WO2015024859A1 - Verfahren zur gewinnung von organischen isocyanaten aus destillationsrückständen der isocyanatherstellung - Google Patents

Verfahren zur gewinnung von organischen isocyanaten aus destillationsrückständen der isocyanatherstellung Download PDF

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WO2015024859A1
WO2015024859A1 PCT/EP2014/067432 EP2014067432W WO2015024859A1 WO 2015024859 A1 WO2015024859 A1 WO 2015024859A1 EP 2014067432 W EP2014067432 W EP 2014067432W WO 2015024859 A1 WO2015024859 A1 WO 2015024859A1
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distillation
work
isocyanate
residue
mbar
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PCT/EP2014/067432
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Inventor
Klaus TIDOW
Andreas Hecking
Jan Busch
Frank Richter
Friedhelm Steffens
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C263/00—Preparation of derivatives of isocyanic acid
    • C07C263/18—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C263/20—Separation; Purification

Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining an organic isocyanate from an isocyanate-containing phosgenation product.
  • the preparation of di- or polyisocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI) by phosgenation of toluenediamine (TDA) and the subsequent purification by distillation of the crude isocyanate or TDI are well known. All the known processes for the purification by distillation of the crude TDI have in common that in addition to the desired purified TDI from the distillation of higher-boiling components are obtained, which must be made at least one proper disposal be supplied.
  • the prior art for the treatment of so-called distillation residues of TDI production describes various methods.
  • the general objectives of the residue treatment are to maximize the TDI yield, to minimize the amount of residue accumulated and to make the most cost-effective and simple recovery possible of the amount of residue that can no longer be used for the TDI production process.
  • the workup of residues from the isocyanate production is of increasing economic interest, since with increasing plant size, the amount of residue and the amount of recyclables contained therein increases.
  • the distillation residue can be transferred to a stirred and heated vessel and mixed with high-boiling hydrocarbons, preferably bitumens, which are inert under the distillation conditions in order to distill as completely as possible the free isocyanate still present in the residue (EP 0 548 685 A2).
  • high-boiling hydrocarbons preferably bitumens
  • Another process for isocyanate residue separation is characterized by the use of kneader dryers (EP 0 626 368 A1).
  • kneader dryers EP 0 626 368 A1
  • bitumen as in the above example
  • the remaining residue is obtained as a free-flowing solid which can be used as a fuel, for example in cement plants.
  • Advantage of this method over the above is an increase in yield, as a disadvantage, the required higher investment costs can be seen, due to the more expensive technology.
  • the use of mechanically moving parts inevitably leads to higher maintenance.
  • EP 0 699 659 A2 describes a method and an apparatus for separating a solid residue from a solution of the residue in vaporizable recyclables and / or solvents with the addition of up to 20% by weight of high-boiling hydrocarbons which are inert under the evaporation conditions of the valuable substances, heating the mixture to evaporation temperature under vacuum, wherein the recyclables evaporate, are withdrawn and condensed and the residue is obtained as a free-flowing solid, wherein the residue solution is applied to a stirred bed of granular solid material maintained at evaporation temperature.
  • the disadvantage here is the additional use of high-boiling solvents, which must be worked up in a further process.
  • isocyanate distillation residues with water to recover the starting amine is a field which has been being worked on for a long time, and for example in US 3,128,310, US 3,331,876, GB 795,639, DE 27 03 313 A1 and EP 1 935 877 AI described.
  • isocyanate distillation residue is hydrolyzed at elevated pressure and temperature with water. In this case, a portion of the residue is converted into the original amine, which can be returned to the Phosgenier polish after appropriate workup and thus leads to a residue minimization.
  • the solvent-free isocyanate raw product is fed to a distillation column, wherein isocyanate is distilled off under reduced pressure and elevated temperature and residue-containing bottom product is discharged.
  • This bottom product has a preferred residue content of 10-40% by weight, based on the isocyanate / residue mixture, and is conveyed by means of a pump into the second stage of the residue concentration.
  • This second stage consists, for example, of a reduced-pressure thin-film evaporator with an internal condenser. In this evaporator, isocyanate is separated, condensed and discharged, an isocyanate-containing residue fraction via a pump in a further treatment, such as a residue hydrolysis, transferred.
  • the second concentration stage preferably enriches the residue content to 45-80% by weight, the chlorine content of this fraction preferably not exceeding 1.5% by weight corresponding to 15,000 ppm.
  • the separation of volatile chlorine compounds are already mentioned in the first concentration stage and the short residence time in the second stage with the aim to suppress the progressive increase in viscosity by thermally induced polymerization.
  • a disadvantage of such a procedure is that the specified chlorine content>lGew.%> Quite the thermally induced polymerization in the second stage (which is not operated pressure and temperature optimized) protegieren and thus it comes to a significant thermal residue formation, which associated with the loss of valuable material (TDI).
  • DE 102 60 092 relates to a process for the purification of Rohisocyanatströmen be separated in the at two different steps residue-containing streams.
  • the Rohisocyanatstrom is first separated in an evaporation in a residue-containing and a gaseous stream. While the residue-containing stream is further freed of isocyanate product, for example in a kneader dryer or paddle dryer, the gaseous stream is separated by distillation into three substreams, which essentially consist of low-boiling components, isocyanate product and another residue-containing stream.
  • the largely consisting of isocyanate vapor stream from the dryer stage is fed together with the gaseous stream from the first evaporation, optionally after condensation, said distillative separation.
  • a disadvantage of this method is that at two different points of the workup residue streams must be removed and recycled.
  • DE 102 60 093 a process for the separation of isocyanates from a reaction mixture is described, wherein the freed from the solvent reaction mixture is separated in a single separation stage into three fractions.
  • a top product is obtained which consists mainly of hydrogen chloride and phosgene and is fed to a destruction.
  • TDI which still contains chlorinated by-products is taken off at the side take-off of the column.
  • TDI and TDI-containing high boilers are obtained at the bottom of the column.
  • crude TDI is again obtained in a downstream evaporation, which is fed to the TDI obtained from the side take-off.
  • the obtained in the bottom, tarry residue is also fed to a combustion.
  • residue concentrations are reached in the evaporation nor is a concentration of detectable NCO content of the tarry residue mentioned.
  • the crude TDI obtained is subjected to further purification steps, which is absolutely necessary in view of the very high content of chlorinated by-products and the yield balance is again negatively affected.
  • it remains unclear whether the process described is an economically or industrially feasible process.
  • EP 1 413 571 A1 and EP 1 371 633 A1 deal with the optimization of the work-up of TDI by using a dividing wall column in the distillation, which has, inter alia, a reduction in the content of TDI in the bottom product result. But even here it can not be prevented that an isocyanate-containing distillation residue is obtained.
