WO2014082910A1 - Method for producing polyisocyanates - Google Patents

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WO2014082910A1
WO2014082910A1 PCT/EP2013/074323 EP2013074323W WO2014082910A1 WO 2014082910 A1 WO2014082910 A1 WO 2014082910A1 EP 2013074323 W EP2013074323 W EP 2013074323W WO 2014082910 A1 WO2014082910 A1 WO 2014082910A1
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WO
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secondary amine
carbon dioxide
polyamine
reaction
solvent
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/074323
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German (de)
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Inventor
Torsten Mattke
Matthias KLÖTZER
Thomas Schulz
Michael ERBER
Original Assignee
Basf Se
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C263/00Preparation of derivatives of isocyanic acid
    • C07C263/06Preparation of derivatives of isocyanic acid from or via ureas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/16Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms acylated on ring nitrogen atoms
    • C07D295/20Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms acylated on ring nitrogen atoms by radicals derived from carbonic acid, or sulfur or nitrogen analogues thereof
    • C07D295/215Radicals derived from nitrogen analogues of carbonic acid

Definitions

  • the invention relates to a process, preferably a multistage process for the continuous preparation of organic polyisocyanates, preferably of diisocyanates, particularly preferably of aromatic, aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, by reacting the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and secondary amines in low molecular weight monomeric polyureas and their cleavage.
  • a further subject of the invention is an associated preparation process in which the polyisocyanates prepared and unreactable residues are separated in certain reaction stages and reusable by-products and intermediates are recirculated to precursors.
  • organic polyisocyanates e.g. of aromatic, aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates
  • the technical processes for the preparation of organic polyisocyanates are based on the phosgenation of the corresponding organic polyamines to form polycarbamoyl chlorides and their cleavage to the polyisocyanates and hydrogen chloride.
  • these processes suffer from other significant disadvantages.
  • the preparation of aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates succeeds only with fairly moderate space-time yields due to the greater basicity of the starting polyamines.
  • HDI hexamethylene diisocyanate 1, 6
  • a disadvantage of the latter method is the relatively long reaction time, which is given up to 50 hours.
  • a disadvantage of the previously described phosgene-free process is that can be prepared only undecomposed distillable isocyanates with these methods.
  • WO 98/54129 describes a process for the decomposition of diureas, which are each formed from secondary amines.
  • These secondary amines are very specific amines in which the amino groups are substituted with a tertiary carbon atom, for example, tertiary butyl groups or 2,2-disubstituted piperidine groups.
  • the decomposition takes place purely thermally optionally in the presence of a carrier gas or an inert solvent.
  • the disadvantage here is that in this type of reaction, the decomposition products secondary amine and isocyanate react quickly with each other, which is particularly due to the high reactivity of the secondary amines.
  • PCT / EP2012 / 059993, application date 29 May 2012 is a multi-step process for the continuous production of organic isocyanates by reacting the corresponding organic polyamines with urea and at least one secondary amine to the corresponding polyureas in at least one mixing device with downstream reactor and their cleavage known ,
  • a disadvantage of all the above methods is that they emanate from urea, so that ammonia is released, which must be consuming reused or disposed of.
  • the object of the present invention was to produce organic polyisocyanates with high selectivity in improved yields at low cost in a simple manner, bypassing urea as starting material.
  • This object could be achieved by a process for the preparation of polyisocyanates by preferably catalytic reaction of at least one polyamine with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding polyurea and subsequent cleavage of the resulting polyureas in the corresponding polyisocyanates.
  • the invention further relates to a multistage process for the continuous preparation of organic isocyanates by preferably catalytic reaction of the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding polyureas in at least one downstream-stage mixing device and its cleavage, the following steps and in which a) at least one organic polyamine with carbon dioxide in the absence or preferably in the presence of at least one catalyst and at least one secondary amine optionally mixed together in the presence of at least one solvent, b) the mixture obtained from a) in at least one subsequent Reacting residence time reactor or several residence time reactors, c) separating unconverted carbon dioxide from the reaction mixture obtained from b) and optionally after an optional purification again in stage a) and / or b) recircles, d) from the effluent from b) excess secondary amine and further secondary components which boil more easily than the polyureas, f) the polyureas thermally or preferably acidly cleaves the polyureas in a continuous
  • the process according to the invention has a better yield than processes known in the art, in particular the process known from EP 566 925.
  • the method according to the invention can be schematically represented by the following equation: R- (NH 2 ) n + n CO 2 + n HNR 1 R 2 -R (NCO) n + n HNR 1 R 2 + n H 2 O
  • n are suitable polyamines of the formula R (NH2) n, an n-valent R, preferably three or divalent, most preferably bivalent organic radical, such as an optionally substituted, for example, substituted with an alkyl group substituted aromatic, a linear or branched chain aliphatic or optionally substituted cycloaliphatic radical.
  • suitable aromatic polyamines which may be mentioned are 2,4- and 2,6-toluylenediamine, 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-diaminodiphenylmethanes and the corresponding isomer mixtures.
  • aromatic amines can also be reacted with the process according to the invention to give the corresponding isocyanates, which are polyamine mixtures of the diphenylmethane series, as obtained in a conventional manner by polycondensation of formaldehyde with aniline can.
  • Suitable aliphatic or cycloaliphatic polyamines are, for example: butanediamine 1, 4, pentanediamine-1, 5, 2-ethylbutanediamine-1, 4, octanediamine-1, 8, decanediamine-1, 10, dodecanediamine-1, 12, cyclohexanediamine-1, 4, 2-methyl-, 4-methylcyclohexanediamine-1, 3, 1, 3- and 1, 4-diaminomethylcyclohexane and 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane , Preference is given to using 2-methylpentanediamine-1, 5, 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexanediamine 1, 6 and in particular 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, hexanediamine -1, 6 and 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine.
  • Suitable secondary amines are, in principle, those secondary amines which are stable under the reaction conditions, i. Under the reaction conditions per hour to less than 5 mol%, preferably less than 3, more preferably less than 2 and most preferably less than 1 mol% based on the material decompose, especially those secondary amines having a molecular weight below 500 g / mol, which have no further functional groups and except the secondary amino function exclusively hydrocarbon radicals and ether groups, preferably only carry hydrocarbon radicals.
  • the secondary amines are preferably those of the formula HNR 1 R 2 , where R 1 and R 2 independently of one another are 1 to 20, preferably 1 to 10 and particularly preferably 1 to 6 alkyl-containing alkyl, 3 to 12, preferably 5 to 12, particularly preferably 5 to 6 carbon atoms exhibiting cycloalkyl, 6 to 14, preferably 6 to 10, particularly preferably 6 to 8 carbon atoms having aryl, or an aralkyl radical, 6 to 14, preferably 6 to 8 carbon atoms in the aryl and 1 to 6, preferably 1 to 3 carbon atoms in the alkyl radical, or the radicals R 1 and R 2 together may form a five-to twelve-membered, preferably five- to six-membered ring, including the nitrogen atom
  • the radicals may less preferably additionally have ether groups.
  • alkyl groups are methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-hexyl, n-heptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylheptyl, n-butyl Octyl, n-decyl, n-dodecyl, n-tetra- decyl, n-hexadecyl, n-octadecyl, n-eicosyl, preferably methyl, ethyl, iso-propyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl and n-hexyl, more preferably methyl, ethyl, iso-propyl and n-butyl.
  • cycloalkyl groups are cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl and cyclododecyl, preferably cyclopentyl and cyclohexyl.
  • aryl groups are phenyl, tolyl, xylyl and naphthyl, preferred are phenyl and tolyl, and particularly preferred is phenyl.
  • aralkyl groups are benzyl, phenethyl and 2- or 3-phenylpropyl, preferred are benzyl and phenethyl, particularly preferred is benzyl.
  • Preferred secondary amines are dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, dihexylamine, dioctylamine, ethylmethylamine, iso-propyl-methylamine, n-butylmethylamine, tert-butylmethylamine, iso-propylamine Ethylamine, n-butylethylamine, tert-butyl ethylamine, morpholine, piperidine and pyrrolidine, preferred are dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, di-iso-propylamine, di-n-butylamine, piperidine and pyrrolidine, particularly preferred are dimethylamine , Diethylamine, di-iso-propylamine, di-n-butylamine, very particularly preferred are dimethylamine and di-n-butylamine and especially di-n-butyl
  • Preferred cyclic secondary amines are pyrrolidine, piperidine and morpholine.
  • Carbon dioxide can be used from any source, for example, in pure form or from combustion gases, optionally mixed with inert gases under the reaction conditions, such as oxygen or nitrogen, as well as minor amounts of water, methane, ethane, propane or carbon monoxide.
  • carbon dioxide is removed from crude natural gas or combustion gases by a gas scrubber in which carbon dioxide is absorbed by adsorption to a carbon dioxide gas Washing liquid and subsequent desorption is obtained therefrom.
  • a gas scrubber in which carbon dioxide is absorbed by adsorption to a carbon dioxide gas Washing liquid and subsequent desorption is obtained therefrom.
  • carbon dioxide which is still absorbed in a washing liquid.
  • such a washing liquid may also contain the secondary amine used in the process according to the invention, which is then fed into the reaction together with the carbon dioxide as a reactant.
  • the polyamines are reacted with carbon dioxide and at least one, preferably exactly one secondary amine in a molar ratio of polyamine, carbon dioxide and secondary amine of 1: 2 to 100: 5 to 40, preferably 1: 2 , 0 to 50: 6 to 10 at temperatures of 50 - 300 ° C and in particular at 130 - 220 ° C under a pressure of 0.1 to 300 bar, preferably 1 - 150 bar mixed together.
  • step a all three starting components polyamine, carbon dioxide and secondary amine are mixed together in step a).
  • first vorzumischen secondary amine and carbon dioxide and to introduce into this mixture, the polyamine.
  • carbon dioxide can be metered in gaseous, liquid or supercritical, preferably liquid or supercritical, into stage a).
  • the mixing in step (a) can be carried out in the presence of substituted ureas, expediently in an amount of 0.1 to 30 mol%, preferably 1 to 10 mol%, based on the polyamine, preferably diamine.
  • substituted ureas expediently in an amount of 0.1 to 30 mol%, preferably 1 to 10 mol%, based on the polyamine, preferably diamine.
  • mixtures of substituted ureas in the proportions mentioned are used.
  • Substituted ureas used are preferably those whose substitution patterns correspond to those of the secondary amine used, ie the formal reaction products of carbon dioxide with one or two equivalents of secondary amine. This may, for example, be the discharge (di_) of stage d), see below.
  • the mixing in step (a) may optionally take place in the presence of at least one solvent.
  • Preferred solvents are N-substituted lactams, ⁇ , ⁇ -disubstituted amides, ethers, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ionic liquids and supercritical carbon dioxide.
  • solvents examples include THF, dioxane and the dimethyl, ethyl or n-butyl ethers of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol or tripropylene glycol, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-cyclohexylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and supercritical carbon dioxide. It is a preferred embodiment to use carbon dioxide in a high excess and to adjust the reaction conditions so that supercritical carbon dioxide acts not only as a reactant but also as a solvent.
  • Suitable hydrocarbons which are optionally substituted by halogen atoms include hexane, benzene, nitrobenzene, anisole, chlorobenzene, chlorotoluene, o-dichlorobenzene, trichlorobenzene, xylene, chloronaphthalene, decahydronaphthalene and toluene.
  • ionic liquids as solvents in the reaction according to the invention.
  • Conceivable ionic liquids are described, for example, in WO 2007/090755 A1, page 3, line 28 to page 26, line 32, which is hereby incorporated by reference into the present disclosure.
  • Preferred ionic liquids are described there from page 25, line 6 to page 26, line 32.
  • Particularly preferred ionic liquids are those as described in
  • Very particularly preferred ionic liquids are the halides, especially chlorides, hexafluorophosphates, tetrafluoroborates and in particular the hydroxides of 1, 2-dimethyl-3-propylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-butyl-2,3 dimethyl imidazolium, 1-benzyl-3-methylimidazolium, 3-ethyl-1-methylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 3-n-butyl-1-methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3 -octylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1-dodecyl-3-methylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1,3-diisopropylimidazolium, 1,3-di-n-butylimidazol
  • ketones and esters are ketones and esters.
  • the mixing in stage (a) or else the reaction in stage b) can also be carried out in the presence of catalysts.
  • catalysts are expediently used in amounts of from 0.001 to 20% by weight, preferably from 0.001 to 1% by weight, in particular from 0.002 to 0.1% by weight, based on the weight of the polyamine.
  • Suitable catalysts are hydroxides, oxides, carbonates, bicarbonates, alkoxides, phenolates and carboxylates which contain one or more cations, preferably a cation of metal oxides.
  • Examples of cations are the following metals: lithium, sodium, potassium, cesium, magnesium, calcium, aluminum, gallium, tin, lead, bismuth, antimony, copper, silver, gold, zinc, mercury, cerium, titanium, vanadium, chromium, Molybdenum, manganese, iron and cobalt.
  • hydroxides, oxides, carbonates and bicarbonates of the alkali metals and alkaline earth metals very particularly preferably carbonates and bicarbonates of the alkali metals and alkaline earth metals, in particular carbonates and bicarbonates of the alkali metals.
  • Examples of typical catalysts are the following compounds: Preference is given to lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, cesium oxide, lithium hydrogencarbonate, sodium bicarbonate, potassium hydrogencarbonate, cesium hydrogen carbonate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate and cesium carbonate, lithium methoxide, lithium ethanolate, lithium propoxide , Lithium butanolate, sodium methoxide, potassium tert-butoxide, magnesium methoxide, calcium methoxide, copper (I) oxide, copper (II) oxide, copper (II) carbonate or copper (II) hydrogen carbonate.
  • the addition of traces of water may be advantageous, usually in the 0.1 to 100-fold, preferably in the 0.5 to 10-fold amount by weight based on the catalyst.
  • catalysts are tertiary organic amines, in particular trimethylamine, tributylamine, 2-dimethylaminoethanol, triethanolamine, dodecyldimethylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N-methylpyrrolidine, N-methylmorpholine, 4-dimethylaminopyridine, 1,5-diazabicyclo [4.3 .0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane.
  • zeolites in particular metal-doped zeolites, such as, for example, cesium-doped zeolites.
  • the mixing of the educt streams can optionally take place in a suitable special mixing device, which is characterized by short mixing times, in order then to achieve the substantial conversion in stage b) in at least one reactor.
  • a reaction of polyamine and carbon dioxide and optionally with secondary amine can take place, which as a rule is not problematic.
  • Reaction of the mixture from a) The mixture leaving the mixing device is now fed to at least one one or more two-phase (gaseous / liquid) or preferably single-phase supercritical residence time reactors in which, in the case of a two-phase reaction, the gas phase with the liquid phase is conducted in DC.
  • the residence time reactor in stage b) is sufficiently back-mixed, for example it is a stirred tank, it may be advantageous to combine stages a) and b) with one another, ie to carry out the mixing within stage b), for example in a stirred tank.
