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Title:
METHOD FOR PRODUCING ISOCYANATES BY THERMALLY SPLITTING CARBAMATES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/089098
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing isocyanates by thermally splitting carbamates, also known as carbamide acid ester or urethane. The carbamate splitting increases in significance as a phosgene-free method for producing isocyanates. Various apparatuses are proposed for technically performing the carbamate splitting, in particular columns (in EP 0 795 543), fluidized bed reactors (in EP 555 628 and in DE 199 07 648), falling film evaporators or thin film evaporators (in EP 0 092 738). The carbamate splitting can be carried out in the liquid or gas phase. The formation of high molecular weight byproducts is problematic when thermally splitting carbamates, said byproducts arising from continued reaction of the splitting products with themselves or with the initial materials. Said byproducts can lead to deposits in the apparatuses, thus limiting continuous operation and leading to loss of yield. The residues comprise in particular allophanates and isocyanurates. The byproducts also arise by the reaction of half-urethanes (semicarbamates, that is, a difunctional compound comprising a urethane and an isocyanate function, intermediate to splitting bisurethanes) with themselves. In order to prevent said problems, the split products isocyanate and alcohol must be separated from the carbamate split gas as quickly as possible. It is further known that the problems of back reaction and continued reaction are reduced in the course of splitting, in that the carbamate split is performed in the presence of solvents, because the reaction speed of the back reaction of isocyanate and alcohol (urethanization) and the continued reactions is dependent on the type of solvent and the dilution by the solvent. For example, J.H. Saunders and K.C. Frisch: Polyurethanes, Chemistry and Technology, 1962, P. 146, Table 10, Data on the reactivity of isocyanates having alcohols in the presence of different solvents.

Inventors:
BOCK MICHAEL (DE)
FRANZKE AXEL (DE)
BAUMANN ROBERT (DE)
STROEFER ECKHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/050557
Publication Date:
July 28, 2011
Filing Date:
January 18, 2011
Export Citation:
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Assignee:
BASF SE (DE)
BOCK MICHAEL (DE)
FRANZKE AXEL (DE)
BAUMANN ROBERT (DE)
STROEFER ECKHARD (DE)
International Classes:
C07C263/04; B01D3/00
Domestic Patent References:
WO2009115538A12009-09-24
Foreign References:
JPH02250857A1990-10-08
EP0795544A11997-09-17
EP0092738A11983-11-02
EP0795543A11997-09-17
EP0555628A21993-08-18
DE19907648A12000-08-24
EP0092738A11983-11-02
EP0795543B12001-10-31
EP1493475B12007-06-13
Other References:
J.H. SAUNDERS; K.C. FRISCH, POLYURETHANES, CHEMISTRY AND TECHNOLOGY, 1962, pages 146
Attorney, Agent or Firm:
KERN, Hedwig (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten durch thermische Spaltung von Carbamaten und destillative Auftrennung des Reaktionsgemisches der Carbamatspaltung, enthaltend das entsprechende Isocyanat und den entsprechenden Alkohol, in einer Kolonne (K) mit einem Verstärkungsteil (V) und einem Abtriebsteil (A), wobei das Carbamat (1 ) zwischen dem Verstärkungsteil (V) und dem Abtriebsteil (A) aufgegeben wird, und das Isocyanat als Bestandteil des Sumpfstromes (2) und der Alkohol als Bestandteil des Kopfstromes (3) der Kolonne (K) abgezogen wird, in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Lösungsmittel ein Zwischensieder mit einem Siedepunkt zwischen dem Siedepunkt des Isocyanats und dem Siedepunkt des Alkohols unter den Betriebsbedingungen der Carbamatspaltung eingesetzt wird, der im oberen Bereich des Verstärkungsteils (V) als externer Rücklauf (4) flüssig, in einer Reinheit > 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des externen Rücklaufs (4) und im Abtriebsteil (A) an einer oder mehreren Stellen als gasförmiger, überhitzter Strom (5) eingespeist wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein inertes Lösungsmittel in einem Siedepunkt im Bereich zwischen 70 und 350 °C unter Normaldruck eingesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein inertes Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 100 und 250°C eingesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol ein aliphatischer Monohydroxyalkohol, insbesondere Methanol, Butanol, Isobutanol, Methoxyethanol, Butoxyethanol oder 2-Methoxy-1-propanol ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsteil (A) der Kolonne (K) als Fallfilmverdampfer ausgebildet ist.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsteil (A) der Kolonne (K) mehrere hintereinander geschaltete Fallfilmverdampfer mit dazwischen angeordneten Verteilern aufweist.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren hintereinander geschalteten Fallfilmverdampfer katalytisch beschichtet ist/sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom (6) eines inerten Lösungsmittels an der Feedstelle für das Carbamat (1 ) der Kolonne (K) zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Lösungsmittel, das als Strom (6) an der Feedstelle für das Carbamat (1 ) der Kolonne (K) zugeführt wird, dieselbe Substanz enthält, die als Zwischensieder als externer Rücklauf (4) auf den oberen Bereich des Verstärkungsteils (V) sowie als gasförmiger, überhitzter Strom (5) im Abtriebsteil (A) zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der den dem Carbamat entsprechende Alkohol enthaltende Kopfstrom (3) gasförmig abgezogen und unmittelbar nach dem Abziehen desselben gequencht wird. 1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass 50 bis 100 % des bei der Spaltung des Carbamats entstehenden Isocyanats über Sumpf abgezogen werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung des Carbamats bei einer Betriebstemperatur zwischen 210 °C und

