ES2334065T3 - Procedimiento de produccion de isocianatos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de producción de un isocianato, que comprende: a) hacer reaccionar al menos una amina con fosgeno, opcionalmente en la presencia de un disolvente, para producir un isocianato correspondiente y una corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias inertes, b) separar la corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias inertes en una secuencia al menos de dos fases de etapas de absorción que comprende (1) al menos una etapa de absorción isotérmica y (2) al menos una etapa de absorción adiabática, para obtener (i) una corriente de cloruro de hidrógeno que contiene no más de 0,5% en peso, basándose en el peso total de la corriente de cloruro de hidrógeno, de fosgeno y (ii) una corriente de fosgeno líquido, y c) reciclar la corriente de fosgeno líquido (ii) a la etapa a).
Description
Procedimiento de producción de isocianatos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de isocianatos en el que la mezcla
de vapor formada cuando se hacen reaccionar el fosgeno y amina se
somete a al menos un tratamiento de absorción isotérmica y al menos
un tratamiento de absorción adiabática.
La producción de isocianatos se conoce bien en
la técnica anterior. Como regla, fosgeno se usa en un exceso
estequiométrico con respecto a la amina o una mezcla de dos o más
aminas. Los procedimientos para la producción de isocianatos
orgánicos a partir de aminas primarias y fosgeno se describen en la
bibliografía, por ejemplo en Ullmann's Enciclopedia of Industrial
Chemistry, 5^{a} Edición, Vol. A 19 p. 390 ff., VCH
Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1991 y G. Oertel (Ed.)
Poliurethane Handbook, 2^{a} Edición, Hanser Verlag, Munich, 1993,
p. 60 ff. así como G. Wegener et al. Applied Catalysis A:
General 221 (2001), p. 303-335, Elsevier Science
B.V.
La síntesis del fosgeno usado en la fosgenación
de la amina se conoce bien y se describe, por ejemplo, en Ullmann's
Enciclopedia of Industrial Chemistry, 3a Edición, Vol. 13, p.
494-500. Otros procedimientos para la producción de
fosgeno se describen, por ejemplo, en el documento US 4764308 y WO
03/072237. A escala industrial, fosgeno se produce principalmente
mediante reacción de monóxido de carbono con cloro, preferiblemente
sobre carbón activado como catalizador. La reacción en fase gaseosa
altamente exotérmica se lleva a cabo a temperaturas de al menos
250ºC a como mucho 600ºC, como regla en los reactores con camisa y
de tubo. El calor de reacción se puede disipar de diversas maneras,
por ejemplo, mediante un medio de intercambio de calor líquido, como
se describe, por ejemplo, en el documento WO 03/072237, o mediante
enfriamiento por calor mediante un circuito de enfriamiento
secundario con utilización simultánea del calor de reacción con el
fin de generar vapor, como se describe, por ejemplo, en el documento
US 4.764.308.
En la fosgenación de amina, el fosgeno sin
reaccionar se produce la mayoría de las veces al menos en parte en
forma gaseosa conjuntamente con el cloruro de hidrógeno liberado.
Las fracciones de fosgeno y cloruro de hidrógeno todavía contienen
en la corriente de producto que lleva isocianato líquido se separan
durante el curso de la pase de procesamiento del isocianato. Como
regla, esta corriente de producto todavía puede contener fracciones
de disolvente, gases inertes, tales como por ejemplo nitrógeno y
monóxido de carbono, y productos de la síntesis de fosgeno, tales
como dióxido de carbono y posiblemente isocianato incorporado. Con
el fin de poner en marcha en procedimiento para la producción de
isocianatos tan económicamente como sea posible, es esencial
recuperar el exceso de fosgeno con pérdidas tan pequeñas como sea
posible y recircularlo para el procedimiento de fosgenación.
También es necesario separar y usar el gas de cloruro de hidrógeno
que se produce de manera estequiométrica. Los usos adecuados para
el cloruro de hidrógeno se determinan en base de los requerimientos
de pureza sobre el cloruro de hidrógeno para cualquier aplicación
dada.
Los posibles usos del cloruro de hidrógeno
incluyen la comercialización de la solución acuosa (ácido
clorhídrico) o usando el ácido clorhídrico en otros procesos
industriales o químicos. Una de las formas posibles más comunes de
usar cloruro de hidrógeno gaseoso es para la oxicloración de etileno
con cloruro de hidrógeno para formar dicloruro de etileno. Los
procedimientos de recirculación para el cloruro de hidrógeno y
retorno del cloro y/o hidrógeno para el procedimiento de producción
en el que se forma el cloruro de hidrógeno están también entre los
procedimientos preferidos. Estos procedimientos de recirculación
incluyen la oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno, por
ejemplo de acuerdo con el procedimiento de Deacon, la electrolisis
de cloruro de hidrógeno gaseoso, así como la electrolisis de una
solución acuosa de cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico). El
documento WO-A-04/14845 desvela un
procedimiento para la oxidación catalítica de acuerdo con el
procedimiento de Deacon, y el documento
WO-A-97/24320 describe un
procedimiento para la electrolisis en fase gaseosa de cloruro de
hidrógeno. Una revisión de los procedimientos de recirculación
electroquímica se proporciona en el artículo "Chlorine
Regeneration from Anhydrous Hidrógeno" por Dennie Turin Mah,
publicado en "12^{a} International Forum Electrolysis in
Chemical Industry - Clean and Efficient Processing Electrochemical
Technologyfor Synthesis, Separation, Recycle and Environmental
Improvement", 11-15 de octubre de 1998, Sheraton
Sand Key, Clearwater Beach, FL.
La oxidación electroquímica de una solución
acuosa de cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico) usando un
electrodo de disfusión de gas como cátodo se describe en los
documentos WOA-00/73538 y
WO-A-02/18675.
En la electrolisis de cloruro de hidrógeno
acuoso mediante el procedimiento de diafragma o membrana, se usa el
ácido clorhídrico como electrolito en el espacio apropiado así como
en el espacio de cátodo. En la electrolisis, se produce cloro en el
ánodo y se produce hidrógeno en el cátodo.
Las posibilidades anteriormente mencionadas de
uso de cloruro de hidrógeno imponen ciertos requerimientos de
pureza y de esta manera suponen el gasto y equipo de purificación
después de la separación de la mayoría de los otros componentes en
la corriente gaseosa que contiene fosgeno y cloruro de hidrógeno. La
oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno mediante el
procedimiento de Deacon se lleva a cabo con un catalizador que
requiere la purificación preliminar del gas cloruro de hidrógeno a
partir de un procedimiento de fosgenación mediante la absorción
sobre un lecho de purificación, o la combustión catalítica de los
restos de disolvente contenidos en el cloruro de hidrógeno
(documento WO-A04/014845). En la electrolisis de
fase gaseosa de cloruro de hidrógeno mediante los llamados sistemas
de electrolito sólidos de acuerdo con el documento
WO-A-97/24320, una contaminación de
la membrana de intercambio iónico o el material catalíticamente
activo es inadmisible con el fin de evitar que se tengan que
reemplazar las unidades. En la oxidación electroquímica de una
solución acuosa de cloruro de hidrógeno que usa un electrodo de
difusión de gas como cátodo, se sugiere en el documento
WO-A-02/18675 que el cloruro de
hidrógeno (ácido clorhídrico) se purifique mediante carbón activado,
si es necesario adicionalmente mediante una resina de intercambio
iónico. Para el uso de gas cloruro de hidrógeno en la oxicloración
se puede usar una condensación de dos fases para separar las
impurezas que interfieren, tales como restos de disolventes
(documento US-A-6.719. 957).
Una solución acuosa de cloruro de hidrógeno
(ácido clorhídrico) para uso en la industria de productos
alimenticios debe tener un grado correspondientemente alto de de
pureza, que se puede lograr mediante un estudio de absorción
después de la purificación sobre un lecho de carbón activado, como
se sabe de la técnica anterior.
El tratamiento de las corrientes de sustancias
que contienen fosgeno -y cloruro de hidrógeno a partir de la
producción de isocianato de acuerdo con la técnica anterior se
describe en el presente documento más adelante.
El propósito general es aislar las corrientes de
sustancias que contienen fosgeno y cloruro de hidrógeno con
componentes secundarios contenidos en ellas, tal como un disolvente,
en la pureza requerida tanto como la pureza sea económicamente
posible con el fin de permitir volver a usar fosgeno en la
fosgenación de amina y pasar el cloruro de hidrógeno a una fase de
utilización adecuada. Los procedimientos de condensación,
condensación parcial, lavado/limpieza, absorción, absorción y
destilación se emplean normalmente para este propósito.
Una condensación parcial de fosgeno a partir del
gas de proceso se puede lograr bajo alta presión, por ejemplo a una
presión entre 10 y 50 bar (100 y 500 kPa), de una manera que ahorre
energía mediante agua de enfriamiento, aunque para la explotación a
escala industrial las mediciones rigurosas de seguridad con relación
a una pérdida que implique el escape de fosgeno se deben de tener
en cuenta, como se describe en el documento
DE-A-3212510.
La reacción de fosgenación y procesamiento de la
fase gaseosa a presión elevada también se describe en el documento
US-A-3.544.611. En un intervalo de
presión de entre 10 y 50 bar (100 y 500 kPa) el gas de procesamiento
se enfría con agua con el fin de condensar una gran parte del
fosgeno que se usa en exceso estequiométrico. Un agotamiento
adicional de fosgeno en la corriente de cloruro de hidrógeno
requiere el uso de agentes de enfriamiento. En este caso, la
ventaja económica de la fosgenación de amina con procesamiento del
gas del procedimiento a presión elevada también se refleja en el
ahorro de energía para el enfriamiento de la condensación de
fosgeno. Una alternativa se describe en el documento
US-A-3.544.611 en el que el cloruro
de hidrógeno se condensa a partir de la corriente de gas del
procedimiento a 33 bar (3300 kPa) y a una temperatura de
refrigeración de -20ºC. En este caso, fosgeno se condensa mediante
enfriamiento con agua y separación en una fase preliminar. Las
purezas respectivas para requeridas de los dos componentes de logra
mediante una columna de destilación/depuración entre las dos fases
de condensación.
