PT2323973E - Processo para a produção de isocianatos aromáticos - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE ISOCIANATOS AROMÁTICOS" A presente invenção refere-se a um processo para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase líquida, eventualmente na presença de pelo menos um meio inerte, em que primeiro a amina e o fosgénio são misturados numa câmara de mistura de modo a formar uma mistura reacional e a mistura reacional é introduzida num reator. A amina é adicionada através de um orifício disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura e o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. Pelo menos um plano está disposto a montante na direção de fluxo principal da mistura reacional e pelo menos um plano está disposto a jusante relativamente ao orifício para a adição da amina. A produção de isocianatos por fosgenização das aminas correspondentes em princípio pode ser realizada por fosgenização em fase líquida ou por fosgenização em fase gasosa. A fosgenização em fase líquida é caracterizada por a reação poder ser realizada a temperaturas mais reduzidas do que a fosgenização em fase gasosa e não ser necessária qualquer evaporação dos edutos.
No caso da fosgenização em fase líquida um fluxo de edutos com elevado teor de aminas é adicionado na fase líquida. Este é misturado com um fluxo de edutos com elevado teor de fosgénio. Neste caso o fosgénio pode ser dissolvido num agente solvente inerte. Subsequentemente o fluxo de edutos 2 com elevado teor de fosgénio é injetado numa câmara de mistura, na qual este é misturado com o fluxo de edutos com elevado teor de aminas. A amina e o fosgénio são transformados em isocianatos correspondentes mediante a libertação de HCI. É necessária uma mistura rápida da amina com o fosgénio, considerando que o isocianato obtido no caso de uma concentração de fosgénio demasiado reduzida com a amina excedentária reage de modo a formar ureia ou outros produtos secundários perturbadores, sólidos e altamente viscosos. Por este motivo são necessários uma mistura rápida e um tempo de permanência reduzido na câmara de reação.
Um dispositivo, em que primeiro a amina e o fosgénio são misturados numa câmara de mistura de modo a formar uma mistura reacional e a mistura reacional subsequentemente é introduzida num reator, sendo que a amina é adicionada através de um orifício disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura e que o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura, é conhecido por exemplo da DD-A 300 168. A presente invenção tem por objetivo disponibilizar um processo para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase líquida, em que comparativamente com os processos conhecidos do estado da técnica pode ser alcançada uma geração de componentes adicionais mais reduzida. 3 0 referido objetivo é alcançado através de um processo para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase liquida, eventualmente na presença de pelo menos um meio inerte, em que primeiro a amina e o fosgénio são misturados numa câmara de mistura de modo a formar uma mistura reacional e subsequentemente a mistura reacional é introduzida num reator. A amina é adicionada através de um orificio disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura e o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. Neste caso pelo menos um plano está disposto a montante na direção de fluxo principal da mistura reacional e pelo menos um plano está disposto a jusante relativamente ao orifício para a adição da amina. 0 tempo de permanência médio da mistura reacional na câmara de mistura é no máximo de 18,5 ms.
Devido ao tempo de permanência reduzido da mistura reacional na câmara de mistura de no máximo 18,5 ms comparativamente com os processos conhecidos do estado da técnica pode ser alcançada uma geração de componentes adicionais reduzida.
Neste caso o tempo de permanência médio na câmara de mistura resulta da seguinte fórmula:
V
Em que ts representa o tempo de permanência, V representa o volume e V* representa o fluxo volumétrico total dos fluxos 4 de edutos. Neste caso o volume da câmara de mistura é o volume até à extremidade do estreitamento, quer dizer, até à entrada para a zona de secção transversal constante que se liga à câmara de mistura. 0 volume da válvula central, que pende para a câmara de mistura, não faz parte do volume da câmara de mistura. A amina utilizada para a produção de isocianatos é por exemplo uma monoamina, uma diamina, uma triamina ou uma amina de qualidade elevada. Contudo preferencialmente são utilizadas monoaminas ou diaminas. Em função da amina utilizada são obtidos os monoisocianatos, os diisocianatos, os triisocianatos ou os isocianatos de qualidade elevada correspondentes. Preferencialmente de acordo com o processo de acordo com a presente invenção são produzidos monoisocianatos ou diisocianatos.