400 °C durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abtriebsteil (A) der Kolonne (K) Lord-Böden als Verweilzeitbö- den eingesetzt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeitböden mit Katalysator beschickt sind.

Description:
Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten durch thermische Spaltung von Carbamaten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten durch thermische Spaltung von Carbamaten, auch als Carbamidsäureester oder Urethane bekannt.

Die Carbamatspaltung gewinnt zunehmend an Bedeutung als phosgenfreies Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten. Zur technischen Durchführung der Carbamatspaltung wurden unterschiedliche Apparate vorgeschlagen, insbesondere Kolonnen (in EP 0 795 543), Wirbelschichtreaktoren (in EP 555 628 und in DE 199 07 648), Fallfilm- oder Dünnschichtverdampfer (in EP 0 092 738). Die Carbamatspaltung kann in der Flüssigoder in der Gasphase betrieben werden.

Problematisch bei der thermischen Spaltung von Carbamaten ist die Bildung von hochmolekularen Nebenkomponenten, die durch Weiterreaktion der Spaltprodukte mit sich selbst oder den Ausgangsstoffen entstehen. Diese können zu Ablagerungen in den Apparaten führen, damit den kontinuierlichen Betrieb einschränken und zu Ausbeuteverlusten führen. Die Rückstände enthalten insbesondere Allophanate und Isocyanurate. Die Nebenprodukte entstehen auch durch die Reaktion von Halburetha- nen (Semicarbamaten, d.h. eine Urethan- und eine Isocyanatfunktion enthaltende difunktionale Verbindung, Intermediate der Spaltung von Bisurethanen) mit sich selbst.

Um diese Probleme zu vermeiden, müssen die Spaltprodukte Isocyanat und Alkohol aus dem Carbamat-Spaltgas möglichst schnell voneinander getrennt werden. Es ist weiterhin bekannt, dass die Problematik der Rück- und Weiterreaktionen im Laufe der Spaltung reduziert wird, indem die Carbamat-Spaltung in Gegenwart von Lösungsmitteln durchgeführt wird, da die Reaktionsgeschwindigkeit der Rückreaktion von Isocyanat und Alkohol (Urethanisierung) sowie auch der Weiterreaktionen bekanntermaßen von der Art des Lösungsmittels und der Verdünnung durch das Lösungsmittel abhängig ist. Beispielsweise finden sich in J.H. Saunders und K.C. Frisch: Polyurethanes, Chemistry and Technology, 1962, S. 146, Tabelle 10, Angaben über die Reaktivität von Isocyanaten mit Alkoholen in Gegenwart unterschiedlicher Lösungsmittel. Durch Verdünnen der Carbamatspaltprodukte mit einem inerten Lösungsmittel wird die Bildung hochmolekularer Folgeprodukte zurückgedrängt; gleichzeitig dient das Lösungsmittel zur Ausschleusung dieser Nebenkomponenten und das Apparate-Fouling wird reduziert.

