TWI772650B - 製備脂肪族異氰酸酯的方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種製備脂肪族異氰酸酯的方法。具體地，本發明關於可有效回收未反應材料並將其再利用於反應步驟中，和降低在分離反應物時所消耗的能源的高純度異氰酸酯製備方法。

Description

製備脂肪族異氰酸酯的方法

本申請案主張2018年6月18日於南韓智慧財產局提出申請的南韓專利申請案第10-2018-0069825號的優先權，其全部揭示內容皆以引用的方式併入本文中。

本發明係關於一種製備脂肪族異氰酸酯的方法，具體地，本發明係關於高純度脂肪族異氰酸酯的製備方法，其能夠有效地回收在光氣化反應中產生的未反應材料和將其再利用到反應步驟，藉此降低分離反應物時所消耗的能源。

儘管二甲苯二異氰酸酯(xylylene diisocyanate,XDI)包括芳香環，但它被歸類為脂肪族異氰酸酯，並且在化學工業、樹脂工業和塗料工業領域中，它是非常適用於如聚胺酯基(polyurethane-based)材料、聚脲基(polyurea-based)材料或聚異氰脲酸酯基(polyisocyanurate-based)材料等原料的化合物。

通常，在合成脂肪族異氰酸酯時，會產生許多副反應，因此，它是透過與無水鹽酸或碳酸鹽反應形成鹽並與光氣反應的方法製備的。例如，XDI是透過將二甲苯二胺(xylylene diamine,XDA)與無水鹽酸反應形成胺-鹽酸鹽並與光氣反應而製備的。更具體地說，在習知技術中，脂肪族異氰酸酯如XDI是透過將液態原料胺，例如含XDA的溶液，與無水鹽酸反應形成XDA-鹽酸鹽，並將其加熱至100℃或更高的高溫，然後引入氣相光氣進行氣-液反應來製備的。

因此，此反應是在高溫加熱的情況下進行，其原因在於形成脂肪族 異氰酸酯的反應為一種典型的吸熱反應，且在此反應的過程中需要持續加熱和維持高溫，以提升良率。

然而，由於脂肪族異氰酸酯一般具有高反應性的胺基，因此在光氣化反應的過程中會產生許多的副反應，且透過副反應形成的雜質會影響聚胺酯樹脂(polyurethane resin)的反應，造成樹脂品質的惡化。

如上所述，由於在脂肪族異氰酸酯的製備過程中需要維持高溫以及所生產的脂肪族異氰酸酯的高反應性，如XDI，業界越來越擔心由產物的熱變質所產生的副反應或副產物，因此在純化製程中經常會產生大量消耗。

本發明的目的在於提供一種製備脂肪族異氰酸酯(aliphatic isocyanate)的方法。具體地，本發明關於可有效分離並回收在反應較後期的未反應材料並將其再利用於反應步驟中，以及降低在分離反應物時所消耗能源的高純度異氰酸酯製備方法。

因此，本發明的一方面提供一種製備脂肪族異氰酸酯的方法，包括下列步驟：透過將脂肪族胺在有溶劑的情況下與光氣反應進行光氣化反應；將脂肪族異氰酸酯分離，其中脂肪族異氰酸脂為光氣化反應步驟的反應混和物中的產物，且將包括氯化氫、未反應光氣與溶劑的混和物送至冷凝器，進行冷凝；將冷凝的混和物送至洗滌器，以將氯化氫排放到上層，並將未反應光氣與溶劑分離到下層；將分離的未反應光氣與溶劑送至蒸餾塔，以將未反應光氣回收到上層，以及將溶劑分離到下層；以及 將回收的未反應光氣引入至光氣化反應步驟，以及將分離至下層的溶劑送至洗滌器。

