CN102224133A - 用于纯化异氰酸酯混合物的装置、系统和方法 - Google Patents

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阿米尔卡.R.科拉多
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Abstract

本发明公开根据一些实施方案涉及分馏进料混合物的装置、系统和/或方法，所述进料混合物包含例如，一种或多种异氰酸酯、轻组分、溶剂和/或较重组分。在一些实施方案中，分馏异氰酸酯进料混合物可包括在非绝热的分馏装置中蒸馏进料混合物，所述非绝热的分馏装置包括初步分馏区和/或柱以及主要区和/或柱，其包括精馏区、侧区和汽提区。例如，异氰酸酯可与轻组分、溶剂和/或较重组分分离。在一些实施方案中，分馏装置可配置和安排为隔壁塔。根据本公开的一些实施方案，装置、系统和/或方法可以是节能的和/或可具有宽的工作范围。

Description

用于纯化异氰酸酯混合物的装置、系统和方法
相关申请
本申请要求2008年10月2日提交的标题为“APPARATUS，SYSTEMS，AND METHODS FOR PURIFICATION OF ISOCYANATE MIXTURES”的美国临时申请61/102,128和2008年10月2日提交的标题为“APPARATUS，SYSTEMS，AND METHODS FOR PURIFICATION OF ISOCYANATEMIXTURES”的美国临时申请61/102,141的权益，它们以其整体并入本文作为参考。
技术领域
在一些实施方案中，本发明公开涉及包含两种或更多种组分的组合物的分馏。例如，本发明公开涉及异氰酸酯混合物的蒸馏。
背景技术
基于聚氨酯的泡沫体可用于广泛种类的产品中，所述产品例如汽车防震垫、隔音器、减振器、地毯衬底、床垫、室内装潢、家具和填料。聚氨酯可通过使异氰酸酯与多元醇反应来形成。而异氰酸酯又可通过各种方法形成。例如，异氰酸酯可通过使胺(例如胺、胺盐酸盐、氨基甲酸盐和/或脲)与光气在溶剂存在下以液相反应来形成，或者在骤冷/冷却阶段期间与加入的溶剂以蒸气相反应来形成。可从产物混合物中除去光气，以形成含异氰酸酯的进料用于后续的蒸馏。
蒸馏柱可用于将进料混合物分馏成一些组分或者全部组分。例如，蒸馏柱可用于将两组分进料混合物分离为两个产品流：来自柱顶部的包括较轻流料的上部产品流和来自柱底部的包括较重组分的下部产品流。可对蒸馏柱进行配置以产生副产品流，用于分离例如较复杂的进料混合物。然而，该副产品流可能污染有轻或高组分，这取决于其在柱子上的位置。例如，副产品流可被柱子中的各组分的横向混合污染和/或在其到达柱顶部的路途上经过侧出口的挥发性物质污染。
用竖向隔板可减少或者消除蒸馏柱内的横向混合，所述竖向隔板将柱子分隔成单独的进料区和出口区。然而，污染问题可继续存在，例如当进料混合物包含较高水平的较轻组分时。降低该污染可能需要额外的柱子和/或额外的热量输入，而这可能不期望地增加资金和/或生产成本。
发明内容
因此，需要对蒸馏装置、系统和方法进行改进。
根据一些实施方案，本发明公开涉及用于分馏包含两种或更多种组分的进料混合物的装置、系统和/或方法。进料混合物可包含例如，一种或多种异氰酸酯、轻组分、溶剂和/或较重组分。在一些实施方案中，分馏进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)可包括在非绝热的分馏装置(该装置包括初步分馏区和/或柱以及主要区和/或柱)中蒸馏进料混合物，其中所述主要区和/或柱包括精馏区、侧区和汽提区。例如，可从轻组分、溶剂和/或较重组分中分离出异氰酸酯。在一些实施方案中，分馏进料混合物可包括在中间再沸器中加热初步分馏区的下部流料。在一些实施方案中，分馏装置可配置和安排为隔壁塔(dividing wall column)。根据本公开的一些实施方案，装置、系统和/或方法可以是节能的和/或可具有宽的工作范围。
在一些实施方案中，本发明公开涉及用于分馏异氰酸酯混合物的非绝热的分馏装置。非绝热的分馏装置可包括例如，隔壁塔，所述隔壁塔包括(a)初步分馏区和(b)主要区，所述初步分馏区包括上端和下端以及至少一个中间再沸器。在一些实施方案中，主要区可包括：(i)与初步分馏区的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏区的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区。非绝热的分馏装置可包括例如，(a)初步分馏柱和(b)主要柱，所述初步分馏柱包括上端和下端以及至少一个中间再沸器。在一些实施方案中，主要柱可包括(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区。根据一些实施方案，可配置和安排非绝热的分馏装置以使其液体再循环比为约0.01至约0.5和/或蒸气再循环比为约0至约0.75。在一些实施方案中，中间再沸器可配置和安排为内部热交换器和/或外部再沸器。根据一些实施方案，非绝热的分馏装置可进一步包括泵，该泵配置和安排用于加压内部流料。可配置和安排蒸馏柱以使其消耗约0.05至约0.4千瓦每千克产生的异氰酸酯和/或在一些实施方案中约0.4至约1.0千瓦每千克产生的异氰酸酯。蒸馏柱可配置和安排以使其接收包含低于约20％异氰酸酯的进料。
