JP4973832B2 - Continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法に関する。 The present invention relates to a continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine.
ポリメチレンポリフェニルポリアミンは、鉱酸触媒存在下、アニリンとホルムアルデヒドとの縮合により得られ、合成皮革、接着剤、断熱材等に使用されるジフェニルメタンジイソシアネートおよびポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの原料として用いられている。
このポリメチレンポリフェニルポリアミンの生産方法には、バッチ式と連続式が知られている。
バッチ式反応は、複雑な操作が必要であるうえに、設備費が増大するという問題がある。一方、連続式反応は、操作が簡便であり、設備費も低く抑えられるものの、得られたポリメチレンポリフェニルポリアミン中のメチレンジフェニルジアミンの含有量が低下するという欠点がある。
Polymethylene polyphenyl polyamine is obtained by condensation of aniline and formaldehyde in the presence of a mineral acid catalyst, and is used as a raw material for diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenyl polyisocyanate used for synthetic leather, adhesives, heat insulating materials, etc. ing.
As a production method of this polymethylene polyphenyl polyamine, a batch method and a continuous method are known.
The batch reaction requires a complicated operation and has a problem that the equipment cost increases. On the other hand, the continuous reaction is simple in operation and has low equipment costs, but has a drawback that the content of methylenediphenyldiamine in the obtained polymethylenepolyphenylpolyamine is lowered.
この連続式反応の欠点を改善すべく、高いレイノルズ数を維持した状態で、特殊な混合方法によりアニリン塩酸塩とホルマリンとを効率よく混合する方法が考案されている(特許文献1,2参照)。
しかし、この方法では、メチレンジフェニルジアミンの含有量を高めることはできるものの、縮合反応により副生するN−メチル体を含有する不純物を、バッチ式反応と同程度まで減らすことは困難である。N−メチル体が多く含まれるポリメチレンポリフェニルポリアミンから得られたジフェニルメタンジイソシアネートおよびポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは、一般に酸度や加水分解性塩素量が高くなるうえに、色相も悪化するという問題点を有している。
In order to improve the shortcomings of this continuous reaction, a method of efficiently mixing aniline hydrochloride and formalin by a special mixing method while maintaining a high Reynolds number has been devised (see Patent Documents 1 and 2). .
However, in this method, although the content of methylenediphenyldiamine can be increased, it is difficult to reduce impurities containing N-methyl compounds by-produced by the condensation reaction to the same extent as in the batch reaction. Diphenylmethane diisocyanate and polymethylene polyphenyl polyisocyanate obtained from polymethylene polyphenyl polyamine containing a large amount of N-methyl compound generally have the problem that the acidity and the amount of hydrolyzable chlorine are high and the hue is also deteriorated. Have.
また、温度を一定に維持した多段槽式反応器を用いて連続式反応を行い、ポリアミンのアミノ基含有率を高める方法が考案されている(特許文献3参照)。
しかし、この方法では、各段の槽温度を一定に維持することが極めて困難であり、温度維持のための操作が複雑になるだけでなく、上述したN−メチル体の低減という点においても不十分である。
In addition, a method has been devised in which a continuous reaction is performed using a multi-stage tank reactor in which the temperature is kept constant to increase the amino group content of polyamine (see Patent Document 3).
However, with this method, it is extremely difficult to maintain the tank temperature at each stage constant, and not only the operation for maintaining the temperature is complicated, but also the above-described reduction of N-methyl isomers is not possible. It is enough.
連続式反応におけるN−メチル体を低減させる手法として、ホルムアルデヒドを分割投入することで、初期にアニリン/ホルムアルデヒド(モル比)を高くした状態で反応を行う方法(特許文献4参照)や、3段以上の多段槽式反応における各段の温度を所定範囲に制御するとともに、各段の槽内におけるアニリンに対する水のモル比を制御し、さらにホルムアルデヒドを3段以上に分割装入して反応を行う方法(特許文献5参照)などが考案されている。
しかし、特許文献4の方法では、得られたポリアミン中のN−メチル体が0.6%と比較的高く、N−メチル体の低減効果が十分であるとは言い難い。一方、特許文献5の方法では、N−メチル体を0.18%以下まで低減できるものの、各段の反応槽において、温度を一定に維持する必要があるだけでなく、アニリンに対する水のモル比を所定範囲に制御する必要があるなど、極めて操作が複雑になるという問題がある。
As a method for reducing the N-methyl compound in the continuous reaction, a method in which the reaction is carried out in a state where aniline / formaldehyde (molar ratio) is initially increased by dividingly adding formaldehyde (see Patent Document 4), or three stages The temperature of each stage in the above multi-stage tank reaction is controlled within a predetermined range, the molar ratio of water to aniline in each tank is controlled, and the reaction is carried out by dividing and charging formaldehyde into three or more stages. A method (see Patent Document 5) has been devised.
However, in the method of Patent Document 4, the N-methyl isomer in the obtained polyamine is relatively high at 0.6%, and it is difficult to say that the effect of reducing the N-methyl isomer is sufficient. On the other hand, in the method of
さらに、循環回路を用いて反応混合物を循環させる半連続式方法により、ポリメチレンポリフェニルポリアミン中のN−メチル体を低減させる方法も考案されている(特許文献6参照)。
この方法では、N−メチル体を0.1%未満という極微量まで低減できるが、従来の生産設備をそのまま使用できないため設備コストが多大になる上に、操作も複雑になるという問題がある。
なお、バッチ式反応において、アニリンを分割装入して反応を行い、4,4′―メチレンジフェニルジアミン含量を高める方法は知られているが(特許文献7参照)、連続式反応においてアニリン分割を行う方法は従来知られていない。
Furthermore, a method of reducing the N-methyl form in polymethylene polyphenyl polyamine by a semi-continuous method of circulating the reaction mixture using a circulation circuit has been devised (see Patent Document 6).
In this method, the N-methyl isomer can be reduced to a very small amount of less than 0.1%, but the conventional production equipment cannot be used as it is, so that there is a problem that the equipment cost increases and the operation becomes complicated.