根據本發明，未反應材料可有效地從在光氣化反應之後以混和物形式排出的未反應材料、溶劑與反應物中回收，並再利用到反應步驟中，以明顯地降低在分離反應物時所消耗的能源。

10:光氣化反應器

11:光氣供應部

12:光氣儲存容器

13:回流容器

20:冷凝器

30:洗滌器

40:蒸餾塔

50:光氣回收容器

60:蒸餾塔冷凝器

70:溶劑回收容器

80:蒸餾塔再沸器

90:溶劑冷卻器

第1圖繪示根據本發明一實施例使用在製備脂肪族異氰酸酯的方法中的設備。

本文所使用的用語僅用於說明具體實施例，而非用於限制本發明。單數用語包括複數用語，除非明確指出或明顯從上下文中看出這不是有意的。本文所使用的「包括」、「裝備」或「具有」等用語係意指實際特性、數量、步驟、構成單元或上述組合的存在，而非意指排除一或多個其他特性、數量、步驟、構成單元或上述組合的增加或存在的可能性。

儘管可以對本發明進行各種修改，且本發明可具有各種形式，但下文將詳細描述並說明特定範例。不過，可理解的是，這些範例並非意圖將本發明限制在特定揭露情況，且在不違背發明的精神與技術範圍的情況下本發明包括其所有的修改、均等變化或替代變化。

根據本發明的一實施例，提供一種製備脂肪族異氰酸酯(aliphatic isocyanate)的方法，其包括下列步驟：透過將脂肪族胺(aliphatic amine)在有溶劑的情況下與光氣(phosgene)反應進行光氣化反應(phosgenation reaction)；將脂肪族 異氰酸酯分離，其中脂肪族異氰酸脂為光氣化反應步驟的反應混和物中的產物，且將包括氯化氫(hydrogen chloride)、未反應光氣與溶劑的混和物送至一冷凝器(condenser)，進行冷凝；將冷凝的混和物送至一洗滌器(scrubber)，以將氯化氫排放到上層，並將未反應光氣與溶劑分離到下層；將分離的未反應光氣與溶劑送至一蒸餾塔(distillation column)，以將未反應光氣回收到上層，以及將溶劑分離到下層；以及將回收的未反應光氣引入至光氣化反應步驟，以及將分離至下層的溶劑送至洗滌器。

在下文中，將根據每個步驟說明一個實施例的製備方法。

首先，進行光氣化反應步驟，其中脂肪族胺與光氣反應。

根據本發明的一實施例，光氣化反應可透過包括第一反應步驟與第二反應步驟的兩個步驟進行，在第一反應步驟中，脂肪族胺先與氯化氫反應形成脂肪族胺鹽，且在第二反應步驟中，脂肪族胺鹽與光氣反應，以抑制在脂肪族胺與光氣的反應過程中產生的副反應及/或副產物的產生。

更具體地，第一反應步驟為透過將脂肪族胺與氯化氫反應的中和反應(neutralization reaction)形成的脂肪族胺鹽(aliphatic amine salt)的步驟，以抑制與光氣的快速反應。用於形成上述鹽的中和反應可例如在20℃到80℃的溫度下進行。

