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JP2011132160A - Method of producing aliphatic polyisocyanate - Google Patents

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JP2011132160A
JP2011132160A JP2009292200A JP2009292200A JP2011132160A JP 2011132160 A JP2011132160 A JP 2011132160A JP 2009292200 A JP2009292200 A JP 2009292200A JP 2009292200 A JP2009292200 A JP 2009292200A JP 2011132160 A JP2011132160 A JP 2011132160A
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JP
Japan
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reaction
tank
aliphatic polyisocyanate
reaction tank
tanks
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Application number
JP2009292200A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Masuda
隆洋 増田
Takeshi Kaigawa
武史 開川
Shinichi Miyamoto
伸一 宮本
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Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Polyurethane Industry Co Ltd filed Critical Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing an aliphatic polyisocyanate employing a hydrochloride method and capable of shortening the operation time in its production process to improve its productivity. <P>SOLUTION: The method of producing an aliphatic polyisocyanate comprising a first reaction process of allowing an aliphatic polyamine to react with hydrogen chloride in a first reaction tank 10 in the presence of an inert organic solvent, subsequently allowing the reaction product to react with phosgene, and keeping the resulting reaction liquid at a specified temperature, a second reaction process of keeping the reaction liquid produced in the first reaction process in a second reaction tank 11 at a specified temperature, and a separation process of separating aliphatic polyisocyanate from the reaction liquid produced in the second reaction process, with the first reaction process employing a plurality of first reaction tanks 10, is characterized by starting, while a first reaction process is in progress in one of the first reaction tanks 10, another first reaction process in another of the first reaction tanks 10, and feeding the reaction liquid alternately from the plurality of first reaction tanks 10 to the second reaction tank 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、脂肪族ポリイソシアネートの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aliphatic polyisocyanate.

ウレタン樹脂の原料として用いられるイソシアネート類は、一般的に、原料ポリアミンをホスゲンと反応させること(ホスゲン化反応)によって製造される(例えば、特許文献1参照)。   Isocyanates used as a raw material for urethane resins are generally produced by reacting a raw material polyamine with phosgene (phosgenation reaction) (see, for example, Patent Document 1).

ホスゲン化反応としては、原料ポリアミンとホスゲンとを直接反応させる方法(直接法)と、原料ポリアミンを一旦塩化水素と反応させてアミン塩酸塩とした後に、これをホスゲンと反応させる方法(塩酸塩法)とが知られている。   The phosgenation reaction includes a method in which a raw material polyamine and phosgene are directly reacted (direct method), and a method in which the raw material polyamine is once reacted with hydrogen chloride to form an amine hydrochloride, which is then reacted with phosgene (hydrochloride method). ) Is known.

そのうち、塩酸塩法は、直接法と比べて、副生物の生成を抑制できるという利点を有することが知られている。そのために、イソシアネート類の中でも、特に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などの脂肪族ポリイソシアネートは、一般的に塩酸塩法を用いて製造されている(例えば、特許文献2参照)。   Among them, the hydrochloride method is known to have an advantage that the production of by-products can be suppressed as compared with the direct method. Therefore, among isocyanates, in particular, aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI) are generally produced using a hydrochloride method (see, for example, Patent Document 2).

特表2006−510692号公報(段落0004)Japanese translation of PCT publication No. 2006-510692 (paragraph 0004) 特公平6−8269号公報Japanese Patent Publication No. 6-8269

しかし、塩酸塩法は、前述したように副生物の抑制という観点からは直接法と比べて有利であるものの、ホスゲンとの反応前に原料ポリアミンを塩化水素と反応させておく必要があるために、操作手順が複雑で製造工程に時間を要し、また、反応槽で一定時間反応液を保持するためにバッチ法を採用せざるを得ないことから、生産性が低いという欠点がある。   However, the hydrochloride method is advantageous as compared with the direct method from the viewpoint of suppression of by-products as described above, but the raw material polyamine must be reacted with hydrogen chloride before the reaction with phosgene. Since the operation procedure is complicated and the manufacturing process takes time, and the batch method must be employed to hold the reaction solution in the reaction tank for a certain period of time, the productivity is low.

本発明の目的は、塩酸塩法を用いた脂肪族ポリイソシアネートの製造方法において、製造工程の時間を短縮し、生産性を向上させることである。   An object of the present invention is to shorten the time of the production process and improve productivity in the production method of aliphatic polyisocyanate using the hydrochloride method.

