CN101223127A - 用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法和设备 - Google Patents

用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其包括：将熔融态或溶液态的具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物连续地混合和分散到高压高温水中，将包含所述异氰酸酯化合物和所述高压高温水的液体混合物连续地供给到反应器，随后使异氰酸酯化合物在该反应器中进行分解反应，和回收用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料；以及涉及一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其包括：反应器，该反应器使高压高温水与具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物接触来产生分解反应；供水管线，该管线连续地将高压高温水供给到反应器中；化合物供给管线，该管线连续地将熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物供给到所述的供水管线中；开关阀，其将化合物供给管线与供水管线至反应器的连通部分的附近区域相连通；脱水装置，该脱水装置对从反应器排出的分解反应产物进行脱水；和提纯装置，该提纯装置在脱水后将分解反应产物提纯。

Description

用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其包括将例如作为化工厂废弃的蒸馏残渣所获得的异氰酸酯化合物与高压高温水接触来进行分解处理，随后回收该异氰酸酯化合物作为其原料或其衍生物，由此使得异氰酸酯化合物能够再利用；以及涉及一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备。
背景技术
在化工厂工业合成不同的化学产品的情况中，已知除了目标产物之外，还形成副产物或者保留有未反应产品。例如在聚合反应工厂中，基本上具有用来分离反应容器中的所得聚合物和未反应单体的设备，并且所回收的未反应单体通常又作为聚合反应的原料而被利用。在聚合反应中，虽然也已经知道多聚体(multimer)例如低聚体是副产物，在多聚体残存在聚合物中的情况中，由于这导致缺点即不能获得具有目标性能的化学产品或者化学产品的性能是随时间而降低的，所以通常提供分离和除去多聚体的步骤。虽然未反应单体可以仅仅通过将其混入到原料供给管线而实现可再利用，但是多聚体不能以与单体同样的方式来处理，因此，其专门进行烧弃处理或废弃处理。
此外，不但在聚合反应工厂，而且在合成低分子量化合物的化工厂，副产物或者多聚体例如目标化合物的二聚体或三聚体也形成了并因此需要从目标化合物中分离副产物和多聚体，例如通过蒸馏进行分离。在低分子量化合物的情况中，尽管副产物的分离相对容易，但是因为分离多聚体和目标化合物经常是困难的，所以在废物例如蒸馏残渣中经常包含着多聚体和目标产物。缺乏有效利用这些废物的方法，并且因为仅仅使用烧弃或废弃处理，这导致资源节约的问题。
另一方面，近年来已经尝试通过在高压高温水中使用水解或氧化反应来去除废物污染或者获得可有效利用的产物。例如，已经提出了一种通过在超临界或次临界状态中利用氧化反应来去除液体废物污染的方法(例如参见专利文献1)，一种通过在超临界或次临界状态使用水来水解不同的高分子量化合物的方法(例如参见专利文献2)，和进一步的，一种从聚对苯二甲酸乙二醇酯废物中获得纯的对苯二酸和乙二醇的方法(例如参考专利文献3或4)。
然而，尽管专利文献1所提出的方法作为去除污染的方法是重要的，但是因为其伴随着氧化反应，因此这导致所获得的材料的有效性的问题。另外，在任何其他的专利文献中没有描述关于有效分解和回收包含低聚体或二聚体或更高的多聚体的化合物的方法，或者分解和回收的设备。
另一方面，虽然已经公开了分解异氰酸酯化合物和回收它们作为胺化合物的方法(例如参考专利文献5、6、7或8)，但是因为它们都是间歇方法，因此需要当批次交换时用于冷却或加热以及减压或增压的大量能量，并且加工量也受到设备尺寸的限制，因此，不能说它们是工业上适用的。
于是，已经提出了用于连续地分解和回收异氰酸酯化合物的方法和用于分解和回收它们的设备，其中在化工厂的废物中选择在异氰酸酯化合物的生产线中副产的异氰酸酯化合物的多聚体或其他副产物作为待水解的目标化合物，对该化工厂而言，除了烧弃或废弃，不存在其他的处理方法，并且将所述的异氰酸酯化合物分解和回收作为原料或将其衍生物作为中间材料，由此使其能够有效地再利用(本文中也称为常规实例)。
下面，参考附图来描述所述的常规实例。图4是示意性地表示了一种用来实施根据常规实例的用来分解和回收异氰酸酯化合物的方法的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的实例的说明图。用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备包括纵向的圆柱反应器51，其使高压高温水与异氰酸酯化合物接触由此产生分解反应。供水管线52连通到反应器51的底部，供水管线52中装有对水加压的供给泵52a和用来加热由供给泵52a加压的高压水的加热器52b。此外，化合物供给管线53连通到靠近反应器51下部的侧面，所述化合物供给管线53装有加压熔融态或液态异氰酸酯化合物的供给泵53a和用来加热由供给泵53a加压的熔融态或液态异氰酸酯化合物的加热器53b。