As aminas e cicloalifáticos cicloalifáticos sistema em anel os isocianatos podem ser alifáticos, ou aromáticos. Os isocianatos são aqueles que contêm pelo menos um cicloalifático. aqueles, que apresentam estão ligados a cadeias
Os isocianatos alifáticos são apenas grupos isocianatos, que lineares ou ramificadas.
Os isocianatos aromáticos são aqueles, que apresentam pelo menos um grupo isocianato ligado a pelo menos um sistema em anel aromático.
Os isocianatos (ciclo)alifáticos no âmbito do presente pedido referem-se aos isocianatos cicloalifáticos e/ou alifáticos. 5
Os exemplos de diisocianatos aromáticos são 2,4'- ou 4,4'-metileno-di(fenilisocianato) (MDI) monomérico assim como os respetivos oligómeros mais elevados (PMDI) ou respectivaas misturas, 2,4'- e/ou 4,4'-toluenodiisocianato (TID) e 1,5'-ou 1,8'-naftildiisocianato (NDI).
Os diisocianatos (ciclo)alifáticos preferidos são aqueles com 4 a 20 atómos de carbono.
Os exemplos de diisocianatos convencionais são 1,4'-tetrametilenodiisocianato, hexametilenodiisocianato (1,6'-diisocianatohexano), 1,8'-octametilenodiisocianato, 1,10'-decametilenodiisocianato, 1,12'-dodecametilenodiisocianato, 1, 14'- tetradecametilenodiisocianato, derivados de lisinadiisocianato, tetrametilxilenodiisocianato (TMXDI), trimetilhexanodiisocianato ou tetrametilhexanodiisocianato, assim como misturas isoméricas de 3 (ou 4)-,8 (ou 9)-bis(isocianatometil)-triciclo [5.2.1.O2'6]decano, assim como diisocianatos cicloalifáticos, tais como 1,4'-, 1,3'- ou 1,2'-diisocianato-ciclohexano, 4,4'- ou 2,4'-di (isocianatociclo-hexil)metano, l-isocianato-3,3,5-trimetil-5-(isocianatometil)ciclo-hexano (Isoforonadiisocianato), 1,3'- ou 1,4'-bis(isocianatometil)ciclohexano, 2,4- ou 2,6'-diisocianato-1-metil-ciclohaxano.
As misturas isoméricas e oligoméricas de MDI/PMDI assim como as misturas isoméricas de TDI são particularmente preferidas. 6
Para a produção de monoisocianatos podem igualmente ser utilizadas aminas alifáticas, cicloalifáticas ou aromáticas. Como amina aromática é preferida a anilina. 0 fosgénio antes da respetiva adição na câmara de mistura pode ser dissolvido com um agente dissolvente inerte. Como agentes dissolventes inertes, nos quais pode ser dissolvido o fosgénio, são adequados por exemplo hidrocarbonetos aromáticos clorados, por exemplo monoclorobenzeno ou diclorobenzeno ou igualmente tolueno. A razão de fosgénio para agente dissolvente preferencialmente situa-se no intervalo compreendido entre 1:0 e 1:2, particularmente no intervalo compreendido entre 1:0 e 1:1.
De acordo com uma forma de realização preferida o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. Os orifícios de alimentação, através dos quais é adicionado o fosgénio, neste caso preferencialmente estão dispostos, de modo que as direções principais dos orifícios de alimentação se cruzam no eixo da câmara de mistura. Devido à disposição dos orifícios de alimentação, de modo que as direções principais se cruzam no eixo da câmara de mistura, os feixes de fosgénio adicionados através dos orifícios de alimentação atuam diretamente sobre a amina, que é adicionada através de um orifício disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura. Deste modo é realizada uma mistura rápida de fosgénio e de amina. Mais particularmente os feixes de fosgénio, que saem dos orifícios de alimentação, cruzam-se igualmente no eixo da câmara de mistura. Por conseguinte é obtida uma 7 distribuição de fosgénio homogénea na direção de fluxo da amina.