其中，可使用的脂肪族胺並未特別限制，只要脂肪族胺具有脂肪族基團即可。具體來說，脂肪族胺可為鏈狀(chain)或環狀(cyclic)脂肪族胺，更具體地，鏈狀或環狀脂肪族胺具有兩個或更多官能基(functionality)，在分子中包括兩個或多個胺基基團(amino group)。具體範例，脂肪族胺例如為六亞甲基二胺(hexamethylenediamine)、2,2-二甲基戊二胺(2,2-dimethylpentanediamine)、2,2,4-三甲基己二胺(2,2,4-trimethylhexanediamine)、丁烯二胺(butenediamine)、1,3-丁二烯-1,4-二胺(1,3-butadiene-1,4-diamine)、2,4,4-三甲基六亞甲基二胺 (2,4,4-trimethylhexamethylenediamine)、1,6,11-十一碳三胺(1,6,11-undecatriamine)、1,3,6-六亞甲基三胺(1,3,6-hexamethylenetriamine)、1,8-二異氰酸酯-4-異氰酸甲酯基辛烷(1,8-diisocyanato-4-isocyanatomethyloctane)、雙(胺乙基)碳酸酯(bis(aminoethyl)carbonate)、雙(胺乙基)醚(bis(aminoethyl)ether)、二甲苯二胺(xylylene diamine)、α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二胺(α,α,α',α'-tetramethylxylylenediamine)、鄰苯二甲酸雙(胺乙基)酯(bis(aminoethyl)phthalate)、雙(胺甲基)環己烷(bis(aminomethyl)cyclohexane)、二環己基甲烷二胺(dicyclohexylmethanediamine)、環己烷二胺(cyclohexanediamine)、甲基環己烷二胺(methylcyclohexanediamine)、二環己基二甲基甲烷二胺(dicyclohexyldimethylmethanediamine)、2,2-二甲基二環己基甲烷二胺(2,2-dimethyldicyclohexylmethanediamine)、2,5-二(胺甲基)雙環-[2,2,1]-庚烷(2,5-bis(aminomethyl)bicyclo-[2,2,1]-heptane)、2,6-雙(胺甲基)雙環-[2,2,1]-庚烷(2,6-bis(aminomethyl)bicyclo-[2,2,1]-heptane)、3,8-二(胺甲基)三環癸烷(3,8-bis(aminomethyl)tricyclodecane)、3,9-雙(胺甲基)三環癸烷(3,9-bis(aminomethyl)tricyclodecane)、4,8-雙(胺甲基)(4,8-bis(aminomethyl)tricyclodecane)、4,9-雙(胺甲基)三環癸烷(4,9-bis(aminomethyl)tricyclodecane)或雙(胺甲基)降冰片烯(bis(aminomethyl)norbornene)等，且可使用其中一個或其中兩個或以上的混和物。同時，根據本發明的一實施例，二甲苯二胺可被歸類為脂肪族二胺。

再者，作為脂肪族胺，也可使用含硫脂肪族胺，例如雙(胺甲基)硫化物(bis(aminomethyl)sulfide)、雙(胺丙基)硫化物(bis(aminopropyl)sulfide)、雙(胺己基)硫化物(bis(aminohexyl)sulfide)、雙(胺甲基)碸(bis(aminomethyl)sulfone)、二硫雙(胺甲基)(bis(aminomethyl)disulfide)、雙(胺乙基)二硫化物(bis(aminoethyl)disulfide)、雙(胺丙基)二硫化物(bis(aminopropyl)disulfide)、雙(胺 基甲硫基)甲烷(bis(aminomethylthio)methane)、雙(胺基乙硫基)甲烷(bis(aminoethylthio)methane)、雙(胺基乙硫基)乙烷(bis(aminoethylthio)ethane)、雙(胺基甲硫基)乙烷(bis(aminomethylthio)ethane)、1,5-二胺基-2-胺甲基-3-噻戊烷(1,5-diamino-2-aminomethyl-3-thiapentane)等。

在上述列出的脂肪族胺中，當二甲苯二胺應用至根據本發明的一實施例的製備脂肪族異氰酸酯的方法中時，二甲苯二胺可展現出更優異的功效。具體來說，可使用選自例如間二甲苯二胺(m-xylylene diamine)、對二甲苯二胺(p-xylylene diamine)或鄰二甲苯二胺(o-xylylene diamine)的二甲苯二胺(XDA)的一或多個化合物。

接著，進行第二反應步驟，其中脂肪族胺鹽與光氣反應。

在脂肪族胺鹽與光氣的反應過程中，會產生副反應，以及產生如單異氰酸酯(monoisocyanate)等的副產物，其中單異氰酸酯例如氯甲基苄基異氰酸酯(chlocomethylbenzylisocyanate,CMBI)。副反應與副產物的產生已知是起因於為了在製備脂肪族異氰酸酯的過程中維持高溫和維持生產出高反應性的脂肪族異氰酸酯(例如XDI等)的需求。特別是，假如最終產物脂肪族異氰酸酯被曝露在高溫一段時間，會造成副反應或以高分子形式形成的副產物。因此，根據本發明的一實施例，當進行第二反應步驟時，脂肪族異氰酸酯可在光氣不是立刻引入而是分開引入的情況下形成。