此外，用来供给通过温度为190-300℃的反应器51分解形成的分解反应产物的分解反应产物排出管线54在反应器51顶部自分解反应产物的卸料口与作为脱水装置的脱水塔55相连通。另外，分解反应产物供给管线56自脱水塔55的顶部与作为提纯设备的减压蒸馏塔57相连通，所述供给管线56用来供给在脱水塔55中脱水以及除去CO2的分解反应产物。然后，合适的是将在减压蒸馏塔57中蒸馏而脱水和除去CO2的分解反应产物分离成为目标分解和回收产物(用于异氰酸酯化合物或衍生物的原料)和未分解产物(未分解的化合物)。
根据所述的常规实例的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，将具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物与高压高温水接触来由此分解所述的化合物，由此可以回收用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料。此外，因为通过在反应器51中设定高压高温水的重量为异氰酸酯化合物重量的0.5-5.0倍和供给熔融态(120-180℃)或溶液态(其中异氰酸酯化合物被溶解在溶剂中)的异氰酸酯化合物，分解反应可以有效地进行，所以可以提高用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收率(例如，参见专利文献9或10)。
专利文献1：JP-T-3-500264
专利文献2：JP-A-5-031000
专利文献3：JP-B-3-016328
专利文献4：JP-A-5-271328
专利文献5：英国专利0,991,387
专利文献6：英国专利1,047,101
专利文献7：美国专利3,225,084
专利文献8：美国专利4,137,266
专利文献9：JP-A-10-279539
专利文献10：美国专利6,630,517
发明内容
本发明要解决的问题
根据描述在JP-A-10-279539和美国专利6,630,517中的常规实例的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法和设备，原来被迫烧弃或废弃的异氰酸酯化合物可以被连续地分解并且可以回收用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料。但是，因为将异氰酸酯化合物快速分散在高压高温水中是困难的，并且异氰酸酯化合物有时是聚合的，所以从用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率的观点来看，它们不能总是让人满意的，并且进一步期望提高回收效率。顺便地，为了将异氰酸酯化合物快速分散在高压高温水中，需要增加高压高温水的线速度。出于这个目的，反应器可以被加长。但是，因为这基本上不可能达到，所以不能采用加长反应器的手段。
因此，本发明的一个目标是提供一种用来分解和回收异氰酸酯化合物的方法和一种用来分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其通过将异氰酸酯化合物快速分散在高压高温水中而不加长反应器，从而能够提高用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率。
解决问题的手段
作为深入研究的结果，本发明人发现，当增加高压高温水在供水管线中流动的线速度时，通过将异氰酸酯化合物引入到供水管线中，可以将异氰酸酯化合物快速分散在高压高温水中。此外，本发明人已经通过解决由于异氰酸酯化合物的聚合而在至供水管线的异氰酸酯化合物的导入部分(开口至供水管线的化合物供料口)产生的堵塞问题而完成了本发明。
即，本发明涉及下面的(1)到(10)。
(1)一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其包括：
将熔融态或溶液态的具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物连续地混合和分散到高压高温水中；
将包含所述异氰酸酯化合物和所述的高压高温水的液体混合物连续地供给到反应器，随后使异氰酸酯化合物在该反应器中进行分解反应；和
回收用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料。
(2)根据上面(1)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其中所述的高压高温水在用于混合熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物的位置具有0.5m/s或更高的线速度。
(3)根据上面的(1)或(2)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其中所述的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物在反应器中涡流上升。
(4)一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其包括：
反应器，该反应器使高压高温水与具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物接触来产生分解反应；
供水管线，该管线连续地将高压高温水供给到反应器中；
化合物供给管线，该管线连续地将熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物供给到所述的供水管线中；
