專(zhuān)利名稱(chēng)：制備異氰酸酯的方法
制備異氰酸酯的方法本發(fā)明涉及一種制備異氰酸酯的方法和適于此目的的裝置，以及它的 用途。通過(guò)將相應(yīng)的胺光氣化制備異氰酸酯，原則上存在液相光氣化和氣相 光氣化之間的選擇。在氣相光氣化中，對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行選擇，使得在這些 條件下至少反應(yīng)組分二胺、二異氰酸酯和光氣是氣態(tài)的。本發(fā)明僅僅涉及 氣相光氣化。EP 1 275 639 Al描述了 (環(huán))脂族二胺在具有器壁限制的反應(yīng)區(qū)中的 氣相光氣化。EP 1 275 640 Al描述了 (環(huán))脂族二胺和三胺在帶有反應(yīng)器的混合管中 的氣相光氣化，其中氣體流在混合區(qū)被加速。公開(kāi)了一種具有內(nèi)管和外管 的反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)該反應(yīng)器僅可以大約每小時(shí)211g 1，6-己二胺的規(guī)模進(jìn)行氣相光氣化。在這兩篇文獻(xiàn)中公開(kāi)的反應(yīng)器的不利之處在于，如果將此反應(yīng)器的幾 何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大到工業(yè)用的尺寸，則內(nèi)管的直徑將不得不增加到這樣的程度由于橫切于流動(dòng)方向的距離長(zhǎng)，經(jīng)由所述兩個(gè)管子引入的料流的混 合在短的混合時(shí)間內(nèi)將不再可能。EP1 449 826 Al公開(kāi)了經(jīng)由至少兩個(gè)單獨(dú)的胺管線(xiàn)將含胺料流預(yù)分 配。然而，這些管線(xiàn)在流體力學(xué)上是相互分隔的。如果這些管之一的橫截 面例如由于形成胺鹽酸鹽而減小，通過(guò)此管的物料通過(guò)量由于壓力降增加 而自動(dòng)變小并導(dǎo)致流動(dòng)降低。然而，更小的物料通過(guò)量導(dǎo)致更多的固體沉 積在器壁上，使得管的阻塞發(fā)生得更快。DE 10359627 Al公開(kāi)了一種氣相光氣化，其中經(jīng)由兩股光氣料流之間 的同心環(huán)形間隙將胺混合進(jìn)來(lái)，其中兩個(gè)光氣料流的橫截面積比例為 1:0.5雨1:4。這種反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)還具有的不利之處在于當(dāng)將此反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大到工業(yè)用尺寸時(shí)，為了便保持所述面積比例，混合裝置的內(nèi)徑 僅僅可以增加到特定的限度。WO 02/02217描述了混合原料流、包括用于液相光氣化的料流的各種 方法。不利之處在于，所公開(kāi)的方法旨在用于以?xún)H約10米/秒的低進(jìn)入速度 將各液相混合，然而在氣相光氣化中要求的顯著更高的速度和氣體混合與 液體混合相比受到不同的流體動(dòng)力學(xué)要求。另外，氣相光氣化的反應(yīng)速度 明顯不同于液相光氣化的反應(yīng)速度，所以WO 02/02217的方法不能容易地 應(yīng)用于氣相。本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種可以以工業(yè)規(guī)模實(shí)施的進(jìn)行氣相光氣化的 方法。上述目的通過(guò)一種在氣相中，如果適當(dāng)?shù)脑?huà)在至少一種惰性介質(zhì)存在 下，使相應(yīng)的胺與光氣反應(yīng)而制備異氰酸酯的方法得以實(shí)現(xiàn)，其中使n股胺 料流與n+l股光氣料流在反應(yīng)器中反應(yīng)，其中n是至少為l的正整數(shù)，并將 所有的胺和光氣料流經(jīng)由環(huán)形間隙《1入反應(yīng)器進(jìn)行混合。在本文中，術(shù)語(yǔ)"環(huán)形間隙"和"環(huán)形間隙空間"如下使用環(huán)形間隙空間應(yīng)當(dāng)理解為中空?qǐng)A柱的總稱(chēng)(對(duì)于中空?qǐng)A柱的定義，參見(jiàn) Bronstdn， "Taschenbuch der Mathematik"，第21版，第199頁(yè))環(huán)形間隙空間是由各自封閉的外曲面和內(nèi)曲面與定界線(xiàn)的端面包圍的體積，其中這 兩個(gè)曲面不相互穿透。環(huán)形間隙應(yīng)當(dāng)理解為圓形區(qū)域的總稱(chēng)(對(duì)于圓形區(qū)域的定義，參見(jiàn) Bronstein，"TaschenbuchderMathematik"，第21版，第194頁(yè))環(huán)形間隙 具有端面的形狀，該端面在上述環(huán)形間隙空間的端面處界定出上述環(huán)形間 隙空間。環(huán)形間隙空間(參見(jiàn)圖l)即使在不規(guī)則形狀的情況下也具有長(zhǎng)軸5。要 構(gòu)造出此長(zhǎng)軸5，在內(nèi)曲面2的內(nèi)部選擇一個(gè)點(diǎn)，并定位包含此點(diǎn)并形成穿 過(guò)該環(huán)形間隙空間的、具有最小截面面積但完全呈環(huán)形間隙形式的截面的 平面。穿過(guò)該環(huán)形間隙空間的此環(huán)形間隙形狀的截面的重心位于該環(huán)形間 隙空間的長(zhǎng)軸上。長(zhǎng)軸5上的其它點(diǎn)可以4吏用相同的程序和選擇內(nèi)曲面2內(nèi)部的其它點(diǎn)來(lái)確定。長(zhǎng)軸5由這類(lèi)截面的所有重心組成。該長(zhǎng)軸優(yōu)選形成直 線(xiàn)。在該方法中要引入到環(huán)形間隙空間的含光氣和胺的原料流經(jīng)由(2n+l) 個(gè)，例如3個(gè)環(huán)形間隙形狀區(qū)域(area)在一端進(jìn)入該環(huán)形間隙空間。這些環(huán) 形間隙彼此的排列應(yīng)使得它們的重心基本上位于直線(xiàn)上，其中最遠(yuǎn)突出進(jìn) 入到環(huán)形間隙空間的環(huán)形間隙的重心位于環(huán)形間隙空間的長(zhǎng)軸上。用于引入原料流的環(huán)形間隙的重心優(yōu)選位于一點(diǎn)，這樣所述區(qū)域就是 同心排布的。用于引入原料流的全部環(huán)形間隙的全體，包括位于它們之間 的支柱，于是形成表示該環(huán)形間隙空間的兩個(gè)端面之一的環(huán)形間隙。"旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)，，意思是當(dāng)繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，物體(在此為環(huán)形間隙空間)， 或區(qū)域(在此為相關(guān)的環(huán)形間隙)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。對(duì)稱(chēng)軸可以是例如二重的旋轉(zhuǎn)軸C2、三重軸C3或四重旋轉(zhuǎn)軸C4或優(yōu)選完全旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的軸(Cc)。于是，例如，被兩個(gè)具有一致的縱向主軸和橫向主軸的橢圓限定的扁平環(huán)形間隙具有二重旋轉(zhuǎn)軸。作為另外的例子，圓環(huán)具有完全的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。 可用于氣相光氣化中的胺必須滿(mǎn)足特定的要求(見(jiàn)下文)。 它們可以是一元胺、二胺、三胺或具有更高官能度的胺，優(yōu)選為二胺。因此，形成相應(yīng)的單異氰酸酯、二異氰酸酯、三異氰酸酯或具有更高官能度的異氰酸酯，優(yōu)選形成二異氰酸酯。所述胺和異氰酸酯可以是脂族、環(huán)脂族或芳族的，優(yōu)選為脂族或環(huán)脂族的，特別優(yōu)選為脂族的。環(huán)脂族異氰酸酯是包含至少 一個(gè)環(huán)脂族環(huán)體系的異氰酸酯。 脂族異氰酸酯是僅具有鍵接到直鏈或支鏈上的異氰酸酯基團(tuán)的異氰酸酯。