(57)【要約】  穴噴射型リアクターおよびその利用、特に上記リアクターにおける脂肪族もしくは芳香族のジまたはトリアミンとホスゲンとの気相反応によってイソシアナートを調製する方法。上記リアクター内で反応体を混合することにより、例えば、渦が形成される可能性が低減され、局所噴出領域で作られる陰圧が排除され、逆混合が低減され、固体副生物の形成が回避され、反応体の混合が改良される。結果として、上記リアクターを用いることによって、良好な混合と、高温の気相ホスゲン化の反応効果とを得ることができる。
2010504918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部供給チューブ（３）と、上記内部供給チューブ（３）と同軸である外部供給チューブ（２）とを備え、環状スペースが、２つの上記供給チューブの間に定められ、上記外部供給チューブ（２）の両端が閉じており、収束チャンネル（７）が上記内部供給チューブ（３）の下流部に同軸上に接続されており、ネッキングチューブ（５）が上記収束チャンネル（７）に同軸上に接続されており、上記ネッキングチューブ（５）の横断面の面積が上記内部供給チューブ（３）の横断面の面積よりも小さく、分岐チャンネル（８）が上記ネッキングチューブ（５）の下流部に同軸上に接続され、反応チューブ（６）が上記分岐チャンネル（８）に同軸上に接続されており、上記反応チューブ（６）の横断面の面積が上記ネッキングチューブ（５）の横断面の面積よりも大きく、複数の穴（４）が、上記内部供給チューブ（３）の下流部の壁または上記収束チャンネル（７）の壁に設けられている、穴噴射型リアクター。
【請求項２】
上記穴（４）の一部または全部が、上記内部供給チューブまたは上記収束チャンネルの同一横断面に設けられ、対称に分布しており、上記横断面は上記内部供給チューブ（３）内における反応体の流動方向に垂直である、請求項１に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項３】
２個以上２０個以下の穴（４）を備え、上記穴（４）の横断面の面積の合計が、上記内部供給チューブの横断面の面積の２％以上３０％以下である、請求項１に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項４】
４個以上１０個以下の穴（４）を備え、上記穴（４）の横断面の面積の合計が、上記内部供給チューブの横断面の面積の５％以上１５％以下である、請求項３に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項５】
上記穴（４）が、上記内部供給チューブ（３）の下流部の壁に設けられ、上記穴（４）の平面から上記収束チャンネル（７）の始点までの距離が、約０ｃｍ以上５ｃｍ以下の範囲にあり、上記穴（４）の平面が上記内部供給チューブ（３）内の反応体の流動方向に垂直である、または、上記穴（４）が上記収束チャンネル（７）の壁に設けられ、上記収束チャンネル（７）の始点から中心断面までの領域に分布している、請求項１に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項６】
上記収束チャンネル（７）の壁と、上記内部供給チューブ（３）内の反応体の流動方向との間の角度αが３０°以上６０°以下であり、上記分岐チャンネル（８）の壁と上記反応チューブ（６）内の反応物質の流動方向との間の角度βが３０°以上６０°以下であり、上記ネッキングチューブ（５）の、長さの直径に対する比が１：１以上１５：１以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項７】
上記ネッキングチューブ（５）の、長さの直径に対する比が３：１以上１０：１以下であり、上記ネッキングチューブ（５）の内径が、上記内部供給チューブ（３）の内径の０．２倍以上０．８倍以下である、請求項６に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項８】
上記ネッキングチューブ（５）の内径が、上記内部供給チューブ（３）の内径の０．４倍以上０．７倍以下であり、上記反応チューブ（６）の内径が、上記内部供給チューブ（３）の内径と等しい、請求項７に記載の穴噴射型リアクター。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の穴噴射型リアクターを使用して、式（ＩＩ）によって表されるアミンを用いて、式（Ｉ）によって表される脂肪族または芳香族イソシアナートを製造する方法であって、
Ｒ（ＮＣＯ）ｎ・・・（Ｉ）
Ｒ（ＮＨ２）ｎ・・・（ＩＩ）