开关阀，其将化合物供给管线与供水管线至反应器的连通部分的附近区域相连通；
脱水装置，该脱水装置对从反应器排出的分解反应产物进行脱水；和
提纯装置，该提纯装置在脱水后将分解反应产物提纯。
(5)根据上面的(4)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中所述的开关阀包括：
安装在供水管线中的水流管状部件，该水流管状部件具有高压高温水流经其的水流通道，
开口至所述水流通道中的化合物供料口，其中由化合物供给管线供给的熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物从该化合物供料口中流出，和
可收缩的阀杆，其阻止高压高温水流入到关闭状态的化合物供料口中，在该关闭状态中异氰酸酯化合物到水流通道的流出被关闭。
(6)根据上面的(4)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的反应器包括：
垂直的圆柱容器体，其具有在其顶部的分解反应产物的卸料口和在其底部的与供水管线相连通的液体混合物供料口；和
布置在容器体中的液体涡流装置，其使得从液体混合物供料口进入的液体混合物涡流上升。
(7)根据(5)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的反应器包括：
垂直的圆柱容器体，其具有在其顶部的分解反应产物的卸料口和在其底部的与供水管线相连通的液体混合物供料口；和
布置在容器体中的液体涡流装置，其使得从液体混合物供料口进入的液体混合物涡流上升。
(8)根据(6)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的液体涡流装置包括：
布置在容器体的径向中心的叶片支撑部件，和
成螺旋状固定在所述叶片支撑部件的螺旋叶片，所述的螺旋叶片具有与容器体的内部周缘表面接触的外圆周端。
(9)根据(7)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的液体涡流装置包括：
布置在容器体的径向中心的叶片支撑部件，和
成螺旋状固定在所述叶片支撑部件的螺旋叶片，所述的螺旋叶片具有与容器体的内部周缘表面接触的外圆周端。
(10)根据上面的(4)-(9)中任一项的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的高压高温水和熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物分别用多活塞泵来压供。
本发明的优点
根据上面(1)-(3)中任何一个用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法或者根据上面(4)-(10)中任何一个用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，因为熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物被连续地混合到高线速度的高压高温水中，所以异氰酸酯化合物可以快速分散在高压高温水中而无需任何的对反应器的加长。于是，因为在包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物中的异氰酸酯化合物被连续地供给到反应器来在该反应器中进行高效的分解反应，所以提高了用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率。另外，为了将异氰酸酯化合物快速分散到高压高温水中，设定高压高温水的线速度为0.5m/s或更高是一种优选的实施方案。
根据上面的(3)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法或者根据上面(6)或(7)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，流入反应器中的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物涡流上升。因此，由于异氰酸酯化合物分解反应所产生的CO2以气泡形式伴随着所述的涡流，所以CO2没有在反应器上部向上吹胀(blow out)。因此，因为将分解反应产物从反应器供给到脱水装置而没有任何的问题，所以这可以对用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率的提高作出贡献。
根据上面(5)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，由于开关阀具有可收缩的阀杆，该阀杆阻止了高压高温水流入到关闭状态(其中异氰酸酯化合物到水流通道的流出是关闭的)化合物供料口中，所以高压高温水不会停留在关闭状态的化合物供料口中，并且同时在所述的阀打开时，异氰酸酯化合物闯入到以高线速度流动的高压高温水中。所以，由于高压高温水停留在化合物供料口而引起的异氰酸酯化合物的聚合不会发生并且化合物供料口不会堵塞，因此异氰酸酯化合物可以毫无问题地混入到高压高温水中。
根据上面的(10)的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，由于压供高压高温水的供给泵和另外的压供熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物的供给泵每个都是多活塞泵，所以可以降低在高压高温水和异氰酸酯化合物供给过程中的脉动。因此，与脉动很大的情况相比较，由于可以供给大量的高压高温水和异氰酸酯化合物，所以这可以对用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率的提高作出贡献。