En el documento
de-a-1 0260084 se hace referencia al
documento US-A-3544611 junto con un
incremento potencial de riesgo en el caso de una pérdida debida a
este procedimiento presurizado. También hay que observar que en los
procedimientos descritos existe una alta concentración no deseada de
cloruro de hidrógeno en el fosgeno usado para la fosgenación, y
también se pierde fosgeno con la corriente de cloruro de hidrógeno
(primer variante). En la segunda variante, aparte de los
comentarios sobre el peligro potencial ya mencionado, también se
hace referencia a la licuefacción de cloruro de hidrógeno
desfavorable de manera energética a bajas temperaturas y altas
presiones. Para una utilización adicional, el cloruro de hidrógeno
se debe evaporar después, que de nuevo usa energía.
En el procedimiento descrito en el documento
GB-A-827376, se lleva a cabo a una
fosgenación de amina a una presión de aproximadamente 3 bar (300
kPa). Después de la finalización de la reacción, el exceso de
fosgeno y cloruro de hidrógeno que se forman se separan por la
parte superior en una columna a temperatura elevada. Fosgeno se
separa por condensación a partir de la fase gaseosa, y el cloruro de
hidrógeno se flamea (expande) y se elimina. Sin embardo, cantidades
altas residuales de fosgeno en el cloruro de hidrógeno así como
altos contenidos no deseables de cloruro de hidrógeno en el fosgeno
recuperado se puede esperar con tal separación sencilla.
La fosgenación de amina en clorobenceno para
formar TDI y MDI se describe en el documento
US-A-3.3812.025. Después de la
finalización de la reacción, disolvente conjuntamente con fosgeno y
cloruro de hidrógeno se eliminan por destilación, clorobenceno y
fosgeno se condensan después y se reciclan para la fosgenación, y
cloruro de hidrógeno que contiene cantidades residuales
considerables de fosgeno se pasa a través de un absorbedor para
eliminar el fosgeno. En este caso la demasiada separación de
fosgeno/cloruro de hidrógeno es incompleta en ambas corrientes, de
manera que las pérdidas de fosgeno se producen a través de cloruro
de hidrógeno y fracciones no deseables están contenidas en el
fosgeno, que promueven una formación de cloruro de amina
desventajosa en la fosgenación.
La fosgenación de amina a isocianato combinada
con el procesamiento descrito en el documento
SU-A-1811161 se describe en el
documento DE-A-10260084. En el
documento DE-A-1 0260084, también se
reseña que el fosgeno se absorbe en forma gaseosa en el disolvente
clorobenceno sin condensación anterior. Después de la reacción de
fosgenación, se separan cloruro de hidrógeno, fosgeno y hasta algún
grado disolvente en fase gaseosa. Después de la condensación
parcial, la fase gaseosa se pasa a un absorbedor, la fase líquida se
deposita como lecho en una columna de destilación en la que se
separan cloruro de hidrógeno y fosgeno por la parte superior, y se
condensa parcialmente y del mismo modo se pasa a través del
absorbedor. Una solución de aproximadamente 70% en peso de fosgeno
en clorobenceno se forma en el absorbedor. La corriente de cloruro
de hidrógeno gaseoso de la parte superior del absorbedor todavía
contiene aproximadamente 4% de fosgeno y se pasa a una fase de
tratamiento adicional. De acuerdo con el documento
DE-A-1 0260084, la solución de
fosgeno en clorobenceno todavía contiene cantidades relativamente
grandes de cloruro de hidrógeno debido al lavado de clorobenceno a
baja temperatura. De acuerdo con los detalles proporcionados en el
documento DE-A10260084, cloruro de hidrógeno y
fosgeno después de su separación todavía están mutuamente
contaminados hasta un grado que, como ya se ha descrito, cloruro de
hidrógeno no se puede pasar sin procesamiento adicional a una de las
fases de utilización convencionales y la solución de fosgeno que se
obtiene no es económica para el procedimiento de fosgenación.
En el documento
EP-A-0570799, que es una publicación
con relación a la fosgenación de amina en la fase gaseosa, se hace
referencia a la separación de una manera conocida per se de
exceso de fosgeno después de la condensación del isocianato que se
forma. Esto se puede lograr mediante una trampa fría, absorción en
un disolvente inerte (por ejemplo, clorobenceno o diclorobenceno)
mantenido a una temperatura de -10ºC a 8ºC, o mediante la adsorción
e hidrólisis sobre carbón activado. La última variante no parece
factible de manera económica para la implementación a gran escala.
El gas cloruro de hidrógeno que pasa a través de la fase de
recuperación de fosgeno se puede reciclar de una manera conocida
per se para recuperar el cloro requerido para la síntesis de
fosgeno.
Un procedimiento de fosgenación de amina
continuo de dos fases en la fase líquida se describe en el documento
US-A3.226.410. Una solución de fosgeno se mezcla en
un exceso estequiométrico de una solución de amina en un reactor
tubular reactor a temperaturas de hasta 90ºC. La segunda fase tiene
lugar en una caldera a 110º hasta 135ºC. La fase gaseosa, compuesta
de fosgeno, cloruro de hidrógeno y fracciones de disolvente, se
retira por la parte superior de la segunda fase, se condensa en un
procedimiento de dos fases, y se pasa al recipiente de la solución
de fosgeno. Las fracciones no condensables pasan al interior de la
columna de absorción, donde el fosgeno contenido todavía en la
corriente de gas se absorbe mediante eliminación del disolvente de
la fase líquida de la fosgenación y se pasa al recipiente de la
solución de fosgeno. Las fracciones no absorbidas de la columna de
absorción que la mayoría son gas cloruro de hidrógeno, se alimentan
a un absorbedor de HCl que funciona con agua, en el que se forma el
ácido clorhídrico acuoso.
Aparte de la producción de isocianato, también
es necesaria una separación de fosgeno/cloruro de hidrógeno en la
fosgenación alcoholes para formar cloroformiatos. De acuerdo con el
procedimiento descrito en el documento
DE-A69820078, esto tiene lugar a altas presiones en
un a columna conectada hacia abajo del reactor. La presión del
reactor varía entre 2 y 60 bar (200 y 6000 kPa), preferiblemente 6 a
40 bar (600 a 4000 kPa). Cuando se usa alta presión en la
separación de fosgeno/cloruro de hidrógeno, se indica que, desde el
punto de vista económico, los condensadores no se tienen que
utilizar más a bajas temperaturas. En el documento
DE-A-3000524 y documento
US-A3,211,776, se hace referencia simplemente a una
retirada por soplado de exceso de fosgeno en el procesamiento de la
formación del cloroformiato a partir de alcohol, fosgeno y
catalizador.
Una separación química de cloruro de hidrógeno y
fosgeno es menos significativa para la producción industrial de
isocianato debido al uso extensivo de, por ejemplo, bases, pérdida
de cloruro de hidrógeno, y alta incidencia de subproductos. Por
ejemplo, en el documento EP-A-1
020435 y documento DEA-1233854, se usan aminas
terciarias como trampas de cloruro de hidrógeno que precipitan como
sólidos en la forma de clorhidrato. Se usan sales u óxidos de
metales alcalinos o alcaliotérreos para este propósito en el
documento JP-A09208589.
El propósito de la obtención el cloruro de
hidrógeno lo más puro posible y fosgeno puro de una mezcla de
sustancia tal como se usa normalmente en la producción de
isocianatos mediante reacción aminas con fosgeno se adopta en el
documento DE-A-1 0260084. Se
describe un procedimiento de cuatro fases, cuyas fases esenciales
requieren columnas separadas y equipo adicional. El gas del
procedimiento de la producción de isocianato se compone
principalmente de fosgeno, cloruro de hidrógeno, fracciones de
disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias
inertes (por ejemplo, monóxido de carbono y dióxido de carbono). La
primera etapa del procedimiento es la condensación parcial del gas
de procedimiento, que puede tener lugar en un a o más fases, en la
que dependiendo de la presión del equipo, el procedimiento se puede
llevar a cabo desde 40ºC mediante el enfriamiento de agua -40ºC con
enfriamiento de salmuera. La mezcla parcialmente condensada obtenida
de esta manera después se pasa, entre la sección de destilación y
la sección de rectificación, a la siguiente columna de destilación.
En el ejemplo dado, que usa clorobenceno como disolvente, esta
columna se diseña como una columna de tapón con burbuja con 22
bandejas en la sección de destilación y 11 bandejas en la sección de
rectificación. La columna sirve para separar cloruro de hidrógeno
del fosgeno y está equipada para este propósito con un evaporador
de circulación forzada (evaporador Robert) y un intercambiador de
calor de camisa-tubo como condensador de cabecera.
A 24,5ºC de temperatura de alimentación, 38ºC de temperatura en el
fondo, -9ºC de temperatura de cabecera y 2,5 bar (250 kPa) de
presión de cabecera, la temperatura de reflujo del condensado
parcial en la cabecera de la columna es -20ºC. En estas
condiciones, el producto del fondo tiene un contenido de cloruro de
hidrógeno de 0,01% en peso, contenido en fosgeno de 89% en peso y
contenido en cloro de 10% en peso. Esta corriente se pasa a la parte
de reacción de la síntesis del isocianato.
Como una alternativa al evaporador anteriormente
mencionado en la columna de destilación, la retirada de cloruro de
hidrógeno de la corriente de gas de desecho del procedimiento a
tratar también puede tener lugar mediante la destilación de la
corriente de gas de desecho del procedimiento con un gas inerte tal
como nitrógeno, con el vapor del disolvente del procedimiento,
fosgeno, o con otra sustancia gaseosa a evaporarse.
