Introduction au processus de phosgénation de l'amine - Principes de base

La réaction entre l'amine et le phosgène (chlorure de carbonyle) pour synthétiser l'isocyanate est la méthode la plus importante pour produire des isocyanates. Actuellement, les usines d’isocyanates à grande échelle utilisent généralement le procédé de production de phosgénation.

Génération de phosgène

Le monoxyde de carbone et le chlore gazeux sont purifiés et séchés avant d'être mélangés selon un rapport molaire de CO = 1,1:1 et introduits dans un réacteur tubulaire. Utiliser du charbon actif comme catalyseur à une température d'environ 100°C, le taux de conversion peut atteindre 98 % à 100 %. La chaleur de réaction est évacuée par circulation d’eau chaude ou d’huile.

Initialement, une méthode de phosgénation à haute température en une étape a été utilisée pour préparer les isocyanates. En raison de nombreuses réactions secondaires et de faibles rendements, ce procédé a été éliminé. Il a ensuite été développé en un processus de phosgénation en deux étapes : une phosgénation à froid suivie d'une phosgénation à chaud.

Phosgénation à froid

La phosgénation à froid a lieu dans la plage stable de 0~70°C, impliquant principalement les réactions suivantes:

R-NH2 + COCl2 → R-NHCOCl + HCl

R-NH2 + HCl → R-NH2·HCl (les 2 ci-dessus sont les principales réactions)

R-NH2 + R-NHCOCl → R-NH2·HCl + R-NCO

R-NH2 + R-NCO → R-NHCONH-R

Phosgénation à chaud

La phosgénation à chaud implique une réaction ultérieure du liquide de réaction de phosgénation à froid avec du phosgène dans la plage stable de 80 à 100 °C.200°C. Les principales réactions qui se produisent au cours de ce processus sont les suivantes:

R-NHCOCl → R-NCO + HCl

R-NH2·HCl + COCl2 → R-NCO + 3HCl (Les 2 ci-dessus sont les principales réactions)

R-NH2·HCl + R-NCO → R-NHCONH-R + HCl

R-NHCONH-R + COCl2 → 2R-NCO + 2HCl + substances ressemblant à du goudron

D'après le processus de réaction de phosgénation, il est évident que les composés d'urée formés à partir de réactions secondaires consomment davantage de phosgène, produisant des déchets semblables à du goudron et réduisant le rendement en isocyanates. Par conséquent, pour réduire la formation de composés d'urée pendant la phosgénation à froid et augmenter le rendement en produits isocyanates, les composés aminés réagissent généralement d'abord avec de l'acide chlorhydrique ou du dioxyde de carbone pour former des sels de chlorhydrate ou de carbonate d'amine, en particulier pour les composés aliphatiques.

Méthodes de production industrielle d’isocyanates aromatiques

Malgré les différences de niveaux d'équipement adoptés par les différentes entreprises, les méthodes de production industrielle des isocyanates aromatiques suivent généralement ces étapes:

Les composés aminés sont dissous dans des solvants aromatiques inertes tels que l'aniline, le o-dichlorobenzène ou le toluène, et le phosgène est également préparé dans la même solution de solvant (ou sous forme gazeuse). Les deux réagissent dans un réacteur de phosgénation froid à des températures inférieures à 70°C.

La boue du réacteur de phosgénation froid est transportée vers 1 à 3 réacteurs de phosgénation chauds connectés en série. La température dans chaque réacteur est progressivement augmentée, généralement contrôlée dans la plage de 100~200°C (la limite supérieure de température est principalement déterminée par le point d'ébullition du solvant sélectionné), et du phosgène supplémentaire est fourni pendant plusieurs heures.

Le mélange réactionnel provenant du dernier réacteur de phosgénation chaud est soufflé avec un gaz inerte tel que de l'azote ou du méthane pendant plusieurs heures pour éliminer le sous-produit HCl et tout phosgène résiduel n'ayant pas réagi. Le solvant, les produits isocyanates et les résidus sont ensuite éliminés par distillation. Le rendement en isocyanates est généralement compris entre 85 % et 95 %.

Processus de production de phosgénation

Il existe cinq principaux procédés de production de phosgénation:

1  Processus de production de réacteurs batch

2  Processus de production continu de réacteurs

3  Processus de production à haute température en une seule étape

4  Processus de production sous pression

5  Processus de production continu de la tour