RU2832614C2 - Method of producing (poly)diaminodiphenylmethane and method of producing (poly)diphenylmethane diisocyanate - Google Patents
Method of producing (poly)diaminodiphenylmethane and method of producing (poly)diphenylmethane diisocyanate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832614C2 RU2832614C2 RU2023122824A RU2023122824A RU2832614C2 RU 2832614 C2 RU2832614 C2 RU 2832614C2 RU 2023122824 A RU2023122824 A RU 2023122824A RU 2023122824 A RU2023122824 A RU 2023122824A RU 2832614 C2 RU2832614 C2 RU 2832614C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- poly
- mixture
- aniline
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области получения (поли)диаминодифенилметана. В частности изобретение относится к способу получения (поли)диаминодифенилметана с увеличенным количеством тримерных олигомеров диаминодифенилметана. Изобретение также относится к способу получения (поли)дифенилметандиизоцианата с увеличенным количеством тримерных компонентов путем взаимодействия (поли)диаминодифенилметана и фосгена.The invention relates to the field of producing (poly)diaminodiphenylmethane. In particular, the invention relates to a method for producing (poly)diaminodiphenylmethane with an increased amount of trimeric oligomers of diaminodiphenylmethane. The invention also relates to a method for producing (poly)diphenylmethane diisocyanate with an increased amount of trimeric components by reacting (poly)diaminodiphenylmethane and phosgene.
Уровень техникиState of the art
Полиуретаны применяют во многих сферах промышленности. Это обусловлено возможностью варьирования их механических свойств, которые обеспечиваются использованием в качестве исходного сырья разных по структуре изоцианатов. Polyurethanes are used in many areas of industry. This is due to the possibility of varying their mechanical properties, which are ensured by using isocyanates of different structures as the raw material.
Одним из наиболее распространенных изоциантов является дифенилметандиизоцианат (метилендифенилдиизоцианат, МДИ). Исходным компонентом для производства МДИ является диаминодифенилметан, который получают конденсацией анилина и формальдегида в присутствии катализатора. В результате конденсации анилина и формальдегида получают смесь диаминодифенилметанов, в том числе полидиаминодифенилметан (пМДА).One of the most common isocyanates is diphenylmethane diisocyanate (methylene diphenyl diisocyanate, MDI). The starting component for the production of MDI is diaminodiphenylmethane, which is obtained by condensation of aniline and formaldehyde in the presence of a catalyst. As a result of the condensation of aniline and formaldehyde, a mixture of diaminodiphenylmethanes is obtained, including polydiaminodiphenylmethane (pMDA).
Путем фосгенирования пМДА получают полидифенилметандиизоцианат (пМДИ). Для выделения чистых димерных МДИ, а также для получения финального пМДИ с требуемым молекулярно-массовым распределением полученный МДИ подвергают дистилляции. При этом выделяют смесь димерных МДИ и кубовый продукт - пМДИ. Polydiphenylmethane diisocyanate (pMDI) is obtained by phosgenation of pMDA. To isolate pure dimeric MDI, as well as to obtain the final pMDI with the required molecular weight distribution, the obtained MDI is distilled. In this case, a mixture of dimeric MDI and a bottoms product - pMDI - are isolated.
Однако потребность в пМДИ, в отличие от димерных МДИ, демонстрирует все больший рост. Поэтому существует необходимость в разработке способов получения пМДИ желаемой функциональности и молекулярной массы без получения второго продукта - мономерного МДИ.However, the demand for pMDI, as opposed to dimeric MDI, is showing an ever-increasing growth. Therefore, there is a need to develop methods for obtaining pMDI of the desired functionality and molecular weight without obtaining a second product - monomeric MDI.
Известен способ синтеза полиаминов и полиизоцианатов требуемой вязкости путем регулирования соотношения анилин-формальдегид, например, как описывается в патенте US 4792624 A (опубл. 20.12.1988, DOW CHEMICAL CO [US]). Недостатком данного способа является высокое содержание тяжелых олигомеров (отношение тетрамера к тримеру более 0,50).A method is known for synthesizing polyamines and polyisocyanates of the required viscosity by adjusting the aniline-formaldehyde ratio, for example, as described in patent US 4792624 A (published 20.12.1988, DOW CHEMICAL CO [US]). The disadvantage of this method is the high content of heavy oligomers (the ratio of tetramer to trimer is more than 0.50).
Вместе с тем, соответствующие изоцианаты могут обладать сниженной реакционной способностью. Так, в источнике [Thepolyurethanesbook, DavidRandall, SteveLee, Eds., Wiley, 2002, HuntsmanInternationalLLC, Polyurethanesbusiness] утверждается, что реакционная способность внутренних изоцианатных групп по сравнению с концевыми составляет 0,15-0,2. Доля концевых групп, например, в тримере МДИ составляет 2/3 (67%), тогда как в пентамере МДИ только 2/5 (40%). При этом тяжелые олигомеры пМДИ могут быть более склонны к образованию смол и в увеличенной концентрации могут приводить к снижению срока хранения продукта пМДИ.At the same time, the corresponding isocyanates may have reduced reactivity. Thus, in the source [Thepolyurethanesbook, David Randall, Steve Lee, Eds., Wiley, 2002, Huntsman International LLC, Polyurethanes business] it is stated that the reactivity of internal isocyanate groups compared to terminal groups is 0.15-0.2. The share of terminal groups, for example, in the MDI trimer is 2/3 (67%), while in the MDI pentamer it is only 2/5 (40%). At the same time, heavy oligomers of pMDI may be more prone to resin formation and in increased concentrations may lead to a decrease in the shelf life of the pMDI product.
В документе JP 4292560 B2 (опубл.08.07.2009, NIPPON POLYURETHANE IND CO LTD [JP]) описывается способ получения полиизоцианатов, обогащенных три- и тетрафункциональными олигомерами путем экстракции сверхкритическим CO2. Недостатком данного способа является необходимость утилизации побочного потока, содержащего нерастворимые в CO2 тяжелые олигомеры и смолы.Document JP 4292560 B2 (published 08.07.2009, NIPPON POLYURETHANE IND CO LTD [JP]) describes a method for producing polyisocyanates enriched in tri- and tetrafunctional oligomers by extraction with supercritical CO 2 . The disadvantage of this method is the need to utilize a side stream containing heavy oligomers and resins insoluble in CO 2 .
Кроме того, частично изменить соотношение тример/димер в полиамине можно путем отгонки 2,2'- и 2,4'-димеров из полиамина (не менее 80% суммы 2,2'- и 2,4'-) и возврате их на стадию синтеза, как раскрыто, например, в документе EP 1167343 A1 (опубл. 02.01.2002, BASF AG [DE]). Однако данный способ отличается невысокой эффективностью по влиянию на молекулярно-массовое распределение из-за низкого содержания 2,2'- и 2,4'-димеров в смеси полиамина (не более 3-5%). Другим недостатком данного способа является необходимость использования колонн с большим количеством ступеней разделения (50 ступеней) для выделения смеси димеров, практически свободных от 4,4'-димера.In addition, the trimer/dimer ratio in the polyamine can be partially changed by distilling off 2,2'- and 2,4'-dimers from the polyamine (at least 80% of the sum of 2,2'- and 2,4'-) and returning them to the synthesis stage, as disclosed, for example, in document EP 1167343 A1 (published 02.01.2002, BASF AG [DE]). However, this method is not very effective in influencing the molecular weight distribution due to the low content of 2,2'- and 2,4'-dimers in the polyamine mixture (no more than 3-5%). Another disadvantage of this method is the need to use columns with a large number of separation stages (50 stages) to isolate a mixture of dimers that are virtually free of 4,4'-dimer.
Известен способ рециклирования димеров в реакцию со сниженным количеством ступеней разделения (WO 2017125302 А1, опубл. 27.07.2017, BASF SE [DE]). Данный способ отличается выделением потока примесей из рециклируемых димеров. Примеси могут включать в себя аминобензиламины, моно-метил-МДА, форманилид, дигидроакридины. Недостатком данного способа является необходимость дорогостоящей утилизации потока, содержащего примеси. Также недостатком данного способа является относительно высокое количество ступеней разделения (10-20), которое требуется для выделения подаваемой на рецикл очищенной смеси, содержащей не более 20% 4,4'-димера.A method for recycling dimers in a reaction with a reduced number of separation stages is known (WO 2017125302 A1, published 27.07.2017, BASF SE [DE]). This method is distinguished by the separation of a stream of impurities from the recycled dimers. Impurities can include aminobenzylamines, mono-methyl-MDA, formanilide, dihydroacridines. A disadvantage of this method is the need for expensive disposal of a stream containing impurities. Another disadvantage of this method is the relatively high number of separation stages (10-20), which is required to separate the purified mixture fed for recycling, containing no more than 20% of the 4,4'-dimer.
Известен способ получения по меньшей мере 98% по массе чистого 4,4'-диизоцианатодифенилметана из продукта фосгенирования смеси полиаминов, полученной путем конденсации анилина и формальдегида. Чистый 4,4'-диизоцианатодифенилметан получают фракционным разделением изоцианатов. Недостатком данного способа является отсутствие возможности варьирования состава изоцианата на стадии получении полиаминов. A method is known for obtaining at least 98% by weight of pure 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane from the product of phosgenation of a mixture of polyamines obtained by condensation of aniline and formaldehyde. Pure 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane is obtained by fractional separation of isocyanates. A disadvantage of this method is the lack of the ability to vary the composition of the isocyanate at the stage of obtaining polyamines.
Вариантом изменения молекулярно-массового распределения полиизоцианата на стадии полиамина могла бы быть отгонка 4,4'-димера и утилизация его в другом производстве, например, в производстве эпоксидных смол. Однако данный способ требует интеграции двух производств и не всегда возможен.An option for changing the molecular weight distribution of the polyisocyanate at the polyamine stage could be distillation of the 4,4'-dimer and its utilization in another production, for example, in the production of epoxy resins. However, this method requires the integration of two productions and is not always possible.
Таким образом, разработка сбалансированного по компонентам способа получения пМДА и пМДИ с улучшенным олигомерным распределением остается актуальной задачей.Thus, the development of a balanced method for obtaining PMDA and PMDI with improved oligomeric distribution remains a pressing task.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения (поли)диаминодифенилметана со сниженным количеством тяжелых олигомеров и увеличенным количеством тримера, а также получение (поли)дифенилметандиизоцианата (пМДИ) на основе нового полиамина. The objective of the present invention is to develop a method for producing (poly)diaminodiphenylmethane with a reduced amount of heavy oligomers and an increased amount of trimer, as well as producing (poly)diphenylmethane diisocyanate (pMDI) based on a new polyamine.
