KR100885224B1 - 기체상에서의 이소시아네이트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 아민과 포스겐의 반응을 폭/높이 비가 적어도 2/1인 내부 크기를 갖는 반응 채널에서 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

기체상에서의 이소시아네이트의 제조 방법{PRODUCTION OF ISOCYANATES IN THE GASEOUS PHASE}

본 발명은 1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 아민과 포스겐의 반응이 폭 대 높이 비가 적어도 2:1인 내부 치수를 갖는 반응 채널, 바람직하게는 판형 반응기에서 수행된다.

아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 다양한 방법들이 종래 기술로부터 공지되어 있다. EP-A-593 334는 기체상에서의 방향족 디이소시아네이트의 제조 방법에 대해 기재하는데, 이 방법에서는 디아민과 포스겐의 반응이 이동형 부품이 없고 관형 반응기의 세로축을 따라 벽이 좁아지는 관형 반응기에서 이루어진다. 그러나, 상기 방법은, 단지 관 벽이 좁아지는 것에 의한 출발 물질 스트림의 혼합은 적당한 혼합 부재를 사용하는 출발 물질 스트림의 혼합과 비교하여 혼합이 불충분하다는 문제점을 안고 있다. 일반적으로 불충분한 혼합은 바람직하지 않은 다량의 고형분 형성을 초래한다.

EP-A-699 657은 기체상에서의 방향족 디이소시아네이트의 제조 방법에 대해 기재하는데, 이 방법에서는 해당 디아민과 포스겐의 반응이 2 영역 반응기에서 이루어지며, 이때 반응기 총 부피의 20∼80%를 차지하는 제1 영역에서는 이상적 혼합이 이루어지고, 반응기 총 부피의 80∼20%를 차지하는 제2 영역에서는 플러그 플로우(plug flow)가 일어나는 것이 특징이라 할 수 있다. 그러나 반응 부피의 20% 이상이 전형적으로 역혼합되기 때문에 불균일한 체류 시간 분포가 발생하여 바람직하지 않은 다량의 고형물 형성을 초래할 수 있다.

EP-A-289 840은 기체상 포스겐화에 의한 디이소시아네이트의 제조 방법을 기재하는데, 상기 방법에 따르면 제조 과정은 이동형 부품이 없는 원통형 공간에서 200∼600℃에서 난류 중에서 이루어진다. 이동형 부품이 없기 때문에 포스겐 생성의 위험이 줄어든다. 벽 가까이의 유체 부재와 떨어진 원통형 공간(관)에서의 난류에 의해 관 속에는 비교적 양호한 균일한 흐름 분포가 형성되고, 이로 인하여 체류 시간 분포가 비교적 좁아지게 되며, 이것은, EP-A-570 799에 기재된 바와 같이 고형물의 형성을 감소시킬 수 있다.

EP-A-570 799는 기체상에서의 방향족 디이소시아네이트의 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 해당 디아민과 포스겐의 반응이 디아민의 비점보다 높은 온도의 관형 반응기에서 평균 접촉 시간을 0.5∼5초 이내로 하여 이루어진다. 상기 공보에 기재된 바와 같이, 반응 시간이 너무 길거나 너무 짧은 것은 원하지 않는 고형물 형성을 초래하게 된다. 따라서 평균 접촉 시간으로부터의 평균 편차가 6% 미만인 방법이 개시되어 있다. 이 접촉 시간은, 레이놀드 수가 4000 이상이거나 보덴슈타인 수가 100 이상인 것을 특징으로 하는 관 흐름 내에서 반응을 수행함으로써 유지한다.

EP-A-749 958은 3개의 1차 아미노기를 갖는 (시클로)지방족 트리아민의 기체상 포스겐화에 의한 트리이소시아네이트의 제조 방법을 기재하는데, 이 방법에서는 트리아민과 포스겐을 200∼600℃로 가열한 원통형 반응 공간에서 3 m/s 이상의 유속으로 서로 연속적으로 반응시킨다.