  • the object of the present invention is to provide an improved process for the preparation of phosgenation products, in particular for obtaining an organic isocyanate from a phosgenation product containing the isocyanate. In this method, the highest possible proportion of the organic isocyanates formed in the phosgenation should be separated. The loss of organic isocyanates degraded by unwanted chemical reactions and the amount of residues should be kept as low as possible and the remaining residue should be removable as easily as possible after the treatment.
  • the problem could be solved, surprisingly, by the mixture containing TDI and higher-boiling components by means of a gentle, rapid, two-stage, continuous Distillation is supplied.
  • the present invention thus provides a process for obtaining an organic isocyanate from a phosgenation product containing the isocyanate, comprising the following steps: a) workup of the phosgenation product, the work-up comprising at least one distillation step in which a first portion of the organic isocyanate is separated as distillate and a distillation residue comprising a second portion of the organic isocyanate is obtained, b) working up of the distillation residue obtained under a), the work-up comprising at least one distillation step carried out at a temperature of up to 110 ° C at a pressure of at most 1 mbar , wherein at least 50 wt .-% of the second portion of the organic isocyanate are separated from the distillation residue.
  • the distillation step of the workup b) is carried out at a temperature of up to 90 ° C and / or at a pressure of at most 1 mbar, in particular at most 0.8 mbar, preferably at most 0.5 mbar , more preferably at most 0.3 mbar, most preferably at most 0.1 mbar.
  • All pressure indications in the context of the present invention designate absolute pressures.
  • the residence time of the distillation residue in the distillation step of work-up b) is not longer than 30 minutes, preferably not longer than 15 minutes. Due to the short residence time, the amount of organic isocyanates degraded by undesired reactions can be kept low.
  • At least 60% by weight of the second portion of the organic isocyanate can be separated from the distillation residue, in particular at least 70% by weight.
  • Molecular weight Mn and Mw and the width of the distribution, D are usually given for polymers. As a measure of the width of a distribution, the polydispersity D has prevailed.
  • the size polydispersity is important in that both distributions may have the same weight average molecular weight Mw and still have a different distribution (and thus different macroscopic properties).
  • the change in the higher molecular weight fraction before and after TDI separation by the AD can be described as a parameter for the thermally induced polymerization occurring during the concentration.
  • a thermally induced polymerization of the organic isocyanate is largely suppressed during work-up b), so that for the change in polydispersity AD of higher molecular weight fraction having a weight-average molecular weight of more than 500 g / mol before and after work-up b) AD ⁇ 3, 0, especially AD ⁇ 2.0.
  • This can be achieved, for example, by the abovementioned short residence times, the stated temperatures and / or pressures.
  • the phosgenation products used in the process according to the invention can be produced in any manner known to those skilled in the art.
  • the phosgenation product is obtained, for example, by phosgenation of a primary organic amine, the phosgenation product containing the corresponding organic isocyanate.
  • the phosgenation is carried out in particular in the gas phase.
  • the organic amine in particular an aromatic amine
  • with phosgene in the gas phase preferably according to the teaching of EP 1,935,876 (adiabatic reaction), particularly preferably according to EP 2 196 455 above the boiling point of the amines in a reactor containing a flow direction in the Substantially rotationally symmetric reaction space to crude isocyanate, the phosgenation, implemented.
  • an aromatic di-, tri- or polyamine may be used, especially toluenediamine.
  • Suitable organic isocyanates are in particular aromatic di-, tri or polyisocyanates, in particular tolylene diisocyanate.
  • the tolylene diisocyanate consists of at least 80% by weight of the 2,4-toluene diisocyanate isomer, in particular at least 90% by weight.
  • hydrolyzable chlorine essentially indicates how much hydrogen chloride is still bound to the isocyanate in the form of carbamic acid chloride. Furthermore, the HC content also covers compounds which were formed during the phosgenation as by-products from the reaction of phosgene and the already formed isocyanate with elimination of CO 2 formed carbodiimides, as well as from HJ. Twichett in Chem. Soc. Rev., 1974, 3, 209-230. It is known that compounds containing hydrolyzable chlorine decompose under the action of heat in hydrogen chloride and isocyanate.
  • the distillation residue obtained after step b) has an NCO content of at least 20% by weight, in particular at least 25% by weight.
  • the determination of the NCO content is carried out by titration according to DIN EN ISO 11 909.
  • the residue concentration is determined by means of a percentage mass balance, to the determined amount of residue concentrate is 30 min. At 220 ° C and a pressure of ⁇ 1 mbar of vaporizable fractions freed, the calculation is carried out after:
  • the loss of detectable NCO groups is regarded as a measure of the thermally induced polymerization taking place during the concentration, which is possibly accelerated by the presence of chlorine-containing secondary components. If the decrease in the NCO content exceeds that of the increase in the residue (increase in residue concentration), the unwanted polymerization described occurs.
  • the residual content of organic isocyanate of the distillation residue obtained after step b) can be, for example, up to 30% by weight, in particular up to 25% by weight, preferably up to 20% by weight, for example from 20 to 30% by weight.
  • the distillation residue obtained after step b) can be soluble in aprotic polar solvents having an elution force greater than 0.55 e ° with Al 2 O 3 as the adsorbent, for example up to 90% by weight at room temperature.
  • the elution force e ° is the relative adsorption energy for each solvent of alumina.
  • Suitable aprotic-polar solvents are, in particular, ethyl acetate or acetone. This is particularly advantageous because it makes it easier to remove the distillation residues than in the previously known methods. This is particularly gentle by the method according to the invention underlying Treatment conditions at reduced temperature or pressure allows.
  • a preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that the distillation residue obtained in step b) at least partially dissolved in an aprotic polar solvent having an elution force greater than 0.55 e ° with Al 2 O 3 as adsorbent and removed from the distillation unit, in particular in ethyl acetate or acetone.
  • up to 90% by weight of the distillation residue can be dissolved at room temperature.
  • There are procedurally easy to handle low-viscosity solutions are obtained, which can be pumped off and stored, for example, at room temperature.
  • the distillation steps carried out in the context of the process according to the invention can in principle be carried out in any manner known to the person skilled in the art.
  • the distillation step of work-up a) and / or work-up b) is preferably carried out with the aid of an evaporator with forced-feed discharge, in particular with the aid of a continuous evaporator, falling film evaporator, long-tube evaporator, downpipe evaporator, thin-film evaporator or short-path evaporator, particularly preferably with the aid of a thin-film evaporator or short-path evaporator.
  • the liquid product stream, the crude isocyanate is then fed to a distillative, generally multi-stage work-up, with dissolved phosgene and the solvent are separated.
  • This work-up by distillation of the crude isocyanate can be carried out by generally known methods. Examples are described in detail in EP-371 635 Bl and EP 1 413 571 Bl.
  • EP 1 371 635 B1 Chapter [0053] is a two-stage work-up in which, initially in a first distillation column, a substantial part of the solvent and all the low-boiling components, such as, for example, B. dissolved phosgene are separated from the crude isocyanate.