Технический результат заключается в изменении молекулярно-массового распределения полиизоцианата на стадии полиамина, а именно: в снижении содержания тяжелых олигомеров в полиамине (весовое отношение тетрамера к тримеру составляет менее 0,48, при этом весовое отношение тримера к сумме димеров составляет 0,45 или более), при сохранении вязкости полиамина 50-150 мПа⋅с при 90°С и получаемого полиизоцианата 150-250 мПа⋅с при 25°С, а также в повышении качества (поли)дифенилметандиизоцианата. The technical result consists in changing the molecular weight distribution of the polyisocyanate at the polyamine stage, namely: in reducing the content of heavy oligomers in the polyamine (the weight ratio of the tetramer to the trimer is less than 0.48, while the weight ratio of the trimer to the sum of the dimers is 0.45 or more), while maintaining the viscosity of the polyamine of 50-150 mPa⋅s at 90°C and the resulting polyisocyanate of 150-250 mPa⋅s at 25°C, as well as in improving the quality of (poly)diphenylmethane diisocyanate.
Также технический результат заключается в снижении количества анилина в фосгенируемом полиамине до уровня менее 10-20 мас.ч./млн, что приводит к снижению содержания фенилизоцианата в изоцианате пМДИ.The technical result also consists in reducing the amount of aniline in the phosgenated polyamine to a level of less than 10-20 ppm, which leads to a reduction in the content of phenyl isocyanate in the pMDI isocyanate.
Дополнительный технический результат заключается в отсутствии необходимости строительства узла выделения димерного метилендфенилдиизоцианата из пМДИ.An additional technical result is the absence of the need to construct a unit for the extraction of dimeric methylene phenyl diisocyanate from PMDI.
Данная техническая задача решается и достижение технического результата обеспечивается за счет проведения конденсации анилина и формальдегида в присутствии HCl в качестве катализатора с введением в реакционную массу смеси рецикловых изомерных диаминодифенилметанов (МДА). При этом, в одном из вариантов реализации изобретения, мольное отношение хлора из HCl к суммарному азоту в составе анилина и рецикловых МДА составляет Cl/N=(0,2-0,4)/1. This technical problem is solved and the technical result is achieved by carrying out the condensation of aniline and formaldehyde in the presence of HCl as a catalyst with the introduction of a mixture of recycled isomeric diaminodiphenylmethanes (MDA) into the reaction mass. In this case, in one of the embodiments of the invention, the molar ratio of chlorine from HCl to the total nitrogen in the composition of aniline and recycled MDA is Cl/N=(0.2-0.4)/1.
Не желая ограничивать себя теорией, авторы изобретения считают, что образование полиамина (пМДА) происходит вследствие поликонденсации формальдегида (CH2O) и анилина с выделением воды и получением смеси первичных аминов со структурой поли-(метилен-2,4-фенилен-1(5)-амина) (Схема 1). Without wishing to limit themselves to theory, the authors of the invention believe that the formation of polyamine (pMDA) occurs as a result of the polycondensation of formaldehyde ( CH2O ) and aniline with the release of water and the production of a mixture of primary amines with the structure of poly(methylene-2,4-phenylene-1(5)-amine) (Scheme 1).
Схема 1 - Поликонденсация анилина и формальдегида с получением пМДАScheme 1 - Polycondensation of aniline and formaldehyde to produce pMDA
Молекулярно-массовое распределение продуктов поликонденсации, и, в том числе, пМДА, диктуется распределением Флори-Шульца (уравнение 1):The molecular weight distribution of polycondensation products, including pMDA, is dictated by the Flory-Schulz distribution (equation 1):
(1), (1),
где P(k) - мольная доля компонента со степенью полимеризации k, a - эмпирический параметр. Молекулярно-массовое распределение полиамина, начиная с димерного диамина (M2A, и далее MkA), для разных a приведены в табл. 1, в пересчете на массовые доли содержания соответствующих компонентов полиамина. where P ( k ) is the mole fraction of the component with the degree of polymerization k , a is an empirical parameter. The molecular weight distribution of the polyamine, starting with the dimeric diamine (M2A, and further MkA), for different a are given in Table 1, converted to the mass fractions of the content of the corresponding components of the polyamine.
Таблица 1. Массовое распределение Флори-Шульца полиамина для разных aTable 1. Flory-Schulz mass distribution of polyamine for different a
С другой стороны, для получения пМДИ подходящей вязкости, например, в диапазоне 150-250 мПа⋅с при 25°С, требуется содержание димерных компонентов не более 52% (US 4792624 A, опубл. 20.12.1988, DOW CHEMICAL CO [US]). При теоретическом молекулярно-массовом распределении, по данным табл. 1, при снижении доли димерного компонента менее 52% в полиамине, теоретически и практически достижимое соотношение тетрамер/тример будет составлять не менее 0,465 (а=0,74), при соотношении тример/димер более 0,592. Однако, данные значения повышенного выхода тримера, достаточно низкие с точки зрения соотношения тетрамер/тример и достаточно высокие с точки зрения соотношения тример/димер, нелегко получить на практике. Так, в документе US 4792624 A, обычные весовые соотношения тетрамер/тример составляют свыше 0,50, а весовые отношения тримера к димеру МДА имеют значения ниже 0,5. Это ведет к обычному содержанию тримера в полиМДА в 23-24% или ниже.On the other hand, to obtain pMDI of suitable viscosity, for example, in the range of 150-250 mPa⋅s at 25°C, the content of dimer components is required to be no more than 52% (US 4792624 A, published 20.12.1988, DOW CHEMICAL CO [US]). With the theoretical molecular weight distribution, according to the data in Table 1, with a decrease in the proportion of the dimer component to less than 52% in the polyamine, the theoretically and practically achievable tetramer/trimer ratio will be no less than 0.465 (a=0.74), with a trimer/dimer ratio greater than 0.592. However, these values of increased trimer yield, which are quite low in terms of the tetramer/trimer ratio and quite high in terms of the trimer/dimer ratio, are not easy to obtain in practice. Thus, in document US 4792624 A, typical tetramer/trimer weight ratios are above 0.50, and trimer to dimer MDA weight ratios are below 0.5. This leads to typical trimer content in polyMDA of 23-24% or less.
Поэтому часто получают более легкие полиамины при низких соотношениях формальдегид-анилин, например, с a=0,80 или 0,82, фосгенируют и отгоняют часть димерного компонента распределения уже на стадии синтеза изоцианата [PERP 2016-3 - Nitrobenzene/Aniline/MDI, Nexantreport].Therefore, lighter polyamines are often obtained at low formaldehyde-to-aniline ratios, for example with a=0.80 or 0.82, phosgenated and part of the dimeric distribution component is distilled off already at the isocyanate synthesis stage [PERP 2016-3 - Nitrobenzene/Aniline/MDI, Nexantreport].
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Далее приводится описание различных аспектов реализации настоящего изобретения.The following is a description of various aspects of the implementation of the present invention.
Так, в одном из аспектов, предметом настоящего изобретения является (поли)диаминодифенилметан с олигомерным распределением, характеризующимся соотношением тетрамер/тример не более 0,48 при соотношении тример/димер не менее 0,45, имеющий вязкость при 90°С 50-150 мПа⋅с. В частности, указанный полиамин может иметь весовое соотношение тетрамер/тример не более 0,42 и/или весовое соотношение тример/димер не менее 0,53.Thus, in one aspect, the subject of the present invention is (poly)diaminodiphenylmethane with an oligomeric distribution characterized by a tetramer/trimer ratio of no more than 0.48 with a trimer/dimer ratio of no less than 0.45, having a viscosity at 90°C of 50-150 mPa⋅s. In particular, said polyamine can have a tetramer/trimer weight ratio of no more than 0.42 and/or a trimer/dimer weight ratio of no less than 0.53.
В другом из аспектов предметом настоящего изобретения является способ получения (поли)диаминодифенилметана, который включает следующие стадии (вариант 1).In another aspect, the subject of the present invention is a method for producing (poly)diaminodiphenylmethane, which comprises the following steps (variant 1).
1) Смешение HCl и анилина и смеси рецикловых димерных изомеров диаминодифенилметанов (МДА);1) Mixing HCl and aniline and a mixture of recycled dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (MDA);
2) Реакция смеси анилина, димерных изомеров диаминодифенилметанов и HCl с формальдегидом при температуре не выше 70°С;2) Reaction of a mixture of aniline, dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes and HCl with formaldehyde at a temperature not exceeding 70°C;
3) Повышение температуры реакционной массы, полученной на стадии 2, до температуры ниже или равной 140°С и выдерживание при этой температуре;3) Increasing the temperature of the reaction mass obtained in stage 2 to a temperature below or equal to 140°C and maintaining it at this temperature;
4) Нейтрализация кислых соединений в массе, полученной на стадии 3;4) Neutralization of acidic compounds in the mass obtained in stage 3;
5) Промывка массы, полученной на стадии 4, водой;5) Washing the mass obtained in stage 4 with water;
6) Отгонка из массы, полученной на стадии 5, легкокипящих компонентов и анилина;6) Distillation of low-boiling components and aniline from the mass obtained in stage 5;
7) Отгонка смеси димерных изомеров диаминодифенилметанов (ДМА) из массы, полученной на стадии 6,7) Distillation of a mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (DMA) from the mass obtained in stage 6,
отличающийся тем, что поток рециклируемой смеси димерных изомеров диаминодифенилметанов (ДМА), полученных на стадии 7, направляют на стадию 1.characterized in that the flow of recycled mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (DMA), obtained in stage 7, is directed to stage 1.
В другом аспекте, изобретение также относится к способу получения (поли)диаминодифенилметана включающему следующие стадии (вариант 2).In another aspect, the invention also relates to a method for producing (poly)diaminodiphenylmethane comprising the following steps (variant 2).