EP-A-928785는 아민의 기체상 포스겐화를 위해 미세구조 혼합기를 사용하는 것에 대해 기재한다. 미세구조 혼합기를 사용하는 것의 단점은 이소시아네이트 합성시에 극소량의 고형물이라도 그 형성을 완전히 배제할 수 없으며, 이 고형물은 혼합기를 막히게 하여 포스겐화 플랜트에서의 체류 시간을 감소시킬 수 있다는 것이다.

원통형 반응 공간을 이용하는 공지된 기체상 포스겐화 방법은 산업적 규모의 이소시아네이트 제조의 기술적 실현을 위한 두 가지 가능성을 제공한다. 첫째, 반응을, 직경이 플랜트의 생산 용량에 맞도록 조정된 단일 관 영역에서 수행할 수 있다. 초대량 생산 플랜트의 경우, 상기 개념은, 관 벽의 가열에 의해 흐름 중심에서의 반응 스트림(포스겐 및 아민)의 정확한 가열이 실현될 수 없다는 단점을 지닌다. 그러나 국부적인 온도 불균일은, 지나치게 높은 온도의 경우, 생성물 분해를 초래할 수 있고, 또는 지나치게 낮은 온도의 경우, 출발 물질에서 원하는 이소시아네이트로의 불충분한 전환을 초래할 수 있다. 기술적 실현에 있어서의 두 번째 가능성은 반응 혼합물을 개개의 부분 스트림으로 나누는 단계, 그 후 나누어진 부분 스트림을 더 작은 개별 관을 통해 나란히 이송하는 단계를 포함하며, 상기한 더 작은 관은 직경이 더 작기 때문에 더 용이하게 가열할 수 있다. 이 변형 공정의 단점은 각각의 개별 관의 부피 흐름이 제어되지 않는다면 막힐 위험이 비교적 높다는 것이다. 예를 들어 관 중 하나의 한 지점에서 침전이 발생하면 이 관을 통한 흐름의 압력 저하가 더 커진다. 따라서 반응 기체는 자동적으로 다른 관을 향해 더 많이 일탈하게 된다. 침전물을 함유하는 관은 유량이 더 적어진다. 그러나 막히기 시작하는 관 내의 흐름이 더 적어지면, 그 관 내 흐름의 체류 시간이 더 길어지게 되며, EP 570 799에 설명되어 있는 바와 같이 고형물 형성을 증가시키는 결과를 초래한다. 게다가 저속 흐름으로부터 임의의 고형물이 관 벽에 실질적으로 더 쉽게 침전하게 되며, 이로 인하여 막힘 현상이 가속된다.

요약하면, 산업적 기체상 포스겐화에 있어서, 대형 관의 사용은 전체 흐름을 가열해야 하는 문제점을 안고 있으며, 훨씬 더 작은 관의 사용은 이 관을 통한 흐름이 불균일해질 수 있는 위험을 초래한다고 말할 수 있다. 상기 문제점 둘 다 반응의 불균일한 진행을 초래하고, 이로 인하여 고형물이 생성되며, 플랜트의 작업성이 감소된다.

본 발명의 목적은 기체상 포스겐화에 의한 이소시아네이트의 제조 방법을 제공하는 것으로, 이 방법에 의하면 고형물 형성의 방지가 불완전할 수 있음에도 불구하고 생산 플랜트, 특히 산업적 생산 플랜트의 작동 시간을 아주 장시간으로 할 수 있을 뿐 아니라 열 교환 표면적을 넓힐 수 있다.

본 발명자들은 기체상에서의 아민의 연속 포스겐화를, 반응이 비원통형 반응 채널, 바람직하게는 판형 반응기[이 반응기는 반응물의 유리한 가열을 가능하게 하는 높이를 보유하며, 높이보다 최소 2배의 폭을 지닌다]에서 이루어질 경우, 예를 들어 생산 플랜트의 작동 시간을 훨씬 더 길어지도록 유리하게 수행할 수 있다는 놀라운 사실에 의해 상기 목적이 달성된다는 것을 발견하였다.

그러므로 본 발명은 1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 아민과 포스겐의 반응이 폭 대 높이 비가 적어도 2:1인 내부 치수를 갖는 반응 채널에서 이루어진다.