芳族異氰酸酯是具有至少 一個(gè)鍵接到至少 一個(gè)芳族環(huán)體系上的異氰酸 酯基團(tuán)的異氰酸酯。對(duì)于本發(fā)明申請(qǐng)而言，術(shù)語(yǔ)"(環(huán))脂族異氰酸酯"作為環(huán)脂族和/或脂族 異氰酸酯的縮寫(xiě)使用。芳族二異氰酸酯的實(shí)例優(yōu)選是含有6-20個(gè)碳原子的那些，例如單體的 2,4'-或4，4，-亞甲基二(苯基異氰酸酯)(MDI)、甲苯2,4-和/或2，6-二異氰酸酯(TDI)和萘1，5-或1，8-二異氰酸酯(NDI)。二異氰酸酯優(yōu)選是(環(huán))脂族二異氰酸酯，特別優(yōu)選含有4-20個(gè)碳原子 的(環(huán))脂族二異氰酸酯。常規(guī)二異氰酸酯的實(shí)例是脂族二異氰酸酯，如1，4-丁二異氰酸酯、己 二異氰酸酯(l，6-二異氰酸酯基己烷)、1，8-辛二異氰酸酯、1,10-癸二異氰酸 酯、1,12-十二烷二異氰酸酯、1,14-十四烷二異氰酸酯、賴(lài)氨酸二異氰酸酯 的衍生物、四甲代苯二亞曱基二異氰酸酯(TMXDI)、三甲基己烷二異氰酸 酯或四甲基己烷二異氰酸酯，和3(或4)、 8(或9)-雙(異氰酸酯基甲基)三環(huán) [5.2丄0"1癸烷異構(gòu)體混合物，以及還有環(huán)脂族二異氰酸酯，如1，4-、 1,3-或1，2-二異氰酸酯基環(huán)己烷、4，4，-或2，4，-二(異氰酸酯基環(huán)己基)甲烷、1-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-(異氰酸酯基甲基)環(huán)己烷(異佛爾酮二異氰酸 酯)、1，3-或1,4-雙(異氰酸酯基曱基)環(huán)己烷、2，4-或2，6-二異氰酸酯基-1-甲 基環(huán)己烷。優(yōu)選1，6-二異氰酸酯基己烷、l-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-(異氰酸酯 基甲基)環(huán)己烷、4，4，-二(異氰酸酯基環(huán)己基)甲烷和甲苯二異氰酸酯異構(gòu)體 混合物。特別優(yōu)選1，6-二異氰酸酯基己烷、l-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-(異 氰酸酯基甲基)環(huán)己烷和4,4，-二(異氰酸酯基環(huán)己基)甲垸。在本發(fā)明的方法中，可用于反應(yīng)形成相應(yīng)的異氰酸酯的胺是這樣的， 其中該胺、相應(yīng)的中間體和相應(yīng)的異氰酸酯在所選擇的反應(yīng)條件下是氣態(tài) 的。優(yōu)選在所述反應(yīng)條件下在反應(yīng)過(guò)程中分解程度不大于2mo1。/。、特別優(yōu) 選不大于lmo1。/。，非常特別優(yōu)選不大于0.5 mol。/。的胺。這里，特別適合 的胺是基于含有2-18個(gè)碳原子的脂族或環(huán)脂族烴的胺類(lèi)，特別是二胺。實(shí) 例有1，6-二氨基己烷、l-氛基-3，3，5-三曱基-5-氨基曱基環(huán)己烷(IPDA)和4，4，畫(huà) 二氨基二環(huán)己基甲烷。優(yōu)選使用1，6-二氨基己烷(HDA)。對(duì)本發(fā)明方法，同樣可以使用可以變成氣相而沒(méi)有顯著分解的芳族胺。 優(yōu)選的芳族胺的實(shí)例是作為2，4或2，6異構(gòu)體或作為它們的混合物，例如 作為80:20-65:35(mol/mol)的混合物的甲苯二胺(TDA)， 二氨基苯，2，6-二 甲代苯胺，萘二胺(NDA)和2，4，-或4，4，-亞甲基二(苯胺)(MDA)或它們的異 構(gòu)體混合物。其中，優(yōu)選二胺，特別優(yōu)選2，4-和/或2，6-TDA。在氣相光氣化中，按照定義應(yīng)當(dāng)是化合物反應(yīng)過(guò)程中存在的化合物， 即，原料(二胺和光氣)、中間體(特別是作為中間體形成的單氨基曱酰氯和 二氨基曱酰氯)、終產(chǎn)物(異氰酸酯)和引入的任何惰性化合物，在反應(yīng)條件 下都保持在氣相中。如果這些或其它組分從氣相中分離出來(lái)，并且例如沉 積到反應(yīng)器壁或裝置的其它部件上，這些沉積物可能影響傳熱或以不希望 的方式流過(guò)有關(guān)的組件。這特別適于由自由氛基和鹽酸(HC1)形成的胺鹽酸 鹽，因?yàn)樗冒符}酸鹽容易沉淀并且再次蒸發(fā)非常困難。可以將原料或僅僅其中的 一種與至少 一種惰性介質(zhì) 一起供入到混合空 間中。應(yīng)過(guò)程中存在的化合物反應(yīng)的介質(zhì)。通常在反應(yīng)之前將惰性介質(zhì)與胺和/ 或光氣混合，但是也可以與原料流分開(kāi)引入。例如，可以使用氮?dú)?、稀?氣體如氦氣或氬氣、或芳族化合物如氯苯、氯甲苯、鄰-二氯苯、甲苯、二 曱苯、氯萘、十氫化萘、二氧化碳或一氧化碳。優(yōu)選使用氮?dú)夂?或氯苯作 為惰性介質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，惰性介質(zhì)的用量應(yīng)滿(mǎn)足惰性介質(zhì)與胺或光氣的氣體體積比 為>0.0001至30,優(yōu)選為>0.01至15，特別優(yōu)選為0.1-5。在進(jìn)行本發(fā)明的方法之前，將原料胺蒸發(fā)并加熱到200。C-600。C，優(yōu)選 為300。C-500。C,并且如果適當(dāng)?shù)脑?huà)，用惰性氣體稀釋或與惰性溶劑的蒸氣 一起經(jīng)由混合裝置供入到反應(yīng)器中。在進(jìn)行本發(fā)明的方法之前，將光氣化作用中使用的光氣，如果適當(dāng)?shù)?話(huà)，用惰性氣體或用惰性溶劑的蒸氣稀釋并同樣加熱到200。C-600。C，優(yōu)選 300。C-500。C的溫度。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將n股胺料流加熱到比(n+l)股光氣料流的溫度 最多高50。C的溫度，優(yōu)選加熱到最多高30。C，特別優(yōu)選最多高24。C，非 常特別優(yōu)選最多高20°C的溫度。所述n股胺料流的溫度優(yōu)選比所述(n+l) 股光氣料流的溫度高至少5°C，特別優(yōu)選高至少10°C。根據(jù)本發(fā)明，光氣以相對(duì)于氨基過(guò)量使用。光氣與氨基的摩爾比通常 為1.1:1-20:1，優(yōu)選為1.2:1-5:1。在本發(fā)明的方法中，在經(jīng)由作為進(jìn)入?yún)^(qū)域的環(huán)形間隙引入原料流二胺 和光氣后，這兩種氣態(tài)原料的混合和反應(yīng)在作為反應(yīng)空間的環(huán)形間隙空間 中發(fā)生。反應(yīng)通常在混合之后原料接觸時(shí)立刻開(kāi)始。這樣，原料(如果適當(dāng)?shù)脑?huà)，混合有惰性介質(zhì))的混合在反應(yīng)空間(混合 空間)的前一部分中發(fā)生。要實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)，將預(yù)熱的包含胺或胺混合物的料流以及預(yù) 熱的包含光氣的料流連續(xù)引入到反應(yīng)器中，優(yōu)選引入到管式反應(yīng)器中。反應(yīng)器通常包含鋼、玻璃、合金鋼或搪瓷鋼，并具有足以允許二胺與 光氣在反應(yīng)條件下完全反應(yīng)的長(zhǎng)度?；旌涎b置一般將(n+l)股光氣料流和n股胺料流經(jīng)由在反應(yīng)器一端的混合單元供 入到停留反應(yīng)器中。將胺料流2以高速供入通過(guò)股光氣料流之間的環(huán)形間 隙。將所有的光氣料流和胺料流經(jīng)由環(huán)形間隙引入。通過(guò)其引入相鄰的光 氣料流和位于其間的胺料流的環(huán)形間隙優(yōu)選是其區(qū)域重心位于直線(xiàn)上的那 些，特別優(yōu)選的是其區(qū)域重心一致于一點(diǎn)上的那些。非常特別優(yōu)選將各個(gè)料流通過(guò)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的環(huán)形間隙引入。所述環(huán)形間隙可以具有任何形狀?？梢韵氲降男螤钣胁灰?guī)則的形狀、 梯形、長(zhǎng)方形、正方形、多邊形、卵形、橢圓形或圓環(huán)形間隙，優(yōu)選為長(zhǎng) 方形、正方形、卵形、橢圓形或圓形間隙，特別優(yōu)選為圓環(huán)形間隙。環(huán)形 間隙空間的形狀通常也由環(huán)形間隙的形狀確定。