1) Смешение HCl и анилина с добавлением части рецикловой смеси димерных изомеров диаминодифенилметанов (МДА), составляющей от 0 до 25 мас.% от всего количества добавляемой рецикловой смеси;1) Mixing HCl and aniline with the addition of a portion of the recycled mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (MDA), comprising from 0 to 25 wt.% of the total amount of the added recycled mixture;
2) Реакция смеси анилина и HCl с первой частью водного раствора формальдегида при температуре T1 не выше 70°С, где первая часть водного раствора формальдегида составляет от 50 до 100% от всего количества вводимого в реакцию формальдегида;2) The reaction of a mixture of aniline and HCl with the first part of an aqueous solution of formaldehyde at a temperature T1 of no higher than 70°C, where the first part of the aqueous solution of formaldehyde constitutes from 50 to 100% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction;
3) Добавление остальной части рецикловой смеси димерных изомеров диаминодифенилметанов до достижения общего количества МДА, составляющего не более 25 мас.% от исходной массы анилина;3) Adding the remaining portion of the recycled mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes until the total amount of MDA reaches no more than 25 wt.% of the initial mass of aniline;
4*) в том случае, когда на стадии 2 в реакцию вводят менее 100% от общего количества вводимого в реакцию формальдегида, добавление второй части формальдегида, составляющей от более чем 0 и вплоть до 50% от общего количества вводимого в реакцию формальдегида;4*) in the case where at stage 2 less than 100% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction is introduced into the reaction, adding a second portion of formaldehyde, comprising from more than 0 and up to 50% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction;
4) Выдерживание реакционной массы, полученной на стадии 3 или, в случае реализации стадии 4*, полученной на стадии 4*, при температуре T2, не превышающей 80°С;4) Maintaining the reaction mass obtained in stage 3 or, in the case of stage 4*, obtained in stage 4*, at a temperature T2 not exceeding 80°C;
5) Повышение температуры реакционной массы, полученной на стадии 4), до температуры ниже или равной 140°С и выдерживание при этой температуре;5) Increasing the temperature of the reaction mass obtained in stage 4) to a temperature below or equal to 140°C and maintaining it at this temperature;
6) Нейтрализация кислых соединений в массе, полученной на стадии 5;6) Neutralization of acidic compounds in the mass obtained in stage 5;
7) Промывка массы, полученной на стадии 6, водой;7) Washing the mass obtained in stage 6 with water;
8) Отгонка из массы, полученной на стадии 7, легкокипящих компонентов и анилина;8) Distillation of low-boiling components and aniline from the mass obtained in stage 7;
9) Отгонка смеси димерных изомеров диаминодифенилметанов (МДА) из массы, полученной на стадии 8, 9) Distillation of the mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (MDA) from the mass obtained in stage 8,
отличающийся тем, что смесь димерных изомеров диаминодифенилметанов (МДА), получаемую на стадии 9, направляют на стадию 1 и/или 3.characterized in that the mixture of dimeric isomers of diaminodiphenylmethanes (MDA), obtained in stage 9, is sent to stage 1 and/or 3.
В одном из аспектов изобретение относится к (поли)диаминодифенилметану, полученному по любому из вышеописанных способов. Полученный таким способом полиамин характеризуется улучшенным олигомерным распределением, в частности, весовым соотношением тетрамер/тример не более 0,48 при весовом соотношении тример/димер не менее 0,45, и вязкостью при 90°С 50-150 мПа⋅с. В частности, указанный полиамин может иметь весовое соотношение тетрамер/тример не более 0,42 и/или весовое соотношение тример/димер не менее 0,53.In one aspect, the invention relates to (poly)diaminodiphenylmethane obtained by any of the above-described methods. The polyamine obtained by this method is characterized by an improved oligomer distribution, in particular, a tetramer/trimer weight ratio of no more than 0.48 with a trimer/dimer weight ratio of no less than 0.45, and a viscosity at 90°C of 50-150 mPa⋅s. In particular, said polyamine can have a tetramer/trimer weight ratio of no more than 0.42 and/or a trimer/dimer weight ratio of no less than 0.53.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения (поли)дифенилметандиизоцианата, включающему следующие стадии:In another aspect, the present invention relates to a method for producing (poly)diphenylmethane diisocyanate comprising the following steps:
Получение (поли)диаминодифенилметана с помощью любого из вышеописанных способов;Obtaining (poly)diaminodiphenylmethane using any of the above methods;
Фосгенирование (поли)диаминодифенилметана полученного на стадии a), с получением (поли)дифенилметандиизоцианата.Phosgenation of (poly)diaminodiphenylmethane obtained in step a) to obtain (poly)diphenylmethane diisocyanate.
Далее более подробно раскрыты основные аспекты реализации способа получения (поли)диаминодифенилметана по варианту 1.Below, the main aspects of the implementation of the method for producing (poly)diaminodiphenylmethane according to variant 1 are disclosed in more detail.
Стадия (1): смешение анилина, МДА и HCl (приготовление раствора частично нейтрализованных солянокислых аминов)Step (1): Mixing aniline, MDA and HCl (preparation of a solution of partially neutralized hydrochloric amines)
Анилин, подаваемый на стадию 1), представляет собой чистый или рецикловый анилин, который, в том числе, может содержать до 7% воды.The aniline fed to stage 1) is pure or recycled aniline, which may contain, among other things, up to 7% water.
Рецикловый МДА, подаваемый на стадию 1), может подаваться в виде либо твердого вещества, либо концентрированного раствора в анилине, либо расплава. МДА может содержать анилин, и разные доли изомеров 4,4'-, 2,2'- и 2,4'-, а также примеси и гомологи. Преимущественно, в качестве МДА используют смесь димерных диаминодифенилметанов с содержанием не менее 50% 4,4'-МДА.Recycled MDA fed to stage 1) can be fed either as a solid, a concentrated solution in aniline, or a melt. MDA can contain aniline and different proportions of 4,4'-, 2,2'- and 2,4'- isomers, as well as impurities and homologues. Preferably, a mixture of dimeric diaminodiphenylmethanes containing at least 50% 4,4'-MDA is used as MDA.
Соотношение анилина и рециклового МДА может быть любым удобным, однако по экономическим соображениям обычно не превышает массовое соотношение 50% МДА на 50% анилина.The ratio of aniline to recycled MDA can be any convenient, but for economic reasons it usually does not exceed the mass ratio of 50% MDA to 50% aniline.
HCl используют в виде водного раствора, т.е. соляной кислоты, или газообразного хлороводорода. Соляная кислота с концентрацией от 20 до 40% может быть добавлена отдельно или смешана с анилином и/или МДА в любом подходящем реакционном сосуде. Газообразный хлороводород может быть использован в виде сухого или влажного газа. Предпочтительно используют соляную кислоту, преимущественно соляную кислоту с концентрацией 31-38%. В предпочтительном варианте реализации изобретения соляной кислоты или газообразного хлороводорода берут столько, чтобы мольное соотношение Cl/N составляло от 0,2 до 0,4. HCl is used in the form of an aqueous solution, i.e. hydrochloric acid, or gaseous hydrogen chloride. Hydrochloric acid with a concentration of 20 to 40% can be added separately or mixed with aniline and/or MDA in any suitable reaction vessel. Gaseous hydrogen chloride can be used as a dry or wet gas. Preferably, hydrochloric acid is used, preferably hydrochloric acid with a concentration of 31-38%. In a preferred embodiment of the invention, hydrochloric acid or gaseous hydrogen chloride is taken so that the molar ratio Cl/N is from 0.2 to 0.4.
Предпочтительно, чтобы полученная смесь воды, солянокислых аминов и нейтральных аминов представляла собой гомогенный раствор. Также, менее предпочтительно, полученная смесь может быть использована в виде суспензии гидрохлоридов.Preferably, the resulting mixture of water, hydrochloric amines and neutral amines is a homogeneous solution. Also, less preferably, the resulting mixture can be used in the form of a suspension of hydrochlorides.
Стадия (2): реакция смеси анилина, МДА и HCl с формальдегидомStep (2): reaction of a mixture of aniline, MDA and HCl with formaldehyde
Формальдегид используют в виде водного или водно-метанольного раствора, в газообразной форме либо в форме твердого параформальдегида, предпочтительно в виде 30-50% водно-метанольного раствора.Formaldehyde is used in the form of an aqueous or aqueous-methanol solution, in gaseous form or in the form of solid paraformaldehyde, preferably in the form of a 30-50% aqueous-methanol solution.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения формальдегид используют в количестве от 0,4 до 0,7 моль на моль исходного анилина, предпочтительно от 0,45 до 0,55 моль на моль исходного анилина.According to one embodiment of the invention, formaldehyde is used in an amount of from 0.4 to 0.7 mol per mol of starting aniline, preferably from 0.45 to 0.55 mol per mol of starting aniline.
Реакцию анилина, МДА и формальдегида в присутствии HCl проводят любым известным из уровня техники способом. Примерами таких способов служат, но не ограничиваются ими, способы, описанные в: US 5053539 A (опубл. 01.10.1991, MITSUI TOATSU CHEMICALS [JP]), US 9701617 B2 (опубл. 11.07.2017, COVESTRO DEUTSCHLAND AG [DE]). Реакцию проводят при температуре не выше 70°С, предпочтительно при температуре от 20 до 70°С, например от 30 или 40°C до 60°C.The reaction of aniline, MDA and formaldehyde in the presence of HCl is carried out by any method known from the prior art. Examples of such methods include, but are not limited to, the methods described in: US 5053539 A (published 01.10.1991, MITSUI TOATSU CHEMICALS [JP]), US 9701617 B2 (published 11.07.2017, COVESTRO DEUTSCHLAND AG [DE]). The reaction is carried out at a temperature of no higher than 70°C, preferably at a temperature of from 20 to 70°C, for example from 30 or 40°C to 60°C.
Реакцию анилина, МДА, HCl и формальдегида проводят в любом известном из уровня техники аппарате. Например, такая реакция может быть проведена в реакторе с мешалкой.The reaction of aniline, MDA, HCl and formaldehyde is carried out in any apparatus known from the state of the art. For example, such a reaction can be carried out in a reactor with a stirrer.
Стадия (3): повышение температуры и выдерживание реакционной массы, полученной на стадии 2Stage (3): increasing the temperature and maintaining the reaction mass obtained in stage 2
Реакционную массу, полученную на стадии 2, направляют на выдержку при повышенных температурах. Повышение температуры предпочтительно проводить плавно. «Плавно» здесь и далее означает подъем температуры со скоростью не более 5°С в минуту, предпочтительно не более 1 градуса в минуту. Выдерживание осуществляют в диапазоне температур ниже или равных 140°С, предпочтительно в диапазоне температур 80-140°С, например 90-130°С, для полноты протекания реакции перегруппировки первоначальной реакционной массы, содержащей аминали и бензиламины, в смесь первичных аминов. Предпочтительно, перегруппировка должна протекать до степени превращения бензиламинов 99,9% и более, по данным спектроскопии ЯМР. Выдерживание может осуществляться в реакторе с мешалкой, емкостном аппарате либо трубчатом реакторе вытеснения.The reaction mass obtained in stage 2 is directed to holding at elevated temperatures. The temperature increase is preferably carried out smoothly. "Smoothly" here and below means a temperature increase at a rate of no more than 5°C per minute, preferably no more than 1 degree per minute. Holding is carried out in a temperature range below or equal to 140°C, preferably in a temperature range of 80-140°C, for example 90-130°C, for the completeness of the reaction of rearrangement of the initial reaction mass containing aminals and benzylamines into a mixture of primary amines. Preferably, the rearrangement should proceed to a degree of conversion of benzylamines of 99.9% or more, according to NMR spectroscopy data. Holding can be carried out in a reactor with a stirrer, a capacitive apparatus or a tubular displacement reactor.