  • the residence time reactor at one or more points, for example at the beginning and in the middle of the reactor, further carbon dioxide and / or secondary amine or preferably polyamine can be post-dosed.
  • the average residence time in the reactor is generally 10 minutes to 12 hours, preferably 60 minutes to 10 hours, particularly preferably 2 to 8 hours.
  • the discharge from the reactor can be fed to a phase separator in a preferred embodiment and the liquid phase withdrawn from the phase separator can then be fed to the subsequent stage.
  • phase separator is a container in which the phase separation between gas and liquid phase is achieved by the calming of the two-phase, emerging from the DC reactor flow.
  • the phase separator can be carried out isothermally or preferably heated to prevent the precipitation of poorly soluble by-products.
  • the heating can be done for example via the jacket or via a circuit with an external heat exchanger. When using an external heat exchanger, normal insulation of the heat exchanger is sufficient.
  • the temperature in the reactor or the reactor combination and in any phase separator is generally between 50 ° C and 300 ° C, preferably between 180 ° C and 220 ° C.
  • the pressure in stage b) is generally between 74 bar abs and 300 bar abs and preferably between 100 and 200 bar abs.
  • the residence time in step b) is selected so that the conversion, based on amino groups in the polyamine used to polyurea, after leaving the reactor at least 95%, preferably at least 98, more preferably at least 99 and most preferably at least 99.5% is.
  • the total residence time in stage a) and b) together is less than 12 hours, preferably less than 10 hours and more preferably less than 8 hours.
  • the conversion based on amino groups in the polyamine used to form urea groups, is not complete after leaving the reactor or the reactor combination and is, for example, less than 95%, then the discharge can be further reacted.
  • the reaction mixture can be allowed to react to complete the conversion in another reactor, preferably until the conversion is 98% or more.
  • stages a) and b) in a stirred kettle or a stirred tank cascade, preferably in one to four stirred kettles, more preferably one to three stirred kettles, more preferably two to three stirred kettles, and most preferably to carry out two stirred kettles.
  • the first stirred tank at least partially functions as stage a) and the rest as stage b).
  • the reaction conditions in such an embodiment are as described above.
  • Carbon Dioxide Separation To separate the unconverted carbon dioxide from the reaction mixture obtained from stage b), it is expedient to use columns; the carbon dioxide is preferably removed by distillation or rectification. This achieves a good separation between the secondary amine and the carbon dioxide.
  • the separation takes place in a pressure range of 0.01 to 20 bar, preferably 0.04 to 15 bar.
  • the necessary temperatures depend on the secondary amine used or its mixture.
  • the temperature is 210 ° C, preferably 190 ° C.
  • the separated carbon dioxide may have a content of secondary amine of up to
  • step f If solvent is used in the cleavage (step f), see below), complete removal of this solvent in this step d) is less preferred.
  • the reaction mixture is advantageously depressurized from the pressure level of the reaction stage (b) to a pressure in the range from 1 to 2000 mbar, preferably from 10 to 900 mbar.
  • a pressure in the range from 1 to 2000 mbar, preferably from 10 to 900 mbar.
  • gaseous vapors (oil) which contain the predominant amount of secondary amine and 10 to 99 wt.%, Preferably 50 to 95 wt.% Solvent, and a liquid discharge, consisting essentially of the monomeric polyurea, preferably Diurea, and optionally contains high-boiling oligomers.
  • the resulting vapors (di_) can optionally be separated in subsequent suitably distillative purification stages, preferably by rectification, and the product isolated here secondary amine and separated solvent, individually or as a mixture, preferably in the reaction stage (a) to form the monomeric polyureas ,
  • This apparatus may be a container or a combination of container and column, preferably a column, wherein in the head, the secondary amine or its mixture and in the bottom of the polyurea can be withdrawn.
  • other substances which boil more easily than the polyurea and which can be recycled, for example, to stage b) may be present in the top of the column in addition to the secondary amine.
  • the separation takes place in a pressure range of 0.001 to 1 bar, preferably 0.02 to 0.8 bar.
  • the distillation bottoms can generally still contain solvents, which can be carried out without disadvantages in the subsequent cleavage f), in particular if the cleavage f) is carried out acidically with phase separation.
  • Suitable solvents are preferably hydrocarbons which are optionally substituted by halogen atoms, such as hexane, benzene, nitrobenzene, anisole, chlorobenzene, chlorotoluene, o-dichlorobenzene, trichlorobenzene, diethyl isophthalate (DEIP), tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), Xylene, chloronaphthalene, decahydronaphthalene and toluene.
  • the solvent used is particularly preferably dichlorobenzene. In a preferred embodiment, the same solvent as in steps a) and b) is used. f) polyurea cleavage
  • the reaction mixture containing polyureas obtained in the reaction step (b) is in a suitable device, preferably in a solvent or solvent mixture in the liquid phase in the presence of acids at temperatures of 20 to 250 ° C, preferably 100 to 200 ° C and under a pressure of 0.1 - 5 bar, preferably in the range of 0.3 - 2 bar continuously thermally or preferably acid split.
  • Acids which may be used are organic or inorganic Bronsted acids, preferably those having a pKa of not more than 5, more preferably having a pKa of not more than 4, and most preferably having a pKa of not more than 3. Preference is given to inorganic Bronsted acids.
  • the acids are used anhydrous.
  • Preferred examples of such acids are sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid and hydrobromic acid. Particularly preferred are sulfuric acid and hydrochloric acid, most preferably hydrochloric acid. In particular, gaseous hydrogen chloride is used.
  • the molar ratio of acid to urea group in the polyurea should be at least 2: 1, preferably at least 3: 1.
  • the conversions in the reaction device generally depend largely on the excess acid used and can be chosen largely freely. Conveniently, they are in a range of 10 to 100 wt.%, Preferably 80 to 99 wt.% Of the supplied amount of polyurea.
  • acids for the chemical cleavage of the polyureas the aforementioned, the urea formation catalyzing inorganic and organic compounds can be used.
  • the cleavage can be carried out in a stirred tank or a stirred tank cascade or a tube reactor with a Bodensteiniere up to 5, preferably in a single stirred tank.
  • the average residence time is up to one hour, preferably up to 40 minutes, more preferably up to 15 and most preferably up to 10 minutes.
  • the reactor constructions known to those skilled in the art for gas-liquid reactions, such as bubble columns or reaction columns, can be used.
  • gaseous acid in particular hydrogen chloride
  • cleavage in a mixing pump or a nozzle mixing device for example coaxial mixing nozzles, Y or T mixers, or a vortex impinging jet Mixed configuration can be performed, which cause a rapid phase transition from the gas to the liquid phase.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree.
  • the temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.
  • Reaction time is significantly less than 10 minutes, preferably up to 5 minutes, more preferably up to 3 minutes and most preferably up to 1 minute.
  • the discharge from the cleavage reactor is then fed to at least one, preferably exactly one separation stage, in which an organic liquid phase containing polyisocyanates is separated from a second phase containing the secondary amine in the form of its ammonium salt with the acid residue.
  • the separation may be a solid-liquid separation, for example centrifugation or filtration, preferably a filtration of the solid salt phase.
  • the reaction mixture is cooled again to reduce the solubility prior to the solid-liquid separation.
  • any type of crystallization and phase separation can also be used in suitable apparatus known to the person skilled in the art, such as, for example, crystallizers.
  • the reaction can be separated by extraction of an extractive extractive agent.
  • the crude isocyanate mixture is freed in a subsequent distillation of recombination products, by-products and any remaining traces of solvent.
  • the by-products are preferably recycled to the reaction steps a) and b). A part can also be removed.
  • the distillation is advantageously carried out with the aid of one or more distillation columns, preferably by rectification at temperatures of 100 to 220 ° C, preferably 120 to 170 ° C and a pressure of 1 to 200 mbar, preferably 5 to 50 mbar, in low boilers (gi_) and a crude polyisocyanate mixture (givi) having a polyisocyanate content of 85 to
  • the higher-boiling by-products (gH) obtained in the distillative separation and in particular the uncleaved and partially cleaved polyureas are passed into the cleavage (f) or preferably discharged.
  • the subscript "L” is used to denote low-boiling streams of the individual stages, with the index "H” high-boiling and "M” medium-boiling.
  • the crude polyisocyanate mixture (givi) preferably obtained by rectification, can be further purified in a further distillation at a temperature of 100 to 180 ° C. and under a pressure of 1 to 50 mbar, the resulting pure polyisocyanate stream having a purity of at least 98% by weight. , in particular more than 99 wt.% Has.
  • the bottoms fraction (gH) may also be recycled to the distillation column (d) for the separation of crude polyisocyanate and secondary amine or to reaction stage (a) and / or (b), the polyurea formation. It is also possible to divide the sump fraction into 2 or 3 product streams, these preferably being recycled in the polyurea formation (a) and the cleavage apparatus (f) and optionally in the distillation column (g).
  • the isocyanate prepared is a non-distillable isocyanate, it can optionally be purified in a step g2b) by a non-distillative route, for example by extraction or washing with a solvent. i) recovery of the secondary amine
  • the product obtained from stage f) in the form of a salt of secondary amine and the acid used for the cleavage in a solvent can be liberated in a preferred embodiment for working up with a base, for example with hydroxides, oxides, carbonates or bicarbonates of alkali metal. or alkaline earth metals, preferably sodium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate or milk of lime.
  • the release is carried out at a temperature of 0 to 60 ° C, preferably 0 to 40 ° C at a residence time of 10 minutes to 3 hours, preferably 20 to 120 minutes and more preferably 30 to 90 minutes.
  • the released secondary amine is then preferably recycled to the reaction.
  • the salt optionally in a solution, is heated above its decomposition temperature and the decomposition products are thermally separated. This can be done, for example, in a rectification column. But various combinations of thermal cleavage and subsequent separation by adsorption, absorption and partial condensation are possible.
  • diisocyanate can be prepared with high selectivity in very good yields.
  • the inventive method is particularly suitable for the preparation of aliphatic diisocyanates, such as 2-methylpentane-diisocyanate-1, 5, isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical and mixtures thereof and preferably hexamethylene diisocyanate-1, 6 and cycloaliphatic diisocyanates, in particular 3- isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate by an economical method.
  • aliphatic diisocyanates such as 2-methylpentane-diisocyanate-1, 5, isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical and mixtures thereof and preferably hexamethylene diisocyanate-1, 6 and cycloaliphatic diisocyanates, in particular 3- isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate by an economical method.
  • pMDI polymeric dipheny
  • the polyisocyanates prepared are particularly suitable for the production of urethane, isocyanurate, amide and / or urea group-containing plastics by the polyisocyanate polyaddition process. They are also used for the preparation of urethane, biuret and / or isocyanurate-modified polyisocyanate mixtures. Such polyisocyanate mixtures of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates are used in particular for the production of light-resistant polyurethane coatings and coatings.

Abstract

The invention relates to a method, preferably a multistage method, for continuously producing organic polyisocyanates, preferably diisocyanates, particularly preferably aromatic, aliphatic, or cycloaliphatic diisocyanates, by reacting the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and secondary amines into low-molecular monomeric polyureas and cleaving same. The invention further relates to a corresponding production method in which the produced polyisocyanates and unusable residue are separated at specified reaction stages, and reusable auxiliary and intermediate products are recirculated to the initial stages.

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten Beschreibung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bevorzugt ein mehrstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von organischen Polyisocyanaten, vorzugsweise von Diisocyanaten, besonders bevorzugt von aromatischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten, durch Umsetzung der entsprechenden organischen Polyamine mit Kohlenstoffdioxid und sekundären Aminen in niedermolekulare monomere Polyharnstoffe und deren Spaltung. Ein wei- terer Gegenstand der Erfindung ist ein zugehöriges Herstellverfahren, bei dem in bestimmten Reaktionsstufen die hergestellten Polyisocyanate und unverwertbaren Rückstände abgetrennt und wiederverwendbare Neben- und Zwischenprodukte in Vorstufen zurückgeführt werden.  The invention relates to a process, preferably a multistage process for the continuous preparation of organic polyisocyanates, preferably of diisocyanates, particularly preferably of aromatic, aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, by reacting the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and secondary amines in low molecular weight monomeric polyureas and their cleavage. A further subject of the invention is an associated preparation process in which the polyisocyanates prepared and unreactable residues are separated in certain reaction stages and reusable by-products and intermediates are recirculated to precursors.
Die technischen Verfahren zur Herstellung von organischen Polyisocyanaten, wie z.B. von aro- matischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyisocyanaten, beruhen auf der Phosgenie- rung der entsprechenden organischen Polyamine zu Polycarbamidsäurechloriden und deren Spaltung zu den Polyisocyanaten und Chlorwasserstoff. Abgesehen von den schwerwiegenden Umweltschutz-, Entsorgungs- und Sicherheitsproblemen, die der Einsatz von Phosgen mit sich bringt, sind diese Verfahren mit weiteren entscheidenden Nachteilen behaftet. So gelingt die Herstellung von aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyisocyanaten aufgrund der stärkeren Basizität der Ausgangspolyamine nur mit recht mäßigen Raum-Zeit-Ausbeuten. Nachteilig ist ferner die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, die, bereits in Spuren vorliegend, zu starken Verfärbungen der Polyisocyanate führen können. Bei der Hexamethylen-diisocyanat- 1 ,6 (HDI)-Herstellung entstehen z.B. mehrere Nebenprodukte, von denen das wichtigste, 6-Chlorhexylisocyanat, zudem den Nachteil besitzt, dass es nur mit erheblichem destillativen Aufwand vom HDI abgetrennt werden kann. The technical processes for the preparation of organic polyisocyanates, e.g. of aromatic, aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates are based on the phosgenation of the corresponding organic polyamines to form polycarbamoyl chlorides and their cleavage to the polyisocyanates and hydrogen chloride. Apart from the severe environmental, disposal and safety problems associated with the use of phosgene, these processes suffer from other significant disadvantages. Thus, the preparation of aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates succeeds only with fairly moderate space-time yields due to the greater basicity of the starting polyamines. Another disadvantage is the formation of undesirable by-products which, already present in traces, can lead to strong discoloration of the polyisocyanates. In hexamethylene diisocyanate 1, 6 (HDI) preparation, e.g. several by-products, of which the most important, 6-chlorohexyl isocyanate, also has the disadvantage that it can only be separated from the HDI with considerable distillative effort.
Problematisch bei dieser Verfahrensweise sind insbesondere der hohe Umsatz von Chlor über Phosgen und Carbamidsäurechlorid in Chlorwasserstoff, die Toxizität des Phosgens sowie die Korrosivität des Reaktionsgemisches, die Labilität der in der Regel eingesetzten Lösungsmittel und die Bildung halogenhaltiger Rückstände. The problem with this procedure is in particular the high conversion of chlorine over phosgene and carbamoyl chloride in hydrogen chloride, the toxicity of the phosgene and the corrosivity of the reaction mixture, the lability of the solvents used in the rule and the formation of halogenated residues.
