一種粗甲苯二異氰酸酯的精制方法技術

本發明專利技術涉及一種粗甲苯二異氰酸酯的精制方法的改進，具體涉及光氣法制備粗甲苯二異氰酸酯的精制方法的改進。粗甲苯二異氰酸酯脫除回收大量光氣后，在本發明專利技術中經脫殘渣塔和脫溶劑塔，粗甲苯二異氰酸酯精餾達到較高ＴＤＩ純度后裝桶。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及粗甲苯二異氰酸酯的精制方法的改進，具體涉及光氣法制備粗甲苯二異氰酸酯的精制方法的改進。粗甲苯二異氰酸酯脫除回收大量光氣后，在本專利技術中經脫殘渣塔和脫溶劑塔，粗甲苯二異氰酸酯精餾達到較高TDI純度后裝桶。
技術介紹
甲苯二異氰酸酯(TDI)是世界上用量最大的異氰酸酯類產品之一，是聚氨酯的主 要原料之一。TDI生產工藝主要是由氣體凈化提供的一氧化碳和鹽酸電解提供的氯氣反應 生成光氣(C0CL2)，由甲苯二胺(TDA)和C0C1^反應，再經過脫氯化氫、脫光氣、脫殘渣和脫溶 劑等步驟，最終得到產品TDI，反應過程中過量的光氣和惰性溶劑經回收后循環使用。主要 工序有光氣合成、TDA合成、光氣化合成TDI及精餾、光氣回收、溶劑回收、廢氣破壞等單元。 目前世界上生產TDI的幾家大公司，都使用自己的專有技術，而且毫無例外均使用傳統的 光氣法。這些公司為拜耳(BAYER)、巴斯夫(BASF)、道化學(DOWS CHEM)、羅納普朗克(RHONE POULENE)、埃尼化學(ENI CHEM)、奧林(OLIN)和三井東亞。傳統的光氣法，即使用光氣與在 惰性溶劑中的甲苯二胺反應，生成TDI并放出氯化氫氣體。光氣化反應大多在塔中或反應 釜中進行。目前惰性溶劑有二種第一種是間苯二甲酸二乙酯(DEIP)，在高壓條件下進行 光化反應，即通常所稱的"重溶劑生產工藝";但該工藝的光化反應中，溶劑間苯二甲酸二乙 酯(DEIP)容易與光氣發生反應生成m-乙酯苯甲酰氯(CBC)，該物質易造成反應器的堵塞； 另外，由于DEIP的價格昂貴，其大量的消耗會增加最終產品TDI的成本；再者，該工藝還存 在另一缺陷，為了回收系統中的殘余光氣，需要增設一套光氣回收裝置，用甲苯作為回收光 氣的溶劑，給TDI的生產控制增加了困難。第二種是鄰二氯苯(ODCB)，在低壓條件下進行 光化反應，即通常稱的"輕溶劑生產工藝"；該工藝的光化反應是在帶攪拌器的反應釜中進 行的，反應過程中很難避免甲苯二胺(TDA)與甲苯二異氰酸脂(TDI)的反應，由于該反應的 產生降低了 TDI產品的得率，同時產生大量殘渣給除渣系統帶來負擔；該工藝的另一缺陷 是，使用大量的溶劑鄰二氯苯在系統內循環，增加了設備的原材料和動力能源的消耗，提高 了 TDI的生產成本。綜上，現有技術的工藝中存在的缺陷大致可歸納成如下幾類 1、多殘渣，所述的殘渣中大部分為尿素成份，它們不僅降低了產品收率，并且侵蝕 管線設備，增加了生產成本；另外殘渣易導致阻塞而需停止生產清理阻塞物； 2、復雜的光氣分離過程，將使光氣增加泄漏的機會。 TDI工業生產中光氣的脫除一般經過高壓、低壓和負壓脫光氣塔三級脫除流程，以 保證產品中不含光氣。從光氣化反應器出來的反應液含有產品TDI、溶劑間苯二甲酸二乙 酯(DEIP)和過量的光氣，依次經過高壓脫光氣塔、低壓脫光氣塔和負壓脫光氣塔脫除物料 中的光氣，再經過脫殘渣塔和脫溶劑塔后得到最終產品TDI。其中高壓脫光氣塔脫除大部分 光氣，脫除的光氣經進一步冷卻后直接去光氣罐循環使用；低壓脫光氣塔脫除的光氣送光 氣回收系統提純后再進行循環使用；負壓脫光氣塔脫除的光氣隨真空系統也送入光氣回收 系統。