(57)【要約】  本発明は、ホスゲン化反応のための反応セクションを含むイソシアネートプラントにて芳香族ポリイソシアネートを製造する方法に関する。本発明に係る製造方法によれば、反応セクションにて芳香族第一アミンとホスゲン化合物とを反応させてイソシアネート含有反応生成物を得、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を測定・分析し、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度がバックグラウンドCO2濃度より高くなったらホスゲン化反応の条件を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスゲン化反応のための反応セクションを含むイソシアネートプラントにおいて芳香族ポリイソシアネートを製造する方法であって、
（ａ）  反応セクションへの入口から、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームを供給する工程；
（ｂ）  反応セクションにおいて芳香族第一アミンとホスゲン化合物とを反応させて、イソシアネート含有反応生成物を得る工程
（ｃ１）  反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を測定する工程；
（ｄ１）  反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度とバックグラウンドCO2濃度とを比較することによって、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を解析する工程；および
（ｅ）  反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、バックグラウンドCO2濃度より高くなったら、及び／又は、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積に基づいて2容量％超、好ましくは1容量％超、さらに好ましくは0.6容量％超ずれたら、ホスゲン化反応の条件を調整する工程；
を含む、上記方法。
【請求項２】
ホスゲン化反応のための反応セクションと、反応セクションの下流に位置してイソシアネート含有ストリームを処理する最終処理セクションとを含むイソシアネートプラントにおいて芳香族ポリイソシアネートを製造する方法であって、
（ａ）  反応セクションへの入口を介して、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームを供給する工程；
（ｂ）  反応セクションにおいて芳香族第一アミン化合物とホスゲン化合物とを反応させてイソシアネート含有反応生成物を得る工程；
（ｃ２）  反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を測定する工程；
（ｄ２）  反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度とバックグラウンドCO2濃度範囲とを比較することによって、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を解析する工程；および
（ｅ）  反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、バックグラウンドCO2濃度より高くなったら、及び／又は、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積を考慮して2容量％超、好ましくは1容量％超、さらに好ましくは0.6容量％超ずれたら、ホスゲン化反応の条件を調整する工程；
を含む、上記方法。
【請求項３】
入口が少なくとも2つの導管を有するミキシングノズルを含み、1つの導管が芳香族第一アミンストリームを供給し、1つの導管がホスゲンストリームを供給し、導管が、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームが反応セクション中に排出される導管末端開口を有する、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
ホスゲン化反応条件の調整が、ノズルにおける少なくとも1つの導管末端開口のサイズを調整することである、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
サイズの調整が、少なくとも1つの導管末端開口のサイズを小さくすることである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
ホスゲン化反応条件の調整が、少なくとも1つの導管の角度を調整することである、請求項3〜5のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ホスゲン化反応条件の調整が、少なくとも2つの導管の間の距離を調整することである、請求項3〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