在一些实施方案中，本发明公开涉及使用包括初步分馏区、精馏区、汽提区和侧区的分馏装置来分馏异氰酸酯进料混合物的方法，所述异氰酸酯进料混合物包含轻组分、中间沸点组分和高沸点组分。分馏异氰酸酯进料混合物的方法可包括例如，(a)将异氰酸酯进料混合物移入初步分馏区中，(b)温热初步分馏区内容物并形成初步分馏区蒸气流PSVS和初步分馏区液体流PSLS，(c)将至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS移入精馏区中，(d)冷却精馏区的内容物以形成精馏区蒸气产品流RSVPS和冷凝液体，(e)从分馏装置中移出至少一部分精馏区蒸气产品流RSVPS，(f)从分馏装置中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流RSLPS，(g)从精馏区移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体流RSLS，(h)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至侧区，(i)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区，(j)加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS，并将其分别与它们的第一流料合并，(k)将至少一部分初步分馏区液体流PSLS从初步分馏区移至汽提区，(l)加热汽提区内容物以形成汽提区蒸气流SSVS和汽提区下部产品流SSLPS，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区液体产物流SSLPS，(n)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至侧区，(o)在侧区中混合至少一部分精馏区液体流RSLS和至少一部分汽提区蒸气流SSVS，其混合条件使得形成侧区蒸气流SdSVS、侧区液体产物流SdSLPS和侧区液体流SdSLS，(p)从分馏装置中移出至少一部分侧区液体产物流SdSLPS，(q)将至少一部分侧区蒸气流SdSVS移至精馏区，以及(r)将至少一部分侧区液体流SdSLS移至汽提区。在一些分馏方法实施方案中，异氰酸酯进料混合物中的轻组分浓度可以为约5重量％或摩尔％至约90重量％或摩尔％，含异氰酸酯的进料混合物中的中间沸点组分浓度可以为约2重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％，和/或含异氰酸酯的进料混合物中的高沸点组分浓度可以为约0.1重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％，条件是轻组分浓度(i)高于中间沸点组分和(ii)高于高沸点组分。根据一些实施方案，异氰酸酯进料混合物的中间沸点组分含量低于约20重量％。在一些实施方案中，侧区液体产物流SdSLPS与异氰酸酯进料混合物的重量比或者摩尔比可以大于约20％。在一些实施方案中，侧区液体产物流SdSLPS可包括异氰酸酯(例如，甲苯二异氰酸酯)。在一些实施方案中，侧区液体产物流SdSLPS可由一种或多种异氰酸酯组成。
根据一些实施方案，加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS可包括在至少一个内部再沸器中和/或在至少一个外部再沸器中加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS。根据一些实施方案，用于实施分馏异氰酸酯进料混合物的方法的初步分馏区、精馏区、汽提区和侧区可一起形成非绝热的隔壁塔。在一些实施方案中，初步分馏区形成单独的初步分馏柱，而精馏区、汽提区和侧区一起形成单独的主要柱。将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区可包括将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区，其中至少一部分精馏区液体流RSLS与初步分馏区蒸气流PSVS的重量比或摩尔比可为约0至约0.75。