In batch-type reactions, aniline is divided and charged to carry out the reaction to increase the 4,4′-methylenediphenyldiamine content (see Patent Document 7). However, aniline is divided in continuous reactions. The method to do is not known conventionally.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、比較的簡便な手法により、バッチ式と同程度までN−メチル体含有量を低減し得、かつ、バッチ式と同程度の量でメチレンジフェニルジアミンが含まれるポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the N-methyl body content to the same level as that of the batch type by a relatively simple method and to reduce the amount of methylene in the same level as that of the batch type. An object of the present invention is to provide a continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine containing diphenyldiamine.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ポリメチレンポリフェニルポリアミンを連続的に生産する方法において、アニリンの全仕込量の所定量とホルムアルデヒドの全仕込量の一部とを、塩化水素/アニリン(モル比)を所定量以下に保って反応させた後、ホルムアルデヒドの残余量を混合して反応させ、さらに、その後にアニリンの残余量を混合して反応させることで、得られる生成物中のN−メチル体含有量をバッチ式と同程度まで低減でき、しかもメチレンジフェニルジアミン含有量もバッチ式と同程度の高含量とできることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the inventors of the present invention have developed a method for continuously producing polymethylene polyphenyl polyamine, which is a predetermined amount of the total amount of aniline and one of the total amount of formaldehyde. After reacting with hydrogen chloride / aniline (molar ratio) below a predetermined amount, mixing and reacting with the remaining amount of formaldehyde, and then mixing and reacting with the remaining amount of aniline. Thus, the inventors have found that the N-methyl content in the obtained product can be reduced to the same level as that of the batch system, and that the methylenediphenyldiamine content can be as high as that of the batch system, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明は、
1. 塩酸触媒存在下でアニリンとホルムアルデヒドとを反応させてポリメチレンポリフェニルポリアミンを連続的に生産するポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法であって、(A)前記アニリンの全仕込量の80〜95質量%と前記ホルムアルデヒドの全仕込量の一部とを、前記塩酸触媒存在下、塩化水素/アニリン(モル比)を0.99以下にして反応させる第1縮合工程、(B)この第1縮合工程で得られた反応液と、前記ホルムアルデヒドの残余量とを混合して反応させる第2縮合工程、および(C)この第2縮合工程で得られた反応液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合して異性化反応させる異性化工程、を備え、前記(A)第1縮合工程および(B)第2縮合工程の反応を、ともに20〜50℃で行うことを特徴とするポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
2. 前記(B)第2縮合工程において、前記ホルムアルデヒドの残余量を任意の分量ずつ複数に分割して混合する1のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
3. 前記(C)異性化工程において、前記(B)第2縮合工程で得られた反応液を50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、この保持液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合し、さらに前記保持温度よりも高い温度に加熱する1または2のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
4. 前記(C)異性化工程において、前記(B)第2縮合工程で得られた反応液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合した混合液を50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、さらにこの保持温度よりも高い温度に加熱する1または2のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
5. (A)前記アニリンの全仕込量の80〜95質量%と前記ホルムアルデヒドの全仕込量の一部とを第1反応器に導入し、前記塩酸触媒存在下、塩化水素/アニリン(モル比)を0.99以下にして20〜50℃で反応させる第1縮合工程、(B)この第1縮合工程で得られた反応液と、前記ホルムアルデヒドの残余量とを第2反応器に導入して20〜50℃で反応させる第2縮合工程、および(C1)この第2縮合工程で得られた反応液を保持器に導入して50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、この加熱保持された反応液と前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合して90℃以上に加熱して異性化反応させる異性化工程、または、(C2)第2縮合工程で得られた反応液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを保持器に導入して50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、これらを90℃以上に加熱して異性化反応させる異性化工程、を備えることを特徴とする1のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
6. 前記(B)第2縮合工程において、前記ホルムアルデヒドの残余量の全量を一括して用いる5のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
7. 50〜70℃で1〜30分間保持する請求項3〜6のいずれかのポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
8. 前記(A)第1縮合工程において、塩化水素/アニリン(モル比)が、0.90〜0.98である1〜7のいずれかのポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
9. 前記アニリンの全仕込量/ホルムアルデヒドの全仕込量のモル比が、1.5〜4である1〜8のいずれかのポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
10. 前記(A)第1縮合工程において、前記ホルムアルデヒドの全仕込量の20〜60質量%を反応させる1〜9のいずれかのポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法、
11. 前記(A)第1縮合工程において、前記ホルムアルデヒドの全仕込量の50質量%を反応させる10のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法
を提供する。
That is, the present invention
1. A method for continuously producing polymethylene polyphenyl polyamine by reacting aniline and formaldehyde in the presence of a hydrochloric acid catalyst to continuously produce polymethylene polyphenyl polyamine, comprising (A) 80 to 80 of the total charge of aniline A first condensation step in which 95% by mass and a part of the total amount of formaldehyde are reacted in the presence of the hydrochloric acid catalyst at a hydrogen chloride / aniline (molar ratio) of 0.99 or less, (B) this first A second condensation step in which the reaction solution obtained in the condensation step and the residual amount of the formaldehyde are mixed and reacted; and (C) the reaction solution obtained in the second condensation step and the total charge of the aniline. of a mixture of 5 to 20 wt% with isomerization step of isomerization reaction, the, the reaction of (a) the first condensation step and (B) a second condensation step, at both 20 to 50 ° C. Continuous production process of polymethylene polyphenyl polyamine, wherein the cormorants,
2. (B) In the second condensation step, the continuous production method of one polymethylene polyphenyl polyamine, wherein the remaining amount of formaldehyde is divided into a plurality of arbitrary amounts and mixed,
3. In the (C) isomerization step, the reaction solution obtained in the (B) second condensation step is heated to 50 to 80 ° C. and held at this temperature for a predetermined time. A continuous production method of 1 or 2 polymethylene polyphenyl polyamine, which is mixed with 5 to 20% by mass of the charged amount and further heated to a temperature higher than the holding temperature ;
4). In the (C) isomerization step, a mixed solution obtained by mixing the reaction solution obtained in the (B) second condensation step and 5 to 20% by mass of the total charged amount of the aniline is heated to 50 to 80 ° C. and, this after a temperature was maintained for a predetermined time, and et a continuous production method of 1 or 2 polymethylene polyphenyl polyamines is heated to a temperature higher than the holding temperature,
5. (A) 80 to 95% by mass of the total charge of the aniline and a part of the total charge of the formaldehyde are introduced into the first reactor, and hydrogen chloride / aniline (molar ratio) is added in the presence of the hydrochloric acid catalyst. A first condensation step in which the reaction is carried out at 20 to 50 ° C. at a temperature of 0.99 or less, (B) the reaction liquid obtained in the first condensation step and the residual amount of the formaldehyde are introduced into a second reactor and 20 A second condensation step of reacting at -50 ° C, and (C1) introducing the reaction liquid obtained in the second condensation step into a cage and heating to 50-80 ° C, and holding at this temperature for a predetermined time, In the isomerization step of mixing this heated and held reaction liquid and 5 to 20% by mass of the total charged amount of the aniline and heating to 90 ° C. or more to effect isomerization, or (C2) in the
6). Wherein (B) in a second condensation step, continuous production method of the polymethylene polyphenyl polyamines of 5 Ru used collectively the total amount of residual amounts of the formaldehyde,
7). Either continuous production method of the polymethylene polyphenyl polyamines according to claim 3-6 that holds at 50-70 ° C. 1 to 30 minutes,
8). Wherein (A) in a first condensation step, hydrogen chloride / aniline (mole ratio), 0.90 to 0.98 der Ru 1-7 either continuous production method of the polymethylene polyphenyl polyamine,
9. The continuous production method of the polymethylene polyphenyl polyamine according to any one of 1 to 8 , wherein the molar ratio of the total amount of aniline / the total amount of formaldehyde is 1.5 to 4 ,
10. Wherein (A) in a first condensation step, continuous production method of the total charge of 1-9 Ru by reacting 20 to 60 wt% or polymethylene polyphenyl polyamines of the formaldehyde,
11. In the (A) first condensation step, a continuous production method of 10 polymethylene polyphenyl polyamines in which 50 % by mass of the total amount of formaldehyde is reacted is provided.
本発明のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法によれば、アニリンの分割投入およびホルムアルデヒドの分割投入を併用するという、比較的簡便な手法により、得られるポリメチレンポリフェニルポリアミン中のN−メチル体の含有量をバッチ式と同程度まで低減することができ、しかも得られるポリメチレンポリフェニルポリアミン中のメチレンジフェニルジアミン含有量もバッチ式と同程度とすることができる。
本発明の生産方法は、従来法のように多段槽式反応器を用いたり、循環回路を用いたりする必要がないため、設備コストおよび製造コストの面でも有利である。
このように、本発明のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法は、工業的製法としての利用価値が極めて高いものであるといえる。
According to the continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine of the present invention, N-methyl in the obtained polymethylene polyphenyl polyamine can be obtained by a relatively simple method of using both aniline divided charge and formaldehyde divided charge. The body content can be reduced to the same level as in the batch system, and the methylenediphenyldiamine content in the resulting polymethylene polyphenyl polyamine can also be set to the same level as in the batch system.