舉例來說，當進行第二反應步驟時，在一相對低的溫度下，光氣主要在相對小的數量下引入，以產生中間物，且當在高溫的情況下第二次引入剩餘數量的光氣時，光氣與中間物會反應形成脂肪族異氰酸酯，但本發明不限於此。

舉例來說，屬於脂肪族異氰酸酯的二甲苯二異氰酸酯(xylylene diisocyanate,XDI)可透過二甲苯二胺與光氣的反應形成，且首先，主要引入一小 部分的光氣，並與二甲苯胺鹽反應，進而產出胺甲醯基鹽(carbamoyl-based salt)形式的中間物。

隨後，當第二次引入剩餘數量的光氣時，光氣與胺甲醯基鹽形式的中間物反應形成如二甲苯二異氰酸酯的脂肪族異氰酸酯。

根據一實施例的方法，最終產物脂肪族異氰酸酯被曝露在高溫熱的時間可被縮減至最小，且可在相對低的溫度的反應步驟中形成中間物，藉此降低在整個反應製程中必須維持高溫的時間。因此，在製備脂肪族異氰酸酯的過程中，副反應或副產物可明顯減少。

此外，由於引入整個製程的熱量降低，因此整個製程成本也可減少。如此，根據一實施例的製備方法，可透過簡單製備方法以高良率製備出高純度脂肪族異氰酸酯，且光氣的高溫反應時間可相對地減少，以降低光氣爆炸氣化的風險。

同時，第二反應步驟可在具有100℃或更高，更具體地，100℃到200℃，的沸點的有機溶劑存在的情況下進行。當第二反應步驟在具有高沸點的溶劑存在的情況下進行時，高純度脂肪族異氰酸酯可以高良率製備出。

再者，有機溶劑可包括芳香烴基(aromatic hydrocarbon-based)有機溶劑與酯基(ester-based)有機溶劑中的至少一種。

具體來說，芳香烴基有機溶劑可為鹵化芳香烴基(halogenated aromatic hydrocarbon-based)有基溶劑，例如單氯苯(monochlorobenzene)、1,2-二氯苯(1,2-dichlorobenzene)、或1,2,4-三氯苯(1,2,4-trichlorobenzene)等。

並且，酯基有機溶劑可為脂肪酸酯(fatty acid ester)，例如甲酸戊酯(amyl formate)、乙酸正丁酯(n-butyl acetate)、乙酸異丁酯(isobutyl acetate)、乙酸正戊酯(n-amyl acetate)、乙酸異戊酯(isoamyl acetate)、乙酸甲基異戊酯(methyl isoamyl acetate)、乙酸甲氧基丁酯(methoxybutyl acetate)、乙酸仲己酯(sec-hexyl acetate)、乙酸2-乙基丁酯(2-ethylbutyl acetate)、乙酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acetate)、乙酸環己基酯(cyclohexyl acetate)、乙酸甲基環己基酯(methylcyclohexyl acetate)、乙酸苄酯(benzyl acetate)、丙酸乙酯(ethyl propionate)、丙酸正丁酯(n-butyl propionate)、丙酸異戊酯(isoamyl propionate)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、硬脂酸丁酯(butyl stearate)、乳酸丁酯(butyl lactate)或乳酸戊酯(amyl lactate)等；和芳族羧酸酯(aromatic carboxylic acid ester)，如水楊酸甲酯(methyl salicylate)、鄰苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate)或苯甲酸甲酯(methyl benzoate)等。

更具體地，有機溶劑可包括具有沸點為100℃或更高，或100℃到200℃的芳香烴基有機溶劑與酯基有機溶劑中的至少一種。

因此，在有機溶劑存在的情況下進行光氣化反應，脂肪族胺鹽的濃度可以為20或更小的體積百分濃度(vol%)，例如1到20的體積百分濃度，或5到20的體積百分濃度。假如脂肪族胺或脂肪族胺鹽的濃度超過20的體積百分濃度，會產生一個問題，就是會有大量的胺氫氯化物(amine hydrochloride)沉澱。