根据一些实施方案，分馏异氰酸酯进料混合物的方法可进一步包括：(s)将至少一部分汽提区蒸气流移至初步分馏区。将至少一部分汽提区蒸气流移至初步分馏区可包括将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至初步分馏区，其中在一些实施方案中所述至少一部分汽提区蒸气流SSVS与初步分馏区液体流PSLS的重量比或摩尔比可以为约0.01至约0.5。
根据一些实施方案，分馏异氰酸酯进料混合物的方法可包括，保持可高于精馏区内压力的初步分馏区内压力和/或保持可低于大气压的分馏装置内压力。在一些实施方案中，分馏异氰酸酯进料混合物的方法可包括使至少一部分的分馏装置保持在温度约50℃至约250℃。根据一些实施方案，分馏异氰酸酯进料混合物的方法可使用非绝热的分馏装置，该非绝热的分馏装置消耗约0.4至约1.0千瓦每千克在侧区液体产物流SdSLPS中产生的异氰酸酯，和/或消耗低于约0.4千瓦/每千克在侧区液体产物流SdSLPS中产生的异氰酸酯。在一些实施方案中，分馏异氰酸酯进料混合物的方法可无需预处理异氰酸酯进料混合物来降低轻组分的比率。
在一些实施方案中，本发明公开涉及用于产生异氰酸酯的系统。系统可包括例如，(a)光气反应器；(b)异氰酸酯汽提塔/吸收器，其配置和安排以除去酸和过量的光气并精馏蒸气以使异氰酸酯含量最低，(c)光气汽提塔，其配置和安排以回收光气；以及(d)非绝热的分馏装置。
在一些实施方案中，非绝热的分馏装置可包括隔壁塔，其包括(1)初步分馏区和(2)主要区，所述初步分馏区包括上端和下端以及中间再沸器。根据一些实施方案，主要区可包括：(i)与初步分馏区的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏区的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中可配置和安排该分馏装置以使其液体再循环比为约0.01至约0.5和/或蒸气再循环比为约0至约0.75。根据一些实施方案，主要区可包括：(i)与初步分馏区的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏区的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中可配置和安排非绝热的分馏装置以使其消耗约0.2至约0.4千瓦每千克产生的分馏异氰酸酯。
在一些实施方案中，非绝热的分馏装置可包括(1)初步分馏柱和(2)主要柱，所述初步分馏柱包括上端和下端以及中间再沸器。根据一些实施方案，主要柱可包括：(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中可配置和安排该分馏装置以使其液体再循环比为约0.01至约0.5和/或蒸气再循环比为约0至约0.75。根据一些实施方案，主要柱可包括：(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，和/或(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中可配置和安排该非绝热的分馏装置以使其消耗约0.2至约0.4千瓦每千克产生的分馏异氰酸酯。在一些实施方案中，系统可包括与光气汽提塔和初步分馏柱流体相通的蒸馏进料槽。
本发明公开还涉及通过本发明方法获得的蒸馏异氰酸酯。蒸馏异氰酸酯可通过下面方法制备，该方法包括例如，(a)使苯胺与光气在形成含异氰酸酯的进料混合物(例如，包含轻组分、中间沸点组分和高沸点组分)的条件下接触，以及(b)在非绝热的分馏装置中蒸馏所述含异氰酸酯的进料混合物。在一些实施方案中，非绝热的分馏装置可包括隔壁塔，该隔壁塔包括：(1)初步分馏区，其包括上端和下端以及中间再沸器；和(2)主要区。根据一些实施方案，主要区可包括：(i)与初步分馏区的上端流体相通的精馏区，(ii)与初步分馏区的下端流体相通的汽提区，和/或(iii)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中形成蒸馏异氰酸酯。在一些实施方案中，非绝热的分馏装置可包括：(1)初步分馏柱和(2)主要柱，所述初步分馏柱包括上端和下端以及中间再沸器。根据一些实施方案，主要柱可包括：(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，(ii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，和/或(iii)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中形成蒸馏异氰酸酯。根据一些实施方案，轻组分浓度可以(i)高于中间沸点组分，以及(ii)高于高沸点组分，其中轻组分浓度可以为5重量％或摩尔％至约90重量％或摩尔％，中间沸点组分浓度可以为约2重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％，以及高沸点组分浓度可以为约0.1重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％。