附图说明
图1是一个示意性说明图，表示根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的实例。
图2是根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的反应器的横截面图。
图3是根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的开关阀的主要部分的横截面图。
图4是一个示意性说明图，表示根据所述的常规实例的用来实施分解和回收异氰酸酯化合物的方法的分解和回收设备的实例。
附图标记说明
1   反应器
11  容器体
11a 卸料口
11b 液体混合物供料口
12  液体涡流装置
12a 叶片支撑部件
12b 螺旋叶片
2   供水管线
2a  供给泵
2b  加热器
3   化合物供给管线
3a  供给泵
3b  加热器
4   分解反应产物卸料管线
5   脱水塔
6   分解反应产物供给管线
7   减压蒸馏塔
8   开关阀
8a  水流管状部件
8b  水流通道
8c  化合物供料口
8d  阀杆
8e  阀盒
8f  空气气缸
8g  活塞
8h  卷簧
8i  阀杆中程控制杆
最佳实施方式
下面，参考附图来描述用来实施根据本发明的分解和回收异氰酸酯化合物的方法的根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备。
图1是一个示意图，表示根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的一个实例，图2是根据本发明的一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的反应器的横截面图，图3是根据本发明的一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的开关阀的主要部分的横截面图。
在解释根据本发明的一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备构造之前，首先说明一下作为分解目标的异氰酸酯化合物。作为分解目标的异氰酸酯化合物的实例包括全部的具有至少一个异氰酸酯基团的化合物；通过这些具有异氰酸酯基团的化合物的二聚反应或三聚反应成为多聚体例如二聚体或三聚体而形成的化合物，例如碳二亚胺，脲二酮(urethidione)，脲酮亚胺(urethoneimine)和异氰脲酸酯；或者具有衍生自异氰酸酯基团的基团(也包括键)的化合物例如由含异氰酸酯基团的化合物与含其他官能团的化合物进行化学反应形成的、具有氨基甲酸酯键，脲基甲酸酯(alophanate)键，脲键，双缩脲(buret)键等的化合物。其与描述在JP-A-10-279539和美国专利6,630,517中的常规实例类似。
由于在这些化合物中的异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团在反应器1中被水解为氨基基团(-NH2)，所以它们可以作为胺化合物而回收。另外，作为通常使用的水解目标的异氰酸酯化合物的典型实例的异氰酸酯化合物和根据本发明的源自这些化合物所回收的胺化合物表示在下表1中，并且这样的化合物同样类似于描述在JP-A-10-279539和美国专利6,630,517中的常规实例中的那些化合物。
表1
  异氰酸酯化合物 胺化合物
  异氰酸苯酯 苯胺
  甲苯二异氰酸酯(TDI) 甲苯二胺
  二苯甲烷二异氰酸酯 二苯甲烷二胺
  联甲氧基苯胺二异氰酸酯 联甲氧基苯胺二胺
  联甲苯胺(tolydine)二异氰酸酯 联甲苯胺(tolydine)二胺
  萘二异氰酸酯 萘二胺
  六亚甲基二异氰酸酯 六亚甲基二胺
  异佛尔酮二异氰酸酯 异佛尔酮二胺
  间二甲苯二异氰酸酯 间二甲苯二胺
  2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯 2，2，4-三甲基六亚甲基二胺
  二聚酸二异氰酸酯 二聚酸二胺
  双异氰酸酯甲基环己烷 双氨基甲基环己烷
  异亚丙基双环己烷 异亚丙基双环己基二胺
  甲基环己烷二异氰酸酯 甲基环己烷二胺
自然地，还可以回收同样具有衍生自由于所述二异氰酸酯化合物的多聚化学反应或与其他官能团化合物进行反应而形成的异氰酸酯基团或者化学键的化合物作为各自相应的胺化合物。这样的作为分解目标的化合物基本上包含在废物中，所述的废物是在合成含异氰酸酯基团的化合物时在化工厂的提纯和蒸馏步骤中作为蒸馏残渣排出的。本发明打算分解所获得作为蒸馏残渣的异氰酸酯化合物，包括将其与高压高温水接触，由此高效率回收它作为用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料。
接下来，本发明的高压高温水在下面进行描述。高压高温水的温度在190-370℃的范围内，并优选在200-300℃的范围内。虽然对高压高温水的压力没有特别地限制，只要其处于在上述的温度范围内异氰酸酯化合物可以被分解的压力范围内就行，通常是3-30Mpa。