Since the production method of the present invention does not require the use of a multistage tank reactor or a circulation circuit unlike the conventional method, it is advantageous in terms of equipment cost and manufacturing cost.
Thus, it can be said that the continuous production method of the polymethylene polyphenyl polyamine of the present invention has extremely high utility value as an industrial production method.
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法は、塩酸触媒存在下でアニリンとホルムアルデヒドとを反応させてポリメチレンポリフェニルポリアミンを連続的に生産する際に、(A)アニリンの全仕込量の80〜95質量%とホルムアルデヒドの全仕込量の一部とを、塩酸触媒存在下、塩化水素/アニリン(モル比)を0.99以下にして反応させる第1縮合工程、(B)第1縮合工程で得られた反応液と、ホルムアルデヒドの残余量とを混合して反応させる第2縮合工程、および(C)第2縮合工程で得られた反応液と、アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合して異性化反応させる異性化工程を備えるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine according to the present invention, when aniline and formaldehyde are reacted in the presence of a hydrochloric acid catalyst to continuously produce polymethylene polyphenyl polyamine, (A) the whole preparation of aniline A first condensation step in which 80 to 95% by mass of the amount and a part of the total amount of formaldehyde are reacted in the presence of a hydrochloric acid catalyst at a hydrogen chloride / aniline (molar ratio) of 0.99 or less, (B) No. The second condensation step in which the reaction solution obtained in the first condensation step and the remaining amount of formaldehyde are mixed and reacted, and (C) the reaction solution obtained in the second condensation step, and the total charged amount of aniline is 5 It comprises an isomerization step in which -20% by mass is mixed and subjected to an isomerization reaction.
(A)第1縮合工程について説明する。
この工程では、アニリンの全仕込量の80〜95質量%およびホルムアルデヒドの全仕込量の一部を使用し、塩化水素/アニリン(モル比)を0.99以下にして縮合反応を行う。
ここで、塩化水素/アニリン(モル比)が0.99を超えると、得られるポリメチレンポリフェニルポリアミン中のN−メチル体の含有量が増加する可能性が高い。N−メチル体量をより低減することを考慮すると、塩化水素/アニリン(モル比)は、0.98以下が好ましく、より好ましくは0.96以下である。また、その下限は、通常0.3程度であるが、この場合も同様の理由から、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、0.9以上がより一層好ましい。
(A) A 1st condensation process is demonstrated.
In this step, 80 to 95% by mass of the total charge of aniline and a part of the total charge of formaldehyde are used, and the condensation reaction is performed with hydrogen chloride / aniline (molar ratio) being 0.99 or less.
Here, when hydrogen chloride / aniline (molar ratio) exceeds 0.99, there is a high possibility that the content of the N-methyl compound in the obtained polymethylene polyphenyl polyamine will increase. In consideration of further reducing the amount of N-methyl compound, the hydrogen chloride / aniline (molar ratio) is preferably 0.98 or less, more preferably 0.96 or less. The lower limit is usually about 0.3, but in this case as well, for the same reason, 0.5 or more is preferable, 0.7 or more is more preferable, and 0.9 or more is even more preferable.
アニリン仕込量は、上記塩化水素/アニリン(モル比)を満たすような量とすればよいが、本発明では、全アニリン仕込量の80〜95質量%とされ、好ましくは85〜95質量%、より好ましくは88〜93質量%である。仕込量が80質量%未満であると、メチレンジフェニルジアミンの含有量が低下する可能性が高く、95質量%を超えると、N−メチル体の含有量が増加する可能性が高い。
ホルムアルデヒド仕込量は、全仕込量の一部であれば特に制限はないが、N−メチル体含有量をより効果的に低下させるためには、全仕込量の20〜60質量%が好ましく、30〜60質量%がより好ましく、50質量%がより一層好ましい。
なお、塩酸触媒の使用量は、上記アニリンの仕込量に応じて塩化水素/アニリン(モル比)が上記範囲を満たす範囲に設定されるが、通常、ホルムアルデヒドの全仕込量に対して、塩化水素として0.3〜3.0倍モル量程度とすることができる。
The amount of aniline charged may be an amount that satisfies the above hydrogen chloride / aniline (molar ratio). In the present invention, the amount of aniline charged is 80 to 95% by mass, preferably 85 to 95% by mass, More preferably, it is 88-93 mass%. If the charge amount is less than 80% by mass, the content of methylenediphenyldiamine is likely to decrease, and if it exceeds 95% by mass, the content of the N-methyl compound is likely to increase.
The formaldehyde charge is not particularly limited as long as it is a part of the total charge, but in order to reduce the N-methyl body content more effectively, 20 to 60% by mass of the total charge is preferable, and 30 -60 mass% is more preferable, and 50 mass% is still more preferable.
The amount of hydrochloric acid catalyst used is set in a range in which hydrogen chloride / aniline (molar ratio) satisfies the above range depending on the amount of aniline charged. About 0.3 to 3.0 times the molar amount.
本工程では、アニリンは、通常アニリン塩酸塩の水溶液として使用され、塩酸塩水溶液の状態で上記塩化水素/アニリン(モル比)を満たすように調製される。なお、アニリンと塩酸とを別々に使用することももちろん可能である。
また、ホルムアルデヒドは、一般的に濃度20〜38質量%の水溶液(ホルマリン)として使用される。
本工程の縮合反応は、反応液の液性を維持するとともに、N−メチル体含有量を低下させるという点から、20〜50℃で行うことが好ましく、30〜40℃で行うことがより好ましい。すなわち、反応温度が低すぎると、反応液が粘ちょうになり流動性が低下して操作性が悪化する虞があり、一方、温度が高すぎると、N−メチル体含有量が増加する虞がある。
なお、アニリン、塩酸およびホルムアルデヒドの混合後は、反応熱による発熱が生じるため、本工程の縮合反応は冷却下で上記温度範囲を維持するように行うことが好ましい。この場合、冷却の手法としては特に限定されるものではなく、反応器の周囲を覆うように取り付けたジャケットに、冷却水等の冷媒を流す手法などの公知の手法から適宜選択すればよい。
また、反応時間に特に制限はないが、通常3〜15分間程度であり、好ましくは5〜10分間程度である。
In this step, aniline is usually used as an aqueous solution of aniline hydrochloride, and is prepared so as to satisfy the hydrogen chloride / aniline (molar ratio) in the state of the aqueous solution of hydrochloride. Of course, aniline and hydrochloric acid can be used separately.
Formaldehyde is generally used as an aqueous solution (formalin) having a concentration of 20 to 38% by mass.
The condensation reaction in this step is preferably performed at 20 to 50 ° C., more preferably 30 to 40 ° C. from the viewpoint of maintaining the liquidity of the reaction solution and reducing the N-methyl body content. . That is, if the reaction temperature is too low, the reaction solution becomes viscous and the fluidity may be lowered, resulting in a deterioration in operability. On the other hand, if the temperature is too high, the N-methyl body content may be increased. is there.
