26 kg/Std.Phosgene 7.26 kg / hour
durch die Pumpe bewirkte Umlaufgeschwindigkeit 30,3 l/Min.Circulation speed caused by the pump 30.3 l / min.
lineare Geschwindigkeit in derlinear speed in the
Reaktionszone 92 cm/Sek.Reaction zone 92 cm / sec.
angewendeter Phosgenüberschuß gegenüber der theoretisch erforderlichen Menge 110%applied phosgene excess compared to the theoretically required Amount 110%
Temperatur in der Reaktionszone 165° C Temperatur im Sammelbehälter 165° CTemperature in the reaction zone 165 ° C. Temperature in the collecting tank 165 ° C
Druck im Sammelbehälter AtmosphärendruckPressure in the collecting tank atmospheric pressure
Druck in der Reaktionsleitung 0,56 kg/cm2 Pressure in the reaction line 0.56 kg / cm 2
Versuchsdauer 4 StundenDuration of experiment 4 hours
Ausbeute an 2,4-Tolylen-diiso-Yield of 2,4-tolylene diiso-
cyanat 86,5 %cyanate 86.5%
Dieses Beispiel erläutert die Verwendung einer höheren Konzentration an m-Tolylendiamin in o-Dichlorbenzol und eine verstärkte Phosgenzuführung.This example illustrates the use of a higher concentration of m-tolylenediamine in o-dichlorobenzene and increased phosgene supply.
In diesem Beispiel werden die Einrichtung und das Verfahren von Beispiel 1 angewendet. Die Reaktionstemperatur ist niedriger, und die Zuführungsgeschwindigkeit der Lösung von m-Tolylendiamin in o-Dichlorbenzol und des Phosgens sind ebenfalls geringer.In this example the apparatus and procedure of Example 1 are used. The reaction temperature is lower, and the feed rate of the solution of m-tolylenediamine in o-Dichlorobenzene and phosgene are also lower.
Menge Anfängliche Beschickung des Sammelbehälters mit o-Dichlorbenzol 25 kgQuantity Initial loading of the collecting tank with o-dichlorobenzene 25 kg
m-Tolylendiamin in der Be-m-Tolylenediamine in the
schickungslösung 8 %shipping solution 8%
Geschwindigkeit der Zugabe vonSpeed of addition of
m-Tolylendiamin 1,29 kg/Std.m-tolylenediamine 1.29 kg / hour
Temperatur der m-Tolylendiaminbeschickungslösung ... HO0C Zuführungsgeschwindigkeit vonM-tolylenediamine feed solution temperature ... HO 0 C feed rate of
Phosgen 4,31 kg/Std.Phosgene 4.31 kg / hour
durch die Pumpe bewirkte Umlaufgeschwindigkeit 30,3 1/Min.Circulation speed caused by the pump 30.3 1 / min.
lineare Geschwindigkeit in derlinear speed in the
Reaktionszone 92 cm/Sek.Reaction zone 92 cm / sec.
angewendeter Phosgenüberschuß gegenüber der theoretisch erforderlichen Menge 106%applied phosgene excess compared to the theoretically required Amount 106%
Temperatur in der Reaktionszone 140° C Temperatur im Sammelbehälter 140° CTemperature in the reaction zone 140 ° C. Temperature in the collecting tank 140 ° C
Druck im Sammelbehälter AtmosphärendruckPressure in the collecting tank atmospheric pressure
Druck in der Reaktionsleitung 0.56 kg/cm2 Pressure in the reaction line 0.56 kg / cm 2
Versuchsdauer 4 StundenDuration of experiment 4 hours
Ausbeute an 2,4-Tolylen-diisocvanat 92 %Yield of 2,4-tolylene diisocyanate 92%
4040
4545
6060
6565
Wenn dasselbe Verfahren bei einer Temperatur der Reaktionszone und im Sammelbehälter von 1100C durchgeführt wird, erzielt man eine 90,5%ige Ausbeute. If the same process is carried out at a temperature of the reaction zone and in the collecting vessel of 110 ° C., a 90.5% yield is achieved.
Wenn in dem vorstehenden Verfahren das m-Tolylendiamin durch Benzidin ersetzt und eine 12%ige Lösung desselben in o-Dichlorbenzol bei einer Phosgenzuführungsgeschwindigkeit von 5,45 kg/Std., d. h. einem 100%igen Phosgenüberschuß, verwendet wird und die Temperatur sowohl in der Reaktionszone als auch in dem Sammelbehälter 175° C bei einem Druck von 0,7 kg/cm2 in der Reaktionszone beträgt, erzielt man eine hohe Ausbeute an 4,4'-Diphenylendiisocyanat. If in the above process the m-tolylenediamine is replaced by benzidine and a 12% solution of the same in o-dichlorobenzene is used at a phosgene feed rate of 5.45 kg / hour, ie a 100% excess of phosgene, and the temperature in both the Reaction zone and in the collecting vessel is 175 ° C. at a pressure of 0.7 kg / cm 2 in the reaction zone, a high yield of 4,4'-diphenylene diisocyanate is achieved.