Стадия (4): нейтрализация кислых соединенийStage (4): neutralization of acidic compounds
Стадию нейтрализации соляной кислоты проводят, как правило, при температуре от 60 до 140°С, предпочтительно от 90 до 130°С. Осуществление стадии нейтрализации при температуре ниже 60°С обычно способствует повышению вязкости, в то время как проведение стадии при температуре выше 140°С может привести к нежелательному растворению органической фазы в водной фазе. В одном из вариантов осуществления изобретения, стадия (4) нейтрализации может проводиться в присутствии анилина. В случае использования анилина, его количество предпочтительно составляет более 0 и до 50%, более предпочтительно составляет более 0 до 30% от количества (поли)диаминодифенилметана.The hydrochloric acid neutralization step is generally carried out at a temperature of 60 to 140°C, preferably 90 to 130°C. Carrying out the neutralization step at a temperature below 60°C generally contributes to an increase in viscosity, while carrying out the step at a temperature above 140°C may lead to undesirable dissolution of the organic phase in the aqueous phase. In one embodiment of the invention, the neutralization step (4) may be carried out in the presence of aniline. In the case of using aniline, its amount is preferably more than 0 and up to 50%, more preferably more than 0 and up to 30% of the amount of (poly)diaminodiphenylmethane.
Стадию нейтрализации можно проводить в любом известном из уровня техники аппарате, обеспечивающем эффективное смешение и последующее разделение фаз. Так, согласно одному из вариантов осуществления изобретения нейтрализацию проводят в сепараторе или динамическом экстракторе, подавая одновременно кислый (поли)диаминодифенилметан, нейтрализующий агент и, необязательно, анилин либо предварительно полученную смесь анилина и кислого (поли)диаминодифенилметана. Согласно другому варианту осуществления изобретения потоки кислого (поли)диаминодифенилметана и нейтрализующего агента смешивают в смесителе, направляют в емкостной аппарат (отстойник), а затем направляют на разделение.The neutralization stage can be carried out in any apparatus known from the prior art that ensures effective mixing and subsequent separation of the phases. Thus, according to one embodiment of the invention, neutralization is carried out in a separator or dynamic extractor, simultaneously feeding acidic (poly)diaminodiphenylmethane, a neutralizing agent and, optionally, aniline or a pre-prepared mixture of aniline and acidic (poly)diaminodiphenylmethane. According to another embodiment of the invention, flows of acidic (poly)diaminodiphenylmethane and a neutralizing agent are mixed in a mixer, sent to a capacitive apparatus (settler), and then sent for separation.
В одном из вариантов осуществления изобретения нейтрализацию проводят частями, причем основную часть щелочи (более 100% от мольного эквивалента HCl) вводят на первой части нейтрализации.In one embodiment of the invention, the neutralization is carried out in parts, with the main part of the alkali (more than 100% of the molar equivalent of HCl) being introduced in the first part of the neutralization.
Часть щелочи может быть введена на последующих стадиях для более полной нейтрализации муравьиной кислоты, которая химически связана в (поли)диаминодифенилметане в виде формамидов [HenriUlrich, ChemistryandTechnologyofisocyanates, JohnWileyandSons, Chichester, 1996]. Some alkali may be added at subsequent stages to more completely neutralize the formic acid, which is chemically bound in (poly)diaminodiphenylmethane as formamides [Henri Ulrich, Chemistry and Technology of Isocyanates, John Wiley and Sons, Chichester, 1996].
Стадия (5): промывка массы, полученной на стадии 4, водойStage (5): washing the mass obtained in stage 4 with water
После нейтрализации (поли)диаминодифенилметан промывают водой.After neutralization, (poly)diaminodiphenylmethane is washed with water.
В контексте настоящего изобретения используемая для промывки вода может представлять собой, но без ограничения нижеперечисленным, дистиллированную, деионизированную, деминерализированную, осмотическую, бидистиллированную воду или другую пресную воду, очищенную от ионов железа и прочих ионных и молекулярных примесей. Количество воды может составлять от 10 до 500 мас.%, предпочтительно от 20 до 200 мас.% от смеси нейтрализуемой массы и анилина.In the context of the present invention, the water used for washing may be, but is not limited to, distilled, deionized, demineralized, osmotic, bidistilled water or other fresh water purified from iron ions and other ionic and molecular impurities. The amount of water may be from 10 to 500 wt.%, preferably from 20 to 200 wt.% of the mixture of the neutralized mass and aniline.
Температура промывки может составлять от 60 до 100°С. Предпочтительная температура промывки должна быть достаточно высокой для того, чтобы избежать образования эмульсии, и достаточно низкой для снижения растворимости компонентов полиамина.The washing temperature may range from 60 to 100°C. The preferred washing temperature should be high enough to avoid emulsion formation and low enough to reduce the solubility of the polyamine components.
Стадия (6): отгонка легкокипящих компонентов и анилинаStage (6): distillation of low-boiling components and aniline
Отгонка легкокипящих компонентов, к которым относятся, в числе прочего, метанол, вода и азеотроп анилин-вода, может осуществляться в подходящем оборудовании, например, в колонне ректификации, сепараторе, при подходящих температуре и давлении, при сообщении достаточного количества тепла для испарения. Например, температура отгонки может составлять от 90 до 180°С, а давление может составлять от атмосферного давления до 50 мбар.The distillation of low-boiling components, which include, among others, methanol, water and aniline-water azeotrope, can be carried out in suitable equipment, such as a rectification column, a separator, at suitable temperature and pressure, with the supply of sufficient heat for evaporation. For example, the distillation temperature can be from 90 to 180 °C, and the pressure can be from atmospheric pressure to 50 mbar.
Отгонку анилина осуществляют после отгонки легкокипящих компонентов. Для отгонки анилина обычно температуру кубовой части колонны поднимают до значения от 180 до 250°С при давлении в головной части колонны от 1 до 50 мбар.Aniline distillation is carried out after distillation of low-boiling components. For aniline distillation, the temperature of the column bottom is usually raised to a value of 180 to 250°C at a pressure in the column head of 1 to 50 mbar.
Стадия (7): отгонка смеси димеров - диаминодифенилметановStage (7): distillation of the mixture of dimers - diaminodiphenylmethanes
Данная стадия может осуществляться в подходящем оборудовании, например, колонне ректификации, обычно при температуре кубовой части колонны от 180 до 250°С и давлении в головной части колонны от 1 до 50 мбар.This step can be carried out in suitable equipment, such as a distillation column, typically at a column bottom temperature of 180 to 250°C and a column head pressure of 1 to 50 mbar.
Далее более подробно раскрываются основные аспекты реализации способа получения (поли)диаминодифенилметана по варианту 2.The main aspects of the implementation of the method for producing (poly)diaminodiphenylmethane according to variant 2 are disclosed in more detail below.
Стадия (1) варианта 2 аналогична стадии (1) варианта 1 за исключением того, что рецикловые изомерные диаминодифенилметаны не добавляют либо добавляют в количестве от более чем 0 до 25 мас.% от всего количества добавляемой рецикловой смеси. Stage (1) of variant 2 is similar to stage (1) of variant 1 except that recycled isomeric diaminodiphenylmethanes are not added or are added in an amount from more than 0 to 25 wt.% of the total amount of recycled mixture added.
Стадия (2) варианта 2 аналогична стадии (2) варианта 1 за исключением того, что формальдегид могут вводить полностью, т.е. в количестве 100% от всего количества вводимого в реакцию формальдегида, либо в виде первой части в количестве от 50 до менее чем 100% от всего количества вводимого в реакцию формальдегида. Stage (2) of variant 2 is similar to stage (2) of variant 1, except that formaldehyde can be introduced completely, i.e. in an amount of 100% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction, or in the form of a first part in an amount of from 50 to less than 100% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction.
Стадия (3): Добавление остальной части рецикловой смеси изомерных диаминодифенилметанов (в случае недобавления или добавления части МДА на первой стадии)Step (3): Addition of the remaining portion of the recycled mixture of isomeric diaminodiphenylmethanes (in case of non-addition or addition of part of the MDA in the first step)
К реакционной массе, полученной на стадии 2, добавляют остальную часть рецикловой смеси изомерных диаминодифенилметанов (МДА), составляющую от 75 до 100 мас.%, таким образом, что общее количество добавляемого МДА в смеси достигает значения не более 25 мас.% от исходной массы анилина, например, достигает значения в количестве от 5, или от 10, или от 15 мас.% и до 25 или до 20 мас.% от исходной массы анилина.The remaining portion of the recycled mixture of isomeric diaminodiphenylmethanes (MDA), comprising from 75 to 100 wt.%, is added to the reaction mass obtained in stage 2, such that the total amount of MDA added to the mixture reaches a value of no more than 25 wt.% of the initial mass of aniline, for example, reaches a value in an amount of from 5, or from 10, or from 15 wt.% and up to 25 or up to 20 wt.% of the initial mass of aniline.
Рецикловый МДА, подаваемый на стадию (1), может подаваться в виде твердого вещества, либо концентрированного раствора в анилине, либо расплава. МДА может содержать анилин и разные доли изомеров 4,4'-, 2,2'- и 2,4'-, а также примеси и гомологи. Преимущественно, в качестве МДА используют смесь димерных диаминодифенилметанов с содержанием не менее 50% 4,4'-МДА.Recycled MDA fed to stage (1) can be fed as a solid, or a concentrated solution in aniline, or a melt. MDA can contain aniline and different proportions of 4,4'-, 2,2'- and 2,4'- isomers, as well as impurities and homologues. Preferably, a mixture of dimeric diaminodiphenylmethanes containing at least 50% 4,4'-MDA is used as MDA.
Стадия (4*): добавление второй части водного раствора формальдегидаStage (4*): adding the second part of the aqueous formaldehyde solution
В случае, когда на стадии 2 используется часть формальдегида, т.е. менее 100% формальдегида, после стадии (3) осуществляют добавление второй части формальдегида. Вторая часть формальдегида составляет более чем 0% и до 50% от всего количества вводимого в реакцию формальдегида.In the case where part of the formaldehyde is used in stage 2, i.e. less than 100% of the formaldehyde, after stage (3) the second part of the formaldehyde is added. The second part of the formaldehyde is more than 0% and up to 50% of the total amount of formaldehyde introduced into the reaction.
Добавление обычно осуществляют при температуре от 30 до 80°С, предпочтительно от 40 до 80°С. The addition is usually carried out at a temperature of 30 to 80°C, preferably 40 to 80°C.