In addition, since heat_generation | fever by reaction heat arises after mixing aniline, hydrochloric acid, and formaldehyde, it is preferable to perform the condensation reaction of this process so that the said temperature range may be maintained under cooling. In this case, the cooling method is not particularly limited, and may be appropriately selected from known methods such as a method of flowing a coolant such as cooling water through a jacket attached so as to cover the periphery of the reactor.
Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in reaction time, Usually, it is about 3 to 15 minutes, Preferably it is about 5 to 10 minutes.
本工程において、各原料の混合の手法は任意であり、アニリン(塩酸塩水溶液)と、ホルムアルデヒド(水溶液)とを、反応器に投入し、その中でそれらを混合してもよく、予めそれらを混合器内で混合してから反応器内に投入してもよい。また、その際、アニリン(塩酸塩水溶液)に、ホルムアルデヒド(水溶液)を加えても、その逆でもよい。なお、反応器や、混合器には特に制限はなく、槽式、チューブ式、塔式などの従来から使用されている反応器や、公知の撹拌手段を備えた混合器などの中から適宜選択して用いればよい。 In this step, the mixing method of each raw material is arbitrary, and aniline (hydrochloric acid aqueous solution) and formaldehyde (aqueous solution) may be put into a reactor, and they may be mixed in the reactor. After mixing in the mixer, it may be put into the reactor. At that time, formaldehyde (aqueous solution) may be added to aniline (hydrochloride aqueous solution) or vice versa. In addition, there is no restriction | limiting in particular in a reactor and a mixer, It selects suitably from conventionally used reactors, such as a tank type, a tube type, and a tower type, a mixer provided with the well-known stirring means, etc. Can be used.
(B)第2縮合工程について説明する。
この工程では、上述の(A)第1縮合工程で得られた反応液と、ホルムアルデヒドの残余量とを混合して、さらに縮合反応を行う。
ホルムアルデヒドの残余量を混合する際には、残余量の全てを一括して混合してもよく、さらにこれを任意の分量ずつ、好ましくは均等に、分割して混合してもよい。分割して混合する場合、(A)第1縮合工程で得られた反応液と分割した各ホルムアルデヒドのそれぞれとを、同一の反応器で次々混合してもよいが、ホルムアルデヒドの分割数と同数の反応器を用い、最初の反応器内またはその手前で、(A)第1縮合工程で得られた反応液と第1の分割ホルムアルデヒドとを混合して反応させた後、この反応液を次の反応器に導入し、第2の分割ホルムアルデヒドと混合して反応させるという操作を、ホルムアルデヒドの分割数だけ繰り返すという手法を用いることが好ましい。
なお、分割数が多くなるほど、得られるポリメチレンポリフェニルポリアミンの品質は向上するものの、上述した手法のうち後者を用いた場合、分割数と同数の反応器を用いる必要が生じる等、操作が複雑になって経済性にも劣ることになる。したがって、ホルムアルデヒドの残余量は、一括して用いるか、2〜3程度の少数に分割して用いることが好ましい。ホルムアルデヒドは、(A)第1縮合工程と同様、一般的に水溶液(ホルマリン)で使用される。
(B) A 2nd condensation process is demonstrated.
In this step, the reaction solution obtained in the first condensation step (A) described above and the remaining amount of formaldehyde are mixed to further perform a condensation reaction.
When mixing the remaining amount of formaldehyde, all of the remaining amount may be mixed at once, and this may be divided and mixed in an arbitrary amount, preferably evenly. When divided and mixed, (A) the reaction solution obtained in the first condensation step and each of the divided formaldehyde may be mixed one after another in the same reactor, but the same number as the divided number of formaldehyde Using the reactor, in or before the first reactor, (A) the reaction solution obtained in the first condensation step and the first divided formaldehyde are mixed and reacted. It is preferable to use a method of repeating the operation of introducing into a reactor and mixing and reacting with the second divided formaldehyde by the number of divisions of formaldehyde.
As the number of divisions increases, the quality of the obtained polymethylene polyphenyl polyamine improves, but the use of the latter of the above-described methods requires complicated operations such as the need to use the same number of reactors as the number of divisions. It becomes inferior in economic efficiency. Therefore, it is preferable that the remaining amount of formaldehyde is used in a lump or divided into a few about 2-3. Formaldehyde is generally used in an aqueous solution (formalin) as in the (A) first condensation step.
本工程の縮合反応も上述と同様の理由から、20〜50℃で行うことが好ましく、30〜40℃で行うことがより好ましい。この場合も反応熱による発熱が生じるため、上述した冷却手段などにより、冷却下で上記温度範囲を維持するように行うことが好ましい。
また、反応時間に特に制限はないが、通常3〜15分間程度であり、好ましくは5〜10分間程度である。
本工程においても、反応液とホルムアルデヒドの残余量との混合の手法は任意であり、反応液とホルムアルデヒド(水溶液)とを、反応器に投入し、その中でそれらを混合してもよく、予めそれらを混合器内で混合してから反応器内に投入してもよい。その際、反応液にホルムアルデヒド(水溶液)を加えても、その逆でもよいが、本工程では、連続的に供給される反応液に、ホルムアルデヒド(水溶液)を添加して混合する手法が好適である。なお、この場合も反応器や、混合器には特に制限はない。
The condensation reaction in this step is also preferably performed at 20 to 50 ° C, and more preferably at 30 to 40 ° C for the same reason as described above. Also in this case, since heat is generated by reaction heat, it is preferable to maintain the above temperature range under cooling by the cooling means described above.
Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in reaction time, Usually, it is about 3 to 15 minutes, Preferably it is about 5 to 10 minutes.
Also in this step, the method of mixing the reaction solution and the remaining amount of formaldehyde is arbitrary, and the reaction solution and formaldehyde (aqueous solution) may be charged into the reactor and mixed in them. They may be mixed in a mixer and then charged into the reactor. At this time, formaldehyde (aqueous solution) may be added to the reaction solution or vice versa, but in this step, a method of adding formaldehyde (aqueous solution) to the reaction solution that is continuously supplied and mixing them is suitable. . In this case, there is no particular limitation on the reactor and the mixer.
(C)異性化工程について説明する。
この工程では、(B)第2縮合工程で得られた反応液と、アニリンの残余量、すなわちアニリンの全仕込量の5〜20質量%、とを混合して異性化反応を行う。
異性化反応の温度は、通常、70〜130℃であるが、反応を円滑に進行させるためには、好ましくは90℃以上、より好ましくは95℃以上である。
反応時間に特に制限はないが、一般的に20〜120分間程度であり、好ましくは25〜90分間、より好ましくは30〜60分間である。
反応液と、アニリンの残余量との混合手法は任意であり、反応液とアニリンとを異性化反応器の手前で混合して反応器内に投入してもよく、反応液とアニリンとを異性化反応器内に投入して、その中で混合してもよい。その際、連続的に供給される反応液中にアニリンを添加して混合する手法が好適である。反応器としては、上述した各種の反応器を用いることができるが、異性化反応は比較的高温で行われるため、塔式の反応器を用いることが好ましい。
(C) The isomerization step will be described.
In this step, the reaction solution obtained in the second condensation step (B) and the remaining amount of aniline, that is, 5 to 20% by mass of the total charged amount of aniline, are mixed to carry out the isomerization reaction.
