一種甲苯二異氰酸酯生產過程中的脫水方法
2023-06-01 15:40:16 1
一種甲苯二異氰酸酯生產過程中的脫水方法
【專利摘要】本發明屬於甲苯二異氰酸酯生產【技術領域】，涉及一種甲苯二異氰酸酯生產過程中的脫水方法，甲苯二胺和光氣冷光氣化反應得到氨基甲醯氯、氨基鹽酸鹽和氯化氫的混合物物流進入光氣化反應塔，氨基甲醯氯和胺鹽鹽酸鹽反應生成甲苯二異氰酸酯，同時生成副產物氯化氫；氯化氫精餾塔塔底光氣和氯化氫的混合物物流分成兩股，大部分物流返回光氣化反應塔塔頂作為回流；剩餘物流進入含有活性炭作為催化劑的脫水罐，物流中的水和光氣在活性炭催化劑的作用下反應生成氯化氫和二氧化碳，脫去物流中的水；脫水後的物流進入光氣化反應塔的塔底繼續精餾，光氣化反應塔塔底出料進入光氣脫除塔進行下一步驟；其脫水工藝簡單，成本低，環境友好，脫水效果好。
【專利說明】一種甲苯二異氰酸酯生產過程中的脫水方法【技術領域】:
[0001]本發明屬於甲苯二異氰酸酯生產【技術領域】，涉及一種甲苯二異氰酸酯生產過程中脫除微量水的工藝，特別是一種高壓光氣化法生產甲苯二異氰酸酯過程中的脫水方法。
【背景技術】:
[0002]甲苯二異氰酸酯(TDI)是重要的異氰酸酯類產品，主要用於軟質聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯塗料、膠黏劑、彈性體和聚氨酯預聚體生產等領域，現有TDI的工業化生產大部分都是光氣化法，光氣化法又分為常壓法和高壓法。在高壓光氣化法中，甲苯二胺與光氣在惰性溶劑存在的條件下首先在反應器中進行冷光氣化反應，生成氨基甲醯氯、氨基鹽酸鹽和氯化氫，隨後將反應生成的混合物引入到熱反應器，一般以光氣化反應塔作為熱光氣化反應的主反應器。在光氣化反應塔中，氨基甲醯氯分解轉化為TDI，胺鹽鹽酸鹽分解成氯化氫和胺，光氣化後成為產品TDI，同時生成副產物氯化氫。反應副產物氯化氫從光氣化反應塔塔頂採出進入氯化氫精餾塔進行分離，在氯化氫精餾塔塔頂採出高純度的精製氯化氫，塔底光氣和氯化氫的混合物回光氣化反應塔的頂部作為回流；光氣化反應塔底部採出的TD1、惰性溶劑和反應生成的殘渣通過溶劑分離和TDI精餾等過程，最後得到純的產品TDI，溶劑返回流程循環使用。在實際的高壓光氣化法生產甲苯二異氰酸酯的過程中光氣化反應塔和氯化氫精餾塔腐蝕嚴重，因為甲苯二胺或惰性溶劑中含有微量的水分，進入光氣化反應塔和氯化氫精餾塔這個閉合循環系統時，由於系統的氣液平衡，水分將會在光氣化反應塔和氯化氫精餾塔中大量積累，與反應生成的氯化氫形成鹽酸，嚴重腐蝕光氣化反應塔和氯化氫精餾塔。現 有技術中為了減少這種腐蝕，提高開車率，把光氣化反應塔和氯化氫精餾塔及相應管路採用昂貴的哈氏合金，但是這種方法大大增加生產成本，經濟效益不明顯。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種高壓光氣化法生產甲苯二異氰酸酯過程中的脫水方法，使水分有效脫除，減輕對光氣化反應塔和氯化氫精餾塔的腐蝕，延長設備使用周期，提高開車率，降低成本。