  • the solvent separated off at the top of the column is returned to the process of phosgenation, if appropriate freed of the low-boiling components by further purification stages.
  • a mixture consisting of the remaining solvent, the product TDI and the higher-boiling components is obtained.
  • the remaining solvent is now separated off at the top of the column.
  • the pure TDI can be removed as distillate.
  • the concentration of higher-boiling components is 0.5 to 15% by weight.
  • distillative workup of the mixture prepared by the process according to the invention consisting of TDI and higher-boiling components, is preferably carried out according to one of the three examples shown below: example 1
  • a mixture containing 90% TDI and 10%> higher boiling components is fed with 840 ml / h dosing rate of a vacuum distillation in a thin film evaporator (V2), with pre-evaporator (VI) upstream.
  • the distillate (Dl) thus obtained consists to 99.7% of TDI w (TDI; Dl) with 88.6% proportion of 2,4-isomer.
  • the bottom outlet (Sl) is fed directly to the second evaporator stage (V2).
  • V2 it is separated at 140 ° C (T (V2)) and 0.5 mbar (p (V2)), again in a sump outlet S2 and distillate D2.
  • the resulting distillate D2 consists of 99.3% of TDI w (TDI; D2) with 90.2% proportion of 2,4-isomer.
  • Example 2 The procedure is as in Example 1 and the mixture containing 90%> TDI and 10%> higher-boiling components with 780 ml / h dosing a vacuum distillation in a thin film evaporator (V2), with upstream pre-evaporator (VI) to.
  • the resulting distillate (Dl) consists of 99.6% of TDI w (TDI; Dl) with 88.3% proportion of 2,4 isomer.
  • the bottom outlet (Sl) is fed directly to the second evaporator stage (V2).
  • V2 at 145 ° C (T (V2)) and 0.4 mbar (p (V2)), again in a sump outlet S2 and distillate D2 is separated.
  • the distillate D2 obtained consists to 99.4% of TDI w (TDI; D2) with 90.6% proportion of 2,4 isomer.
  • Example 2 The procedure is as in Example 1 and the mixture containing 90%> TDI and 10%> higher-boiling components with 780 ml / h dosing a vacuum distillation in a thin film evaporator (V2), with upstream pre-evaporator (VI) to.
  • the distillate (Dl) thus obtained consists to 99.7% of TDI w (TDI; Dl) with 88.1% proportion of 2,4 isomer.
  • the sump drain (Sl) is fed directly to the second evaporator stage (V2).
  • V2 at 130 ° C (T (V2)) and 0.3 mbar (p (V2)), again in a sump outlet S2 and distillate D2 is separated.
  • the distillate D2 obtained consists to 99.2% of TDI w (TDI; D2) with 91, 0% proportion of 2,4 isomer.
  • a mixture containing 13%> ODB, 67%> TDI and 20%> higher-boiling components is fed to a stirred vessel at a metering rate of about 2300 L / h.
  • the boiler is operated under vacuum (about 20-30 mbar), the bottom temperature of the boiler is about 140-150 ° C. Under these conditions, the mixture is separated into distillate and bottoms.
  • the key figure D has established itself as an independent variable for the description of polydispersity and provides information about the molecular weight distribution. Thereafter, the samples produced according to the invention show a significantly lower polydispersity than the comparative example.
  • Example 1 (Inventive) (71% by wt.) 344 619 1346 1, 8
  • Example 2 (according to the invention) (81% by weight) 488 810 1687 1, 7
  • Example 3 (according to the invention) (62% by weight) 499 736 1337 1, 5

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines organischen Isocyanats aus einem das Isocyanat enthaltenden Phosgenierungsprodukt, umfassend die folgenden Schritte: a) Aufarbeitung des Phosgenierungsprodukts, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, bei dem eine erste Teilmenge des organischen Isocyanats als Destillat abgetrennt und ein Destillationsrückstand umfassend eine zweite Teilmenge des organischen Isocyanats erhalten wird, b) Aufarbeitung des unter a) erhaltenen Destillationsrückstandes, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, der bei einer Temperatur von bis zu 110 °C bei einem Druck von höchstens 1 mbar durchgeführt wird, wobei zumindest 50 Gew.-% der zweiten Teilmenge des organischen Isocyanats aus dem Destillationsrückstand abgetrennt werden.

Description

VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON ORGANISCHEN ISOCYANATEN AUS
DESTILLATIONSRÜCKSTÄNDEN DER ISOCYANATHERSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines organischen Isocyanats aus einem das Isocyanat enthaltenden Phosgenierungsprodukt. Die Herstellung von Di- oder Polyisocyanaten wie Toluylendiisocyanat (TDI) durch Phosgenierung von Toluylendiamin (TDA) und die anschließende destillative Aufreinigung des rohen Isocyanats beziehungsweise des TDI sind allgemein bekannt. All den bekannten Verfahren zur destillativen Reinigung des rohen TDI ist gemeinsam, daß neben dem gewünschten gereinigten TDI aus der Destillation höher siedender Komponenten erhalten werden, welche mindestens einer sachgerechten Entsorgung zuführbar gemacht werden müssen. Der Stand der Technik zur Behandlung sogenannter Destillationsrückstande der TDI-Herstellung beschreibt verschiedene Verfahren. Generelle Ziele der Rückstandsbehandlung sind die Maximierung der TDI Ausbeute, die Minimierung des Mengenanfalls an Rückstand und eine möglichst sinnvolle kostengünstige und einfache Verwertung der für den TDI-Herstellprozeß nicht mehr nutzbaren Rückstandsmenge. Die Aufarbeitung von Rückstanden aus der Isocyanat Herstellung ist von steigendem wirtschaftlichem Interesse, da mit zunehmender Anlagengröße die Menge an Rückstand sowie die darin enthaltende Wertstoffmenge steigt.