用来进行根据本发明的分解和回收异氰酸酯化合物的方法的分解和回收异氰酸酯化合物的设备具有(例如如图1所示)有后述构造的纵向圆柱反应器1，其用来通过将高压高温水与异氰酸酯化合物接触而进行分解反应。与反应器1底部相连通的供水管线2，其具有安装在其中的用来加压由供水源(未示出)供给的水的供给泵2a，和用来加热用供给泵2a加压的高压水的加热器2b。另外，通过有后述构造的开关阀8，化合物供给管线3与供水管线2至反应器1的连通部分的附近区域相连通，化合物供给管线3具有安装在其中的用来加压熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物的供给泵3a和用来加热由供给泵3a加压的熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物的加热器3b。
在根据这个实施方案的用来分解和回收异氰酸酯化合物的设备中，为了将异氰酸酯化合物快速分散在高压高温水中，运转安装在供水管线2中的供给泵2a，以便流经化合物供给管线3和供水管线2的连通部分的高压高温水的线速度为0.5m/s或更高。对高压高温水的线速度的上限没有特别地限制，考虑到供给泵2a的能力等等，其优选为3.0m/s或更低。另一方面，异氰酸酯化合物的线速度理想的是0.3m/s或更高，优选0.5m/s或更高，并更优选1m/s或更高。但是对异氰酸酯化合物的线速度的上限没有特别地限制，考虑到供给泵3a的能力等等，其优选8.0m/s或更低。
本说明书中提及的线速度意思是通过流速除以供给管线的横截面所获得的值。在由于脉动或者类似原因引起的流速波动的情况中，其表示线速度的平均值。
供给泵2a和供给泵3a每个优选为具有多个活塞的多活塞泵。通过多活塞泵的使用，可以降低在将高压高温水和熔融态或溶液态异氰酸酯化合物供给到反应器1中脉动，并且与脉动很大的情况相比较，可以供给大量的熔融态或溶液态异氰酸酯化合物和高压高温水。因此，获得有助于改进用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率的极好的效果是可能。
此外，在反应器1顶部，从分解反应产物卸料口出发，将分解反应产物卸料管线4与作为脱水装置的脱水塔5相连通，分解反应产物卸料管线4用来供给通过将反应器1的温度设定在190-300℃进行分解而形成的分解反应产物。此外，从脱水塔5的顶部出发，将分解反应产物供给管线6与作为提纯装置的减压蒸馏塔7相连通，分解反应产物供给管线6用来供给在脱水塔5中脱水以及脱除CO2的分解反应产物。然后，其构造成为将在减压蒸馏塔7中通过蒸馏脱水以及脱除CO2的分解反应产物分离成为目标分解回收产物(用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料)和未分解产物(未分解化合物)。
反应器1被构造成为例如如图2中所示，即反应器1包括：垂直圆柱容器体11，其在其顶部具有用于分解反应产物的卸料口11a和在其底部具有与供水管线相连通的液体混合物供料口11b；和包含在容器体11中的液体涡流装置12，用于使从液体混合物供料口11b进入的液体混合物涡流上升。该液体涡流装置12包括：布置在容器体11径向中心的棒状叶片支撑部件12a；和成螺旋状固定在所述叶片支撑部件12a上的螺旋叶片12b，该螺旋叶片每一个具有与容器体11内部周缘(表)面接触的外部周缘端。
开关阀被构造成例如如图3中所示。即开关阀8包括安装在供水管线2中的水流管状部件8a，该水流管状部件具有高压高温水流过的水流通道8b。在水流管状部件8a的水流通道8b中，开有化合物供料口8c，从化合物供给管线3供给的熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物通过化合物供料口8c流出，并且这里具有可收缩的阀杆8d，在其顶端其从化合物供料口8c稍微突出到水流通道8b中来阻止在关闭状态(这里关闭流出到水流通道8b的异氰酸酯化合物)时高压高温水流入到化合物供料口8c中。
阀杆8d穿过具有化合物供料口8c的开关阀8，并且将其构造成使得通过将加压空气供给到布置在阀杆8d基座端上的空气气缸8f而将其向后移动到打开状态的位置，和通过压缩空气气缸8f的活塞8g的卷簧8h将其向前移动到关闭状态的位置。阀杆冲程控制杆8i在其顶端具有阻挡器，用来控制活塞8g的上升量，阀杆冲程控制杆8i通过活塞8g上部中的中心处的连接配件而连通，并且其被构造成为通过未示出的手柄的正向和反向旋转而前进和后退(向上和向下)。此外，化合物导入部(其导入异氰酸酯化合物并与化合物供料口8c相连通)倾斜突出在阀盒8e的侧面。
在上述实施方案的开关阀8的情况中，如可以由上述说明而最佳理解的，熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物从化合物导入部流入到开关阀8中，并且构造成化合物供料口8c通过阀杆8d(其在熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物中前进和后退)而关闭。但是，本发明的开关阀8并不特别限制于上述构造。
例如其可以构造成化合物供给管线3以垂直状态与供水管线2相连通，开关阀布置在化合物供给管线3的相反的连通侧而将供水管线2放置在其之间，并且开关阀的可收缩的阀杆从供水管线2的流道的一侧横穿到另一侧。
于是，其也可以被构造使得开关阀的阀杆的顶端进入到化合物供给管线3的、在供水管线2中的开孔中来由此将该开孔关闭。