The temperature of the isomerization reaction is usually 70 to 130 ° C., but is preferably 90 ° C. or higher, more preferably 95 ° C. or higher in order to allow the reaction to proceed smoothly.
Although there is no restriction | limiting in particular in reaction time, Generally it is about 20 to 120 minutes, Preferably it is 25 to 90 minutes, More preferably, it is 30 to 60 minutes.
The method of mixing the reaction solution with the remaining amount of aniline is arbitrary, and the reaction solution and aniline may be mixed before the isomerization reactor and charged into the reactor, or the reaction solution and aniline may be mixed. It may be put into the chemical reactor and mixed therein. At that time, a method of adding and mixing aniline into the continuously supplied reaction solution is suitable. As the reactor, the various reactors described above can be used. However, since the isomerization reaction is performed at a relatively high temperature, it is preferable to use a column type reactor.
また、本工程においては、異性化反応を開始する前に、上述の(B)第2縮合工程で得られた反応液のみを、またはこの反応液およびアニリンの残余量の混合物を、50〜80℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは60〜70℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、この保持温度よりも高い温度で異性化反応を行うこともできる。このような保持工程を行うことで、得られるポリメチレンポリフェニルポリアミン中のメチレンジフェニルジアミン含量を高めることができる。
この際、保持時間は任意であるが、メチレンジフェニルジアミン含量をより高めるために、1〜40分間が好ましく、5〜30分間がより好ましく、15〜25分間がより一層好ましい。
In this step, before starting the isomerization reaction, only the reaction solution obtained in the above-mentioned (B) second condensation step, or the mixture of the reaction solution and the remaining amount of aniline, 50 to 80 It is possible to carry out the isomerization reaction at a temperature higher than this holding temperature after heating to 50 ° C., preferably 50 to 70 ° C., more preferably 60 to 70 ° C. and holding at this temperature for a predetermined time. By performing such a holding step, the content of methylenediphenyldiamine in the obtained polymethylene polyphenyl polyamine can be increased.
Under the present circumstances, although holding time is arbitrary, in order to raise a methylene diphenyldiamine content more, 1 to 40 minutes are preferable, 5 to 30 minutes are more preferable, and 15 to 25 minutes are still more preferable.
保持工程は、例えば、(B)第2縮合工程で使用した(最終段階の)反応器を保持器として使用し、反応液単独で、またはその中にアニリンの残余量を添加して行ってもよく、また、それとは異なる別の保持器を使用し、この中に(B)第2縮合工程で得られた反応液を単独で導入し、または当該反応液とアニリンとを導入して行ってもよい。なお、保持器の形態は任意であり、上述した各種の反応器と同様のものを用いることができるが、槽式のものが好適である。 For example, (B) the reactor used in the second condensation step (final stage) may be used as the retainer, and the reaction solution alone or the residual amount of aniline may be added thereto. Well, using another cage different from that, (B) introducing the reaction solution obtained in the second condensation step alone, or introducing the reaction solution and aniline Also good. In addition, the form of the cage is arbitrary, and the same reactors as those described above can be used, but a tank type is preferable.
以上説明した一連の工程を経ることで、未反応のアニリンを含むポリメチレンポリフェニルポリアミン塩酸塩水溶液が得られる。さらに、常法に従って中和、洗浄およびアニリンの除去を行うことで、純粋なポリメチレンポリフェニルポリアミンが得られる。
得られたポリメチレンポリフェニルポリアミンは、N−メチル体含有量およびメチレンジフェニルジアミン含有量が、ともにバッチ式で行った場合と同程度であり、その品質は良好である。
このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、常法に従ってホスゲンと反応させることで、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートに誘導することができる。得られたポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは、酸度、加水分解性塩素の含有量が少なく、色数も良好である。
By passing through the series of steps described above, an aqueous solution of polymethylene polyphenyl polyamine hydrochloride containing unreacted aniline is obtained. Furthermore, pure polymethylene polyphenyl polyamine can be obtained by neutralization, washing and aniline removal according to conventional methods.
The obtained polymethylene polyphenyl polyamine has the same N-methyl content and methylene diphenyldiamine content as those obtained by the batch method, and the quality is good.
This polymethylene polyphenyl polyamine can be derived into polymethylene polyphenyl polyisocyanate by reacting with phosgene according to a conventional method. The resulting polymethylene polyphenyl polyisocyanate has low acidity, hydrolyzable chlorine content, and good color number.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
[第1実施形態]
図1には、本発明の第1実施形態に係るポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法に用いられる連続式生産装置1Aが示されている。
連続式生産装置1Aは、第1混合器10と、第1反応器11と、第2混合器12と、第2反応器13と、保持器14と、異性化反応器15とを備えており、これらが反応液等の送液チューブ16で直列に連結されて構成されている。
装置1Aに供給される、全ホルムアルデヒドの50質量%に相当するホルマリン2Aと、アニリンの全仕込量の80〜95質量%を含むアニリン塩酸塩水溶液3Aとは、まず第1混合器10内に供給され、ここで混合される。なお、第1混合器10は、送液チューブ16内にミキサ等の撹拌装置(図示省略)が配置されて構成されている。また、ホルマリン2Aおよびアニリン塩酸塩3Aの供給量は、適宜な速度(kg/h)に設定することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
The
The
第1混合器10の内部で混合されたホルマリン2Aおよびアニリン塩酸塩水溶液3Aは、槽式の第1反応器11に導入され、その中で縮合反応が行われる((A)第1縮合工程)。この際、第1反応器11の周囲を覆うように設けられたジャケット(図示省略)に冷却水を流し、35℃程度に冷却し、10分間程度反応が行われる。また、塩化水素/アニリン(モル比)は0.99以下とされる。
第1反応器11から排出された反応液には、残余のホルムアルデヒド(50質量%)に相当するホルマリン4が一括して添加された後、第2混合器12に導入され、この中でこれらが混合された後に第2反応器13へ導入され、35℃程度の冷却下で、さらに10分間程度縮合反応が行われる((B)第2縮合工程)。なお、第2混合器12および第2反応器13は、第1混合器10および第1反応器11とそれぞれ同一の構成である。
The
To the reaction liquid discharged from the
第2反応器13から排出された反応液は、さらに槽式の保持器14内に導入され、この中で65℃程度に加熱され、その状態で20分間程度保持される。保持器14から排出された反応液には、さらに残余のアニリン5が一括して添加され、これらが塔式の異性化反応器15に導入された後、90℃以上に加熱されて異性化反応が行われる((C)異性化工程)。なお、各工程における反応液の供給量(流量)は、原料の供給量に応じて適宜な速度(kg/h)に設定される。
以上の一連の工程により、未反応のアニリンを含有するポリメチレンポリフェニルポリアミンが得られ、さらに常法による後処理を経て純粋なポリメチレンポリフェニルポリアミンが得られる。
The reaction liquid discharged from the
Through the above series of steps, a polymethylene polyphenyl polyamine containing unreacted aniline is obtained, and a pure polymethylene polyphenyl polyamine is obtained through further post-treatment by a conventional method.