Die thermisch induzierte unerwünschte Bildung von höheren Polymeren aus Diisocyanaten durch die Reaktion mit Spuren an Feuchte, Aminen sowie untereinander zu z.B. Harnstoffen, Uretdionen, Biureten, Isocyanuraten, Carbodiimden und Uretoniminen ist allgemein bekannt und vielfach in der Literatur beschrieben. Als wesentlich nachteilig an diesen unerwünschten Nebenreaktionen ist, das zum einen bei ihrer Bildung Wertstoff (TDI) verbraucht wird und es andererseits dabei zu einem unkontrollierbaren Polymeraufbau kommt welcher mit einem Viskositätsanstieg einhergeht. Dies trifft im besonderen Maße für Rückstandskonzentrationen oberhalb > 10 % in TDI zu. Ebenso führt der Polymeraufbau in vielen Fällen zu in organischen Lösungsmitteln unlöslichen Verbindungen. Somit sind solche Rückstände nur unter größerer Anstrengung und in geringen Konzentrationen in verfahrenstechnisch einfach handhabbare Lösungen zu überführen. Für solche Rückstände kommen durch ihre schlechte Handhabbarkeit nur wenige aufwendige Verfahren zum Tragen. Was ferner die Wirtschaftlichkeit der Aufarbeitung solcher Rückstände in erheblichem Maße schmälert. Zur Minimierung der Isocyanatausbeuteverluste kann der Destillationsrückstand in einen gerührten und beheizten Behälter überführt und mit hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Bitumen, die unter den Destillationsbedingungen inert sind, vermischt werden, um möglichst vollständig das im Rückstand noch vorhandene freie Isocyanat abzudestillieren (EP 0 548 685 A2). Der verbleibende, von Isocyanat befreite Rückstand kann als rieselfähiger Feststoff ausgetragen und einer Verbrennung zugeführt werden. Nachteile dieses Verfahrens sind neben dem Einsatz eines prozessfremden Stoffes (Bitumen) Ausbeuteverluste durch Polymerisation des Isocyanats, da der Prozess hohe Verweilzeiten bei hoher Temperatur beinhaltet.
Ein weiteres Verfahren zur Isocyanat-Rückstandsabtrennung ist gekennzeichnet durch den Einsatz von Knetertrocknern (EP 0 626 368 AI). In diesem Verfahren werden die oben beschriebenen beheizten und gerührten Behälter durch Knetertrockner ersetzt. Durch Einsatz von zum Beispiel Bitumen wird wie im oben genannten Beispiel der verbleibende Rückstand als rieselfähiger Feststoff erhalten der als Brennstoff zum Beispiel in Zementwerken eingesetzt werden kann. Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem oben genannten ist eine Ausbeuteerhöhung, als Nachteil können die erforderlichen höheren Investitionskosten gesehen werden, bedingt durch die aufwendigere Technik. Außerdem führt der Einsatz mechanisch bewegter Teile zwangsläufig zu höherem Wartungsaufwand.
EP 0 699 659 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung eines festen Rückstandes aus einer Lösung des Rückstandes in verdampfbaren Wertstoffen und/oder Lösungsmitteln unter Zusatz von bis zu 20 Gew.-% hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, die unter Verdampfungsbedingungen der Wertstoffe inert sind, Erhitzen der Mischung auf Verdampfungstemperatur unter Vakuum, wobei die Wertstoffe verdampfen, abgezogen und kondensiert werden und der Rückstand als rieselfähiger Feststoff anfällt, wobei die Rückstandslösung auf ein bei Verdampfungstemperatur gehaltenes gerührtes Bett aus körnigem, festem Gut aufgebracht wird. Nachteilig hierbei ist der zusätzliche Einsatz von hoch siedenden Lösungsmitteln, die in einem weiteren Prozess aufgearbeitet werden müssen.
Die Hydrolyse von Isocyanat-Destillationsrückständen mit Wasser zwecks Rückgewinnung des Ausgangsamins, insbesondere bei der Herstellung von TDI, ist ein bereits seit längerer Zeit bearbeitetes Gebiet und beispielsweise in US 3,128,310, US 3,331,876, GB 795,639, DE 27 03 313 AI und EP 1 935 877 AI beschrieben. In den zitierten Verfahren wird Isocyanat- Destillationsrückstand bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit Wasser hydrolysiert. Dabei wird ein Teil des Rückstandes in das Ursprungsamin umgewandelt, das nach entsprechender Aufarbeitung wieder in den Phosgenierprozess zurückgeführt werden kann und damit zu einer Rückstandsminimierung führt. Unbefriedigend bei diesen Verfahren ist, dass ein Teil des Wertproduktes Isocyanat wieder zum Ausgangsstoff hydrolisiert und erneut phosgeniert werden muss. Dadurch wird das im Rückstand enthaltene Isocyanat zwar einer sinnvollen stofflichen Verwertung zugeführt, jedoch wäre es wünschenswert, das Isocyanat als solches aus dem Rückstand zurückgewinnen zu können. WO 2007/007887 von Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc. offenbart eine Isocyanat Rohproduktaufarbeitung, die neben der destillativen Isocyanatreinigung eine zweistufige Rückstandsaufkonzentrierung beschreibt. Gegebenenfalls kann das rückstandshaltige Gemisch anschließend einer Hydrolysereaktion unterworfen werden, die es ermöglicht, Einsatzamin zurückzugewinnen. Dazu wird das von Lösungsmittel befreite Isocyanat Rohprodukt einer Destillationskolonne zugeführt, wobei Isocyanat unter reduziertem Druck und erhöhter Temperatur abdestilliert wird und rückstandshaltiges Sumpfprodukt ausgetragen wird. Dieses Sumpfprodukt weist einen bevorzugten Rückstandsgehalt von 10-40 Gew.% bezogen auf das Isocyanat- /Rückstandsgemisch auf und wird mittels einer Pumpe in die zweite Stufe der Rückstandsaufkonzentrierung gefördert. Diese zweite Stufe besteht zum Beispiel aus einem unter erniedrigtem Druck betriebenen Dünnschichtverdampfer mit innenliegendem Kondensator. In diesem Verdampfer wird Isocyanat abgetrennt, kondensiert und ausgetragen, eine isocyanathaltige Rückstandsfraktion über eine Pumpe in eine Weiterbehandlung, wie zum Beispiel eine Rückstandshydrolyse, überführt. Die zweite Aufkonzentrierstufe reichert den Rückstandsgehalt bevorzugt auf 45-80 Gew.% an, wobei der Chlorgehalt dieser Fraktion bevorzugt nicht mehr als 1,5 Gew.% entspricht 15.000 ppm beträgt. Als Vorteile des beschriebenen Verfahrens werden die Abtrennung flüchtiger Chlorverbindungen bereits in der ersten Konzentrierstufe und die kurze Verweilzeit in der zweiten Stufe mit dem Ziel, die fortschreitende Viskositätszunahme durch thermisch induzierte Polymerisation zu unterdrücken, genannt. Als nachteilig einer solchen Verfahrensweise gilt, dass die angegebenen Chlorgehalte mit > lGew.%> durchaus noch die thermisch induzierte Polymerisation in der zweiten Stufe (welche nicht Druck und Temperatur optimiert betrieben wird) protegieren und somit es zu einer nicht unerheblichen thermischen Rückstandbildung kommt, welche mit dem Verlust an Wertstoff (TDI) einhergeht. Die der Rückstandsaufkonzentrierung folgende weitere Aufarbeitung mittels einer Rückstandhydrolyse erscheint unter den angegebenen Konzentrationen unwirtschaftlich und aufwendig, da nur der noch vorhandenen Restgehalt an Wertstoff (TDI) mittels Hydrolyse in Einsatzamin zurück zu überführen ist, jedoch der gesamte erhaltende Rückstand der Hydrolyse unterworfen werden muß, was wiederum eine entsprechende Aufarbeitung erfordert.