入口が、回転子を有する回転子-固定子ミキサーである混合装置を含み、ホスゲン化反応条件の調整が、回転子の速度を調整することである、請求項1または2に記載の方法。
【請求項９】
ホスゲン化反応条件の調整が、反応セクションへの入口における芳香族第一アミン化合物ストリームとホスゲンストリームとの流量比を、流量比を上げるか又は下げることによって調整することである、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ホスゲン化反応条件の調整が、反応セクションの圧力を調整することである、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ホスゲン化反応条件の調整が、反応セクションの温度を調整することである、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ホスゲン化反応条件の調整が、芳香族第一アミン化合物とホスゲン化合物との反応混合物の、反応セクション中における滞留時間を調整することである、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ホスゲン化反応条件の調整が、芳香族第一アミンストリーム中の芳香族第一アミンの濃度、及び／又は、ホスゲンストリーム中のホスゲン化合物の濃度を調整することである、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
CO2濃度を、赤外線法、ガスクロマトグラフィー法、滴定法、近赤外線法、及び／又は紫外線法によって測定する、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
バックグラウンドCO2濃度が、芳香族第一アミンストリーム中のCO2濃度をさらに含む、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホスゲンストリームとそれに対応する第一芳香族アミンストリームの1種以上とを反応させることによる、イソシアネートプラントでの芳香族ポリイソシアネートの製造方法に関する。本発明は特に、反応を制御すること、ならびに反応条件を調整することに関する。
【背景技術】
【０００２】
イソシアネートとイソシアネート混合物は、第一アミンと過剰のホスゲンとを反応させることによって、公知のプロセスによって製造することができる。一般には、出発原料を溶媒と共に、入口を介して反応セクション中に供給し、そこで化合物を混合して反応器中にて反応させて対応するイソシアネートを生成させる。この反応の後、反応混合物を、反応セクションの下流に位置するプラントの最終処理セクションに送り、そこでイソシアネート、溶媒、および排ガスを含む生成物ストリームを得るための最終処理が行われる。最終処理により精製された溶媒は通常、プロセス中にフィードバックされる。
【０００３】
芳香族第一アミンとホスゲン化合物との反応時に種々の副生物が生成される。これらの副生物は粘度が高めであり、イソシアネート基が失われていると考えられる(「lost isocyanate groups」「lost NCO」)。なぜなら、これらの副生物は、ポリイソシアネートの使用によって誘導されるポリウレタンや他の生成物の生成に全く寄与できないか、あるいはある程度寄与するだけだからである。
【０００４】
芳香族第一アミンとホスゲン化合物との初期反応は極めて速い。これらの化合物が接触した瞬間に反応が始まる。副生物の生成ができるだけ少なくなるよう反応を効率的なものにするために、極めて特殊な混合装置ならびに混合装置と反応器との特異な組み合わせが開発されている。このようなタイプの混合装置が、例えばEP1868712B1やEP1758673A1に記載されている。
【０００５】
芳香族ポリイソシアネートが生成される効率を調べるために、最終処理セクションに入る生成物と(ある程度)最終処理された生成物を、例えばNCO価、加水分解性塩素価、粘度、および酸価等を測定することによって分析する。これらは、サンプルを採取して現地研究所に持ち込むか、あるいはサンプルを「オンラインで」分析することにより行われる。これらの方法はいずれも、従来から使用されており、説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】EP1868712B1
【特許文献２】EP1758673A1
【発明の概要】
【０００７】
芳香族ポリイソシアネートを製造する際に副生物が生成されたかどうかを調べるためのさらなる改良と他の方法の発見が依然として求められている。
さらに、副生物のさらなる生成をできるだけ抑えるために反応条件をより速く変えることができるよう、イソシアネート製造プロセスにおいて副生物が生成されたかどうかをより速く分析することが求められている。
【０００８】
上記目的ならびに他の目的は、少なくとも請求項１に記載の方法によってある程度は達成することができる。
