عملية الكربونيل لـ TDI - طريقة من خطوة واحدة

يمكن إجراء تخليق ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI) من ثنائي نيتروتولوين (DNT) وأول أكسيد الكربون (CO) إما من خلال عملية من خطوة واحدة أو من خطوتين. تقدم هذه المقالة أولاً طريقة الخطوة الواحدة.

خلال سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، أجرت دول مثل الولايات المتحدة واليابان وجمهورية ألمانيا الاتحادية السابقة وبلجيكا أبحاثًا حول طريقة الخطوة الواحدة. غالبًا ما يستخدم التفاعل التوليفي لـ TDI من DNT وCO مفاعلًا مستمرًا متعدد الخزانات. يحدث التفاعل عادة في الطور السائل. مفتاح هذه الطريقة هو اختيار المحفز المناسب. تشمل محفزات التفاعل الكلوريدات أو مجمعات السيانيد للمعادن الثمينة مثل Pd وRh وPt وRu وIr وRe وCs وAg وAu. يشيع استخدام مجمعات المعادن المهلجنة مثل كلوريد البلاديوم وكلوريد الجرمانيوم وكلوريد الفاناديوم وكلوريد الروديوم. المذيب هو ثنائي كلورو البنزين، بضغط حوالي 28 ميجا باسكال، ودرجة حرارة 190°ج، وزمن رد الفعل من 4-5 ساعات. معدل تحويل DNT هو 98%، وعائد TDI هو 46%، مع بعض المنتجات الثانوية مثل بولي إيزوسيانات، 2-نيترو-4-إيزوسياناتوميثيل تولوين، و4-نيترو-2-إيزوسياناتوميثيل تولوين.

علاوة على ذلك، لتحسين معدل تحويل DNT وإنتاجية TDI، يمكن إضافة المحفزات المساعدة مثل حمض البوريك، والبيريدين، وحمض الفورميك، وكميات صغيرة من الماء، والكربامات، وفلوريد الأسيل.

بالإضافة إلى تفاعل الطور السائل المذكور أعلاه، هناك تقارير عن تفاعلات الطور الغازي. على سبيل المثال، يمكن للفضة المدعمة بالخفاف أو المنغنيز المدعم بالألومينا أن تحفز تفاعل ثاني أكسيد الكربون وDNT عند 195°C، مما أدى إلى عائد TDI بنسبة 42٪. مثال آخر هو استخدام محفز PdO-MoO3-Fe2O3 (2-6/1/1) مدعوم على &غاما؛-Al2O3، ويتفاعل عند 210°C و30 ميجاباسكال، مع عائد TDI يتراوح بين 32-35%.

مثال على التوليف هو كما يلي: تتم إضافة DNT (10%)، المحفز (مجمع إيزوكينولين كلوريد البلاديوم، 4% بالكتلة)، والمحفز المساعد ثلاثي كلوريد الموليبدينوم (1%) إلى مفاعل مستمر ثلاثي الخزانات مع o- مذيب ثنائي كلورو البنزين. يتم إدخال ثاني أكسيد الكربون، ويستمر التفاعل عند 200°C و20 ميجا باسكال لمدة ساعة واحدة، مما يؤدي إلى إنتاج TDI بنسبة 75.2%، ومعدل تحويل قدره 99.1%، مع المنتجات بما في ذلك 4.7% من الأيزوسيانات الأحادية إلى جانب TDI.