Die DE 102 60 092 betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rohisocyanatströmen in dem an zwei verschieden Schritten rückstandshaltige Ströme abgetrennt werden. Hierzu wird der Rohisocyanatstrom zunächst in einer Verdampfung in einen rückstandshaltigen und einen gasformigen Strom aufgetrennt. Während der rückstandshaltige Strom zum Beispiel in einem Knetertrockner oder Schaufeltrockner weiter von Isocyanatprodukt befreit wird, erfolgt eine destillative Trennung des gasformigen Stromes in drei Teilströme, die im Wesentlichen aus Leichtsiederkomponenten, Isocyanatprodukt und einem weiteren rückstandshaltigen Strom bestehen. Der weitgehend aus Isocyanatprodukt bestehende Brüdenstrom aus der Trocknerstufe wird zusammen mit dem gasformigen Strom aus der ersten Verdampfung, gegebenenfalls nach Kondensation, der genannten destillativen Trennung zugeführt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass an zwei verschiedenen Stellen der Aufarbeitung Rückstandsströme entnommen und einer Verwertung zugeführt werden müssen. In DE 102 60 093 wird ein Verfahren zur Abtrennung von Isocyanaten aus einem Reaktionsgemisch beschrieben, wobei das vom Lösungsmittel befreite Reaktionsgemisch in einer einzigen Trennstufe in drei Fraktionen getrennt wird. Dabei wird ein Kopfprodukt erhalten welches vorwiegend aus Chlorwasserstoff und Phosgen besteht und einer Vernichtung zugeführt wird. Am Seitenabzug der Kolonne wird TDI welches noch chlorierte Nebenprodukte enthält entnommen. Am Sumpf der Kolonne fallen TDI und TDI-haltiger Schwersieder an. Aus dieser Schwersieder- Fraktion wird in einer nachgelagerten Verdampfung nochmals rohes TDI gewonnen, welches dem aus dem Seitenabzug erhaltenden TDI zugeführt wird. Der im Sumpf erhaltene, teerartige Rückstand, wird ebenfalls einer Verbrennung zugeführt. Es wird jedoch nicht beschrieben, welche Rückstandkonzentrationen in der Eindampfung erreicht wird noch wird eine Konzentration an nachweisbaren NCO-Gehalt des teerartigen Rückstand erwähnt. Ferner wird nicht erwähnt, daß das erhaltene rohe TDI (aus Sumpf und Seitenabzug) noch weiteren Reinigungsschritten unterworfen wird, was angesichts des sehr hohen Gehaltes an chlorierten Nebenprodukten zwingend erforderlich ist und die Ausbeutebilanz nochmals negative beeinflußt wird. Somit bleibt offen, ob es sich bei dem beschriebenen Verfahren um ein wirtschaftlich bzw. großtechnisch praktikables Verfahren handelt.
EP 1 413 571 AI und EP 1 371 633 AI befassen sich mit der Optimierung der Aufarbeitung von TDI durch Einsatz einer Trennwandkolonne in der Destillation, was unter anderem eine Reduzierung des Gehalts an TDI im Sumpfprodukt zur Folge hat. Aber auch hier kann nicht verhindert werden, dass ein Isocyanat enthaltender Destillationsrückstand anfällt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Aufbereitung von Phosgenierungsprodukten zur Verfügung zu stellen, insbesondere zur Gewinnung eines organischen Isocyanats aus einem das Isocyanat enthaltenden Phosgenierungsprodukt. Bei diesem Verfahren soll ein möglichst hoher Anteil der bei der Phosgenierung gebildeten organischen Isocyanate abgetrennt werden. Dabei soll der Verlust an durch unerwünschte chemische Reaktionen abgebauten organischen Isocyanaten und die Rückstandsmenge insgesamt möglichst gering gehalten werden und der verbleibende Rückstand möglichst leicht nach der Aufbereitung entfernbar sein.
Die Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden, indem das Gemisch enthaltend TDI und höher siedender Komponenten mittels einer schonenden, zügigen, zweistufigen, kontinuierlichen Destillation zugeführt wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Gewinnung eines organischen Isocyanats aus einem das Isocyanat enthaltenden Phosgenierungsprodukt, umfassend die folgenden Schritte: a) Aufarbeitung des Phosgenierungsprodukts, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, bei dem eine erste Teilmenge des organischen Isocyanats als Destillat abgetrennt und ein Destillationsrückstand umfassend eine zweite Teilmenge des organischen Isocyanats erhalten wird, b) Aufarbeitung des unter a) erhaltenen Destillationsrückstandes, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, der bei einer Temperatur von bis zu 110 °C bei einem Druck von höchstens 1 mbar durchgeführt wird, wobei zumindest 50 Gew.-% der zweiten Teilmenge des organischen Isocyanats aus dem Destillationsrückstand abgetrennt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Destillationsschritt der Aufarbeitung b) bei einer Temperatur von bis zu 90 °C und/ oder bei einem Druck von höchstens 1 mbar durchgeführt, insbesondere bei höchstens 0,8 mbar, vorzugsweise bei höchstens 0,5 mbar, besonders bevorzugt bei höchstens 0,3 mbar, ganz besonders bevorzugt bei höchstens 0,1 mbar. Auf diese Weise können noch schonendere Bedingungen für die Aufbereitung der organischen Isocyanate eingestellt werden, wodurch die Gefahr unerwünschter Reaktionen der Isocyanate weiter gemindert wird. Alle Druckangaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnen absolute Drücke.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiter bevorzugt, dass die Verweilzeit des Destillationsrückstandes im Destillationsschritt der Aufarbeitung b) nicht länger als 30 Minuten beträgt, bevorzugt nicht länger als 15 Minuten. Durch die kurze Verweildauer kann die Menge an durch unerwünschte Reaktionen abgebauten organischen Isocyanaten gering gehalten werden.
Weiterhin können im Destillationsschritt der Aufarbeitung b) zumindest 60 Gew.-% der zweiten Teilmenge des organischen Isocyanats aus dem Destillationsrückstand abgetrennt werden, insbesondere wenigstens 70 Gew.-%.