[第2実施形態]
図2には、本発明の第2実施形態に係るポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法に用いられる連続式生産装置1Bの、(B)第2縮合工程が行われる複数の第2混合器12A〜Cおよび同じく複数の第2反応器13A〜Cが示されている。なお、本実施形態の連続式生産装置1Bのその他の構成は、第1実施形態と同様であるため、それらの図示および説明を省略する。
本実施形態では、第2混合器12A、第2反応器13A,第2混合器12B、第2反応器13B、第3混合器12Cおよび第2反応器13Cが、この順に直列配置され、これらが上述の送液チューブ16で接続されている。
(B)第2縮合工程で用いられる残余のホルムアルデヒドは、第2反応器12A〜Cの数と同数のホルマリン4A〜Cに3分割され、その一部ずつが、第2混合器12A,12Bおよび12Cの手前で、送液チューブ16内を搬送される反応液にそれぞれ添加される。続いて、各第2混合器12A〜Cで混合された後、各第2反応器13A〜13C内に導入され、それらの中で35℃程度に冷却した状態で、さらに縮合反応が行われる。
なお、本実施形態で使用される全ホルムアルデヒド(ホルマリン)は均等に4分割され、その一部が(A)第1縮合工程で使用され、その残りのホルマリン4A〜Cの一部ずつが、各第2反応器13A〜Cにそれぞれ導入されている。また、各第2混合器12A〜Cおよび各第2反応器13A〜Cの具体的構成は、上記第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a plurality of second mixers in which the (B) second condensation step of the continuous production apparatus 1B used in the continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine according to the second embodiment of the present invention is performed. 12A-C and also a plurality of
In the present embodiment, the
(B) The remaining formaldehyde used in the second condensation step is divided into three
In addition, all formaldehyde (formalin) used in this embodiment is equally divided into four parts, a part of (A) is used in the first condensation step, and a part of each of the remaining
第2反応器13Cから排出された反応液は、さらに槽式の保持器14内に導入され、加熱保持された後、保持器14から排出された反応液に、さらに残余のアニリン5が一括して添加され、異性化反応器15に導入されて異性化反応が行われる((C)異性化工程、図1参照)。
なお、加熱保持条件および異性化反応条件は、上記第1実施形態と同様である。
The reaction solution discharged from the second reactor 13C is further introduced into a tank-
The heating and holding conditions and the isomerization reaction conditions are the same as those in the first embodiment.
以上説明した各実施形態では、第1および第2混合器10,12(A〜C)を用いていたが、これらは使用せずに、各原料や反応液を、直接、第1,2反応器に導入してもよい。また、各混合器10,12(A〜C)として、送液チューブ16内にミキサを配設したものを用いていたが、これに限られず、従来公知の各種混合手段を適宜用いることができる。
また、保持器14を用いて(B)第2縮合工程後の反応液を加熱保持していたが、保持器を用いずに第2反応器内で加熱保持を行ってもよく、また加熱保持を行わずに当該反応液および残余のアニリンを直接異性化反応器に導入して異性化反応を行ってもよい。
In each of the embodiments described above, the first and
Moreover, although the reaction liquid after (B) 2nd condensation process was heat-held using the holder |
さらに、残余のアニリン5を、異性化反応器15の手前で反応液に添加混合していたが、保持器の手前で添加混合したり、保持器内で添加混合したりすることもできる。
また、各反応器11,13(A〜C)として槽式のものを、異性化反応器15として塔式のものを用いていたが、既に述べたようなその他の形式の反応器を用いることもできる。
その他、ホルムアルデヒドの分割数(第2反応器の数)および分割量、並びに縮合反応、保持、異性化反応の温度および時間などの具体的条件は、本発明を実施できる限りにおいて適宜変更することができる。
Furthermore, although the remaining
Moreover, although the tank-type thing was used as each
In addition, specific conditions such as the number of divisions of formaldehyde (number of second reactors) and the amount of division, and the temperature and time of the condensation reaction, retention, and isomerization reaction may be appropriately changed as long as the present invention can be implemented. it can.
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
なお、以下において、メチレンジフェニルジアミン含有率およびN−メチル体含有率は以下の方法で測定した。
[1]メチレンジフェニルジアミン含有率
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。測定装置および条件は下記のとおりである。
装置:CCP&8020(東ソー(株)製)
検出器:RI(示差屈折率検出器)
カラム:G3000HXL,G2500HXL,G2000HXL(いずれも東ソー(株)製)
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
測定温度:40℃
試料:THFにて0.5質量%に希釈して使用
[2]N−メチル体含有率
ガスクロマトグラフィーにより測定した。測定装置および条件は下記のとおりである。
装置:HP 6890(Hewlett Packard社製)
検出器:FID(水素炎イオン化検出器)
カラム:Ultra ALLOY 17(フロンティア・ラボ(株)製)
試料:ジクロロエタンにて5質量%に希釈して使用
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example.
In addition, below, the methylene diphenyldiamine content rate and the N-methyl body content rate were measured with the following method.
[1] Methylenediphenyldiamine content rate Measured by gel permeation chromatography. The measuring apparatus and conditions are as follows.
Device: CCP & 8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
Detector: RI (differential refractive index detector)
Column: G3000HXL, G2500HXL, G2000HXL (all manufactured by Tosoh Corporation)
Solvent: tetrahydrofuran (THF)
Measurement temperature: 40 ° C
Sample: Used after diluting to 0.5% by mass with THF [2] Content of N-methyl compound Measured by gas chromatography. The measuring apparatus and conditions are as follows.
Apparatus: HP 6890 (manufactured by Hewlett Packard)
Detector: FID (hydrogen flame ionization detector)
Column: Ultra ALLOY 17 (manufactured by Frontier Laboratories)
Sample: Diluted to 5% by mass with dichloroethane
[実施例1]
図1に示される連続式生産装置1Aを使用してポリメチレンポリフェニルポリアミンを得た。この際、仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95とした。
具体的には、全ホルムアルデヒドの50質量%に相当する量の37%ホルマリン2Aを0.393kg/h(HCHO:0.145kg/h,水:0.248kg/h)で供給し、アニリンの全仕込量の87.8質量%(全ホルムアルデヒドに対して2.05倍モル量、塩化水素/アニリン(モル比):約0.95)に相当する量のアニリン塩酸塩水溶液3Aを4.988kg/h(アニリン:1.848kg/h,HCl:0.689kg/h,水:2.451kg/h)で供給し、第1混合器10内で混合した。その後、混合液を第1反応器11に導入し、第1反応器11を覆うジャケットに10℃の冷却水を流すことで35℃を維持しながら滞留時間10分間にて反応させた((A)第1縮合工程)。なお、第1混合器10は、送液チューブ16内に、スタティックミキサ(型番140−616、日本フローコントロール(株)製)を配置し、エレメントを無視した計算上の流速を約10cm/秒に設定した。
[Example 1]
Polymethylene polyphenyl polyamine was obtained using the
Specifically, 37
この反応により得た反応液に対し、第2混合器12の手前で、残余のホルマリン4を0.393kg/hで一括して添加した後、第2混合器12内でこれらを混合し、さらに第2反応器13に導入した。なお、第2混合器12の構成は第1混合器10と同一とした。この第2反応器13内で、さらに上記と同様の手法で35℃を維持しながら、滞留時間10分間にて反応させた((B)第2縮合工程)後、得られた反応液を、さらに保持器14に導入し、65℃,滞留時間20分間にて保持した。この反応液に対し、異性化反応器15の手前で残余のアニリン5(全ホルムアルデヒドに対して0.25倍モル量)を0.226kg/hで導入し、95℃,滞留時間30分間にて反応させた((C)異性化工程)。なお、異性化工程後の縮合液の流量は6.0kg/hとした。
1時間で得られた縮合液6kgを、過剰の苛性ソーダで中和した後、水洗し、未反応アニリンを含む粗ポリメチレンポリフェニルポリアミンを得た。さらに、粗ポリメチレンポリフェニルポリアミンを、水蒸気蒸留に付してアニリンを除去し、純粋なポリメチレンポリフェニルポリアミン1.76kgを得た。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率73.0質量%、N−メチル体含有率0.33質量%であった。
To the reaction solution obtained by this reaction, the remaining formalin 4 is added at a rate of 0.393 kg / h before the
6 kg of the condensate obtained in 1 hour was neutralized with excess caustic soda and washed with water to obtain a crude polymethylene polyphenyl polyamine containing unreacted aniline. Further, the crude polymethylene polyphenyl polyamine was subjected to steam distillation to remove aniline to obtain 1.76 kg of pure polymethylene polyphenyl polyamine. This polymethylene polyphenyl polyamine had a methylenediphenyldiamine content of 73.0% by mass and an N-methyl compound content of 0.33% by mass.