Além disso preferencialmente os orifícios de alimentação do primeiro plano relativamente aos orifícios de alimentação do segundo plano estão dispostos de forma torcida em torno do eixo da câmara de mistura. Particularmente preferencialmente os orifícios de alimentação no caso de dois orifícios de alimentação por plano respetivamente estão dispostos de forma torcida em 90 graus uns relativamente aos outros. A câmara de mistura, na qual a amina é misturada com o fosgénio, preferencialmente apresenta uma relação de comprimento para diâmetro (relação UD) , que se situa no intervalo compreendido entre 1 e 2 e particularmente no intervalo compreendido entre 1 e 1,5. O orifício disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura, através do qual é adicionada a amina, preferencialmente pende para a câmara de mistura. Para este efeito o orifício, através do qual é adicionada a amina, é concebido por exemplo como válvula Neste caso o orifício, através do qual é adicionada a amina, é o orifício de saída da válvula. A relação do diâmetro do orifício, através do qual é adicionada a amina, relativamente ao diâmetro da câmara de mistura preferencialmente situa-se no intervalo compreendido entre 0,05 e 0,5, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,1 e 0,4 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,15 e 0,35.
Quando o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura, sendo que um plano está disposto a montante na direção de fluxo principal da mistura reacional e pelo menos um plano está disposto a jusante relativamente ao orificio para a adição da amina, a relação da distância do plano, que está disposto a jusante relativamente ao orificio, através do qual é adicionada a amina, para o orificio, através do qual é adicionada a amina, relativamente ao diâmetro da câmara de mistura situa-se no intervalo compreendido entre 0 e 1, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,01 e 0,5 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,05 e 0,2. Quando o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em mais do que um plano disposto perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura, que estão dispostos na direção de fluxo principal da mistura reacional a jusante do orificio, através do qual é adicionada a amina, a distância dos orifícios de alimentação do plano, que está mais próximo do orifício, através do qual é adicionada a amina, corresponde à distância do plano dos orifícios de alimentação, quando apenas um plano está disposto a jusante do orifício, através do qual é adicionada a amina.
Quando o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em pelo menos dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura, sendo que um plano está disposto a montante na direção de fluxo principal da mistura reacional e um plano está disposto a jusante relativamente ao orifício para a adição da amina, a relação da distância do plano, que está disposto a montante relativamente ao orifício, através do qual é adicionada a amina, para o orifício, através do qual é adicionada a amina, relativamente ao diâmetro da câmara 9 de mistura situa-se no intervalo compreendido entre 0 e 1, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,01 e 0,5 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,05 e 0,2. Quando o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em mais do que um plano disposto perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura, que estão dispostos na direção de fluxo principal da mistura reacional a montante do orifício, através do qual é adicionada a amina, a distância dos orifícios de alimentação do plano, que está mais próximo do orifício, através do qual é adicionada a amina, corresponde à distância do plano dos orifícios de alimentação, quando apenas um plano está disposto a montante do orifício, através do qual é adicionada a amina.
Preferencialmente o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em no máximo cinco planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. Mais preferencialmente o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em no máximo três planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura e particularmente preferencialmente o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação em dois planos dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. O número de orifícios de alimentação nos planos individuais preferencialmente é de no máximo cinco, mais preferencialmente quatro e particularmente dois. Devido ao número de orifícios de alimentação nos planos individuais é obtida uma boa distribuição do fosgénio na câmara de mistura. Além disso, preferencialmente os orifícios dos 10 planos individuais estão torcidos uns relativamente aos outros, de modo que os orifícios de alimentação dos planos individuais na direção de fluxo não estão alinhados. No caso de orifícios de alimentação em mais de dois planos os orifícios de alimentação dos planos individuais preferencialmente estão torcidos de forma homogénea uns relativamente aos outros. O ângulo, pelo qual os planos individuais estão torcidos uns relativamente aos outros, neste caso preferencialmente é calculado através da seguinte fórmula: 10 a
ISO
r sendo que a é o ângulo, pelo qual os planos estão torcidos um relativamente ao outro e z6 o número de orifícios por plano. O diâmetro dos orifícios de alimentação, através dos quais é adicionado o fosgénio, preferencialmente é mais reduzido do que a distância dos planos, nos quais estão dispostos os orifícios de alimentação. Preferencialmente o diâmetro dos orifícios de alimentação relativamente ao diâmetro da câmara de mistura situa-se no intervalo compreendido entre 0,01 e 0,5, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,02 e 0,3 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,03 e 0,25.