此外，上述的光氣化反應步驟可間歇性或持續性在包括反應器的反應設備中進行，反應器裝備有轉動軸(rotation axis)、連接至反應器內部的反應物供應部(reactant feeding part)；用於提供熱量至反應器的熱源(heat source)；以及用以收集在反應器中產出的產物的產物收集部(product collecting part)。

上述一實施例的製備方法適用於製備包含有普通的脂肪族異氰酸酯或脂肪族多異氰酸酯(aliphatic polyisocyanate)的異氰酸酯。具體來說，此製備方法可用於製備正戊基異氰酸酯(n-pentyl isocyanate)、6-甲基-2-庚烷異氰酸酯(6-methyl-2-heptane isocyanate)、環戊基異氰酸酯(cyclopentyl isocyanate)、環己烷雙異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、異佛爾酮異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)、雙異氰酸酯甲基環己烷(diisocyanatomethylcyclohexane,H6TDI)、二甲苯雙異氰酸酯(xylylene diisocyanate,XDI)、雙異氰酸酯環己烷 (diisocyanatocyclohexane,t-CHDI)或雙(異氰酸酯環己烷)甲烷(di(isocyanatocyclohexyl)methane,H12MDI)等，且特別的是，對二甲苯雙異氰酸酯的製備可更有幫助。

接著，在光氣化反應步驟的反應混和物中，作為光氣化反應的反應產物的脂肪族異氰酸酯會被分離至反應器的下部，且包括氯化氫、未反應光氣以及溶劑的剩餘混和物會被送至與反應器上部連接的冷凝器中並被冷凝。

當氣態與液態混和時，除了欲獲得的脂肪族異氰酸酯之外，氯化氫、未反應光氣、溶劑和其他中間副產物會包含在光氣化反應步驟的反應混和物中。以前，反應器的上部不使用冷凝器，而是將惰性氣體吹掃到反應混和物中，以移除氣體形式的未反應光氣與氯化氫以及在反應器中的一部分溶劑，過濾反應溶液以及去溶劑化，以獲得產物，且剩餘的溶劑可被再次收集。然而，由於上述處理需要持續補充溶劑與光氣，因此導致生產成本的增加。由於過多的光氣被使用在讓光氣化反應中的產物良率增加，因此被丟棄的未反應光氣的數量明顯提升，或者用於回收的設備變大，所以增加了能源使用，造成生產成本上升。

因此，根據本發明的實施例，將反應混和物中除了產物之外的剩餘混和物冷凝，在冷凝的混和物中，分別分離氯化氫、未反應光氣以及溶劑，並將分離的未反應光氣回流至較早期的光氣化反應步驟中，並重新引入，藉此明顯地降低用於新光氣化反應的新鮮光氣的數量。

並且，在冷凝混和物的步驟中，在均衡未反應光氣的回流所消耗的總能源與光氣重新引入的數量的情況下可找出最佳化的冷凝溫度範圍，以降低整體能源消耗。

第1圖根據本發明一實施例簡潔繪示使用在製備脂肪族異氰酸酯的方法中的設備。

首先參考第1圖，在光氣化反應器(phosgenation reactor)10中進行光氣化反應步驟。雖然未詳細繪示於第1圖中，光氣化反應步驟可透過兩步驟進行，此兩步驟包括第一反應步驟以及第二反應步驟，第一反應步驟中脂肪族胺會先與氯化氫反應形成脂肪族胺鹽，第二反應步驟中脂肪族胺鹽會與光氣反應，如上所述。

接著，在光氣化反應步驟的反應混和物中，作為光氣化反應的產物的脂肪族異氰酸酯會與溶劑會一起分離到光氣化反應器10的下部，且包括氯化氫、未反應光氣和部分溶劑的剩餘混和物會送至連接反應器的上部的冷凝器20並進行冷凝。

冷凝器20可操作在讓混和物的溫度可以變成-20℃或更高、或-15℃或更高、或者-10℃或更高，以及40℃或更低、或36℃或更低、或者0℃或更低。假如冷凝器20的溫度小於-20℃，在冷凝器中會產生凝固，且假如操作溫度超過40℃，在沒有冷凝的情況下排出的溶劑與光氣會增加。因此，冷凝器20需要操作在-20℃到30℃的溫度範圍，較佳在-20℃到0℃的溫度範圍。