[比較例1]
10Lフラスコに、53質量%アニリン塩酸塩水溶液5.214kg(アニリン:2.074kg,HCl:0.689kg,水:2.452kgから調製)を仕込み、50〜55℃にて撹拌しながら、45分間かけて37%ホルマリン0.786kgを滴下した。その後、反応液を95℃まで昇温し、この温度で30分間撹拌して縮合液を得た。なお、仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95とした。
得られた縮合液を、実施例1と同様の手法で精製し、純粋なポリメチレンポリフェニルポリアミン1.74kgを得た。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率71.7質量%、N−メチル体含有率0.38質量%であった。
[Comparative Example 1]
A 10 L flask was charged with 53 mass% aniline hydrochloride aqueous solution (5.214 kg) (aniline: 2.074 kg, HCl: 0.689 kg, water: 2.452 kg) and stirred at 50-55 ° C. for 45 minutes. Then, 0.786 kg of 37% formalin was added dropwise. Thereafter, the temperature of the reaction solution was raised to 95 ° C. and stirred at this temperature for 30 minutes to obtain a condensation solution. The molar ratio charged was aniline / formaldehyde / HCl = 2.3 / 1.0 / 1.95.
The obtained condensate was purified in the same manner as in Example 1 to obtain 1.74 kg of pure polymethylene polyphenyl polyamine. This polymethylene polyphenyl polyamine had a methylenediphenyldiamine content of 71.7% by mass and an N-methyl compound content of 0.38% by mass.
[比較例2]
図3に示される、第1混合器10と、第1反応器11と、保持器14と、異性化反応器15とを備え、これらが反応液等の送液チューブ16で直列に連結されて構成された一般的な連続式生産装置1Cを使用してポリメチレンポリフェニルポリアミンを得た。この際、仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95とした。
具体的には、37%ホルマリン2Bを0.786kg/h(HCHO:0.291kg/h,水:0.495kg/h)で全量供給するとともに、アニリン塩酸塩水溶液を5.214kg/h(アニリン:2.074kg/h,HCl:0.689kg/h,水:2.451kg/h)で全量供給し、第1混合器10内で混合した後、この混合液を第1反応器11に導入し、実施例1と同様の手法で35℃を維持しながら滞留時間10分間にてこれらを反応させた。
この反応により得られた反応液を、さらに保持器14に導入し、65℃,滞留時間20分間にて保持した後、異性化反応器15に導入し、95℃,滞留時間30分間にて反応させた。なお、異性化反応後の縮合液の流量は6.0kg/hとした。
1時間で得られた縮合液6kgを、実施例1と同様の手法で精製し、純粋なポリメチレンポリフェニルポリアミン1.68kgを得た。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率71.2質量%、N−メチル体含有率0.57質量%であった。
[Comparative Example 2]
3 includes a
Specifically, 37
The reaction solution obtained by this reaction is further introduced into the
6 kg of the condensed liquid obtained in 1 hour was purified in the same manner as in Example 1 to obtain 1.68 kg of pure polymethylene polyphenyl polyamine. This polymethylene polyphenyl polyamine had a methylenediphenyldiamine content of 71.2% by mass and an N-methyl compound content of 0.57% by mass.
[比較例3]
アニリンを分割し、最初にホルムアルデヒドに対して2.05倍モル量のアニリンを含むアニリン塩酸塩を4.988kg/h(アニリン:1.848kg/h,HCl:0.689kg/h,水:2.451kg/h)で供給した後、残余の0.25倍モル量のアニリンを、実施例1と同様に保持器14の手前で0.226kg/hで供給した以外は、比較例2と同様にしてポリメチレンポリフェニルポリアミン1.73kgを得た。この際、仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95とした。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率72.2質量%、N−メチル体含有率0.41質量%であった。
[Comparative Example 3]
The aniline was divided and 4.988 kg / h (aniline: 1.848 kg / h, HCl: 0.689 kg / h, water: 2) containing 2.05-fold molar amount of aniline with respect to formaldehyde first. .451 kg / h), and then the remaining 0.25-fold molar amount of aniline was supplied at 0.226 kg / h before the
[比較例4]
全アニリンを最初にアニリン塩酸塩水溶液として5.214kg/h(アニリン:2.074kg/h,HCl:0.689kg/h,水:2.451kg/h)で供給した(すなわち、残余のアニリン5を用いない)以外は、実施例1と同様にしてポリメチレンポリフェニルポリアミン1.74kgを得た(仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95)。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率72.0質量%、N−メチル体含有率0.43質量%であった。
[Comparative Example 4]
All aniline was initially fed as an aniline hydrochloride aqueous solution at 5.214 kg / h (aniline: 2.074 kg / h, HCl: 0.689 kg / h, water: 2.451 kg / h) (ie,
[比較例5]
図2に示される連続式生産装置1Bを使用し、全アニリンを最初にアニリン塩酸塩水溶液として5.214kg/h(アニリン:2.074kg/h,HCl:0.689kg/h,水:2.451kg/h)で供給する(すなわち、残余のアニリン5を用いない)とともに、ホルマリンを均等に4分割して、各混合器10,12A〜Cの手前でそれぞれ0.1965kg/hで仕込み、各反応器11,13A〜C内で35℃、10分間にて反応を行った以外は、実施例1と同様にしてポリメチレンポリフェニルポリアミン1.76kgを得た。この際、仕込みモル比は、アニリン/ホルムアルデヒド/HCl=2.3/1.0/1.95とした。このポリメチレンポリフェニルポリアミンは、メチレンジフェニルジアミン含有率72.3質量%、N−メチル体含有率0.41質量%であった。
上記実施例1および比較例1〜5のまとめを表1に示す。
[Comparative Example 5]
Using the continuous production apparatus 1B shown in FIG. 2, all aniline is first converted into an aniline hydrochloride aqueous solution at 5.214 kg / h (aniline: 2.074 kg / h, HCl: 0.689 kg / h, water: 2. 451 kg / h) (that is, the remaining
A summary of Example 1 and Comparative Examples 1-5 is shown in Table 1.