Bei spiel 4Example 4
An Stelle des m-Tolylendiamin von Beispiel 3 wird 4,4'-Diamino-diphenylmethan unter den folgenden Bedingungen in das entsprechende Isocyanat übergeführt: In place of the m-tolylenediamine of Example 3, 4,4'-diamino-diphenylmethane is used under the following conditions converted into the corresponding isocyanate:
Menge
Anfängliche Beschickung deslot
Initial loading of the
Sammelbehälters mit o-Dichlorbenzol 25 kgCollecting container with o-dichlorobenzene 25 kg
Konzentration an 4,4'-Diaminodiphenylmethan in der o-Di-Concentration of 4,4'-diaminodiphenylmethane in the o-di-
chlorbenzolbeschickungslösung 12%
Zuführungsgeschwindigkeit vonchlorobenzene feed solution 12%
Feed speed of
Amin 1,36 kg/Std.Amine 1.36 kg / hour
Temperatur der Amin-Temperature of the amine
Beschickungslösung 110° CFeed solution 110 ° C
Zuführungsgeschwindigkeit vonFeed speed of
Phosgen 2,77 kg/Std.Phosgene 2.77 kg / hour
angewendeter Phosgenüberschußapplied phosgene excess
gegenüber der theoretisch er-compared to the theoretically
forderlichen Menge 100%required amount 100%
durch die Pumpe bewirkte Umlaufgeschwindigkeit 75,7 l/Min.Circulation speed caused by the pump 75.7 l / min.
lineare Geschwindigkeit in derlinear speed in the
Reaktionszone 229 cm/Sek.Reaction zone 229 cm / sec.
Temperatur in der Reaktionszone 175° C
Temperatur im Sammelbehälter 175° C
Druck in der Reaktionszone ... 0,07 kg/cm2 Temperature in the reaction zone 175 ° C
Temperature in the collecting container 175 ° C
Pressure in the reaction zone ... 0.07 kg / cm 2
Druck im Sammelbehälter AtmosphärendruckPressure in the collecting tank atmospheric pressure
Versuchsdauer 5 StundenTest duration 5 hours
Ausbeute an Diphenylmethan-Yield of diphenylmethane
4,4'-diisocyanat 95%4,4'-diisocyanate 95%
Bei diesem Versuch wird das Drosselventil nicht verwendet.The throttle valve is not used in this attempt.
Bei diesem Beispiel wird die in den ersten vier Beispielen verwendete Einrichtung dahingehend abgeändert, daß man den 37,85 1 fassenden Kessel durch einen 122 cm langen Glaszylinder mit einem Durchmesser von 10,16 cm ersetzt. Auf diese Weise wird die Gesamtflüssigkeitsmenge, welche in dem System enthalten sein kann, auf etwa 11,36 1 herabgesetzt. Ein rohrförmiger Wärmeaustauscher aus Stahl, der zur Erhitzung dient, wird in der Reaktionsleitung zwischen dem Einlaß für die Aminlösung und dem Drosselventil angeordnet. Der Wärmeaustauscher besitzt 0,4645 m2 Heizfläche.In this example, the equipment used in the first four examples is modified to replace the 37.85 liter kettle with a 122 cm long glass cylinder 10.16 cm in diameter. In this way, the total amount of liquid that can be contained in the system is reduced to about 11.36 liters. A tubular steel heat exchanger used for heating is placed in the reaction line between the inlet for the amine solution and the throttle valve. The heat exchanger has a heating surface of 0.4645 m 2.
Der lineare Abstand der Aminzuführung zu dem Drosselventil beträgt jetzt etwa 183 cm. In der Leitung, in welcher sich der Kreislauf abspielt, ist zwischen Sammelbehälter 8 und der Pumpe 1 ein Einlaß vorgesehen, durch welchen zusätzliches Lösungsmittel eingeführt werden kann.The linear distance from the amine feed to the throttle valve is now about 183 cm. In the The line in which the cycle takes place is an inlet between the collecting container 8 and the pump 1 provided through which additional solvent can be introduced.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von den vorhergehenden Beispielen dadurch, daß eine zusätzliche Menge o-Dichlorbenzol zwischen Sammelbehälter 8 und der Pumpe 1 in die im Kreislauf geführte Lösung eingeleitet wird, um die Konzentration des zurückgeführten 2,4-Tolylendiisocyanats herabzusetzen.This method differs from the previous examples in that an additional Amount of o-dichlorobenzene between the collecting tank 8 and the pump 1 in the circulating solution is initiated in order to reduce the concentration of the recycled 2,4-tolylene diisocyanate.