本発明の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法は、脂肪族ポリアミンを不活性有機溶剤の存在下にホスゲンと反応させることにより、脂肪族ポリイソシアネートを製造する方法において、
脂肪族ポリアミンを、第1反応槽において不活性有機溶剤の存在下に塩化水素と反応させ、次いでホスゲンと反応させ、この反応液を所定温度で保持する第1反応工程と、前記第1反応工程で得られた反応液を、第2反応槽において前記反応液を所定温度で保持する第2反応工程と、前記第2反応工程で得られた反応液から、脂肪族ポリイソシアネートを分離する分離工程を含み、
前記第1反応工程において、独立した複数の前記第1反応槽を使用し、ある第1反応槽での前記第1反応工程の進行中に、別の第1反応槽で前記第1反応工程を開始し、前記複数の第1反応槽から交互に前記第2反応槽に反応液を供給することを特徴とするものである。
The method for producing an aliphatic polyisocyanate according to the present invention is a method for producing an aliphatic polyisocyanate by reacting an aliphatic polyamine with phosgene in the presence of an inert organic solvent.
A first reaction step in which an aliphatic polyamine is reacted with hydrogen chloride in the presence of an inert organic solvent in the first reaction tank, then reacted with phosgene, and the reaction solution is maintained at a predetermined temperature; and the first reaction step. The reaction solution obtained in step 2 is a second reaction step for holding the reaction solution at a predetermined temperature in a second reaction tank, and a separation step for separating the aliphatic polyisocyanate from the reaction solution obtained in the second reaction step. Including
In the first reaction step, a plurality of independent first reaction vessels are used, and the first reaction step is performed in another first reaction vessel during the progress of the first reaction step in a certain first reaction vessel. The reaction solution is started and the reaction solution is alternately supplied from the plurality of first reaction vessels to the second reaction vessel.

本発明においては、まず、第1反応槽において脂肪族ポリアミンを塩化水素と反応させてアミン塩酸塩とした後に、これをホスゲンと反応させ、反応液を所定温度で保持する(第1反応工程)。次に、第1反応工程で得られた反応液を第2反応槽に供給し、第2反応槽において反応液を所定温度で保持する(第2反応工程)。そして、第2反応工程で得られた反応液から脂肪族ポリイソシアネートを分離する(分離工程)。   In the present invention, first, an aliphatic polyamine is reacted with hydrogen chloride to form an amine hydrochloride in the first reaction tank, and then reacted with phosgene to hold the reaction solution at a predetermined temperature (first reaction step). . Next, the reaction liquid obtained in the first reaction step is supplied to the second reaction tank, and the reaction liquid is held at a predetermined temperature in the second reaction tank (second reaction step). And aliphatic polyisocyanate is isolate | separated from the reaction liquid obtained at the 2nd reaction process (separation process).

ここで、第1反応工程において、独立した複数の第1反応槽を使用し、ある第1反応槽での第1反応工程の進行中に、別の第1反応槽で第1反応工程を開始する。そして、複数の第1反応槽から第2反応槽へ交互に反応液を供給する。このように、複数の第1反応槽で反応を同時に進行させることで、脂肪族ポリイソシアネートの製造時間を大幅に短縮することができる。   Here, in the first reaction step, a plurality of independent first reaction vessels are used, and the first reaction step is started in another first reaction vessel during the progress of the first reaction step in a certain first reaction vessel. To do. Then, the reaction solution is alternately supplied from the plurality of first reaction vessels to the second reaction vessel. In this way, the production time of the aliphatic polyisocyanate can be greatly shortened by allowing the reactions to proceed simultaneously in the plurality of first reaction vessels.

また、本発明の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法においては、前記第2反応工程において、直列に配置された複数の前記第2反応槽を使用し、上流側の第2反応槽から下流側の第2反応槽へ順次反応液を移送しつつ、前記複数の第2反応槽のそれぞれにおいて反応液を所定温度で保持することが好ましい。   Further, in the method for producing an aliphatic polyisocyanate according to the present invention, in the second reaction step, a plurality of the second reaction tanks arranged in series are used, and the second reaction tank on the downstream side from the second reaction tank on the upstream side is used. It is preferable to keep the reaction liquid at a predetermined temperature in each of the plurality of second reaction tanks while sequentially transferring the reaction liquid to the two reaction tanks.

本発明によれば、複数の第1反応槽を用いて第1反応工程を同時並行で進行させ、これら複数の第1反応槽から第2反応槽へ反応液を交互に供給することで、塩酸塩法を採用した脂肪族ポリイソシアネートの製造時間を大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。   According to the present invention, the first reaction step is performed in parallel using a plurality of first reaction tanks, and the reaction liquid is alternately supplied from the plurality of first reaction tanks to the second reaction tank. The production time of the aliphatic polyisocyanate employing the salt method can be greatly shortened and the productivity can be improved.