Die EP-B 0 795 543 beschreibt besonders geeignete Lösungsmittel zur thermischen Spaltung von Carbamaten, die einen definierten Siedepunkt oder aber einen engen Siedebereich aufweisen, und die als Destillationsschnitt von thermostabilen Flüssigkeiten gewonnen werden, ausgewählt aus der Gruppe der ortho-, meta- und para- Isomeren von Phenoxybiphenyl. Durch Einsatz derartiger Lösungsmittel beim thermischen Spalten von Carbamaten in Kolonnen kann die Sumpftemperatur der Kolonne, bei gleicher Spaltleistung und unveränderter mittlerer Temperatur im Reaktionsteil verringert werden, wodurch die Bildung von Neben- und Crackprodukten im Kolonnensumpf deutlich reduziert wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass der Rücklauf am Kolonnenkopf größtenteils aus Alkohol besteht und dass Phenoxybiphenyl kommerziell kaum verfügbar und damit teuer ist.

Es ist auch bekannt, die Geschwindigkeit der Urethanbildung durch Zusatz von Inhibitoren zu reduzieren. Als Inhibitoren der Urethanbildung sind beispielsweise Salzsäure, Benzoylchlorid oder p-Toluolsulfonsäure bekannt (vgl. Örtel: Polyurethane, 2. Auflage, 3.4.2, S. 92)

Es war demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen oder aliphatischen Isocyanaten durch thermische Spaltung der entspre- chenden Carbamate zur Verfügung zu stellen, das hohe Ausbeuten und einen niedrigen Anteil an Nebenprodukten bei wenig Fouling ermöglicht.

Die Lösung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten durch thermische Spaltung von Carbamaten und destillative Auftrennung des Reaktionsgemisches der Carbamatspaltung, enthaltend das entsprechende Isocyanat und den entsprechenden Alkohol in einer Kolonne mit einem Verstärkungsteil und einem Abtriebsteil, wobei das Carbamat zwischen dem Verstärkungsteil und dem Abtriebsteil aufgegeben wird, und das Isocyanat als Bestandteil des Sumpfstromes und der Alkohol als Bestandteil des Kopfstromes der Kolonne abgezogen wird, in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als inertes Lösungsmittel ein Zwischensieder mit einem Siedepunkt zwischen dem Siedepunkt des Isocyanats und dem Siedepunkt des Alkohols unter den Betriebsbedingungen der Carbamatspaltung eingesetzt wird, der im oberen Bereich des Verstärkungsteils als externer Rücklauf flüssig, in einer Reinheit > 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des externen Rücklaufs, und im Abtriebsteil an einer oder mehreren Stellen als gasförmiger, überhitzter Strom eingespeist wird. Der Zusatz von inerten Lösungsmitteln zur Verdünnung des Carbamat-Spaltgases und damit Reduzierung der Bildung von Nebenkomponenten ist bekannt. Inert bedeutet, wie üblich, dass das Lösungsmittel unter Verfahrensbedingungen nicht mit den Kom- ponenten des Reaktionsgemisches reagiert.

Es wurde gefunden, dass durch die Zugabe eines inerten Lösungsmittels, das ein Zwi- schensieder ist, d.h. das einen Siedepunkt zwischen dem Siedepunkt des Isocyanats und dem Siedepunkt des Alkohols unter Betriebsbedingungen aufweist, und der darü- ber hinaus in hoher Reinheit, d.h. in einer Reinheit > 95 Gew-%, eingesetzt wird, gleichzeitig erreicht werden kann, dass am Kopf der Kolonne der dem Carbamat entsprechende Alkohol in hoher Reinheit gewonnen werden kann, ohne dass der Rücklauf Alkohol enthält. Indem somit die Anwesenheit von Alkohol im flüssigen Rücklauf in der Kolonne vermindert oder ausgeschlossen wird, wird die Rückreaktion der Spaltproduk- te zum Carbamat im Verstärkungsteil verlangsamt. Würde hingegen der Rücklauf durch reinen Alkohol erzeugt werden, so würde der Verstärkungsteil erhöhte Konzentrationen an Alkohol aufweisen. Um eine maximale Gleichgewichtsverschiebung in Richtung der Spaltprodukte Isocyanat und Alkohol zu erreichen, muss jedoch der Alkohol so schnell wie möglich aus dem System entfernt werden. Weiterhin ist es demnach vorteilhaft, dass im Verstärkungsteil druckverlustarme Hochleistungspackungen mit einem Holdup von weniger als 5% auf das Leerrohrvolumen eingesetzt werden, um die Reaktion zu verlangsamen.