特に、他の目的を含めたこれらの目的は、ホスゲン化反応のための反応セクションを含むイソシアネートプラントにて芳香族ポリイソシアネートを製造する方法、である本発明の第1の態様によって達成することができ、該製造方法は、a)反応セクションへの入口を介して、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームを供給する工程;b)反応セクションにおいて芳香族第一アミンとホスゲン化合物とを反応させて、イソシアネート含有反応生成物を得る工程;c1)反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を測定する工程;d1)反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度とバックグラウンドCO2濃度とを比較することによって、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を解析する工程;およびe)反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、バックグラウンドCO2濃度より高くなったら、及び／又は、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積を考慮して2容量％超、好ましくは1容量％超、さらに好ましくは0.6容量％超ずれたら、ホスゲン化反応の条件を調整する工程;を含む。
【０００９】
本発明者らは、驚くべきことに、反応セクションにおいて既に、副生物が生成されているかどうかを調べることができる、ということを見出した。これは、反応セクション中の気相のCO2濃度を測定し、そして分析結果に対する対応として反応条件を調整することによって行われる。芳香族第一アミンとホスゲン化合物との反応時に、及び／又は、ホスゲン化合物との後続する反応時に生成される副生物は、クロロホルムアミジン化合物とクロロホルムアミジン-N-カルボニルクロリドである。これらの副生物は、芳香族第一アミンのアミン基と、生成した芳香族イソシアネートのイソシアネート基との反応(これによりウレア化合物が生成する)を介して生成される。ウレア化合物は、ホスゲン化合物とさらに反応し、クロロホルムアミジンとクロロホルムアミジン-N-カルボニルクロリドを生成する。これらの副生物が生成されると、CO2も生成される。反応セクションには気相が存在し、気相は取り出すことができる。このガスは主として、ホスゲン化合物、塩化水素、一酸化炭素、および二酸化炭素を含む。反応セクション中のCO2の一部は、副生物が生成することにより存在する。芳香族第一アミンとの反応のために供給されるホスゲンストリームはCO2も含むことが多く、反応セクションのガス中のCO2の一部はホスゲンストリームに由来する。最初に供給されるホスゲンストリームに由来するCO2のレベルと比較して、反応セクションのガス中に見出されるCO2のレベルが増大しているということは、反応条件がもはや最適ではなく、(より多くの)副生物が生成されている、ということを意味している。副生物のさらなる生成は、ホスゲン化反応の条件を変えることによって抑えることができる。
【００１０】
第2の態様においては、本発明はさらに、ホスゲン化反応のための反応セクションと、反応セクションの下流に位置してイソシアネート含有ストリームを処理する最終処理セクションとを含むイソシアネートプラントにて芳香族ポリイソシアネートを製造する方法に関し、該製造方法は、a)反応セクションへの入口を介して、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームを供給する工程;b)反応セクションにおいて芳香族第一アミンとホスゲン化合物とを反応させて、イソシアネート含有反応生成物を得る工程;c2)反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を測定する工程;d2)反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度とバックグラウンドCO2濃度とを比較することによって、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を解析する工程;およびe)反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、バックグラウンドCO2濃度より高くなったら、及び／又は、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積を考慮して2容量％超、好ましくは1容量％超、さらに好ましくは0.6容量％超ずれたら、ホスゲン化反応の条件を調整する工程;を含む。
【００１１】