下面描述根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的操作方式。即，根据用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，将熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物连续地供给到安装在供水管线2中的水流管状部件8a的水流通道8b中并混合到以0.5m/s或更高的线速度流动的高压高温水中。因此，熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物可以快速分散在高压高温水中而无需加长反应器1。然后，由于在被连续地供给到反应器1的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物中的异氰酸酯化合物在反应器1中高效地进行分解反应，因此可以提高用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率。
此外，根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，流入到反应器1中的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物沿着液体涡流装置12的螺旋叶片12b而涡流上升。因此，由于通过异氰酸酯化合物的分解反应而产生的CO2以气泡形式伴随着该涡流而上升，因此CO2没有在反应器1上部吹胀。所以可以将分解反应产物没有任何问题地从反应器1供给到脱水塔5，并且可以有助于改进用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率。
此外，在根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备中，开关阀8具有从化合物供料口8c突出到水流通道8b中的可收缩的阀杆8d来由此阻止在关闭状态(这里异氰酸酯化合物到水流通道8b的流出被关闭)时高压高温水流入到化合物供料口8c中。所以，在关闭状态时高压高温水不会停留在化合物供料口8c，并且在所述的阀打开的同时异氰酸酯化合物闯入以高线速度流动的高压高温水中。
因而，根据本发明一种实施方案的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，由于异氰酸酯化合物没有产生由于高压高温水在化合物供给泵8c的停留所造成的聚合并且化合物供给泵8c没有堵塞，所以异氰酸酯化合物可以毫无问题地混入到高压高温水中。所以，获得有助于用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的稳定运转的延长和提高用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率是可能的。
如同上面已经描述的，根据本发明的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法和根据本发明的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，异氰酸酯化合物的异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯化合物的异氰酸酯基团的基团可以被高效分解，并且用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料能够以高回收效率来回收。因此，它们同样对蒸馏残渣的再生利用、资源保护和环境保护具有很大的贡献。作为本发明中的分解目标的异氰酸酯化合物并不局限于化工厂的这些蒸馏残渣，只要它们是具有至少一个异氰酸酯基团或异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物。
在本说明书中的“最佳实施方式”中，省略了对“用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备”的操作条件的详细说明，但是其可以在如JP-A-10-279539和美国专利6,630,517中所述的常规实例中的那些条件相同条件下进行，其全部的内容在此引入作为参考。在用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的操作中的各种条件包括异氰酸酯化合物的熔融温度和导入温度、异氰酸酯化合物所用的溶剂、供给到反应器的熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物与高压高温水的比例、在反应器中的异氰酸酯化合物的分解反应温度和反应压力、脱水塔中分解反应产物的脱水温度、在脱水之后在减压蒸馏塔中分解反应产物的蒸馏温度。
本发明将参考实施例进行更详细的描述，但是本发明根本不局限于这样的实施例。表示在下面的实施例中的材料、用量、比例、处理内容、处理程序可以适当地改变，只要它们不脱离本发明的主旨。
实施例
通过使用从合成甲苯二异氰酸酯(TDI)的化工厂废弃的蒸馏残渣来进行试验，并分解和回收作为甲苯二胺(TDA)的它们，即用于TDI的中间材料。该蒸馏残渣由大约10重量％的TDI和大约90重量％的TDI的二聚体或更高的多聚体组成。使用所述的蒸馏残渣作为分解的目标化合物，通过使用图1所示的分解反应设备在250℃的反应器温度和其中15Mpa的压力分解该蒸馏残渣。用加热器(3b)将蒸馏残渣加热到150℃并连续地以0.5L/s的流速供给。在这种情况中，供给管线(3)中的线速度是1m/s。用加热器(2b)将水加热到250℃并连续地以1L/s的流速供给。将该操作连续进行1000小时，同时控制蒸馏残渣在反应器中的停留时间为0.4小时，所述设备能够稳定的运转而不会引起任何的问题例如堵塞。TDA的平均收率是90％(从开始操作后达到稳态后的2小时至结束的收率)。