Стадия (4): повышение температуры и выдерживание реакционной массы, полученной на стадии 3 или (4*)Stage (4): increasing the temperature and maintaining the reaction mass obtained in stage 3 or (4*)
Реакционную массу, полученную на стадии 3, или, в случае осуществления стадии (4*), реакционную массу, полученную на стадии (4*), направляют на выдерживание при повышенных температурах. Повышение температуры предпочтительно проводить плавно. «Плавно» здесь и далее означает подъем температуры не более 5°С в минуту, предпочтительно не более 1 градуса в минуту. Выдерживание обычно осуществляют при температуре, не превышающей 80°С, например, в диапазоне температур от 30 до 80°С, предпочтительно при температуре от 40 до70°С. The reaction mass obtained in stage 3, or, in the case of stage (4*), the reaction mass obtained in stage (4*), is directed to holding at elevated temperatures. The temperature increase is preferably carried out smoothly. "Smoothly" here and below means a temperature increase of no more than 5°C per minute, preferably no more than 1 degree per minute. Holding is usually carried out at a temperature not exceeding 80°C, for example, in the temperature range from 30 to 80°C, preferably at a temperature from 40 to 70°C.
Стадии (5)-(9) варианта 2 аналогичны стадиям (3)-(7) варианта 1. Stages (5)-(9) of option 2 are similar to stages (3)-(7) of option 1.
Полученный согласно описанным выше стадиям (поли)диаминодифенилметан используют для получения (поли)дифенилметандиизоцианата.The (poly)diaminodiphenylmethane obtained according to the steps described above is used to produce (poly)diphenylmethane diisocyanate.
Настоящее изобретение также относится к способу получения (поли)дифенилметандиизоцианата, включающему взаимодействие (поли)диаминодифенилметана, полученного согласно настоящему изобретению, и фосгена с получением (поли)дифенилметандиизоцианата, а также к (поли)дифенилметандиизоцианату, полученному описанным способом.The present invention also relates to a method for producing (poly)diphenylmethane diisocyanate, comprising reacting (poly)diaminodiphenylmethane, obtained according to the present invention, and phosgene to produce (poly)diphenylmethane diisocyanate, as well as to (poly)diphenylmethane diisocyanate obtained by the described method.
(Поли)дифенилметандиизоцианат получают взаимодействием (поли)диаминодифенилметана и фосгена по реакции фосгенирования. (Poly)diphenylmethane diisocyanate is obtained by the interaction of (poly)diaminodiphenylmethane and phosgene in the phosgenation reaction.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, фосген используют в газообразном виде. Согласно другому варианту осуществления изобретения, фосген используют в растворенном виде, где в качестве растворителя используют известные из уровня техники растворители, конкретные примеры которых будут описаны далее.According to one embodiment of the invention, phosgene is used in gaseous form. According to another embodiment of the invention, phosgene is used in dissolved form, where the solvent used is known from the prior art, specific examples of which will be described below.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, фосгенирование проводят в газовой фазе как описано, например, в документах EP 1509496 A1 (опубл. 02.03.2003BASF AG [DE]), RU 2487115 C2 (опубл. 10.07.2013, BAYER [DE]), RU 2361856 C2 (опубл. 20.07.2009 BAYER [DE]).According to another embodiment of the invention, phosgenation is carried out in the gas phase as described, for example, in documents EP 1509496 A1 (published 02.03.2003 BASF AG [DE]), RU 2487115 C2 (published 10.07.2013, BAYER [DE]), RU 2361856 C2 (published 20.07.2009 BAYER [DE]).
Согласно другому варианту осуществления изобретения, фосгенирование проводят в присутствии инертного растворителя, как описано, например, в: US 5925783 A (опубл. 20.07.1999, BAYER [DE]), WO 2010149544 A2 (опубл. 29.12.2010, BASF SE [DE]). Здесь и далее под «инертным растворителем» подразумевают растворитель, не реагирующий с исходными и промежуточными соединениями, а также с продуктами реакции. Примерами таких растворителей служат, но не ограничиваются ими: хлорбензол, дихлорбензол, трихлорбензол, толуол, диоксан, диметилсульфоксид, ксилолы, хлорэтилбензол, монохлорбифенил, нафтилхлорид, диалкилфталаты или их смеси. Предпочтительно в качестве растворителя используют хлорбензол и дихлорбензол. Концентрация полиамина в растворителе, в случае его использования, как правило, составляет от 10 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 25 мас.%. According to another embodiment of the invention, phosgenation is carried out in the presence of an inert solvent, as described, for example, in: US 5925783 A (published 20.07.1999, BAYER [DE]), WO 2010149544 A2 (published 29.12.2010, BASF SE [DE]). Hereinafter, the term "inert solvent" means a solvent that does not react with the starting and intermediate compounds, as well as with the reaction products. Examples of such solvents include, but are not limited to: chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, toluene, dioxane, dimethyl sulfoxide, xylenes, chloroethylbenzene, monochlorobiphenyl, naphthyl chloride, dialkyl phthalates or mixtures thereof. Preferably, chlorobenzene and dichlorobenzene are used as the solvent. The concentration of the polyamine in the solvent, if used, is generally from 10 to 40 wt.%, preferably from 15 to 25 wt.%.
В другом варианте осуществления изобретения в качестве растворителя используют изоцианат. Такие способы описаны, например, в WO 96/16028 A1 (опубл. 30.05.1996, BAYER AG [DE]), WO 02/102763 A1 (опубл.27.12.2002 BASF AG [DE]).In another embodiment of the invention, an isocyanate is used as a solvent. Such methods are described, for example, in WO 96/16028 A1 (published 30.05.1996, BAYER AG [DE]), WO 02/102763 A1 (published 27.12.2002 BASF AG [DE]).
Фосгенирование проводят в любом известном из уровня техники оборудовании. Примерами такого оборудования являются, но не ограничиваются указанным: статические смесители, описанные, например, в US 5117048 А (опубл. 26.05.1992, BAYER AG [DE]), US 6576788 B1 (опубл. 10.06.2003, BASF AG [DE]); динамические смесители, описанные, например, в EP 2486975 B1 (опубл. 23.09.2015, WANHUA CHEMICAL GROUP CO [CN]), US 10112892 B2 (опубл. 30.10.2018, COVESTRO DEUTSCHLAND AG [DE]); реактора, имеющие две и более зоны, описанные, например, в US7851648B2 (опубл. 14.12.2010, BASF AG [DE]), RU 2446151 C2 (опубл. 27.03.2012, BAYER MATERIAL SCIENCE AG [DE]), WO 2012049158 A1 (опубл. 19.04.2012, BASF SE [DE]).Phosgenation is carried out in any equipment known from the prior art. Examples of such equipment include, but are not limited to: static mixers described, for example, in US 5117048 A (published 26.05.1992, BAYER AG [DE]), US 6576788 B1 (published 10.06.2003, BASF AG [DE]); dynamic mixers described, for example, in EP 2486975 B1 (published 23.09.2015, WANHUA CHEMICAL GROUP CO [CN]), US 10112892 B2 (published 30.10.2018, COVESTRO DEUTSCHLAND AG [DE]); reactors having two or more zones, described, for example, in US7851648B2 (published 14.12.2010, BASF AG [DE]), RU 2446151 C2 (published 27.03.2012, BAYER MATERIAL SCIENCE AG [DE]), WO 2012049158 A1 (published 19.04.2012, BASF SE [DE]).
Полученный с использованием (поли)диаминодифенилметана по изобретению (поли)дифенилметандиизоцианат характеризуется вязкостью 150-250 мПа⋅с при 25°С.The (poly)diphenylmethane diisocyanate obtained using (poly)diaminodiphenylmethane according to the invention is characterized by a viscosity of 150-250 mPa⋅s at 25°C.
Примеры осуществления изобретенияExamples of the invention
Пример 1. Получение димера для рециклаExample 1. Obtaining dimer for recycling
Коммерчески доступный образец (поли)диаминодифенилметана подвергали дистилляции в вакууме с отгонкой димерных компонентов. Состав смешанных димеров приведен в Табл. 2.A commercially available sample of (poly)diaminodiphenylmethane was distilled under vacuum to remove the dimeric components. The composition of the mixed dimers is given in Table 2.
Массовые концентрации компонентов в %*Table 2
Mass concentrations of components in %*
*- по данным ГХ-ПИД*- according to GC-FID data
Пример 2. Дозирование димерных компонентов на смешение с анилином. Мольное соотношение формальдегид/анилин Ф/А 0,465. Перегруппировка при 95°С (вариант 1 способа по настоящему изобретению)Example 2. Dosing of dimeric components for mixing with aniline. Formaldehyde/aniline molar ratio F/A 0.465. Rearrangement at 95°C (variant 1 of the method according to the present invention)
В трехгорлой колбе, снабженной механической мешалкой, капельной воронкой, термопарой, и обратным холодильником, создают инертную атмосферу путем продувания азота (на протяжении всего процесса) и загружают в колбу анилин (200 г). Затем к анилину прибавляют 53,5 г димерного МДА (состава по Табл. 2) и перемешивают до полного растворения димера. Приливают по каплям к полученной смеси 37,8% соляную кислоту (77,82 г, 0,807 моль), при этом реакционная масса разогревается до Tр.м.= 50°С и приобретает желтую окраску. Нагревают реакционную массу до 60°С, затем в течение 1 ч добавляют 34,4% формалина (87,3 г, 1,076 моль), не давая реакционной массе разогреваться выше 70°С. Массу интенсивно (500 об/мин) перемешивают верхнеприводной механической мешалкой. In a three-necked flask equipped with a mechanical stirrer, dropping funnel, thermocouple, and reflux condenser, create an inert atmosphere by blowing nitrogen (throughout the entire process) and load the flask with aniline (200 g). Then add 53.5 g of dimeric MDA (composition according to Table 2) to aniline and stir until the dimer is completely dissolved. Add 37.8% hydrochloric acid (77.82 g, 0.807 mol) dropwise to the resulting mixture, and the reaction mass heats up to Tр.м. = 50 °C and acquires a yellow color. Heat the reaction mass to 60 °C, then add 34.4% formalin (87.3 g, 1.076 mol) over 1 hour, preventing the reaction mass from heating above 70 °C. The mass is intensively mixed (500 rpm) with an overhead mechanical mixer.
Температуру реакционной массы доводят до 70°С и выдерживают при такой температуре 1 час. Затем нагревают реакционную массу до 95-98°С и перемешивают в течение 20 часов. Затем добавляют 50 мл анилина для лучшего разделения продуктов конденсации. После этого нейтрализуют реакционную массу гидроксидом натрия. Щелочь берется с избытком 5 мас.% по отношению к соляной кислоте. После этого реакционную массу переносят в делительную воронку при 90°С и сливают фазу рассола. Реакционную массу промывают три раза порциями по 200 мл горячей воды (60-80°С).The temperature of the reaction mass is brought to 70°C and maintained at this temperature for 1 hour. Then the reaction mass is heated to 95-98°C and stirred for 20 hours. Then 50 ml of aniline are added for better separation of the condensation products. After this, the reaction mass is neutralized with sodium hydroxide. The alkali is taken with an excess of 5 wt.% in relation to hydrochloric acid. After this, the reaction mass is transferred to a separatory funnel at 90°C and the brine phase is drained. The reaction mass is washed three times with 200 ml portions of hot water (60-80°C).