附图说明
通过部分参考本发明公开和附图可理解本公开的一些实施方案，其中：
图1示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的非绝热的隔壁塔；
图2示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的非绝热的隔壁塔；
图3示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的两柱分馏装置；
图4示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的两柱分馏装置；
图5示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的分馏方法的流程图；
图6示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的分馏方法的流程图；
图7示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的非绝热的隔壁塔；
图8示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的两柱分馏装置；和
图9示例说明根据本发明一种具体示例的实施方案的两柱分馏装置。
具体实施方式
在一些实施方案中，本发明公开涉及分馏进料混合物(例如，包括一种或多种异氰酸酯的进料混合物)的装置、系统和方法。本公开的一些实施方案可在宽的工作范围内工作和/或比现有隔壁塔和/或现有Petlyuk系统更高效。
根据一些实施方案，分馏进料混合物可包括将复杂的进料混合物(例如，包含两种或更多种不同的化学物质的进料混合物)分离成一个或多个馏分，其中各馏分可包含部分纯、基本上纯和/或完全纯形式的一种组分物质。例如，在一些实施方案中，非绝热的隔壁塔和/或改进的Petlyuk分离组列可将含有3种或更多种组分物质的进料混合物分馏成3个或更多个馏分，其中各馏分可包含该3种物质中的部分纯、基本上纯和/或完全纯形式的一种物质。
根据一些实施方案，异氰酸酯混合物可包括至少一种异氰酸酯。在一些实施方案中，异氰酸酯可包含至少一个异氰酸酯官能团(即，-N＝C＝O)/异氰酸酯分子。例如，异氰酸酯可包含至少2个异氰酸酯官能团/异氰酸酯分子。根据一些实施方案，异氰酸酯可以是高度反应性的和/或可具有低的分子量。异氰酸酯的实例可包括但不限于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，甲基异氰酸酯(MIC)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，聚二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)，萘二异氰酸酯(NDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，等等。异氰酸酯进料混合物可包括异氰酸酯混合物、轻组分、一种或多种溶剂、和/或较重组分。除了异氰酸酯之外，异氰酸酯进料混合物还可包含溶剂(例如，邻二氯苯)、酸(例如，HCl)、光气、氨基甲酰氯类、聚异氰酸酯、和/或它们的组合。
在一些实施方案中，可修改本公开的装置、系统和/或方法来分离包含轻组分、中间沸点组分和高沸点组分的异氰酸酯进料混合物。在一些实施方案中，轻组分可包括溶剂、盐酸、光气、惰性气体(例如，N2和/或CO2)，和/或它们的组合。例如，P1可包括盐酸、光气、惰性气体(例如，N2和/或CO2)和/或P2可包括溶剂或者由溶剂组成。根据一些实施方案，中间沸点组分可包括异氰酸酯、溶剂、和/或它们的组合。在一些实施方案中，高沸点组分可包括残余物、异氰酸酯、和/或它们的组合。
根据一些实施方案，可配置或者修改装置、系统和/或方法以适应任何溶剂。在一些实施方案中，溶剂的沸点可低于目标的异氰酸酯化合物。溶剂的实例包括但不限于氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、三氯苯、氯甲苯、氯二甲苯、氯乙苯、氯萘、氯联苯、二氯甲烷、全氯乙烯、甲苯、二甲苯、己烷、十氢化萘、羧酸酯(例如间苯二甲酸二乙酯)、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、苯、以及它们的组合。
