ES2338537T3 - Produccion de asocianatos en fase gaseosa. - Google Patents
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Abstract
Método para la producción de isocianatos por reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno, caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de reacción, donde las dimensiones internas del canal de reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.
Description
Producción de isocianatos en fase gaseosa.
La invención se refiere a un método para la
producción de isocianatos mediante reacción de aminas primarias con
fosgeno en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de amina y
fosgeno ocurre en un canal de reacción, preferiblemente en un
reactor de placas, donde las dimensiones internas del canal de
reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 :
1.
A partir del estado de la técnica se conocen
diferentes métodos para la producción de isocianatos mediante la
reacción de aminas con fosgeno en fase gaseosa.
EP-A-593 334 describe un método para
la producción de diisocianatos aromáticos en fase gaseosa,
caracterizado porque la reacción de la diamina con fosgeno
tiene lugar en un reactor de tubos sin partes móviles y con un
estrechamiento de las paredes a lo largo del eje longitudinal del
reactor de tubos. Sin embargo, el método presenta problemas puesto
que el solo mezclado de la corriente de reactantes funciona mal en
un estrechamiento de la pared del tubo, en comparación de la
aplicación con el empleo de un dispositivo adecuado de mezcla.
Comúnmente un mal mezclado conduce a una formación indeseablemente
alta de sustancias
sólidas.
sólidas.
EP-A-699 657
describe un método para la producción de diisocianatos aromáticos en
fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la diamina
correspondiente con el fosgeno tiene lugar en un reactor de dos
zonas, donde la primera zona, la cual equivale a 20% a 80% del
volumen total del reactor, mezcla de manera ideal y la segunda
zona, la cual equivale a 80% a 20% del volumen total del reactor,
puede ser caracterizada por un flujo en pistón. Sin embargo, como
idealmente por lo menos 20% del volumen de reacción es
retromezclado, resulta una distribución no homogénea de tiempos de
residencia, lo cual puede conducir a una formación indeseablemente
alta de sustancias sóli-
das.
das.
EP-A-289 840
describe la producción de diisocianatos mediante la adición de
fosgeno en fase gaseosa, donde de acuerdo con la invención la
producción tiene lugar en una corriente turbulenta a temperaturas
entre 200ºC y 600ºC en un espacio cilíndrico sin partes móviles.
Evitando las partes móviles se reduce el peligro de una fuga de
fosgeno. Mediante la corriente turbulenta en el espacio cilíndrico
(tubo), cuando se obvian elementos fluidos en la cercanía de la
pared, se alcanza una relativamente buena distribución homogénea de
flujo en el tubo y con ello una reducida distribución de tiempos de
residencia, lo cual, como se describe en
EP-A-570 799, puede conducir a una
disminución de la formación de sólidos.
EP-A-570 799 se
refiere a un método para la producción de diisocianatos aromáticos
en fase gaseosa, caracterizado porque la reacción de la
respectiva diamina con el fosgeno es llevada a cabo en un reactor de
tubos por encima de la temperatura de ebullición de la diamina
dentro de un tiempo promedio de contacto de 0,5 a 5 segundos. Como
se describe en el escrito, tiempos muy largos así como también
tiempos muy cortos de reacción conducen a una indeseada formación
de sólidos. De allí que se manifiesta un método, en el cual la
tolerancia media del tiempo promedio de contacto es tan baja como
6%. El cumplimiento de este tiempo de contacto se alcanza, llevando
a cabo la reacción en un flujo en el tubo que está caracterizado por
un número Reynolds superior a 4.000 y un número Bodenstein superior
a 100.
EP-A-749 958
describe un método para la producción de triisocianatos mediante la
adición de fosgeno en fase gaseosa a triaminas
(ciclo)alifáticas con tres grupos amino primarios,
caracterizado porque, se hace reaccionar conjuntamente la triamina
y el fosgeno en un espacio cilíndrico de reacción calentado de
manera continua desde 200ºC a 600ºC, con una velocidad de flujo de
por lo menos 3 m/s.