Затем отгоняют из продукта азеотропную смесь воды и анилина (1 фракция) и анилин (2 фракция) в системе для вакуумной перегонки. Затем отгоняют около 53,5 г возвратной фракции димеров. Получают 188,5 г остаточного полиамина.Then, the azeotropic mixture of water and aniline (fraction 1) and aniline (fraction 2) are distilled from the product in a vacuum distillation system. Then, about 53.5 g of the return fraction of dimers are distilled. 188.5 g of residual polyamine are obtained.
Условия синтезов и свойства кубовых продуктов по примерам приведены в Табл. 4.The synthesis conditions and properties of the distillation products for the examples are given in Table 4.
Пример 3. Дозирование димерных компонентов после стадии добавления формальдегида и перегруппировка при 95°С. Ф/А 0,5 (вариант 2Example 3. Dosing of dimeric components after the stage of adding formaldehyde and rearrangement at 95°C. F/A 0.5 (option 2) способа по настоящему изобретению)method of the present invention)
В четырехгорлой колбе, снабженной механической мешалкой, термопарой, обратным холодильником, двухпотоковым смесителем, и циркуляционным контуром с прямым холодильником, создают инертную атмосферу путем продувания азота (на протяжении всего процесса) и загружают в колбу анилин (200 г). К анилину с помощью перистальтического насоса приливают по каплям 35,6% соляную кислоту (82,72 г), при этом реакционная масса разогревается до Tр.м.= 50°С и приобретает желтую окраску. Реакционную массу охлаждают до 43°С путем циркуляции под действием перистальтического насоса через гибкий контур с холодильником с оборотной водой, затем в течение 1 ч добавляют 36,9% формалин (87,509 г) с помощью второго перистальтического насоса, не давая реакционной массе разогреваться выше 43°С. Одновременно в центральное сопло смесителя через контур циркуляции подают поток охлажденной циркулирующей реакционной смеси. Циркулирующую реакционную смесь отбирают из нижней части колбы, охлаждают в холодильнике и возвращают в колбу сверху через смеситель. Оба встречных потока частично смешиваются в смесителе. Дополнительно происходит интенсивное перемешивание верхнеприводной механической мешалкой. Сразу после окончания дозирования формальдегида, при поддержании температуры 43°С, добавляют смесь димеров МДА (53,76 г) в виде расплава с температурой 100°С. In a four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, thermocouple, reflux condenser, two-flow mixer, and a circulation loop with a direct condenser, an inert atmosphere is created by blowing nitrogen (throughout the entire process) and aniline (200 g) is loaded into the flask. 35.6% hydrochloric acid (82.72 g) is added dropwise to the aniline using a peristaltic pump, during which the reaction mass is heated to Tр.м. = 50 °C and acquires a yellow color. The reaction mass is cooled to 43 °C by circulation under the action of a peristaltic pump through a flexible loop with a condenser with circulating water, then 36.9% formalin (87.509 g) is added over the course of 1 hour using a second peristaltic pump, not allowing the reaction mass to heat up above 43 °C. At the same time, a flow of cooled circulating reaction mixture is fed into the central nozzle of the mixer through the circulation circuit. The circulating reaction mixture is taken from the bottom of the flask, cooled in a refrigerator and returned to the flask from above through the mixer. Both counter flows are partially mixed in the mixer. Additionally, intensive mixing with an overhead mechanical stirrer occurs. Immediately after the end of formaldehyde dosing, while maintaining a temperature of 43°C, a mixture of MDA dimers (53.76 g) is added in the form of a melt with a temperature of 100°C.
Температуру реакционной массы доводят до 53°С и выдерживают при такой температуре 1 час. Нагревают реакционную массу до 95-98°С и перемешивают в течение 20 часов. Затем добавляют 25 мл анилина для лучшего разделения продуктов конденсации. После этого нейтрализуют реакционную массу гидроксидом натрия. Щелочь берется с избытком 5 мас.% по отношению к соляной кислоте для полной нейтрализации соляной кислоты и гидролиза формамидов. После этого реакционную массу переносят в делительную воронку при 90°С и сливают фазу рассола. Промывают реакционную массу три раза порциями по 200 мл горячей воды (60-80°С).The temperature of the reaction mass is brought to 53°C and maintained at this temperature for 1 hour. The reaction mass is heated to 95-98°C and stirred for 20 hours. Then 25 ml of aniline are added for better separation of the condensation products. After this, the reaction mass is neutralized with sodium hydroxide. The alkali is taken with an excess of 5 wt.% in relation to hydrochloric acid for complete neutralization of hydrochloric acid and hydrolysis of formamides. After this, the reaction mass is transferred to a separatory funnel at 90°C and the brine phase is drained. The reaction mass is washed three times with 200 ml portions of hot water (60-80°C).
Затем отгоняют из продукта азеотропную смесь воды и анилина (1-я фракция) и анилин (2-я фракция) в системе для вакуумной перегонки. Отгонка осуществляется в вакууме мембранного насоса на масляной бане. На втором этапе собирают установку “trap to trap distillation”. Установка состоит из магнитной мешалки с подогревом и термопары, бани со сплавом Вуда, круглодонной колбы на 500 мл, насадки Вюрца, круглодонной двугорлой колбы-приемника на 500 мл. Контроль температуры паров осуществляют с помощью термопары. Разрежение создается с помощью масляного вакуумного насоса. Отгоняют остаточный анилин, другие летучие компоненты и около 55 г возвратной фракции димеров. Состав объединенной фракции димеров Примеров 2 и 3 приведен в Табл. 3:Then, the azeotropic mixture of water and aniline (1st fraction) and aniline (2nd fraction) are distilled from the product in a vacuum distillation system. Distillation is carried out in a vacuum of a membrane pump on an oil bath. At the second stage, a “trap to trap distillation” unit is assembled. The unit consists of a magnetic stirrer with heating and a thermocouple, a bath with Wood’s alloy, a 500 ml round-bottomed flask, a Wurtz packing, and a 500 ml round-bottomed two-necked receiving flask. The vapor temperature is controlled using a thermocouple. The vacuum is created using an oil vacuum pump. The residual aniline, other volatile components, and about 55 g of the return fraction of dimers are distilled. The composition of the combined fraction of dimers of Examples 2 and 3 is given in Table 3:
Таблица 3. Массовые концентрации компонентов в %Table 3. Mass concentrations of components in %
Получают кубовый полиамин, свойства продукта приведены в Табл. 4.A cubic polyamine is obtained, the properties of the product are given in Table 4.
Пример 4. Добавление димеров после дозирования 100% формальдегида и перегруппировка под давлением (вариант 2)Example 4. Addition of dimers after dosing with 100% formaldehyde and rearrangement under pressure (option 2)
В четырехгорлой колбе, снабженной магнитной мешалкой, термопарой, обратным холодильником, насадкой для циркуляции реакционной массы и системой подачи формалина, создают инертную атмосферу путем продувания азота (на протяжении всего процесса) и загружают в колбу 200 г (2,151 моль) чистого анилина. К полученной смеси с помощью перистальтического насоса приливают по каплям 61,260 г (0,634 моль) 35,6% соляной кислоты, при этом реакционная масса разогревается до Tр.м.= 50°С и приобретает желтую окраску.In a four-necked flask equipped with a magnetic stirrer, thermocouple, reflux condenser, reaction mass circulation nozzle and formalin supply system, an inert atmosphere is created by purging with nitrogen (throughout the entire process) and 200 g (2.151 mol) of pure aniline are loaded into the flask. 61.260 g (0.634 mol) of 35.6% hydrochloric acid are added dropwise to the resulting mixture using a peristaltic pump, whereupon the reaction mass is heated to T r.m. = 50°C and acquires a yellow color.
Контролируют температуру реакционной массы так, чтобы она находилась около 43оС, затем аккуратно прикапывают 91,008 г (1,118 моль) 36,9% водно-метанольного раствора формальдегида в течение 2,5 часов с помощью перистальтического насоса, не давая реакционной массе разогреваться выше 43°С. Одновременно подают поток циркулирующей реакционной смеси с помощью второго перистальтического насоса. Оба встречных потока частично смешиваются в насадке-форсунке. Затем 38,057 г димера МДА (состав по Табл. 3) добавляют в виде расплава сразу после окончания дозирования формальдегида при 43°С. Температуру реакционной массы поднимают до 80оС ступенчато (шаг 5°С) в течение 1 часа.The temperature of the reaction mass is controlled so that it is about 43 ° C, then 91.008 g (1.118 mol) of a 36.9% aqueous-methanol solution of formaldehyde are carefully dropped over 2.5 hours using a peristaltic pump, not allowing the reaction mass to heat up above 43 °C. At the same time, a flow of the circulating reaction mixture is fed using a second peristaltic pump. Both counter flows are partially mixed in the nozzle. Then 38.057 g of MDA dimer (composition according to Table 3) are added as a melt immediately after the end of formaldehyde dosing at 43 °C. The temperature of the reaction mass is raised to 80 ° C stepwise (in 5 °C increments) over 1 hour.
Далее реакционную массу загружают в атмосфере азота в реактор BÜCHI, где реакционную смесь нагревают до 120°С и выдерживают 2 часа после достижения этой температуры. Next, the reaction mass is loaded into a BÜCHI reactor in a nitrogen atmosphere, where the reaction mixture is heated to 120°C and maintained for 2 hours after reaching this temperature.
Затем загружают в реактор 61,260 г (0,643 моль) 42,0% раствора NaOH и проводят нейтрализацию при 120°С в течение 30 мин, затем сливают нижний неорганический слой. Далее трижды промывают реакционную массу порциями по 200 мл горячей дистиллированной воды при 90°С.Then 61.260 g (0.643 mol) of 42.0% NaOH solution are loaded into the reactor and neutralization is carried out at 120°C for 30 min, then the lower inorganic layer is drained. Next, the reaction mass is washed three times with 200 ml portions of hot distilled water at 90°C.
Затем отгоняют рецикловые анилин и МДА аналогично примерам 1 и 2. Свойства кубового продукта приведены в Табл. 4.Then the recycled aniline and MDA are distilled off similarly to examples 1 and 2. The properties of the still product are given in Table 4.
Пример 5. Перегруппировка при 130°С (вариант 2)Example 5. Rearrangement at 130°C (option 2)
Проводят синтез аналогично примеру 4, но финальную выдержку реакционной смеси проводят при 130°С.The synthesis is carried out similarly to example 4, but the final holding of the reaction mixture is carried out at 130°C.