然而，盡管相比不太優(yōu)選， 但是環(huán)形間隙空間也可以具有不同于環(huán)形間隙的形狀。例如，如由EP1362847所知，在原料供應(yīng)管線(xiàn)中安裝均流篩是有益的。 然而，優(yōu)選利用具有如下特征的原料供應(yīng)管線(xiàn)中的預(yù)備段用于均衡原料流 的速度該預(yù)備段具有大于原料供應(yīng)管線(xiàn)直徑的長(zhǎng)度，并具有2-40倍、特 別優(yōu)選4-30倍、非常特別優(yōu)選5-20倍于原料供應(yīng)管線(xiàn)直徑的直徑。根據(jù)本發(fā)明，非常小的橫向擴(kuò)散伸展對(duì)于各料流的混合是關(guān)鍵的，通 過(guò)該橫向擴(kuò)散伸展流體元素通過(guò)湍流和層流擴(kuò)散發(fā)生交換并從而進(jìn)行混合。盡管在DE 103 59 627 Al中胺料流經(jīng)由形成環(huán)形間隙的雙壁導(dǎo)管引入， 但是僅僅兩股光氣料流的外部經(jīng)由環(huán)形間隙引入，即經(jīng)由"由管式反應(yīng)器器 壁和雙壁導(dǎo)管的外壁界定的橫截面，，引入，而內(nèi)部光氣料流經(jīng)由"由雙壁導(dǎo) 管的內(nèi)壁界定的橫截面"引入，即經(jīng)由圓形區(qū)域引入。這樣，根據(jù) DE 103 59 627 Al的教導(dǎo)，反應(yīng)器橫截面的擴(kuò)大或內(nèi)部光氣進(jìn)料速度的增 加會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部光氣料流和胺料流之間的橫向擴(kuò)散伸展的增加。根據(jù)本發(fā)明，胺料流經(jīng)由兩股光氣料流之間的環(huán)形間隙混合，該光氣 料流又經(jīng)由環(huán)形間隙引入。該發(fā)明原理可以類(lèi)似地概括為將n股胺料流(例 如2、 3、 4或更多股胺料流)在每種情況下，在(n + l)股光氣料流的兩層之 間引入。n優(yōu)選是l、 2或3，特別優(yōu)選為1或2，非常特別優(yōu)選是l。根據(jù)本發(fā)明理念，對(duì)于能夠經(jīng)由環(huán)形間隙引入的最內(nèi)層的光氣料流， 環(huán)形間隙的內(nèi)部和隨后的環(huán)形間隙空間的內(nèi)部用體積占據(jù)體(volume body) 或頂替物作為芯體填充，該芯體由反應(yīng)空間的端面延伸到反應(yīng)空間中。根據(jù)本發(fā)明，這使得最內(nèi)層料流和最外層料流各自是光氣料流，該光 氣料流使得胺料流遠(yuǎn)離反應(yīng)器壁，既遠(yuǎn)離外壁又遠(yuǎn)離內(nèi)部的體積占據(jù)體。胺料流的總面積與光氣料流的總面積之比為大于0.00002，優(yōu)選大于 0.0002，特別優(yōu)選大于0.002,非常特別優(yōu)選大于0.02。胺料流的總面積與光氣料流的總面積之比為小于5，優(yōu)選小于l，特別 優(yōu)選小于0.5,非常特別優(yōu)選小于0.2。0.1-10，優(yōu)選為0.2-5，特別優(yōu)選為0.4-2.5，非常特別優(yōu)選為0.8-1.25，特別是 0.9 -l.l并尤其是l。當(dāng)n^2時(shí)，被輸送光氣的環(huán)形間隙分開(kāi)的輸送胺的兩個(gè)環(huán)形間隙的面 積比為O.l-lO，優(yōu)選為0.2-5，特別優(yōu)選為0.4-2，5，非常特別優(yōu)選為0.8-1.25， 特別是0.9-l.l并尤其是l。將各種原料在混合裝置中以20-400米/秒，優(yōu)選為25-300米/秒，特別 優(yōu)選為30-250米/秒，非常特別優(yōu)選為50-200米/秒，特別是>150至200 米/秒并尤其是160-180米/秒的流速輸送到反應(yīng)器中。在本發(fā)明一個(gè)可能的實(shí)施方案中，可能有益的是將光氣料流，特別是外層光氣料流，以高于它們所圍繞的胺料流的流速，特別優(yōu)選以高至少I(mǎi)O 米/秒，非常特別優(yōu)選高至少20米/秒，特別是高至少50米/秒的流速，通 過(guò)環(huán)形間隙引入到混合空間中。然而，也可以且有利的是，以高于胺料流的流速將外層光氣料流引入 到混合空間中，并以低于胺料流的流速引入內(nèi)層光氣料流。這代表了本發(fā) 明另外的可能的實(shí)施方案。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，有益的是將光氣料流，特別是外層光氣 料流，以低于它們所圍繞的胺料流的流速，特別優(yōu)選以低50米/秒，非常特 別優(yōu)選低至少120米/秒，非常特別優(yōu)選低160米/秒，尤其是低至少180米/ 秒的流速，通過(guò)環(huán)形間隙引入到混合空間中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，用于光氣料流的(n+l)個(gè)環(huán)形間隙精確地 與一根光氣原料供應(yīng)管線(xiàn)連接以便產(chǎn)生低的壓力降且不需額外的調(diào)節(jié)裝 置，使得光氣流出(n+l)個(gè)環(huán)形間隙的速度大致相等。同樣，用于胺料流的n個(gè)環(huán)形間隙優(yōu)選精確地與一根胺原料供應(yīng)管線(xiàn)連 接以便產(chǎn)生低的壓力降且不需額外的調(diào)節(jié)裝置，使得胺流出n個(gè)環(huán)形間隙的 速度大致相等。然而，來(lái)自環(huán)形間隙的光氣和/或胺料流也可以各自與分開(kāi)調(diào)節(jié)的原料 供應(yīng)管線(xiàn)連接，以便每根原料供應(yīng)管線(xiàn)的速度可以單獨(dú)設(shè)定并相互獨(dú)立。原料以一定速度向量進(jìn)入混合空間。該速度向量可以分成軸向分量、 徑向分量和切向分量。軸向是指平行于混合空間的長(zhǎng)軸的速度向量分量。 徑向是指從外部到長(zhǎng)軸的速度向量分量，即與長(zhǎng)軸形成直角。切向是指 平行于環(huán)形間隙空間的外部邊界的速度向量分量，即圓周運(yùn)動(dòng)。就原料流的混合來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)例如在用于過(guò)量組分的子料流進(jìn)入混 合空間的原料供應(yīng)管線(xiàn)中安裝產(chǎn)生切向速度的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)在所確立的混合 中的改善。適合的切向速度產(chǎn)生元件將是例如插在原料供應(yīng)管線(xiàn)中的螺旋 形盤(pán)旋的帶狀物(螺旋)、圓形或環(huán)形導(dǎo)向板(導(dǎo)向葉片)或類(lèi)似物。切向速度 產(chǎn)生內(nèi)件的作用是增加在噴嘴中的流動(dòng)中具有不同組成的流動(dòng)層之間的剪 切。為了產(chǎn)生切向速度，也可以采用 一股或多股原料流用的原料供應(yīng)管線(xiàn) 的切向進(jìn)入，或者在一種或多種原料流徑向流入的情況下，使用葉片環(huán)。另外，可能有益的是，將光氣和胺料流以相反的切向速度引入到混合 空間中，例如以當(dāng)沿著反應(yīng)器的長(zhǎng)軸看為順時(shí)針?lè)较虻那邢蛩俣葘⒐鈿饬?流引入混合空間，并以逆時(shí)針的切向速度引入位于其間的胺料流。如此引入的料流的切向速度向量和軸向速度向量的總向量與反應(yīng)器長(zhǎng)軸所成的夾角，對(duì)于一種料流，例如光氣料流，可以為5°-85°，優(yōu)選為 17。-73°,特別優(yōu)選為30。-60°,對(duì)于其它料流，例如胺料流，為-5°到-85。， 優(yōu)選為-17。到-73° ，特別優(yōu)選為-30°到-60°。還有益的是，將各料流以不同的徑向速度引入混合空間中。這里，徑 向速度向量和軸向速度向量的總向量與長(zhǎng)軸成一定角度。此角度通常對(duì)應(yīng) 于相關(guān)的引入通道與混合空間長(zhǎng)軸之間的角度。這里，負(fù)的角度是指由內(nèi) 向外引入，正的角度是指由外向內(nèi)引入，0。角是指平行于混合空間的長(zhǎng)軸 流動(dòng)，90。角是指垂直于混合空間的長(zhǎng)軸流動(dòng)?？梢越柚旌涎b置以徑向角為0°-85°，優(yōu)選為5°-85。，特別優(yōu)選為 7°-65。