본 발명은 또한 1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하기 위하여, 폭 대 높이 비가 적어도 2:1인 내부 치수를 갖는 판형 반응기를 사용하는 용도에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하기 위하여, 전술한 판형 반응기를 적어도 2개 포함하는 반응기 블록을 사용하는 용도에 관한 것이다.

본 발명에 사용되는 반응 채널은 일반적으로 포스겐화 반응에 대해 실질적으로 불활성인 재료로 이루어진다. 또한, 이 반응 채널은 최대 10 bar, 바람직하게는 최대 20 bar의 압력을 견뎌야 한다. 적합한 재료의 예로는 금속, 예컨대 강철, 은 또는 구리, 유리, 세라믹 또는 이들의 균질 또는 불균질 혼합물이 있다. 강철 반응기를 사용하는 것이 바람직하다.

사용되는 반응 채널은 실질적으로 평행육면체(right parallelepiped)인 것이 바람직하다. 사용되는 반응 채널은 폭 대 높이 비가 적어도 2:1, 바람직하게는 적어도 3:1, 특히 바람직하게는 5:1, 특히 적어도 10:1이다. 폭 대 높이 비의 상한선은 반응 채널의 목적 용량에 좌우되며, 기본적으로 제한되지는 않는다. 폭 대 높이 비가 5,000:1, 바람직하게는 1,000:1 이하인 반응 채널이 기술상 적절한 것으로 입증되었다.

반응 채널의 높이는 일반적으로 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들어 높이가 예컨대 40 cm인 높은 반응 채널에서 반응을 수행하는 것이 가능하다. 그러나, 반응기 벽과의 열 교환이 더 잘 이루어져야 한다면, 반응은 높이가 낮은 반응 채널, 예를 들어 높이가 수 cm 또는 수 mm인 반응 채널에서 수행할 수 있다.

일반적으로, 반응 채널은 높이가 1 mm∼50 cm, 바람직하게는 2 mm∼20 cm이고, 특히 바람직하게는 3 mm∼3 cm이다.

반응 채널의 길이는 반응에서의 목적 전환율에 좌우되며, 일반적으로 반응 채널 높이의 10배, 바람직하게는 20배, 특히 50배이다. 반응기의 길이는 바람직하게는 반응 채널 높이의 10,000배를 넘지 않으며, 특히 바람직하게는 5,000배, 특히 4,000배를 넘지 않는다.

바람직한 구체예에서 반응 채널의 길이는 1 m 이상, 통상 2∼50 m, 바람직하게는 5∼25 m, 특히 바람직하게는 10∼20 m이다.

사용되는 반응 채널은 실질적으로 평행육면체인 것이 바람직하다. 그러나 기술상의 디자인에 따라 둥근 모서리 및/또는 엣지(edge)를 가질 수 있다. 평행육면체를 형성하는 표면은 또한 평면이 아니라 곡면일 수 있다. 높이, 폭 또는 길이가 평행육면체의 모든 부분에서 동일한 것은 아니라면, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구의 범위에 개시된 반응 채널의 내부 치수에 대한 그러한 값은 평균 높이, 평균 폭 또는 평균 길이에 해당한다. 반응 채널의 가능한 구체예는 도 1의 다이아그램 1∼8에 도시되어 있다.

반응 채널의 벽은 평활할 수도 있고, 윤곽(profile)을 나타낼 수도 있다. 적합한 윤곽도의 예는 그루브형 및 파형이다.

본 발명에서 사용되는 반응 채널은 판형 반응기인 것이 바람직하다. 이것은 판형 층으로 이루어진 것이 바람직하다. 직사각형의 판형 층이 특히 바람직하게 사용된다. 일반적으로 판형 반응기는 4개의 직사각형의 판형 재료로 구성되어, 판형 반응기가 바람직하게는 평행육면체의 형상을 갖도록 할 수 있다. 그러한 평행육면체의 엣지의 각은 약 90°이나 이들은 다른 한편으로는 둥근 형상일 수도 있다.

적어도 한 엣지가 약 90°로 구부러진 2개의 판형 층으로 판형 반응기를 조립하여, 평행육면체 반응 채널을 형성하는 것도 가능하다.