Пример 6. Добавление димеров после дозирования 100% формальдегида и перегруппировка под давлением. Ф/А 0,526 (вариант 2)Example 6. Addition of dimers after dosing with 100% formaldehyde and rearrangement under pressure. F/A 0.526 (option 2)
В четырехгорой колбе, снабженной магнитной мешалкой, термопарой, обратным холодильником, насадкой для циркуляции реакционной массы и системой подачи формалина, создают инертную атмосферу путем продувания азота (на протяжении всего процесса) и в колбу загружают 400 г (4,295 моль) чистого анилина.. К полученной смеси с помощью перистальтического насоса приливают по каплям 129,763 г (1,267 моль) 35,6% соляной кислоты, при этом реакционная масса разогревается до Tр.м.= 50°С и приобретает желтую окраску.In a four-necked flask equipped with a magnetic stirrer, thermocouple, reflux condenser, nozzle for circulating the reaction mass and a formalin supply system, an inert atmosphere is created by blowing nitrogen (throughout the entire process) and 400 g (4.295 mol) of pure aniline are loaded into the flask. 129.763 g (1.267 mol) of 35.6% hydrochloric acid are added dropwise to the resulting mixture using a peristaltic pump, while the reaction mass is heated to T r.m. = 50°C and acquires a yellow color.
Контролируют температуру реакционную массы так, чтобы она находилась около 43оС, затем аккуратно прикапывают 184,116 г (2,262 моль) 36,9% водно-метанольного раствора формальдегида в течение 3 часов с помощью перистальтического насоса, не давая реакционной массе разогреваться выше 43°С. Одновременно подают поток циркулирующей реакционной смеси с помощью второго перистальтического насоса. Оба встречных потока частично смешиваются в насадке-форсунке. Затем 76,178 г димера МДА (состав по Табл. 3) добавляют в виде расплава сразу после окончания дозирования формальдегида при 43°С. Температуру реакционной массы поднимают до 80°С ступенчато (шаг 5°С) в течение 1 часа.The temperature of the reaction mass is controlled so that it is about 43 ° C, then 184.116 g (2.262 mol) of a 36.9% aqueous-methanol solution of formaldehyde are carefully dropped over 3 hours using a peristaltic pump, not allowing the reaction mass to heat up above 43 °C. At the same time, a flow of the circulating reaction mixture is fed using a second peristaltic pump. Both counter flows are partially mixed in the nozzle. Then 76.178 g of MDA dimer (composition according to Table 3) are added as a melt immediately after the end of formaldehyde dosing at 43 °C. The temperature of the reaction mass is raised to 80 °C stepwise (in 5 °C increments) over 1 hour.
Далее реакционную массу загружают в атмосфере азота в реактор BÜCHI, где реакционную смесь нагревают до 120°С и выдерживают 1 час после достижения этой температуры. Next, the reaction mass is loaded into a BÜCHI reactor in a nitrogen atmosphere, where the reaction mixture is heated to 120°C and maintained for 1 hour after reaching this temperature.
Затем загружают в реактор 131,659 г (1,356 моль) 41,2% раствора щелочи и проводят нейтрализацию при 120°С в течение 30 мин, затем сливают нижний неорганический слой. Далее трижды промывают реакционную массу порциями по 200 мл горячей дистиллированной воды.Then 131.659 g (1.356 mol) of 41.2% alkali solution are loaded into the reactor and neutralization is carried out at 120°C for 30 min, then the lower inorganic layer is drained. Next, the reaction mass is washed three times with 200 ml portions of hot distilled water.
Затем отгоняют рецикловые анилин и МДА аналогично примерам 1 и 2. Свойства кубового продукта приведены в Табл. 4.Then the recycled aniline and MDA are distilled off similarly to examples 1 and 2. The properties of the bottom product are given in Table 4.
Пример 7. Добавление димеров после дозирования 80% формальдегида и перегруппировка под давлением (вариант 2)Example 7. Addition of dimers after dosing with 80% formaldehyde and rearrangement under pressure (option 2)
В четырехгорлой колбе, снабженной магнитной мешалкой, термопарой, обратным холодильником, насадкой-смесителем формалина и контуром циркуляции реакционной массы, создают инертную атмосферу путем продувания азота (на протяжении всего процесса) и в колбу загружают 400 г (4,295 моль) анилина. К полученной смеси с помощью перистальтического насоса приливают по каплям 129,763 г (1,267 моль) 35,6% соляной кислоты, при этом реакционная масса разогревается до Tр.м.= 50°С и приобретает желтую окраску.In a four-necked flask equipped with a magnetic stirrer, thermocouple, reflux condenser, formalin mixer attachment and a circuit for circulation of the reaction mass, an inert atmosphere is created by blowing nitrogen (throughout the entire process) and 400 g (4.295 mol) of aniline are loaded into the flask. 129.763 g (1.267 mol) of 35.6% hydrochloric acid are added dropwise to the resulting mixture using a peristaltic pump, whereupon the reaction mass is heated to T r.m. = 50°C and acquires a yellow color.
Путем циркуляции через охлаждающий контур, поддерживают температуру реакционную массы так, чтобы она находилась около 43°С, затем аккуратно дозируют 147,293 г (1,810 моль) 36,9% формалина (в течение 3 часов) с помощью перистальтического насоса, не давая реакционной массе разогреваться выше 43°С. Одновременно подают поток циркулирующей реакционной смеси с помощью второго перистальтического насоса. Оба встречных потока частично смешиваются в насадке-форсунке. Затем 76,178 г димера МДА (состав по Табл. 3) добавляют в виде расплава сразу после окончания дозирования первой порции формальдегида, при 43°С. Поднимают температуру до 53°С, выдерживают при этой температуре 30 мин и затем добавляют оставшийся формалин - 36,823 г (0,452 моль).By circulating through the cooling circuit, maintain the temperature of the reaction mass so that it is approximately 43°C, then carefully dose 147.293 g (1.810 mol) of 36.9% formalin (over 3 hours) using a peristaltic pump, not allowing the reaction mass to heat up above 43°C. Simultaneously, feed a flow of the circulating reaction mixture using a second peristaltic pump. Both counter flows are partially mixed in the nozzle. Then 76.178 g of MDA dimer (composition according to Table 3) are added as a melt immediately after the end of dosing the first portion of formaldehyde, at 43°C. Raise the temperature to 53°C, maintain at this temperature for 30 min and then add the remaining formalin - 36.823 g (0.452 mol).
Температуру реакционной массы поднимают до 80°С ступенчато (шаг 5°С) в течение 1 часа, регистрируя время нагрева. The temperature of the reaction mass is raised to 80°C in steps (5°C step) over 1 hour, recording the heating time.
Далее реакционную массу загружают в атмосфере азота в реактор BÜCHI, где реакционную смесь нагревают до 120°С и выдерживают 1 час. Next, the reaction mass is loaded into a BÜCHI reactor in a nitrogen atmosphere, where the reaction mixture is heated to 120°C and held for 1 hour.
Затем загружают в реактор 131,659 г (1,356 моль) 41,2% раствора щелочи и проводят нейтрализацию при 120°С в течение 30 мин, затем сливают нижний неорганический слой. Далее трижды промывают реакционную массу порциями по 200 мл горячей дистиллированной воды при 90°С.Then 131.659 g (1.356 mol) of 41.2% alkali solution are loaded into the reactor and neutralization is carried out at 120°C for 30 min, then the lower inorganic layer is drained. Next, the reaction mass is washed three times with 200 ml portions of hot distilled water at 90°C.
Затем отгоняют рецикловые анилин и МДА аналогично примерам 2 и 3. Свойства кубового продукта приведены в Табл. 4.Then the recycled aniline and MDA are distilled off similarly to examples 2 and 3. The properties of the still product are given in Table 4.
Пример 8. Дробное добавление димеров и формальдегида, и перегруппировка под давлением (вариант 2)Example 8. Fractional addition of dimers and formaldehyde, and rearrangement under pressure (option 2)
В 60 л эмалированный реактор DeDietrich с рубашкой теплоносителя и мешалкой загружают раствор 0,762 кг МДА с содержанием компонентов, приведенным в Табл. 5, в 20,00 кг анилина. Загружают в реактор 6,39 кг 36,1% соляной кислоты, и охлаждают смесь до 35°С. Дозируют 8,122 кг 35,5% водно-метанольного формалина, поддерживая температуру 35°С. После этого дозируют в реактор 3,046 кг расплава МДА. Затем реакционную массу нагревают до 51°С и выдерживают 1 ч при этой температуре. После этого дозируют 1,433 кг 35,5% водно-метанольного формалина, поддерживая температуру 51°С. Затем смесь нагревают до 120°С и выдерживают 15 мин при этой температуре. Затем к смеси добавляют 3,0 кг анилина для разбавления. Затем прибавляют в реактор 7,14 кг 42% раствора NaOH и перемешивают при 110°С в течение 2 ч. Затем смесь охлаждают до 90°С, отстаивают в течение 45 мин и отделяют нижнюю фазу. Фазу пМДА дважды промывают H2O в количестве по 20 кг. Промытый пМДА подвергают ступенчатой дистилляции на серии колонных аппаратов для отгонки воды, анилина и димерного МДА. Кубовый остаток полиамина обладает вязкостью 103 мПа⋅с при 90°С.A 60 l DeDietrich enamelled reactor with a coolant jacket and a stirrer is loaded with a solution of 0.762 kg MDA with the component content given in Table 5 in 20.00 kg aniline. 6.39 kg 36.1% hydrochloric acid are loaded into the reactor and the mixture is cooled to 35°C. 8.122 kg 35.5% aqueous methanol formalin are dosed, maintaining the temperature at 35°C. After this, 3.046 kg of MDA melt are dosed into the reactor. Then the reaction mass is heated to 51°C and maintained at this temperature for 1 h. After this, 1.433 kg 35.5% aqueous methanol formalin are dosed, maintaining the temperature at 51°C. Then the mixture is heated to 120°C and maintained at this temperature for 15 min. Then 3.0 kg of aniline are added to the mixture for dilution. Then 7.14 kg of 42% NaOH solution are added to the reactor and stirred at 110°C for 2 h. Then the mixture is cooled to 90°C, settled for 45 min and the lower phase is separated. The pMDA phase is washed twice with 20 kg of H 2 O. The washed pMDA is subjected to stepwise distillation in a series of columns for distilling off water, aniline and dimeric MDA. The polyamine still has a viscosity of 103 mPa⋅s at 90°C.
Таблица 4. Результаты анализов продуктов по примерамTable 4. Results of product analysis by examples
* - По данным ВЭЖХ; * - According to HPLC data;
** - По данным ЯМР** - According to NMR data
При сравнении результатов разных примеров можно видеть, что несмотря на меньшее соотношение формальдегид-анилин в Примере 2 (0,465), чем в Примере 3 (0,5), в Примере 3 получается более «легкий» аминный продукт с низким соотношением тетрамер-тример (0,38 по сравнению с 0,45). Авторы изобретения считают, что это обусловлено способом ввода рециклового димера в Примере 3 после дозирования формальдегида, что снижает вероятность образования тяжелых олигомеров на начальных этапах реакции.When comparing the results of different examples, it can be seen that despite the lower formaldehyde-aniline ratio in Example 2 (0.465) than in Example 3 (0.5), a "lighter" amine product with a low tetramer-trimer ratio (0.38 compared to 0.45) is obtained in Example 3. The inventors believe that this is due to the method of introducing the recycled dimer in Example 3 after dosing the formaldehyde, which reduces the likelihood of the formation of heavy oligomers at the initial stages of the reaction.