La fracción no condensada que contiene 74% en
peso de cloruro de hidrógeno y 26% en peso de fosgeno en el
condensador de cabecera de la columna de destilación se alimenta a
-20ºC en la región inferior de una columna de absorción que está
equipada con tres secciones de anillos de alambre gasa. Clorobenceno
a una temperatura de -25ºC se añade a la cabecera del lavador, y el
calor de la solución de cloruro de hidrógeno en el clorobenceno se
retira con un enfriador intermedio que funciona a -30ºC. Se forman
vapores en la parte superior del lavador, que se incorporan después
de un separador de partículas a un condensador de cabecera que
funciona a -30ºC. Aquí las gotitas se retienen, que conjuntamente
con una pequeña fracción de vapores condensados vuelven a regresar
al fondo de este absorbedor o lavador. La cabecera de la columna
funciona a 2,2 bar (220 kPa) a -8ºC, y el fondo a 6ºC. El producto
retirado de la cabecera después del condensador tiene un contenido
en cloruro de hidrógeno de 99,5% en peso, un contenido en fosgeno
de 0,1% en peso y un contenido en clorobenceno de 0,1% en peso. El
producto retirado del fondo contiene un 19% en peso de fosgeno, 78%
en peso de clorobenceno y 3% en peso de cloruro de hidrógeno.
En el ejemplo del documento
DE-A-10260084, el extracto gaseoso
de la parte superior se purifica posteriormente con un filtro de
carbón activado. Los restos de fosgeno o clorobenceno no se pueden
detector mediante análisis de cromatografía de gas o mediante
espectroscopía IR.
El extracto del fondo del absorbedor que
contiene los contenidos anteriormente mencionados de fosgeno y
cloruro de hidrógeno se deben después pasar como líquido de reflujo
a una columna de reacción, a una columna para la separación de
fosgeno, o para procesamiento de la mezcla de reacción. En el último
caso, se hace referencia a la posibilidad de ahorrar un condensador
de vapor para generar al líquido de reflujo.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un procedimiento para la producción de isocianatos y
para la purificación de la corriente que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes de la fosgenación de amina,
de una manera tal que se pueda lograr una concentración residual de
fosgeno en la corriente de cloruro de hidrógeno de cómo mucho 0,5%
en peso, preferiblemente como mucho 0,2% en peso y lo más
preferiblemente como mucho 0,1% en peso. De esta forma, la pérdida
de la material prima fosgeno se debe minimizar. Se evitarán de esta
manera los problemas de seguridad y de procedimientos debido a un
alto contenido en fosgeno en la corriente de cloruro de
hidrógeno.
Ahora se ha encontrado que éste y otro objetos
que serán evidentes para los expertos en la técnica se puede lograr
mediante al menos una secuencia de dos fases de etapas de absorción
y opcionalmente etapas de condensación, en las que al menos una
etapa de absorción isotérmica y al menos una etapa de absorción
adiabática están incluidas. A este respecto, la absorción
isotérmica se puede llevar a cabo en el disolvente usado para la
fosgenación, que ya puede contener cantidades de fosgeno, y la
posterior absorción adiabática se puede del mismo modo llevar a
cabo en el disolvente usado para la fosgenación. El gas cloruro de
hidrógeno puede posteriormente liberado de cantidades residuales de
fosgeno o disolvente mediante condensación parcial en un
intercambiador de calor a bajas temperaturas. De este modo el
procedimiento combinado proporciona un bajo contenido de fosgeno y
bajo contenido de cloruro de hidrógeno en disolvente, que se puede
usar de manera ventajosa para los procedimientos posteriores.
Además, el alto grado de de recuperación del fosgeno que se usa
proporciona una ventaja económica.
En el procedimiento de acuerdo con la invención
se presta particular atención al aspecto de seguridad descrito
anteriormente con respecto a la técnica anterior con relación a las
fugas cuando se manipula fosgeno y cloruro de hidrógeno gaseoso. En
la práctica de la presente invención, las etapas de procedimiento de
absorción isotérmica, absorción adiabática, condensación parcial
posible posterior y destilación posible se puede llevar a cabo en
un aparato. Por medio de tal disposición, el número de bridas y
superficies de sellado, que son sitios potenciales de fugas, se
puede reducir drásticamente. Además, la ejecución de las operaciones
anteriormente mencionados se lleva a cabo en una realización que
optimiza energía en la que la pureza de la solución de fosgeno
generado para la recirculación se puede adaptar según sea necesario
a los requerimientos específicos de la implementación de la
fosgenación de amina.
La figura 1 es una representación esquemática de
la separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción.
La figura 2 es una representación esquemática de
la separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con
condensación parcial de fosgeno hacia arriba.
La figura 3 es una representación esquemática de
la separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con
condensación parcial de fosgeno hacia arriba y sobreenfriamiento del
disolvente que todavía está contenido en la corriente de la parte
superior gaseosa de la columna de absorción.
La figura 4 en una representación esquemática de
la separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con
condensación parcial de fosgeno hacia arriba y sobreenfriamiento del
disolvente que todavía está contenido en la corriente de la parte
superior gaseosa de la columna de absorción así como destilación de
la solución de fosgeno.
\newpage
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de isocianatos, en el que
a) al menos una amina se hace reaccionar con
fosgeno, opcionalmente en la presencia de un disolvente, en el que
se obtienen el isocianato correspondiente y la corriente que
contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente,
compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias inertes, y
b) la corriente que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes se separa en al menos una
secuencia de dos fases de etapas de absorción que comprende al menos
una etapa de absorción isotérmica y al menos una etapa de absorción
adiabática, en el que se obtienen una corriente de cloruro de
hidrógeno que contiene fosgeno en concentraciones de como mucho 0,5%
en peso, preferiblemente de como mucho 0,2% en peso y lo más
preferiblemente de como mucho 0,1% en peso, basándose en el peso de
la corriente de cloruro de hidrógeno, y una corriente de fosgeno
líquido, y
c) la corriente de fosgeno líquido se recicla
después a la reacción de la amina con fosgeno.
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La reacción de amina y fosgeno en la etapa a)
tiene lugar en la fase líquida en la presencia de un disolvente, o
en la fase gaseosa. En la fase gaseosa, la reacción preferiblemente
tiene lugar en la ausencia de un disolvente orgánico. El término
disolvente se entiende en esta configuración que significa
disolventes orgánicos tales como o-diclorobenceno,
pero sin embargo no gases inertes tales como nitrógeno o materiales
que hierven a bajas temperaturas, tales como cloroformo Los gases
inertes están en el presente documento más adelante denominados
sustancias inertes, y materiales que hierven a bajas temperaturas
(por ejemplo, cloroformo) se denominan compuestos de bajo punto de
ebullición.
Si la reacción de amina y fosgeno en la etapa a)
se lleva a cabo en la fase líquida en la presencia de un
disolvente, entonces se usa preferiblemente un agente de absorción
para la absorción isotérmica y para la absorción adiabática el
disolvente que también se emplea como disolvente en la fosgenación
en la etapa a). La corriente de fosgeno líquido obtenida en la
etapa c) entonces preferiblemente contiene, además del disolvente,
también 20 a 80% en peso de fosgeno, basándose en el peso de la
corriente de fosgeno líquido (Es decir, la mezcla). Esta corriente
de fosgeno líquido que contiene disolvente y fosgeno se puede
después reciclar a la reacción en la etapa a), preferiblemente sin
la desorción previa de fosgeno.
Si la reacción de amina y fosgeno en la etapa a)
se lleva a cabo en la fase gaseosa, entonces en la etapa c) se
obtiene del mismo modo una corriente de fosgeno líquido, conteniendo
preferiblemente, además del disolvente usado como agente de
absorción, también 20 a 80% en peso de fosgeno, basándose en el peso
de la corriente de fosgeno líquido (Es decir, la mezcla). Después
se separa el fosgeno, preferiblemente mediante desorción, a partir
de esta corriente de fosgeno líquido y se vuelve a la reacción en la
etapa a). El disolvente separado (agente de absorción) se puede
volver a utilizar en la absorción.
Preferiblemente, la separación de la corriente
que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente
disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias
inertes en la etapa b) se lleva a cabo de tal forma que primero
todo el fosgeno se retira por condensación parcialmente de la
corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y
opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
sustancias inertes. La corriente resultante que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes se separa después en al
menos una etapa de absorción isotérmica y al menos una etapa de
absorción adiabática.
Más preferiblemente, los vapores
(sustancialmente cloruro de hidrógeno y posiblemente compuestos de
bajo punto de ebullición y sustancias inertes) que dejan la
condensación parcial del fosgeno de la corriente que contiene
cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos
de bajo punto de ebullición y sustancias inertes se lava en
corriente paralela con el disolvente usado en la etapa a).
Lo más preferiblemente, la absorción isotérmica
en el disolvente usado en la etapa a) tiene lugar en
contracorriente. Lo más preferiblemente, la absorción adiabática en
el disolvente usado en la etapa a) tiene lugar del mismo modo tiene
lugar en contracorriente.
Lo más preferiblemente, el disolvente residual
se retira por condensación en contracorriente de la corriente de
cloruro de hidrógeno después de la absorción adiabática en el
disolvente usado en la etapa a). Preferiblemente, este disolvente
retirado por condensación se vuelve después a la reacción en la
etapa a), opcionalmente después de la purificación con la corriente
de fosgeno líquido obtenida en la etapa c).
En una realización preferida de la presente
invención, la corriente que contiene fosgeno líquido tratada de
acuerdo con la etapa b) en primer lugar se purifica mediante la
destilación de cloruro de hidrógeno y compuestos de bajo punto de
ebullición, y después se vuelve a la reacción de amina con fosgeno
en la etapa c).
