164286. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés izocianátok folyamatos előállítására

164286 5 vákuumdesztillációval választanak el. Miután a gyakorlatban az amin 8-10% oldatát viszik be a reaktorba, amelyet a foszgén oldószerével tovább hígítanak, a keletkező lüg izocianát oldatot nem távolítják el, hanem további amin oldat és foszgén 5 oldat bevezetésével növelik a koncentrációját. Ennek azonban a készüléktérfogat természetesen korlátot szab. A klórozott szénhidrogéneknek, mint oldószereknek az alkalmazása a szobahőmérsékleten szilárd 10 aromás aminek foszgénezése, és az eljárások egy lépésben történő megvalósítása szempontjából egyaránt nagyjelentőségű volt, s ezt a felismerést számtalan továbbfejlesztés követte. Az egy műveletben, folyamatosan végzett 15 izocianát előállítás szellemes megoldását ismerteti a 2 822 373 sz. amerikai szabadalmi leírás. Hogy a műveleti időt csökkentse és azt folyamatosan végezze el, az amin és a foszgén klórozott szénhidrogénes oldatát csővezetékben szivattyúzva, 20 legalább 10 000 Re számmal turbulenciát biztosítva keveri össze és vezeti át nyomás alatt, 120 C° feletti hőmérsékleten, hőcserélőn, majd a nyomást atmoszférikusán csökkentve gáztalanító tárolóba vezeti az oldatot, ahonnan a foszgén felesleg és a 25 sósavgáz eltávozik. A nyers izocianátot ezután desztillálással választja el az oldószertől. Hasonló, az atmoszférikusnál magasabb nyomáson kivitelezett eljárást ismertet a 3 226 410 sz. 30 amerikai szabadalmi leírás. A folyékony foszgént csővezetékben nyomás alatt felmelegíti, majd ehhez vezeti az amin 60—90 C° előmelegített oldatát, ugyancsak nyomás alatt úgy, hogy a keveredés intenzív (legalább 2100 Re szám, de inkább 35 5-10 000) legyen. Az alkalmazott foszgén legalább 75%-al több a stöchiometriailag szükségesnél, de előnyösen 6—12 mól foszgén amin mólonként. Az alkalmazott amin koncentráció kicsi 4-6%, s ezzel és a nagy foszgén felesleggel kívánják visszaszorí- 40 tani illetve megakadályozni a hidroklorid képződést. A karbaminsavkloridot, foszgént, sósavat és kevés mellékterméket tartalmazó oldatot egy második berendezésben 110—135 C° hőmérsékleten alakítják át izocianáttá. 45 A 3 317 606 sz. amerikai szabadalmi leírás a nagy Re számot biztosító, az amin és foszgén oldat összekeverésére szolgáló készüléket ismertet. Hasonlóan az előzőekhez, a 949 227 sz. német szabadalom szerint az amin és a foszgén iners 50 oldószeres oldatát turbószivattyúval intenziven összekeverve az felmelegszik, s magasabb hőmérsékleten, 130 C° felett csőreaktorban reagáltatják. A 3 287 384 sz. amerikai szabadalmi leírás 55 ugyancsak folyamatos izocianát előállítási eljárást ismertet. Az előmelegített amin klórbenzolos oldatát turbinán keresztül egy reaktorba vezetik, egyidejűleg 30-40 C° melegített cseppfolyás foszgénnel, s nyomás alatt reagáltatják, majd a 60 reakcióelegyet két szeparátoron átvezetve csökkentik atmoszférikusra a nyomását és gáztalanítják. A példákban az amin oldat koncentrációja 5-8 súly%, az alkalmazott foszgén a stöchiometriailag szükséges 4—9,5-szerese, a nyomás 5—8 atmoszféra 65 és a reaktorban 138—142 C° hőmérsékleten dolgoznak. A 155 549 sz. magyar szabadalmi leírás aromás izocianátok két sorbakapcsolt kaszkádban végzett előállítását ismerteti. Az első kaszkádban, a 120 C° feletti hőmérsékletre előmelegített, foszgénnel telített klórozott aromás szénhidrogénbe vezeti be az amin 10—15% oldatát és a stöchiometriailag szükséges foszgént, ahol az átalakulás 80—85%-os, majd a második kaszkádban további 5—20% foszgén bevezetésével állítják elő az izocianátot, 90-92% hozammal. Az ismertetett eljárások egyformán mutatják az ipari izocianát eljárások alapvető problémáit. A hozamnak, bár jó, 90% feletti aminra számolva, azonban legalább 75—100% foszgén felesleggel dolgoznak, de az ismertetett példákban ez többnyire 400-600% (5-8 mól foszgén/mól amin). Márpedig a sósavgázokkal együtt eltávozó foszgén felesleg elválasztása jelentős problémákat okoz, nem is beszélve a levegőszennyezés veszélyeiről és a mérgezésveszélyről. Az eljárások másik közös, hátrányos jellemzője, hogy a kapott nyers izocianát oldat általában 5-10% izocianátot tartalmaz, amelynek elválasztása, valamint az izocianát előállításához szükséges berendezések térfogata igen tetemes költségeket kíván, s előnytelen. Az ismert eljárások különböző intézkedésekkel, berendezésekkel érik el az amin és a foszgén intenzív keveredését (turbó szivattyú, turbina stb). valamint a reakcióelegyből a sósavgáz és a foszgén felesleg eltávolítását) nyomás csökkentő szelep, gázszeparátor stb). Azonban egyikük sem tudja kiküszöbölni, hogy az izocianátot ne híg (5—10%) oldatban állítsák elő. . Ezek az eljárások a megfelelő, az amint és a foszgént egyaránt jól oldó oldószerek alkalmazásával homogén folyadék fázisú reakcióként valósítják meg az izocianátok előállítását. Ismeretesek olyan eljárások, amelyek az amin és foszgén reagáltatását gőzfázisban vitelezik ki. Az elpárologtatott amin gőzét (amelyhez különösen az aromás aminők esetében szükséges magas hőmérséklet) a gázalakú foszgénnel magas hőmérsékleten, csőreaktorban reagáltatják. Monoizocianátok esetében 150—250 C°, míg diizocianátok esetében 450—500 C° az alkalmazott hőmérséklet. Ezek az eljárások azonban a magas hőmérséklet technikai megvalósításának nehézségei miatt nem terjedtek el. Túlmenően ezen mindig különböző kátrányos melléktermékek is képződtek, amelyek visszavezethetők arra, hogy az izocianátok jelentős része 300 C° feletti hőmérsékleten termikusan bomlik, s a foszgén ugyancsak termikusan disszociál. A találmány kidolgozására irányuló kísérleteink során azt találtuk, hogy ha az amint, vagy oldatát foszgénnel vagy iners gázzal hígított foszgénnel porlasztjuk be egy fűtött oszlopba, a foszgén tenziójának felhasználásával, s az eljárást 60-190 C° hőmérsékleten vitelezzük ki, igen jó eredménnyel, folyamatos üzemben állíthatunk elő alifás, cikloalifás és aromás izocianá tokát. A reaktánsok ködfázisba vitelével azok olyan kevere-3