根据一些实施方案，可以修改本公开的装置、系统和/或方法以适应具有任意期望的组分比和/或具有在期望的比率范围内的任意比率的进料混合物。例如，可以修改本公开的装置、系统和/或方法以有效地分离混合物(例如，三组分混合物)，其中最轻组分构成混合物的大部分(例如，约5重量％或摩尔％至约90重量％或摩尔％)。在一些实施方案中，可以修改本公开的装置、系统和/或方法以有效地分离混合物(例如，三组分混合物)，其中进料中存在的中间沸点组分的浓度，例如为约2重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％，和/或约5重量％或摩尔％至约75重量％或摩尔％。在一些实施方案中，可以修改本公开的装置、系统和/或方法以有效地分离混合物(例如，三组分混合物)，其中进料中存在的高沸点组分的浓度，例如为约0.1重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％。
在一些实施方案中，可以修改本公开的装置、系统和/或方法以有效地分离混合物(例如，三组分混合物)，其中进料中存在的中间沸点组分的浓度，例如为约2重量％或摩尔％至约5重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约10重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约15重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约18重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约20重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约25重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％，约2重量％或摩尔％至约75重量％或摩尔％，约20重量％或摩尔％至约35重量％或摩尔％，约35重量％或摩尔％至约55重量％或摩尔％，约55重量％或摩尔％至约75重量％或摩尔％，和/或约75重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％。进料组合物中各组分的浓度可以独立于其它组分的浓度。例如，在包含A、B和C的进料混合物中，A的浓度可以是与B的浓度相同或不同，并且独立地与C的浓度相同或不同(例如，A＝B≠C)。
根据一些实施方案，本公开的装置、系统和/或方法可以节能地工作。能效度量可包括例如，每单位产出能耗(kW/kg)。根据一些实施方案，利用该度量，本公开的装置、系统和/或方法可以以低于约0.6kW/kg，低于约0.4kW/kg，低于约0.38kW/kg，低于约0.36kW/kg，和/或低于约0.34kW/kg的每单位产出能耗工作。在一些实施方案中，本公开的装置、系统和/或方法可在约0.2kW/kg至约0.4kW/kg，约0.25kW/kg至约0.4kW/kg，约0.3kW/kg至约0.4kW/kg，约0.25kW/kg至约0.35kW/kg，和/或约0.28kW/kg至约0.38kW/kg范围内工作。
装置
根据一些实施方案，分馏装置可包括预分馏柱和/或主蒸馏柱。在一些实施方案中，可将预分馏柱和主蒸馏柱合并在单一结构(例如，隔壁塔)中。
分馏装置可包括隔壁塔，该隔壁塔包括限定隔壁塔体积的外壁以及内部竖向壁。可配置和安排内部竖向壁以将柱体积分成两个区，即初步分馏区和主蒸馏区。主要柱区可包括三个亚区，即精馏区、汽提区和侧区。隔壁塔的各区可包括一个或多个蒸馏柱内部构件(例如，塔盘和/或填料)。
根据一些实施方案，可使分馏装置的大小适于提供任意期望的产出体积。例如，柱可具有适于工业和/或商业量进料的体积。在一些实施方案中，分馏装置(例如，非绝热的隔壁塔)的总体积可以为约一(1)升至约一百万(106)升，约一千(1,000)升至约一万(104)升，约一万(104)升至约十万(105)升，和/或约十万(105)升至约一百万(106)升。分馏装置柱(例如，非绝热的隔壁塔)的竖向高度可以是例如，约一(1)米至约一百(100)米。期望的柱直径和体积可影响竖向高度的最终选择。例如，会期望柱30米高和6米直径具有约9×105升的体积。
如图1的具体示例性实施方案中所示，非绝热的隔壁塔100包括限定通常圆柱形的空间的外壁102和将该空间分隔成4个区的竖向间壁104，所述4个区为初步分馏区110、精馏区120、汽提区160和侧区180，它们各自可与其邻近区流体(例如蒸气和液体)相通。初步分馏区110可与精馏区120和汽提区160流体相通。精馏区120可与初步分馏区110和侧区180流体相通。汽提区160可与初步分馏区110和侧区180流体相通。侧区180可与精馏区120和汽提区160流体相通。
非绝热的隔壁塔100还包括冷凝器140、中间再沸器150和再沸器170。冷凝器140可经输出管线126和返流管线146与精馏区120流体(例如蒸气和液体)相通。中间再沸器150可经输出管线116和返流管线156与初步分馏区110流体(例如蒸气和液体)相通。中间再沸器150也可经返流管线157与汽提区160流体(例如蒸气和液体)相通。再沸器170可经输出管线166和返流管线176与汽提区160流体(例如蒸气和液体)相通。