В Примерах 4 и 5 соотношение формальдегид-анилин увеличено до 0,52, в то же время соотношение массы рециклового МДА и загрузочного анилина уменьшено до 0,19 по сравнению с 0,27 в Примерах 2 и 3. In Examples 4 and 5, the formaldehyde-aniline ratio is increased to 0.52, while the mass ratio of recycled MDA to feed aniline is reduced to 0.19 compared to 0.27 in Examples 2 and 3.
При этом соотношение тетрамер-тример немного увеличивается до 0,43, тример-димер до 0,50-0,52.In this case, the tetramer-trimer ratio increases slightly to 0.43, and the trimer-dimer ratio to 0.50-0.52.
Наибольшее соотношение формальдегид-анилин использовано в Примерах 6 -8. При этом соотношение тетрамер-тример относительно сильно (до 0,474) возрастает только в Примере 7, при способе дозировании 80% формальдегида до добавления рецикловых димеров и 20% формальдегида после дозирования рецикловых димеров и короткой выдержки. При этом в Примере 7 получается наиболее вязкий полиамин из серии (115 мПа⋅с при 90°С) с содержанием димеров 47%. В примере 8, при дозировании 20% димеров на стадии 1, соотношение М4/М3 составляет 0,44 и вязкость 103 мПа⋅с при 90°С.The highest formaldehyde-to-aniline ratio is used in Examples 6-8. The tetramer-to-trimer ratio increases relatively strongly (up to 0.474) only in Example 7, with the method of dosing 80% formaldehyde before adding recycled dimers and 20% formaldehyde after dosing recycled dimers and a short soak. In this case, Example 7 yields the most viscous polyamine of the series (115 mPa⋅s at 90°C) with a dimer content of 47%. In Example 8, with dosing 20% dimers at stage 1, the M4/M3 ratio is 0.44 and the viscosity is 103 mPa⋅s at 90°C.
Пример 9. ФосгенированиеExample 9. Phosgenation
Фосген (68 г, 0,68 моль), в виде 20% раствора в толуоле (340 г раствора) переливают в охлаждаемую баней со смесью льда и соли трехгорлую круглодонную колбу на 2000 мл при небольшом азотном дыхании. К перемешиваемому раствору при -2°С, добавляют по каплям раствор полученного по соответствующему примеру полиамина, (15,5 г, около 0,02 моль аминогрупп) в 250 г хлорбензола в течение 30 мин. Скорость прибавления регулируют так, чтобы температура реакционной массы не превышала 0-5°С, в течение 15 мин. Затем промывают капельную воронку еще 200 г хлорбензола. Полученную суспензию медленно, ступенчато, в течение 2,5-3 ч нагревают до 98°С для отделения хлороводорода. Отходящие газы (хлороводород, фосген) улавливают в системе ловушек с 10% раствором NaOH, при этом пары растворителей конденсируются в обратном холодильнике. После растворения осадка систему продувают током азота в массу раствора при 122°С в течение 30 мин с обратным холодильником. Раствор упаривают в вакууме до объема 20 мл и прогревают остаток на масляной бане в вакууме 0,23 мбар при 180°С в течение 30 мин. Phosgene (68 g, 0.68 mol) as a 20% solution in toluene (340 g of solution) is poured into a 2000 ml three-necked round-bottomed flask cooled with an ice-salt bath under slight nitrogen breathing. To the stirred solution at -2°C, a solution of the polyamine obtained according to the corresponding example (15.5 g, about 0.02 mol of amino groups) in 250 g of chlorobenzene is added dropwise over 30 min. The rate of addition is regulated so that the temperature of the reaction mass does not exceed 0-5°C, for 15 min. Then the dropping funnel is washed with another 200 g of chlorobenzene. The resulting suspension is slowly, stepwise, heated to 98°C over 2.5-3 h to separate the hydrogen chloride. The exhaust gases (hydrogen chloride, phosgene) are captured in a trap system with a 10% NaOH solution, while the solvent vapors are condensed in a reflux condenser. After the precipitate has dissolved, the system is purged with a stream of nitrogen into the solution mass at 122°C for 30 min with a reflux condenser. The solution is evaporated in a vacuum to a volume of 20 ml and the residue is heated in an oil bath in a vacuum of 0.23 mbar at 180°C for 30 min.
Продукт анализируют. Результаты анализа продуктов приведены в Табл. 5.The product is analyzed. The results of the product analysis are presented in Table 5.
Таблица 5. Результаты анализов продуктов пМДИTable 5. Results of analyses of pMDI products
Пример 10. СравнительныйExample 10. Comparative
Выполняют синтез полиамина по патенту US 4792624 с рециклом финального полиамина. Получают полиаминовые продукты с соотношением тетрамер/тример 0,52, тример/димер 0,46.The polyamine is synthesized according to patent US 4792624 with recycling of the final polyamine. Polyamine products with a tetramer/trimer ratio of 0.52 and a trimer/dimer ratio of 0.46 are obtained.
Из представленных примеров следует, что использование рецикла димеров диаминодифенилметанов согласно настоящему изобретению вместо рецикла финального полиамина согласно известному уровню техники (US 4792624) позволяет существенно снизить весовое отношение тетрамер/тример с 0,52 до примерно 0,38-0,48, а также поддерживать весовое отношение тример/димер на уровне выше 0,45, то есть то есть существенно повысить долю наиболее ценных тримерных олигомеров в финальном полиамине. В свою очередь, использование таких полиаминов, обогащенных тримерными олигомерами, для синтеза полиизоцианатов путем фосгенирования позволяет получить полиизоцианаты с регулируемой вязкостью, а также, сниженным содержанием фенилизоцианата, что иллюстрируется примером 9.It follows from the presented examples that the use of the recycle of diaminodiphenylmethane dimers according to the present invention instead of the recycle of the final polyamine according to the known prior art (US 4,792,624) makes it possible to significantly reduce the tetramer/trimer weight ratio from 0.52 to approximately 0.38-0.48, and also to maintain the trimer/dimer weight ratio at a level above 0.45, i.e. to significantly increase the proportion of the most valuable trimer oligomers in the final polyamine. In turn, the use of such polyamines enriched with trimer oligomers for the synthesis of polyisocyanates by phosgenation makes it possible to obtain polyisocyanates with controlled viscosity, as well as a reduced content of phenyl isocyanate, which is illustrated by example 9.
Claims (38)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RUPCT/RU2021/000435 | 2021-10-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023122824A RU2023122824A (en) | 2024-04-12 |
| RU2832614C2 true RU2832614C2 (en) | 2024-12-26 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860637A (en) * | 1971-01-26 | 1975-01-14 | Jefferson Chem Co Inc | Selective manufacture of 4,4{40 -isomer of diaminodiphenyl-methane |
| US4792624A (en) * | 1987-02-26 | 1988-12-20 | The Dow Chemical Company | Process for polymeric MDA, recycle of finished polymeric MDA |
| EP1167343A1 (en) * | 2000-06-28 | 2002-01-02 | Basf Aktiengesellschaft | Process for the production of an aromatic polyamine mixture |
| RU2398760C2 (en) * | 2005-12-08 | 2010-09-10 | Хантсмэн Интернэшнл Ллс | Diaminodiphenylmethane synthesis method |
| WO2017125302A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | Basf Se | Method for producing an aromatic polyamine mixture |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860637A (en) * | 1971-01-26 | 1975-01-14 | Jefferson Chem Co Inc | Selective manufacture of 4,4{40 -isomer of diaminodiphenyl-methane |
| US4792624A (en) * | 1987-02-26 | 1988-12-20 | The Dow Chemical Company | Process for polymeric MDA, recycle of finished polymeric MDA |
| EP1167343A1 (en) * | 2000-06-28 | 2002-01-02 | Basf Aktiengesellschaft | Process for the production of an aromatic polyamine mixture |
| RU2398760C2 (en) * | 2005-12-08 | 2010-09-10 | Хантсмэн Интернэшнл Ллс | Diaminodiphenylmethane synthesis method |
| WO2017125302A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | Basf Se | Method for producing an aromatic polyamine mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101376869B1 (en) | Process for Preparing Diamines and Polyamines from The Diphenylmethane Series | |
| RU2415129C2 (en) | Synthesis of polyisocyanates of diphenylmethane family | |
| JP5354851B2 (en) | Method for producing 4,4'-diphenylmethane diisocyanate | |
| EP1255728B1 (en) | Integrated process for the preparation of aromatic isocyanates and procedures for effecting the relative intermediate phases | |
| CN104203910A (en) | Method for producing isocyanates | |
| CN108884024B (en) | Preparation process of xylylene diisocyanate XDI | |
| US6720455B2 (en) | Process for the production of polyisocyanates of the diphenylmethane series with a reduced color value | |
| CN1610711A (en) | Method for producing MDI, especially 2,4'-MDI | |
| CN100548971C (en) | Process for preparing polyisocyanates | |
| US11542223B1 (en) | Process for preparing di- and polyamines of the diphenyl methane series | |
| JPS5824553A (en) | Manufacture of polyisocyanate | |
| RU2832614C2 (en) | Method of producing (poly)diaminodiphenylmethane and method of producing (poly)diphenylmethane diisocyanate | |
| KR20060128732A (en) | Process for preparing 4,4'-diphenylmethane diisocyanate | |
| US20110190535A1 (en) | Process for preparing polyaromatic polyisocyanate compositions | |
| RU2398760C2 (en) | Diaminodiphenylmethane synthesis method | |
| US7205439B2 (en) | Process for the preparation of di- and polyamines of the diphenylmethane series | |
| EP4345088B1 (en) | A process for preparing di- and polyamines of the diphenyl methane series | |
| US20240409502A1 (en) | Methods for producing (poly)diaminodiphenylmethane and (poly)diphenylmethane diisocyanate | |
| JP2006282666A5 (en) | ||
| RU2798849C1 (en) | Method for producing (poly)methylenedianiline (options) and method for producing (poly)polymethylene diisocyanate | |
| HK1056372A (en) | Process for producing polyisocyanates of the diphenyl methane series having reduced color value | |
| HK1137170A (en) | Process for producing diamines and polyamines of the diphenylmethane series | |
| HK1062296A (en) | Process for the preparation of polyisocyanates of the diphenylmethane group having a reduced color value |