Die in diesem Beispiel zugesetzte Menge reicht aus, um die Diisocyanatkonzentration auf 10% zu erniedrigen, was der bei Zuführung einer 8%igen m-Tolylendiaminlösung erzielten Konzentration entspricht. Diese Verdünnung ermöglicht die Verwendung einer 16%igen m-Tolylindiaminbeschickungslösung, ohne daß die Ausbeute infolge Bildung teeriger Produkte darunter leidet. Die Bedingungen sind die folgenden:The amount added in this example is sufficient to lower the diisocyanate concentration to 10%, which corresponds to the concentration achieved when an 8% strength m-tolylenediamine solution is fed in. This dilution allows a 16% m-tolylenediamine feed solution to be used, without the yield suffering as a result of the formation of tarry products. The conditions are that following:
Mengelot
Konzentration von m-Tolylendiamin in der Beschickungslösung 16% Concentration of m-tolylenediamine in the feed solution 16%
Zuführungsgeschwindigkeit desFeed speed of the
Diamins 1,36 kg/Std.Diamines 1.36 kg / hour
Temperatur der Diamin-Temperature of the diamine
Beschickungslösung 1100CFeed solution 110 0 C
Zuführungsgeschwindigkeit vonFeed speed of
Phosgen 4,54 kg/Std.Phosgene 4.54 kg / hour
Phosgenüberschuß gegenüber der theoretisch erforderlichenPhosgene excess compared to the theoretically required
Menge 100%Amount 100%
RückführungsgeschwindigkeitReturn speed
durch die Pumpe 30,3 l/Min.through the pump 30.3 l / min.
Zuführungsgeschwindigkeit von o-Dichlorbenzol in den Kreislauf 10 kg/Std.Feed rate of o-dichlorobenzene into the circuit 10 kg / hour.
Temperatur in der Reaktionszone 155° C Druck in der Reaktionszone .... 0.49 kg/cm2 Temperature in the reaction zone 155 ° C. Pressure in the reaction zone .... 0.49 kg / cm 2
Druck im Sammelbehälter AtmosphärendruckPressure in the collecting tank atmospheric pressure
Versuchsdauer 3 StundenDuration of experiment 3 hours
Ausbeute an 2,4-Tolylendiisocyanat, bezogen auf das eingesetzte Diamin 93%Yield of 2,4-tolylene diisocyanate, based on the diamine used 93%
Die abgeänderte Einrichtung von Beispiel 5 wird mit einer weiteren Änderung in dem Abschnitt, in welchem die Aminverteilung erfolgt, verwendet. Anstatt die Aminlösung durch ein T-Rohr in ein einzölliges Rohr einzuführen, was eine lineare Geschwindigkeit von 91,5 cm/Sek. bei einem Pumpendurchsatz von 30,3 l/Min, ergibt, wird die Aminlösung durch eine Düse eingeführt, weiche in einem Winkel von 45° in eine Rohrleitung eingesetzt ist, die einen inneren Durchmesser von 0,95 cm besitzt. Man erzielt so eine lineare Durchflußgeschwindigkeit von 610 cm/Sek. bei einem Pumpendurchsatz von 30,3 l/Min. Dadurch wird die Reynoldsche Zahl des durchwirbelten Flusses an dieser Stelle bedeutend erhöht. The modified setup of Example 5 is repeated with a further change in the section in which the amine distribution takes place is used. Instead of the amine solution through a T-tube into a one-inch Introduce pipe, giving a linear velocity of 91.5 cm / sec. at a pump throughput of 30.3 l / min, the amine solution is introduced through a nozzle which is soft at an angle of 45 ° is inserted into a pipe that has an inner diameter of 0.95 cm. One achieves such a linear flow rate of 610 cm / sec. with a pump throughput of 30.3 l / min. This significantly increases the Reynolds number of the swirled river at this point.
Die Versuchsbedingungen sind die folgenden:The experimental conditions are as follows:
Mengelot
Konzentration von m-Tolylendiamin in der Beschickungslösung (o-Dichlorbenzol) 16% Concentration of m-tolylenediamine in the feed solution (o-dichlorobenzene) 16%
Zuführungsgeschwindigkeit desFeed speed of the
Diamins 1,5 kg/Std.Diamines 1.5 kg / hour
Temperatur der Diamin-Temperature of the diamine
Beschickungslösung 110° CFeed solution 110 ° C
Zuführungsgeschwindigkeit vonFeed speed of
Phosgen 4,54 kg/Std.Phosgene 4.54 kg / hour
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US1037444XA | 1954-03-15 | 1954-03-15 |
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DE (1) | DE1037444B (en) |
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