，非常特別優(yōu)選為15。-35°，特別是18。-30。將外層光氣料流引入到混 合空間中。可以借助混合裝置以徑向角為-50°到+50°，優(yōu)選為-25°到25°,特別優(yōu) 選為-10。到10。，非常特別優(yōu)選為-3。到+3。將胺料流引入混合空間中。可以借助混合裝置以徑向角為0°到-85°，優(yōu)選為-5°到-85°，特別優(yōu)選為 -7°到-65°，非常特別優(yōu)選為-15°到-35°，特別是-18。到-30°將內(nèi)層光氣料流 引入混合空間中。對(duì)于外層光氣料流和胺料流有利的是相對(duì)于彼此形成1°-45°，優(yōu)選為 7°-40°，特別優(yōu)選為15°-35°，特別優(yōu)逸為18-30°的徑向夾角。對(duì)于胺料流和內(nèi)層光氣料流也有利的是相對(duì)于彼此形成1°-45°，優(yōu)選 為10°-40。，特別優(yōu)選為15°-35°,特別優(yōu)選為18°-30°的徑向夾角。反應(yīng)空間反應(yīng)空間在前部區(qū)域中包括光氣和胺的氣態(tài)混合物(如果合適的話(huà)，混合有惰性介質(zhì))的混合主要在其中發(fā)生的混合空間，其通常伴隨著反應(yīng)開(kāi) 始。于是，在反應(yīng)空間的后面部分中基本上只發(fā)生反應(yīng)和發(fā)生至多次要程 度的混合。為了區(qū)別，混合空間可以看作是原料混合的99%發(fā)生在其中的反應(yīng)空 間區(qū)域。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，混合空間中的轉(zhuǎn)化率，即引入的胺 的消耗，小于15%。這里，混合的程度是局部平均混合分?jǐn)?shù)和混合之前初 始混合分?jǐn)?shù)的差值與混合后平均最終混合分?jǐn)?shù)和混合之前初始混合分?jǐn)?shù)的 差值之比。對(duì)于混合分?jǐn)?shù)的概念，參考例如J. Warnatz， U. Maas， R.W. Dibble: Verbreimung， Springer Verlag， Berlin Heidelberg New York, 1997， 第2版，第134頁(yè)。對(duì)于本發(fā)明，反應(yīng)器是包括反應(yīng)空間的工藝裝置。這些可以是現(xiàn)有技 術(shù)已知的、適于非催化的單相氣體反應(yīng)、優(yōu)選適于連續(xù)的非催化單相氣體 反應(yīng)且耐受所需的中等壓力的所有常規(guī)反應(yīng)空間。與反應(yīng)混合物接觸的適 合的材料是例如金屬如鋼、鉭、銀或銅，玻璃，陶瓷，搪瓷或它們的均相 或非均相混合物。優(yōu)選使用鋼質(zhì)反應(yīng)器。反應(yīng)器壁可以是水力光滑的或異 型的。適合的異型例如是凹槽或鈹褶。通?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)已知的反應(yīng)器類(lèi)型。反應(yīng)器的實(shí)例由以下可知 EP-B1 289840 ，第3欄第49行-第4欄第25行；EP-B1 593334 ; WO 2004/026813,第3頁(yè)第24行-第6頁(yè)第10行；WO 03/045900，第3頁(yè)笫34 行-第6頁(yè)第15行；EP-A1 1275639，第4欄第17行-笫5欄第17行；和EP-B1 570799，第2欄第l行-第3欄第42行，前述文獻(xiàn)以參考方式各自特地引入本 公開(kāi)內(nèi)容。優(yōu)選使用管式反應(yīng)器。同樣可以使用基本上為立方形的反應(yīng)空間，優(yōu)選板式反應(yīng)器或板式反 應(yīng)空間。特別優(yōu)選的板式反應(yīng)器具有的寬度與高度之比為至少2 : 1，優(yōu)選 至少3 : 1,特別優(yōu)選為至少5: 1，特別是至少I(mǎi)O : 1。寬度與高度之比的上 限取決于所需反應(yīng)空間的容量，原則上沒(méi)有限制。從工業(yè)的觀點(diǎn)來(lái)看，已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有的寬度與高度之比為至多5000 : 1，優(yōu)選至多1000 : l的反應(yīng)空 間是適合的。光氣與胺的反應(yīng)在反應(yīng)空間中在絕對(duì)壓力>0.1巴至<20巴，優(yōu)選為0.5 巴-15巴，特別優(yōu)選為0.7-10巴下發(fā)生。在(環(huán))脂族胺反應(yīng)的情況下，絕對(duì)壓 力非常特別優(yōu)選為0.7巴-5巴，特別是0.8-3巴并尤其是l-2巴。通向混合裝置的原料供應(yīng)管線(xiàn)中的壓力通常高于上述反應(yīng)器中的壓 力。根據(jù)混合裝置的選擇，此壓力降低。原料供應(yīng)管線(xiàn)中的壓力優(yōu)選比反 應(yīng)空間中的壓力高20-2000毫巴，特別優(yōu)選高30-1000毫巴。在一個(gè)可能的實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括反應(yīng)器束。在一個(gè)可能的實(shí)施 方案中，混合單元不必須是獨(dú)立的裝置；而是可以有利地將該混合單元集成到反應(yīng)器中。由混合單元和反應(yīng)器組成的集成單元的實(shí)例是具有以法蘭 連接的噴嘴的管式反應(yīng)器。在本發(fā)明的方法中，光氣與胺的反應(yīng)在氣相中發(fā)生。對(duì)于本發(fā)明，表 述"在氣相中反應(yīng)"是指原料流和中間體到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化以氣態(tài)發(fā)生，并且在反應(yīng)過(guò)程中至少95%，優(yōu)選至少98%，特別優(yōu)選至少99%，非常特別優(yōu)選 為至少99.5%,特別是至少99.8%并尤其是至少99.9%的這些組分在穿過(guò) 反應(yīng)空間的過(guò)程中保持為氣相。中間體是例如由二胺和氨基化合物的鹽酸鹽形成的單氨基單氨基甲酰 氯、二氨基曱酰氯、單氨基單異氰酸酯和單異氰酸酯基單氨基甲酰氯。在本發(fā)明的方法中，對(duì)反應(yīng)空間中的溫度的選擇應(yīng)使得基于反應(yīng)空 間中主流的壓力條件，所述溫度高于所用二胺的沸點(diǎn)。根據(jù)所用的胺和設(shè) 定的壓力，反應(yīng)空間中的溫度有利地是大于200°C，優(yōu)選為大于260°C， 特別優(yōu)選為大于300。C。溫度通常最高為600°C，優(yōu)選最高為570°C。本發(fā)明方法中反應(yīng)混合物的平均接觸時(shí)間通常為0.001秒至<5秒，優(yōu) 選為>0.01秒至<3秒，特別優(yōu)選為>0.015秒至<2秒。在(環(huán))脂族胺的情況 下，反應(yīng)中的平均接觸時(shí)間非常特別優(yōu)選為0.015-1.5秒，特別是0.015-0.5 秒，尤其是0.020-0.1秒，常常是0.025-0.05秒。對(duì)于本發(fā)明而言，平均接觸時(shí)間是從原料混合開(kāi)始直到產(chǎn)物離開(kāi)反應(yīng) 空間并進(jìn)入后處理階段的時(shí)間。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明方法的反應(yīng) 器中的流動(dòng)具有大于IO，優(yōu)選大于IOO，特別優(yōu)選為大于500的Bodenstein 數(shù)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)反應(yīng)空間的尺寸和流速的選擇應(yīng)使得反應(yīng) 混合物顯示湍流，即以雷諾數(shù)為至少2300,優(yōu)選至少為2700流動(dòng)，其 中雷諾數(shù)基于反應(yīng)空間的水力直徑計(jì)算。氣態(tài)反應(yīng)混合物優(yōu)選以10-300米/秒，優(yōu)選為25-250米/秒，特別優(yōu)選 為40-230米/秒，非常特別優(yōu)選為50-200米/秒，特別是>150至l卯米/秒， 尤其是160-180米/秒的流速穿過(guò)反應(yīng)空間。由于湍流流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了如EP 570799中所述的具有通常不超過(guò)6%的 低標(biāo)準(zhǔn)偏差的較窄的停留時(shí)間分布和良好的混合。