Für Polymere werden üblicherweise Molmassenmittelwerte Mn und Mw und die Breite der Verteilung, D, angegeben. Als Maßzahl für die Breite einer Verteilung hat sich die Polydispersität D durchgesetzt. Die Größe Polydispersität ist insofern von Bedeutung, da beide Verteilungen die gleiche gewichtsmittlere Molmasse Mw aufweisen können und trotzdem eine unterschiedliche Verteilung (und damit unterschiedliche makroskopische Eigenschaften) haben können. Die Polydispersität ist definiert als Quotient aus Mw und Mn (D = Mw/Mn) und stellt eine unabhängige Berechnungsgrundlage zur Beurteilung der Molgewichtverteilung einer polymeren Verbindung dar. Als Kenngröße für die während der Aufkonzentrierung eintretende thermisch induzierte Polymerisation kann die Änderung des höhermolekularen Anteils vor und nach TDI- Abtrennung durch das AD beschrieben werden. Vorzugsweise wird während der Aufarbeitung b) eine thermisch induzierte Polymerisation des organischen Isocyanats weitestgehend unterdrückt, so dass für die Änderung der Polydispersität AD des höhermolekularen Anteils mit einer gewichtsmittleren Molmasse von mehr als 500 g/mol vor und nach der Aufarbeitung b) AD < 3,0 gilt, insbesondere AD < 2,0. Dies kann beispielsweise durch die vorgenannten kurzen Verweilzeiten, die genannten Temperaturen und/ oder Drücke erreicht werden. Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Phosgenierungsprodukte können auf jede dem Fachmann bekannte Weise erzeugt worden sein. Das Phosgenierungsprodukt wird beispielsweise durch Phosgenierung eines primären organischen Amins erhalten, wobei das Phosgenierungsprodukt das korrespondierende organische Isocyanat enthält. Dabei wird die Phosgenierung insbesondere in der Gasphase durchgeführt. Hierzu wird das organische Amin, insbesondere ein aromatisches Amin, mit Phosgen in der Gasphase bevorzugt nach der Lehre der EP 1 935 876 (adiabatische Reaktionsführung), besonders bevorzugt gemäß EP 2 196 455 oberhalb der Siedetemperatur der Amine in einem Reaktor enthaltend einen zur Strömungsrichtung im Wesentlichen rotationssymmetrischen Reaktionsraum zu rohem Isocyanat, dem Phosgenierungsprodukt, umgesetzt. Als primäres organisches Amin kann ein aromatisches Di-, Tri- oder Polyamin verwendet werden, insbesondere Toluendiamin. Als organisches Isocyanat kommen insbesondere aromatische Di-, Tri oder Polyisocyanate in Betracht, insbesondere Toluylendiisocyanat. Jedoch können ebenso aliphatische und cyclische Amine beziehungsweise Isocyanate bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Vorzugsweise besteht das Toluylendiisocyanat zu wenigstens 80 Gew.- % aus dem Isomeren 2,4- Toluylendiisocyanat, insbesondere zu wenigstens 90 Gew.- %.
Der Gehalt an hydrolsierbarem Chlor (HC) gibt im Wesentlichen an, wieviel Chlorwasserstoff noch am Isocyanat in Form von Carbaminsäurechlorid gebunden ist. Ferner werden mit dem HC Gehalt auch Verbindungen erfasst, welche während der Phosgenierung als Nebenprodukte aus der Reaktion von Phosgen und dem bereits gebildetem Isocyanaten unter Abspaltung von CO2 entstandenen Carbodiimiden gebildet wurden, wie auch von HJ. Twichett in Chem. Soc. Rev., 1974,3, 209-230, postuliert. Es ist bekannt, dass Verbindungen, welche hydrolisierbares Chlor enthalten sich unter Einwirkung von Hitze in Chlorwasserstoff und Isocyanat zersetzten. Es ist weiterhin bekannt, dass Verbindungen, welche hydrolisierbares Chlor enthalten die thermisch induzierte Polymerisation protegieren, womit ein wesentlicher Nachteil in der Anwesenheit von Verbindungen, welche hydrolisierbares Chlor enthalten, besteht. Übliche Destillationssümpfe vergleichbarer Konzentrationen weisen einen Gehalt an hydrolisierbarem Chlor im Bereich von 10.000 ppm. Eine zuverlässige Methode zur Bestimmung des Gehaltes an hydrolisierbarem Chlor bietet die potentiometrische Titration, bei welcher die Probe zur Bestimmung des HC-Gehaltes mittels Methanol urethanisiert und mittels Wasser anschließend hydrolisiert wird. Das dabei gebildete ionogene Chlor wird nach Ansäuern mit Salpetersäure argentometrisch gegen eine Silbernitratmaßlösung titriert. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der nach der Aufarbeitung a) erhaltene Destillationsrückstand ohne weitere Aufarbeitung einen Gehalt an hydrolsierbaren Chlorverbindungen von weniger als 2000 ppm auf, insbesondere weniger als 1500 ppm.
Vorzugsweise weist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der nach Schritt b) erhaltene Destillationsrückstand einen NCO-Gehalt von wenigstens 20 Gew.-% auf, insbesondere wenigstens 25 Gew.-%. Die Ermittlung des NCO-Gehaltes erfolgt durch Titration gemäß DIN EN ISO 11 909. Die Rückstandskonzentration wird in mittels einer prozentualen Massenbilanz ermittelt, dazu wird die zu bestimmende Menge an Rückstandkonzentrat 30 min. bei 220°C und einem Druck von < 1 mbar von verdampfbaren Anteilen befreit, die Berechnung erfolgt nach:
(g Rückstand (Auswaage))
% Rückstands konzentration =
(g Einwaage zur Rückstandsbestimmung*100)
Der Verlust an nachweisbaren NCO-Gruppen gilt als Maß für die während der Aufkonzentrierung stattfindende thermisch induzierte Polymerisation, welche ggf. durch die Anwesenheit von chlorhaltigen Nebenkomponenten beschleunigt wird. Übersteigt die Abnahme des NCO-Gehalts die der Zunahme an Rückstand (Steigerung Rückstandskonzentration) kommt es zu der beschriebenen unerwünschten Polymerisation. Der Restgehalt an organischem Isocyanat des nach Schritt b) erhalten Destillationsrückstandes kann beispielsweise bis 30 Gew.-% betragen, insbesondere bis zu 25 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 20 Gew.-%, zum Beispiel von 20 bis 30 Gew.-%. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der nach Schritt b) erhaltene Destillationsrückstand in aprotisch-polaren Lösungsmitteln einer Elutionskraft größer 0,55 e° mit AI2O3 als Adsorbens löslich sein, beispielsweise mit bis zu 90 Gew.-% bei Raumtemperatur. Unter der Elutionskraft e° ist die relativen Adsorptionsenergie für jedes Lösungsmittel an Aluminiumoxid zu verstehen.