本発明によれば、バックグウンドCO2濃度は、ホスゲンストリームに由来するCO2である。バックグラウンドCO2はさらに、芳香族第一アミンストリームを介して入り込むH2Oに由来するCO2を含むことがあり、このH2Oが反応セクションにおいてさらに反応し、その結果CO2がさらに生成される。全てのH2Oが反応セクションにおいてさらに反応するわけではなく、ほんの少量のCO2が生成されるだけである。バックグラウンドCO2は主としてホスゲンストリームに由来する。従ってバックグラウンドCO2濃度を測定するには、ホスゲンストリーム中のCO2を測定するだけで充分であることが多い。ここで留意すべきは、反応セクション及び／又は最終処理セクションからもたらされるガス中にかなり多量のCO2が測定される場合、これはしばしば、水の侵入が起こっているか、あるいは芳香族第一アミンストリームを介して多すぎる量の水が入り込んでいる兆候である、ということである。この場合には、反応条件に関して本発明に説明されていること以外の調整が必要となる。反応セクションから、あるいは反応セクションと最終処理セクションとからもたらされるガス中の測定CO2濃度は、バックグラウンドCO2濃度と、副生物が生成されるときに生じるCO2の濃度との合計である。特定の理論で拘束されるつもりはないが、例えば、副生物は反応スキーム(I)に示すような仕方で生成される。スキームでは、反応性官能基のみが示されており、Rは、アミン分子またはイソシアネート分子の残部を表わしている。
【００１２】
【化１】
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【００１３】
次いでバックグラウンドCO2濃度と比較することによって、該CO2濃度を分析する。該CO2濃度がバックグラウンドCO2濃度より高いときは、プロセス条件を調整することができる。この調整は、反応セクションからもたらされるガス(排ガス)中のCO2濃度が、バックグラウンドCO2濃度より高くなったら、及び／又は、反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積を考慮して2容量％超、好ましくは1容量％超、さらに好ましくは0.6容量％超ずれたら、あるいは0.1容量％超、0.2容量％超、0.3容量％超、0.4容量％超、もしくは0.5容量％超ずれたら行うことができる。例えば、バックグラウンドガスと排ガスとの間のずれが、例えば0.6容量％より大きいときにのみ調整が行われる場合、このことは、生成されたイソシアネート中に存在する副生物が少量であるということを意味している。
【００１４】
さらに、副生物の量を減らさないことに決定できる理由は、プラントの装置の種類、生産効率という要件、および生成物の品質が所定の用途に対して受け入れ可能であるから、等の幾つかのファクターに依存する。前述したように、バックグラウンドCO2濃度は、主としてホスゲンストリームを介して反応セクションに入り込むCO2である。典型的なバックグラウンドCO2濃度は、反応セクションからもたらされるガスの全容積を基準として0〜1容量％、例えば0〜0.5容量％、0〜0.1容量％、または0〜0.005容量％である。このバックグラウンド濃度は、ホスゲン化合物を製造するのに使用される反応条件に依存し、ホスゲンプラントが変わると異なることがある。
【００１５】
本発明によれば、反応セクションは、芳香族第一アミンを含むストリームとホスゲンストリームとが一緒になり、これらが反応してイソシアネートを含むストリームを生成する、イソシアネートプラントにおけるセクションである。反応セクションは反応器を含む。イソシアネートを製造するのに適した、先行技術により公知の通常の反応器が、ここでは全て使用可能である。
【００１６】
本発明の目的に適うよう、「最終処理セクション」とは、反応セクションの下流に位置し、反応セクションから移送されるイソシアネート含有ストリームを処理して、それぞれ、主としてイソシアネート、主として溶媒、および主として塩化水素含有する排ガスを含む少なくとも3つのストリームを得る、イソシアネートプラントにおけるセクションを表わす。最終処理セクションには、イソシアネート、溶媒、および必要に応じて副生物、を分離するために、1つ以上のカラム様システムが配置されている。必要に応じて他の装置(例えば膜ベース装置)を使用することもできる。反応混合物(実質的にイソシアネート、溶媒、塩化水素、およびホスゲン化合物からなる)は、蒸留、精留、吸収、半透膜法の使用、及び／又は、必要に応じてニーダーや櫂形乾燥機での熱分解残渣処理、ならびに当業者に公知の他の方法によって、個々のプラントのこのセクションにおいてその成分に分離され、このとき溶媒は、プラントの反応セクションに戻すことができる。
【００１７】
本発明の第2の態様では、最終処理時に生じるガスストリームを分析してCO2濃度を測定する。次いで、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガスに対して測定されたCO2濃度の合計とバックグラウンドCO2濃度とを比較する。反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度を別々に測定し、これを合計することができる。最終処理セクションからもたらされるガスを反応セクションからもたらされるガスと合わせ、この合流ガスストリームのCO2濃度を測定することもできる。最終処理セクションからもたらされるガス中に見出されるCO2は主として、反応セクションからもたらされる液体ストリーム中に存在するCO2に由来する。