Os orifícios de alimentação podem desembocar em qualquer ângulo arbitrário na câmara de mistura. Preferencialmente os eixos dos orifícios de alimentação intersetam com o eixo da câmara de mistura, particularmente preferencialmente os 11 orifícios de alimentação desembocam com um ângulo de 90° na câmara de mistura.
Os orifícios de alimentação, através dos quais é adicionado o fosgénio, preferencialmente são orifícios de válvula. Quer dizer, que o fosgénio é introduzido na câmara de mistura através de tubulações e que na extremidade das tubulações um estreitamento de secção transversal é concebido sob a forma de uma válvula. A partir da válvula o fosgénio entra na câmara de mistura. O orifício de alimentação do fosgénio neste caso preferencialmente está nivelado com a câmara de mistura. As válvulas tanto podem apresentar orifícios de forma orbicular como de forma não orbicular. A câmara de mistura, na qual a amina é misturada com o fosgénio, preferencialmente é simetricamente rotativa. Quando a câmara de mistura apresenta uma secção transversal circular, o diâmetro da câmara de mistura designa sempre o diâmetro hidráulico.
Na respetiva extremidade a jusante a câmara de mistura preferencialmente apresenta um estreitamento de diâmetro, através do qual é realizada uma remistura da mistura reacional. A remistura é gerada através do redirecionamento do fluxo por meio do estreitamento de diâmetro. O estreitamento de diâmetro na extremidade a jusante da câmara de mistura preferencialmente é concebido com um ângulo compreendido entre 10° e 80° relativamente ao eixo da câmara de mistura. Mais preferencialmente o estreitamento de diâmetro na extremidade a jusante é concebido com um ângulo compreendido entre 15° e 60° e 12 particularmente preferencialmente com um ângulo compreendido entre 18° e 40° relativamente ao eixo da câmara de mistura. O estreitamento de diâmetro na extremidade a jusante da câmara de mistura preferencialmente é um estreitamento cónico. A relação do diâmetro do estreitamento de diâmetro, no qual é reduzida a secção transversal, relativamente ao diâmetro da câmara de mistura situa-se no intervalo compreendido entre 0,2 e 0,7, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,25 e 0,65 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,3 e 0,6. Além de uma remistura através do estreitamento de diâmetro é igualmente realizada uma aceleração da mistura reacional.
Para a homogeneização do fluxo preferencialmente ao estreitamento de diâmetro liga-se uma zona de diâmetro constante, na qual apenas é realizada uma remistura reduzida. O tempo de permanência da mistura reacional na zona de diâmetro constante preferencialmente é no máximo de 50 ms, particularmente no máximo de 30 ms. O comprimento da zona de diâmetro constante relativamente ao diâmetro da referida zona (relação UD) preferencialmente situa-se no intervalo compreendido entre 1 e 10, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 1,5 e 9 e particularmente no intervalo compreendido entre 2 e 8. À zona de diâmetro constante liga-se uma zona com um alargamento de secção transversal, sendo que o alargamento de secção transversal apresenta um ângulo de abertura relativamente ao eixo da zona, mediante o qual não é realizada qualquer separação do fluxo. Isto significa, que 13 o alargamento de secção transversal é concebido sob a forma de um difusor. 0 alargamento de secção transversal alarga o diâmetro, até que tenha sido alcançado o diâmetro do reator preferencialmente concebido como reator tubular. Neste caso é possivel, que o diâmetro seja alargado de forma escalonada, sendo que entre os niveis individuais, nos quais o diâmetro é alargado, está disposta uma área de diâmetro constante respetivamente.
Para prevenir a separação do fluxo, o ângulo de abertura do alargamento de secção transversal relativamente ao eixo da zona preferencialmente é inferior a 15°, mais preferencialmente inferior a 10° e particularmente preferencialmente inferior a 8o.
Um exemplo de realização da presente invenção é representado com base na figura e é mais detalhadamente explicado na descrição subsequente. A única figura apresenta um dispositivo para a mistura de amina e de fosgénio na fase liquida.
Em processos para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase liquida a amina é misturada com o fosgénio, antes dos edutos misturados serem introduzidos num reator, em que é realizada a reação.