바람직한 구체예에서, 반응 채널은 입구에 분배 부재를 포함하는데, 이 분재 부재는 반응 채널의 실질적으로 폭 전체에 매우 균일하게 기체 스트림을 분배하는 적합한 편향 부재를 포함한다. 상기 편향 부재는, 예를 들어 만곡형 금속 시트로 구성될 수 있다.

반응 성분인 아민과 포스겐은 반응 채널로 도입되기 전에 또는 반응 채널 내에서 혼합될 수 있다. 따라서 혼합 유닛, 예를 들어 노즐을 반응 채널의 상류에 설치할 수 있는데, 그 결과 포스겐과 아민을 함유하는 혼합된 기체 스트림이 반응 채널로 유입된다.

바람직한 구체예에서, 포스겐 스트림이 먼저, 분배 부재에 의해 반응 채널의 폭 전체에 매우 균일하게 분배된다. 아민 스트림은 반응 채널의 시작 부분에서 공급되며, 여기서 구멍 또는 혼합 노즐이 구비된 분배기 채널이 반응 채널로 도입되고, 이 분배기 채널은 바람직하게는 반응 채널의 폭 전체에 걸쳐서 연장된다. 구멍 또는 혼합 노즐로부터 나온 아민은 불활성 매체와 혼합될 수 있으며, 이는 포스겐 스트림으로 공급된다.

불활성 매체는 반응 온도에서 기체 형태로 존재하며, 출발 물질과 반응하지 않는 매체이다. 예를 들어, 질소, 희가스, 예컨대 헬륨 또는 아르곤, 또는 방향족 화합물, 예컨대 클로로벤젠, 디클로로벤젠 또는 크실렌을 사용할 수 있다. 불활성 매체로서 질소를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 분해되지 않고 기체상으로 전환될 수 있는 1차 아민이 본 발명의 신규 방법에 사용될 수 있다. 탄소수 1∼15의 지방족 또는 지환족 탄화수소를 기준으로 한, 아민, 특히 디아민이 본 발명에 특히 적합하다. 그 예로는 1,6-디아미노헥산, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸시클로헥산(IPDA) 및 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄이 있다. 1,6-디아미노헥산(HDA)이 바람직하게 사용된다.

바람직하게는 분해되지 않고 기체상으로 전환될 수 있는 방향족 아민 역시 본 발명의 신규 방법에 사용될 수 있다. 바람직한 방향족 아민의 예로는 톨루엔디아민(TDA), 이들의 2,4- 또는 2,6-이성질체 또는 그 혼합물, 디아미노벤젠, 나프탈렌디아민(NDA) 및 2,4'- 또는 4,4'-메틸렌(디페닐아민)(MDA) 또는 이들의 이성질체 혼합물이 있다.

본 발명의 신규 방법에서는 아미노 기에 비해 과량의 포스겐을 사용하는 것 이 유리하다. 일반적으로 포스겐 대 아미노 기의 몰비는 1.1:1∼20:1이고, 바람직하게는 1.2:1∼5:1로 존재한다.

본 발명 방법을 수행하기 위해서는 혼합 전에 반응물 스트림을, 일반적으로 100∼600℃의 온도, 바람직하게는 200∼500℃의 온도로 예열하는 것이 유익할 수 있다. 반응 채널에서의 반응은 일반적으로 150∼600℃, 바람직하게는 250∼500℃의 온도에서 일어난다. 본 발명 방법은 연속 수행되는 것이 바람직하다.

바람직한 구체예에서 반응 채널의 치수 및 유속은 난류, 즉 레이놀드 수가 약 2,300 이상, 바람직하게는 2,700 이상인 흐름이 존재하도록 설정한다. 레이놀드 수는 반응 채널의 수력학적 직경을 이용하여 계산한다. 바람직하게는 기체상 반응물은 2∼150 m/초, 바람직하게는 30∼100 m/초의 유속으로 반응 채널을 통과한다.

본 발명 방법에서는 평균 접촉 시간이 일반적으로 0.05∼5초, 바람직하게는 0.06∼1초, 특히 바람직하게는 0.1∼0.45초이다. 평균 접촉 시간은 출발 물질의 혼합 개시 시점에서부터 후처리 단계에서 반응 채널로부터 배출된 후에 반응 기체의 세척 시점까지의 시간을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직한 구체예에서 본 발명의 신규 방법에서의 흐름은 보덴슈타인 수가 10을 초과하는 수, 바람직하게는 100을 초과하는 수, 특히 바람직하게는 500을 초과하는 수를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명 신규 방법의 바람직한 구체예는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.