（ここで、Ｒは炭素原子数の上限が１５である脂肪族または芳香族炭化水素基を表し、２つのＮＣＯ原子団の間には、少なくとも２つの炭素原子が配置され、ｎは２または３である。）
以下の工程を有する方法。
（ａ）式（ＩＩ）で表される上記アミンおよびホスゲンを、それぞれ２００℃−６００℃に加熱する
（ｂ）ホスゲンを上記リアクター（１）の上記内部供給チューブ（３）に平行に入れ、流動させ、蒸気状のアミンを上記外部供給チューブ（２）に入れて上記穴（４）を通過させ、その結果、アミンをホスゲンの流れの中に、ホスゲンの流動方向に垂直に噴出させる
（ｃ）ホスゲンと上記アミン蒸気を混合後、上記反応チューブに入れ、反応させるために、上記収束チャンネル（７）、上記ネッキングチューブ（５）および上記分岐チャンネル（８）に流す
【請求項１０】
工程（ａ）において、蒸気状態の上記アミンを不活性ガスまたは不活性溶媒の蒸気を用いて希釈する方法であって、上記不活性ガスは窒素またはアルゴンであり、上記不活性溶媒はトルエン、キシレン、ｏ−ジクロロベンゼンおよびデカヒドロナフタレンからなる群より選ばれる溶媒である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
混合される前のホスゲンの流速が少なくとも１ｍ／ｓであり、上記穴の出口における、上記アミンの蒸気の流速が６ｍ／ｓ以上１２０ｍ／ｓ以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記穴の出口における、ホスゲンの流速に対する上記アミンの蒸気の流速の割合が、１：１以上１０：１以下である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
混合される前のホスゲンの流速が３ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ以下、上記穴の出口における、上記アミンの蒸気の流速が２０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下であって、上記穴の出口における、ホスゲンの流速に対する上記アミンの蒸気の流速の割合が、３：１以上５：１以下である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記内部供給チューブ内および上記外部供給チューブ内の圧力が、それぞれ２００ｍｂａｒ以上３０００ｍｂａｒ以下の範囲内にあり、上記反応チューブの出口における圧力が１５０ｍｂａｒ以上１５００ｍｂａｒ以下の範囲内にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
式（ＩＩ）によって表される上記アミンが、１，４−ジアミノブタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチル−シクロヘキサン、４，４´−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４−（アミノメチル）オクタン−１，８−ジアミン、トリアミノノナン、異性体の割合が８０／２０から６５／３５までである２，４−／２，６−トルエンジアミンの混合物、および２，４−トルエンジアミンからなる群から選ばれるいずれか１つである、請求項９から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
式（ＩＩ）によって表される上記アミンが、１，６−ジアミノヘキサン、１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチル−シクロヘキサン、４，４´−ジアミノジシクロヘキシルメタン、トリアミノノナン、異性体の割合が８０／２０から６５／３５までである２，４−／２，６−トルエンジアミンの混合物、および２，４−トルエンジアミンからなる群から選ばれるいずれか１つである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
式（Ｉ）で表されるイソシアナートが、１，６−ジイソシアナートヘキサン、イソフォロンジイソシアナート、４，４´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、トルエンジイソシアナートおよびノナントリイソシアナートからなる群より選ばれるいずれか１つである、請求項９から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は穴噴射型リアクターおよびその利用に関し、特に、上記リアクターを用いた気相中で、脂肪族もしくは芳香族のジアミンまたは脂肪族もしくは芳香族のトリアミンのホスゲン化によってイソシアナートを製造する方法に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