Obwohl die Spaltung von (cyclo)aliphatischen und insbesondere aromatischen Mono- und Di- urethanen in die entsprechenden Isocyanate und Alkohol seit langem bekannt ist und sowohl in der Gasphase bei hohen Temperaturen als auch in der flüssigen Phase bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen ausgeführt werden kann, sind es besonders die unerwünschten Nebenreaktionen und vor allem die Tendenz der Reaktionsmischungen zur Ausbildung von Belegungen, Verharzungen und Verstopfungen in Reaktoren und Aufarbeitungseinrichtungen, die die Wirtschaftlichkeit der Prozesse nachhaltig beeinträchtigen. Although the cleavage of (cyclo) aliphatic and in particular aromatic mono- and di-urethanes into the corresponding isocyanates and alcohol has long been known and can be carried out both in the gas phase at high temperatures and in the liquid phase at comparatively low temperatures It is particularly the undesirable side reactions and especially the tendency of the reaction mixtures for the formation of occupancies, Verharzungen and blockages in reactors and reprocessing facilities that affect the efficiency of the processes sustainable.
In den vergangenen Jahrzehnten hat es deshalb viele Anstrengungen gegeben, diese Nachteile des Verfahrens durch ein einfacheres und verbessertes Verfahren zu beseitigen. So wurden zur Herstellung von aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Di- und/oder Polyurethanen gemäß EP 18588 A1 oder auch wie in EP 28338 A2 primäre aliphatische und/oder cycloaliphatische Di- und/oder Polyamine mit O-Alkylcarbamidsäureestern in Gegenwart von Alkoholen bei Tempera- turen von 160 bis 300 °C mit und ohne Katalysator umgesetzt. Die entstandenen Di- und/oder Polyurethane können in die entsprechenden Isocyanate überführt werden. Der bei der Umsetzung der Amine entstehende Ammoniak kann dabei abgetrennt werden. Weitere Veröffentlichungen befassen sich mit der teilweisen Substitution von Harnstoff und/oder Diaminen durch carbonylgruppenhaltige Verbindungen (z.B. EP 27952 oder EP 126299). Das phosgenfreie Verfahren wird ausführlich beispielsweise in EP 566925 A2 beschrieben. In recent decades, therefore, many efforts have been made to eliminate these disadvantages of the process by a simpler and improved process. Thus, for the preparation of aliphatic and / or cycloaliphatic di- and / or polyurethanes according to EP 18588 A1 or also as in EP 28338 A2 primary aliphatic and / or cycloaliphatic di- and / or polyamines with O-alkylcarbamic acid esters in the presence of alcohols at temperatures Tures of 160 to 300 ° C reacted with and without catalyst. The resulting di- and / or polyurethanes can be converted into the corresponding isocyanates. The ammonia formed in the reaction of the amines can be separated off. Further publications are concerned with the partial substitution of urea and / or diamines by carbonyl-containing compounds (eg EP 27952 or EP 126299). The phosgene-free process is described in detail, for example, in EP 566925 A2.
Nachteilig am letzteren Verfahren ist die relativ lange Reaktionszeit, die mit bis zu 50 Stunden angegeben wird. A disadvantage of the latter method is the relatively long reaction time, which is given up to 50 hours.
Aus WO 2007/082818 (= US 2010/274046) ist ein Verfahren bekannt, das auf die Anwesenheit von Alkoholen und Bildung von Urethanen als Zwischenprodukt verzichtet. Es besteht jedoch noch weiterhin ein Bedarf an Verfahren mit verbesserter Ausbeute. WO 2007/082818 (= US 2010/274046) discloses a process which dispenses with the presence of alcohols and the formation of urethanes as an intermediate. However, there is still a need for improved yield processes.
Nachteilig an den zuvor beschriebenen phosgenfreien Verfahren ist, daß sich mit diesen Verfahren lediglich unzersetzt destillierbare Isocyanate herstellen lassen. A disadvantage of the previously described phosgene-free process is that can be prepared only undecomposed distillable isocyanates with these methods.
WO 98/54129 beschreibt ein Verfahren zur Zersetzung von Diharnstoffen, die jeweils aus se- kundären Aminen gebildet werden. Bei diesen sekundären Aminen handelt es sich sehr spezielle Amine, in denen die Aminogruppen mit einem Rest mit einem tertiären Kohlenstoffatom substituiert sind, beispielsweise tertiären Butylgruppen oder 2,2-disubstituierten Piperidingruppen. WO 98/54129 describes a process for the decomposition of diureas, which are each formed from secondary amines. These secondary amines are very specific amines in which the amino groups are substituted with a tertiary carbon atom, for example, tertiary butyl groups or 2,2-disubstituted piperidine groups.
Die Zersetzung erfolgt dabei rein thermisch optional in Gegenwart eines Trägergases oder ei- nes inerten Lösungsmittels. Nachteilig dabei ist, daß bei dieser Art der Reaktionsführung die Zersetzungsprodukte sekundäres Amin und Isocyanat schnell wieder miteinander reagieren, was insbesondere aufgrund der hohen Reaktivität der sekundären Amine erfolgt. The decomposition takes place purely thermally optionally in the presence of a carrier gas or an inert solvent. The disadvantage here is that in this type of reaction, the decomposition products secondary amine and isocyanate react quickly with each other, which is particularly due to the high reactivity of the secondary amines.
Aus der Internationalen Patentanmeldung WO 2012/163894 (Aktenzeichen From the international patent application WO 2012/163894 (file reference
PCT/EP2012/059993, Anmeldungsdatum 29. Mai 2012) ist ein mehrstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von organischen Isocyanaten durch Umsetzung der entsprechenden organischen Polyamine mit Harnstoff und mindestens einem sekundären Amin zu den entsprechenden Polyharnstoffen in mindestens einer Mischeinrichtung mit nachgeschaltetem Reaktor und deren Spaltung bekannt. PCT / EP2012 / 059993, application date 29 May 2012) is a multi-step process for the continuous production of organic isocyanates by reacting the corresponding organic polyamines with urea and at least one secondary amine to the corresponding polyureas in at least one mixing device with downstream reactor and their cleavage known ,
Nachteilig an allen vorstehenden Verfahren ist, daß sie von Harnstoff ausgehen, so daß Ammoniak freigesetzt wird, der aufwendig wiederverwendet oder entsorgt werden muß. A disadvantage of all the above methods is that they emanate from urea, so that ammonia is released, which must be consuming reused or disposed of.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, organische Polyisocyanate mit hoher Selektivität in verbesserten Ausbeuten kostengünstig auf einfache Weise unter Umgehung von Harnstoff als Ausgangsmaterial herzustellen. The object of the present invention was to produce organic polyisocyanates with high selectivity in improved yields at low cost in a simple manner, bypassing urea as starting material.
Diese Aufgabe konnte gelöst werden durch ein Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten durch bevorzugt katalytische Umsetzung mindestens eines Polyamins mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem sekundären Amin zum korrespondierenden Polyharnstoff und anschließender Spaltung der so erhaltenen Polyharnstoffe in die korrespondierenden Polyisocyanate. This object could be achieved by a process for the preparation of polyisocyanates by preferably catalytic reaction of at least one polyamine with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding polyurea and subsequent cleavage of the resulting polyureas in the corresponding polyisocyanates.
Bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist ferner ein mehrstufiges Verfahren zur kontinuierli- chen Herstellung von organischen Isocyanaten durch bevorzugt katalytische Umsetzung der entsprechenden organischen Polyamine mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem sekundären Amin zu den entsprechenden Polyharnstoffen in mindestens einer Mischeinrichtung mit nachgeschaltetem Reaktor und deren Spaltung, das folgende Stufen umfaßt und in dem man a) mindestens ein organisches Polyamin mit Kohlenstoffdioxid in Abwesenheit oder vorzugsweise in Gegenwart mindestens eines Katalysators und mit mindestens einem sekundären Amin optional in Gegenwart mindestens eines Lösungsmittels miteinander vermischt, b) das aus a) erhaltene Gemisch in mindestens einem sich anschließenden Verweilzeitreak- tor oder mehreren Verweilzeitreaktoren umsetzt, c) unumgesetztes Kohlenstoffdioxid aus dem aus b) erhaltenen Reaktionsgemisch abtrennt und optional nach einer optionalen Aufreinigung wieder in Stufe a) und/oder b) zurückführt, d) aus dem Austrag aus b) überschüssiges sekundäres Amin und weitere leichter als die Polyharnstoffe siedende Nebenkomponenten abtrennt, f) die Polyharnstoffe in einer kontinuierlichen Spalteinrichtung in das entsprechende Iso- cyanat und sekundäres Amin thermisch oder bevorzugt sauer spaltet, wobei mindestens ein Isocyanat-haltiger Strom und mindestens ein sekundäres Amin-haltiger Strom erhalten werden, g) Aufreinigung des aus der Spaltung f) erhaltenen Isocyanat-haltigen Stroms, indem The invention further relates to a multistage process for the continuous preparation of organic isocyanates by preferably catalytic reaction of the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding polyureas in at least one downstream-stage mixing device and its cleavage, the following steps and in which a) at least one organic polyamine with carbon dioxide in the absence or preferably in the presence of at least one catalyst and at least one secondary amine optionally mixed together in the presence of at least one solvent, b) the mixture obtained from a) in at least one subsequent Reacting residence time reactor or several residence time reactors, c) separating unconverted carbon dioxide from the reaction mixture obtained from b) and optionally after an optional purification again in stage a) and / or b) recircles, d) from the effluent from b) excess secondary amine and further secondary components which boil more easily than the polyureas, f) the polyureas thermally or preferably acidly cleaves the polyureas in a continuous splitting device into the corresponding isocyanate and secondary amine at least one isocyanate-containing stream and at least one secondary amine-containing stream are obtained, g) purification of the obtained from the cleavage f) isocyanate-containing stream by
- gl ) Lösungsmittel abgetrennt wird, soweit zuvor Lösungsmittel eingesetzt wurde, - g2a) im Falle von destillierbaren Isocyanaten, deren destillative Reinigung bzw.  - gl) solvent is separated, as far as previously solvent was used, - g2a) in the case of distillable isocyanates, their purification by distillation or
- g2b) im Falle von nicht-destillierbaren Isocyanaten deren optionale Reinigung auf nicht-destillativem Wege, und i) Aufreinigung des aus der Spaltung f) erhaltenen sekundären Amin-haltigen Stromes und dessen optionale Rückführung.  g2b) in the case of non-distillable isocyanates, their optional purification by non-distillative means, and i) purification of the secondary amine-containing stream obtained from cleavage f) and its optional recycling.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine bessere Ausbeute auf als im Stand der Technik bekannte Verfahren, insbesondere das aus der EP 566 925 bekannte Verfahren. The process according to the invention has a better yield than processes known in the art, in particular the process known from EP 566 925.
Rein formal betrachtet kann das erfindungsgemäße Verfahren schematisch durch folgende Gleichung bilanziert werden: R-(NH2)n + n C02 + n HNR1R2 - R(NCO)n + n HNR1R2 + n H20 In purely formal terms, the method according to the invention can be schematically represented by the following equation: R- (NH 2 ) n + n CO 2 + n HNR 1 R 2 -R (NCO) n + n HNR 1 R 2 + n H 2 O
Zur Herstellung der erfindungsgemäß als Zwischenprodukt verwendbaren monomeren Poly- harnstoffe R(NH-CO-NR1R2)n eignen sich Polyamine der Formel R(NH2)n, in der R einen n-wertigen, vorzugsweise drei- oder zweiwertigen, besonders bevorzugt zweiwertigen organischen Rest, wie z.B. einen gegebenenfalls substituierten, beispielsweise mit einer Alkylgruppe substituierten aromatischen, einen linearen oder verzweigtkettigen aliphatischen oder gegebenenfalls substituierten cycloaliphatischen Rest bedeutet. Als geeignete aromatische Polyamine beispielhaft genannt seien 2,4- und 2,6-Toluylen-diamin, 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diamino-diphenylmethane und die entsprechenden Isomerengemische. For the preparation of the monomer usable in this invention as an intermediate poly- ureas R (NH-CO-NR 1 R 2) n are suitable polyamines of the formula R (NH2) n, an n-valent R, preferably three or divalent, most preferably bivalent organic radical, such as an optionally substituted, for example, substituted with an alkyl group substituted aromatic, a linear or branched chain aliphatic or optionally substituted cycloaliphatic radical. Examples of suitable aromatic polyamines which may be mentioned are 2,4- and 2,6-toluylenediamine, 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-diaminodiphenylmethanes and the corresponding isomer mixtures.
Es stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch aromatische Amine zu den korrespondierenden Isocyanaten umgesetzt werden können, bei denen es sich um Polyamingemische der Diphenylmethanreihe handelt, wie sie in an sich bekannter Weise durch Polykondensation von Formaldehyd mit Anilin erhalten werden können. It represents an embodiment of the present invention that aromatic amines can also be reacted with the process according to the invention to give the corresponding isocyanates, which are polyamine mixtures of the diphenylmethane series, as obtained in a conventional manner by polycondensation of formaldehyde with aniline can.
Als aliphatische oder cycloaliphatische Polyamine kommen beispielsweise in Betracht: Butandi- amin-1 ,4, Pentandiamin-1 ,5, 2-Ethylbutandiamin-1 ,4, Octandiamin-1 ,8, Decandiamin-1 ,10, Do- decandiamin-1 ,12, Cyclohexandiamin-1 ,4, 2-Methyl-, 4-Methyl-cyclohexandiamin-1 ,3, 1 ,3- und 1 ,4-Diaminomethylcyclohexan sowie 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan. Vorzugsweise Verwendung finden 2-Methylpentandiamin-1 ,5, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethylhexandiamin- 1 ,6 und insbesondere 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan, Hexandiamin-1 ,6 und 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin. Suitable aliphatic or cycloaliphatic polyamines are, for example: butanediamine 1, 4, pentanediamine-1, 5, 2-ethylbutanediamine-1, 4, octanediamine-1, 8, decanediamine-1, 10, dodecanediamine-1, 12, cyclohexanediamine-1, 4, 2-methyl-, 4-methylcyclohexanediamine-1, 3, 1, 3- and 1, 4-diaminomethylcyclohexane and 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane , Preference is given to using 2-methylpentanediamine-1, 5, 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexanediamine 1, 6 and in particular 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, hexanediamine -1, 6 and 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine.