Als aprotisch-polare Lösungsmittel kommen insbesondere Ethlyacetat oder Aceton in Frage. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, weil auf hierdurch eine leichtere Entfernung der Destillationsrückstände als bei den bislang bekannten Verfahren möglich ist. Dies wird insbesondere durch die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden schonenden Aufbereitungsbedingungen bei verminderter Temperatur beziehungsweise Druck ermöglicht. So ist eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass der nach Schritt b) erhaltene Destillationsrückstand in einem aprotisch-polaren Lösungsmittel einer Elutionskraft größer 0,55 e° mit AI2O3 als Adsorbens wenigstens teilweise gelöst und aus der Destillationsanlage entfernt wird, insbesondere in Ethlyacetat oder Aceton. Wie vorstehend ausgeführt wurde, können beispielsweise bis zu 90 Gew.-% des Destillationsrückstandes bei Raumtemperatur gelöst werden. Es werden dabei verfahrenstechnisch einfach handhabbare niedrigviskose Lösungen erhalten, die abgepumpt und beispielsweise bei Raumtemperatur gelagert werden können.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführten Destillationsschritte können prinzipiell auf jede dem Fachmann bekannte Weise erfolgen. Bevorzugt wird der Destillationsschritt der Aufarbeitung a) und/ oder der Aufarbeitung b) mit Hilfe eines Verdampfers mit zwangsgefördertem Austrag durchgeführt, insbesondere mit Hilfe eines Durchlaufverdampfers, Fallfilmverdampfers, Langrohrverdampfers, Fallrohrverdampfers, Dünnschichtverdampfers oder Kurzwegverdampfers, besonders bevorzugt mit Hilfe eines Dünnschichtverdampfers oder Kurzwegverdampfers.
Beispiele:
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erörtert. In den Beispielen beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht. Die Ermittlung des NCO-Gehaltes der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen beschriebenen Konzentrate erfolgte durch Titration gemäß DIN EN ISO 11 909. Die Reinheit und das Isomerenverhältnis des TDIs wurden gaschromatographisch bestimmt. Die Messungen erfolgten auf einem HP 5890 von Hewlett Packard mit FID-Detektor und der HP-Chemstation Software unter Verwendung einer HP35 Säule, als Referenz diente 2,4-TDI von Merk Artikel-No. 808264.
Der flüssige Produktstrom, das rohe Isocyanat, wird anschließend einer destillativen, im Allgemeinen mehrstufigen Aufarbeitung zugeführt, wobei gelöstes Phosgen sowie das Lösungsmittel abgetrennt werden. Diese destillative Aufarbeitung des rohen Isocyanats kann nach allgemein bekannten Methoden erfolgen. Beispiele sind in EP- 371 635 Bl und EP 1 413 571 Bl ausführlich beschrieben.
Bei EP 1 371 635 Bl Kapitel [0053] handelt es sich um eine zweistufige Aufarbeitung, bei der zunächst in einer ersten Destillationskolonne ein wesentlicher Teil des Lösungsmittels und die gesamten leichtsiedenden Komponenten, wie z. B. gelöstes Phosgen, aus dem rohen Isocyanat abgetrennt werden. Das am Kopf der Kolonne abgetrennte Lösungsmittel wird, gegebenenfalls durch weitere Reinigungsstufen von den leichtsiedenden Komponenten befreit, wieder dem Prozess der Phosgenierung zugeführt. Im Sumpf der Kolonne wird ein Gemisch, bestehend aus dem restlichen Lösungsmittel, dem Produkt TDI und den höher siedenden Komponenten erhalten. In einer zweiten Destillationskolonne wird nun das restliche Lösungsmittel am Kopf der Kolonne abgetrennt. Im Seitenstrom der als Trennwandkolonne ausgeführten Destillation kann das reine TDI als Destillat entnommen werden. Im Sumpf der Trennwandkolonne wird ein Gemisch aus höhersiedenden Komponenten und TDI erhalten. Gemäß dem Beispiel EP 1 371 635 B1 liegt die Konzentration an höhersiedenden Komponenten bei 0,5 bis 15 Gew-%
Die destillative Aufarbeitung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gemisches, bestehend aus TDI und höher siedenden Komponenten, erfolgt bevorzugt nach einer der drei nachfolgend dargestellten Beispielen: Beispiel 1
Ein Gemisch enthaltend 90% TDI und 10%> höher siedende Komponenten wird mit 840 ml/h Dosierrate einer Vakuumdestillation in einem Dünnschichtverdampfer (V2), mit vorgeschaltetem Vorverdampfer (VI), zugeführt. Dabei wird das Gemisch in der ersten Verdampferstufe (VI), bei 85°C (T(V1)) und 0,5 mbar (p(Vl)), in 30% Sumpfablauf (Sl) und 70% Destillat (Dl) aufgetrennt. Das so erhaltene Destillat (Dl) besteht zu 99,7% aus TDI w(TDI; Dl) mit 88,6% Anteil an 2,4-Isomer. Der Sumpfablauf (Sl) wird unmittelbar der zweiten Verdampferstufe (V2) zugeführt. In V2 wird bei 140°C (T(V2)) und 0,5 mbar (p(V2)), wiederum in einen Sumpfablauf S2 und Destillat D2 getrennt. Das erhaltene Destillat D2 besteht zu 99,3% aus TDI w(TDI; D2) mit 90,2% Anteil an 2,4-Isomer. Das erhaltene Konzentrat, Sumpfablauf S2, weist eine Rückstandskonzentration w(S2) = 69,9% und einen NCO Gehalt w(NCO; S2) = 29,4% auf.
Beispiel 2
Man verfährt wie in Beispiel 1 und führt das Gemisch enthaltend 90%> TDI und 10%> höher siedende Komponenten wird mit 780 ml/h Dosierrate einer Vakuumdestillation in einem Dünnschichtverdampfer (V2), mit vorgeschaltetem Vorverdampfer (VI), zu. Dabei wird das Gemisch in der ersten Verdampferstufe (VI), bei 80°C (T(V1)) und 0,4 mbar (p(Vl)), in 25% Sumpfablauf (Sl) und 75%> Destillat (Dl) aufgetrennt. Das so erhaltene Destillat (Dl) besteht zu 99,6% aus TDI w(TDI; Dl) mit 88,3% Anteil an 2,4 Isomer. Der Sumpfablauf (Sl) wird unmittelbar der zweiten Verdampferstufe (V2) zugeführt. In V2 wird bei 145°C (T(V2)) und 0,4 mbar (p(V2)), wiederum in einen Sumpfablauf S2 und Destillat D2 getrennt. Das erhaltene Destillat D2 besteht zu 99,4% aus TDI w(TDI; D2) mit 90,6% Anteil an 2,4 Isomer. Das erhaltene Konzentrat, Sumpfablauf S2, weist eine Rückstandskonzentration w(S2) = 78,7%> und einen NCO Gehalt w(NCO; S2) = 27,5% auf.