本実施形態に係る脂肪族ポリイソシアネートの製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of the aliphatic polyisocyanate which concerns on this embodiment. 実施例及び比較例におけるHDIの製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the manufacturing process of HDI in an Example and a comparative example. 実施例及び比較例のタイムチャートである。It is a time chart of an Example and a comparative example. 実施例1の全工程を詳細に示す図表である。3 is a chart showing details of all steps of Example 1. FIG. 比較例1の全工程を詳細に示す図表である。5 is a chart showing details of all steps of Comparative Example 1; 比較例2の全工程を詳細に示す図表である。It is a chart which shows all the processes of comparative example 2 in detail.

次に、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態においては塩酸塩法を用いて脂肪族ポリイソシアネートを製造する。まず、原料の脂肪族ポリアミンを塩化水素と反応させてアミン塩酸塩を生成し(造塩反応)、次いで、このアミン塩酸塩を含む反応液とホスゲンを反応させ(ホスゲン化反応)、所定温度に保持して脂肪族ポリイソシアネートを生成する。その後、得られた反応液から脂肪族ポリイソシアネートを分離する(分離工程)。   Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In this embodiment, an aliphatic polyisocyanate is produced using a hydrochloride method. First, an aliphatic polyamine as a raw material is reacted with hydrogen chloride to produce an amine hydrochloride (salt formation reaction), then, a reaction solution containing this amine hydrochloride is reacted with phosgene (phosgenation reaction), and the temperature is set to a predetermined temperature. Hold to produce an aliphatic polyisocyanate. Then, aliphatic polyisocyanate is isolate | separated from the obtained reaction liquid (separation process).

本発明における脂肪族ポリイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられる。   Examples of the aliphatic polyisocyanate in the present invention include aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 3-methyl-1,5-pentane diisocyanate, and lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, and hydrogenated xylene diisocyanate. And alicyclic diisocyanates such as hydrogenated diphenylmethane diisocyanate and tetramethylxylene diisocyanate.

(造塩反応)
造塩反応は、反応槽内において、脂肪族ポリアミンを、不活性有機溶剤の存在下に塩化水素と反応させることによって行う。脂肪族ポリアミンと塩化水素とを反応させる方法は特に限定されるものではないが、例えば、反応槽内の有機溶剤に、ポリアミンを溶解した溶剤を滴下するとともに塩化水素ガスを装入する方法、反応槽内の有機溶剤に塩化水素ガスを吸収させてから、アミン溶解液を滴下する方法、あるいは、反応槽内のアミン溶解液に、塩化水素ガスを装入する方法などを採用することができる。また、使用可能な不活性有機溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、クロロトルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル類、メチルイソブチルケトン等のケトン類等が挙げられる。
(Salt making reaction)
The salt formation reaction is performed by reacting an aliphatic polyamine with hydrogen chloride in the presence of an inert organic solvent in a reaction vessel. The method of reacting the aliphatic polyamine and hydrogen chloride is not particularly limited. For example, a method in which a solvent in which a polyamine is dissolved is dropped into an organic solvent in a reaction tank, and hydrogen chloride gas is charged. A method of dropping the amine solution after the hydrogen chloride gas is absorbed in the organic solvent in the tank, or a method of charging the hydrogen chloride gas into the amine solution in the reaction tank can be employed. Inert organic solvents that can be used include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, halogenated hydrocarbons such as chlorotoluene, chlorobenzene, dichlorobenzene, orthodichlorobenzene, and trichlorobenzene, and esters such as butyl acetate and amyl acetate. And ketones such as methyl isobutyl ketone.

(ホスゲン化反応)
ホスゲン化反応は、上記造塩反応後にさらにホスゲンを導入し、反応液を所定温度で一定時間保持することにより行う。このときの反応(保持)温度は、100〜180℃とすることが好ましい。また、反応圧力は0.1〜1MPaとすることが好ましい。反応圧力が高い方が、ホスゲン化反応が速やかに進行するが、1MPaより高い場合、装置の安全性が問題となる場合がある。
(Phosgenation reaction)
The phosgenation reaction is carried out by further introducing phosgene after the salt formation reaction and holding the reaction solution at a predetermined temperature for a certain time. The reaction (retention) temperature at this time is preferably 100 to 180 ° C. The reaction pressure is preferably 0.1 to 1 MPa. When the reaction pressure is higher, the phosgenation reaction proceeds more rapidly, but when it is higher than 1 MPa, the safety of the apparatus may be a problem.