A este respecto, la absorción se entiende que
significa la captación y disolución de gases y vapores en líquidos.
La absorción es un procedimiento de separación térmica en el que una
sustancia auxiliar, el llamado lavado, solución o agente de
absorción, se emplea. El absorbato se puede regenerar mediante
desorción o destilación. La captación de gas en el disolvente
(agente de absorción) en general se promueve mediante bajas
temperaturas y altas presiones, y recíprocamente temperaturas más
altas y presiones inferiores se deben usar en la desorción. La
absorción de gases en disolventes (agentes de absorción) es un
proceso exotérmico, es decir, se libera calor, que es responsable
de la transmisión de calor relativamente escasa se transfiere
solamente a un grado ligero a la fase gaseosa y se transfiere
principalmente a la fase líquida. El resultado de incremento de
temperatura del disolvente (agente de absorción) es, de acuerdo con
la ley de Henry, una reducción en la capacidad de absorción del
disolvente (agente de absorción) para la sustancia a disolver. En un
procedimiento industrial esto al mismo tiempo significa una mayor
demanda de disolvente de una cantidad constante de absorbato. Si el
calor de absorción no se disipa o se disipa solamente después que la
absorción ha tenido lugar, se habla de absorción adiabática. Si el
calor de absorción se elimina de manera uniforme durante la
absorción y la temperatura del disolvente se mantiene al mismo
tiempo sustancialmente constante, se habla de absorción isotérmica,
que en la práctica se prefiere para la mejor utilización del
disolvente (agente de absorción), como ya se ha descrito.
Preferiblemente la absorción adiabática tiene
lugar en disolvente reciente (como agente de absorción), que
corresponde al disolvente usado en la etapa a). En el procedimiento
de acuerdo con la invención, se ha mostrado que es particularmente
ventajoso para absorber la parte principal del fosgeno contenido en
la corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y
opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
sustancias inertes, opcionalmente después de la condensación
parcial, mediante una absorción isotérmica en contracorriente en
tan poco disolvente (agente de absorción) como sea posible, y
después retirar las cantidades todavía remanentes de fosgeno
mediante absorción adiabática en contracorriente en disolvente
reciente (agente de absorción) con solamente un ligero incremento
de temperatura adiabática. La concentración óptima de flujo
saliente de fosgeno en la corriente de vapor obtenida a partir de la
absorción isotérmica (corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes) se maneja en esta dirección
mediante la cantidad de disolvente (cantidad de agente de absorción)
en la absorción adiabática y el incremento de temperatura
adiabática que se puede tolerar que tiene relación con la capacidad
de absorción del disolvente (agente de absorción) durante el curso
de la absorción adiabática. Los incrementos de temperatura
adiabática entre 0,1º y 20ºC, preferiblemente entre 2º y 5ºC han
demostrado que son convenientes en este caso.
A este respecto, las relaciones de peso de
disolvente a fosgeno en el punto de entrada a la absorción
isotérmica se ajustan preferiblemente hasta entre 0,1: 1 y 10: 1,
lo más preferiblemente entre 1:1 y 3: 1. El disolvente usado para
la absorción isotérmica puede en esta conexión añadirse o bien
completamente o también en parte ya en al principio de la absorción
adiabática.
La producción de isocianatos mediante reacción
de amina con fosgeno, la llamada fosgenación, tiene lugar a escala
industrial normalmente en la fase líquida, en la que el fosgeno y la
amina se pueden disolver en un disolvente. Los disolventes
preferidos son: hidrocarburos aromáticos clorados, por ejemplo
clorobenceno, o-diclorobenceno,
p-diclorobenceno, triclorobencenos, los
correspondientes clorotoluenos o cloroxilenos, cloroetilbenzeno,
monoclorodifenilo, \alpha-y \beta cloruro de
naftilo, benzoato de etilo, dialquil ésteres de ácido ftálico,
diisodietil ftalato, tolueno y xilenos, así como cloruro de
metileno, percloroetileno, triclorofluorometano y acetato de butilo.
También se pueden usar mezclas de los disolventes mencionados a
modo de ejemplo. Los ejemplos adicionales de disolventes adecuados
son los conocidos de la técnica anterior. También se sabe a partir
de la técnica anterior, por ejemplo, el documento
WO-A96/16028, fosgeno así como el propio isocianato
formado puede actuar como disolvente. En otra realización
preferida, la fosgenación, en particular de diaminas aromáticas y
alifáticas adecuadas, tiene lugar en la fase gaseosa, es decir, por
encima del punto de ebullición de la amina. La fosgenación en fase
gaseosa se describe, por ejemplo, en el documento
EP-A570 799. Las ventajas de este procedimiento
comparadas con la fosgenación de otra manera en fase líquida
convencional son el ahorro de energía, debido a la minimization de
un disolvente costoso y circulación de fosgeno. Como regla,
disolvente también se usa en la fosgenación en fase gaseosa, pero
en cantidades menores que en la fosgenación en fase líquida, como se
describe, por ejemplo, en el documento
DE-A-10245704, de manera que aquí es
demasiado en principio el objeto de separar fosgeno, cloruro de
hidrógeno y disolvente.
Las aminas orgánicas adecuadas son en principio
todas aminas primarias que contienen uno o más grupos amino
primarios que pueden reaccionar con fosgeno para formar uno o más
isocianatos que contienen uno o más grupos isocianato. Las aminas
contienen al menos uno, preferiblemente dos o posiblemente tres o
más grupos amino primarios. Las aminas primarias orgánicas
adecuadas incluyen aminas, diaminas y/o poliaminas alifáticas,
cicloalifáticas, alifáticas/aromáticas, aromáticas tales como
metilamina, etilamina, butilamina, estearilamina, anilina,
fenilaminas halógeno sustituidas (por ejemplo,
4-clorofenilamina), 1,4diaminobutano,
1,6-diaminohexano,
1,8-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminociclohexano,
lisina etil éster, lisine aminoetil éster, 1,6,
11-triaminoundecano o
1,5-naftillendiamina,
1,4-diaminobenceno,
p-xililendiamina, 2,4 y/o
2,6-diaminotolueno perhidrogenado, 2,2'-,
2,4'-y/o
4,4'-diaminodiciclohexilmetano, 2,4-,
2,6-diaminotolueno y sus mezclas, 4,4'-, 2,4'- y/o
2,2'-difenilmetanodiamina y sus mezclas, así como de
derivados de mayor peso molecular isoméricos, oligoméricos o
poliméricos de estas aminas y poliaminas. Otras aminas posibles se
conocen de la técnica anterior Las aminas preferidas para la
presente invención son las diaminas y poliaminas de las series de
difenilmetano (MDA, aminas monoméricas, oligoméricas y
poliméricas), 2,4-, 2,6-diaminotolueno (TDA,
toluilendiaminas), por ejemplo mezclas técnicas de 2,4-,
2,6-diaminotolueno (TDA, toluilendiaminas) en una
relación de peso de 80:20, isoforona diamina y hexametilendiamina.
Los correspondientes diisocianatodifenilmetano isocianatos (MDl,
isocianatos monoméricos, oligoméricos y poliméricos), toluen
diisocianato (TDI), hexametilen diisocianato (HDI) e isoforona
diisocianato (IPDI) se obtienen en la
fosgenación.
fosgenación.
Las aminas se pueden hacer reaccionar con
fosgeno en una reacción de una fase, dos fases o posiblemente de
múltiples fases. Al mismo tiempo, es posible un modo continuo o por
lotes de operación.
Si se elige una fosgenación de una fase en la
fase gaseosa, entonces la reacción tiene lugar por encima del punto
de ebullición de la amina, preferiblemente dentro de un tiempo medio
de contacto de entre 0,5 y 5 segundos y a temperaturas de entre 200º
y 600ºC.
En la fosgenación en la fase líquida, las
temperaturas de entre 20º y 240ºC y presiones de entre
aproximadamente 1 bar (100 kPa) y aproximadamente 50 bar (5000 kPa)
se usan normalmente. La fosgenación en la fase líquida se puede
llevar cabo en un procedimiento de una fase o de múltiples fases, en
la que se puede usar fosgeno en exceso estequiométrico. La solución
de amina y la solución de fosgeno se combinan preferiblemente usando
un elemento de mezcla estático y después se alimentan, por ejemplo,
desde abajo hacia arriba mediante una o más torres de reacción,
donde la mezcla reacciona completamente para formar el isocianato
deseado. Además de las torres de reacción que se proporcionan con
los elementos de mezcla adecuados, también se pueden usar
recipientes de reacción equipados con un dispositivo de agitación.
Se pueden emplear elementos de mezcla estáticos o elementos de
mezcla dinámicos especiales. Los elementos de mezcla estáticos y
dinámicos adecuados se conocen de la técnica anterior.
Como regla, la producción en fase líquida
continua de isocianatos a escala industrial se lleva a cabo en dos
fases. En la primera fase que en general se lleva a cabo a
temperaturas de como mucho 220ºC, preferiblemente a como mucho
160ºC, se forma cloruro de carbamoílo a partir de la amina y fosgeno
y clorhidrato de amina se forma a partir de la amina y cloruro de
hidrógeno que se ha retirado por separación. Esta primera fase es
altamente exotérmica. En la segunda fase, el cloruro de carbamoílo
se escinde para formar isocianato y cloruro de hidrógeno y el
clorhidrato de amina reacciona para formar cloruro de carbamoílo. La
segunda fase en general se lleva a cabo a temperaturas de al menos
90ºC, preferiblemente entre 100º y 240ºC.
Después de la fosgenación de amina, los
isocianatos formados en la fosgenación están en general separados
de la mezcla de reacción mixture. Esto se lleva a cabo, por ejemplo,
separando primero la mezcla de reacción de fosgenación en una
corriente de producto líquido y una corriente de producto gaseoso de
una manera conocida por los expertos en la técnica.