Im Abtriebsteil der Kolonne erfolgt überwiegend die Carbamatspaltung.

Die Reaktion ist stark endotherm. Sie muss in kurzer Verweilzeit, mit möglichst wenig Rückvermischung, erfolgen.

Wird die Spalttemperatur sehr hoch gewählt, beispielsweise über 300 °C, so kann der Abtriebsteil einem oder mehreren hintereinander geschalteten Fallfilmverdampfer umfassen. Ist die Spalttemperatur jedoch niedriger, beispielsweise unter 300 °C, so werden bevorzugt Verweilzeitböden eingesetzt, um den Zielumsatz zu erreichen.

Der Abtriebsteil der Kolonne, worin die Carbamatspaltung durchgeführt wird, ist dem- nach bevorzugt als Fallfilmverdampfer oder als Verweilzeitböden ausgebildet.

Als Verweilzeitboden können z. B. Tunnel-, Thormann- oder Lord-Böden, bevorzugt Lord-Böden beispielsweise wie in EP1493475B1 beschrieben, gewählt werden. Die Böden können auch von unten mit Dampf beheizt werden, um zusätzlich Energie für die endotherme Reaktion zur Verfügung zu stellen. Der Abtriebsteil wird bevorzugt so dimensioniert, dass am Sumpfverdampfer das gewünschte Maß der Carbamatspaltung erreicht wird, in der Regel mehr als 99 % des eingesetzten Carbamats. Um die Verweilzeit zu vergrößern, ist weiterhin eine sequentielle Abfolge von Fallfilmverdampfern mit Neuverteilung über einen Verteiler auf den jeweils nächsten Fallfilmverdampfer möglich.

Vorteilhaft kann der eine oder die mehreren hintereinander geschalteten Fallfilmver- dampfer oder die Verweilzeitböden katalytisch beschichtet sein.

Werden Verweilzeit- oder insbesondere Lord-Böden eingesetzt, so kann ein immobilisierter heterogener Katalysator oder ein Suspensionskatalysator auf den Böden verwendet werden.

Die Carbamatspaltung wird insbesondere bei einer Temperatur zwischen 210 °C und 400 °C durchgeführt.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können übliche Carbamate (auch als Carbamidsäureester oder Urethane bezeichnet), bevorzugt Biscarbamate, zur Spaltung eingesetzt werden. Diese Carbamate basieren üblicherweise auf der allgemein bekannten Umsetzung von Aminen, vorzugsweise von Di- oder Polyaminen, bevorzugt von Diaminen, mit Harnstoff und mindestens einem Alkohol. Besonders bevorzugt erfolgt die Umsetzung des Diamins oder Polyamins zum entsprechenden Carbamat mit Carbonaten in Gegenwart von Alkoholaten als Base wie es in WO 2009/1 15538 beschrieben wird.

Als Alkohole zur Herstellung der Carbamate eignen sich prinzipiell alle aliphatischen Alkohole. Vorzugsweise werden solche ausgewählt, deren Siedepunkte sich hinreichend vom Siedepunkt der Isocyanate unterscheiden, um eine optimale Trennung zu gewährleisten. Besonders bevorzugt werden zur Herstellung des Carbamats aliphatische Monohydroxyalkohole mit 1 bis 4 C-Atomen pro Molekül, d.h. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol und/oder Isobutanol, eingesetzt. Bevorzugt sind wei- terhin Alkohole mit mindestens einem Sauerstoffheteroatom, insbesonder 2- Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 2-Propoxyethanol, 2-Butoxyethanol, 2-Methoxy-1 - propanol und/oder 1 -Methoxy-2-propanol.

