Processus de carbonylation du TDI - Méthode en une étape

La synthèse du diisocyanate de toluène (TDI) à partir du dinitrotoluène (DNT) et du monoxyde de carbone (CO) peut être réalisée par un procédé en une ou deux étapes. Cet article présente d'abord la méthode en une étape.

Au cours des années 1970 et 1980, des pays comme les États-Unis, le Japon, l’ancienne République fédérale d’Allemagne et la Belgique ont mené des recherches sur la méthode en une étape. La réaction de synthèse du TDI à partir du DNT et du CO utilise souvent un réacteur multi-réservoirs continu. La réaction se produit généralement en phase liquide. La clé de cette méthode consiste à sélectionner un catalyseur approprié. Les catalyseurs de la réaction comprennent des chlorures ou des complexes de cyanure de métaux précieux tels que Pd, Rh, Pt, Ru, Ir, Re, Cs, Ag et Au. Les complexes de métaux halogénés comme le chlorure de palladium, le chlorure de germanium, le chlorure de vanadium et le chlorure de rhodium sont couramment utilisés. Le solvant est le o-dichlorobenzène, avec une pression d'environ 28 MPa, une température de 190°C, et un temps de réaction de 4 à 5 heures. Le taux de conversion du DNT est de 98 % et le rendement du TDI est de 46 %, avec certains sous-produits tels que les polyisocyanates, le 2-nitro-4-isocyanatométhyltoluène et le 4-nitro-2-isocyanatométhyltoluène.

De plus, pour améliorer le taux de conversion du DNT et le rendement en TDI, des cocatalyseurs tels que l'acide borique, la pyridine, l'acide formique, de petites quantités d'eau, des carbamates et des fluorures d'acyle peuvent être ajoutés.

En plus de la réaction en phase liquide mentionnée ci-dessus, des réactions en phase gazeuse ont été signalées. Par exemple, l'argent supporté sur de la pierre ponce ou le manganèse supporté sur de l'alumine peuvent catalyser la réaction du CO et du DNT à 195°C, ce qui donne un rendement TDI de 42 %. Un autre exemple est l'utilisation d'un catalyseur PdO-MoO3-Fe2O3 (2-6/1/1) supporté sur γ-Al2O3, réagissant à 210°C et 30 MPa, avec un rendement TDI de 32 à 35 %.

Un exemple de synthèse est le suivant : du DNT (10 %), un catalyseur (complexe chlorure de palladium isoquinoléine, 4 % en masse) et du trichlorure de molybdène co-catalyseur (1 %) sont ajoutés dans un réacteur continu à trois cuves avec o- solvant dichlorobenzène. Du CO est introduit et la réaction se déroule à 200°C et 20 MPa pendant 1 heure, ce qui donne un rendement en TDI de 75,2 %, un taux de conversion de 99,1 %, les produits comprenant 4,7 % de mono-isocyanates en plus du TDI.