Los procedimientos relevantes de describen, por
ejemplo, en el documento
US-A-3544611 y documento
GB-A-827376. La corriente de
producto líquido contiene esencialmente el isocianato o la mezcla de
isocianato, disolvente que se pueden haber usado, así como una
pequeña proporción de fosgeno sin reaccionar. La corriente de
productos gaseosos se compone sustancialmente de gas cloruro de
hidrógeno, exceso de fosgeno, posiblemente cantidades pequeñas de
disolvente, así como productos secundarios de la producción de
fosgeno, tal como dióxido de carbono. El procesamiento adicional de
la corriente de producto líquido puede dar como resultado la
separación adicional de cantidades residuales de fosgeno.
Por lo tanto se desea que se complete una
recuperación del exceso de fosgeno tanto como sea posible para la
reutilización en la fosgenación así como el aislamiento de cloruro
de hidrógeno que sea tan puro como sea posible para la utilización
adicional, particularmente por razones económicas.
La corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, los compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes, que normalmente se producen en la
reacción de aminas alifáticas y aromáticas con fosgeno en la fase
líquida para formar los isocianatos correspondientes en la etapa a),
preferiblemente contiene entre 20 y 75% en peso de fosgeno, entre 5
y 50% en peso de disolvente y entre 5 y 50% en peso de cloruro de
hidrógeno. La amplitud de estos intervalos para la composición de la
corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y
opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
sustancias inertes se debe al número de procedimientos diferentes
posibles para la fosgenación que se caracterizan mediante
diferentes presiones, temperaturas y disolventes de proceso, y que
pueden opcionalmente tener lugar en la fase gaseosa o libre de
disolvente.
La corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes, que normalmente se producen en la
reacción de aminas alifáticas o aromáticas con fosgeno en la fase
gaseosa para formar los isocianatos correspondientes en la etapa a),
preferiblemente contiene entre 20 y 50% en peso de disolvente,
entre 30 y 40% en peso de fosgeno, entre 10 y 50% en peso de
cloruro de hidrógeno y menos de 1% en peso de los compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes.
El calor de absorción producido en la absorción
isotérmica del fosgeno en el líquido de lavado se disipa de manera
indirecta mediante una superficie de intercambio de calor de manera
uniforme y ya durante su producción a un medio de enfriamiento
adecuado con una temperatura de preferiblemente -40º a 0ºC, lo más
preferiblemente -25º a -15ºC, por lo cual la temperatura del agente
de absorción se mantiene constante a a un valor correspondientemente
bajo. De esta manera es posible, a pesar de la dependencia de
temperatura no favorable del coeficiente de distribución sobre el
absorbato en el absorbente, para lograr una alta capacidad de
disolución de fosgeno del agente de absorción y por lo tanto una
demanda particularmente económica para el agente de absorción.
La absorción isotérmica se lleva a cabo
preferiblemente en el procedimiento de acuerdo con la invención con
un absorbedor de película decreciente como aparato (por ejemplo,
como se ilustra en la Fig. 1). Los intercambiadores de camisa y
tubo, preferiblemente dispuestos vertical mente, intercambiadores de
camisa y tubo con escape se usan normalmente para este propósito.
El agente de absorción y los vapores cargados se pueden llevar acabo
tanto en el interior como en el exterior de los tubos, en flujo
paralelo o en contracorriente con el medio de enfriamiento, que se
sitúa de manera correspondiente sobre el otro lado de la pared del
tubo. Sin embargo el agente de absorción y los vapores cargados se
dirigen preferiblemente dentro de los tubos en contracorriente y el
refrigerante se dirige preferiblemente fuera de los tubos. Debido a
las diferencias de concentración relativamente grandes entre los
vapores cargados y absorbentes del líquido de lavado, el consumo
puede caer con el modelo de contracorriente de operación. El
diámetro del tubo puede estar entre 10 y 200 mm, preferiblemente
entre 40 y 100 mm, lo más preferiblemente entre 50 y 70 mm. La
longitud del tubo está normalmente entre 1 y 10 m, preferiblemente
entre 3 y 8 m, lo más preferiblemente entre 5 y 7 m. El número de
tubos varía en una escala factible técnicamente entre 100 y 3000,
preferiblemente entre 600 y 1800. Los tubos opcionalmente se pueden
proporcionar con los materiales de carga, envases u otros ajustes
internos que corresponden a la técnica anterior y se conocen por
los expertos en la técnica, con el fin de proporcionar una gran
superficie de intercambio de material tanto como sea posible y tan
grande como un coeficiente de transferencia material como se a
posible entre los vapores y el agente de absorción. Éstos pueden
ser tipos convencionales de envases para la absorción, tal como por
ejemplo B1, C1 (Montz) o Mellapak, Kerapak (Sulzer) o Ralupak
(Raschig) o Rombopak (Kühni) o también todos los otros tipos
convencionales de envase para los propósitos de rectificación o
tipos de materiales de llenado (todos especialmente identificados
mediante VFF), tal como por ejemplo, anillos de Raschig, anillos de
Pall, o bridas del Intalox, Berl, Super-Torus
(Raschig) o Super, Interpack, \iotaop-Pak,
Hacketten, Igel, vsp o Hiflow-Ring type (Rauschert)
en los tamaños comercialmente disponibles hechos de materiales
conocidos por los expertos en la técnica que son resistentes en las
condiciones de predominantes a las sustancias en el sistema.
Además, también se pueden usar los ajustes internos tales como
mezclas estáticas, por ejemplo, del tipo SMV de KochGlitsch, o
también tubuladores de flujo, por ejemplo, del tipo
Hi-Tran de Cal Gavin, también se pueden emplear lo
más preferiblemente materiales de carga.
La solución de fosgeno purificado (la corriente
de fosgeno líquido) retirado de la absorción isotérmica puede
(opcionalmente después del procesamiento adicional o después la
desorción del fosgeno) volver a la parte de reacción de la síntesis
del isocianato. Dependiendo del tamaño de planta para la producción
de isocianato, el fosgeno gaseoso producido recientemente, se puede
o bien condensar conjuntamente con la corriente de vapor a partir
de la fosgenación en el absorbedor y disolverse, o condensarse en
una condensación de fosgeno separado dentro de la producción de
fosgeno y llevar a cabo de una manera separada en la parte de
reacción. La temperatura de los vapores a la salida de la absorción
isotérmica está preferiblemente en el intervalo entre 10º y -20ºC,
más preferiblemente entre 0º y -20ºC, lo más preferiblemente entre
-5º y -15ºC. Los vapores de la absorción isotérmica, que todavía
contiene solamente una cantidad de fosgeno menor, y después
preferiblemente se lavó en la absorción adiabática en
contracorriente con disolvente del proceso frío con el fin de
eliminar fosgeno y posiblemente otros componentes, tales como
compuestos de bajo punto de ebullición, que son solubles en los
agentes de absorción de la corriente de vapor. La función disolvente
del proceso frío se puede efectuar preferiblemente mediante un
distribuidor líquido correspondiente a la técnica anterior Para la
absorción adiabática se pueden usar bandejas, materiales o envases
de llenado para el material de intercambio. Los envases
estructurados, por ejemplo, del tipo Mellapak (Sulzer) son los
empleados más preferiblemente para este propósito. La corriente de
cloruro de hidrógeno purificado se elimina después preferiblemente
en la parte superior se la columna de absorción, que en una
realización preferida de la presente invención incluye las fases del
procedimiento de absorción isotérmica y adiabática.
Debido a la particularmente ventajosa
combinación de absorción isotérmica y adiabática en la secuencia
descrita anteriormente (preferiblemente en un aparato) es posible,
comparada con la absorción puramente adiabática, absorber el
fosgeno de manera eficaz usando una pequeña cantidad de disolvente
del procedimiento. Además, se evitan los intercambiadores de calor
dispuestos externamente, que pueden presentar un problema de
seguridad y son requeridos como enfriadores intermedios en la
absorción puramente adiabática con el fin de eliminar el calor de
absorción. La disposición de las dos etapas de absorción, que se
conoce por los expertos en la técnica, se implementa de acuerdo con
el principio de absorción de manera isotérmica tanto que el fosgeno
que en la absorción adiabática el incremento de temperatura del
agente de absorción es todavía tolerable con respecto a la
solubilidad del fosgeno.
La temperatura en la parte superior de la
columna de absorción en la combinación preferida de absorción
isotérmica y adiabática en un aparato está preferiblemente entre
-40º y 0ºC, lo más preferiblemente entre -30º y -20ºC. La presión
de cabecera está preferiblemente entre 1 y 35 bar (100 y 3500 kPa)
absoluta, lo más preferiblemente entre 1,2 y 3 bar (120 y 300 kPa)
absoluta.
La invención se describe en más detalle en el
presente documento más adelante con la ayuda de los dibujos.
La figura 1 es una representación esquemática de
la separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción.
La corriente (1) que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes, que normalmente se
produce en la reacción de aminas alifáticas o aromáticas con
fosgeno para formar los isocianatos correspondientes es, en una
realización especial de la invención para la separación,
introducida directamente en una columna de absorción (51), mostrada
de manera de diagrama en La figura 1, debajo de la fase e de
absorción isotérmica. En la parte superior de la columna de
absorción isotérmica e el flujo saliente (12) de la fase de
absorción adiabática f así como posiblemente disolvente
parcialmente cargado con fosgeno y cloruro de hidrógeno (corriente
10), que se origina del sistema de vacío de la separación del
disolvente de la síntesis del isocianato, se enfría opcionalmente, y
se añade como agente de absorción mediante un distribuidor líquido
en contracorriente a la fracción gaseosa de la corriente de la
mezcla de sustancia (1).