傳統的脫除光氣流程中，低壓脫光氣塔依靠物料從高壓脫光氣塔塔底物料閃蒸提供的熱量實現光氣在低壓下的脫除，當高壓脫光氣塔操作異常時，低壓脫光氣塔沒有必要的 調節手段進行補救，而是把問題直接傳遞給負壓脫光氣塔，造成負壓脫光氣塔真空系統不 穩定；另外，TDI等重組分去真空系統會形成浪費，塔底物料中仍然含有光氣，影響后續脫 殘渣、脫溶劑系統的正常操作，當低壓脫光氣塔脫除的光氣送光氣回收系統時，造成光氣回 收系統負荷較大。低壓脫光氣塔是在0. 7MPa的壓力下操作的一方面需要壓力控制，增加 了操作的復雜性；另一方面由于TDI在高溫下容易聚合生成殘渣，所以，需要控制塔底溫度 在17(TC以下，而在此溫度下塔底物料中還含有較多的光氣。在傳統的光氣回收系統，物料 進入甲苯吸收塔，光氣被甲苯吸收，HCL等不凝氣從塔頂排出。甲苯解吸塔將光氣從吸收甲 苯中解吸出來，并送到其他單元，塔頂含有HCL的氣體回到甲苯吸收塔。甲苯精制塔將甲苯 吸收塔塔底一部分出料進行精制，精制后的甲苯從塔中部采出，塔頂、塔底分別采出吸收甲 苯中的輕重組分。甲苯吸收塔塔頂出來的含氯化氫氣體、甲苯解吸塔采出一股含氯乙烷的 光氣進入光氣破壞塔，與堿液中和破壞。 申請號200310102874. X中國專利技術專利申請公開說明書披露了用間壁式蒸餾塔純 化甲苯二異氰酸酯以進行最終純化的方法，包括1.從光氣含量小于2%重量的粗制蒸餾 原料中純化甲苯二異氰酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括a)將光氣含量小于2%重 量的粗制蒸餾原料分餾以除去溶劑，反應殘余物可任選除去，以制得溶劑含量小于20%重 量的甲苯二異氰酸酯粗原料，和b)在間壁式蒸餾塔中將溶劑含量小于20%重量的甲苯二 異氰酸酯粗原料分成四個產品餾分Pl P4，其中Pl是富含氣相低沸劑和溶劑的氣流，P2 是富含低沸劑和溶劑的產品，P3是含有甲苯二異氰酸酯的富含高沸劑的塔底產品，P4是低 沸劑含量少的甲苯二異氰酸酯產品流、高沸劑和反應殘余物。2.制造甲苯二異氰酸酯的 方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟a)使甲苯二胺與光氣反應，得到粗制的蒸餾原 料，b)如果來自步驟a)的粗制蒸餾原料含有大于2X重量或更多的光氣，從來自步驟a) 的粗制蒸餾原料中分離光氣，得到光氣含量小于2%重量的粗制蒸餾原料，c)將光氣含量 小于2%重量的粗制蒸餾原料分餾以除去溶劑，反應殘余物可任選除去，以制得溶劑含量小 于20%重量的甲苯二異氰酸酯粗原料，和d)在間壁式蒸餾塔中將溶劑含量小于20%重量 的甲苯二異氰酸酯粗原料分成加四個產品餾分Pl P4，其中Pl是富含氣相低沸劑和溶劑 的氣流，P2是富含低沸劑和溶劑的產品，P3是含有甲苯二異氰酸酯的富含高沸劑的塔底 產品，P4是低沸劑含量少的甲苯二異氰酸酯產品流，高沸劑和反應殘余物。3.如權利要求 1 5中任一項所述的方法，其特征在于，所述產品餾分P4中甲苯二異氰酸酯的濃度至少為 99. 5X重量，并含有小于200PPm重量的溶劑和/或氯化的芳香烴，小于100ppm重量的可水 解的氯和小于40卯m重量的酸性物質。 聚氨酯手冊(Polyurethane Handbook, Munich，德國Hanser出版社，1955,62 73頁)描述了此領域用來生產甲苯二異氰酸酯的光氣化和蒸餾方法的狀況。