気相中でホスゲンとアミンとの反応によってイソシアナートを調製する方法は、１９４０年代初期に報告されている（Siefken, Annalen, 108, 1949）。ホスゲン化反応は、反応速度が速く、通常、試験管リアクター内で行われる。気相におけるホスゲン化では、混合速度を速くし、同時に、高温下でのリアクターの封鎖をできる限り避けることが必要である。
【０００３】
英国特許１１６５８３１号公報は、ホスゲンを用いて、蒸気状態のアミンを気相においてホスゲン化する工程が、メカニカルスターラーを備えた試験管リアクター内で３００℃の条件下で行われ、上記工程は、試験管の壁面上におけるポリマーの副生物の増加を防ぐことができる旨が開示されている。しかしながら、上記リアクターは、安全面についてかなり警戒を要する。
【０００４】
欧州特許０２８９８４０号公報は、可動部を有さない円柱形リアクターを採用している。反応体は、乱流がリアクター内で維持されている間、お互いに反応し合う。脂肪族アミンの気相におけるホスゲン化は、非常に速い反応工程であり、反応結果は混合速度によって制御される。しかしながら、反応体の逆混合により、イソシアナートはリアクター内でアミンと反応し、気流を妨げる可能性がある固形堆積物を形成するかもしれない。
【０００５】
米国特許４８４７４０８号公報は、気体状態の反応体を強い乱流条件下で混合し、反応させるリアクターを採用している。上記リアクターの寸法は、内径２．５ｍｍ、長さ１７．５ｍｍである。４００℃に加熱したホスゲンおよび気体状態のヘキサメチレンジアミンを、連続的に円柱形リアクターのチャンバーに導入し、ＨＤＩを製造するため混合する。中国特許１３９６１５２号公報は、米国特許４８４７４０８号公報で開示されたリアクターを、形状を円柱形リアクターからベンチュリリアクターに変更することによって改良している。上記ベンチュリリアクターは、収束した混合チャンバーを備えており、反応チャンバーの横断面は、気体反応の流動方向に沿って突如大きくなっている。このようなデザインは、逆混合およびリアクター内壁と気体混合物との接触を減らすことができる。
【０００６】
米国特許６０８２８９１号公報は、マイクロチャンネルミキサーを用い、Ｈ６ＴＤＩの製造に関して良好な反応結果を得たことを開示している。このマイクロチャンネルミキサーは、エッチングされたマイクロチャンネルを備えた、一連の重層された層板からなり、上記層板の厚さは約１００μｍであり、上記層板上のチャンネルサイズは数十μｍである。
【０００７】
上記層板の各層は、１種類の気体反応体のみを運搬することができ、ホスゲンとアミン蒸気は交互に上記層板を通過する。上記マイクロチャンネルミキサーから生じる上記気体反応体は迅速に混合され、一方で、分散性の流れまたは乱流は維持される。しかしながら、上記チャンネルのサイズが小さいので、高温で製造されたポリマーがチャンネルを塞いでしまう危険性がある。
【０００８】
上述の比較から、気相におけるアミンのホスゲン化反応が迅速な反応工程であることが分かるであろう。気体反応体の混合の効率が十分ではない場合、ポリマー副生物が産生されるかもしれない。それゆえ、速い混合速度が必要である。従来技術から、良好な反応結果を得るための鍵は、優れた混合効率を持つリアクターを採用し、固体副生物の産生を回避することにあることが分かるであろう。
【０００９】
〔発明の要約〕
上述の従来技術の欠点を克服するために、本願発明は、新たにデザインされた穴噴射型リアクターを提供することを課題の一つとしている。また、本願発明は、上記リアクターを用いて気相中でアミンのホスゲン化によってイソシアナートを製造する方法を提供することを他の課題としている。
【００１０】
本願発明により提供される穴噴射型リアクターは、内部供給チューブと、上記内部供給チューブと同軸である外部供給チューブとを備えている。環状スペースは、２つの上記チューブの間で輪郭が定まる。収束チャンネルは、上記内部供給チューブの下流部に同軸上に接続している。そして、ネッキングチューブは、上記収束チャンネルに同軸上に接続している。上記ネッキングチューブの横断面の面積は、上記内部供給チューブの横断面の面積よりも小さい。分岐チャンネルは上記ネッキングチューブの下流部に同軸上に接続している。反応チューブは、上記分岐チャンネルに同軸上に接続している。上記反応チューブの横断面の面積は上記ネッキングチューブの横断面の面積よりも大きい。穴は上記内部供給チューブの下流部の壁または上記収束チャンネルの壁に設けられる。上記穴は上記内部供給チューブまたは上記収束チャンネルの同一横断面上に設けられる。上記横断面は、上記内部供給チューブの軸に垂直である。