El absorbato (9) de la fase de absorción
isotérmica e se pasa a la parte inferior d de la
columna de absorción (51). La solución (8) de fosgeno purificado
(la corriente de fosgeno líquido) se puede devolver a la parte de
reacción de la síntesis del isocianato. Dependiendo del tamaño de la
planta para la producción de isocianato, el fosgeno gaseoso
recientemente producido, se puede o bien condensar conjuntamente con
la corriente de vapor de la fosgenación en el absorbedor y disolver
o condensar en una condensación de fosgeno separado dentro de la
producción de fosgeno y llevarse de manera separada en la parte de
reacción. La temperatura de los vapores a la salida de la absorción
isotérmica está preferiblemente en el intervalo entre 10º y -20ºC,
más preferiblemente entre 0º y -20ºC, lo más preferiblemente entre
-5º y -15ºC. Los vapores (11) de la absorción isotérmica e,
que solamente contienen una cantidad menor de fosgeno, después se
lavan en la fase f de absorción adiabática en
contracorriente con el disolvente (13) de procedimiento frío con el
fin de liberar en gran cantidad la corriente de vapor (11) del
fosgeno y posiblemente de otros componentes, tales como compuestos
de bajo punto de ebullición, que son solubles en el agente de
absorción. La función del disolvente del procedimiento frío (13) se
realiza mediante un distribuidor de líquido que corresponde a la
técnica anterior. Para las bandejas de absorción adiabática, se
pueden usar materiales o envases de llenado para el intercambio de
material, envases estructurados, por ejemplo, del tipo Mellapak
(Sulzer), lo más preferiblemente que se emplean para este propósito.
La corriente de cloruro de hidrógeno purificado (19) se retira
después en la parte superior de la columna de absorción (51), que
en esta realización incluye las fases de procedimiento de absorción
térmica y adiabática.
La figura 2 es una ilustración esquemática de la
separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con
condensación parcial de fosgeno hacia arriba.
En la realización ilustrada en la figura 2,
tanto como sea posible se separa en forma de condensado mediante
condensación parcial en un intercambiador de calor (condensador) de
la corriente (1) que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y
opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
sustancias inertes que se producen en la reacción de aminas
alifáticas o aromáticas con fosgeno para formar los isocianatos
correspondientes, antes de la combinación ya descrita de absorción
isotérmica y adiabática (mostrada en la figura 1).
Todos los condensadores que corresponden a la
técnica anterior son adecuados como intercambiadores de calor. Con
el fin de ahorrar energía de enfriamiento cara para la salmuera
fría, en lugar de un procedimiento de una fase en el que la
corriente de mezcla de sustancia (1) también se enfría mediante
salmuera fría, se puede emplear un procedimiento de dos fases o
posiblemente de fases múltiples. El número de fases para la
condensación y enriamiento parcial y sus temperaturas pueden variar
dependiendo de sus factores locales.
La etapa de condensación preferiblemente se
lleva a cabo con salmuera fría a temperatura de preferiblemente
entre -40º y -0ºC, lo más preferiblemente a -20º a -10ºC. La etapa
de condensación puede, como se ilustra en la figura 2, se puede
llevara cabo balo la adición de disolvente débilmente cargado con
fosgeno (es decir, menos de 1% en peso, preferiblemente por debajo
de 0,5% en peso basándose en el peso de la mezcla) y cloruro de
hidrógeno, que se origina del sistema de líquido del anillo de las
bombas de vacío o de la separación del disolvente de la síntesis de
isocianato o de una mezcla arbitraria de ambas corrientes (corriente
5), conjuntamente con la corriente 1 que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes. La etapa de condensación
con salmuera fría preferiblemente precedida por una etapa de
condensación con salmuera fría enfriada con hielo, a preferiblemente
entre 25º y 50ºC, lo más preferiblemente a 30º a 40ºC, y
opcionalmente además mediante la adición de una etapa de
enfriamiento con salmuera fría más caliente a preferiblemente 0º a
25ºC (no mostrado en la figura 2).
La absorción del fosgeno de la corriente de
sustancia (6) que se obtiene a partir de la condensación parcial en
el condensador a, tiene lugar de manera similar al al
procedimiento ilustrado en la figura 1. La corriente de condensado
(4) de la condensación parcial en el condensador a se lleva a
la parte inferior d de la columna de absorción (51) y se
puede regresar, conjuntamente con el absorbato, como solución de
fosgeno (8) a la parte de reacción de la síntesis del isocianato.
Dependiendo del tamaño de la planta para la producción de
isocianato, el fosgeno gaseoso producido recientemente se puede o
bien condensar conjuntamente con la corriente de vapor de la
fosgenación en el absorbedor y disolverse, o o condensarse en una
condensación de fosgeno con la producción de fosgeno y conducir de
manera separada a la parte de reacción. Debido a la conexión hacia
arriba de una condensación parcial de una fase o de fases
múltiples, las cantidades necesarias de agente de absorción se
pueden reducir y de esta forma las corrientes circulantes del
disolvente del procedimiento se minimizan, y de acuerdo con lo
anterior se reduce el consumo de energía en la síntesis de
isocianato. Además, el tamaño del absorbedor de la película que cae
teniendo una o más etapas de condensación.
La figura 3 es una ilustración esquemática de la
separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con la
condensación de fosgeno conectada hacia arriba y el
sobreenfriamiento del disolvente todavía contenida en la corriente
de la parte superior gaseosa de la columna de absorción. En la
realización ilustrada en la figura 3, fosgeno se separa de la
corriente (1) que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y
opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
sustancias inertes que se producen en la reacción de aminas
alifáticas o aromáticas con fosgeno para formar los isocianatos
correspondientes, en la que a modo de amplificación de la
realización ilustrada en la figura 2 (combinación de condensación
parcial de fosgeno así como absorción isotérmica y adiabática de
fosgeno), disolvente todavía contenido en la corriente de la parte
superior gaseosa de la columna de absorción se separa mediante
sobreenfriamiento en un intercambiador de calor y la energía de
enfriamiento se recupera después en la parte superior de la columna
mediante una disposición adecuada.
La corriente (1) que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes, como ya se ha ilustrado en
la figura 2, primero se separa mediante condensación parcial seguido
de la absorción isotérmica y adiabática.
Los vapores (14) de la fase f de
absorción adiabática se sobreenfrían en gran medida una vez más en
el condensador posterior g, y el disolvente que está todavía
presente se condensa parcialmente y se añade como reflujo líquido
(15) a la fase de absorción adiabática f. Las fracciones no
condensadas (16) se conducen a través del intercambiador de calor
h para recuperar la energía y ahí se enfría la corriente de
disolvente del procedimiento 17, que después se lleva a la
corriente preenfriada (18) en el intercambiador de calor i de una
fase o de múltiples fases para un enfriamiento adicional se añade a
continuación como corriente (13), conjuntamente con el reflujo de
líquido (15), como agente de absorción en la parte superior de la
fase f de absorción adiabática. La corriente de cloruro de
hidrógeno purificada (19) se retira en forma gaseosa en el
intercambiador de calor h, que al mismo tiempo forma la parte
superior de la columna de absorción, incluyendo dichas columnas las
etapas de absorción isotérmica, absorción adiabática,
post-condensación y recuperación de energía. Todos
los intercambiadores de calor que corresponden a la técnica
anterior son adecuados como intercambiadores de calor para la
post-condensación y recuperación de energía y los
intercambiadores de calor de camisa y tubo con conmutación de
corriente cruzada-contracorriente siendo lo más
preferiblemente usado, que directamente se incorporan en la parte
superior de la columna de absorción. El gas fluye desde la parte
superior hacia abajo o desde la parte inferior hacia arriba de
manera transversal y en contracorriente a los tubos a través de los
cuales fluye la salmuera.
La temperatura en la parte superior de la
columna de absorción (51) es, mediante el uso de la disposición de
ahorro de energía preferiblemente entre -20º y 40ºC, lo más
preferiblemente entre -10º y 20ºC. La presión en la parte superior
está preferiblemente entre 1 (100 kPa) y 35 bar (3500 kPa) absoluta,
particularmente preferiblemente entre 1,2 (120 kPa) y 3 bar (300
kPa) absoluta. La temperatura de la corriente de gas entre el
post-condensador y recuperación de está
preferiblemente entre -40º y -10ºC, lo más preferiblemente entre
-40º y -25ºC.
La figura 4 muestra en forma de diagrama la
separación de la corriente que contiene cloruro de hidrógeno,
fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y sustancias inertes en una columna de absorción con
condensación de fosgeno parcial corriente arriba y sobreenfriamiento
de disolvente que está todavía contenido en la corriente de la
parte superior gaseosa de la columna de absorción, así como
destilación de la solución de fosgeno.
En la realización ilustrada en la figura 4, la
pureza de la corriente de fosgeno líquido (8) (solución de fosgeno)
que se retira en la parte inferior de la columna de absorción (51)
se puede incrementar una vez más, particularmente con respecto a
los compuestos de bajo punto de ebullición que son solubles en
fosgeno y/o en el disolvente, tal como por ejemplo cloruro de
hidrógeno. Ya que en la realización ilustrada en la figura 4 las
corrientes de sustancias adicionales formadas dentro de la columna
de absorción en comparación con las realizaciones mostradas en las
Figuras 1, 2 y 3, el procedimiento de acuerdo con La figura 4 se
describirá una vez más en detalle en el presente documento más
adelante.