Als Amine werden bevorzugt 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiamin (TDA), 2,2', 2,4'- und/oder 4,4'-Diaminodiphenylmethan (MDA) und/oder höhere Homologe (Poly- phenylenpolymethylenpolyamine, pMDA), 1 ,6-Hexamethylendiamin (HDA), 1 -Amino- 3,3,5-trimethyl-5-aminomethylcyclohexan (im Folgenden auch als Isophorondiamin, IPDA bezeichnet), 1 ,5- und/oder 1 ,8-Diaminonaphthalin, 4,4'-Diaminodiphenyl, 1 ,3- und/oder 1 ,4-Diaminobenzol, 2,4- und/oder 2,6-Hexahydrotoluylendiamin und/oder 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Dicyclohexylmethandiamin eingesetzt. Die Strukturen der ein- gesetzten Amine determinieren die Strukturen der nach der thermischen Spaltung erhältlichen Isocyanate. Besonders bevorzugt basieren die eingesetzten Urethane auf 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiamin (TDA), 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diaminodiphenyl- methan (MDA) und/oder höhere Homologe (Polyphenylenpolymethylenpolyamine, pMDA), 1 ,6-Hexamethylendiamin (HDA), Isophorondiamin (IPDA) und/oder 1 ,5-Di- aminonaphthalin als Amin-Komponente und Methanol, n-Propanol, Isopropanol, n- Butanol, oder insbesondere Isobutanol oder 2-Methoxyethanol als Alkohol.

Insbesondere werden demnach die folgenden Diurethane oder Polyurethane zur Spaltung eingesetzt: 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisobutylurethan, 2,4- und/oder 2,6-Tolu- ylendimethoxyethylurethan, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendipropylurethan, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendimethylurethan, 1 ,5-Naphthylendiisobutylurethan, 1 ,5-Naphthylendi- methoxyethylurethan, 1 ,5-Naphthylendipropylurethan, 1 ,5-Naphthylendimethylurethan, 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandiisobutylurethan, 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2' Diphenylmethandimethoxyethylurethan, 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandipro- pylurethan, 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Diphenylmethandimethylurethan, Polyphenylen- polymethylenpoylmethoxyethylurethan, Polyphenylenpolymethylenpoylmethylurethan, Polyphenylenpolymethylenpolypropylurethan, Polyphenylenpolymethylenpolyisobutyl- urethan, 1 ,6-Hexamethyldiisobutylurethan, 1 ,6-Hexamethylendimethoxyethylurethan, 1 ,6-Hexamethylendipropylurethan, 1 ,6-Hexamethylendimethylurethan, Isophorondiiso- butylurethan, Isophorondimethoxyethylurethan, Isophorondipropylurethan und/oder Isophorondimethylurethan, wobei auch Mischungen der genannten Urethane zur Spaltung eingesetzt werden können.

Besonders bevorzugt werden die folgenden Isocyanate durch thermische Spaltung der entsprechenden Diurethane hergestellt: 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 2,2'-, 2,4'- und/oder 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan (MDI), Polyphenylenpoly- methylenpolyisocyanat (pMDl), 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 1 -Amino-3,3,5- trimethyl-5-aminomethylcyclohexan (Isophorondiisocanat, IPDI) und/oder 1 ,5-Diisocya- natonaphthalin (NDI).

Bevorzugt wird als inertes Lösungsmittel ein solches eingesetzt, das einen Siedepunkt zwischen 70 und 350 °C unter Normalbedingungen aufweist.

Besonders bevorzugt ist das inerte Lösungsmittel ein Zwischensieder mit einem Sie- depunkt zwischen 100 °C und 250 °C. Geeignete inerte Lösungsmittel sind insbesondere Tetralin, Diphyl (Gemisch aus Biphenyl und Diphenylether), Biphenyl, Diphenylether, die isomeren Benzyltoluole, die isomeren Dibenzyltoluole, Dibenzylether, die isomeren Trichlorbenzole, die isomeren Dichlortoluole, die isomeren Diethyltoluole, die isomeren Diethylbenzole, die isomeren Dipropylbenzole, die isomeren Diisopropylbenzole und/oder die isomeren Tetramethylbenzole.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich inertes Lösungsmittel an der Feedstelle für das Carbamat, das der Spaltung zugeführt wird, mit eingespeist. Das Lösungsmittel kann flüssig, tauend (gerade total verdampft), oder bevorzugt gasförmig zugeführt werden.

Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um dasselbe Lösungsmittel, das auch als externer Rücklauf flüssig auf den Verstärkungsteil und als gasförmiger, überhitzter Strom im unteren Bereich des Abtriebsteils eingespeist wird. Zusätzlich kann tauender oder überhitzter Wasserdampf an mehreren Stellen im Abtriebsteil der Kolonne eingebracht werden.