【００１１】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、穴の数は２以上２０以下であり、好ましくは４以上１０以下である。上記穴の横断面の形状は、円形、楕円形、四角形、ひし形などであってよい。
【００１２】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、上記穴の横断面の総面積は、上記内部供給チューブの横断面積の２％以上３０％以下であり、好ましくは上記内部供給チューブの横断面積の５％以上１５％以下である。
【００１３】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、上記穴は上記内部供給チューブの下流部に設けられていることが好ましく、できる限り上記収束チャンネルの始点に近接して設けられていること、または、上記収束チャンネルの壁に設けられていることが好ましい。
【００１４】
上記穴は、上記内部供給チューブの下流部の壁に設けられており、上記穴の平面から上記収束チャンネルの始点までの距離は約０ｃｍ以上５ｃｍ以下の範囲にあり、上記穴の平面は上記内部供給チューブ中の反応体の流動方向に垂直であることが好ましい。または、上記穴は、上記収束チャンネルの壁に設けられ、上記収束チャンネルの始点から中心横断面までの領域に分布していることが好ましい。
【００１５】
本発明にかかる穴噴射型リアクターでは、上記収束チャンネル７の壁と、上記内部供給チューブ３内の流動方向との間の角度αは、３０°以上６０°以下であり、上記分岐チャンネル８の壁と上記反応チューブ６内の流動方向との間の角度βは、３０°以上６０°以下である。上記ネッキングチューブの長さの直径に対する比は、１：１以上１５：１以下であり、好ましくは３：１以上１０：１以下である。
【００１６】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、上記ネッキングチューブの内径は上記供給チューブの内径の０．２倍以上０．８倍以下であり、上記内部供給チューブの内径の０．４倍以上０．７倍以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、上記反応チューブの内径は、好ましくは、上記内部供給チューブの内径と等しい。
【００１８】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターでは、上記穴の一部、または好ましくは全部が同じ横断面上に設けられることが好ましい。上記横断面は、上記内部供給チューブ内の流動方向に垂直であり、対称に分布していることがより好ましい。
【００１９】
本発明にかかる上記穴噴射型リアクターは、気相中でのアミンのホスゲン化によるイソシアナートの調製のために用いることができる。上記リアクターは、一般的には金属、ガラス、合金化した金属、またはエナメル化した金属によって作られる。本発明は、また、気相中で、式（ＩＩ）で表されるアミンを用いて、式（Ｉ）で表されるイソシアナートを製造する方法をも提供する。
【００２０】
Ｒ（ＮＣＯ）ｎ・・・（Ｉ）
Ｒ（ＮＨ２）ｎ・・・（ＩＩ）
（ここで、Ｒは炭素原子数の上限が１５である脂肪族または芳香族炭化水素基を表し、２つのＮＣＯ原子団の間には、少なくとも２つの炭素原子が配置され、ｎは２または３である。）
上記製造方法は、以下の工程を有する。
【００２１】
（ａ）式（ＩＩ）で表されるアミンおよびホスゲンを２００℃−６００℃に加熱する
（ｂ）ホスゲンを上記リアクターの上記内部供給チューブに平行に入れ、流動させ、蒸気状のアミンを外部供給チューブに入れて上記穴を通過させ、その結果、アミンをホスゲンの流れの中に、ホスゲンの流動方向に垂直に噴出させる
（ｃ）ホスゲンと上記アミン蒸気を混合後、上記反応チューブに入れ、反応させるために、収束チャンネル、ネッキングチューブおよび分岐チャンネルに流す
上述の工程（ａ）では、アミンは不活性ガスまたは不活性溶媒の蒸気を用いて任意に希釈されることが好ましい。不活性ガスとしては、窒素ガスまたはアルゴンガスであってもよい。不活性溶媒としては、トルエン、キシレン、ｏ−ジクロロベンゼンおよびデカリンからなる群より選ばれる溶媒であってもよい。
【００２２】
本発明にかかる製造方法では、混合前のホスゲンの速度は少なくとも１ｍ／ｓであり、好ましくは３ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ以下である。上記穴の出口におけるアミン蒸気の速度は６ｍ／ｓ以上１２０ｍ／ｓ以下であり、好ましくは２０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下である。