EP-A-928785
describe el empleo de mezcladores de microestructura para la adición
de fosgeno a aminas en fase gaseosa. Es una desventaja del empleo
de micromezcladores, que ya las cantidades más pequeñas de materia
sólida, cuya formación no se excluye totalmente en la síntesis de
los isocianatos, pueden conducir a la obstrucción del mezclador, lo
cual reduce la disponibilidad temporal de la instalación de adición
de fosgeno.
Para la producción de isocianatos a gran escala
técnica, en los métodos conocidos de adición de fosgeno en fase
gaseosa, los cuales emplean un espacio cilíndrico de reacción, se
ofrecen dos posibilidades de ejecución técnica. En uno la reacción
puede ser llevada a cabo en una sola línea de tubos, cuyo diámetro
tiene que ser adaptado a la capacidad de producción de la
instalación. Para instalaciones de producción muy grandes este
concepto tiene por desventaja que mediante un calentamiento de la
pared del tubo ya no es realizable un temperado exacto del flujo de
reacción (fosgeno y amina) en el núcleo del flujo. La falta de
homogeneidad de temperaturas locales puede conducir, a temperaturas
muy altas, a la descomposición del producto o, a temperaturas muy
bajas, a una reacción insuficiente de los reactantes para dar el
isocianato deseado.
La segunda posibilidad de la ejecución técnica
es la partición de la mezcla de reacción en corrientes parciales
individuales, las cuales entonces son conducidas de manera paralela
a través de pequeños tubos individuales, los cuales pueden ser
temperados mejor debido a su menor diámetro. Es una desventaja de
esta variante del método que ella es relativamente susceptible a la
obstrucción, cuando no se regula el flujo volumétrico a través de
cada tubo individual. Si se forman por ejemplo depósitos en un sitio
de uno de los tubos, entonces la pérdida de presión del flujo a
través de este tubo es mayor. Por eso el gas de reacción esquiva
automáticamente intensificarse sobre los otros tubos. El tubo con
los depósitos tiene menor circulación. Cuando el flujo en el tubo
que comienza a obstruirse es menor, el flujo en este tubo tiene un
mayor tiempo de residencia mayor, lo cual como ya fue aclarado en
la EP 570 799 conduce a un aumento en la formación de materia
sólida. Además, eventuales materias sólidas pueden depositarse de
manera esencialmente más fácil desde una corriente lenta sobre la
pared del tubo, lo cual acelera la obstrucción.
Del empleo de un tubo grande en la adición de
fosgeno en fase gaseosa a gran escala se ha hablado en forma
resumida el problema del temperado del flujo total y del empleo de
tubos muy pequeños el peligro de la circulación no uniforme. Ambas
fuentes de problema conducen a un progreso irregular de la reacción
y con ello a materias sólidas, lo que reduce la capacidad de la
instalación para ser operada.
De allí que es objetivo de la invención poner a
disposición un método para la producción de isocianatos, mediante
la adición de fosgeno en fase gaseosa, donde se alcanza una alta
superficie de intercambio de calor así como también, a pesar de no
impedirse totalmente la formación de materias sólidas, en cuanto se
pueda se alcanza un largo tiempo de operación de la instalación de
producción, en particular una instalación de producción a escala
industrial.
De modo sorprendente se encontró que puede ser
ejecutada de manera ventajosa la adición continua de fosgeno a
aminas en fase gaseosa, es decir por ejemplo en un número
esencialmente más alto de horas de operación de la instalación de
producción, cuando se lleva a cabo la reacción en un canal de
reacción que no es cilíndrico, preferiblemente en un reactor de
placas, el cual exhibe una altura que hace posible un temperado
ventajoso de los reactantes y el cual exhibe un ancho que es por lo
menos el doble de la altura.
De allí que es objetivo de la invención un
método para la producción de isocianatos mediante la reacción en
fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno, caracterizado
porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en un canal de
reacción, donde las dimensiones internas del mismo exhiben una
relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.
Además es objetivo de la invención el empleo de
un reactor de placas, donde las dimensiones internas del mismo
exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1, para
la producción en fase gaseosa de isocianatos mediante la reacción
de aminas primarias con fosgeno.
Finalmente es objetivo de la invención el empleo
de un bloque reactor, que contiene por lo menos dos de los
reactores de placas previamente descritos, para la producción en
fase gaseosa de isocianatos mediante la reacción de aminas
primarias con fosgeno.