[0004]為了實現上述目的，本發明的具體脫水工藝為:甲苯二異氰酸酯生產過程中，甲苯二胺和光氣在惰性溶劑存在的條件下在反應器中先進行冷光氣化反應，得到氨基甲醯氯、氨基鹽酸鹽和氯化氫的混合物物流進入光氣化反應塔，光氣化反應塔塔頂的絕對壓力控制為1.5~2.0MPa，塔釜溫度控制為140~160°C，在光氣化反應塔中氨基甲醯氯和胺鹽鹽酸鹽進一步反應生成甲苯二異氰酸酯(TDI)，同時生成副產物氯化氫；光氣化反應塔塔頂氣相經塔頂冷凝器冷凝後，液相返回光氣化反應塔塔頂作為回流，未被冷凝的氣相進入氯化氫精餾塔；氯化氫精餾塔塔頂溫度控制為-20~_15°C，絕對壓力控制為1.5~2.0MPa，氯化氫精餾塔塔頂氣相經塔頂冷凝器冷凝後，液相返回氯化氫精餾塔塔頂作為回流，未被冷凝的氣相作為精製後的氯化氫副產品採出；氯化氫精餾塔塔底光氣和氯化氫的混合物物流溫度為O~20°C，該物流分成兩股，總重量90~95%的物流返回光氣化反應塔塔頂作為回流；總重量5~10%的物流進入含有活性炭作為催化劑的脫水罐，物料在脫水罐中的停留20~30min，物流中的水和光氣在活性炭催化劑的作用下反應生成氯化氫和二氧化碳，脫去該股物流中的水，使得光氣化反應塔和氯化氫精餾塔閉合循環系統中的水含量減少90%以上，降低對光化反應塔和氯化氫精餾塔及相應管道的腐蝕，能使用不鏽鋼設備代替現有技術中使用的哈氏合金設備；脫水後的物流先進入光氣化反應塔的塔底繼續精餾，光氣化反應塔塔底出料進入光氣脫除塔進行甲苯二異氰酸酯生產的下一步驟。
[0005]本發明與現有技術相比，其脫水工藝簡單，成本低，環境友好，脫水效果好，能有效脫除高壓光氣化法生產甲苯二異氰酸酯過程中的水，降低光氣化反應塔和氯化氫精餾塔中水的含量，減輕對光化反應塔和氯化氫精餾塔及相應管道的腐蝕，延長設備使用周期，提高開車率，降低成本。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0006]圖1為現有技術中甲苯二異氰酸酯生產過程中光氣化反應塔和氯化氫精餾塔流程圖。
[0007]圖2為本發明涉及的脫水工藝流程圖。【具體實施方式】:
[0008]下面通過實施例並結合附圖作進一步說明。
[0009]實施例1:
[0010]本實施例在沒有脫水情況下分析不同位置處水的流量，在一年產6萬噸/年的TDI裝置中，原料甲苯二胺含有的100PPM水分(流量為0.592kg/h)造成了甲苯二異氰酸酯生產系統中在光氣化反應塔和氯化氫精餾塔中水分的富集，從冷光氣化反應階段I得到混合物物流I進入光氣化反應塔A，在光氣化反應塔A中氨基甲醯氯分解轉化為甲苯二異氰酸酯，胺鹽鹽酸鹽分解成氯化氫和胺，光氣化後成為產品TDI，同時生成副產物氯化氫，副產物氯化氫包含一部分光氣的物流2從光氣化反應塔A塔頂出來進入了氯化氫精餾塔B，物流3精製氯化氫從氯化氫精餾塔B塔頂作為產品採出，去尾氣處理系統II，塔底光氣和氯化氫的混合物物流4返回光氣化反應塔A塔頂作為回流，物流4的流量為5100kg/h ;光氣化反應塔A塔底物流5進入後面的光氣脫除塔III ;操作穩定後經分析得到，進入光氣化反應塔A的物流I中水的流量為0.592kg/h，從光氣化反應塔A到氯化氫精餾塔B的物流2中水的流量為95.54kg/h，從氯化氫精餾塔B塔頂離開的物流3中水的流量為0.584kg/h，從氯化氫精餾塔B返回光氣化反應塔A的物流4中水的流量為94.49kg/h，光氣化反應塔A塔底物流5中水的流量為0.004k/h,這些數據表明在光氣化反應塔A和氯化氫精餾塔B的循環迴路中水流量是進入光氣化反應塔A水流量的150倍以上，水在光氣化反應塔A和氯化氫精餾塔B內大量富集，由於大量富集的水與反應生成的氯化氫形成鹽酸，對光氣化反應塔A和氯化氫精餾塔B及相應管路造成嚴重腐蝕。
[0011]實施例2:
[0012]本實施例為脫水後不同位置處水的流量，一年產6萬噸/年的TDI裝置中，原料甲苯二胺含有的100PPM水分(流量為0.592kg/h)，造成甲苯二異氰酸酯生產系統中在光氣化反應塔和氯化氫精餾塔中水分的富集，從冷光氣化反應階段I得到混合物物流I進入光氣化反應塔A，在光氣化反應塔A中氨基甲醯氯分解轉化為甲苯二異氰酸酯，胺鹽鹽酸鹽分解成氯化氫和胺，光氣化後成為產品TDI,同時生成副產物氯化氫,副產物氯化氫包含一部分光氣的物流2從光氣化反應塔A塔頂出來進入了氯化氫精餾塔B，物流3精製氯化氫從氯化氫精餾塔B塔頂作為產品採出，去尾氣處理系統II，塔底光氣和氯化氫的混合物4流量為5100kg/h,該物流分成物流6和物流7兩股，物流6返回光氣化反應塔A塔頂作為回流，流量為4800kg/h (佔總流股94.12%);另一股物流7的流量為300kg/h (佔總流股5.88%)，物流7先經過一個含有活性炭作為催化劑的脫水罐C，物料在罐內停留時間為23min，在催化劑的作用下，物流中的水和光氣反應生成氯化氫和二氧化碳，這樣就基本除去了物流7中的水，從脫水罐C出來的物流7進入了光氣化反應塔A的塔頂，光氣化反應塔A塔底物流5進入後面的光氣脫除塔III ;操作穩定以後經過分析得到，進入光氣化反應塔A的物流I中水的流量為0.592kg/h，從光氣化反應塔A到氯化氫精餾塔B的物流2中水的流量為9.60kg/h，從氯化氫精餾塔B塔頂離開的物流3中水的流量為0.018kg/h，從氯化氫精餾塔B返回光氣化反應塔A 的物流4中水的流量為9.49kg/h，物流7中水的流量為0.57kg/h，光氣化反應塔A塔底物流5中水的流量為0.004k/h ;與實施例1相比，採用本發明方法脫水後光氣化反應塔A和氯化氫精餾塔B循環迴路中水的含量降低了 90%，能大大降低對光氣化反應塔A和氯化氫精餾塔B的腐蝕，把這兩個塔及相應的管路的材質從哈氏合金變為普通的不鏽鋼會大大降低成本。
【權利要求】
1.一種甲苯二異氰酸酯生產過程中的脫水方法，其特徵在於具體脫水工藝為:甲苯二異氰酸酯生產過程中，甲苯二胺和光氣在惰性溶劑存在的條件下在反應器中先進行冷光氣化反應，得到氨基甲醯氯、氨基鹽酸鹽和氯化氫的混合物物流進入光氣化反應塔，光氣化反應塔塔頂的絕對壓力控制為1.5~2.0MPa，塔釜溫度控制為140~160°C，在光氣化反應塔中氨基甲醯氯和胺鹽鹽酸鹽進一步反應生成甲苯二異氰酸酯，同時生成副產物氯化氫；光氣化反應塔塔頂氣相經塔頂冷凝器冷凝後，液相返回光氣化反應塔塔頂作為回流，未被冷凝的氣相進入氯化氫精餾塔；氯化氫精餾塔塔頂溫度控制為-20~-15°C，絕對壓力控制為1.5~2.0MPa,氯化氫精餾塔塔頂氣相經塔頂冷凝器冷凝後，液相返回氯化氫精餾塔塔頂作為回流，未被冷 凝的氣相作為精製後的氯化氫副產品採出；氯化氫精餾塔塔底光氣和氯化氫的混合物物流溫度為O~20°C，該物流分成兩股，總重量90~95%的物流返回光氣化反應塔塔頂作為回流；總重量5~10%的物流進入含有活性炭作為催化劑的脫水罐，物料在脫水罐中的停留20~30min，物流中的水和光氣在活性炭催化劑的作用下反應生成氯化氫和二氧化碳，脫去物流中的水，使得光氣化反應塔和氯化氫精餾塔閉合循環系統中的水含量減少90%以上，降低對光化反應塔和氯化氫精餾塔及相應管道的腐蝕，使用不鏽鋼設備代替現有技術中使用的哈氏合金設備；脫水後的物流先進入光氣化反應塔的塔底繼續精餾，光氣化反應塔塔底出料進入光氣脫除塔進行甲苯二異氰酸酯生產的下一步驟。
【文檔編號】C07C263/10GK103724229SQ201310681329
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】畢榮山, 譚心舜, 鄭世清, 韓傳貴, 葛繼軍, 曾民成, 張波 申請人:青島科技大學, 青島銀科恆遠化工過程信息技術有限公司