措施例如如EP-A-593 334中描述的壓縮是不必要的，所述壓縮對(duì)于堵塞也是敏感的?？赡苡幸娴氖?，在反應(yīng)器中安裝均流篩，如例如由EP 1362847 A所知。反應(yīng)體積可以經(jīng)由其外表面加熱/冷卻。要建立具有高設(shè)備容量的生產(chǎn) 設(shè)備，可以將多個(gè)反應(yīng)器管平行連接。然而，也可以?xún)?yōu)選絕熱地進(jìn)行反應(yīng)。 這意味著由于工程措施的結(jié)果，經(jīng)由反應(yīng)體積的外表面不發(fā)生加熱或冷卻 的能量流動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)反應(yīng)條件的選擇應(yīng)使得來(lái)自反應(yīng)空間出口 處的反應(yīng)氣體具有大于25mol/m3、優(yōu)選為30-50 mol/m3的光氣濃度。另夕卜， 來(lái)自反應(yīng)空間出口處的惰性介質(zhì)濃度通常為大于25mol/m3,優(yōu)選為30-100 mol/m3。沿著反應(yīng)器長(zhǎng)軸在整個(gè)流動(dòng)過(guò)程中反應(yīng)空間可以基本上從結(jié)構(gòu)上劃分 為至多四個(gè)縱向區(qū)段-長(zhǎng)度為L(zhǎng)i的第一區(qū)段，其通常較短，位于原料進(jìn)料裝置的下游，-長(zhǎng)度為1^2的第二區(qū)段，-長(zhǎng)度為"的第三區(qū)段，接著是-長(zhǎng)度為L(zhǎng)4的第四區(qū)段，其表示沒(méi)有內(nèi)部置換體的管式反應(yīng)器，并且在 其之后是淬滅裝置(見(jiàn)下文)。對(duì)于本發(fā)明而言，反應(yīng)空間是在其中發(fā)生至少98%的轉(zhuǎn)化(即引入的胺 的消耗)，優(yōu)選至少99%，特別優(yōu)選99.5%，非常特別優(yōu)選99.7%，特別是 99.9%，尤其是99.99%的轉(zhuǎn)化的體積。描述這些最多四個(gè)區(qū)段中的幾何結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)由符號(hào)l、 2、 3和4來(lái)表示。主要的特征參數(shù)是管式反應(yīng)器的總直徑R,即從內(nèi)壁到包括存在于反 應(yīng)器中的體積占據(jù)體的內(nèi)壁，以及該體積占據(jù)體的外徑r。其它的特征參數(shù)是角度a和p，其中a為管式反應(yīng)器的外壁與長(zhǎng)軸所成 的角，P為體積占據(jù)體與管式反應(yīng)器長(zhǎng)軸所成的角。這樣，正角度a表示在流動(dòng)方向上管式反應(yīng)器外壁變寬，另一方面，負(fù) 角度a表示在流動(dòng)方向上管式反應(yīng)器外壁。類(lèi)似地，負(fù)角度p表示在流動(dòng)方向上變窄的體積占據(jù)體，正角度P表示 在流動(dòng)方向上變寬的體積占據(jù)體。參數(shù)R和r間接地決定了通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面積F,并且a和p 表示它們?cè)诹鲃?dòng)方向上如何變化。在由一個(gè)區(qū)段向另一區(qū)段過(guò)渡時(shí)，R和r的值可以保持不變或可以變化 以產(chǎn)生突然的加寬/變窄。本發(fā)明進(jìn)一 步提供在流動(dòng)過(guò)程中沿著反應(yīng)器的長(zhǎng)軸橫截面尺寸不同的 各種優(yōu)選的反應(yīng)空間構(gòu)造在第一種備選的構(gòu)造中，通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的面積F沿著反應(yīng)器不變， 即各部分之間沒(méi)有結(jié)構(gòu)差異，而是只有一個(gè)單一區(qū)段l。在此區(qū)段中，n 和&在整個(gè)反應(yīng)器長(zhǎng)度上保持不變，且a,和Pi各自為0。。這樣整個(gè)反應(yīng)器 由一個(gè)環(huán)形間隙形成，優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的環(huán)形間隙空間，特別優(yōu)選為中空 的圓柱體。在第二種備選的構(gòu)造中，通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的面積R在第一區(qū)段中增加， 然后在第二區(qū)段2中保持不變。這優(yōu)選通過(guò)保持Ri不變并沿著第一區(qū)段將iV咸小到O值來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是， 角(H為0。且角^為-1。到-10°,優(yōu)選為-2。到-8。，特別優(yōu)選為-3°到-7。，非常 特別優(yōu)選為-4。到-6。。然而，角w也可以沿著第一區(qū)段變化。長(zhǎng)度L!可以由第一區(qū)段開(kāi)始的直徑n和角^以簡(jiǎn)單的三角計(jì)算法來(lái)計(jì)算。在第二區(qū)段中，R2保持不變，1 2為0，且a2和P2各自為0。。 第二備選構(gòu)造也可以通過(guò)增加R!并保持n不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此情況下，角&為0。，角on為0.0001。-10。，優(yōu)選為0.0002°-8°，特別優(yōu)選為0.0003°-7°,非常特別優(yōu)選為0.0003°-6° 。在第二區(qū)段中，R2和r2于是保持不變，a2和^各自為0。。 在第三備選構(gòu)造中，面積R在第一區(qū)段中保持不變，在第二區(qū)段中增加，并在第三區(qū)段中再次保持不變。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在第一區(qū)段中R,和n保持不變，a,和p,各自為0。。 在第二區(qū)段中，F(xiàn)2增加，這通過(guò)增加R2并保持r2不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是指卩2為0， 012為例如0.0001。-10。，優(yōu)選為0.0002。-8°，特別優(yōu)選為0.0003°-70,非常特別優(yōu)選為0.0003-6°。在第三區(qū)段中，F(xiàn)3保持不變，這通過(guò)R3和1"3保持不變，a3和P3各自為0。來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為備選方案，此第三備選構(gòu)造也可以通過(guò)在第二區(qū)段中R2保持不變， 將r2減小到0來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是，角ot2為0。，角&為-1°到-10。，優(yōu)選為-2°到-8°，特 別優(yōu)選為-3°到-7°,非常特別優(yōu)選為-4°到-6°。區(qū)段l和3中的恒定面積再次通過(guò)保持Ri和r!不變且保持R3和r3不變來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在第四種備選構(gòu)造中，面積Fi在第一區(qū)段中保持不變，然后在笫二區(qū)段中F2減小，并且F3在笫三區(qū)段中增加并在第四區(qū)段中保持不變。這通過(guò)保持Ri和n不變并將on和^各自保持為0。而實(shí)現(xiàn)。 在第二區(qū)段中，F(xiàn)2降低，這通過(guò)降低R且保持r2不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，卩2保持在0。， 012是例如小于0°且大于-90°，優(yōu)選為-7°到-65°，特別優(yōu)選為-15。到-35。，非常特別優(yōu)選為-20。到-30°。在第三區(qū)段中，F(xiàn)3增加，這通過(guò)增加R3且保持r3不變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這意思是p3為0且a3為例如0.0001。-10。，優(yōu)選為0.0002°-8°,特別優(yōu)選為0.0003。-7。