【００１８】
適切なアミンは、基本的には、ホスゲン化合物と適切な仕方で反応してポリイソシアネートを生成することができる全ての第一アミンである。ホスゲン化合物と反応させてイソシアネートを生成させることができる、直鎖あるいは分岐鎖で飽和または不飽和の第一モノアミンもしくは第一ポリアミンの全てが適切である。適切なアミンとしては、例えば、アニリン;フェニレンジアミン;p-トルイジン;1,5-ナフチレンジアミン;2,4-、もしくは2,6-トリレンジアミン、またはこれらの混合物;4,4'-、2,4'-、もしくは2,2'-ジフェニルメタンジアミン、またはこれらの混合物;そしてさらに、上記アミンと上記ポリアミンの、高分子量異性体誘導体、高分子量オリゴマー誘導体、または高分子量ポリマー誘導体;などがある。
【００１９】
本発明によれば、芳香族ポリイソシアネートはさらに、4,4'-、2,4'-、および2,2'-MDI異性体;ならびに2,4-TDI異性体および2,6-TDI異性体;等のジイソシアネートを含む。本発明に従ったポリイソシアネートは、上記芳香族第一アミンのホスゲン化によって生成させることのできるポリイソシアネートである。芳香族第一イソシアネート(aromatic primary isocyanates)の例としては、フェニレンジイソシアネート;メチルフェニルジイソシアネート;1,5-ナフチレンジイソシアネート;2,4-TDI、2,6-TDI、またはこれらの混合物;4,4'-MDI、2,4'-MDI、2,2'-MDI、またはこれらの混合物;そしてさらに、上記イソシアネートの、高分子量異性体誘導体、高分子量オリゴマー誘導体、または高分子量ポリマー誘導体;などがある。
【００２０】
ホスゲンストリームは、必要に応じて溶媒と混合されるホスゲン化合物(すなわちCOCl2、COClBr、またはCOBr2)を含む。イソシアネートプラントにおいて使用される一般的な溶媒はモノクロロベンゼン(MCB)である。さらに、ジクロロベンゼン(例えば、o-ジクロロベンゼンやp-ジクロロベンゼン)、トリクロロベンゼン、対応するトルエンとキシレン、クロロエチルベンゼン、モノクロロビフェニル、α-塩化ナフチル、β-塩化ナフチル、およびジアルキルフタレート(例えばジエチルイソフタレート)等の他の溶媒も適切である。溶媒は、個別に使用することもできるし、あるいは混合物として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図1は、イソシアネート製造プロセスのフローダイヤグラムである。
【図２】図2は、本発明の一実施態様を示すフローダイヤグラムである。
【図３】図3は、本発明による適切な入口の断面図である。
【図４】図4は、曲線である。Ｙ軸が、最終処理セクションと反応セクションからもたらされるガス中に見出されるCO2の量、Ｘ軸が、芳香族第一アミンストリームの背圧(入口開口の大きさの尺度である)の量を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
下記の実施態様は、第1と第2の態様の実施態様である。当業者であれば、実施態様のどれを組み合わせてCO2濃度を減少させるように反応条件を調整できるか、ということがわかる。
【００２３】
一実施態様では、ホスゲン化反応の条件の調整は、ミキシングノズルを調整することによる。本実施態様では、入口がミキシングノズルを含む。ノズルが少なくとも2つの導管を有していて、これらの導管が導管末端および導管末端での末端開口を有し、少なくとも1つの導管がホスゲンストリームを供給し、少なくとも1つの他の導管が芳香族第一アミンストリームを供給し、各ストリームは、導管開口から放出されると噴流を形成し、ホスゲンストリーム噴流と芳香族アミンストリーム噴流が互いに接触し、混ざり合うことができる。このようにして新たな混合噴流ストリームが形成され、ここで芳香族第一アミンとホスゲン化合物が反応し始める。この反応しつつある噴流ストリームが反応セクションの一部を形成する。ミキシングノズルの導管は、先行技術にて説明されているいかなる導管も含んでよい(例えば、同心円状に整列した円形断面導管もしくは長方形断面導管;少なくとも2つの噴流ストリームが衝突するよう、互いに一直線にあるいは他の角度にて直接対向する導管)。反応セクションからもたらされるガス中のCO2濃度が、反応セクションからもたらされるガスの全容積を考慮してバックグラウンドCO2濃度より高い場合は、ノズルの一部を調整することができる。
【００２４】