(分離工程)
ホスゲン化反応後の反応液は、脂肪族ポリイソシアネートと、残存ホスゲンや塩化水素、不活性有機溶剤等とが混合した混合物となっている。そこで、この反応液を分離器へ移して脂肪族ポリイソシアネートを分離する。分離方法としては蒸留器を用いた蒸留分離が好ましい。尚、蒸留器による分離は、常圧蒸留でも減圧蒸留でもよいが、できるだけ低温で蒸留することが好ましいことから、減圧蒸留が好適である。
(Separation process)
The reaction solution after the phosgenation reaction is a mixture of aliphatic polyisocyanate and residual phosgene, hydrogen chloride, an inert organic solvent, or the like. Therefore, this reaction solution is transferred to a separator to separate the aliphatic polyisocyanate. As a separation method, distillation separation using a distiller is preferable. Separation by a distiller may be atmospheric distillation or vacuum distillation, but vacuum distillation is preferred because distillation is preferably performed at as low a temperature as possible.

このように、脂肪族ポリイソシアネートの製造において、ホスゲンとの反応前にポリアミンと塩化水素を先に反応させる塩酸塩法を採用した場合には、ポリアミンをホスゲンと直接反応させる直接法と比べて副生物の生成が抑制されるため、収率が高くなる。しかし、先にも述べたように製造時間が長くなることから、製造時間短縮のために、以下のような工程で脂肪族ポリイソシアネートを製造する。   Thus, in the production of aliphatic polyisocyanates, when the hydrochloride method in which polyamine and hydrogen chloride are first reacted before the reaction with phosgene is adopted, the secondary method is compared with the direct method in which polyamine is directly reacted with phosgene. Since the production of organisms is suppressed, the yield is increased. However, since the production time becomes longer as described above, an aliphatic polyisocyanate is produced by the following steps in order to shorten the production time.

図1は、本実施形態に係る脂肪族ポリイソシアネートの製造工程を概略的に示す図である。図1(a)に示すように、第1反応槽10に脂肪族ポリアミンと塩化水素(HCl)を導入して造塩反応を行い、次いで、ホスゲン(CC)を導入してホスゲン化反応を開始し、第1反応槽10において反応液を所定温度で一定時間保持する(第1反応工程)。次に、反応液を第2反応槽11に移し、この第2反応槽11において、反応液を、100〜180℃で一定時間(ホスゲン化反応が完了するまで)保持する(第2反応工程)。100℃未満では反応の進行が遅くなる。また、180℃より高い場合には、副生成物が生成し、収率が低下する問題が生じる場合がある。その後、蒸留器12において反応液から脂肪族ポリイソシアネートを蒸留分離する。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a production process of an aliphatic polyisocyanate according to this embodiment. As shown in FIG. 1A, an aliphatic polyamine and hydrogen chloride (HCl) are introduced into the first reaction tank 10 to perform a salt formation reaction, and then phosgene (CC) is introduced to start a phosgenation reaction. Then, the reaction solution is held at a predetermined temperature for a certain time in the first reaction tank 10 (first reaction step). Next, the reaction liquid is transferred to the second reaction tank 11, and the reaction liquid is held at 100 to 180 ° C. for a certain time (until the phosgenation reaction is completed) in the second reaction tank 11 (second reaction step). . If it is less than 100 ° C., the reaction proceeds slowly. Moreover, when higher than 180 degreeC, a by-product produces | generates and the problem that a yield falls may arise. Thereafter, the aliphatic polyisocyanate is distilled and separated from the reaction solution in the distiller 12.

ここで、図1(a)に示すように、第1反応工程を行う第1反応槽10(10A,10B)を2つ使用する。独立した2つの第1反応槽10を並列に配置し、一方の第1反応槽10で第1反応工程(造塩反応及びホスゲン化反応)が進行している途中で、別の第1反応槽10で第1反応工程を開始する。そして、第1反応工程が終了した(反応開始から一定時間経過した)第1反応槽10から第2反応槽11へ反応液を供給するようにし、2つの第1反応槽10から第2反応槽11へ反応液を交互に供給する。このように、第1反応槽10を2つ併用し、これら2つの第1反応槽10で反応を同時並行で進行させることで、製造時間を大幅に短縮することができる。   Here, as shown to Fig.1 (a), two 1st reaction tanks 10 (10A, 10B) which perform a 1st reaction process are used. Two independent first reaction tanks 10 are arranged in parallel, and in the middle of the first reaction step (salt formation reaction and phosgenation reaction) in one first reaction tank 10, another first reaction tank 10 start the first reaction step. Then, the reaction solution is supplied from the first reaction tank 10 to the second reaction tank 11 after the first reaction step is completed (a certain time has elapsed from the start of the reaction). 11 to supply the reaction solution alternately. Thus, by using two first reaction tanks 10 together and allowing the reactions to proceed simultaneously in the two first reaction tanks 10, the manufacturing time can be greatly shortened.