도 2에서의 부호는 다음과 같은 의미를 갖는다.

I 아민 용기

II 포스겐 용기

III 혼합 유닛

IV 반응 채널

V 후처리 단계

VI 정제 단계

1 용매 공급물

2 아민 공급물

3 불활성 매체 공급물

4 포스겐 공급물

5 염화수소, 포스겐 및/또는 불활성 매체의 배출물

6 용매 배출물

7 이소시아네이트 배출물

아민 용기에서 아민은 필요에 따라 캐리어 기체로서의 불활성 매체와 함께 기체상으로 전환되어 혼합 유닛으로 공급된다. 유사하게 포스겐 용기로부터의 포스겐이 혼합 유닛으로 이송된다. 예를 들어 노즐 또는 정적 혼합기로 구성될 수 있는 혼합 유닛에서 혼합된 후, 포스겐, 아민 및 필요에 따라 불활성 매체를 포함하는 기체상 혼합물은 반응 채널로 이송된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 유닛은 독립적인 반응 단계일 필요는 없으며, 오히려 혼합 유닛을 반응 채널로 통합시키는 것이 유리할 수 있다. 혼합 유닛 및 반응 채널을 포함하는 통합된 유닛의 바람직한 구체예가 도 3에 도시되어 있다.

반응 혼합물은 반응 채널에서 반응한 후, 후처리 단계로 유입된다. 후처리 단계는 바람직하게는 세척 타워이며, 형성된 이소시아네이트가 불활성 용매 중에서의 응축에 의해 기체상 혼합물로부터 분리되는 한편, 과량의 포스겐, 염화수소 및 임의의 불활성 매체는 기체상 형태로 후처리 단계를 통과한다. 적합한 불활성 용매는 바람직하게는 비치환되거나 또는 할로겐으로 치환된 방향족 탄화수소, 예를 들어 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 톨루엔이다. 불활성 용매의 온도는 아민에 속하는 카바모일 클로라이드의 분해 온도보다 높게 유지하는 것이 특히 바람직하다.

후속 정제 단계에서는, 이소시아네이트가, 바람직하게는 증류에 의해 용매로부터 분리된다. 이때 염화수소, 불활성 매체 및/또는 포스겐을 포함하는 잔류 불순물 역시 분리 제거할 수 있다.

도 3은 반응 채널의 바람직한 구체예를 도시한다. 이 구체예에서 반응 채널은 2개의 유출구, 분배 부재 및 수집 부재를 포함하는 판형 반응기로 이루어진다.

도 3에서의 부호는 다음과 같은 의미를 갖는다.

1 포스겐 스트림의 공급물

2 분배 부재

3 편향 부재

4 아민용 유출구가 구비된 분배기 채널

5 아민 공급물

6 판형 반응기

7 수집 부재

8 유출 채널

9 아민용 유출구

사용되는 기체상 포스겐 스트림은 분배 부재에 의해 판형 반응기의 폭 전체에 걸쳐서 매우 균일하게 분배된다. 예를 들어 각이 있는 금속 시트로 이루어질 수 있는 편향 부재가 상기 목적에 사용될 수 있다. 아민은 분배기 채널을 통해 첨가되며, 상기 분배기 채널은 바람직하게는 판형 반응기의 폭 전체에 걸쳐서 연장되고, 바람직하게는 분배 부재에 공간적으로 인접하게 배치된다. 분배기 채널은 바람직하게는 판형 반응기에서 중간 높이에 배치되며, 구멍 또는 혼합 노즐을 포함하는데, 이를 통해 아민 스트림이 판형 반응기로 공급되고 이로써 포스겐 스트림과 혼합될 수 있다. 판형 반응기의 다른 쪽 말단에서는 기체 스트림이 바람직하게는 수집 부재에 집적되고, 그 후 후처리 단계로 공급된다.