La corriente (1) que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes que normalmente se
producen en la reacción de aminas alifáticas o aromáticas con
fosgeno para formar los isocianatos correspondientes se condensan
parcialmente, opcionalmente conjuntamente con una corriente de
disolvente (5) cargado ligeramente con fosgeno (es decir, menos de
1% en peso, preferiblemente por debajo de 0,5% en peso basándose en
el peso de la mezcla) y cloruro de hidrógeno, en primer lugar en un
primer intercambiador de calor a a temperaturas de
preferiblemente 25º a 50ºC, lo más preferiblemente 30º a 40ºC, y se
enfría. La mezcla de sustancia enfriada obtenida de esta manera se
condensa después preferiblemente parcialmente en un segundo
intercambiador de calor (no mostrado en la figura 4), de nuevo a
temperaturas de preferiblemente 0º a 25ºC, lo más preferiblemente
5º a 15ºC, y se enfría. El condensado 4 se añade a la parte
superior de la sección de destilación j. la fracción no
condensada preferiblemente se puede condensar parcialmente (no
mostrado en la figura 4) mediante un intercambiador de calor
adicional y bajo la adición de disolvente cargado ligeramente con
fosgeno (es decir, menos de 1% en peso, preferiblemente por debajo
de 0,5% en peso basándose en el peso de la mezcla) y cloruro de
hidrógeno, que se origina del sistema de líquido del anillo de las
bombas de vacío o de la separación del disolvente de la síntesis de
isocianato o de una mezcla arbitraria de ambas corrientes
(corriente 5), a temperaturas de preferiblemente entre -40º y 0ºC,
particularmente preferiblemente a -10º a -20ºC, y se enfría. El
condensado que se obtiene de esta manera se puede añadir de manera
similar a la parte superior de la sección de destilación
j.
Los vapores no condensador (6) que todavía
contienen grandes cantidades de fosgeno, así como los vapores (20)
de la sección de destilación j de la solución de fosgeno, se
añaden al de la fase de absorción isotérmica e. El calor de
absorción que se produce se libera inmediatamente a un medio de
enfriamiento. El flujo de salida líquido (12) de la fase de la
absorción adiabática f así como el disolvente posiblemente
parcialmente cargado con fosgeno y cloruro de hidrógeno (corriente
10), que se origina del sistema o de vacío y la separación del
disolvente de la síntesis de isocianato, se enfría opcionalmente en
la parte superior de la fase de absorción isotérmica e y se
añade como agente de absorción mediante un distribuidor de líquido
en contracorriente a los vapores no condensados (6) y (20).
El disolvente cargado (9) de la fase de
absorción isotérmica f así como el condensado (4) de la
condensación parcial en el condensador a, que dependiendo de
la solubilidad todavía se carga con ciertas cantidades de compuestos
de bajo punto de ebullición, se añaden a la parte superior de la
sección de destilación j y después se destilan en
contracorriente con la corriente de vapor (22). La corriente de
vapor (22) está compuesta preferiblemente en la mayor parte por
fosgeno y 5 las impurezas normales en la producción de fosgeno,
tales como hidrógeno, oxígeno, pequeñas cantidades de cloruro de
hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, etc. La solución
de fosgeno destilada fosgeno se desarrolla en la parte inferior de
la columna de absorción (51). Ahí una solución de fosgeno (8) en
gran cantidad libre de cloruro de hidrógeno (corriente de fosgeno
líquido) se retira, y se puede volver a la parte de reacción de la
síntesis de isocianato. Dependiendo del tamaño de la planta para la
producción de isocianato, el fosgeno gaseoso recientemente producido
se puede o bien condensar conjuntamente con la corriente de vapor
de la fosgenación en el absorbedor y disolverse, o condensarse en
una condensación de fosgeno separada dentro de la producción de
fosgeno y llevarse de manera separada a la parte de la reacción.
Dependiendo de los requerimientos de la pureza de la solución de
fosgeno, la corriente de condensado (4) de la condensación parcial
en el condensador a se puede también pasar directamente a la parte
inferior d de la columna de absorción (51). La proporción de
cloruro de hidrógeno y otros compuestos de bajo punto de ebullición
se incrementa de alguna manera algo.
La implementación de la sección j de
destilación corresponde a la técnica anterior conocida. El diseñó se
ejecuta teniendo relación con el contenido deseado de los
compuestos de bajo punto de ebullición en la corriente de la parte
inferior, de una manera y forma conocida por los expertos en la
técnica y de manera convencional se emplea para tales separaciones.
El aparato puede incluir una sección de envasado, sección de
material de llenado o sección de columna de bandejas.
La integración de la separación de los
compuestos de bajo punto de ebullición en la columna de absorción
mientras se ahorran intercambiadores de calor adicionales
dispuestos en el exterior de la columna y la energía de
calentamiento y/o enfriamiento que de otra manera se ha de
suministrar de manera separada logrado mediante el procedimiento de
la presente invención es particularmente ventajoso con respecto a
los costes de inversión de operación y también seguridad. Sin
embargo también es posible producir la corriente de vapor (22) para
la destilación de la solución de fosgeno en un intercambiador de
calor dispuesto en el exterior o posiblemente en el interior,
mediante la evaporación de parte de la solución de fosgeno (8)
(Corriente de fosgeno líquido) que de la parte inferior de d
de la columna de absorción (51).
Los vapores remanentes (11) de la fase de
absorción isotérmica e que contiene todavía solamente una
pequeña cantidad de fosgeno se llevan al pie de la fase de
absorción adiabática f. El disolvente frío (13) y el
condensado (15) que fluye fuera de la
post-condensación posterior se añaden en
contracorriente a esta conducción de de la parte superior de la fase
de absorción adiabática f.
Los vapores (14) de la fase de absorción
adiabática f se enfrían fuertemente una vez más en el
post-condensador g, y el fosgeno todavía
presente y el disolvente del procedimiento are se condensar
parcialmente o completamente y se añaden al reflujo de líquido (15)
a la fase de absorción adiabática f. Las fracciones no
condensables (16) se conducen a través del intercambiador de calor
h para la recuperación de la energía y ahí parcialmente
enfrían las corrientes de disolvente (17), que después se conduce a
una corriente (18) enfriada previamente en el intercambiador de
calor i de una fase o múltiples fases para enfriamiento
adicional, y a continuación se añade como corriente (13),
conjuntamente con el reflujo del líquido (15), como agente de
absorción en la parte superior de la fases de absorción adiabática
f. La corriente de cloruro de hidrógeno purificado (19) se
retira en forma gaseosa del intercambiador de calor h, que
al mismo tiempo forma la parte superior de la columna de absorción,
que incluye las etapas de destilación, absorción isotérmica,
absorción adiabática, post-condensación recuperación
de energía.
La temperatura de la parte superior de la
columna de absorción en el modo de ahorro de energía es
preferiblemente -20º a 40ºC, lo más preferiblemente -10º a 20ºC. La
presión de la parte superior preferiblemente entre 1 bar (100 kPa)
y 35 bar (3500 kPa) absoluta, lo más preferiblemente entre 1,2 bat
(120 kPa) y 3 bar (300 kPa) absoluta.
Pequeñas cantidades de disolvente, compuestos de
bajo punto de ebullición y fosgeno que todavía están presentes se
puede eliminar de la corriente de cloruro de hidrógeno que contiene
fosgeno y disolvente mediante la post-purificación
por medio de adsorción, por ejemplo sobre carbón activado, o
mediante otros procedimientos adecuados, tales como por ejemplo
retirada por condensación de una fase o múltiples fases o retirada
por congelación a muy bajas temperaturas, dependiendo del punto
fijado del disolvente de procedimiento que se usa y la presión
seleccionada, o mediante una destilación del cloruro de hidrógeno
condensado. El cloruro de hidrógeno altamente puro que se obtiene
de esta manera después se puede usar para la producción de bicloruro
de etileno (cloruro de vinilo), en un procedimiento Deacon, o para
electrolisis de cloruro de hidrógeno.
Debido a la combinación particularmente
ventajosa de absorción isotérmica y adiabática es posible, en
contraste a la absorción puramente adiabática, absorber el fosgeno
particularmente de manera eficaz con solamente una pequeña cantidad
de disolvente. Esto constituye una etapa adicional en la
minimización de las circulaciones de disolvente intensivas de
energía en la síntesis de isocianato a gran escala.
En la realización de la presente invención
ilustrada en la figura 4, la concentración de cloruro de hidrógeno
y otros compuestos de bajo punto de ebullición en la solución de
fosgeno (Corriente de fosgeno líquido) se puede reducir
adicionalmente todavía, si es necesario mediante una parte de
destilación en la columna de absorción, por debajo de la absorción
isotérmica, sin la necesidad de una columna separada extra con
evaporador en el fondo y condensador en la parte superior, mediante
el uso de una corriente de vapor a partir de la producción de
fosgeno de la síntesis de isocianato a medida que se destila el gas
y se condensa el caudal durante la destilación. Normalmente esta
corriente de corriente de vapor en la síntesis de isocianato se
licua en una condensación separada y después se añade a la solución
de fosgeno. En el procedimiento de acuerdo con la invención, la
condensación se realiza opcionalmente mediante el calor latente de
la solución de fosgeno que fluye de la absorción isotérmica.
Una ventaja adicional del procedimiento de la
presente invención en comparación con los procedimientos que
emplean tanto una absorción puramente adiabática como una
destilación anterior para reducir la concentración de cloruro de
hidrógeno en la solución de fosgeno, es el consumo de energía a
notablemente inferior de salmuera de enfriamiento, ya que la
absorción combinada, en particular la combinación eficaz de
absorción isotérmica y adiabática con destilación mediante vapores
de fosgeno, no requiere energía de evaporación adicional y por lo
tanto ninguna energía de condensación adicional. La energía usada
para condensar los vapores de fosgeno empleados para la destilación
se ahorra en la producción de fosgeno para la síntesis de
isocianato.
Con relación al aspecto de seguridad del
procedimiento de la presente invención, cuando se manipula el
fosgeno, es particularmente ventajoso llevar a cabo la absorción
isotérmica y adiabática, así como opcionalmente la posterior
post-condensación seguido de la recuperación de
energía y opcionalmente la destilación de la solución de fosgeno,
preferiblemente en una sola pieza de aparato, ya que de esta forma
la posibilidad de fugas se reduce minimizando el número de
conexiones con bridas de tuberías localizadas externamente.