尚、第1反応槽10の数は2つに限られず、3つ以上の第1反応槽10を並列に配置して使用してもよい。   In addition, the number of the 1st reaction tank 10 is not restricted to two, You may arrange | position and use the 3 or more 1st reaction tank 10 in parallel.

また、図1(b)のように、第2反応工程において、2以上の複数の第2反応槽(11A,11B)を使用してもよい。この場合、第1反応工程で得られた反応液を、上流側の第2反応槽(11A)から下流側の第2反応槽(11B)へ順次移送しつつ、複数の第2反応槽11のそれぞれにおいて反応液を所定温度で保持する。第2反応槽11が1つであると、この第2反応槽11の反応液を蒸留器12へ移すまで、第1反応槽10から反応液を受け入れることができないが、上記のように、複数の第2反応槽11を直列的に配置して、それぞれで一定時間反応液を保持しつつ順次移送するようにすれば、下流側の第2反応槽11で反応液を保持して反応を進行させている間に、別の第2反応槽11で第1反応槽10から反応液を受け入れることができる。つまり、複数の第2反応槽11での反応液の保持(即ち、ホスゲン化反応の進行)を並行して行わせることができ、製造時間を一層短縮することができる。   Further, as shown in FIG. 1B, in the second reaction step, two or more second reaction tanks (11A, 11B) may be used. In this case, while sequentially transferring the reaction liquid obtained in the first reaction step from the second reaction tank (11A) on the upstream side to the second reaction tank (11B) on the downstream side, In each, the reaction solution is held at a predetermined temperature. If the number of the second reaction tank 11 is one, the reaction liquid cannot be received from the first reaction tank 10 until the reaction liquid in the second reaction tank 11 is transferred to the distiller 12. If the second reaction tanks 11 are arranged in series and sequentially transferred while holding the reaction liquid for a certain period of time, the reaction proceeds by holding the reaction liquid in the second reaction tank 11 on the downstream side. During the reaction, the reaction liquid can be received from the first reaction tank 10 in another second reaction tank 11. That is, the holding of the reaction liquid in the plurality of second reaction tanks 11 (that is, the progress of the phosgenation reaction) can be performed in parallel, and the manufacturing time can be further shortened.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例によって何ら限定して解釈されるものではない。また、以下の説明においては、特段の記載がない限り、「%」は「質量%」を示す。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not construed as being limited in any way by the following examples. In the following description, “%” represents “mass%” unless otherwise specified.

実施例及び比較例で製造する脂肪族ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)とした。HDIはヘキサメチレンジアミン(HDA)とホスゲンとを反応させることによって得られる。   The aliphatic polyisocyanate produced in the examples and comparative examples was hexamethylene diisocyanate (HDI). HDI is obtained by reacting hexamethylenediamine (HDA) with phosgene.

<分析項目の詳細>
HDAとホスゲンとの反応によって得られたHDI溶液を、ガスクロマトグラフィー(GC)にて分析し、
HDIのピークエリア面積÷全ピークエリア面積×100(PA%)
の式を用いて、HDIの純度(PA%)を算出した。
<Details of analysis items>
The HDI solution obtained by the reaction between HDA and phosgene was analyzed by gas chromatography (GC).
HDI peak area area ÷ total peak area area × 100 (PA%)
The purity (PA%) of HDI was calculated using the following formula.

<HDIの合成>
図2に実施例1及び比較例1,2の工程を概略的に示す。また、図3は、実施例1及び比較例1,2のタイムチャートである。
<Synthesis of HDI>
FIG. 2 schematically shows the steps of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 3 is a time chart of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

(実施例1)
図2に示すように、実施例1では、2つの第1反応槽A,Bを使用してそれぞれ第1反応工程(造塩反応及びホスゲン化反応前半)を行わせた。また、直列に配置された2つの第2反応槽A,Bを使用して第2反応工程(ホスゲン化反応後半)を行わせた。即ち、2つの第1反応槽A,Bから交互に第2反応槽Aに反応液を供給し、第2反応槽Aで反応液を所定時間保持した後、第2反応槽Bに移送してこの第2反応槽Bでも反応液を所定時間保持した。その後、第2反応槽Bの反応液を蒸留器に移送してHDIを分離する分離工程を行った。
また、第1反応槽A,Bでの処理(第1反応工程)、第2反応槽A,Bでの処理(第2反応工程)、及び、蒸留器での処理(分離工程)を1バッチとして、計4バッチを続けて行った。図4に、実施例1の全工程の詳細を示す。
Example 1
As shown in FIG. 2, in Example 1, the first reaction steps (the first half of the salt formation reaction and the phosgenation reaction) were performed using the two first reaction vessels A and B, respectively. In addition, the second reaction step (second half of the phosgenation reaction) was performed using two second reaction vessels A and B arranged in series. That is, the reaction solution is alternately supplied from the two first reaction vessels A and B to the second reaction vessel A, and the reaction solution is held in the second reaction vessel A for a predetermined time, and then transferred to the second reaction vessel B. In the second reaction tank B, the reaction solution was held for a predetermined time. Then, the separation process which transfers the reaction liquid of the 2nd reaction tank B to a distiller, and isolate | separates HDI was performed.
Also, one batch of treatment in the first reaction tanks A and B (first reaction process), treatment in the second reaction tanks A and B (second reaction process), and treatment in the still (separation process). As a result, a total of 4 batches were continuously performed. In FIG. 4, the detail of all the processes of Example 1 is shown.