Vorteilhaft wird der aus dem Verstärkungsteil abgezogene Brüden gequencht.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin wesentlich, dass der gequenchte Brüden nicht aus reinem Alkohol besteht, sondern 10 bis 95 Vol.-% Lösungsmittel, bevorzugt 50 bis 95 Vol.-% Lösungsmittel, enthält. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung sowie von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Einer Kolonne K mit Verstärkungsteil V und Abtriebsteil A wird im mittleren Bereich derselben ein Strom 1 des zu spaltenden Carbamats zugeführt.

Aus dem Sumpf des Abtriebsteils A wird ein Strom 2, enthaltend das entsprechende Isocyanat, und über Kopf des Verstärkungsteils V ein Strom 3, enthaltend den entsprechenden Alkohol, abgezogen.

Im oberen Bereich des Verstärkungsteils V wird ein Strom 4, enthaltend einen Zwi- schensieder mit einem Siedepunkt zwischen dem Siedepunkt des über Sumpf abgezo- genen Isocyanats und dem Siedepunkt des über Kopf abgezogenen Alkohols, mit einer Reinheit > 95 %, flüssig zugeführt. Im unteren Bereich des Abtriebsteils A wird ein Strom 5, enthaltend den gasförmigen, überhitzten Zwischensieder, zugeführt. In der in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich ein Strom desselben Zwischensieders, Strom 6, zusammen mit dem zu spaltenden Carbamat, Strom 1 , dem mittleren Bereich der Kolonne K zugeführt.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 a: Spaltung oberhalb von 300°C (erfindungsgemäß)

Es wird eine Spaltapparatur wie in Figur 1 beschrieben, eingesetzt. Die Apparatur verfügt über 6 theoretische Trennstufen im Verstärkungsteil V und einer theoretischen Trennstufe im Abtriebsteil A. Der Abtriebsteil A besteht aus einem stehenden Rohrbündel.

2,5 kg/h einer 20 gew.-%igen Lösung von 2,4-Toluylen-bis(0-diisobutylcarbamat) (Strom 1 ) in 1 ,2,4-Trichlorbenzol werden mit 120 °C in die Spaltapparatur oberhalb des Abtriebsteils gefahren.

Die Kolonne wird bei einem Druck von 10 bar betrieben. Am Kolonnenfeed werden zusätzlich 1 ,0 kg/h bei 339 °C/10 bar siedendes 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Strom 6) zudosiert. Am Kolonnenkopf werden 2,3 kg/h 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Strom 4) mit einer Reinheit von 99,5 % bei 300 °C auf den Flüssigverteiler gegeben. Die Sumpftemperatur beträgt 348 °C. Am Kolonnensumpf werden 0,053 kg/h N 2 (Strom 5) und 0,4 kg/h 1 ,2,4-Trichlorbenzoldampf (350°C) zum Strippen des Alkohols zugeführt. Am Sumpfausgang der Kolonne werden 3,6 kg/h einer Mischung (Strom 2) abgezogen, enthaltend 248 g/h 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI), 149 ppm Semicarbamate und 23,3 g/h hochsiedende Nebenkomponenten. Der 1 ,2,4-Trichlorbenzolgehalt beträgt 92,4%.

Am Kopf der Apparatur werden bei 318 °C 2,66 kg/h einer Mischung enthaltend 8,3 Gew.-% Isobutanol und 0,1 Gew.-% 2,4-TDI sowie weniger als 100 ppm an Semicarbamaten abgezogen.

Das an zwei Stellen eingespeiste 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Ströme 6, 4) hat jeweils dieselbe Zusammensetzung (Reinheit: 99,5 %).

Die Gesamtausbeute an 2,4-TDI in Sumpf- und Kopfprodukt beträgt 92,9 %. Beispiel 1 b: Spaltung oberhalb von 300°C (zum Vergleich)

Es wird eine Spaltapparatur wie in Figur 1 beschrieben, eingesetzt. Die Apparatur verfügt über 6 theoretische Trennstufen im Verstärkungsteil V und einer theoretischen Trennstufe im Abtriebsteil A. Der Abtriebsteil A besteht aus einem stehenden Rohrbündel.

2,5 kg/h einer 20 gew.-%igen Lösung von 2,4-Toluylen-bis(0-diisobutylcarbamat) (Strom 1 ) in 1 ,2,4-Trichlorbenzol werden mit 120 °C in die Spaltapparatur oberhalb des Abtriebsteils gefahren.