Als sekundäre Amine eignen sich prinzipiell solche sekundären Amine, die unter den Reaktionsbedingungen stabil sind, d.h. sich unter den Reaktionsbedingungen pro Stunde zu weniger als 5 mol%, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt zu weniger als 2 und ganz besonders bevorzugt zu weniger als 1 mol% bezogen auf das eingesetzte Material zersetzen, besonders solche sekundären Amine mit einem Molgewicht unter 500 g/mol, die keine weiteren funktionellen Gruppen aufweisen und außer der sekundären Aminofunktion ausschließlich Kohlenwasserstoffreste und Ethergruppen, bevorzugt ausschließlich Kohlenwasserstoffreste tragen. Vorzugsweise wird man solche sekundäre Amine auswählen, deren Siedepunkte genügend weit vom Siedepunkt des durch die Spaltung erhaltenen Polyisocyanates, vorzugsweise Diiso- cyanates, entfernt liegen, sodass eine möglichst quantitative Trennung der Spaltprodukte Poly- isocyanat, vorzugsweise Diisocyanat vom sekundären Amin per Destillation möglich ist. Bevorzugt ist eine Siedepunktsdifferenz zwischen sekundärem Amin und Isocyanat von mindestens 20 °C, besonders bevorzugt von mindestens 30 °C und ganz besonders bevorzugt mindestens 40 °C. Suitable secondary amines are, in principle, those secondary amines which are stable under the reaction conditions, i. Under the reaction conditions per hour to less than 5 mol%, preferably less than 3, more preferably less than 2 and most preferably less than 1 mol% based on the material decompose, especially those secondary amines having a molecular weight below 500 g / mol, which have no further functional groups and except the secondary amino function exclusively hydrocarbon radicals and ether groups, preferably only carry hydrocarbon radicals. Preference is given to selecting those secondary amines whose boiling points are sufficiently far from the boiling point of the polyisocyanate, preferably diisocyanate, obtained by the cleavage, so that the most quantitative possible separation of the cleavage products polyisocyanate, preferably diisocyanate, from the secondary amine by distillation is possible. Preferably, a boiling point difference between secondary amine and isocyanate of at least 20 ° C, more preferably of at least 30 ° C and most preferably at least 40 ° C.
Bevorzugt handelt es sich bei den sekundären Aminen um solche der Formel HNR1R2, worin R1 und R2 unabhängig voneinander 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 10 und besonders bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisendes Alkyl, 3 bis 12, bevorzugt 5 bis 12, besonders bevorzugt 5 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisendes Cycloalkyl, 6 bis 14, bevorzugt 6 bis 10, besonders bevorzugt 6 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisendes Aryl, oder einen Aralkylrest bedeuten können, der 6 bis 14, bevorzugt 6 bis 8 Kohlenstoffatome im Aryl und 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatome im Alkylrest aufweist, oder die Reste R1 und R2 gemeinsam einen unter Einschluss des Stickstoffatoms fünf- bis zwölfgliedrigen, bevorzugt fünf- bis sechsgliedrigen Ring bilden können, wobei die Reste weniger bevorzugt zusätzlich Ethergruppen aufweisen können. The secondary amines are preferably those of the formula HNR 1 R 2 , where R 1 and R 2 independently of one another are 1 to 20, preferably 1 to 10 and particularly preferably 1 to 6 alkyl-containing alkyl, 3 to 12, preferably 5 to 12, particularly preferably 5 to 6 carbon atoms exhibiting cycloalkyl, 6 to 14, preferably 6 to 10, particularly preferably 6 to 8 carbon atoms having aryl, or an aralkyl radical, 6 to 14, preferably 6 to 8 carbon atoms in the aryl and 1 to 6, preferably 1 to 3 carbon atoms in the alkyl radical, or the radicals R 1 and R 2 together may form a five-to twelve-membered, preferably five- to six-membered ring, including the nitrogen atom The radicals may less preferably additionally have ether groups.
Beispiele für Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sek-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl, n-Heptyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propylheptyl, n-Octyl, n-Decyl, n-Dodecyl, n-Tetra- decyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl, n-Eicosyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Bu- tyl, tert-Butyl und n-Hexyl, besonders bevorzugt Methyl, Ethyl, iso-Propyl und n-Butyl. Examples of alkyl groups are methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-hexyl, n-heptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylheptyl, n-butyl Octyl, n-decyl, n-dodecyl, n-tetra- decyl, n-hexadecyl, n-octadecyl, n-eicosyl, preferably methyl, ethyl, iso-propyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl and n-hexyl, more preferably methyl, ethyl, iso-propyl and n-butyl.
Beispiele für Cycloalkylgruppen sind Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl und Cyclododecyl, bevorzugt Cyclopentyl und Cyclohexyl. Examples of cycloalkyl groups are cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl and cyclododecyl, preferably cyclopentyl and cyclohexyl.
Beispiele für Arylgruppen sind Phenyl, Tolyl, Xylyl und Naphthyl, bevorzugt sind Phenyl und Tolyl, und besonders bevorzugt ist Phenyl. Beispiele für Aralkylgruppen sind Benzyl, Phenethyl und 2- oder 3-Phenylpropyl, bevorzugt sind Benzyl und Phenethyl, besonders bevorzugt ist Benzyl. Examples of aryl groups are phenyl, tolyl, xylyl and naphthyl, preferred are phenyl and tolyl, and particularly preferred is phenyl. Examples of aralkyl groups are benzyl, phenethyl and 2- or 3-phenylpropyl, preferred are benzyl and phenethyl, particularly preferred is benzyl.
Bevorzugte sekundäre Amine sind Dimethylamin, Diethylamin, Di-n-Propylamin, Di-iso-Propylamin, Di-n-Butylamin, Dihexylamin, Dioctylamin, Ethylmethylamin, Iso-Propyl-Methylamin, n-Butylmethylamin, tert-Butylmethylamin, Iso-Propyl-Ethylamin, n-Butylethylamin, tert-Butyl- ethylamin, Morpholin, Piperidin und Pyrrolidin, bevorzugt sind Dimethylamin, Diethylamin, Di-n-Propylamin, Di-iso-Propylamin, Di-n-Butylamin, Piperidin und Pyrrolidin, besonders bevorzugt sind Dimethylamin, Diethylamin, Di-iso-Propylamin, Di-n-Butylamin, ganz besonders bevorzugt sind Dimethylamin und Di-n-Butylamin und insbesondere Di-n-Butylamin. Preferred secondary amines are dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, dihexylamine, dioctylamine, ethylmethylamine, iso-propyl-methylamine, n-butylmethylamine, tert-butylmethylamine, iso-propylamine Ethylamine, n-butylethylamine, tert-butyl ethylamine, morpholine, piperidine and pyrrolidine, preferred are dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, di-iso-propylamine, di-n-butylamine, piperidine and pyrrolidine, particularly preferred are dimethylamine , Diethylamine, di-iso-propylamine, di-n-butylamine, very particularly preferred are dimethylamine and di-n-butylamine and especially di-n-butylamine.
Bevorzugte cyclische sekundäre Amine sind Pyrrolidin, Piperidin und Morpholin. Preferred cyclic secondary amines are pyrrolidine, piperidine and morpholine.
Es ist nicht auszuschließen, daß sterisch anspruchsvolle primäre Amine ebenfalls wie die oben aufgeführten sekundären Amine im Sinne der Erfindung reagieren können, beispielsweise tert- Butylamin oder iso.-Propylamin, bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch sekundäre Amine. It can not be ruled out that sterically demanding primary amines can also react like the abovementioned secondary amines in the sense of the invention, for example tert-butylamine or iso-propylamine, but secondary amines are preferred in the context of the present invention.
Kohlenstoffdioxid kann aus beliebigen Quellen eingesetzt werden, beispielsweise in Reinform oder aus Verbrennungsgasen, optional vermischt mit unter den Reaktionsbedingungen inerten Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff, sowie untergeordneten Mengen an Wasser, Methan, Ethan, Propan oder Kohlenstoffmonoxid. Carbon dioxide can be used from any source, for example, in pure form or from combustion gases, optionally mixed with inert gases under the reaction conditions, such as oxygen or nitrogen, as well as minor amounts of water, methane, ethane, propane or carbon monoxide.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Kohlenstoffdioxid aus rohem Erdgas oder Verbrennungsgasen durch eine Gaswäsche entfernt, in der Kohlenstoffdioxid durch Absorption an eine Waschflüssigkeit und anschließender Desorption daraus gewonnen wird. Denkbar wäre auch der Einsatz von Kohlenstoffdioxid, das sich noch in einer Waschflüssigkeit absorbiert befindet. Eine derartige Waschflüssigkeit kann weiterhin in einer denkbaren Ausführungsform noch das in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzte sekundäre Amin enthalten, das dann gemein- sam mit dem Kohlenstoffdioxid als Reaktant in die Reaktion geführt wird. In a preferred embodiment, carbon dioxide is removed from crude natural gas or combustion gases by a gas scrubber in which carbon dioxide is absorbed by adsorption to a carbon dioxide gas Washing liquid and subsequent desorption is obtained therefrom. Also conceivable would be the use of carbon dioxide, which is still absorbed in a washing liquid. In a conceivable embodiment, such a washing liquid may also contain the secondary amine used in the process according to the invention, which is then fed into the reaction together with the carbon dioxide as a reactant.
Die einzelnen Stufen des Verfahrens werden im Folgenden beschrieben: a) Vermischung der Reaktionskomponenten The individual stages of the process are described below: a) mixing of the reaction components
Zur Herstellung der Polyharnstoffe in der Reaktionsstufe (a) werden die Polyamine mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem, bevorzugt genau einem sekundären Amin in einem molaren Verhältnis von Polyamin, Kohlenstoffdioxid und sekundärem Amin von 1 : 2 bis 100 : 5 bis 40, bevorzugt 1 : 2,0 bis 50 : 6 bis 10 bei Temperaturen von 50 - 300 °C und insbesondere bei 130 - 220 °C unter einem Druck von 0,1 bis 300 bar, vorzugsweise 1 - 150 bar miteinander vermischt. To produce the polyureas in reaction step (a), the polyamines are reacted with carbon dioxide and at least one, preferably exactly one secondary amine in a molar ratio of polyamine, carbon dioxide and secondary amine of 1: 2 to 100: 5 to 40, preferably 1: 2 , 0 to 50: 6 to 10 at temperatures of 50 - 300 ° C and in particular at 130 - 220 ° C under a pressure of 0.1 to 300 bar, preferably 1 - 150 bar mixed together.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden in der Stufe a) alle drei Ausgangskomponenten Polyamin, Kohlenstoffdioxid und sekundäres Amin miteinander vermischt. In a preferred embodiment, all three starting components polyamine, carbon dioxide and secondary amine are mixed together in step a).
Es ist jedoch auch möglich zunächst zwei dieser drei Ausgangskomponenten miteinander zu vermischen und das so erhaltene Gemisch dann mit der dritten Ausgangskomponente zu vermischen. Unter den drei derartigen möglichen Permutationen ist bevorzugt zunächst Polyamin und Kohlenstoffdioxid zu vermischen und das erhaltene Gemisch dann mit dem sekundären Amin zu vermischen. However, it is also possible first to mix two of these three starting components together and then to mix the resulting mixture with the third starting component. Among the three such possible permutations, it is preferable to first mix polyamine and carbon dioxide and then mix the resultant mixture with the secondary amine.
Es stellt jedoch eine bevorzugte mögliche Ausführungsform dar, zunächst sekundäres Amin und Kohlenstoffdioxid vorzumischen und in dieses Gemisch das Polyamin einzubringen. Dabei kann Kohlenstoffdioxid gasförmig, flüssig oder überkritisch, bevorzugt flüssig oder überkritisch in die Stufe a) dosiert werden. However, it is a preferred possible embodiment, first vorzumischen secondary amine and carbon dioxide and to introduce into this mixture, the polyamine. In this case, carbon dioxide can be metered in gaseous, liquid or supercritical, preferably liquid or supercritical, into stage a).
Die Vermischung in der Stufe (a) kann in Gegenwart von substituierten Harnstoffen, zweckmäßigerweise in einer Menge von 0,1 bis 30 Mol%, vorzugsweise 1 bis 10 Mol% bezogen auf das Polyamin, vorzugsweise Diamin, durchgeführt werden. Insbesondere verwendet werden dabei Mischungen aus substituierten Harnstoffen in den genannten Mengenverhältnissen. Als substituierte Harnstoffe setzt man bevorzugt solche ein, deren Substitutionsmuster dem des eingesetzten sekundären Amins entsprechen, also die formalen Umsetzungsprodukte von Kohlenstoffdioxid mit einem oder zwei Äquivalenten sekundärem Amin. Dabei kann es sich beispiels- weise um den Austrag (di_) der Stufe d) handelen, siehe unten. The mixing in step (a) can be carried out in the presence of substituted ureas, expediently in an amount of 0.1 to 30 mol%, preferably 1 to 10 mol%, based on the polyamine, preferably diamine. In particular, mixtures of substituted ureas in the proportions mentioned are used. Substituted ureas used are preferably those whose substitution patterns correspond to those of the secondary amine used, ie the formal reaction products of carbon dioxide with one or two equivalents of secondary amine. This may, for example, be the discharge (di_) of stage d), see below.
Die Vermischung in Stufe (a) kann optional in Gegenwart mindestens eines Lösungsmittels stattfinden. Als Lösungsmittel sind bevorzugt N-substituierte Lactame, Ν,Ν-disubstituierte Amide, Ether, Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ionische Flüssigkeiten und überkritisches Kohlenstoffdioxid. Beispiele für Lösungsmittel sind THF, Dioxan sowie die Dimethyl-, -ethyl- oder -n-butylether von Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Tripropy- lenglykol, N-Methylpyrrolidon, N-Ethylpyrrolidon, N-Cyclohexylpyrrolidon, Dimethylformamid, Dimethylacetamid und überkritisches Kohlenstoffdioxid. Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, Kohlenstoffdioxid in einem hohen Überschuß einzusetzen und die Reaktionsbedingungen so einzustellen, daß überkritisches Kohlenstoffdioxid nicht nur als Reaktand sondern auch als Lösungsmittel fungiert. The mixing in step (a) may optionally take place in the presence of at least one solvent. Preferred solvents are N-substituted lactams, Ν, Ν-disubstituted amides, ethers, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ionic liquids and supercritical carbon dioxide. Examples of solvents are THF, dioxane and the dimethyl, ethyl or n-butyl ethers of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol or tripropylene glycol, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-cyclohexylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and supercritical carbon dioxide. It is a preferred embodiment to use carbon dioxide in a high excess and to adjust the reaction conditions so that supercritical carbon dioxide acts not only as a reactant but also as a solvent.
Als Kohlenwasserstoffe, die gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sind, sind bei- spielsweise Hexan, Benzol, Nitrobenzol, Anisol, Chlorbenzol, Chlortoluol, o-Dichlorbenzol, Trichlorbenzol, Xylol, Chlornaphthalin, Decahydronaphthalin und Toluol zu nennen. Examples of suitable hydrocarbons which are optionally substituted by halogen atoms include hexane, benzene, nitrobenzene, anisole, chlorobenzene, chlorotoluene, o-dichlorobenzene, trichlorobenzene, xylene, chloronaphthalene, decahydronaphthalene and toluene.