En general, el canal de reacción empleado en la
presente invención consiste de un material que es esencialmente
inerte frente a la reacción de adición de fosgeno. Además debería
resistir en general presiones de hasta 10 bar, preferiblemente
hasta 20 bar. Son materiales adecuados por ejemplo metales, acero,
plata o cobre, vidrio, cerámica o mezclas homogéneas o heterogéneas
de ellos. Preferiblemente se emplean reactores de acero.
Preferiblemente, el canal de reacción empleado
tiene esencialmente forma de paralelepípedo. El canal de reacción
empleado en exhibe una relación de ancho a altura de por lo menos 2
: 1, preferiblemente por lo menos 3 : 1, particularmente preferido
por lo menos 5 : 1 y en particular por lo menos 10 : 1. El límite
superior de la relación de ancho a altura depende de la capacidad
deseada del canal de reacción y en principio no está limitado.
Técnicamente ha probado ser razonable un canal de reacción con una
relación de ancho a altura de hasta máximo 5000 : 1,
preferiblemente
1000 : 1.
1000 : 1.
En general, la altura del canal de reacción no
está limitada. De este modo es por ejemplo posible llevar a cabo la
reacción en un canal de reacción alto con una altura de por ejemplo
40 cm. Sin embargo, en tanto deba ocurrir un mejor intercambio de
calor en las paredes del reactor, puede llevarse a cabo la reacción
en canales con menores alturas, por ejemplo sólo unos centímetros o
milímetros.
En general el canal de reacción exhibe una
altura de 1 milímetro a 50 centímetros, preferiblemente de 2
milímetros a 20 centímetros, particularmente preferido de 3
milímetros a 3 centímetros.
La longitud del canal de reacción depende del
grado de reacción deseado y alcanza en general 10 veces la altura
del mismo, preferiblemente de 10 veces, en particular 50 veces la
altura del canal de reacción. Preferiblemente la longitud del
reactor no supera 10000 veces, particularmente preferido 5000 veces,
y en particular 4000 veces de la altura del canal de reacción.
En una forma preferida de operar, la longitud
del canal es de por lo menos 1 metro, comúnmente 2 a 50 metros,
preferiblemente 5 a 25 metros, particularmente preferido 10 a 20
metros.
Preferiblemente el canal de reacción empleado
tiene esencialmente forma de paralelepípedo. Dependiendo de la
modificación técnica, sin embargo puede exhibir esquinas y/o bordes
redondeados. Así mismo, las superficies que forman el
paralelepípedo pueden no ser planas sino curvas. En tanto la altura,
ancho o largo no sean iguales en todos los sitios del
paralelepípedo, entonces los valores manifestados en la descripción
y en las reivindicaciones para las dimensiones internas del canal
de reacción se refieren a la altura promedio (es decir media), ancho
promedio o largo promedio. En la figura 1, ilustraciones 1 a 8, se
muestran formas posibles de operación del canal de reacción.
Las paredes del canal de reelección pueden ser
planas o perfiladas. Como perfiles son adecuados por ejemplo
hendiduras u ondas.
En el canal de reacción empleado en la presente
invención se trata preferiblemente de un reactor de placas. Éste es
construido preferiblemente de capas en forma de placas. De modo
particularmente preferido se emplean capas rectangulares en forma
de placas. En general el reactor de placas puede estar compuesto de
cuatro materiales rectangulares en forma de placas, de modo que el
reactor exhibe preferiblemente la forma de un paralelepípedo. Las
aristas de tal paralelepípedo pueden exhibir un ángulo de 90º, sin
embargo ellas pueden por el contrario ser también
redondea-
das.
das.
Así mismo, es posible componer el reactor de
placas de dos capas en forma de placas con por lo menos una arista
curvada a aproximadamente 90º, de manera que se forme un canal de
reacción en forma de paralelepípedo.
En una forma preferida de operar, el canal de
reacción contiene en la abertura de entrada un elemento
distribuidor, donde el elemento distribuidor contiene elementos
adecuados de desvío, los cuales distribuyen de la manera más
homogénea posible la corriente de gas esencialmente sobre la
totalidad del ancho del canal de reacción. Los elementos de desvío
mencionados pueden por ejemplo consistir de láminas curvas.