在蒸餾過程 中，溶劑被作為來自溶劑塔的塔頂產品從粗制的TDI混合物中完全除去，該溶劑被返回光 氣化過程或返回過量的光氣回收物。來自溶劑塔的剩余的粗制異氰酸酯塔底流被送到預閃 蒸器(pre-flasher)，在這里得到了兩種產品富含異氰酸酯的塔頂產品和富含殘余物的 塔底流，后者被加到殘余物去除裝置中。在殘余物去除裝置中，揮發性物質然后被從上述富 含殘余物流中除去并冷凝。來自殘余物的被冷凝的揮發性物質以及來自預蒸發器的塔頂流 然后被合并，并加到異氰酸酯塔中。在異氰酸酯塔中，產品異氰酸酯被作為頂部流回收，而富含高沸劑的塔底流被返回預蒸發器。溶劑除去是在一個溶劑塔中進行的，由于已知本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種粗甲苯二異氰酸酯的精制方法，其特征是：　　ａ）第一步是脫殘渣工序，經負壓脫光氣階段后的光氣含量小于０．１％重量的ＴＤＩ與ＤＥＩＰ混合物，進入ＴＤＩ脫殘渣塔Ｋ４５０，從塔頂脫除含光氣不凝氣，從塔釜輸出殘渣經殘渣濃縮器Ｒ４７０從中脫除含重組分、聚合物的ＤＥＩＰ和ＴＤＩ的殘渣，從塔頂輸出ＤＥＩＰ和ＴＤＩ物料，包括：　　（ｉ）Ｋ４５０塔釜溫度達到１６０～１８０℃，真空下操作，經負壓脫光氣階段后的光氣含量小于０．１％重量的ＴＤＩ與ＤＥＩＰ混合物經釜液出料泵Ｐ４５２，一股經再沸器Ｗ４５２加熱后強制循環，返回ＴＤＩ殘渣脫除塔Ｋ４５０塔釜，一股含重組分、聚合物的ＤＥＩＰ和ＴＤＩ的殘渣進入殘渣濃縮器Ｒ４７０，利用熱油加熱Ｒ４７０，減壓狀態下ＴＤＩ與ＤＥＩＰ從Ｒ４７０上部被蒸出，經冷凝器Ｗ４７０冷凝后，冷凝液收集在集液槽Ｂ４７０，返回到Ｋ４５０塔中部回收殘渣中的ＤＥＩＰ和ＴＤＩ，不凝尾氣經真空泵Ｖ４７１抽至單獨真空系統，Ｒ４７０內濃縮殘渣定期收集外運；　　（ｉｉ）Ｋ４５０塔頂氣體經冷卻器Ｗ４５０溫水冷卻后，冷凝液進入集液槽Ｂ４５１定期回收，不凝的氣體進入冷凝器Ｗ４５１進一步冷凝，冷凝液返回Ｋ４５０塔頂，不凝尾氣經真空泵Ｖ４８０、Ｖ４８１抽至真空系統；　　（ｉｉｉ）Ｋ４５０塔頂的ＤＥＩＰ和ＴＤＩ物料用出料泵Ｐ４５１側線抽出后，一股返回Ｋ４５０塔作為回流滿足操作條件，一股經換熱器Ｗ４６６加熱后，進入ＴＤＩ脫溶劑塔Ｋ４６０；　　ｂ）第二步是脫溶劑工序，ＴＤＩ脫溶劑塔Ｋ４６０塔頂脫除含光氣不凝氣，從塔釜脫除ＤＥＩＰ，冷卻后回ＤＥＩＰ儲槽循環使用，由塔頂抽出成品ＴＤＩ裝桶，包括：　　（ｉ）Ｋ４６０塔釜溫度達到１９０～２２０℃，真空下操作，塔釜液為ＤＥＩＰ，經釜液出料泵Ｐ４６２，一股經再沸器Ｗ４６２加熱后強制循環，返回ＴＤＩ脫溶劑塔Ｋ４６０塔釜，一股經換熱器Ｗ４６６與進料換熱降溫后，再經釜液冷卻器Ｗ４６５冷卻至７０～８５℃，回ＤＥＩＰ儲槽循環使用；　　（ｉｉ）Ｋ４６０塔頂尾氣經冷卻器Ｗ４６０Ａ冷卻后，冷凝液回流Ｋ４６０塔頂，不凝的氣體進入冷凝器Ｗ４６０Ｂ進一步冷凝，冷凝液進入Ｋ４６０塔頂，不凝的氣體由真空泵Ｖ４８０、Ｖ４８１抽至真空系統；　　（ｉｉｉ）ＴＤＩ由Ｋ４６０塔頂用出料泵Ｐ４６１側線抽出，經冷卻器Ｗ４６３冷卻，經分析合格后，送至ＴＤＩ成品罐Ｂ４６５，用裝料泵Ｐ４６５抽出裝桶外銷。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬建軍，胡安魁，羅代晏，譚心舜，
申請(專利權)人：甘肅銀達化工有限公司，
類型：發明
國別省市：62[中國|甘肅]