Möglich ist auch der Einsatz von Ionischen Flüssigkeiten als Lösungsmittel in der erfindungsgemäßen Reaktion. Denkbare Ionische Flüssigkeiten sind beispielsweise beschrieben in WO 2007/090755 A1 , Seite 3, Zeile 28 bis Seite 26, Zeile 32, was hiermit per Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei. Bevorzugte Ionische Flüssigkeiten sind dort beschrieben von Seite 25, Zeile 6 bis Seite 26, Zeile 32. It is also possible to use ionic liquids as solvents in the reaction according to the invention. Conceivable ionic liquids are described, for example, in WO 2007/090755 A1, page 3, line 28 to page 26, line 32, which is hereby incorporated by reference into the present disclosure. Preferred ionic liquids are described there from page 25, line 6 to page 26, line 32.
Besonders bevorzugte Ionische Flüssigkeiten sind solche, wie sie beschrieben sind in Particularly preferred ionic liquids are those as described in
WO 201 1/061314 A1 , Seite 17, Zeile 35 bis Seite 25, Zeile 21 , was hiermit per Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei. WO 201 1/061314 A1, page 17, line 35 to page 25, line 21, which is hereby incorporated by reference into the present disclosure.
Ganz besonders bevorzugt bevorzugte Ionische Flüssigkeiten sind die Halogenide, besonders Chloride, Hexafluorophosphate, Tetrafluoroborate und insbesondere die Hydroxide von 1 ,2-Di- methyl-3-propylimidazolium, 1 -Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1 -Butyl-2,3-dimethylimidazolium, 1 -Benzyl-3-methylimidazolium, 3-Ethyl-1 -methylimidazolium, 1 -Propyl-3-methylimidazolium, 3-n- Butyl-1 -methylimidazolium, 1 -Hexyl-3-methylimidazolium, 1 -Methyl-3-octylimidazolium, 1 -Decyl- 3-methylimidazolium, 1 -Dodecyl-3-methylimidazolium, 1 ,3-Diethylimidazolium, 1 ,3-Diisopropyl- imidazolium, 1 ,3-Di-n-butylimidazolium, 1 ,3-Dihexylimidazolium sowie 1 ,2,3,4, 5-Pentamethyl- imidazolium. Very particularly preferred ionic liquids are the halides, especially chlorides, hexafluorophosphates, tetrafluoroborates and in particular the hydroxides of 1, 2-dimethyl-3-propylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-butyl-2,3 dimethyl imidazolium, 1-benzyl-3-methylimidazolium, 3-ethyl-1-methylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 3-n-butyl-1-methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3 -octylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1-dodecyl-3-methylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1,3-diisopropylimidazolium, 1,3-di-n-butylimidazolium, 1,3-dihexylimidazolium, and 1 , 2,3,4,5-pentamethylimidazolium.
Denkbar, wenn auch weniger bevorzugt, sind Ketone und Ester.  Conceivable, though less preferred, are ketones and esters.
Wie bereits dargelegt, kann die Vermischung in der Stufe (a) oder auch die Reaktion in Stufe b) auch in Gegenwart von Katalysatoren erfolgen. Diese werden zweckmäßigerweise in Mengen von 0,001 bis 20 Gew% vorzugsweise 0,001 bis 1 Gew% insbesondere 0,002 bis 0,1 Gew%, bezogen auf das Gewicht des Polyamins, eingesetzt. As already stated, the mixing in stage (a) or else the reaction in stage b) can also be carried out in the presence of catalysts. These are expediently used in amounts of from 0.001 to 20% by weight, preferably from 0.001 to 1% by weight, in particular from 0.002 to 0.1% by weight, based on the weight of the polyamine.
Als Katalysatoren eignen sich Hydroxide, Oxide, Carbonate, Hydrogencarbonate, Alkoholate, Phenolate und Carboxylate, die ein oder mehrere Kationen, vorzugsweise ein Kation von Metal- len der Gruppe IA, IB, IIA, IIB, HIB, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB, VIIIB des Periodensystems der Elemente enthalten, definiert gemäß Handbook of Chemistry and Physics 14th Edition, publiziert von Chemical Rubber Publishing Co., 23 Superior Ave. N.E., Cleveland, Ohio, enthalten. Beispielhaft genannt seien die Kationen folgender Metalle: Lithium, Natrium, Kalium, Cäsium, Magnesium, Calcium, Aluminium, Gallium, Zinn, Blei, Bismut, Antimon, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Quecksilber, Cer, Titan, Vanadium, Chrom, Molybdän, Mangan, Eisen und Cobalt. Suitable catalysts are hydroxides, oxides, carbonates, bicarbonates, alkoxides, phenolates and carboxylates which contain one or more cations, preferably a cation of metal oxides. Group IA, IB, IIA, IIB, HIB, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB, VIIIB of the Periodic Table of the Elements, defined in Handbook of Chemistry and Physics 14th Edition, published by Chemical Rubber Publishing Co., 23 Superior Ave. NE, Cleveland, Ohio. Examples of cations are the following metals: lithium, sodium, potassium, cesium, magnesium, calcium, aluminum, gallium, tin, lead, bismuth, antimony, copper, silver, gold, zinc, mercury, cerium, titanium, vanadium, chromium, Molybdenum, manganese, iron and cobalt.
Besonders bevorzugt sind die Hydroxide, Oxide, Carbonate und Hydrogencarbonate der Alkali- und Erdalkalimetalle, ganz besonders bevorzugt Carbonate und Hydrogencarbonate der Alkali- und Erdalkalimetalle, insbesondere Carbonate und Hydrogencarbonate der Alkalimetalle. Particular preference is given to the hydroxides, oxides, carbonates and bicarbonates of the alkali metals and alkaline earth metals, very particularly preferably carbonates and bicarbonates of the alkali metals and alkaline earth metals, in particular carbonates and bicarbonates of the alkali metals.
Als typische Katalysatoren seien beispielhaft folgende Verbindungen genannt: Bevorzugt sind Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Cäsiumhydroxid, Lithiumoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid, Cäsiumoxid, Lithiumhydrogencarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydro- gencarbonat, Cäsiumhydrogencarbonat, Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Cäsiumcarbonat, Lithiummethanolat, Lithiumethanolat, Lithiumpropanolat, Lithiumbuta- nolat, Natriummethanolat, Kalium-tert.-butanolat, Magnesiummethanolat, Calciummethanolat, Kupfer(l)oxid, Kupfer(ll)oxid, Kupfer(ll)carbonat oder Kupfer(ll)hydrogencarbonat. Insbesondere bei Einsatz der genannten Metallsalze als Katalysatoren im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zugabe von Spuren von Wasser vorteilhaft sein, in der Regel in der 0,1 bis 100-fachen, bevorzugt in der 0,5 bis 10-fachen Gewichtsmenge bezogen auf den Katalysator. Examples of typical catalysts are the following compounds: Preference is given to lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, cesium oxide, lithium hydrogencarbonate, sodium bicarbonate, potassium hydrogencarbonate, cesium hydrogen carbonate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate and cesium carbonate, lithium methoxide, lithium ethanolate, lithium propoxide , Lithium butanolate, sodium methoxide, potassium tert-butoxide, magnesium methoxide, calcium methoxide, copper (I) oxide, copper (II) oxide, copper (II) carbonate or copper (II) hydrogen carbonate. In particular, when using the metal salts mentioned as catalysts in the process according to the invention, the addition of traces of water may be advantageous, usually in the 0.1 to 100-fold, preferably in the 0.5 to 10-fold amount by weight based on the catalyst.
Weitere denkbare Katalysatoren sind tertiäre organische Amine, insbesondere Trimethylamin, Tributylamin, 2-Dimethylaminoethanol, Triethanolamin, Dodecyldimethylamin, N,N-Dimethylcy- clohexylamin, N-Methylpyrrolidin, N-Methylmorpholin, 4-Dimethylaminopyridin, 1 ,5-Diazabicy- clo[4.3.0]non-5-en, 1 ,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en und 1 ,4-Diazabicyclo[ 2.2.2]octan. Further conceivable catalysts are tertiary organic amines, in particular trimethylamine, tributylamine, 2-dimethylaminoethanol, triethanolamine, dodecyldimethylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N-methylpyrrolidine, N-methylmorpholine, 4-dimethylaminopyridine, 1,5-diazabicyclo [4.3 .0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane.
Weiterhin denkbar ist die Verwendung von Zeolithe, insbesondere metalldotierten Zeolithen, wie beispielsweise cäsiumdotierten Zeolithen. Also conceivable is the use of zeolites, in particular metal-doped zeolites, such as, for example, cesium-doped zeolites.
Die Vermischung der Eduktströme kann optional in einer geeigneten speziellen Mischeinrichtung erfolgen, die sich durch geringe Mischzeiten auszeichnet, um dann im Anschluss in der Stufe b) in mindestens einem Reaktor den wesentlichen Umsatz zu erzielen. The mixing of the educt streams can optionally take place in a suitable special mixing device, which is characterized by short mixing times, in order then to achieve the substantial conversion in stage b) in at least one reactor.
Während der Vermischung kann bereits eine Reaktion von Polyamin und Kohlenstoffdioxid sowie gegebenenfalls mit sekundärem Amin erfolgen, was in der Regel unproblematisch ist. b) Reaktion des Gemisches aus a) Das die Mischeinrichtung verlassende Gemisch wird nun mindestens einem, bevorzugt genau einem oder mehreren zweiphasig (gasförmig/flüssig) oder bevorzugt einphasig überkritisch betriebenen Verweilzeitreaktoren zugeführt, in dem für den Fall einer zweiphasigen Reaktionsführung die Gasphase mit der Flüssigphase im Gleichstrom geführt wird. Für den Fall, dass der Verweilzeitreaktor in Stufe b) ausreichend rückvermischt ist, es sich beispielsweise um einen Rührkessel handelt, kann es von Vorteil sein, die Stufen a) und b) miteinander zu kombinieren, d. h. die Vermischung innerhalb der Stufe b) durchzuführen, beispielsweise in einem Rührkessel. During the mixing, a reaction of polyamine and carbon dioxide and optionally with secondary amine can take place, which as a rule is not problematic. b) Reaction of the mixture from a) The mixture leaving the mixing device is now fed to at least one one or more two-phase (gaseous / liquid) or preferably single-phase supercritical residence time reactors in which, in the case of a two-phase reaction, the gas phase with the liquid phase is conducted in DC. In the event that the residence time reactor in stage b) is sufficiently back-mixed, for example it is a stirred tank, it may be advantageous to combine stages a) and b) with one another, ie to carry out the mixing within stage b), for example in a stirred tank.
Gegebenenfalls kann in den Verweilzeitreaktor, wie oben ausgeführt, an einer oder mehreren Stellen, beispielsweise am Anfang und in der Mitte des Reaktors, noch Kohlenstoffdioxid und/oder sekundäres Amin oder bevorzugt Polyamin nachdosiert werden. Die mittlere Verweilzeit im Reaktor beträgt in der Regel 10 Minuten bis 12 Stunden, bevorzugt 60 Minuten bis 10 Stunden, besonders bevorzugt 2 bis 8 Stunden. Optionally, in the residence time reactor, as stated above, at one or more points, for example at the beginning and in the middle of the reactor, further carbon dioxide and / or secondary amine or preferably polyamine can be post-dosed. The average residence time in the reactor is generally 10 minutes to 12 hours, preferably 60 minutes to 10 hours, particularly preferably 2 to 8 hours.
Um die Gasbelastung für die Folgestufe gering zu halten, kann der Austrag aus dem Reaktor in einer bevorzugten Ausführungsform einem Phasenscheider zugeführt werden und die dem Phasenscheider entnommene Flüssigphase dann der Folgestufe zugeführt werden. In order to keep the gas load for the subsequent stage low, the discharge from the reactor can be fed to a phase separator in a preferred embodiment and the liquid phase withdrawn from the phase separator can then be fed to the subsequent stage.
Ein solcher Phasenscheider ist ein Behälter, in dem die Phasentrennung zwischen Gas- und Flüssigphase durch die Beruhigung der zweiphasigen, aus dem Gleichstromreaktor austretenden Strömung erreicht wird. Such a phase separator is a container in which the phase separation between gas and liquid phase is achieved by the calming of the two-phase, emerging from the DC reactor flow.
Der Phasenscheider kann isotherm oder bevorzugt beheizt ausgeführt werden, um das Ausfallen schwer löslicher Nebenprodukte zu verhindern. Die Beheizung kann beispielsweise über den Mantel oder über einen Kreislauf mit einem externen Wärmetauscher erfolgen. Bei Verwendung eines externen Wärmetauschers reicht eine normale Isolierung des Wärmetauschers. Die Temperatur im Reaktor bzw. der Reaktorkombination und im gegebenenfalls vorhandenen Phasenscheider beträgt im Allgemeinen zwischen 50 °C und 300 °C, bevorzugt zwischen 180°C und 220 °C. The phase separator can be carried out isothermally or preferably heated to prevent the precipitation of poorly soluble by-products. The heating can be done for example via the jacket or via a circuit with an external heat exchanger. When using an external heat exchanger, normal insulation of the heat exchanger is sufficient. The temperature in the reactor or the reactor combination and in any phase separator is generally between 50 ° C and 300 ° C, preferably between 180 ° C and 220 ° C.
Der Druck in Stufe b) beträgt in der Regel zwischen 74 bar abs und 300 bar abs und bevorzugt zwischen 100 und 200 bar abs. The pressure in stage b) is generally between 74 bar abs and 300 bar abs and preferably between 100 and 200 bar abs.
Die Verweilzeit in Stufe b) ist so gewählt, dass der Umsatz, bezogen auf Aminogruppen im eingesetzten Polyamin zu Polyharnstoff, nach Verlassen des Reaktors mindestens 95%, bevorzugt mindestens 98, besonders bevorzugt mindestens 99 und ganz besonders bevorzugt mindes- tens 99,5% beträgt. The residence time in step b) is selected so that the conversion, based on amino groups in the polyamine used to polyurea, after leaving the reactor at least 95%, preferably at least 98, more preferably at least 99 and most preferably at least 99.5% is.
Üblicherweise beträgt die gesamte Verweilzeit in Stufe a) und b) zusammen weniger als 12 Stunden, bevorzugt weniger als 10 Stunden und besonders bevorzugt weniger als 8 Stunden. Usually, the total residence time in stage a) and b) together is less than 12 hours, preferably less than 10 hours and more preferably less than 8 hours.
Ist der Umsatz, bezogen auf Aminogruppen im eingesetzten Polyamin zu Harnstoffgruppen, nach Verlassen des Reaktors bzw. der Reaktorkombination noch nicht vollständig und beträgt beispielsweise weniger als 95%, so kann der Austrag nochmals nachreagiert werden. Dazu kann das Reaktionsgemisch zur Vervollständigung des Umsatzes in einem weiteren Reaktor nachreagieren gelassen werden, bevorzugt bis der Umsatz 98% oder mehr beträgt. If the conversion, based on amino groups in the polyamine used to form urea groups, is not complete after leaving the reactor or the reactor combination and is, for example, less than 95%, then the discharge can be further reacted. For this purpose, the reaction mixture can be allowed to react to complete the conversion in another reactor, preferably until the conversion is 98% or more.