Ejemplo
La separación de una corriente que contiene
cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos
de bajo punto de ebullición y sustancias inertes que normalmente se
producen en la reacción de aminas alifáticas o aromáticas con
fosgeno para formar los isocianatos correspondientes se efectúa
mediante condensación parcial de tres fases, en la que en la
tercera fase se añade adicionalmente clorobenceno en corriente
común, seguido de una absorción isotérmica parcial del fosgeno con
clorobenceno en contracorriente, seguido de una absorción
adiabática del fosgeno remanente con clorobenceno en
contracorriente, y finalmente mediante una
post-condensación del clorobenceno residual a
partir de la corriente de cloruro de hidrógeno que contiene pequeñas
cantidades de fosgeno y disolvente como se ilustra en la figura
4.
La solución de fosgeno formado en el fondo de la
columna de absorción, conjuntamente con los condensados de la
condensación parcial, después se libera parcialmente del cloruro de
hidrógeno mediante una disolución con una corriente de fosgeno
gaseoso a partir de la producción de fosgeno, que corresponde a la
figura 4.
Una corriente de cloruro de hidrógeno (1) de
39,2 kg/hora se emplea para la condensación parcial en tres
intercambiadores de calor sucesivos que funcionan a 45ºC
(enfriamiento por aire) + 10ºC (enfriamiento por salmuera) y -17ºC
(enfriamiento por salmuera). La corriente de cloruro de hidrógeno
que se usa contiene 25,3% en peso de cloruro de hidrógeno, 42,3% en
peso de clorobenceno, 32,4% en peso de fosgeno y cantidades pequeñas
de bajo compuestos de punto de ebullición típicos para una síntesis
de isocianato. En la última etapa de etapa de condensación a la
menor temperatura, se añade una cantidad adicional 0,53 kg/hora de
clorobenceno en la corriente común con el fin de mejorar el
comportamiento de condensación. Los condensados líquidos de la
segunda y tercera fases se añaden directamente a la parte de
destilación. Los gases de desecho 6 de la tercera fase se incorporan
en la absorción isotérmica.
La siguiente combinación de absorción isotérmica
y adiabática con post-condensación del disolvente a
partir del gas de desecho y de la destilación de los compuestos de
bajo punto de ebullición a partir de la solución de fosgeno tiene
lugar en este ejemplo en una combinación de varios aparatos, que
estaban conectados como si las etapas implementadas se hayan
dispuesto dentro de un cuerpo de columna.
Un intercambiador de calor dispuesto
verticalmente con un tubo se usó para la absorción isotérmica. El
enfriamiento se llevó a cabo con enfriamiento por salmuera a -17ºC.
El tubo tenía un diámetro de 54,4 mm, una longitud de 3 mm y se
llenó con anillos de Pall de tamaño 15 x 15 mm. La corriente de gas
de desecho 6 de la condensación parcial se añadió a una velocidad
de 13,4 kg/hora y a una temperatura de -10ºC al extremo inferior del
intercambiador de calor. La composición de este gas de desecho era
aproximadamente 69,28% en peso de cloruro de hidrógeno, 0,04% en
peso de clorobenceno, 30,68% en peso de fosgeno y pequeñas
cantidades de compuestos de bajo punto de ebullición típicos de una
síntesis de isocianato. La alimentación y la parte superior de la
absorción isotérmica estaba compuesta de 2,1 kg/hora de
clorobenceno ligeramente cargado con fosgeno (2,6% en peso de
fosgeno) y la salida de flujo de 7,56 kg/hora de la absorción
adiabática (12) (4,8% en peso de cloruro de hidrógeno, 93,9% en
peso de cloro y 1,3% en peso de fosgeno). La corriente de cloruro de
hidrógeno (11) de 9,92 kg/hora purificado previamente mediante la
absorción isotérmica y que tiene una composición de 98,1% en peso de
cloruro de hidrógeno, 0,2% en peso de clorobenceno, 1,0% en peso de
fosgeno y 0,7% en peso de los compuestos de bajo punto de
ebullición típicos para una síntesis de isocianato se incorporó a la
fase de absorción adiabática, y la solución de fosgeno 9 de salida
de flujo se incorporó a la parte de destilación.
La absorción adiabática se lleva a cabo en una
columna de empaquetamiento de un diámetro de 55 mm. La altura de
empaquetamiento era 1 m. Para la absorción, 7,08 kg/hora de
clorobenceno (13) a -35ºC y la corriente de condensado (15) de
0,012 kg/hora de la post-condensación se añadió en
contracorriente a la parte superior de la absorción adiabática. La
corriente de cloruro de hidrógeno (14) de 9,45 kg/hora que deja la
absorción adiabática y libre de fosgeno se componía de 99,1% en
peso de cloruro de hidrógeno, 0,14% en peso de clorobenceno, 0,03%
en peso de fosgeno y 0,73% en peso de los compuestos de bajo punto
de ebullición típicos de una síntesis de isocianato. Esta corriente
estaba libre en gran cantidad en la siguiente
post-condensación a -35ºC también de cantidades
residuales de disolvente. Se obtuvieron 9,44 kg/hora de cloruro de
hidrógeno industrial (16), con una composición de 99,.21% en peso
de cloruro de hidrógeno, 0,03% en peso de clorobenceno, 0,03% en
peso de fosgeno y 0,73% en peso de los compuestos de bajo punto de
ebullición típicos para una síntesis de isocianato. La presión de
la parte superior era 2,5 bar (250 kPa) absoluta y la temperatura de
la parte superior es -35ºC.
La solución de salida de flujo de fosgeno de la
condensación parcial 4 se añadió conjuntamente con la de la
absorción isotérmica (9) a la parte superior de la columna de
destilación. La solución de fosgeno 40,52 kg/hora con una
composición de 2,9% en peso de cloruro de hidrógeno, 64,7% en peso
de clorobenceno y 32,4% en peso de fosgeno se destiló en
contracorriente mediante 1,39 kg/hora de la corriente de fosgeno
gaseosa (22) a partir de la producción de fosgeno. Se usó una
columna de empaquetamiento de 25 mm como columna de destilación, la
altura de empaquetamiento era 0,2 m. La solución de fosgeno de flujo
saliente (8) tenía una composición de 1,4% en peso de cloruro de
hidrógeno, 64,2% en peso de clorobenceno, 34,4% en peso de fosgeno y
un caudal de corriente de
40,84 kg/hora.
40,84 kg/hora.
Claims (13)
1. Un procedimiento de producción de un
isocianato, que comprende:
a) hacer reaccionar al menos una amina con
fosgeno, opcionalmente en la presencia de un disolvente, para
producir un isocianato correspondiente y una corriente que contiene
cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos
de bajo punto de ebullición y sustancias inertes,
b) separar la corriente que contiene cloruro de
hidrógeno, fosgeno y opcionalmente disolvente, compuestos de bajo
punto de ebullición y sustancias inertes en una secuencia al menos
de dos fases de etapas de absorción que comprende (1) al menos una
etapa de absorción isotérmica y (2) al menos una etapa de absorción
adiabática, para obtener (i) una corriente de cloruro de hidrógeno
que contiene no más de 0,5% en peso, basándose en el peso total de
la corriente de cloruro de hidrógeno, de fosgeno y (ii) una
corriente de fosgeno líquido, y
c) reciclar la corriente de fosgeno líquido (ii)
a la etapa a).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que la reacción en la etapa a) se lleva a cabo en la fase
gaseosa.
3. El procedimiento de la reivindicación 2 en el
que la corriente de fosgeno líquido (ii) contiene entre 20 y 80% en
peso de fosgeno, basándose en el peso total de la corriente de
fosgeno líquido.
4. El procedimiento de la reivindicación 2 en el
que el fosgeno se separa mediante desorción de la corriente de
fosgeno líquido (ii) y el fosgeno separado se usa en la etapa
a).
5. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que la reacción en la etapa a) se lleva a cabo en la fase líquida en
presencia de un disolvente.
6. El procedimiento de la reivindicación 5 en el
que el disolvente usado en la etapa a) se usa en la etapa b) como un
agente de absorción en la al menos una etapa de absorción isotérmica
y la al menos una etapa de absorción adiabática.
7. El procedimiento de la reivindicación 6 en el
que la corriente de fosgeno líquido (ii) contiene entre 20 y 80% en
peso de fosgeno, basándose en el peso total de la corriente de
fosgeno líquido.
8. El procedimiento de la reivindicación 7 en el
que se usa la corriente de fosgeno líquido (ii) en la etapa a).
9. El procedimiento de la reivindicación 5 en el
que el fosgeno se retira por condensación parcialmente de la
corriente que contiene cloruro de hidrógeno, fosgeno y opcionalmente
disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y sustancias
inertes antes de la separación en la al menos secuencia de dos fases
de etapas de absorción.
10. El procedimiento de la reivindicación 9 en
el que los vapores de la condensación parcial del fosgeno se lavan a
contracorriente con el disolvente usado en la etapa a).
11. El procedimiento de la reivindicación 5 en
el que la absorción isotérmica (1) y la absorción adiabática (2) se
llevan a cabo a contracorriente.
12. El procedimiento de la reivindicación 9 en
el que disolvente se retira por condensación de la corriente de
cloruro de hidrógeno (i) después de la absorción adiabática (2) y se
usa en la etapa a).
13. El procedimiento de la reivindicación 1 en
el que la corriente de fosgeno líquido (ii) se purifica mediante
estabilización de cloruro de hidrógeno y compuestos de bajo punto de
ebullición de la corriente y la corriente de fosgeno purificado se
usa en la etapa a).
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