，非常特別優(yōu)選為0.0003。-6o。在第四區(qū)段中，于是F4保持不變，為此在第四區(qū)段中R4和r4保持不變且ou和P4各自為0°。作為備選方案，此第四備選構(gòu)造也可以按如下實(shí)現(xiàn) Ri和n保持不變，且a,和^各自保持在0。(Fj呆持不變)。在第二區(qū)段中，F(xiàn)2降低，這通過(guò)R2降低且保持r2不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此， 卩2保持在0。，并且0[2為例如小于0°且大于-90°，優(yōu)選為-7°到-65°,特別優(yōu) 選為-15°到-35° ，非常特別優(yōu)選為-20°到-30°。相反，在第三區(qū)段中面積F3的減小通過(guò)r3降低到0且保持R3不變來(lái)實(shí) 現(xiàn)。于是，角013為0°,角卩3為-1。到-10°，優(yōu)選為-2°到-8°，特別優(yōu)選為-3° 到-7°,非常特別優(yōu)選為-4°到-6。。在第四區(qū)段中，114保持不變且1"4 = 0。 (X4和P4各自為0。。在第五種備選構(gòu)造中，在第一區(qū)段中面積F,下降，在第二區(qū)段中F2增加并且在第三區(qū)段中F3保持不變。在第一區(qū)段中，F(xiàn)!下降，這通過(guò)R,降低且保持n不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，p, 保持在0°，并且a!為例如小于0。且大于-90。，優(yōu)選為-7°到-65。，特別優(yōu)選為 -15。到-35°，非常特別優(yōu)選為-20°到-30。。在第二區(qū)段中，F(xiàn)2增加，這通過(guò)R2增加和r2不變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這意思是卩2為0且0[2為例如0.0001-10。，優(yōu)選為0.0002-8°,特別優(yōu)選為0.0003-7。，非常 特別優(yōu)選為0.0003-6°。在第三區(qū)段中，R3和l"3保持不變，(X3和P3各自為0。。在第五種備選構(gòu)造的備選實(shí)施方案中，構(gòu)造可以如下 在第一區(qū)段中，F(xiàn)i下降，這通過(guò)I^降低并保持r,不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，^保持在0。，且on為例如小于0。且大于-卯。，優(yōu)選為-7°到-65°,特別優(yōu)選為-15。到-35°，非常特別優(yōu)選為-20°到-30°。面積F2的減小現(xiàn)在通過(guò)在第二區(qū)段中保持R2不變并將r2降低到0來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是，角ot2為0。，角卩2為-1°到-10。，優(yōu)選為-2°到-8 °,特別優(yōu)選為-3。到-7°，非常特別優(yōu)選為-4°到-6°。在第三區(qū)段中，R3和I"3保持不變，其中R3-R2， r3 = 0，并且Ot3和P3各自為O0。在第六種備選構(gòu)造中，面積Fi減小，在第二區(qū)段保持不變，在第三區(qū) 段再次增加，并然后在第四區(qū)段中再次保持不變。在第一區(qū)段中，R下降，這通過(guò)&降低和保持n不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，^ 保持在0°，且o^為例如小于0。且大于-卯。，優(yōu)選為-7°到-65°，特別優(yōu)選為-15°到-35°，非常特別優(yōu)選為-20°到-30°。在第二區(qū)段中，R2和l"2保持不變，且a2和P2各自為0。。 在第三區(qū)段中，F(xiàn)3增加，這通過(guò)R3增加并保持r3(其也等于r2)不變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這意思是P3為0且a3為例如0.0001。-10。，優(yōu)選為0.0002°-8°,特別優(yōu)選為0.0003。-7。，非常特別優(yōu)選為0.0003。-6。。在第四區(qū)段中，R4和iyf呆持不變，a4和P4各自為0。。 在第六種備選構(gòu)造的備選實(shí)施方案中，構(gòu)造可以如下 在第一區(qū)段中，F(xiàn)i下降，這通過(guò)R!降低并保持n不變來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，^保持在0°，并且an是例如小于0。并大于-90。，優(yōu)選為-7°到-65。，特別優(yōu)選為-15°到-35。，非常特別優(yōu)選為-20°到-30°。在第二區(qū)段中，R2和iyf呆持不變，并且a2和P2各自為0。。 面積F3的減少現(xiàn)在通過(guò)在第三區(qū)段中保持R3不變并將r3減小到0來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是，角a3為0。，角P3為-1。到-10。，優(yōu)選為-2°到-8 °，特別優(yōu)選為-3。到-7°，非常特別優(yōu)選為-4。到-6°。在第四區(qū)段中，R4和iyf呆持不變，其中議4 = 113， r4 = 0，并且ou和P4各自為0°。在第六種備選構(gòu)造中，第二區(qū)段的長(zhǎng)度根據(jù)使用的胺進(jìn)行不同的選擇 在具有強(qiáng)的形成沉積物趨勢(shì)的異氰酸酯的情況下，例如(環(huán))脂族異氰酸酯， 特別是l，6-己異氰酸酯，短的第二區(qū)段是優(yōu)選的。區(qū)2的長(zhǎng)度L2通常小于所得間隙寬度(R2-r2)的30倍，優(yōu)選小于15倍，特 別優(yōu)選小于10倍，非常特別優(yōu)選小于6倍，特別是小于5倍，尤其是小于3倍， "常常小于間隙寬度(R2-1*2)的兩倍，甚至小于間隙寬度的一倍。另一方面，在具有低的形成沉積物趨勢(shì)的異氰酸酯的情況下，例如芳 族異氰酸酯，特別是甲苯二異氰酸酯，長(zhǎng)的第二區(qū)段是優(yōu)選的。在該類(lèi)異氰酸酯的情況下，區(qū)2的長(zhǎng)度大于所得間隙寬度(R2-r2)的一 倍，優(yōu)選大于5倍，特別優(yōu)選大于10倍，非常特別優(yōu)選為大于15倍，尤 其是大于30倍。在每種情況下對(duì)具有恒定面積F的最后一個(gè)區(qū)段的長(zhǎng)度(即，在第六種 備選構(gòu)造中的L4)的選擇應(yīng)使得首先達(dá)到反應(yīng)器中的所需平均接觸時(shí)間，第二，獲得大于2，優(yōu)選大于4，特別優(yōu)選大于6，非常特別優(yōu)選大于IO，尤 其是大于15的IV(2 * R4)比。在具有不變或增加的面積的區(qū)段中，對(duì)F進(jìn)行選擇應(yīng)使得反應(yīng)混合 物的平均速度通常大于60米/秒，優(yōu)選大于100米/秒，特別優(yōu)選大于160米/ 秒，非常特別優(yōu)選大于180米/秒，尤其是大于200米/秒。另外，對(duì)F進(jìn)行選 擇應(yīng)使得平均速度通常小于250米/秒，優(yōu)選小于240米/秒，特別優(yōu)選小于 230米/秒，非常特別優(yōu)選小于220米/秒，尤其是小于210米/秒。各區(qū)段內(nèi)的參數(shù)R和r的變化可以是線(xiàn)性的或非線(xiàn)性的。在線(xiàn)性變化 的情況下，角a和p在各個(gè)區(qū)段中保持不變并且僅在各區(qū)段之間的過(guò)渡處 變化。在各區(qū)段內(nèi)的非線(xiàn)性輪廓的情況下，形狀可以是凹進(jìn)去的，即彎 曲到流動(dòng)空間中，凸出來(lái)的，即背離流動(dòng)空間彎曲，或者是混合的凹-凸形 或凸-凹形。凹形是指在流動(dòng)過(guò)程中角度a增加或變得更正性，而角度p變 得更小或更負(fù)性。優(yōu)選線(xiàn)性變化。各區(qū)段1-4之間的過(guò)渡可以彼此獨(dú)立地是臺(tái)階狀或倒圓的。優(yōu)選倒圓 的構(gòu)造。第六種備選構(gòu)造的特別優(yōu)選的實(shí)施方案示于圖2中(沒(méi)有按比例標(biāo)注) 用于引入胺的圓環(huán)形間隙7和用于引入光氣的內(nèi)圓環(huán)形間隙8加上外 圓環(huán)形間隙9圍繞著假想的軸6以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的形式排列。