Beispiel 3
Man verfährt wie in Beispiel 1 und führt das Gemisch enthaltend 90%> TDI und 10%> höher siedende Komponenten wird mit 780 ml/h Dosierrate einer Vakuumdestillation in einem Dünnschichtverdampfer (V2), mit vorgeschaltetem Vorverdampfer (VI), zu. Dabei wird das Gemisch in der ersten Verdampferstufe (VI), bei 80°C (T(V1)) und 0,3 mbar (p(Vl)), in 20% Sumpfablauf (Sl) und 80%> Destillat (Dl) aufgetrennt. Das so erhaltene Destillat (Dl) besteht zu 99,7% aus TDI w(TDI; Dl) mit 88,1% Anteil an 2,4 Isomer. Der Sumpfablauf (Sl) wird unmittelbar der zweiten Verdampferstufe (V2) zugeführt. In V2 wird bei 130°C (T(V2)) und 0,3 mbar (p(V2)), wiederum in einen Sumpfablauf S2 und Destillat D2 getrennt. Das erhaltene Destillat D2 besteht zu 99,2% aus TDI w(TDI; D2) mit 91 ,0% Anteil an 2,4 Isomer. Das erhaltene Konzentrat, Sumpfablauf S2, weist eine Rückstandskonzentration w(S2) = 62,9%> und einen NCO Gehalt w(NCO; S2) = 30,0% auf.
Vergleichsbeispiel
Ein Gemisch enthaltend 13%> ODB, 67%> TDI und 20%> höher siedende Komponenten wird mit einer Dosierrate von ca. 2300 L/h einem gerührten Kessel zugeführt. Der Kessel wird unter Vakuum (ca. 20-30 mbar) betrieben, die Sumpftemperatur des Kessels beträgt ca. 140-150°C. Unter diesen Bedingungen wird das Gemisch in Destillat und Sumpfablauf aufgetrennt. Das erhaltene Konzentrat weist eine Rückstandskonzentration von 55% und einen NCO Gehalt w(NCO) = 18,5% auf.
Die Konzentrate der Beispiele 1 bis 3 sowie des Vergleichsbeispiels wurden hinsichtlich ihrer Polydispersität mittels GPC untersucht. Der Bestimmungsbereich des verwendeten Säulensatzes lag im Bereich zwischen 100 und 20000 Dalton. Die Auswertung erfolgte mittels WIN GPC von Polymer Standard Services GmbH Mainz. Die rechnerische Auswertung der Ergebnisse ist in Tabelle 1 zusammengefasst und die grafische Auswertung in FIG. 1 dargestellt.
Wie einführend bereits beschrieben hat sich die Kennzahl D als unabhängige Größe zur Beschreibung der Polydispersität etabliert und gibt Auskunft über die Molgewichtsverteilung. Danach zeigen die erfindungsgemäß erzeugten Proben eine deutlich niedrigere Polydispersität als das Vergleichsbeispiel.
Tabelle 1 , Ergebnisse der GPC - Auswertung
TDI Rückstand Mn Mw Mz D
Vergleichsbeispiel (nicht erfindungsgemäß) (55 wt.-%>) 325 1480 4061 4,6
Beispiel 1 (erfindungsgemäß) (71 wt.-%>) 344 619 1346 1 ,8
Beispiel 2 (erfindungsgemäß) (81 wt.-%>) 488 810 1687 1 ,7
Beispiel 3 (erfindungsgemäß) (62 wt.-%>) 499 736 1337 1 ,5

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung eines organischen Isocyanats aus einem das Isocyanat enthaltenden Phosgenierungsprodukt, umfassend die folgenden Schritte: a) Aufarbeitung des Phosgenierungsprodukts, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, bei dem eine erste Teilmenge des organischen Isocyanats als Destillat abgetrennt und ein Destillationsrückstand umfassend eine zweite Teilmenge des organischen Isocyanats erhalten wird, b) Aufarbeitung des unter a) erhaltenen Destillationsrückstandes, wobei die Aufarbeitung mindestens einen Destillationsschritt umfasst, der bei einer Temperatur von bis zu 110 °C bei einem Druck von höchstens 1 mbar durchgeführt wird, wobei zumindest 50 Gew.-% der zweiten Teilmenge des organischen Isocyanats aus dem Destillationsrückstand abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Destillationsschritt der Aufarbeitung b) bei einer Temperatur von bis zu 90 °C und/ oder bei einem Druck von höchstens 1 mbar durchgeführt wird, insbesondere bei höchstens 0,8 mbar, vorzugsweise bei höchstens 0,5 mbar, besonders bevorzugt bei höchstens 0,3 mbar, ganz besonders bevorzugt bei höchstens 0, 1 mbar.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Destillationsrückstandes im Destillationsschritt der Aufarbeitung b) nicht länger als 30 Minuten beträgt, bevorzugt nicht länger als 15 Minuten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Destillationsschritt der Aufarbeitung b) zumindest 60 Gew.-% der zweiten Teilmenge des organischen Isocyanats aus dem Destillationsrückstand abgetrennt werden, insbesondere wenigstens 70 Gew.-%.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufarbeitung b) eine thermisch induzierte Polymerisation des organischen Isocyanats weitestgehend unterdrückt wird, so dass für die Änderung der Polydispersität AD des höhermolekularen Anteils mit einer gewichtsmittleren Molmasse von mehr als 500 g/mol vor und nach der Aufarbeitung b) AD < 3,0 gilt, insbesondere AD < 2,0. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phosgenierungsprodukt durch Phosgenierung eines primären organischen Amins erhalten wird, wobei das Phosgenierungsprodukt das korrespondierende organische Isocyanat enthält, und wobei die Phosgenierung insbesondere in der Gasphase durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre organische Amin ein aromatisches Di-, Tri- oder Polyamin, insbesondere Toluendiamin und das organische Isocyanat ein aromatisches Di-, Tri oder Polyisocyanat ist, insbesondere Toluylendiisocyanat.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Toluylendiisocyanat zu wenigstens 80 Gew.-% aus dem Isomeren 2,4- Toluylendiisocyanat besteht, insbesondere zu wenigstens 90 Gew.-%.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Aufarbeitung a) erhaltene Destillationsrückstand ohne weitere Aufarbeitung einen Gehalt an hydrolsierbaren Chlorverbindungen von weniger als 2000 ppm aufweist, insbesondere von weniger als 1500 ppm.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Schritt b) erhaltene Destillationsrückstand einen NCO-Gehalt von wenigstens 20 Gew.-% aufweist, vorzugsweise wenigstens 25 Gew.-%.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Restgehalt an organischem Isocyanat des nach Schritt b) erhalten Destillationsrückstandes bis 30 Gew.-% beträgt, insbesondere bis zu 25 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 20 Gew.-%.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Schritt b) erhaltene Destillationsrückstand in einem aprotisch-polaren Lösungsmittel einer Elutionskraft größer 0,55 e° mit AI2O3 als Adsorbens wenigstens teilweise gelöst und aus der Destillationsanlage entfernt wird, insbesondere in Ethlyacetat oder Aceton.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Destillationsschritt der Aufarbeitung a) und/ oder der Aufarbeitung b) mit Hilfe eines Verdampfers mit zwangsgefördertem Austrag, insbesondere mit Hilfe eines Durchlaufverdampfers, Fallfilmverdampfers, Langrohrverdampfers, Fallrohrverdampfers, Dünnschichtverdampfers oder Kurzwegverdampfers durchgeführt wird.
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