[第1反応工程]
第1反応槽A,Bは、共に、温度計、塩化水素ガス吹き込み管、原料滴下器、冷却還流塔、攪拌器を備えた内容積500mlの装置である。
図4に示されるように、第1反応槽で行われる第1反応工程は、以下の1)〜5)の工程からなる。
1)第1反応槽に、予め120℃に加熱しておいたオルソジクロロベンゼン(ODCB)150gを仕込んだ。
2)第1反応槽に、HDA20.5gを含むODCB溶液55gを200rpmで撹拌しながら、塩化水素ガス0.5g/分と共に40分間で加えた。
3)混合液を170℃に保持しながら、ホスゲン(CC)105gを含むODCB溶液160gを10分間で加えた。
4)95分間反応させて、その後、反応液を第2反応槽Aに移液した。
5)第1反応槽をODCBで洗浄した。
尚、図4には、1)〜5)の各工程の所要時間と積算時間が示されており、1つのバッチで1)〜5)の工程を行うのに必要な時間は160分である。
[First reaction step]
Each of the first reaction tanks A and B is an apparatus having an internal volume of 500 ml equipped with a thermometer, a hydrogen chloride gas blowing tube, a raw material dropping device, a cooling reflux tower, and a stirrer.
As FIG. 4 shows, the 1st reaction process performed with a 1st reaction tank consists of the following processes 1) -5).
1) The first reaction tank was charged with 150 g of orthodichlorobenzene (ODCB) that had been heated to 120 ° C. in advance.
2) 55 g of ODCB solution containing 20.5 g of HDA was added to the first reaction tank over 40 minutes with hydrogen chloride gas 0.5 g / min while stirring at 200 rpm.
3) While maintaining the mixed solution at 170 ° C., 160 g of ODCB solution containing 105 g of phosgene (CC) was added over 10 minutes.
4) The reaction was allowed to proceed for 95 minutes, and then the reaction solution was transferred to the second reaction tank A.
5) The first reaction vessel was washed with ODCB.
FIG. 4 shows the required time and accumulated time of each step 1) to 5), and the time required to perform the steps 1) to 5) in one batch is 160 minutes. .

[第2反応工程]
第2反応槽A,Bは、第1反応槽と同形状の装置であり、その内容積も同じである。
第2反応槽Aでは、第1反応槽から供給された反応液を、170℃で保持しながら75分間反応させ、その後、反応液を第2反応槽Bに移送した。第2反応槽Bでは、第2反応槽Aから供給された反応液を、第2反応槽Aと同じく170℃で保持しながら75分間反応させ、その後、反応液を蒸留器に移送した。尚、この第2反応工程は、第1反応槽からの移液完了(上述した工程4)の終了後)すぐに開始する。つまり、図4に示されるように、1バッチ目であれば工程4)が終了した150分経過後から開始する。また、第2反応工程の所要時間は、第2反応槽A,Bのそれぞれにおいて、移液に要する時間を含めて80分である。従って、1バッチ目であれば、第2反応工程が終了した段階の、製造開始からの経過(積算)時間は150+80(第2反応槽A)+80(第2反応槽B)=310分となる。
[Second reaction step]
The second reaction tanks A and B are apparatuses having the same shape as the first reaction tank, and their internal volumes are also the same.
In the 2nd reaction tank A, the reaction liquid supplied from the 1st reaction tank was made to react for 75 minutes, hold | maintaining at 170 degreeC, and the reaction liquid was transferred to the 2nd reaction tank B after that. In the 2nd reaction tank B, the reaction liquid supplied from the 2nd reaction tank A was made to react for 75 minutes, hold | maintaining at 170 degreeC similarly to the 2nd reaction tank A, Then, the reaction liquid was transferred to the distiller. Note that this second reaction step starts immediately after completion of liquid transfer from the first reaction tank (after completion of step 4 described above). That is, as shown in FIG. 4, if it is the first batch, it starts after 150 minutes have passed since the completion of step 4). The time required for the second reaction step is 80 minutes including the time required for the liquid transfer in each of the second reaction tanks A and B. Therefore, if it is the first batch, the elapsed (integrated) time from the start of production at the stage where the second reaction step is completed is 150 + 80 (second reaction tank A) +80 (second reaction tank B) = 310 minutes. .