反應(yīng)空間10由外 部反應(yīng)器壁11和內(nèi)部體積占據(jù)體12界定，并沿著反應(yīng)過(guò)程被劃分成具有 長(zhǎng)度L,、 L2、 L3和L4的四個(gè)區(qū)段，這些區(qū)段就面積而言是不同的，流動(dòng) 通過(guò)所述面積在各區(qū)段中發(fā)生。沿著第一區(qū)段，原料流剛剛混合之后，通 過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的面積F！通過(guò)Rt降低和n增加而降低，在第二區(qū)段保持不 變，在第三區(qū)段由于R3增加并將r3降低倒0值而再次增加，然后在笫四 區(qū)段保持不變。管式反應(yīng)器內(nèi)部的體積占據(jù)體優(yōu)選連接到反應(yīng)器壁上以穩(wěn)定該占據(jù) 體，優(yōu)選通過(guò)支柱或?qū)虬暹B接。這些支柱的形狀優(yōu)選是非常流線(xiàn)型的， 例如具有淚滴形的橫截面。然而，也可以使用這些緊固裝置以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)混 合物切向速度的額外增加，從而導(dǎo)致額外的混合。通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的體積可以填充有靜態(tài)混合器，例如填料、成形體、機(jī)織織物、穿孔或開(kāi)槽的金屬板，但該體積優(yōu)選為很大程度上沒(méi) 有內(nèi)件。在反應(yīng)空間中安裝導(dǎo)向板也是可以的。適合的產(chǎn)生湍流的元件將是例 如安裝好的螺旋形盤(pán)旋的帶狀物，圓形或有角的斜板或類(lèi)似物反應(yīng)后，優(yōu)選將氣態(tài)反應(yīng)混合物用溶劑在高于130。C的溫度下進(jìn)行滌 氣(淬火)。作為溶劑，優(yōu)選使用可以任選被卣素原子取代的烴，例如己烷、 苯、硝基苯、茴香醚、氯苯、氯曱苯、鄰-二氯苯、三氯苯、間苯二甲酸二 乙酯(DEIP)、四氫呋喃(THF)、 二甲基甲酰胺(DMF)、 二曱苯、氯萘、十 氫化萘和甲苯。特別優(yōu)選使用一氯苯作為溶劑。也可以使用異氰酸酯作為溶劑。在滌氣中，異氰酸酯被選擇性地轉(zhuǎn)移到洗滌液中。隨后優(yōu)選通過(guò)精 餾將殘余的氣體和得到的洗滌液分離成異氰酸酯、溶劑、光氣和氯化氫。在反應(yīng)混合物已在反應(yīng)空間中反應(yīng)之后，將其通入后處理裝置，在該 裝置中進(jìn)行淬滅。這優(yōu)選是滌氣塔，在該塔中將形成的異氰酸酯通過(guò)在惰 性溶劑中冷凝而從氣態(tài)混合物中分離出來(lái)，而過(guò)量的光氣、氯化氫和如果 適當(dāng)?shù)脑?huà)，惰性介質(zhì)以氣態(tài)形式穿過(guò)后處理裝置。惰性溶劑的溫度優(yōu)選保 持為高于對(duì)應(yīng)于胺的氨基甲酰氯在所選擇的淬滅介質(zhì)中的溶解溫度。惰性 溶劑的溫度特別優(yōu)選保持為高于對(duì)應(yīng)于胺的氨基甲酰氯的熔點(diǎn)。通常，后處理裝置中的壓力低于反應(yīng)空間中的壓力。該壓力優(yōu)選比反 應(yīng)空間中的壓力低大約50-500亳巴，特別優(yōu)選低80-150毫巴。滌氣操作可以例如在攪拌的容器中或在其它常規(guī)的裝置中進(jìn)行，例如 在塔或混合器-沉降器裝置中進(jìn)行。從工藝工程來(lái)講，所有本身已知的萃取和滌氣方法與裝置，例如 Ulhiiann's Encyclopedia of Industrial Chemistry(Ullmann工業(yè)化學(xué)百科全 書(shū))，第6版，1999電子版，Liquid-Liquid Extraction-Apparatus(液-液萃 取-裝置)一章中所描述的那些，都可以用于本發(fā)明方法中的滌氣。這些可以 是例如一步或多步的，優(yōu)選一步萃取，并且這些也可以以并流或逆流進(jìn)行， 優(yōu)選逆流進(jìn)行。適合的淬滅例如由EP-A1 1403248，第2欄第39行-第3欄第18行可 知，該文獻(xiàn)在此特地通過(guò)參考方式引入到本^^開(kāi)內(nèi)容中。在此淬滅區(qū)中，主要由異氰酸酯、光氣和氯化氫組成的反應(yīng)混合物與 噴入的液體劇烈地混合。混合的進(jìn)行應(yīng)使得反應(yīng)混合物的溫度由開(kāi)始的200-570°C下降到100-200°C，優(yōu)選下降到140-180°C，并且由于冷凝的緣 故，反應(yīng)混合物中包含的異氰酸酯全部或部分進(jìn)入到液滴中，而光氣和氯 化氫基本上完全保持在氣相中。氣態(tài)反應(yīng)混合物中包含的在淬滅區(qū)中進(jìn)入液相中的異氰酸酯的比例優(yōu) 選為20-100重量％，特別優(yōu)選為50-99.5重量％，尤其是70-99重量％, 基于該反應(yīng)混合物中包含的異氰酸酯。反應(yīng)混合物優(yōu)選由上向下流過(guò)淬滅區(qū)。在淬滅區(qū)下方，有收集容器， 在該容器中液相沉淀、收集并經(jīng)由出口從反應(yīng)空間中取出，并隨后進(jìn)行后 處理。將殘余的氣相經(jīng)由第二出口從反應(yīng)空間除去，并同樣進(jìn)行后處理。淬滅可以例如如EP 1403248 Al中所述進(jìn)4亍或者如2005年6月22遞 交的未公開(kāi)國(guó)際申請(qǐng)PCT/EP/05/006745中所述進(jìn)行。為此，通過(guò)單流體或雙流體霧化器噴嘴產(chǎn)生液滴，優(yōu)選通過(guò)單流體霧 化器噴嘴產(chǎn)生液滴，并且取決于構(gòu)造，形成10。-140°，優(yōu)選10。-120°，特 別優(yōu)選10°-100°的噴射錐角。經(jīng)由霧化器噴嘴噴入的液體對(duì)于異氰酸酯必須具有良好的溶劑能力。 優(yōu)選使用有機(jī)溶劑。特別優(yōu)選使用可以被面素原子取代的芳族溶劑。在本發(fā)明方法的特別實(shí)施方案中，噴入的液體是異氰酸酯的混合物、 異氰酸酯與溶劑的混合物或異氰酸酯，其中在每種情況下使用的淬滅液體 能夠包含一定比例的低沸點(diǎn)化合物如HC1和光氣。優(yōu)選使用以分別的方法 制備的異氰酸酯。由于在淬滅區(qū)中反應(yīng)因溫度降低而停止，因此可以排除 與噴入的異氰酸酯的副反應(yīng)。此實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)特別在于可以免除除去溶 劑。在備選的優(yōu)選實(shí)施方案中，與至少一種原料一起使用的惰性介質(zhì)和在 淬滅中^f吏用的溶劑是相同的化合物。在此情況下，特別優(yōu)選使用一氯苯。異氰酸酯中殘留的少量副產(chǎn)物可以通過(guò)額外的精餾、通過(guò)用惰性氣體 汽提或通過(guò)結(jié)晶，優(yōu)選通過(guò)精餾，從所需的異氰酸酯中分離出來(lái)。在隨后任選的提純階段，優(yōu)選通過(guò)蒸餾將異氰酸酯與溶劑分離。這里，包含氯化氫、惰性介質(zhì)和/或光氣的殘余雜質(zhì)的除去可以同樣如例如DE-A1 10260092中所述進(jìn)行。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種裝置，其包括至少一個(gè)管式反應(yīng)器，該反應(yīng)器 的一個(gè)端面具有(2n + l)個(gè)彼此以圓形形式排列的環(huán)形間隙，其中n是至少 為1的正整數(shù)，優(yōu)選為l、 2或3，特別優(yōu)選為1或2，非常特別優(yōu)選為l， 這些間隙中每隔 一 個(gè)環(huán)形間隙與至少 一根用于原料流的原料供應(yīng)管線(xiàn)相 連，并且位于其間的環(huán)形間隙與至少 一 根用于另外的原料流的原料供應(yīng)管 線(xiàn)相連，其中這些環(huán)形間隙在端面處繞著反應(yīng)器的長(zhǎng)軸優(yōu)選同心排列，特 別優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)同心排列，并且繞著反應(yīng)器長(zhǎng)軸排列并突出到管式反應(yīng) 器中的體積占據(jù)體位于它們的中間，該體積占據(jù)體的外徑和該管式反應(yīng)器 的內(nèi)徑圍成反應(yīng)空間。