In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die Stufen a) und b) in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade, bevorzugt in ein bis vier Rührkesseln, besonders bevorzugt ein bis drei Rührkesseln, besonders bevorzugt zwei bis drei Rührkesseln und ganz besonders bevorzugt zwei Rührkesseln durchzuführen. In diesem Fall fungiert der erste Rührkessel zumindest teilweise als Stufe a) und die übrigen als Stufe b). Ansonsten entsprechen die Reaktionsbedingungen in solch einer Ausführungsform den oben beschriebenen. c) Kohlenstoffdioxidabtrennung Zur Abtrennung des unumgesetzten Kohlenstoffdioxids aus dem aus Stufe b) erhaltenen Reaktionsgemisch werden zweckmäßigerweise Kolonnen verwendet, bevorzugt wird das Kohlenstoffdioxid per Destillation oder Rektifikation abgetrennt. Dadurch gelingt eine gute Trennung zwischen dem sekundären Amin und dem Kohlenstoffdioxid. Üblicherweise erfolgt die Abtrennung in einem Druckbereich von 0,01 - 20 bar, vorzugsweise bei 0,04 - 15 bar. Die notwendigen Temperaturen richten sich nach dem verwendeten sekundären Amin bzw. dessen Gemisch. Für Di-n-Butylamin liegt die Temperatur beispielsweise bei 210 °C, bevorzugt bei 190 °C. In one possible embodiment of the present invention, it is also possible to use stages a) and b) in a stirred kettle or a stirred tank cascade, preferably in one to four stirred kettles, more preferably one to three stirred kettles, more preferably two to three stirred kettles, and most preferably to carry out two stirred kettles. In this case, the first stirred tank at least partially functions as stage a) and the rest as stage b). Otherwise, the reaction conditions in such an embodiment are as described above. c) Carbon Dioxide Separation To separate the unconverted carbon dioxide from the reaction mixture obtained from stage b), it is expedient to use columns; the carbon dioxide is preferably removed by distillation or rectification. This achieves a good separation between the secondary amine and the carbon dioxide. Usually, the separation takes place in a pressure range of 0.01 to 20 bar, preferably 0.04 to 15 bar. The necessary temperatures depend on the secondary amine used or its mixture. For di-n-butylamine, for example, the temperature is 210 ° C, preferably 190 ° C.
Das abgetrennte Kohlenstoffdioxid kann einen Gehalt an sekundärem Amin von bis zu The separated carbon dioxide may have a content of secondary amine of up to
70 Gew%, bevorzugt bis zu 10 Gew%, besonders bevorzugt bis zu 1 Gew%, ganz besonders bevorzugt bis zu 0,1 Gew% aufweisen. In diesem Fall kann es denkbar sein, diese Mischung aus sekundärem Amin und Kohlenstoffdioxid für eine Rückgewinnung des sekundären Amins aufzuarbeiten. Bevorzugt ist es in diesem Fall jedoch, das Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und sekundärem Amin als solches in Stufe a) und/oder b) zurückzuführen. d) Abtrennung des überschüssigen sekundären Amins 70% by weight, preferably up to 10% by weight, particularly preferably up to 1% by weight, very particularly preferably up to 0.1% by weight. In this case, it may be conceivable to work up this secondary amine and carbon dioxide mixture for secondary amine recovery. In this case, however, it is preferable to recycle the mixture of carbon dioxide and secondary amine as such in stage a) and / or b). d) separation of the excess secondary amine
Aus der erhaltenen Reaktionsmischung wird das verbleibende sekundäre Amin, eventuell un- umgesetztes Kohlenstoffdioxid und optional das Lösungsmittel, soweit welches eingesetzt wurde, abgetrennt und vorzugsweise in die Reaktionsstufe (a) und/oder (b) zurückgeführt. From the resulting reaction mixture, the remaining secondary amine, possibly unreacted carbon dioxide and optionally the solvent, as far as which was used, separated and preferably recycled to the reaction stage (a) and / or (b).
Wenn in der Spaltung (Stufe f), siehe unten) Lösungsmittel eingesetzt wird, so ist eine vollständige Abtrennung dieses Lösungsmittels in dieser Stufe d) weniger bevorzugt. If solvent is used in the cleavage (step f), see below), complete removal of this solvent in this step d) is less preferred.
Zur Abtrennung des Amins wird die Reaktionsmischung vorteilhafterweise vom Druckniveau der Reaktionsstufe (b) auf einen Druck im Bereich von 1 bis 2000 mbar, vorzugsweise von 10 bis 900 mbar entspannt. Man erhält hierbei gasförmige Brüden (ÖL), die die überwiegende Menge an sekundärem Amin sowie 10 bis 99 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 95 Gew.% Lösungsmittel enthalten, und einen flüssigen Austrag, der im wesentlichen aus dem monomeren Polyharn- stoff, vorzugsweise Diharnstoff, besteht und gegebenenfalls hochsiedende Oligomere enthält. Die erhaltenen Brüden (di_) können optional in nachfolgenden zweckmäßigerweise destillativen Reinigungsstufen, vorzugsweise durch Rektifikation, getrennt werden und die hierbei isolierten Wertprodukte sekundäres Amin und abgetrenntes Lösungsmittel, einzeln oder als Mischung, vorzugsweise in die Reaktionsstufe (a) zur Bildung der monomeren Polyharnstoffe zurückgeführt werden. To separate the amine, the reaction mixture is advantageously depressurized from the pressure level of the reaction stage (b) to a pressure in the range from 1 to 2000 mbar, preferably from 10 to 900 mbar. This gives gaseous vapors (oil), which contain the predominant amount of secondary amine and 10 to 99 wt.%, Preferably 50 to 95 wt.% Solvent, and a liquid discharge, consisting essentially of the monomeric polyurea, preferably Diurea, and optionally contains high-boiling oligomers. The resulting vapors (di_) can optionally be separated in subsequent suitably distillative purification stages, preferably by rectification, and the product isolated here secondary amine and separated solvent, individually or as a mixture, preferably in the reaction stage (a) to form the monomeric polyureas ,
Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, sekundäres Amin und Lösungsmittel, sofern welches verwendet wurde, nicht aufzutrennen, sondern als Gemisch zurückzuführen. It is a preferred embodiment of the present invention, secondary amine and solvent, if used, not to separate, but as a mixture due.
Zur destillativen Abtrennung des sekundären Amins oder dessen Gemisches wird häufig ein sogenannter Flash eingesetzt. Dieser Apparat kann ein Behälter oder eine Kombination von Behälter und Kolonne vorzugsweise eine Kolonne sein, wobei im Kopf das sekundäre Amin bzw. dessen Gemisch und im Sumpf der Polyharnstoff abgezogen werden kann. Im Kopf der Kolonne können neben dem sekundären Amin auch weitere leichter als der Polyharnstoff siedende Stoffe enthalten sein, die beispielsweise in die Stufe b) rückgeführt werden können. Die Trennung erfolgt in einem Druckbereich von 0,001 bis 1 bar, vorzugsweise bei 0,02 - 0,8 bar. Der Destillationssumpf kann in der Regel noch Lösungsmittel enthalten, was ohne Nachteile in die nachfolgende Spaltung f) geführt werden kann, insbesondere dann, wenn die Spaltung f) sauer mit Phasentrennung durchgeführt wird. For distillative removal of the secondary amine or its mixture, a so-called flash is often used. This apparatus may be a container or a combination of container and column, preferably a column, wherein in the head, the secondary amine or its mixture and in the bottom of the polyurea can be withdrawn. In addition to the secondary amine, other substances which boil more easily than the polyurea and which can be recycled, for example, to stage b), may be present in the top of the column in addition to the secondary amine. The separation takes place in a pressure range of 0.001 to 1 bar, preferably 0.02 to 0.8 bar. The distillation bottoms can generally still contain solvents, which can be carried out without disadvantages in the subsequent cleavage f), in particular if the cleavage f) is carried out acidically with phase separation.
Wenn in den vorhergehenden Stufen als Lösungsmittel überkritisches Kohlenstoffdioxid einge- setzt und aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt wurde, so kann es an dieser Stelle sinnvoll sein, den Destillationssumpf für die nachfolgende Spaltung in einem Lösungsmittel aufzunehmen. If supercritical carbon dioxide was used as the solvent in the preceding stages and separated off from the reaction mixture, it may be useful at this point to take up the distillation bottoms for subsequent cleavage in a solvent.
Als Lösungsmittel sind bevorzugt Kohlenwasserstoffe, die gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert sind, geeignet, wie beispielsweise Hexan, Benzol, Nitrobenzol, Anisol, Chlorbenzol, Chlortoluol, o-Dichlorbenzol, Trichlorbenzol, Diethylisophthalat (DEIP), Tetrahydrofuran (THF), Dimethylformamid (DMF), Xylol, Chlornaphthalin, Decahydronaphthalin und Toluol. Als Lösungsmittel wird besonders bevorzugt Dichlorbenzol eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das gleiche Lösungsmittel wie in den Stufen a) und b) eingesetzt. f) Polyharnstoffspaltung Suitable solvents are preferably hydrocarbons which are optionally substituted by halogen atoms, such as hexane, benzene, nitrobenzene, anisole, chlorobenzene, chlorotoluene, o-dichlorobenzene, trichlorobenzene, diethyl isophthalate (DEIP), tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), Xylene, chloronaphthalene, decahydronaphthalene and toluene. The solvent used is particularly preferably dichlorobenzene. In a preferred embodiment, the same solvent as in steps a) and b) is used. f) polyurea cleavage
Die in der Reaktionsstufe (b) erhaltene Polyharnstoffe enthaltende Reaktionsmischung wird in einer geeigneten Vorrichtung, bevorzugt in einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch in flüssiger Phase in Gegenwart von Säuren bei Temperaturen von 20 bis 250 °C, vorzugsweise 100 bis 200°C und unter einem Druck von 0,1 - 5 bar, vorzugsweise im Bereich von 0,3 - 2 bar kontinuierlich thermisch oder bevorzugt sauer gespalten. Als Säuren können organische oder anorganische Brönsted-Säuren eingesetzt werden, bevorzugt solche mit einem pKs-Wert von nicht mehr als 5, besonders bevorzugt mit einem pKs-Wert von nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt mit einem pKs-Wert von nicht mehr als 3. Bevorzugt sind anorganische Brönsted-Säuren. The reaction mixture containing polyureas obtained in the reaction step (b) is in a suitable device, preferably in a solvent or solvent mixture in the liquid phase in the presence of acids at temperatures of 20 to 250 ° C, preferably 100 to 200 ° C and under a pressure of 0.1 - 5 bar, preferably in the range of 0.3 - 2 bar continuously thermally or preferably acid split. Acids which may be used are organic or inorganic Bronsted acids, preferably those having a pKa of not more than 5, more preferably having a pKa of not more than 4, and most preferably having a pKa of not more than 3. Preference is given to inorganic Bronsted acids.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Säuren wasserfrei eingesetzt. In a preferred embodiment, the acids are used anhydrous.
Bevorzugte Beispiele für derartige Säuren sind Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure und Bromwasserstoffsäure. Besonders bevorzugt sind Schwefelsäure und Salzsäu- re, ganz besonders bevorzugt ist Salzsäure. Insbesondere wird gasförmiger Chlorwasserstoff eingesetzt. Preferred examples of such acids are sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid and hydrobromic acid. Particularly preferred are sulfuric acid and hydrochloric acid, most preferably hydrochloric acid. In particular, gaseous hydrogen chloride is used.
Zur Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts vom Polyharnstoff zum Isocyanat sollte das molare Verhältnis von Säure zu Harnstoffgruppe im Polyharnstoff mindestens 2:1 , bevorzugt mindestens 3:1 betragen. To shift the reaction equilibrium from the polyurea to the isocyanate, the molar ratio of acid to urea group in the polyurea should be at least 2: 1, preferably at least 3: 1.
Die Umsätze in der Reaktionseinrichtung hängen in der Regel stark vom eingesetzten Säure- überschuss ab und können weitgehend frei gewählt werden. Zweckmäßigerweise liegen sie in einem Bereich von 10 bis 100 Gew.%, vorzugsweise 80 bis 99 Gew.% der zugeführten Poly- harnstoffmenge. The conversions in the reaction device generally depend largely on the excess acid used and can be chosen largely freely. Conveniently, they are in a range of 10 to 100 wt.%, Preferably 80 to 99 wt.% Of the supplied amount of polyurea.
Als Säuren zur chemischen Spaltung der Polyharnstoffe können die vorgenannten, die Harnstoffbildung katalysierenden anorganischen und organischen Verbindungen Verwendung finden. As acids for the chemical cleavage of the polyureas, the aforementioned, the urea formation catalyzing inorganic and organic compounds can be used.
Die Spaltung kann in einem Rührkessel oder einer Rührkesselkaskade oder einem Rohrreaktor mit einer Bodensteinzahl bis zu 5, bevorzugt in einem einzelnen Rührkessel durchgeführt werden. Die mittlere Verweilzeit beträgt bis zu einer Stunde, bevorzugt bis zu 40 Minuten, besonders bevorzugt bis zu 15 und ganz besonders bevorzugt bis zu 10 min. Alternativ können die dem Fachmann bekannten Reaktorkonstruktionen für Gas-Flüssig-Reaktionen, wie Blasensäulen oder Reaktionskolonnen, eingesetzt werden. The cleavage can be carried out in a stirred tank or a stirred tank cascade or a tube reactor with a Bodensteinzahl up to 5, preferably in a single stirred tank. The average residence time is up to one hour, preferably up to 40 minutes, more preferably up to 15 and most preferably up to 10 minutes. Alternatively, the reactor constructions known to those skilled in the art for gas-liquid reactions, such as bubble columns or reaction columns, can be used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bevorzugt bei Einsatz von mindestens einer, bevorzugt genau einer gasförmigen Säure, insbesondere Chlorwasserstoff als Säure, die Spaltung in einer Mischpumpe oder einer Düsenmischeinrichtung, beispielsweise Koaxialmischdüsen, Y- oder T-Mischer, oder eine Vortex-Impinging-Jet-Mischkonfiguration durchgeführt werden, die einen schnellen Phasenübergang aus der Gas- in die Flüssigphase bewirken. In a further preferred embodiment, preference may be given to using at least one, preferably exactly one gaseous acid, in particular hydrogen chloride as acid, cleavage in a mixing pump or a nozzle mixing device, for example coaxial mixing nozzles, Y or T mixers, or a vortex impinging jet Mixed configuration can be performed, which cause a rapid phase transition from the gas to the liquid phase.