穿過冷凝器20的混和物會被送至洗滌器30中。送至洗滌器30的上部的氯化氫是以氣體狀態排放，且送至下部的未反應光氣與溶劑會被分離。

分離的未反應光氣與溶劑會被送至蒸餾塔40。送至蒸餾塔40上層的未反應光氣會被回收，且送至蒸餾塔40下層的溶劑會被分離。分離的溶劑的一部分可穿過溶劑回收容器(solvent recovery vessel)70，透過溶劑冷卻器(solvent cooler)90冷卻，並被送至洗滌器30的上層，且被用於氯化氫的洗滌。再者，剩餘溶劑可被儲存在溶劑回收容器70中，並被用於反應製作脂肪族胺鹽。

在蒸餾塔40中分離的未反應光氣透過蒸餾塔冷凝器(distillation column condenser)60冷卻，穿過回流容器(reflux vessel)13，儲存於光氣回收容器(phosgene recovery container)50中，且重新引入至光氣化反應步驟中。未反應光 氣的回收數量可依據冷凝器20的操作溫度改變。當冷凝器20的操作溫度較低時，回收的未反應光氣可增加，但冷凝器40的能源消耗會增加。相反地，假如冷凝器20的操作溫度高時，能源消耗可降低，但可回收的未反應光氣會降低。在本發明中，在降低能源消耗情況下，透過增加未反應光氣來確保回流的光氣數量，可降低在下一批新引入的新鮮光氣的數量，以盡可能地降低總生產成本。

回收的未反應光氣可穿過連接光氣供應部(phosgene feeding part)11的光氣儲存容器(phosgene storage vessel)12，並被引入至光氣化反應器10，且新鮮光氣的數量A可被控制，使得透過光氣供應部11提供的新鮮光氣的數量A與從光氣回收容器50回收的未反應光氣的數量B的總和可不變。

同時，透過洗滌器30完全移除氯化氫並不容易，且在分離到洗滌器30下層的未反應光氣與溶劑中，仍混和有氯化氫。因此，為了將剩餘的氯化氫分離，未反應光氣在蒸餾塔40中分離的一部分可穿過蒸餾塔冷凝器60並被回收至洗滌器30。根據上述本發明製備脂肪族異氰酸酯的方法，相較於傳統製程，新鮮光氣的輸入量可降低60%或更多，藉此明顯降低生產成本。本發明的動作與功效將透過本發明的具體範例更詳細的描述在下文中。不過，這些範例僅為本發明的例示，而非限定本發明的權利範圍。

<範例>

範例1

脂肪族異氰酸酯使用如第1圖所示的設備與製程製備。

在室溫與大氣壓力的條件下，在6500公斤(kg)的1,2-二氯苯(1,2-dichloribenzene)的溶劑中，將500kg的鹽酸(hydrochloric acid)與560kg的二甲苯二胺(xylylene diamine,XDA)持續反應4小時，以形成870kg的二甲苯二胺的鹽酸鹽(hydrochloric acid salt)。

含有870kg的二甲苯二胺的鹽酸鹽的反應器的溫度提升至125℃，且在維持此溫度下，1359kg的光氣被引入至反應器中，並持續攪拌一反應進行時間。冷凝器20在反應器上部的溫度從光氣引入的時間到反應完成的時間維持在-20℃，且在根據第1圖所示的製程回收冷凝的光氣與溶劑時，輸入至反應器的光氣維持不變。攪拌反應溶液直到反應溶液變成透明。當反應溶液變為透明，停止加熱，且將溶液冷卻到80℃，然後進行氮氣沖泡(nitrogen bubbling)。