一実施態様では、ミキシングノズルの調整は、ノズルにおける少なくとも1つの導管末端開口を調整することである。ノズルの導管末端開口の調整とは、導管末端開口を大きくするか又は小さくすることを意味する。ホスゲンストリームを供給する導管の導管末端開口を大きくするか又は小さくすること、芳香族アミンストリームを供給する導管の導管末端開口を大きくするか又は小さくすること、あるいは芳香族アミンストリームを供給する導管とホスゲンストリームを供給する導管の両方の導管末端開口を大きくするか又は小さくすることが可能である。ほとんどの場合、導管末端開口の少なくとも1つを小さくすると、副生物が減少し、CO2濃度が減少する。ノズルの導管末端開口の調整は、ホスゲン化合物と第一アミンの初期ミキシングに影響を及ぼす。ミキシングが不十分であると、より多くの副生物が生成される。このことは、バックグラウンドCO2濃度と比較してCO2濃度が増大することで示される。ノズルの導管末端開口を小さくすると、噴流ストリームのパワーが増大し、これにより反応物の初期ミキシングが向上し、従って生成される副生物がより少なくなる。導管末端開口を小さくすると、ストリームに対してより高い圧力がかかり、このためストリームのミキシングがより良好となる。
【００２５】
他の実施態様では、ミキシングノズルの調整は、導管の少なくとも2つの角度、または導管の少なくとも2つの間の距離を調整することである。本実施態様は、導管が互いに直接対向している場合のミキシングノズル(衝突ノズルとしても知られている)に対して特に有効である。
【００２６】
さらに他の実施態様では、入口が、回転子-固定子ミキサーである混合装置を含む。このような回転子-固定子ミキサーは一般に知られている。本実施態様では、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度がバックグラウンドCO2濃度より高い場合にホスゲン化反応の条件を調整することは、回転子-固定子ミキサー中の回転子の速度を上げること又は下げることによって行うことができる。
【００２７】
混合装置を含む他の公知の入口が使用される場合、当業者は、反応セクションと最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度がバックグラウンドCO2濃度より高い場合に、混合装置を別の仕方で調整することを分かっている。
【００２８】
他の実施態様では、ホスゲン化反応条件の調整は、反応セクションへの入口における芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームの流量比を調整することである。
さらに他の実施態様では、ホスゲン化反応の条件の調整は、反応セクション中の圧力を調整することである。圧力を高めると、ほとんどの場合、副生物が減少する。反応器中の圧力を高めると、より多くのホスゲン化合物が反応溶液中に存在するようになる。ホスゲン化反応における圧力は、通常は約1〜11バールに、好ましくは1〜7バールに、さらに好ましくは1〜3.5バールに設定する。
【００２９】
さらに他の実施態様では、ホスゲン化反応条件の調整は、反応セクション中の温度を調整すること、あるいはホスゲンストリーム及び／又は第一アミンストリームの温度を調整することである。温度はさらに、副生物の生成に、従ってCO2濃度の増大に影響を及ぼす。反応セクションの温度を、またはホスゲンストリームもしくは第一アミンストリームの温度を変えることによって反応条件を変えることは、副生物の生成を少なくするのに有効である。
【００３０】
さらに他の実施態様では、ホスゲン化反応条件の調整は、芳香族第一アミン化合物とホスゲン化合物との反応混合物の、反応セクション中の滞留時間を調整することである。ほとんどのイソシアネートプラントは、反応物が反応セクションに入り、そこで反応してイソシアネート含有ストリームを生成し、次いでこれが最終処理セクションへのストリームとして続く、という連続工程システムを有する。反応物が反応器中により長く滞留するよう反応条件を変えることによって、有害な副生物を幾らかは生成しないようにすることができる。
【００３１】
さらに他の実施態様では、ホスゲン化反応条件の調整は、芳香族第一アミンストリーム中の芳香族第一アミンの濃度、及び／又はホスゲンストリーム中のホスゲン化合物の濃度を調整することである。芳香族第一アミンストリームをより希釈すると、及び／又はホスゲンストリーム中のホスゲン化合物をより低濃度にすると、ホスゲン化反応がより弱められ、この結果、副生物の生成がより少なくなる。
【００３２】
さらに他の実施態様では、反応セクション及び／又は最終処理セクションからもたらされるガス中のCO2濃度は、赤外線法、ガスクロマトグラフィー法、滴定法、近赤外線法、紫外線法、または当業者によく知られている他の方法によって測定することができる。さらに、ホスゲンストリーム中のバックグラウンドCO2濃度も、これらの方法によって測定することができる。好ましい例として、赤外線は、サファイア窓を有する赤外線機器を用いて利用することができる。ホスゲン反応器から出る未反応の一酸化炭素と一酸化二塩素(dichlorine)も、適切な箇所にて測定することができる。
【００３３】
本発明の目的に適うよう、本発明を下記の図面と実施例によってさらに詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されることはない。