Die Kolonne wird bei einem Druck von 10 bar betrieben. Am Kolonnenfeed werden zusätzlich 1 ,0 kg/h bei 339 °C/10 bar siedendes 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Strom 6) zudosiert. Am Kolonnenkopf wird jedoch kein 1 ,2,4-Trichlorbenzol zugegeben, sondern ein Kondensator mit dem Rücklaufverhältnis von 0,8 betrieben. Die Sumpftemperatur beträgt 348 °C. Am Kolonnensumpf werden 0,12 kg/h N 2 (Strom 5) und 0,4 kg/h 1 ,2,4- Trichlorbenzol (350 °C) zum Strippen des Alkohols zugeführt. Am Sumpfausgang der Kolonne werden 2,3 kg/h einer Mischung (Strom 2) abgezogen, enthaltend 214 g/h 2,4- TDI, 15 ppm Semicarbamate und 34,5 g/h hochsiedende Nebenkomponenten. Der 1 ,2,4-Trichlorbenzolgehalt beträgt 89,2%.

Am Kopf der Apparatur werden bei 296 °C 1 ,71 kg/h einer Mischung enthaltend 12,9 Gew.-% Isobutanol und 1 ,7 Gew.-% 2,4-TDI sowie weniger als 100 ppm an Semicarbamaten abgezogen. Die Gesamtausbeute an 2,4-TDI in Sumpf und Kopf beträgt lediglich 89,5%.

Beispiel 2: Spaltung unterhalb von 300°C (erfindungsgemäß)

Es wird eine Spaltapparatur wie in Figur 1 beschrieben eingesetzt. Die Apparatur ver- fügt über 10 theoretische Trennstufen im Verstärkungsteil V und 30 theoretische Trennstufen im Abtriebsteil A. Der Abtriebsteil verfügt über keinen eigenen Verdampfer. Die Apparatur verfügt im Verstärkungsteil über druckverlustarme Gewebepackungen mit einem Holdup von weniger als 5% bezogen auf den Leerrohrquerschnitt. Der Abtriebsteil besteht aus 30 Verweilzeitböden wie in EP 1493475 B1 beschrieben.

1 ,0 kg/h einer 50 gew.-%igen Lösung von 2,4-Toluylen-bis(0-diisobutylcarbamat) (Strom 1 ) in 1 ,2,4-Trichlorbenzol werden mit 180 °C der Spaltapparatur oberhalb des Abtriebsteils (Stufe 30 von unten) zugeführt. Die Kolonne wird bei einem Druck von 4 bar betrieben. Am Kolonnenfeed (Stufe 30 von unten) werden zusätzlich 2,37 kg/h bei 281 °C überhitztes gasförmiges 1 ,2,4- Trichlorbenzol (Strom 6) zudosiert. Weiterhin werden auf Stufe 15 von unten 0,49 kg/h überhitztes 1 ,2,4-Trichlorbenzol bei 281 °C zudosiert. Am Kolonnenkopf werden 0,95 kg/h 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Strom 4) mit einer Reinheit von 99,5 % bei 250 °C auf den Flüssigverteiler gegeben. Die Sumpftemperatur beträgt 270 °C. Am Kolonnensumpf werden 0,03 kg/h N 2 (Strom 5) zum Strippen des Alkohols und 1 ,17 kg/h gasförmiges 1 ,2,4-Trichlorbenzol bei 281 °C zur Energiezufuhr eingespeist. Am Sumpfausgang der Kolonne werden 3,8 kg/h einer Mischung (Strom 2) abgezogen, enthal- tend 5,1 Gew.-% 2,4-TDI.

Am Kopf der Apparatur werden bei 264 °C 2,0 kg/h einer Mischung enthaltend 9,2 Gew.-% Isobutanol und 0,05 Gew.-% 2,4-TDI sowie weniger als 100 ppm an Semicarbamaten abgezogen.

Das an vier Stellen eingespeiste 1 ,2,4-Trichlorbenzol (Rücklauf, Strom 6, Stufe 15, Sumpf) hat jeweils dieselbe Zusammensetzung (Reinheit: 99,5 %).

In dieser bevorzugten Ausführung werden weder Verdampfer noch Kondensatoren eingesetzt. Ein Wärmeübertrager-Fouling im Spalter ist damit ausgeschlossen.