管式反應(yīng)器的內(nèi)壁和體積占據(jù)體的外壁之間圍成的反應(yīng)空間的橫截面 可以?xún)?yōu)選按照在上述備選構(gòu)造中所述進(jìn)行構(gòu)造。另外，管式反應(yīng)器的相反的端面可以設(shè)置有與另外的裝置的接頭，其 中有至少一個(gè)霧化器噴嘴，通過(guò)該噴嘴液體可以與離開(kāi)管式反應(yīng)器的反應(yīng) 混合物接觸。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，可以對(duì)裝置進(jìn)行構(gòu)造以使得用于原料 流，優(yōu)選用于胺料流的原料供應(yīng)管線(xiàn)，沿環(huán)形間隙的方向在向該環(huán)形間隙 的過(guò)渡處變窄(圖2中13)，并且原料供應(yīng)管線(xiàn)的管壁在半開(kāi)角處逐漸減小， 即原料供應(yīng)管線(xiàn)的長(zhǎng)軸和原料供應(yīng)管線(xiàn)變窄的管壁之間的角度為>0°到最 高為且包括70。，優(yōu)選為1°-60°,特別優(yōu)選為2°-50°，特別優(yōu)選為3。-45°， 非常特別優(yōu)選為5°-40°，特別是7°-30°，尤其是7°-20。。變窄部分的長(zhǎng)度通過(guò)所選擇的角度以及環(huán)形間隙的外徑和原料供應(yīng)管 線(xiàn)的內(nèi)徑?jīng)Q定。借助于所述變窄和角度，在很少固體沉積的情況下實(shí)現(xiàn)了各料流的混合。
權(quán)利要求
1.一種在氣相中，如果適當(dāng)?shù)脑?huà)在至少一種惰性介質(zhì)存在下，使相應(yīng)的胺與光氣反應(yīng)而制備異氰酸酯的方法，其中使n股胺料流與n+1股光氣料流在反應(yīng)器中反應(yīng)，其中n是至少為1的正整數(shù)，并將所有的胺和光氣料流經(jīng)由環(huán)形間隙引入反應(yīng)器進(jìn)行混合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中異氰酸酯選自下組1，6-二異氰 酸酯基己烷、l-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-(異氰酸酯基甲基)環(huán)己烷、4，4，-二(異氰酸酯基環(huán)己基)甲烷和曱苯二異氰酸酯異構(gòu)體混合物。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中存在至少一種選自下 組的惰性介質(zhì)氮?dú)?、氦氣、氬氣、氯苯、氯甲苯、?二氯苯、甲苯、二 甲苯、氯萘、十氫化萘、二氧化碳和一氧化碳。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中惰性介質(zhì)與胺或光氣的氣體體積 比為>0.0001至30。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法中的溫度為 200畫(huà)600。C。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將光氣與氨基的摩爾 比設(shè)定為1.1 : 1-20 : 1。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在外壁引入到反應(yīng)器 中的最外層料流和引入到反應(yīng)器中的最內(nèi)層料流各自是光氣料流。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中各個(gè)外層光氣料流 的面積與胺料流的面積及與各個(gè)相鄰的內(nèi)層光氣料流的面積之比為0.3-5 : 1 : 0.3-5。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中胺料流的總面積與光 氣料流的總面積之比為大于0.00002且小于5。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將各種原料在混合 裝置中以20-400米/秒的流速輸送到反應(yīng)器中。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)在其中進(jìn)行的 反應(yīng)器是環(huán)形間隙空間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所迷反應(yīng)器在其內(nèi)部包含體積 占據(jù)體以形成環(huán)形間隙空間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所迷體積占據(jù)體沿著反應(yīng)器逐 漸變細(xì)到直徑為0。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中不變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中在笫一區(qū)段增加，并且隨后在第二區(qū)段保持不 變。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中在第一區(qū)段保持不變，在第二區(qū)段增加，并且 在第三區(qū)段保持不變。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中在第一區(qū)段保持不變，在第二區(qū)段降低，在第 三區(qū)段增加，并且在第四區(qū)段保持不變。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中在第一區(qū)段降低，在第二區(qū)段增加，并且在第 三區(qū)段保持不變。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)其發(fā)生流動(dòng)的反應(yīng)器的面 積在穿過(guò)該反應(yīng)器的過(guò)程中在第一區(qū)段降低，在第二區(qū)段保持不變，在第 三區(qū)段增加，并且在第四區(qū)段保持不變。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法其中反應(yīng)混合物的平均 接觸時(shí)間為0.001秒到<5秒。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)中的流動(dòng)具有 大于10的Bodenstdn數(shù)。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)混合物的流動(dòng) 具有至少2300的雷諾數(shù)。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在原料的混合達(dá)到 99%程度的空間中，胺的轉(zhuǎn)化率不超過(guò)15%。
24. —種裝置，其包括至少一個(gè)管式反應(yīng)器，該反應(yīng)器的一個(gè)端面具 有(211 + l)個(gè)彼此以圓形形式排列的環(huán)形間隙，其中n是至少為1的正整數(shù)， 這些間隙中每隔一個(gè)環(huán)形間隙與至少一根用于原料流的原料供應(yīng)管線(xiàn)相 連，并且位于其間的環(huán)形間隙與至少一根用于另外的原料流的原料供應(yīng)管 線(xiàn)相連，其中這些環(huán)形間隙在端面處繞著反應(yīng)器的長(zhǎng)軸同心排列，并且繞 著反應(yīng)器長(zhǎng)軸排列并突出到管式反應(yīng)器中的體積占據(jù)體位于它們的中間， 該體積占據(jù)體的外徑和該管式反應(yīng)器的內(nèi)徑圍成反應(yīng)空間。 25.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置在氣相光氣化中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備異氰酸酯的方法，和適于此目的的裝置，以及其用途。
文檔編號(hào)B01F5/04GK101258127SQ200680032606
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者A·韋爾弗特 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司