【００２３】
本発明にかかる製造方法では、上記穴の出口における上記アミン蒸気の速度の、ホスゲンの速度に対する割合は、１：１以上１０：１以下であり、好ましくは３：１以上５：１以下である。
【００２４】
本発明にかかる製造方法では、内部供給チューブ内および外部供給チューブ内の圧力は、一般に２００ｍｂａｒ以上３０００ｍｂａｒ以下であり、上記反応チューブの出口における圧力は一般に１５０ｍｂａｒ以上１５００ｍｂａｒ以下である。
【００２５】
本発明で採用され、一般式（ＩＩ）で表されるアミンは、以下の化合物から選択されるものであってもよい：１，４−ジアミノブタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチル−シクロヘキサン（ＩＰＤＡ）、４，４´−ジアミノジシクロヘキシルメタン（Ｈ１２ＭＤＡ）。
【００２６】
適切な脂肪族トリアミンは、４−（アミノメチル）オクタン−１，８−ジアミンおよびトリアミノノナンからなる群より選ばれる。適切な芳香族アミンは、異性体の割合が８０／２０から６５／３５までである２，４−／２，６−トルエンジアミンの混合物、２，４−トルエンジアミン（ＴＤＡ）、ジアミノベンゼン、ナフタレンジアミン、２，４´−／４，４´−ジアミノジフェニルメタンおよびその異性体の混合物、からなる群より選択することができ、好ましくは、１，６−ヘキサンジアミン、ＩＰＤＡ，Ｈ１２ＭＤＡ、トリアミノノナン、異性体の割合が８０／２０から６５／３５までである２，４−／２，６−トルエンジアミンの混合物、およびＴＤＡからなる群より選択することができる。
【００２７】
本発明によって製造されうるイソシアナートの例には、１，６−ジイソシアナートヘキサン、イソフォロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）、４，４´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート（Ｈ１２ＭＤＩ）トルエンジイソシアナート、およびノナントリイソシアナートが含まれる。
【００２８】
高温での気相ホスゲン化反応では、リアクター内で一度形成された固形粒子が炭化される。液相反応の反応速度よりも迅速な反応速度、および、リアクターの混合反応エリアにおける反応物質の低い運動エネルギーのため、炭化された物質を反応物質とともに還流することによって、簡単に除去することは困難である。それゆえ、混合効果を増強し、逆混合に起因して形成される固形粒子がリアクターを塞いでしまうことを阻害することも望まれている。本発明のリアクターは、収束チャンネル、ネッキングチューブおよび分岐チャンネルを備えた混合エリアを有している。この混合エリアの形状は、ベンチュリチューブに似ている。この構造は、気体の速度を速めることができ、反応体の逆混合または旋回を回避することができる。それゆえ、固形粒子の増加および堆積を回避することができる。特に、本発明のリアクターは、内部供給チューブとネッキングチューブとの間に収束チャンネルを備えており、上記穴は内部供給チューブの下流部に、収束チャンネルの始点にできるだけ近接して、または収束チャンネルの壁に設けられている。アミンの流れが、上記穴を通してホスゲンの流れの中に噴出されたとき、そのような構造は、渦が形成される可能性を低減し、局所噴出領域で作られる陰圧を排除することができる。このように、本発明の気相ホスゲン化反応においては、逆混合を低減し、固形副生物の形成を回避することによって、良好な混合および反応結果を得ることができる。
【００２９】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明にかかる穴噴射型リアクターの概略図である。
【００３０】
〔発明の詳細な説明〕
本発明の混合リアクターについて、図面と実施形態に沿って詳細に説明するが、本発明の混合リアクターは、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明のクレームの範囲内で公知の改変を加えうる。
【００３１】
図１に示すように、穴噴射型リアクターは主に以下の部材を備えている。内部供給チューブ３および内部供給チューブと同軸の外部供給チューブ２。環状スペースは、上述の２つの供給チューブの間で輪郭が決まる。外部供給チューブ２の両端は閉じている。収束チャンネル７は内部供給チューブ３の下流部に同軸上に接続されている。ネッキングチューブ５は、収束チャンネル７に同軸上に接続されている。ネッキングチューブ５の横断面の面積は、内部供給チューブ３の横断面の面積よりも小さい。分岐チャンネル８は、ネッキングチューブ５の下流部に同軸上に接続されている。反応チューブ６は、分岐チャンネル８に同軸上に接続されており、反応チューブ６の横断面の面積は、ネッキングチューブ５の横断面の面積よりも大きい。穴４は内部供給チューブ３の下流部の壁または収束チャンネル７の壁に設けられ、内部供給チューブまたは収束チャンネルの同一横断面上に設けられ、上記横断面は上記内部供給チューブの軸に垂直である。