[分離工程]
蒸留器では、第2反応槽Bから供給された反応液を減圧下で90分間蒸留し、CCとODCBを除去してHDIを取り出す。この分離工程は第2反応槽Bからの移液直後から行われることから、例えば、1バッチ目であれば、図4に示されるように、分離工程が終了した段階の、製造開始からの経過(積算)時間は、310+90=400分となる。
[Separation process]
In the distiller, the reaction solution supplied from the second reaction tank B is distilled for 90 minutes under reduced pressure, CC and ODCB are removed, and HDI is taken out. Since this separation process is performed immediately after the liquid transfer from the second reaction tank B, for example, in the case of the first batch, as shown in FIG. The (integrated) time is 310 + 90 = 400 minutes.

実施例1のタイムチャートを図3(a)に示す。尚、図3の(1)〜(4)は、どのバッチでの処理であるかを示している。この実施例1では、2つの第1反応槽A,Bを使用しており、一方の第1反応槽での反応進行中に、他方の第1反応槽での次のバッチの反応を開始する。具体的には、図4に示されるように、一方の第1反応槽において工程4)に移行した後の、第1反応工程の途中段階で(各バッチ開始から80分経過後に)、他方の第1反応槽において次のバッチの工程1)を開始する。   The time chart of Example 1 is shown to Fig.3 (a). In addition, (1)-(4) of FIG. 3 has shown by which batch it is a process. In Example 1, two first reaction vessels A and B are used, and the reaction of the next batch in the other first reaction vessel is started while the reaction in one first reaction vessel is in progress. . Specifically, as shown in FIG. 4, in the middle of the first reaction step (after 80 minutes from the start of each batch) after moving to step 4) in one first reaction tank, the other Start the next batch step 1) in the first reactor.

(比較例1)
図2に示すように、比較例1では、1つの第1反応槽で造塩反応とホスゲン化反応を最後まで行わせ、その後、反応液を蒸留器に供給してHDIを分離する分離工程を行った。
そして、第1反応槽での処理と蒸留器での処理を1バッチとして、計4バッチを続けて行った。図5に、比較例1の全工程の詳細を示す。また、比較例1のタイムチャートを図3(b)に示す。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 2, in Comparative Example 1, a separation step in which the salt formation reaction and the phosgenation reaction are performed to the end in one first reaction tank, and then the reaction solution is supplied to a distiller to separate HDI. went.
And the process in a 1st reaction tank and the process in a distiller were made into 1 batch, and a total of 4 batches were performed. FIG. 5 shows details of all the steps of Comparative Example 1. Moreover, the time chart of the comparative example 1 is shown in FIG.3 (b).

図5の第1反応工程(工程1)〜工程5))は実施例1,2とほぼ同じであるが、第2反応槽を使用していない分、ホスゲン化反応を行わせる工程4)の時間が258分と長くなっている。   The first reaction step (step 1) to step 5)) in FIG. 5 are substantially the same as those in Examples 1 and 2, but in the step 4) in which the phosgenation reaction is performed because the second reaction tank is not used. The time is as long as 258 minutes.

(比較例2)
図2に示すように、比較例2では、1つの第1反応槽で第1反応工程(造塩反応及びホスゲン化反応前半)を行わせた。また、直列に配置された2つの第2反応槽A,Bを使用して第2反応工程(ホスゲン化反応後半)を行わせた。その後、第2反応槽Bの反応液を蒸留器に移送してMDIを分離する分離工程を行った。
そして、第1反応槽での処理(第1反応工程)、第2反応槽A,Bでの処理(第2反応工程)、及び、蒸留器での処理(分離工程)を1バッチとして、計4バッチを続けて行った。図6に、比較例2の全工程の詳細を示す。また、比較例2のタイムチャートを図3(c)に示す。尚、図6の第1反応工程(工程1)〜工程5))、第2反応工程、及び、分離工程の個々の工程の内容は実施例1と同じである。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 2, in Comparative Example 2, the first reaction step (the first half of the salt formation reaction and the phosgenation reaction) was performed in one first reaction tank. In addition, the second reaction step (second half of the phosgenation reaction) was performed using two second reaction vessels A and B arranged in series. Then, the separation process which transfers the reaction liquid of the 2nd reaction tank B to a distiller, and isolate | separates MDI was performed.
Then, the treatment in the first reaction tank (first reaction process), the treatment in the second reaction tanks A and B (second reaction process), and the treatment in the distiller (separation process) are considered as one batch. Four batches were performed in succession. FIG. 6 shows details of all the steps of Comparative Example 2. Moreover, the time chart of the comparative example 2 is shown in FIG.3 (c). The contents of the individual steps of the first reaction step (step 1) to step 5)), the second reaction step, and the separation step in FIG. 6 are the same as those in the first embodiment.