El mezclado de los componentes de la reacción,
amina y fosgeno puede ocurrir antes o en el canal de reacción. De
este modo es posible colocar aguas arriba del canal de reacción una
unidad de mezclado, por ejemplo una tobera, mediante lo cual una
corriente de gas ya mezclado, que contiene amina y fosgeno, alcanza
el canal de reacción.
En una forma preferida de operar, primero que
todo la corriente de fosgeno es distribuida de manera tan homogénea
como es posible por medio de un elemento distribuidor sobre la
totalidad del ancho del canal de reacción. La alimentación de la
corriente de amina ocurre en el comienzo del canal de reacción, al
cual está incorporado un canal de distribución, huecos o toberas de
mezcla, donde este canal de distribución alcanza preferiblemente la
totalidad de ancho del canal de reacción. Por los huecos o toberas
de mezcla se alimenta la amina, la cual dado el caso está mezclada
con un medio inerte, al fosgeno.
En el medio inerte se trata de un medio que está
en forma de gas a temperatura de reacción y no reacciona con los
reactantes. Por ejemplo pueden emplearse nitrógeno, gases nobles
como helio o argón o aromáticos como clorobenceno, diclorobenceno o
xileno. Como medio inerte se emplea preferiblemente nitrógeno.
Para el método acorde con la invención pueden
emplearse aminas primarias, las cuales preferiblemente pueden ser
llevadas a la fase gaseosa sin descomposición. Son particularmente
adecuadas aquí aminas, en particular diaminas, a base de
hidrocarburos alifáticos o cicloalifáticos con 1a 15 átomos de
carbono. Son aquí ejemplos de ello
1,6-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-amino-metilciclohexano
(IPDA) y 4,4'-diaminodiciclohexilmetano. Se emplea
preferiblemente 1,6-diaminohexano (HDA).
Así mismo para el método acorde con la invención
pueden emplearse aminas aromáticas que preferiblemente pueden ser
llevadas a la fase gaseosa sin descomposición. Son ejemplos de
aminas aromáticas preferidas toluilendiaminas (TDA), como isómeros
2,4- o 2,6- o como mezclas de ellos, diaminobenceno, naftildiamina
(NDA) y 2,4'- o 4,4'-metilen (difenilamina) (MDA) o
mezclas de isómeros de ellas.
En el método acorde con la invención es
ventajoso emplear en exceso de fosgeno respecto a los grupos amino.
Comúnmente está presente una relación molar de fosgeno a grupos
amino de 1,1 : 1 a 20 : 1, preferiblemente de
1,2 : 1 a 5 : 1.
1,2 : 1 a 5 : 1.
Para la ejecución del método acorde con la
invención puede ser ventajoso, precalentar los flujos de los
reactantes antes del mezclado, comúnmente a temperaturas de 100 a
600ºC, preferiblemente de 200 a 500ºC. La reacción tiene lugar en
el canal de reacción comúnmente a una temperatura de 150 a 600ºC,
preferiblemente de 250 a 500ºC. El método acorde con la invención
es ejecutado preferiblemente de manera continua.
En una forma preferida de operar, se determinan
las dimensiones del canal de reacción y las velocidades de flujo de
modo que está presente un flujo turbulento, es decir un flujo con un
número Reynolds de por lo menos 2300, preferiblemente por lo menos
2700, donde el número Reynolds es formado con el diámetro hidráulico
del canal de reacción. Preferiblemente los partícipes en la
reacción en forma de gas recorren el canal de reacción con una
velocidad de flujo de 20 a 150 metros/segundo, preferiblemente de 30
a 100 metros/segundo.
En el método acorde con la invención, en general
el tiempo promedio de contacto asciende a 0,05 a 5 segundos,
preferiblemente de 0,06 a 1, particularmente preferido de 0,1 a 0,45
segundos. Se entiende por tiempo de contacto el período de tiempo
desde el comienzo del mezclado de los reactantes hasta el lavado del
gas de reacción después de abandonar el canal de reacción en la
etapa de reacondicionamiento. En una forma preferida de operar, el
flujo en el método acorde con la invención está caracterizado por un
número Bodenstein mayor a 10, preferiblemente mayor a 100 y
particularmente preferido mayor a 500.