Die Temperatur in der Spaltung beträgt in diesem Fall in der Regel von 100 bis 200 °C, bevor- zugt 120 - 190 und besonders bevorzugt 140 - 180 °C. In dieser Ausführungsform kann dieThe temperature in the cleavage in this case is generally from 100 to 200.degree. C., preferably from 120 to 190 and particularly preferably from 140 to 180.degree. In this embodiment, the
Reaktionszeit deutlich weniger als 10 Minuten betragen, bevorzugt bis zu 5 Minuten, besonders bevorzugt bis zu 3 Minuten und ganz besonders bevorzugt bis zu 1 Minute. Der Austrag aus dem Spaltreaktor wird anschließend mindestens einer, bevorzugt genau einer Trennstufe zugeführt, in der eine organische, flüssige, Polyisocyanate enthaltene Phase von einer zweiten, das sekundäre Amin in Form seines Ammoniumsalzes mit dem Säurerest enthaltenden Phase getrennt wird. Reaction time is significantly less than 10 minutes, preferably up to 5 minutes, more preferably up to 3 minutes and most preferably up to 1 minute. The discharge from the cleavage reactor is then fed to at least one, preferably exactly one separation stage, in which an organic liquid phase containing polyisocyanates is separated from a second phase containing the secondary amine in the form of its ammonium salt with the acid residue.
Bei der Trennung kann es sich um eine fest-flüssig-T rennung, beispielsweise Zentrifugation oder Filtration, bevorzugt einer Filtration der festen Salzphase handeln. Gegebenenfalls wird die Reaktionsmischung zur Verringerung der Löslichkeit vor der fest-flüssig-T rennung nochmals abgekühlt. The separation may be a solid-liquid separation, for example centrifugation or filtration, preferably a filtration of the solid salt phase. Optionally, the reaction mixture is cooled again to reduce the solubility prior to the solid-liquid separation.
Es kann jedoch auch jede beliebige Art einer Kristallisation und Phasentrennung in geeigneten, dem Fachmann bekannten Apparaten, wie beispielsweise Kristallern, Anwendung finden. Alternativ kann der Reaktionsaustrag extraktiv durch Zugabe eines geeigneten Extraktionsmittels getrennt werden. g) Isocyanatreinigung However, any type of crystallization and phase separation can also be used in suitable apparatus known to the person skilled in the art, such as, for example, crystallizers. Alternatively, the reaction can be separated by extraction of an extractive extractive agent. g) isocyanate purification
Das aus der Stufe f) erhaltene Polyisocyanat, bevorzugt in Form eine Lösung in einem Lösungsmittel aus der sauren Spaltung aus Stufe f), wird in der Stufe g) aufgereinigt. Wenn in einem der vorigen Reaktionsschritte ein Lösungsmittel eingesetzt wurde, so kann dies in einem ersten Aufreinigungsschritt gl ) destillativ abgetrennt werden. Das so abgetrennte Lösungsmittel kann dann bevorzugt in Stufe a) und/oder b) und/oder f), falls dort erforderlich, geführt werden. Anschließend kann im Fall von destillierbaren Isocyanaten deren destillative Reinigung in einem Schritt g2a) vorgenommen werden wie folgt: The polyisocyanate obtained from stage f), preferably in the form of a solution in a solvent from the acidic cleavage from stage f), is purified in stage g). If a solvent was used in one of the previous reaction steps, this can be separated by distillation in a first purification step gl). The solvent thus separated can then preferably be conducted in stage a) and / or b) and / or f), if necessary there. Subsequently, in the case of distillable isocyanates, their purification by distillation can be carried out in a step g2a) as follows:
Das Rohisocyanatgemisch wird in einer sich anschließenden Destillation von Rekombinationsprodukten, Nebenprodukten und gegebenenfalls noch vorhandenen Spuren an Lösungsmittel befreit. Die Nebenprodukte werden vorzugsweise in die Reaktionsschritte a) bzw. b) zurückgeführt. Ein Teil kann auch ausgeschleust werden. The crude isocyanate mixture is freed in a subsequent distillation of recombination products, by-products and any remaining traces of solvent. The by-products are preferably recycled to the reaction steps a) and b). A part can also be removed.
Die Destillation erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe einer oder mehrerer Destillationskolonnen, vorzugsweise durch Rektifikation bei Temperaturen von 100 bis 220°C, vorzugsweise 120 bis 170°C und einem Druck von 1 bis 200 mbar, vorzugsweise 5 bis 50 mbar, in Leichtsieder (gi_) und eine rohe Polyisocyanatmischung (givi) mit einem Polyisocyanatgehalt von 85 bis The distillation is advantageously carried out with the aid of one or more distillation columns, preferably by rectification at temperatures of 100 to 220 ° C, preferably 120 to 170 ° C and a pressure of 1 to 200 mbar, preferably 5 to 50 mbar, in low boilers (gi_) and a crude polyisocyanate mixture (givi) having a polyisocyanate content of 85 to
99 Gew.%, vorzugsweise von 95 bis 99 Gew.% getrennt. Die bei der destillativen Trennung anfallenden höhersiedenden Nebenprodukte (gH) und insbesondere die ungespaltenen und partiell gespaltenen Polyharnstoffe werden in die Spaltung (f) geführt oder bevorzugt ausge- schleust. 99% by weight, preferably from 95 to 99% by weight separated. The higher-boiling by-products (gH) obtained in the distillative separation and in particular the uncleaved and partially cleaved polyureas are passed into the cleavage (f) or preferably discharged.
Mit dem Index "L" werden hier leichtsiedende Ströme der einzelnen Stufen gekennzeichnet, mit dem Index "H" hochsiedende und mit "M" mittelsiedende. Die vorzugsweise durch Rektifikation erhaltene rohe Polyisocyanatmischung (givi) kann in einer weiteren Destillation bei einer Temperatur von 100 bis 180°C und unter einem Druck von 1 bis 50 mbar weiter aufgereinigt werden, wobei der resultierende reine Polyisocyanatstrom eine Reinheit von mindestens 98 Gew.%, insbesondere über 99 Gew.% besitzt. The subscript "L" is used to denote low-boiling streams of the individual stages, with the index "H" high-boiling and "M" medium-boiling. The crude polyisocyanate mixture (givi), preferably obtained by rectification, can be further purified in a further distillation at a temperature of 100 to 180 ° C. and under a pressure of 1 to 50 mbar, the resulting pure polyisocyanate stream having a purity of at least 98% by weight. , in particular more than 99 wt.% Has.
Nach anderen Verfahrensvarianten kann die Sumpffraktion (gH) jedoch auch in die Destillationskolonne (d) zur Trennung von rohem Polyisocyanat und sekundärem Amin oder in die Reaktionsstufe (a) und/oder (b), die Polyharnstoffbildung, zurückgeführt werden. Möglich ist auch eine Teilung der Sumpffraktion in 2 oder 3 Produktströme, wobei diese vorzugsweise in der Polyharnstoffbildung (a) und die Spaltvorrichtung (f) sowie gegebenenfalls in die Destillationskolonne (g) zurückgeführt werden. However, according to other process variants, the bottoms fraction (gH) may also be recycled to the distillation column (d) for the separation of crude polyisocyanate and secondary amine or to reaction stage (a) and / or (b), the polyurea formation. It is also possible to divide the sump fraction into 2 or 3 product streams, these preferably being recycled in the polyurea formation (a) and the cleavage apparatus (f) and optionally in the distillation column (g).
Handelt es sich bei dem hergestellten Isocyanat um ein nicht-destillierbares Isocyanat, so kann dieses optional in einer Stufe g2b) auf nicht-destillativem Wege gereinigt werden, beispielswei- se durch Extraktion oder Wäsche mit einem Lösungsmittel. i) Rückgewinnung des sekundären Amins If the isocyanate prepared is a non-distillable isocyanate, it can optionally be purified in a step g2b) by a non-distillative route, for example by extraction or washing with a solvent. i) recovery of the secondary amine
Das aus Stufe f) in Form eines Salzes aus sekundärem Amin und der zur Spaltung eingesetz- ten Säure in einem Lösungsmittel erhaltene Produkt kann in einer bevorzugten Ausführungsform zur Aufarbeitung mit einer Base freigesetzt werden, beispielsweise mit Hydroxiden, Oxiden, Carbonaten oder Hydrogencarbonaten von Alkali- oder Erdalkalimetallen, bevorzugt Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat oder Kalkmilch. Die Freisetzung erfolgt bei einer Temperatur von 0 bis 60 °C, bevorzugt 0 bis 40 °C bei einer Verweilzeit von 10 min bis 3 Stunden, bevorzugt 20 bis 120 min und besonders bevorzugt 30 bis 90 min. The product obtained from stage f) in the form of a salt of secondary amine and the acid used for the cleavage in a solvent can be liberated in a preferred embodiment for working up with a base, for example with hydroxides, oxides, carbonates or bicarbonates of alkali metal. or alkaline earth metals, preferably sodium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate or milk of lime. The release is carried out at a temperature of 0 to 60 ° C, preferably 0 to 40 ° C at a residence time of 10 minutes to 3 hours, preferably 20 to 120 minutes and more preferably 30 to 90 minutes.
Erhalten wird eine Lösung des freigesetzten sekundären Amins in dem Lösungsmittel, das per Fest-Flüssig-Phasentrennung, bevorzugt per Zentrifugation oder Filtration, von dem Ammoniumsalz der Säure abgetrennt wird. Obtained is a solution of the liberated secondary amine in the solvent, which is separated by solid-liquid phase separation, preferably by centrifugation or filtration, from the ammonium salt of the acid.
Das freigesetzte sekundäre Amin wird anschließend bevorzugt in die Reaktion zurückgeführt. Alternativ ist es möglich, das Salz aus sekundärem Amin und der zur Spaltung eingesetzten Säure optional in einem Lösungsmittel thermisch zu trennen. The released secondary amine is then preferably recycled to the reaction. Alternatively, it is possible to thermally separate the salt of secondary amine and the acid used for the cleavage in a solvent.
Dazu wird das Salz, optional in einer Lösung, über dessen Zersetzungstemperatur erwärmt und die Zersetzungsprodukte thermisch getrennt. Dies kann beispielsweise in einer Rektifikationsko- lonne erfolgen. Aber auch verschiedene Kombinationen aus thermischer Spaltung und anschließender Stofftrennung durch Adsorption, Absorption und partieller Kondensation sind möglich. For this purpose, the salt, optionally in a solution, is heated above its decomposition temperature and the decomposition products are thermally separated. This can be done, for example, in a rectification column. But various combinations of thermal cleavage and subsequent separation by adsorption, absorption and partial condensation are possible.
Mit dem erfindungsgemäßen mehrstufigen Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von organischen Polyisocyanaten unter Rückführung und Ausschleusung der Nebenprodukte können Polyisocyanate, vorzugsweise Diisocyanat mit hoher Selektivität in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden. With the multistage process according to the invention for the continuous production of organic polyisocyanates with recycling and removal of by-products Polyisocyanates, preferably diisocyanate can be prepared with high selectivity in very good yields.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von aliphatischen Diisocyanaten, wie 2-Methylpentan-diisocyanat-1 ,5, isomeren aliphatischen Diisocyanaten mit 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest und deren Gemische und vorzugsweise Hexamethylen- diisocyanat-1 ,6 und cycloaliphatischen Diisocyanaten, insbesondere 3-lsocyanatomethyl-3,5,5- trimethylcyclohexylisocyanat nach einer wirtschaftlichen Methode. Denkbar ist jedoch auch die Herstellung von 2,4- und 2,6-Toluylen-diisocyanat sowie polymerem Diphenylmethandiisocya- nat (pMDI). The inventive method is particularly suitable for the preparation of aliphatic diisocyanates, such as 2-methylpentane-diisocyanate-1, 5, isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical and mixtures thereof and preferably hexamethylene diisocyanate-1, 6 and cycloaliphatic diisocyanates, in particular 3- isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate by an economical method. However, it is also conceivable to prepare 2,4- and 2,6-toluene diisocyanate and also polymeric diphenylmethane diisocyanate (pMDI).
Die hergestellten Polyisocyanate eignen sich vorzüglich zur Herstellung von Urethan-, Isocya- nurat-, Amid- und/oder Harnstoffgruppen enthaltenden Kunststoffen nach dem Polyisocyanat- Polyadditionsverfahren. Sie finden ferner Verwendung zur Herstellung von mit Urethan-, Biuret- und/oder Isocyanuratgruppen modifizierten Polyisocyanat-mischungen. Derartige Polyisocyan- atmischungen aus aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanaten werden insbesondere zur Herstellung von lichtbeständigen Polyurethanlacken und -Überzügen verwendet. The polyisocyanates prepared are particularly suitable for the production of urethane, isocyanurate, amide and / or urea group-containing plastics by the polyisocyanate polyaddition process. They are also used for the preparation of urethane, biuret and / or isocyanurate-modified polyisocyanate mixtures. Such polyisocyanate mixtures of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates are used in particular for the production of light-resistant polyurethane coatings and coatings.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, aber nicht auf diese Beispiele ein- schränken. The following examples are intended to illustrate the invention, but do not limit it to these examples.
Beispiele Examples
1 . Darstellung von aliphatischen Harnstoffen auf Basis von n-Hexylamin und Pyrrolidon: 1 . Preparation of aliphatic ureas based on n-hexylamine and pyrrolidone:
Reaktionsgleichung:
Figure imgf000016_0001
Reaction:
Figure imgf000016_0001
Durchführung:  Execution:
In einem Druckautoklaven wurden katalytische Mengen Cäsiumcarbonat sowie In a pressure autoclave were catalytic amounts of cesium carbonate as well
138,6 mmol n-Hexylamin und Pyrrolidin im dreifachen Überschuss vorgelegt. Anschließend wurde der Autoklav mehrmals mit CO2 gespült und unter C02-Atmosphäre auf 190 °C erhitzt. Nach mehreren Stunden Reaktionszeit erhielt man einen leicht bräunlichen Feststoff. Zur Aufarbeitung wurde zuerst langsam 250 ml Wasser zum Rohprodukt gegeben, danach wurde der gebildete Harnstoff mit ca. 100 ml Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde von der wässrigen separiert und bis zur Trockne eingedampft. Ein farbloser, kristalliner Feststoff mit einer Ausbeute von ca. 70 % wurde erhalten.  138.6 mmol of n-hexylamine and pyrrolidine presented in three-fold excess. Subsequently, the autoclave was rinsed several times with CO2 and heated to 190 ° C under CO 2 atmosphere. After several hours of reaction time, a slightly brownish solid was obtained. For work-up, first 250 ml of water were added slowly to the crude product, after which the urea formed was extracted with about 100 ml of ethyl acetate. The organic phase was separated from the aqueous and evaporated to dryness. A colorless, crystalline solid with a yield of about 70% was obtained.