以上の実施例1及び比較例1,2のそれぞれについて、実施条件と結果をまとめたものを表1に示す。   Table 1 shows a summary of implementation conditions and results for each of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above.

Figure 2011132160
Figure 2011132160

尚、表1において、生産性指数とは、4バッチ合計の粗MDI収量(g)を4バッチ目の終了時間(分)で割った値を示す。尚、生産性指数が大きい方が高い生産性を示す。   In Table 1, the productivity index represents a value obtained by dividing the total MDI yield (g) of the four batches by the end time (minutes) of the fourth batch. A higher productivity index indicates higher productivity.

<検証>
実施例1と比較例1,2とで、HDIの収率及び純度は同じである。これは、実施例1及び比較例1,2は、全て塩酸塩法を採用しているため当然の結果である。しかしながら、生産性指数には差が生じた。
<Verification>
The yield and purity of HDI are the same in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. This is a natural result because Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 all employ the hydrochloride method. However, there was a difference in the productivity index.

実施例1の生産性指数(0.185)は、比較例1(0.087)や比較例2(0.135)と比べてかなり高くなっている。これは、図3から分かるように、第1反応槽を2つ使用している実施例1では、2つの第1反応槽間で、前後のバッチの第1反応工程が同時並行で進行しているために、全体の製造時間が短縮されているからである。   The productivity index (0.185) of Example 1 is considerably higher than those of Comparative Example 1 (0.087) and Comparative Example 2 (0.135). As can be seen from FIG. 3, in Example 1 in which two first reaction vessels are used, the first reaction steps of the preceding and following batches proceed in parallel between the two first reaction vessels. This is because the entire manufacturing time is shortened.

10 第1反応槽
11 第2反応槽
12 蒸留器
10 1st reaction tank 11 2nd reaction tank 12 Distiller

Claims (2)

脂肪族ポリアミンを不活性有機溶剤の存在下にホスゲンと反応させることにより、脂肪族ポリイソシアネートを製造する方法において、
脂肪族ポリアミンを、第1反応槽において不活性有機溶剤の存在下に塩化水素と反応させ、次いでホスゲンと反応させ、この反応液を所定温度で保持する第1反応工程と、
前記第1反応工程で得られた反応液を、第2反応槽において前記反応液を所定温度で保持する第2反応工程と、
前記第2反応工程で得られた反応液から、脂肪族ポリイソシアネートを分離する分離工程を含み、
前記第1反応工程において、独立した複数の前記第1反応槽を使用し、
ある第1反応槽での前記第1反応工程の進行中に、別の第1反応槽で前記第1反応工程を開始し、
前記複数の第1反応槽から交互に前記第2反応槽に反応液を供給することを特徴とする脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。
In a process for producing an aliphatic polyisocyanate by reacting an aliphatic polyamine with phosgene in the presence of an inert organic solvent,
A first reaction step in which an aliphatic polyamine is reacted with hydrogen chloride in the presence of an inert organic solvent in a first reaction tank and then reacted with phosgene, and the reaction solution is maintained at a predetermined temperature;
A second reaction step in which the reaction solution obtained in the first reaction step is held in a second reaction tank at a predetermined temperature;
A separation step of separating the aliphatic polyisocyanate from the reaction liquid obtained in the second reaction step,
In the first reaction step, a plurality of independent first reaction vessels are used,
During the progress of the first reaction step in a certain first reaction tank, the first reaction step is started in another first reaction tank,
A method for producing an aliphatic polyisocyanate, characterized in that a reaction solution is alternately supplied from the plurality of first reaction vessels to the second reaction vessel.
前記第2反応工程において、直列に配置された複数の前記第2反応槽を使用し、
上流側の第2反応槽から下流側の第2反応槽へ順次反応液を移送しつつ、前記複数の第2反応槽のそれぞれにおいて反応液を所定温度で保持することを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリイソシアネートの製造方法。
In the second reaction step, using a plurality of the second reaction tanks arranged in series,
The reaction liquid is held at a predetermined temperature in each of the plurality of second reaction tanks while sequentially transferring the reaction liquid from the second reaction tank on the upstream side to the second reaction tank on the downstream side. The manufacturing method of aliphatic polyisocyanate as described in any one of.
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