Una forma preferida de operar del método acorde
con la invención es ilustrada esquemáticamente en la figura 2.
En la figura 2 significan:
- I
- Entrada de amina
- II
- Entrada de fosgeno
- III
- Unidad de mezcla
- IV
- Canal de reacción
- V
- Etapa de reacondicionamiento
- VI
- Etapa de purificación
- 1
- Alimentación de solvente
- 2
- Alimentación de amina
- 3
- Alimentación de medio inerte
- 4
- Alimentación de fosgeno
- 5
- Salida de cloruro de hidrógeno, fosgeno y/o medio inerte
- 6
- Salida de solvente
- 7
- Salida de isocianato
\vskip1.000000\baselineskip
En la alimentación de amina se suministra la
amina en fase gaseosa, dado el caso junto con un medio inerte como
gas de soporte como por ejemplo nitrógeno, y se alimenta a la unidad
de mezclado. Así mismo el fosgeno es llevado de la alimentación de
fosgeno a la unidad de mezclado. Después de mezclar en la unidad de
mezclado, la cual puede consistir por ejemplo en una tobera o un
mezclador estático, se lleva la mezcla gaseosa de fosgeno, amina y
dado el caso medio inerte al canal de reacción. Como se ilustra en
la figura 2, en la unidad de mezclado no tiene que tratarse de una
etapa de reacción independiente, más bien puede ser ventajoso
integrar la unidad de mezclado al canal de reacción. En la figura 3
se representa una forma preferida de operar de una unidad integrada
de unidad de mezclado y canal de reacción.
Después de que la mezcla de reacción se
transformó en el canal de reacción, alcanza la etapa de
reacondicionamiento. Aquí se trata preferiblemente de una
denominada torre de lavado, donde se separa isocianato el formado de
la mezcla gaseosa mediante condensación en un solvente inerte,
mientras que el exceso de fosgeno, cloruro de hidrógeno y dado el
caso medio inerte pasan en forma de gas la etapa de
reacondicionamiento. Como solvente inerte son adecuados
preferiblemente hidrocarburos aromáticos, que dado el caso están
sustituidos con átomos de halógeno, como por ejemplo, clorobenceno,
diclorobenceno y tolueno. En ello, se prefiere particularmente
mantener la temperatura del solvente inerte por encima de la
temperatura de descomposición del cloruro de carbamoilo
perteneciente a la
amina.
amina.
En la subsiguiente etapa de purificación se
separa el isocianato del solvente, preferiblemente mediante
destilación. Así mismo, puede ocurrir aquí la separación de
contaminantes residuales que incluyen cloruro de hidrógeno, medio
inerte y/o fosgeno.
La figura 3 ilustra una forma preferida de
operar de un canal de reacción. En esta forma de operar el canal de
reacción consiste en un reactor, el cual contiene ambas aberturas de
salida un elemento distribuidor y un elemento colector.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 3 significan:
- 1
- Flujo de alimentación de fosgeno
- 2
- Elemento distribuidor
- 3
- Elemento de desvío
- 4
- Canal distribuidor con aberturas de entrada para amina
- 5
- Alimentación de amina
- 6
- Reactor de placas
- 7
- Elemento colector
- 8
- Canal de salida
- 9
- Aberturas de salida para amina
\vskip1.000000\baselineskip
El flujo gaseoso de fosgeno empleado es
distribuido de la manera más homogénea posible mediante un elemento
distribuidor sobre el ancho total del reactor de placas. Para esto
pueden emplearse elementos de desvío, los cuales pueden por ejemplo
consistir de láminas anguladas. La adición de la amina ocurre por un
canal distribuidor, el cual preferiblemente se extiende sobre el
ancho total de reactor de placas y está dispuesto preferiblemente
en las cercanía espacial elemento distribuidor. Preferiblemente el
canal distribuidor está dispuesto a la mitad de la altura del
reactor de placas y contiene huecos o toberas de mezclado, por las
que se suministra el flujo de amina al reactor de placas y con ello
se mezcla con el flujo y fosgeno. En el otro extremo del reactor de
placas se enfoca el flujo de gas en un elemento colector y a
continuación se conduce a la etapa de reacondicionamiento.