Um dispositivo para a mistura de amina e de fosgénio compreende uma câmara de mistura 1, na qual são introduzidos fosgénio e amina. Através de um orifício 3, disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura 1, preferencialmente é adicionada a amina. Alternativamente é igualmente possível, que através do orifício 3 disposto 14 coaxialmente relativamente à câmara de mistura seja introduzido o fosgénio. Contudo preferencialmente a adição da amina é realizada através do orifício 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura. 0 orifício 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura 1 é por exemplo, conforme aqui representado, concebido sob a forma de uma válvula, que pende para a câmara de mistura 1.
Além disso o dispositivo para a mistura de fosgénio e de amina compreende orifícios de alimentação 5, através dos quais é adicionado o fosgénio ou no caso da adição do fosgénio através do orifício disposto coaxialmente relativamente ao eixo da câmara de mistura é adicionada a amina. Os orifícios de alimentação 5 preferencialmente são igualmente concebidos como válvulas. Os orifícios de alimentação 5 estão dispostos em pelo menos dois planos 7, 9 dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. Neste caso os planos 7, 9 são representados através de linhas a tracejado. Na forma de realização aqui representada os orifícios de alimentação 5 são dispostos em dois planos 7, 9. Neste caso um primeiro plano 7 está disposto a jusante relativamente ao orifício 3 disposto coaxialmente e um segundo plano 9 está disposto a montante.
Além da forma de realizada aqui representada com dois planos 7, 9, nos quais estão dispostos os orifícios de alimentação 5, alternativamente é igualmente possível, que os orifícios de alimentação estejam dispostos em mais de dois planos. No caso de os orifícios de alimentação 5 serem dispostos em mais de dois planos 7, 9 pelo menos um plano está disposto a montante e pelo menos um plano está disposto a jusante do orifício 3 disposto coaxialmente. 15
Preferencialmente estão dispostos orificios 5 de alimentação em cada plano 7, 9, sendo que os orificios de alimentação 5 estão diametralmente virados um para o outro. Através da disposição, em que os orificios de alimentação 5 estão diametralmente virados um para o outro, as direções principais dos orificios de alimentação 5 encontram-se no eixo 11 da câmara de mistura 1. A relação da distância Li do primeiro plano 7 relativamente ao orificio 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura no que se refere ao diâmetro DM da câmara de mistura 1 situa-se no intervalo compreendido entre 0 e 1, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,01 e 0,5 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,05 e 0,2. Quando os orificios de alimentação 5 estão dispostos em mais de um plano a jusante relativamente ao orificio 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura, esta é a distância do plano, que se situa mais próximo do orificio 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura. A relação da distância L2 do segundo plano 9 que está disposto a montante relativamente ao orificio 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura 1, no que se refere ao diâmetro DM da câmara de mistura 1 preferencialmente situa-se igualmente no intervalo compreendido entre 0 e 1, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,01 e 0,5 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,05 e 0,2. Quando os orificios de alimentação 5 estão dispostos em mais de dois planos a montante relativamente ao orificio 3 disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura 1, esta é a 16 distância do plano, que se situa mais próximo do orifício 3.
Na respetiva extremidade a jusante a câmara de mistura 1 apresenta um estreitamento de diâmetro 13. Preferencialmente o estreitamento de diâmetro 13 é concebido sob a forma cónica e com um ângulo α compreendido no intervalo entre 10° e 80°, preferencialmente com um ângulo compreendido entre 15° e 60° e mais preferencialmente com um ângulo compreendido entre 18° e 40° relativamente ao eixo 11 da câmara de mistura 1.
Ao estreitamento de diâmetro 13 liga-se uma zona de diâmetro constante 15. A zona 15 de diâmetro constante apresenta um diâmetro DA, sendo que a relação do diâmetro Da da zona 15 relativamente ao diâmetro DM da câmara de mistura 1 conforme acima descrito se situa no intervalo compreendido entre 0,2 e 0,7, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 0,25 e 0,65 e particularmente no intervalo compreendido entre 0,3 e 0,6. Com o estreitamento de diâmetro 13 diminui o diâmetro do diâmetro Dm da câmara de mistura 1 até alcançar o diâmetro DA da zona 15 de diâmetro constante. À zona 15 de diâmetro constante liga-se um alargamento de secção transversal 17. O alargamento de secção transversal 17 neste caso preferencialmente é concebido sob a forma de um difusor. O alargamento de secção transversal 17 apresenta um ângulo de abertura β, que é selecionado, de modo que no alargamento de secção transversal 17 não é realizada qualquer separação do fluxo. Alternativamente à forma de realização aqui apresentada com um alargamento de secção transversal que se alarga de forma cónica 17 por 17 exemplo, é igualmente possível, que o diâmetro no alargamento de secção transversal 17 seja alargado de forma escalonada. Neste caso entre os níveis individuais, em que o diâmetro é alargado, está disposta uma área de diâmetro constante. Alternativamente é igualmente possível, que entre os níveis individuais respetivamente seja concebida uma área, na qual o diâmetro se alarga de forma cónica.