【００３２】
本発明にかかるリアクター１は、ネッキングチューブ５を備え、ベンチュリチューブと形状が類似する混合エリアを備えている。上記混合エリアの横断面は、ネッキングチューブに入る前に減少し、ネッキングチューブを離れた後で増加する。この構造は、気体の速度を増加させることができ、反応帯の逆混合または旋回を回避することができる。それゆえ、ポリマー副生物の増加および堆積を回避することができる。
【００３３】
穴４の全ては、好ましくは内部供給チューブまたは収束チャンネルの同一横断面上に設けられ、上記横断面は内部供給チューブ中のホスゲンの流動方向に垂直であり、穴４は、対称に分布していることがより好ましい。
【００３４】
上記リアクターの新規デザインにより、求める生成物が他の成分と接触することを回避することができ、その結果、求める生成物の収量を増加させ、同時に、副生物を減らすことができる。しかしながら、上述の配置から変更することも可能である。
【００３５】
反応チューブの内径は特に限定されるものではない。反応チューブの内径は、一般にネッキングチューブの内径よりも大きいことが必要とされるが、内部供給チューブの内径より大きくてもよく、内部供給チューブの内径と等しくてもよく、内部供給チューブの内径より小さくてもよく、内部供給チューブの内径と等しいことが好ましい。
【００３６】
環状スペースの厚み（すなわち、外部供給チューブの内半径から内部供給チューブの外半径を引いたもの）は、特に限定されるものではない。環状スペースの厚みは、一般に内部供給チューブの内径の０．１倍以上０．８倍以下であり、０．２倍以上０．６倍以下であることが好ましく、０．２倍以上０．４倍以下であることがより好ましい。
【００３７】
ホスゲン化反応は、上述のリアクター１内で進行する。不活性ガスまたは不活性溶媒の蒸気で希釈されたアミン蒸気は、外部供給チューブ２および穴４を通して内部供給チューブ３に入る。ホスゲンは内部供給チューブ３からリアクター１に直接流れ込む。気体アミンの流れは、穴４を通して、ホスゲンの流れの中に垂直に噴出される。気体アミンは、通常乱流状態の下でホスゲンの流れと混合される。その結果生じる気体混合物は、収束チャンネル７、ネッキングチューブ５、および分岐チャンネル８を通過し、反応チューブ６に入り、その結果、対応するイソシアナートが得られる。
【００３８】
アミン蒸気は、ホスゲンの流れの流動方向に垂直に、穴４を通ってホスゲンの流れの中に噴出される。２つの流れを確実に強く混合するために、全ての穴４の噴出方向は内部供給チューブ３の軸に向けられていることが好ましい。しかしながら、本発明は全ての穴４が内部供給チューブ３の軸に向けられていなくても、なお遂行することができる。
【００３９】
アミンは、リアクターに供給する前に、蒸発させ、２００℃以上６００℃以下の範囲内の温度、好ましくは約２５０℃以上５００℃以下に加熱するのが一般的である。アミン蒸気は、窒素やアルゴンのような不活性ガス、またはトルエン、キシレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、デカヒドロナフタレンのような不活性溶媒の蒸気を用いて希釈するのが一般的である。
【００４０】
ホスゲンは、２００℃以上６００℃以下の範囲の温度に加熱するのが一般的であり、約２５０℃以上５００℃以下に加熱することが好ましい。ホスゲン化に用いるホスゲンは、アミノ基のモル量に基づき、一般に、理論量のホスゲンの２５％以上３５０％以下の過剰量で用い、好ましくは約５０％以上２５０％以下用いる。アミノ基に対する不活性ガスまたは不活性溶媒の蒸気のモル比は、一般に０．１：１以上２：１以下であり、好ましくは０．２：１以上１：１以下である。
【００４１】
ホスゲン化反応中、供給チューブ内部の圧力は、２００ｍｂａｒ以上３０００ｍｂａｒ以下であることが好ましく、リアクターの反応チューブの出口の圧力は１５０ｍｂａｒ以上１５００ｍｂａｒ以下であることが好ましい。混合前のホスゲンの流速は少なくとも１ｍ／ｓであり、３ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ以下であることが好ましい。穴の出口におけるアミン蒸気の速度は一般に６ｍ／ｓ以上１２０ｍ／ｓ以下であり、２０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下であることが好ましい。上記速度は、適切な圧力差を保持することによって確保される。