La adición del solvente inerte para el lavado
del isocianato puede ocurrir en la torre de lavado y/o ya en la
zona de salida del reactor de placas 6 y/o entre el reactor de
placas 6 y el elemento colector 7 y/o en el elemento colector 7 y/o
en el canal de salida 8. Una forma ventajosa de operar se
caracteriza porque los gases de reacción del canal de reacción son
puestos en contacto con el solvente inerte, en cuanto sea posible
después del mismo tiempo de residencia en el canal de reacción. En
una forma preferida de operar, el solvente inerte es puesto en
contacto con el gas de reacción por medio de toberas, las cuales
están instaladas en los lugares arriba mencionados.
En una forma preferida de operar se realiza el
método acorde con la invención en un bloque reactor, donde el
bloque reactor contiene dos o más, preferiblemente, 2 a 20, canales
de reacción descritos previamente, preferiblemente reactores de
placas. Los canales de reacción pueden estar dispuestos de cualquier
manera dentro del bloque reactor, preferiblemente ellos están
dispuestos uno sobre otro. Como bloque reactor es adecuado por
ejemplo un tubo dimensionado de manera correspondiente, en cuyo
interior están dispuestos dos o más canales de reacción. La
reacción de fosgeno con amina tiene lugar por consiguiente solamente
en los canales de reacción acordes con la invención, no en el
bloque reactor. El bloque reactor sirve solamente como un tipo de
carcasa para los canales de reacción.
En una forma particularmente preferida de
operar, el bloque reactor contiene, además de los canales de
reacción adicionalmente un fluido que pueden fluir entre los
canales de reacción individuales. Este fluido sirve para conducir
el calor, es decir para regular la temperatura dentro de los canales
de reacción. Como fluidos son adecuadas las sustancias que
mantienen su estado sin descomposición a temperaturas hasta de 350ºC
como por ejemplo aceites portadores de calor, como por ejemplo
Marlotherm®, o fundidos de sales, como por ejemplo nitritos de Na/K
y/o nitratos de Na/K. Así mismo es posible la conducción de calor
mediante enfriamiento por evaporación, por ejemplo mediante
agua.
En virtud de los siguientes ejemplos se ilustra
la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se mezclaron mutuamente 40 mol/h de
hexametilendiamina y 40 mol/h de monoclorobenceno, se evaporaron y
precalentaron a 320ºC. Se mezcló el flujo de gas resultante con 160
mol/de fosgeno gaseoso, el cual así mismo fue calentado previamente
a una temperatura de 320ºC, en un equipo de mezclado por tobera
compuesto por una cámara de mezclado con dos aberturas ubicadas una
frente a otra, con una velocidad de entrada de, en cada caso, 80 m/s
en las entradas de fosgeno y hexametilendiamina/monoclorobenceno.
La mezcla gaseosa que sale de la cámara de mezclado fue conducida a
un canal rectangular de 8 mm de ancho y una altura de 62,8 mm y una
longitud de 20 m. Se temperó el canal en los dos lados de 62,8 mm
de ancho a una temperatura de 320ºC con cintas eléctricas
calefactoras. Después de salir del canal se lavó el
hexametilendiisocianato (HDI) de manera selectiva desde la mezcla de
reacción en una manera conocida (ver por ejemplo US 2 480 089) por
encima de la temperatura de descomposición del correspondiente
cloruro de carbamilo con monoclorobenceno a una temperatura de
165ºC. Se separó por destilación el HDI deseado del agente de
lavado monoclorobenceno, con un rendimiento de 98,5%. Mediante la
aplicación de una baja presión en la torre de lavado se ajustó en
esta y en los tubos de reacción conectados aguas arriba, una
presión absoluta de 350 mbar. Se instalaron medidores de presión
entre el canal y el equipo de mezcla así como en la torre de
lavado. Al comienzo del ensayo se ajustó una diferencia de presión
de aproximadamente 79 mbar entre el sitio de medición de reacción
entre el mezclado y el canal, y el sitio de medición de presión en
la entrada de la torre de lavado, lo cual corresponde
aproximadamente a la pérdida de presión por fricción en el
tubo.
Después de un período de operación de 24 h no se
reconoció ningún indicio de una elevación de la diferencia de
presión, que fuera un síntoma del estrechamiento de la sección
transversal libre debida a la formación de materia sólida.