Particularmente preferencialmente o alargamento de secção transversal 17 é concebido de forma cónica e o ângulo de abertura β do alargamento de secção transversal 17 preferencialmente é <15°, mais preferencialmente <10° e particularmente preferencialmente <8°. O comprimento do alargamento de secção transversal 17 é selecionado, de modo que o diâmetro se alarga relativamente ao diâmetro do reator que se liga ao dispositivo para a mistura da amina e do fosgénio, que aqui não é representado.
Para alcançar um tempo de permanência curto e velocidades de mistura elevadas na câmara de mistura 1, a relação do comprimento LM da câmara de mistura relativamente ao diâmetro DM preferencialmente situa-se no intervalo compreendido entre 1 e 2 e particularmente no intervalo compreendido entre 1 e 1,5. A relação do comprimento LA da zona 15 de diâmetro constante relativamente ao diâmetro DA da zona de diâmetro constante preferencialmente situa-se no intervalo compreendido entre 1 e 10, mais preferencialmente no intervalo compreendido entre 1,5 e 9 e particularmente no intervalo compreendido entre 2 e 8.
Exemplo: 18
Para a produção de MDI/PMDI é utilizado um dispositivo, que compreende uma câmara de mistura com um diâmetro de 40 mm e um comprimento de 66 mm. Na câmara de mistura desemboca um dispositivo de alimentação para a amina, que pende 26 mm para dentro da câmara de mistura. Para a alimentação do fosqénio estão dispostos dois orifícios de alimentação com um diâmetro de 6 mm abaixo da secção transversal de saída da válvula central. O diâmetro dos orifícios de alimentação acima da secção transversal de saída é de 15 mm e o diâmetro de válvula dos orifícios de alimentação abaixo, quer dizer, a jusante do orifício da válvula central é de 6, 9 mm no caso de um diâmetro dos orifícios de alimentação de 20 mm. A câmara de mistura apresenta um estreitamento cónico com um ângulo de 25°, sendo que o diâmetro do diâmetro da câmara de mistura de 40 mm diminui na direção do diâmetro de saída de 25 mm. O comprimento total da câmara de mistura compreendendo a parte cilíndrica e a parte cónica é de 66 mm. À câmara de mistura liga-se uma zona de diâmetro constante com um comprimento de 180 mm. À zona de diâmetro constante liga-se um alargamento com um ângulo de abertura de 6o. Com o alargamento o diâmetro aumenta na direção do diâmetro do reator tubular subsequente.
Através da válvula central são alimentados 3,75 m3/h de um fluxo de amina e através dos orifícios de alimentação 11,2 m3/h de um fluxo de fosgénio. O fluxo de amina contém 34% a 36% em peso de MDA/PMDA com uma proporção de 50,4% a 51,1% em peso de MDA e 54% a 56% em peso de monoclorobenzeno e o fluxo de fosgénio contém 66% a 70% em peso de fosgénio e 30% a 34% em peso de monoclorobenzeno. 19 0 tempo de permanência na zona de mistura é de 17 ms. 0 tempo de permanência na zona de diâmetro constante é de aproximadamente 21 ms.