根据上述本发明的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的构造仅仅是本发明的一种具体的实例，本发明不局限于上述的实施方案的构造。此外，关于根据本发明的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备的构造的设计可以任选地进行改变，只要其处于不脱离本发明的技术构思的范围内。
虽然已经详细描述了本发明并参考了其具体的实施方案，但是对本领域技术人员来说可以在其中进行不同的改变和修正而不脱离其范围。
本申请基于日本专利申请No.2005-202419(2005年7月12日申请)，其全部内容在此引入作为参考。
此外，本文中引用的全部参考文献以其全部引入。
工业适用性
根据本发明的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，由于熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物被连续地混入到高线速度的高压高温水中，所以异氰酸酯化合物可以被快速地分散到高压高温水中而无需任何的反应器的加长。于是，由于在被连续的供给到反应器的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物中的异氰酸酯化合物在所述的反应器中高效地进行分解反应，所以提高了用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料的回收效率。

Claims (10)

1.一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其包括：
将熔融态或溶液态的具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物连续地混合和分散到高压高温水中；
将包含所述异氰酸酯化合物和所述的高压高温水的液体混合物连续地供给到反应器，随后使异氰酸酯化合物在该反应器中进行分解反应；和
回收用于异氰酸酯化合物或其衍生物的原料。
2.根据权利要求1的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其中所述的高压高温水在用于混合熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物的位置具有0.5m/s或更高的线速度。
3.根据权利要求1或2的用于分解和回收异氰酸酯化合物的方法，其中所述的包含异氰酸酯化合物和高压高温水的液体混合物在反应器中涡流上升。
4.一种用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其包括：
反应器，该反应器使高压高温水与具有至少一个异氰酸酯基团或衍生自异氰酸酯基团的基团的异氰酸酯化合物接触来产生分解反应；
供水管线，该管线连续地将高压高温水供给到反应器中；
化合物供给管线，该管线连续地将熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物供给到所述的供水管线中；
开关阀，其将化合物供给管线与供水管线至反应器的连通部分的附近区域相连通；
脱水装置，该脱水装置对从反应器排出的分解反应产物进行脱水；知
提纯装置，该提纯装置在脱水后将分解反应产物提纯。
5.根据权利要求4的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中所述的开关阀包括：
安装在供水管线中的水流管状部件，该水流管状部件具有高压高温水流经其的水流通道，
开口至所述水流通道中的化合物供料口，其中由化合物供给管线供给的熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物从该化合物供料口中流出，和
可收缩的阀杆，其阻止高压高温水流入到关闭状态的化合物供料口中，在该关闭状态中异氰酸酯化合物到水流通道的流出被关闭。
6.根据权利要求4的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的反应器包括：
垂直的圆柱容器体，其具有在其顶部的分解反应产物的卸料口和在其底部的与供水管线相连通的液体混合物供料口；和
布置在容器体中的液体涡流装置，其使得从液体混合物供料口进入的液体混合物涡流上升。
7.根据权利要求5的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的反应器包括：
垂直的圆柱容器体，其具有在其顶部的分解反应产物的卸料口和在其底部的与供水管线相连通的液体混合物供料口；和
布置在容器体中的液体涡流装置，其使得从液体混合物供料口进入的液体混合物涡流上升。
8.根据权利要求6的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的液体涡流装置包括：
布置在容器体的径向中心的叶片支撑部件，和
成螺旋状固定在所述叶片支撑部件的螺旋叶片，所述的螺旋叶片具有与容器体的内部周缘表面接触的外圆周端。
9.根据权利要求7的用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的液体涡流装置包括：
布置在容器体的径向中心的叶片支撑部件，和
成螺旋状固定在所述叶片支撑部件的螺旋叶片，所述的螺旋叶片具有与容器体的内部周缘表面接触的外圆周端。
10.根据权利要求4-9中任一个用于分解和回收异氰酸酯化合物的设备，其中异氰酸酯化合物作为分解目标，其中所述的高压高温水和熔融态或溶液态的异氰酸酯化合物分别用多活塞泵来压供。
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