範例2

除了冷凝器20在反應器上部的溫度在製備脂肪族異氰酸酯的過程中維持在-15℃，以及使用1517kg的光氣持續一反應時間之外，透過與範例1相同的方法進行實驗。

範例3

除了冷凝器20在反應器上部的溫度在製備脂肪族異氰酸酯的過程中維持在-10℃，以及使用1673kg的光氣持續一反應時間之外，透過與範例1相同的方法進行實驗。

範例4

除了冷凝器20在反應器上部的溫度在製備脂肪族異氰酸酯的過程中維持在36℃，以及使用2993kg的光氣持續一反應時間之外，透過與範例1相同的方法進行實驗。

比較範例1

除了在製備脂肪族異氰酸酯的過程中不使用反應器上部的冷凝器 20，以及使用3470kg的光氣持續一反應時間之外，透過與範例1相同的方法進行實驗。

根據範例與比較範例的主要製程條件的光氣輸入與能源消耗描述於下表1。

表1中使用的用語含意如下：Cond.Temp：冷凝器20在反應器上部的溫度

CDC.fresh：新鮮光氣的輸入量

CDC.vent：未反應光氣的數量

CDC.solu：溶解於溶劑中的光氣的數量

CDC.reacted：反應光氣的數量

Recovered Duty：用於光氣回收的熱量

參考表1，根據本發明的製備方法，可確定的是，相較於沒有冷凝器的比較範例，在冷凝器安裝在反應器的上部的範例1至4中，用於光氣回收的熱量與新引入的光氣的數量可明顯的降低。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10:光氣化反應器

11:光氣供應部

12:光氣儲存容器

13:回流容器

20:冷凝器

30:洗滌器

40:蒸餾塔

50:光氣回收容器

60:蒸餾塔冷凝器

70:溶劑回收容器

80:蒸餾塔再沸器

90:溶劑冷卻器

Claims (9)

1. 一種製備脂肪族異氰酸酯(aliphatic isocyanate)的方法，包括下列步驟：透過脂肪族胺(aliphatic amine)在溶劑存在的情況下與光氣(phosgene)反應進行光氣化反應(phosgenation reaction)；將脂肪族異氰酸酯分離，其中該脂肪族異氰酸脂為該光氣化反應步驟的反應混和物中的產物，且將包括氯化氫、未反應光氣與溶劑的混和物送至一冷凝器(condenser)，進行冷凝，其中包括該氯化氫、該未反應光氣與該溶劑的該混和物被冷凝到-20℃到40℃的溫度；將冷凝的該混和物送至一洗滌器(scrubber)，以將氯化氫(hydrogen chloride)排放到上層，並將該未反應光氣與該溶劑分離到下層；將分離的該未反應光氣與該溶劑送至一蒸餾塔(distillation column)，以將該未反應光氣回收到該上層，以及將該溶劑分離到該下層；以及將回收的該未反應光氣引入至該光氣化反應步驟，以及將分離至該下層的該溶劑送至該洗滌器。
2. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中包括該氯化氫、該未反應光氣與該溶劑的該混和物被冷凝到-15℃到0℃的溫度。
3. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，另包括在將回收的該未反應光氣引入至該光氣化反應步驟之前，透過該蒸餾塔冷卻回收的該未反應光氣的步驟。
4. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該溶劑分離到該蒸餾塔的下層的一部分透過一溶劑冷卻器冷卻、送至該洗滌器的上層和用於 氯化氫的洗滌，且該溶劑的該部分的一部分被回收到一反應器，用以產生脂肪族胺鹽(aliphatic amine salt)。
5. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該未反應光氣分離在該蒸餾塔中的一部分穿過一光氣冷卻器而回收到該洗滌器。
6. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該脂肪族胺為間二甲苯二胺(m-xylylene diamine)、對二甲苯二胺(p-xylylene diamine)或鄰二甲苯二胺(o-xylylene diamine)。
7. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該光氣化反應步驟包括一第一反應步驟，將該脂肪族胺與該氯化氫反應，以形成脂肪族胺鹽；以及一第二反應步驟，將該脂肪族胺鹽與該光氣反應。
8. 如請求項7所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該脂肪族胺鹽的濃度小於或等於20的體積百分濃度(vol%)。
9. 如請求項1所述的製備脂肪族異氰酸酯的方法，其中該溶劑為具有大於或等於100℃的沸點的芳香烴基有機溶劑。

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