Lista de referências 1 Câmara de mistura 3 Orificio coaxial relativamente à câmara de mistura 5 Orificio de alimentação 7 Primeiro plano 9 Segundo plano 11 Eixo 13 Estreitamento de diâmetro 15 Zona de diâmetro constante 17 Alargamento de secção transversal Da Diâmetro da zona (15) de diâmetro constante Dm Diâmetro da câmara de mistura 1 La Comprimento da zona (15) de diâmetro constante Lm Comprimento da câmara de mistura 1 Li Distância do primeiro plano 7 relativamente ao orificio 3 l2 Distância do segundo plano 9 relativamente ao orificio 3 oí Ângulo no qual é concebido o estreitamento de diâmetro 13 β Ângulo de abertura do alargamento de secção transversal 17
Lisboa, 19 de Abril de 2012
Claims (7)
1 REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase líquida, eventualmente na presença de pelo menos um meio inerte, em que primeiro a amina e o fosgénio são misturados numa câmara de mistura (1) de modo a formar uma mistura reacional e a mistura reacional ser introduzida num reator, sendo que a amina é adicionada através de um orifício (3) disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura (1) e o fosgénio é adicionado através de orifícios de alimentação (5) em pelo menos dois planos (7, 9) dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura ou o fosgénio é adicionado através do orifício (3) disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura e a amina é adicionada através dos orifícios de alimentação (5) em pelo menos dois planos (7, 9) dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo (11) da câmara de mistura (1), sendo que pelo menos um plano (9) está disposto a montante na direção de fluxo principal da mistura reacional e pelo menos um plano (7) está disposto a jusante relativamente ao orifício (3) para a adição da amina, caracterizado por o tempo de permanência médio da mistura reacional na câmara de mistura (1) ser no máximo de 18,5 ms. 2. 0 processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fosgénio ser adicionado através de pelo menos dois orifícios de alimentação (5) nos pelo menos dois planos (7, 9) dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo da câmara de mistura. 2 3. 0 processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os orificios de alimentação (5) , através dos quais é adicionado o fosgénio, estarem dispostos, de modo que as direções principais dos orificios de alimentação (5) se encontram no eixo (11) da câmara de mistura (1). 4. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por a câmara de mistura (1) na respetiva extremidade a jusante apresentar um estreitamento de diâmetro (13), através do qual é realizada a remistura da mistura reacional. 5. 0 processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o estreitamento de diâmetro (13) na extremidade a jusante da câmara de mistura (1) ser concebido com um ângulo (a) compreendido entre 10° e 80° relativamente ao eixo (11) da câmara de mistura (D ·
6. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por à câmara de mistura (1) se ligar uma zona (15) de diâmetro constante, na qual apenas é realizada uma remistura reduzida.
7. O processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o tempo de permanência da mistura reacional na zona (15) de diâmetro constante ser no máximo de 50 ms.
8. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado por à zona (15) 3 de diâmetro constante se ligar uma zona com um alargamento de secção transversal (17), sendo que o alargamento de secção transversal (17) apresenta um ângulo de abertura (β), mediante o qual não é realizada qualquer separação do fluxo. 9. 0 processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o ângulo de abertura (β) do alargamento de secção transversal (17) relativamente ao eixo (11) da zona que apresenta o alargamento de secção transversal (17) ser inferior a 15°.
10. Um dispositivo para a produção de isocianatos por reação das aminas correspondentes com fosgénio na fase liquida, eventualmente na presença de pelo menos um meio inerte, compreendendo uma câmara de mistura (1) para a mistura da amina e do fosgénio de modo a formar uma mistura reacional, sendo que na câmara de mistura (I) desemboca um orificio (3) disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura (1) e além disso na câmara de mistura (1) desembocam orifícios de alimentação (5) em pelo menos dois planos (7, 9) dispostos perpendicularmente relativamente ao eixo (II) da câmara de mistura (1), sendo que pelo menos um plano (9) na direção de fluxo principal da mistura reacional está disposto a montante e pelo menos um plano (7) está disposto a jusante relativamente ao orifício (3) disposto coaxialmente relativamente à câmara de mistura (1), sendo que a câmara de mistura (1) na respetiva extremidade a jusante apresenta um estreitamento de diâmetro (13), que é concebido com um ângulo (a) compreendido entre 10° e 80° relativamente ao eixo (11) da câmara de mistura (1). 4 11. 0 dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por ao estreitamento de diâmetro (13) se ligar uma zona (15) de diâmetro constante.
12. O dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado por à zona (15) de diâmetro constante se ligar uma zona (17) com um alargamento de secção transversal (17) , sendo que 0 alargamento de secção transversal (17) apresenta um ângulo de abertura (β), mediante o qual não é realizada qualquer separação do fluxo.
13. O dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o ângulo de abertura (β) do alargamento de secção transversal (17) relativamente ao eixo (11) da zona com um alargamento de secção transversal ser inferior a 15°. Lisboa, 19 de Abril de 2012
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