2. Darstellung von aromatischen Harnstoffen auf Basis von Anilin und Pyrrolidon: Reaktionsgleichung:
Figure imgf000017_0001
2. Preparation of Aromatic Ureas Based on Aniline and Pyrrolidone: Reaction Equation:
Figure imgf000017_0001
Durchführung: In einem Druckautoklaven wurden katalytische Mengen an Cäsiumcarbonat sowieProcedure: In a pressure autoclave catalytic amounts of cesium carbonate and
138,6 mmol Anilin und Pyrrolidin im dreifachen Überschuss vorgelegt. Anschließend wurde der Autoklav mehrmals mit CO2 gespült und unter C02-Atmosphäre auf 190°C erhitzt. Nach mehreren Stunden Reaktionszeit erhielt man einen bräunlichen Feststoff. Zur Aufarbeitung wurde zuerst langsam 250 ml Wasser zum Rohprodukt gegeben, danach wurde der gebildete Harnstoff mit ca. 100 ml Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde von der wässrigen separiert und gegen eine verdünnte wässrige HCI-Lösung ausgeschüttelt. Die organische Phase wurde wiederum separiert und bis zur Trockne eingeengt. Ein farbloser, kristalliner Feststoff mit einer Ausbeute von ca. 30 % wurde erhalten. 138.6 mmol of aniline and pyrrolidine presented in three-fold excess. Subsequently, the autoclave was rinsed several times with CO2 and heated to 190 ° C under CO 2 atmosphere. After several hours of reaction, a brownish solid was obtained. For work-up, first 250 ml of water were added slowly to the crude product, after which the urea formed was extracted with about 100 ml of ethyl acetate. The organic phase was separated from the aqueous and shaken out against a dilute aqueous HCl solution. The organic phase was again separated and concentrated to dryness. A colorless, crystalline solid with a yield of about 30% was obtained.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten durch bevorzugt katalytische Umsetzung mindestens eines Polyamins mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem sekundären Amin zum korrespondierenden Polyharnstoff und anschließender Spaltung der so erhaltenen Polyharnstoffe in die korrespondierenden Polyisocyanate. A process for the preparation of polyisocyanates by preferably catalytic reaction of at least one polyamine with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding polyurea and subsequent cleavage of the polyureas thus obtained in the corresponding polyisocyanates.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamin ein Diamin ist. Process according to claim 1, characterized in that the polyamine is a diamine.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamin ausgewählt ist aus der Gruppe Butandiamin-1 ,4, Pentandiamin-1 ,5, 2-Ethylbu- tandiamin-1 ,4, Octandiamin-1 ,8, Decandiamin-1 ,10, Dodecandiamin-1 ,12, Cyclohexandi- amin-1 ,4, 2-Methyl-, 4-Methyl-cyclohexandiamin-1 ,3, 1 ,3- und 1 ,4-Diaminomethylcyclo- hexan, 4,4'- oder 2,4'-Di(isocyanatocyclohexyl)methan, Hexandiamin-1 ,6 und 3-Amino- methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamin. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the polyamine is selected from the group butanediamine-1, 4, pentanediamine-1, 5, 2-ethylbutanediamine-1, 4, octanediamine-1, 8, decanediamine-1, 10, dodecanediamine-1, 12, cyclohexanediamine-1, 4, 2-methyl-, 4-methylcyclohexanediamine-1, 3, 1, 3- and 1, 4-diaminomethylcyclo- hexane, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, hexanediamine-1, 6 and 3-amino-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamin ausgewählt ist aus der Gruppe 2,4- und 2,6-Toluylen-diamin, 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diaminodiphenyl- methan und deren Isomerengemische sowie Polyamingemische der Diphenylmethanrei- he, die durch durch Polykondensation von Formaldehyd mit Anilin erhältlich sind. A method according to claim 1, characterized in that the polyamine is selected from the group consisting of 2,4- and 2,6-tolylene-diamine, 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-diaminodiphenyl methane and their isomer mixtures and also polyamine mixtures of the diphenylmethane series, which are obtainable by polycondensation of formaldehyde with aniline.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Amin die Formel Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the secondary amine has the formula
HNR R2 HNR R 2
erfüllt, worin  fulfilled, in which
R1 und R2 unabhängig voneinander 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisendes Alkyl, 3 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisendes Cycloalkyl, 6 bis 14 Kohlenstoffatome aufweisendes Aryl, oder einen Aralkylrest bedeuten können, der 6 bis 14 Kohlenstoffatome im Aryl und 1 bis 6 Kohlenstoffatome im Alkylrest aufweist, oder die Reste R1 und R2 gemeinsam einen unter Einschluß des Stickstoffatoms fünf- bis zwölfgliedrigen Ring bilden können, wobei die Reste zusätzlich Ethergruppen aufweisen können. R 1 and R 2 independently of one another may denote alkyl having from 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl having from 6 to 14 carbon atoms, aryl having from 6 to 14 carbon atoms, or an aralkyl radical having from 6 to 14 carbon atoms in the aryl and from 1 to 6 carbon atoms in the alkyl radical, or the radicals R 1 and R 2 together may form a five to twelve-membered ring, including the nitrogen atom, wherein the radicals may additionally have ether groups.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Amin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dimethylamin, Diethyla- min, Di-n-Propylamin, Di-iso-Propylamin, Di-n-Butylamin, Dihexylamin, Dioctylamin, Ethylmethylamin, Iso-Propyl-Methylamin, n-Butylmethylamin, tert-Butylmethylamin, Iso- Propyl-Ethylamin, n-Butylethylamin, tert-Butylethylamin, Morpholin, Piperidin und Pyrrolidin. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary amine is selected from the group consisting of dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, di-iso-propylamine, di-n-butylamine, dihexylamine, dioctylamine, ethylmethylamine , Iso-propyl-methylamine, n-butylmethylamine, tert-butylmethylamine, iso-propyl-ethylamine, n-butylethylamine, tert-butylethylamine, morpholine, piperidine and pyrrolidine.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein mehrstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von organischen Iso- cyanaten durch bevorzugt katalytische Umsetzung der entsprechenden organischen Po- lyamine mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem sekundären Amin zu den entspre- Γ Process according to one of the preceding claims, characterized in that it is a multistage process for the continuous preparation of organic isocyanates by preferably catalytic conversion of the corresponding organic polyamines with carbon dioxide and at least one secondary amine to the corresponding Γ
WO 2014/082910 18 PCT/EP2013/074323  WO 2014/082910 18 PCT / EP2013 / 074323
chenden Polyharnstoffen in mindestens einer Mischeinrichtung mit nachgeschaltetem Reaktor und deren Spaltung handelt, das folgende Stufen umfasst und in dem man a) mindestens ein organisches Polyamin mit Kohlenstoffdioxid in Abwesenheit oder vorzugsweise in Gegenwart mindestens eines Katalysators und mit mindestens einem sekundären Amin optional in Gegenwart mindestens eines Lösungsmittels miteinander vermischt,  a) at least one organic polyamine with carbon dioxide in the absence or preferably in the presence of at least one catalyst and with at least one secondary amine optionally in the presence of at least one Solvent mixed together,
b) das aus a) erhaltene Gemisch in mindestens einem sich anschließenden Verweilzeitreaktor oder mehreren Verweilzeitreaktoren umsetzt c) unumgesetztes Kohlenstoffdioxid aus dem aus b) erhaltenen Reaktionsgemisch abtrennt und optional nach einer optionalen Aufreinigung wieder in Stufe a) und/oder b) zurückführt, d) aus dem Austrag aus b) überschüssiges sekundäres Amin und weitere leichter als die Polyharnstoffe siedende Nebenkomponenten abtrennt, f) die Polyharnstoffe in einer kontinuierlichen Spalteinrichtung in das entsprechende Iso- cyanat und sekundäres Amin thermisch oder bevorzugt sauer spaltet, wobei mindestens ein Isocyanat-haltiger Strom und mindestens ein sekundäres Amin-haltiger Strom erhalten werden, g) Aufreinigung des aus der Spaltung f) erhaltenen Isocyanat-haltigen Stroms, indem b) the mixture obtained from a) is reacted in at least one subsequent residence time reactor or multiple residence time c) unconverted carbon dioxide is separated from the reaction mixture obtained from b) and optionally returned to stage a) and / or b) after an optional purification, d) from the effluent from b) excess secondary amine and further secondary components which boil more easily than the polyureas, f) the polyureas thermally or preferably acidly cleaves the polyureas in a continuous splitting device into the corresponding isocyanate and secondary amine, at least one isocyanate-containing stream and g) purification of the obtained from the cleavage f) isocyanate-containing stream by
- gl ) Lösungsmittel abgetrennt wird, soweit zuvor Lösungsmittel eingesetzt wurde,- gl) solvent is separated, as far as solvent was previously used,
- g2a) im Falle von destillierbaren Isocyanaten deren destillative Reinigung bzw.g2a) in the case of distillable isocyanates, their purification by distillation or
- g2b) im Falle von nicht-destillierbaren Isocyanaten deren optionale Reinigung auf nicht-destillativem Wege, und i) Aufreinigung des aus der Spaltung f) erhaltenen sekundäres Amin-haltigen Stromes und dessen optionale Rückführung. g2b) in the case of non-distillable isocyanates, their optional purification by non-distillative means, and i) purification of the secondary amine-containing stream obtained from cleavage f) and its optional recycling.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Schritte a) und b) in einem gemeinsamen Apparat durchführt. Process according to Claim 7, characterized in that steps a) and b) are carried out in a common apparatus.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyamin, Kohlenstoffdioxid und sekundäres Amin von 1 : 2 bis 100 : 5 bis 40, bei Temperaturen von 50 - 300 °C unter einem Druck von 0,1 bis 300 bar vermischt und zur Reaktion bringt. A method according to claim 7, characterized in that one mixes polyamine, carbon dioxide and secondary amine from 1: 2 to 100: 5 to 40, at temperatures of 50 - 300 ° C under a pressure of 0.1 to 300 bar and brings to reaction ,
0. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Polyamin mit Kohlenstoffdioxid und mindestens einem sekundären Amin in Gegenwart mindestens eines Katalysators durchführt, ausgewählt aus der Grup- Γ 0. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one carries out the reaction of polyamine with carbon dioxide and at least one secondary amine in the presence of at least one catalyst selected from the Group Γ
WO 2014/082910 19 PCT/EP2013/074323 pe bestehend aus Hydroxiden, Oxiden, Carbonaten, Hydrogencarbonaten, Alkoholate, Phenolate und Carboxylate, die ein oder mehrere Kationen, vorzugsweise ein Kation von Metallen der Gruppe IA, IB, IIA, IIB, HIB, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB, VIIIB des Periodensystems der Elemente enthalten.  Consisting of hydroxides, oxides, carbonates, bicarbonates, alkoxides, phenates and carboxylates which contain one or more cations, preferably a cation of metals of group IA, IB, IIA, IIB, HIB, WO-A-201/02829 IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB, VIIIB of the Periodic Table of the Elements.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Schritt a) in Gegenwart mindestens eines Lösungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-substituierten Lactamen, Ν,Ν-disubstituierten Amiden, Ethern, Kohlenwasserstoffe, ha- logenierte Kohlenwasserstoffe, Ionischen Flüssigkeiten und überkritischem Kohlenstoffdi- oxid durchführt. 1 1. A process according to claims 7 to 10, characterized in that step a) in the presence of at least one solvent selected from the group consisting of N-substituted lactams, Ν, Ν-disubstituted amides, ethers, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ionic liquids and performs supercritical carbon dioxide.
12. Verfahren gemäß Anspruch 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man Schritt f) in Gegenwart einer organischen oder anorganischen Brönsted Säure durchführt. 13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man12. The method according to claim 7 to 1 1, characterized in that one carries out step f) in the presence of an organic or inorganic Brönsted acid. 13. The method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that one
Schritt f) in Gegenwart eines Lösungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexan, Benzol, Nitrobenzol, Anisol, Chlorbenzol, Chlortoluol, o-Dichlorbenzol, Trichlor- benzol, Diethylisophthalat (DEIP), Tetrahydrofuran (THF), Dimethylformamid (DMF), Xy- lol, Chlornaphthalin, Decahydronaphthalin und Toluol durchführt. Step f) in the presence of a solvent selected from the group consisting of hexane, benzene, nitrobenzene, anisole, chlorobenzene, chlorotoluene, o-dichlorobenzene, trichlorobenzene, diethyl isophthalate (DEIP), tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), Xy- lol, chloronaphthalene, decahydronaphthalene and toluene.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man in Schritt i) das sekundäre Amin durch eine Base freisetzt. 14. The method according to any one of claims 7 to 13, characterized in that one releases the secondary amine by a base in step i).
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man in Schritt i) das sekundäre Amin durch eine thermische Trennung vom mit der Säure gebildeten Salz freisetzt. 15. The method according to any one of claims 7 to 13, characterized in that one releases the secondary amine in step i) by a thermal separation of the salt formed with the acid.
PCT/EP2013/074323 2012-11-28 2013-11-21 Method for producing polyisocyanates WO2014082910A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114112965A (en) * 2020-08-31 2022-03-01 万华化学集团股份有限公司 Method for detecting trace moisture in isocyanate and application of method in online monitoring
CN115043758A (en) * 2022-07-06 2022-09-13 摩珈(上海)生物科技有限公司 Method for preparing isocyanate by combining supercritical phosgenation method with pipelining method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0566925A2 (en) * 1992-04-21 1993-10-27 BASF Aktiengesellschaft Multi-step method for the continuous preparation of organic polyisocyanates
WO1998054129A1 (en) * 1997-05-31 1998-12-03 Huntsman Ici Chemicals Llc Method for the preparation of organic isocyanates
WO2007082818A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Basf Se Method for producing isocyanates

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0566925A2 (en) * 1992-04-21 1993-10-27 BASF Aktiengesellschaft Multi-step method for the continuous preparation of organic polyisocyanates
WO1998054129A1 (en) * 1997-05-31 1998-12-03 Huntsman Ici Chemicals Llc Method for the preparation of organic isocyanates
WO2007082818A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Basf Se Method for producing isocyanates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YING WEI ET AL: "Acetoacetanilides as Masked Isocyanates: Facile and Efficient Synthesis of Unsymmetrically Substituted Ureas", ORGANIC LETTERS, vol. 12, no. 19, 1 September 2010 (2010-09-01), pages 4220 - 4223, XP055101094, ISSN: 1523-7060, DOI: 10.1021/ol101474f *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114112965A (en) * 2020-08-31 2022-03-01 万华化学集团股份有限公司 Method for detecting trace moisture in isocyanate and application of method in online monitoring
CN114112965B (en) * 2020-08-31 2024-04-09 万华化学集团股份有限公司 Method for detecting trace moisture in isocyanate and application of method in online monitoring
CN115043758A (en) * 2022-07-06 2022-09-13 摩珈(上海)生物科技有限公司 Method for preparing isocyanate by combining supercritical phosgenation method with pipelining method
CN115043758B (en) * 2022-07-06 2023-10-27 摩珈(上海)生物科技有限公司 Method for preparing isocyanate by combining supercritical phosgenation method and pipelining method

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