이소시아네이트 세척용 불활성 용매의 첨가는 세척 타워에서 실시되고/되거나, 판형 반응기(6)의 유출구 영역에서와 같이 앞 부분에서, 및/또는 판형 반응기(6)와 수집 부재(7) 사이에서, 및/또는 수집 부재(7)에서, 및/또는 유출 채널(8)에서 이루어질 수 있다. 바람직한 구체예에서 반응 채널로부터의 반응 기체는 반응 채널에서의 동일한 체류 시간 후에 가능한 한 오랫동안 불활성 용매와 접촉하게 된다. 바람직한 구체예에서 불활성 용매는 상기한 지점에 설치된 노즐에 의해 반응 기체와 접촉하게 된다.

바람직한 구체예에서 본 발명의 신규 방법은 반응기 불록에서 수행되는데, 상기 반응기 불록은 2개 이상, 바람직하게는 2∼20개의 전술한 반응 채널, 바람직하게는 판형 반응기를 포함한다. 이 반응 채널은 반응기 블록 내의 원하는 위치에 배치할 수 있으며, 바람직하게는 서로 적층 배치한다. 적합한 반응기 블록은, 예를 들어 그 내부에 2개 이상의 반응 채널이 배치되어 있는 적절한 치수의 관이다. 그 결과 포스겐과 아민의 반응은 본 발명의 반응 채널에서만 일어나고, 반응기 블록에서는 일어나지 않는다. 반응기 블록은 단순히 반응 채널을 위한 일종의 덮개로서 작용한다.

특히 바람직한 구체예에서 반응기 블록은 반응 채널 외에도 개개의 반응 채널 사이에서 흐를 수 있는 유체를 포함한다. 이 유체는 열을 제거하는 작용을 하며, 즉 반응 채널 내부의 온도 조절 역할을 한다. 적합한 유체는 분해되지 않고 최대 약 350℃의 온도를 견디는 물질, 예를 들어 열 전달 오일, 예컨대 Marlotherm(등록상표명), 또는 염 용융물, 예컨대 나트륨/칼륨 니트라이트 및/또는 나트륨/칼륨 니트레이트이다. 증발 냉각에 의한 열 제거, 예를 들어 물에 의한 열 제거 역시 가능하다.

하기 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.

실시예 1: 판형 반응기의 사용

40 mol/h의 헥사메틸렌디아민과 40 mol/h의 모노클로로벤젠을 서로 혼합하고, 증발시키고, 320℃로 예열하였다. 형성된 기체 스트림을 160 mol/h의 기체상 포스겐과 혼합하고, 이것을 마찬가지로, 2개의 유입구가 서로 반대편에 위치하는 혼합 챔버로 이루어진 혼합 노즐 장치에서 320℃로 예열하였으며, 이때 포스겐 유입구 측 및 헥사메틸렌디아민/모노클로로벤젠 유입구 측에서의 유입 속도는 각각의 경우 80 m/s였다. 혼합 챔버로부터 배출되는 기체 혼합물은 폭 8 mm, 높이 62.8 mm 및 길이 20 m의 직사각형 채널로 이송되었다. 이 채널은 62.8 mm 폭의 양 측벽에서 전기 가열 테이프에 의해 320℃의 온도로 가열되었다. 채널로부터 배출된 후 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)는, 공지된 방식으로(예를 들어 US 2,480,089 참조), 165℃에서 모노클로로벤젠을 사용하여 관련 카바모일 클로라이드의 분해 온도보다 높은 온도에서 반응 혼합물 밖으로 선택적으로 세척되었다. 원하는 HDI를 세척 매체인 모노클로로벤젠으로부터 증류에 의해 분리하였으며, 수율은 98.5%였다. 세척 타워에 감압을 적용함으로써 세척 타워와 상류 반응 관 내에 350 mbar의 절대 압력을 설정하였다. 채널과 혼합 장치 사이에, 또 세척 타워 내에 압력 측정 수단을 설치하였다. 실험 개시시에, 혼합기와 채널 사이의 압력 측정 지점 사이에, 또 세척 타워로의 진입 지점에서의 압력 측정 지점에 약 79 mbar의 압력차가 형성되었으며, 이는 대략 관 내에서의 마찰로 인한 흐름의 압력 저하분에 해당하는 것이다. 24 시간의 작동 시간 후에도 여전히 압력차가 증가한 징후가 보이지 않았으며, 이는 관 내에서의 고형물 형성으로 인하여 자유 횡단면이 감소하였음을 암시하는 것이다.