表1に示されるように、アニリン分割とホルムアルデヒド分割を併用した実施例1の方法で得られたポリメチレンポリフェニルポリアミンは、一般的な連続式(比較例2)、アニリンのみを分割した連続式(比較例3)、ホルマリンのみを分割した連続式(比較例4,5)よりも、メチレンジフェニルジアミン含量が高く、N−メチル体の含量が低いことがわかる。また、バッチ式(比較例1)で得られたポリメチレンポリフェニルポリアミンと比べても、品質が良好であることがわかる。 As shown in Table 1, the polymethylene polyphenyl polyamine obtained by the method of Example 1 using both aniline splitting and formaldehyde splitting is a general continuous formula (Comparative Example 2), a continuous formula in which only aniline is split. (Comparative Example 3) It can be seen that the methylenediphenyldiamine content is higher and the N-methyl content is lower than the continuous type (Comparative Examples 4 and 5) in which only formalin is divided. Moreover, even if it compares with the polymethylene polyphenyl polyamine obtained by the batch type (comparative example 1), it turns out that quality is favorable.
[実施例2,比較例6〜10]
実施例1(実施例2)、比較例1〜5(比較例6〜10)で得られたポリメチレンポリフェニルポリアミンを、モノクロルベンゼンの6質量%溶液とした後、この溶液中に、常圧で液化ホスゲンを滴下しながら、40℃で1時間コールド反応を行った。続いて、95℃に昇温し、2時間ホット反応を行った後、120℃で窒素を通気して過剰のホスゲンを除去し、さらに常圧下、170℃でモノクロルベンゼンを除去した。その後、30kPaの減圧下、215℃で30分間加熱し、粗ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを得た。この粗ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートについて、NCO含量、酸度、加水分解性塩素、色数を測定、評価した。結果を表2に示す。
なお、NCO含量および酸度はJIS K1603法に従って測定し、加水分解性塩素はJIS K1556法に従って測定し、色数はメチルエチルケトン(MEK)で100倍希釈した際のハーゼン単位色数として評価した。
[Example 2, Comparative Examples 6 to 10]
The polymethylene polyphenyl polyamine obtained in Example 1 (Example 2) and Comparative Examples 1 to 5 (Comparative Examples 6 to 10) was made into a 6% by mass solution of monochlorobenzene, and then this solution was subjected to normal pressure. Then, cold reaction was carried out at 40 ° C. for 1 hour while adding liquefied phosgene dropwise. Subsequently, the temperature was raised to 95 ° C. and a hot reaction was carried out for 2 hours. Then, nitrogen was bubbled at 120 ° C. to remove excess phosgene, and monochlorobenzene was further removed at 170 ° C. under normal pressure. Thereafter, the mixture was heated at 215 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 30 kPa to obtain crude polymethylene polyphenyl polyisocyanate. The crude polymethylene polyphenyl polyisocyanate was measured and evaluated for NCO content, acidity, hydrolyzable chlorine, and color number. The results are shown in Table 2.
The NCO content and acidity were measured according to JIS K1603 method, hydrolyzable chlorine was measured according to JIS K1556 method, and the color number was evaluated as the Hazen unit color number when diluted 100-fold with methyl ethyl ketone (MEK).
表2に示されるように、実施例1で得られたポリメチレンポリフェニルポリアミンを原料としたポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは、酸度、加水分解性塩素、色数が低く、品質が良好であることがわかる。 As shown in Table 2, the polymethylene polyphenyl polyisocyanate using the polymethylene polyphenyl polyamine obtained in Example 1 as a raw material has low acidity, hydrolyzable chlorine, color number, and good quality. I understand.
1A,B ポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産装置
2A ホルマリン(ホルムアルデヒドの一部)
3A アニリン塩酸塩水溶液(アニリンの全仕込量の80〜95質量%)
4 ホルマリン(ホルムアルデヒドの残余量)
5 アニリン(アニリンの全仕込量の5〜20質量%)
11 第1反応器(第1縮合工程)
13 第2反応器(第2縮合工程)
14 保持器
15 異性化反応器(異性化工程)
1A, B Polymethylene polyphenyl polyamine
3A Aniline hydrochloride aqueous solution (80 to 95% by mass of the total charged amount of aniline)
4 Formalin (residual amount of formaldehyde)
5 Aniline (5-20% by mass of the total charge of aniline)
11 First reactor (first condensation step)
13 Second reactor (second condensation step)
14
Claims (11)
(A)前記アニリンの全仕込量の80〜95質量%と前記ホルムアルデヒドの全仕込量の一部とを、前記塩酸触媒存在下、塩化水素/アニリン(モル比)を0.99以下にして反応させる第1縮合工程、
(B)この第1縮合工程で得られた反応液と、前記ホルムアルデヒドの残余量とを混合して反応させる第2縮合工程、および
(C)この第2縮合工程で得られた反応液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合して異性化反応させる異性化工程、
を備え、
前記(A)第1縮合工程および(B)第2縮合工程の反応を、ともに20〜50℃で行うことを特徴とするポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法。 A process for continuously producing polymethylene polyphenyl polyamines by continuously reacting aniline with formaldehyde in the presence of a hydrochloric acid catalyst to produce polymethylene polyphenyl polyamines,
(A) Reaction of 80 to 95% by mass of the total charge of the aniline and a part of the total charge of formaldehyde in the presence of the hydrochloric acid catalyst with hydrogen chloride / aniline (molar ratio) of 0.99 or less. A first condensation step,
(B) a second condensation step in which the reaction solution obtained in the first condensation step and the residual amount of formaldehyde are mixed and reacted; and (C) a reaction solution obtained in the second condensation step; An isomerization step in which 5 to 20% by mass of the total charged amount of aniline is mixed and subjected to an isomerization reaction;
Equipped with a,
A continuous production method of polymethylene polyphenyl polyamine, wherein the reactions of (A) the first condensation step and (B) the second condensation step are both carried out at 20 to 50 ° C.
(B)この第1縮合工程で得られた反応液と、前記ホルムアルデヒドの残余量とを第2反応器に導入して20〜50℃で反応させる第2縮合工程、および
(C1)この第2縮合工程で得られた反応液を保持器に導入して50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、この加熱保持された反応液と前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを混合して90℃以上に加熱して異性化反応させる異性化工程、または、
(C2)第2縮合工程で得られた反応液と、前記アニリンの全仕込量の5〜20質量%とを保持器に導入して50〜80℃に加熱し、この温度で所定時間保持した後、これらを90℃以上に加熱して異性化反応させる異性化工程、
を備えることを特徴とする請求項1記載のポリメチレンポリフェニルポリアミンの連続式生産方法。 (A) 80 to 95% by mass of the total charge of the aniline and a part of the total charge of the formaldehyde are introduced into the first reactor, and hydrogen chloride / aniline (molar ratio) is added in the presence of the hydrochloric acid catalyst. A first condensation step in which the reaction is performed at 20 to 50 ° C. with 0.99 or less,
(B) a second condensation step in which the reaction solution obtained in the first condensation step and the remaining amount of formaldehyde are introduced into a second reactor and reacted at 20 to 50 ° C., and
(C1) The reaction solution obtained in the second condensation step is introduced into a cage and heated to 50 to 80 ° C. and held at this temperature for a predetermined time, and then the heated and held reaction solution and all of the aniline are mixed. An isomerization step in which 5 to 20% by mass of the charged amount is mixed and heated to 90 ° C. or more to cause an isomerization reaction, or
(C2) The reaction solution obtained in the second condensation step and 5 to 20% by mass of the total charged amount of aniline were introduced into a cage and heated to 50 to 80 ° C. and held at this temperature for a predetermined time. Then, an isomerization step in which these are heated to 90 ° C. or higher to cause an isomerization reaction,
Continuous production process of polymethylene polyphenyl polyamines according to claim 1, wherein you comprising: a.
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