【００４２】
穴の出口におけるアミン蒸気の速度の、ホスゲンの速度に対する割合は、一般に１：１以上１０：１以下であり、３：１以上５：１以下であることが好ましい。
【００４３】
以下に、実施例を参照しながら、本発明を説明する。これらの実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と本発明の範囲内において、当業者がいろいろと変更して実施することができると理解されるものである。
【００４４】
〔実施例１〕
３６０℃に加熱したホスゲンを、内部供給チューブを通して、１２ｍ／ｓの速度で反応チューブ内に連続的に流した。同時に、３６０℃に加熱した、４，４´−ジアミノジシクロヘキシルメタン（Ｈ１２ＭＤＡ）および窒素の混合物を、内部供給チューブの壁に設けた６つの穴を通してホスゲンの流れの中に約４２ｍ／ｓの速度で噴出させた。Ｈ１２ＭＤＡ：ホスゲン：窒素のモル比は１：６：１であった。上記穴の噴出方向は、全て内部供給チューブの軸、すなわち、ホスゲンの流れの中心に対して直角であった。
【００４５】
上記各穴の直径は１ｍｍであり、内部供給チューブの内径は８ｍｍ、壁厚は２ｍｍであると測定された。外部供給チューブの内径は１６ｍｍ（環状スペースの厚さは２ｍｍであった）であり、ネッキングチューブの内径は５ｍｍ、長さは２０ｍｍであると測定された。反応チューブ内部の圧力は、４００ｍｂａｒであった。
【００４６】
リアクターは、リアクターの下流部でイソシアナート濃縮ステージと接続され、ホスゲン及び塩酸の吸収−分解塔を伴っている。リアクターの反応チューブから生じる蒸気は、１４０℃以上１５０℃以下の温度でｏ−ジクロロベンゼンに吸収させることによって濃縮した。
【００４７】
続いて、塩酸および過剰のホスゲンを、吸着塔内に除去した。Ｈ１２ＭＤＡは蒸留によって純粋な形に戻した。Ｈ１２ＭＤＡの収率は理論値の９７．８％であった。
【００４８】
〔実施例２〕
３６０℃に加熱したホスゲンを、内部供給チューブを通して、８ｍ／ｓの速度で反応チューブ内に連続的に流した。同時に、３６０℃に加熱した、Ｈ１２ＭＤＡおよび窒素の混合物を、内部供給チューブの壁に設けた４つの穴を通してホスゲンの流れの中に約２５ｍ／ｓの速度で噴出させた。Ｈ１２ＭＤＡ：ホスゲン：窒素のモル比は１：６：１であった。
【００４９】
上記各穴の直径は２ｍｍであり、内部供給チューブの内径は１２ｍｍ、壁厚は２ｍｍであると測定された。外部供給チューブの内径は１８ｍｍであり、ネッキングチューブの内径は５ｍｍ、長さは２０ｍｍであると測定された。反応チューブ内部の圧力は、４００ｍｂａｒであった。リアクターの反応チューブから生じる蒸気は、実施例１と同じ条件下で濃縮し、分離した。Ｈ１２ＭＤＡの収量は、理論値の９７．６％であった。
【００５０】
〔比較例１〕
反応を行うために、穴噴出リアクターの代わりに中央ノズルタイプのリアクターを用いること以外は、同じ条件下で実施例２を繰り返した。中央ノズルタイプのリアクターは、中央ノズルおよび環状スペースを備えている。中央ノズルの横断面の面積は上記穴の横断面の面積の合計と等しい。中央ノズルとチューブリアクターの壁との間の環状スペースの面積は、実施例１における内部供給チューブの横断面面積と等しかった。比較例で用いたミキサーの後部に接続された反応チューブの横断面面積は、実施例２で用いた反応チューブの横断面面積に等しい。
【００５１】
中央ノズルタイプのリアクターでは、気体アミンおよび窒素の混合物を、中央ノズルを通して混合チューブ内に流し、ホスゲンを環状スペースをとして上記混合チューブ内に導入した。ガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、溶液中のＨＭＤＩの含有量は９９．０８％（ＧＣ標準化）であり、ＨＭＤＩの収率は理論値の９７．４％であった。
【００５２】
〔実施例３〕
イソフォロンジアミン（ＩＰＤＡ）を、実施例１と同じ製造条件下でホスゲンと反応させた。ＩＰＤＡ：ホスゲン：窒素のモル比は１：６：１であった。リアクターは実施例１で用いたものと同じである。リアクターに入れる前に、ホスゲンと、ＩＰＤＡおよび窒素の混合物とは、別々に３１０℃に予備加熱した。ＩＰＤＩの収量は、理論値の９８．６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明にかかる穴噴射型リアクターの概略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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