Ejemplo de comparación
2
De manera análoga al ejemplo 1 se mezclaron
mutuamente 40 mol/h de hexametilendiamina y 40 mol/h de
monoclorobenceno, se evaporaron y se precalentaron a 320ºC. Se
mezcló el flujo resultante de gas con 160 mol/h de fosgeno gaseoso,
el cual así mismo fue calentado previamente a una temperatura de
320ºC, en un equipo con tobera de mezclado compuesto por una cámara
de mezcla y dos aberturas ubicadas de manera opuesta una respecto a
la otra, con una velocidad de entrada de, en cada caso, 80 m/s en
la entrada de de fosgeno y hexametilendiamina/ monoclorobenceno. La
mezcla de gases que salía de la cámara de mezcla fue distribuida en
10 tubos paralelos con un diámetro de forma circular de 8 mm y una
longitud de 20 m. Se temperaron los tubos a una temperatura de 320ºC
con cintas eléctricas calefactoras. Después de la salida de los
tubos se lavó el hexametilendiisocianato (HDI) de manera selectiva
de la mezcla de reacción de la manera conocida (ver por ejemplo US 2
480 089) por encima de la temperatura de descomposición del cloruro
de carbamilo con monoclorobenceno a una temperatura de 165ºC. El HDI
deseado fue separado por destilación del agente de lavado
monoclorobenceno con un rendimiento de 98,5%. Mediante la
aplicación de una baja presión en la torre de lavado se ajustó en la
misma y en los reactores conectados aguas arriba una presión
absoluta de 350 mbar. Se instalaron medidores de presión entre los
tubos y el equipo de mezcla así como en la torre de lavado. Al
comienzo del ensayo se ajustó una diferencia de presión de
aproximadamente 162 mbar entre el sitio de medición de presión
ubicado entre el mezclador y el tubo de reacción y el sitio de
medición de presión a la entrada de la torre de lavado, lo cual
corresponde aproximadamente a la perdida de presión del flujo por
fricción en el tubo. Después de un período de operación de 24 h
aumentó la diferencia de presión en uno de los tubos de 162 mbar a
187 mbar, lo cual es un indicio del estrechamiento de la sección
transversal libre por formación de materia sólida en el tubo. Como
resultado de ello se suspendió el ensayo.
Claims (10)
1. Método para la producción de isocianatos por
reacción en fase gaseosa de aminas primarias con fosgeno,
caracterizado porque la reacción de amina y fosgeno ocurre en
un canal de reacción, donde las dimensiones internas del canal de
reacción exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 :
1.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el canal de reacción se trata de un
reactor de placas, donde las dimensiones interiores del mismo
exhiben una relación de ancho a altura de por lo menos 2 : 1.
3. Método según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado porque las dimensiones internas del canal de
reacción exhiben una altura de 1 milímetro a 50 centímetros.
4. Método según una de las reivindicaciones 1a
3, caracterizado porque la longitud del canal de reacción
asciende a por lo menos 10 veces el ancho del canal de
reacción.
5. Método según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque como amina primaria se emplea
toluilendiamina, 1,6-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminometilciclohexano
o 4,4'-diaminodiciclohexilmetano.
6. Método según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque el fosgeno gaseoso empleado es
distribuido mediante un elemento distribuidor a la entrada del
canal de reacción sobre el ancho total del mismo y la amina gaseosa
es conducida hacia la corriente distribuida de fosgeno.
7. Método según una de las reivindicaciones 2 a
6, caracterizado porque la reacción ocurre en un bloque
reactor contiene dos o más de los reactores de placas descritos en
la reivindicación 2.
8. Método según la reivindicación 7,
caracterizado porque el bloque reactor contiene un fluido
para la regulación de la temperatura, el cual reviste por lo menos
parcialmente los reactores de placas.
9. Empleo de un canal de reacción según una de
las reivindicaciones 1 a 4 para la producción de isocianatos
mediante la reacción en fase gaseosa de aminas primarias con
fosgeno.
10. Empleo de un bloque reactor según las
reivindicaciones 7 o 8 para la producción en fase gaseosa de
isocianatos mediante reacción de aminas primarias con fosgeno.
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