비교예 2: 모든 관의 횡단면적 합계가 두 판 사이의 횡단면적에 상응하는, 10개의 평행한 부분 관으로 이루어진 관형 반응기의 사용

실시예 1과 유사하게, 40 mol/h의 헥사메틸렌디아민과 40 mol/h의 모노클로로벤젠을 서로 혼합하고, 증발시키고, 320℃로 예열하였다. 형성된 기체 스트림을 160 mol/h의 기체상 포스겐과 혼합하고, 이것을 마찬가지로, 2개의 유입구가 서로 반대편에 위치하는 혼합 챔버로 이루어진 혼합 노즐 장치에서 320℃로 예열하였으며, 이때 포스겐 유입구 측 및 헥사메틸렌디아민/모노클로로벤젠 유입구 측에서의 유입 속도는 각각의 경우 80 m/s였다. 혼합 챔버로부터 배출되는 기체 혼합물은 원형 직경 8 mm 및 길이 20 m의 10개의 평행한 관에 분배되었다. 이 관은 전기 가열 테이프에 의해 320℃로 가열되었다. 관으로부터 배출된 후 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)는, 공지된 방식으로(예를 들어 US 2,480,089 참조), 165℃에서 모노클로로벤젠을 사용하여 관련 카바모일 클로라이드의 분해 온도보다 높은 온도에서 반응 혼합물 밖으로 선택적으로 세척되었다. 원하는 HDI를 세척 매체인 모노클로로벤젠으로부터 증류에 의해 분리하였으며, 수율은 98.5%였다. 세척 타워에 감압을 적용함으로써 세척 타워와 상류 반응 관 내에 350 mbar의 절대 압력을 설정하였다. 관과 혼합 장치 사이에, 또 세척 타워 내에 압력 측정 수단을 설치하였다. 실험 개시시에, 혼합기와 반응관 사이의 압력 측정 지점 사이에, 또 세척 타워로의 진입 지점에서의 압력 측정 지점에 약 162 mbar의 압력차가 형성되었으며, 이는 대략 관 내에서의 마찰로 인한 흐름의 압력 저하분에 해당하는 것이다. 24 시간의 작동 시간 후에 관 중 하나에서의 압력차는 162 mbar에서 187 mbar로 증가하였으며, 이는 관 내에서의 고형물 형성으로 인하여 자유 횡단면이 감소하였음을 암시하는 것이다. 그 후 실험을 종료하였다.

Claims (10)

1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의한 이소시아네이트의 제조 방법으로서, 폭 대 높이 비가 2:1 이상인 내부 치수를 갖는 반응 채널에서 아민과 포스겐의 반응을 수행하는 것인 방법.

제1항에 있어서, 상기 반응 채널이 폭 대 높이 비가 적어도 2:1인 내부 치수를 갖는 판형 반응기인 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응 채널의 내부 치수가 1 mm∼50 cm의 높이를 갖는 것인 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응 채널의 길이가 반응 채널의 높이의 10배∼10,000배인 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 사용된 1차 아민이 톨루엔디아민, 1,6-디아미노헥산, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸시클로헥산 또는 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄인 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서, 사용된 기체상 포스겐은 반응 채널 입구의 분배 부재에 의해 반응 채널의 폭 전체에 분배하며, 분배된 포스겐 스트림으로 기체상 아민을 공급하는 것인 방법.

제2항에 있어서, 제2항에 기재된 판형 반응기를 2개 이상 포함하는 반응기 블록에서 반응을 수행하는 것인 방법.

제7항에 있어서, 상기 반응기 블록은 판형 반응기를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 온도 조절을 위한 유체를 포함하는 것인 방법.

1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 데 사용하기 위한, 제1항 또는 제2항에 기재된 반응 채널.

1차 아민과 포스겐의 기체상 반응에 의해 이소시아네이트를 제조하는 데 사용하기 위한, 제7항 또는 제8항에 기재된 반응기 블록.

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