図１は、イソシアネート製造プロセスのフローダイヤグラムである。図２は、本発明の一実施態様を示すフローダイヤグラムである。
【００３４】
図３は、本発明による適切な入口の断面図である。
図４は、曲線である。Ｙ軸が、最終処理セクションと反応セクションからもたらされるガス中に見出されるCO2の量、Ｘ軸が、芳香族第一アミンストリームの背圧(入口開口の大きさの尺度である)の量を示している。
【００３５】
図1は、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームが、入口を介して反応セクション中に入る、ということを示しているダイヤグラムである。反応において生成されるガスを反応セクションから取り除く(「排ガス」として示されている)。反応物が最終処理セクションに入り、さらにここで、生成されるガスを取り除く。最終処理時において、粗製イソシアネートのストリームが生成される。粗製イソシアネートは、さらに分割することができる。これらの工程は全て従来から使用されていて、当業者に公知である。粗製イソシアネートをオンライン分析法もしくはオフライン分析法によって分析して、反応セクションにおいて副生物が生成されたかどうかを、そして副生物がどの程度生成されたかを見出すことができる。副生物が生成されると、プロセス制御器が、副生物の生成がより少なくなるようにプロセス条件を調整することができる。
【００３６】
図2は、本発明の一実施態様を示している。ここでは図1の場合と同じ工程が行われるが、それに加えてさらに反応セクションからもたらされる排ガスを分析して、反応セクション中にCO2が生成されたかどうかを調べることができる(CO2は副生物の生成に由来する)。さらに最終処理セクションからもたらされる排ガスも、例えば、反応セクションと最終処理セクションからもたらされる合流ガスストリーム(1a)を分析することによって、あるいはガスストリームを別々に分析することによって分析することができる。さらにホスゲンストリームを分析して、どの程度のCO2がホスゲンストリーム中に存在するかを調べることができ、従ってバックグラウンドCO2を明らかにすることができる。図2に示すプロセスによれば、こうしたプロセス制御により、工程シーケンスにおいてプロセス条件をより速く調整することが可能となり、プロセスのより早い段階においてさらなる副生物が生成されるのが防止される。
【００３７】
図3を参照すると、芳香族第一アミンストリームとホスゲンストリームを反応器中に供給するための、ミキシングノズルを含んだ入口の一例が示されている。ミキシングノズルは、外部導管末端開口104を有する外部導管103の内側に同軸的に配列された、内部導管末端開口102を有する内部導管101、を含む衝突同軸集成体100である。フローチャンバー105は、内部導管101と内部導管末端開口104との内側の矩形スペースであると定義される。内部導管末端開口は、ホスゲンストリームまたは芳香族第一アミンストリームが排出される箇所である。フローチャンバー106は、外部導管101と内部導管末端開口102との間の矩形スペースとして始まり、外部導管末端開口104と内部導管101との間の矩形スペースとして続いている。フローチャンバー106はさらに、外部導管末端開口104と内部導管末端開口102との間の矩形スペースとして続いている。外部導管末端開口104は、ホスゲンストリームまたは芳香族第一アミンストリームが排出される箇所であり、ここから排出されるストリームは、内部導管末端開口102にて排出されるストリームとは異なる。
【実施例】
【００３８】
実施例１
MDIを製造するための工業プラントにおいて、ホスゲンをMCB中に溶解して得たストリームとMDAストリームとを、ミキシングノズルを介してホスゲン化反応器中に供給した。反応器中に生成されたガスを取り除き、反応物を最終処理セクションに供給した。最終処理セクションにおいて生成されたガスと反応器からもたらされたガスとを合わせ、赤外線分光学法によって分析してCO2の量を調べた。バックグラウンドCO2は約0.10容量％であった。CO2の量が多すぎると考えられるため(0.6容量％超)、ノズルの開口を小さくした。この結果、背圧[p](ノズルに入る第一アミンストリームの圧力)が増大した。この背圧は測定することができ、ノズルの開口のサイズを反映する。背圧が高くなると、したがってノズルの開口が小さくなると、測定されるCO2の量がより少なくなり、したがって生成される副生物の量がより少なくなる、ということが図4からわかる。
【符号の説明】
【００３９】
100  衝突同軸集成体
101  内部導管
102  内部導管末端開口
103  外部導管
104  外部導管末端開口
105  フローチャンバー
106  フローチャンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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