根据一些实施方案，可通过使用一个或多个内塔盘提高柱的各区中的分离。例如，如图1中所示，初步分馏区110包含内塔盘112和114；精馏区120包含内塔盘122和124；汽提区160包含内塔盘162；以及侧区180包含内塔盘182和184。尽管以单个单元示例说明，这些部件各自可包括两个或更多个塔板(例如，填料和/或塔盘)。
初步分馏区110包括进料口108，通过进料口108蒸馏进料可允许进入隔壁塔100。冷凝器140包括产品出口148，通过产品出口148一种或多种馏分(例如，挥发性产品馏分)可从隔壁塔100中流出。精馏区120包括产品出口128，通过产品出口128一种或多种馏分(例如，液体产物馏分)可从隔壁塔100中流出。侧区180包括产品出口188，通过产品出口188一种或多种馏分(例如，挥发性产品馏分)可从隔壁塔100中流出。再沸器170包括产品出口178，通过产品出口178一种或多种馏分(例如，液体产物馏分)可从隔壁塔100中流出。
根据一些实施方案，初步分馏区的压力可低于大气压。在一些实施方案中，精馏区的压力可低于初步分馏区的压力，如此使得物质可被动地从初步分馏区流入精馏区(借助鼓风机或者压缩机)中。如期望地或者需要地，其中物质从精馏区移入初步分馏区中的隔壁塔可包括泵(图2，泵230)，以升高精馏区内的物质压力使其接近或者高于初步分馏区的压力。分馏装置可进一步包括控制各柱区之间的流动(例如，速率、质量和/或体积)的流动调节器(例如，阀门)。
如图3的具体示例性实施方案中所示，分馏装置300包括初步分馏柱310和蒸馏柱390。初步分馏柱310包括进料口305，进料口305的配置和安排使得能够进料。初步分馏柱310还包括填充塔板312和塔盘314，填充塔板312可包括一个或多个塔板，塔盘314可独立地包括一个或多个塔盘。初步分馏柱310经输出管线316和返流管线356与中间再沸器350流体连接。
蒸馏柱390包括精馏区320、汽提区360和侧区380，它们各自可与其邻近区流体(例如蒸气和液体)相通。精馏区320包括填充塔板322和324。此外，精馏区320经输出管线326和返流管线346与冷凝器340流体(例如蒸气和液体)相通。冷凝器320与产品出口348流体(例如蒸气和液体)相通。精馏区320与产品出口328流体(例如蒸气和液体)相通。侧区380包括填充塔板382和384，并与产品出口388流体(例如蒸气和液体)相通。汽提区360包括塔盘362，并经输出管线366和返流管线376与再沸器370流体(例如蒸气和液体)相通。再沸器370与产品出口378流体(例如蒸气和液体)相通。
初步分馏柱310可与蒸馏柱390(例如，在精馏区320和/或汽提区360)流体(例如蒸气和液体)相通。例如，如图3中所示，初步分馏柱310经管线311和返流管线321与(a)精馏区320流体(例如蒸气和液体)相通，经管线351和返流管线361与(b)汽提区360流体(例如蒸气和液体)相通。返流管线321与泵330流体连接。
如图4的具体示例性实施方案中所示，分馏装置400包括初步分馏柱410和蒸馏柱490。初步分馏柱410包括进料口405，进料口405的配置和安排使得能够进料。初步分馏柱410还包括填充塔板412和塔盘414，填充塔板412可包括一个或多个塔板，塔盘414可独立地包括一个或多个塔盘。初步分馏柱410经输出管线416和返流管线456与中间再沸器450流体连接。
蒸馏柱490包括精馏区420、汽提区460和侧区480，它们各自可与其邻近区流体(例如蒸气和液体)相通。精馏区420包括填充塔板422和424。此外，精馏区420经输出管线426和返流管线446与冷凝器440流体(例如蒸气和液体)相通。冷凝器420与产品出口448流体(例如蒸气和液体)相通。精馏区420与产品出口428流体(例如蒸气和液体)相通。侧区480包括填充塔板482和484，并与产品出口488流体(例如蒸气和液体)相通。汽提区460包括塔盘462，并经输出管线466和返流管线476与再沸器470流体(例如蒸气和液体)相通。再沸器470与产品出口478流体(例如蒸气和液体)相通。
初步分馏柱410可与蒸馏柱490(例如在精馏区420和/或汽提区460)流体(例如蒸气和液体)相通。例如，如图4中所示，初步分馏柱410经管线411和返流管线421与(a)精馏区420流体(例如蒸气和液体)相通，经管线451与(b)汽提区460流体(例如蒸气和液体)相通。返流管线421与泵430流体连接。
在一些实施方案中，任何适当的材料都可用于制备分馏装置。例如，隔壁塔、初步分馏柱和/或主要柱可包括碳钢、不锈钢、和/或合金(例如，INCONELTM)。
系统
根据一些实施方案，系统可包括直至整个的用于制备异氰酸酯的系统和分馏装置。在一些实施方案中，系统可包括分馏装置和直至整个的用于制备聚氨酯的系统。根据一些实施方案，系统可包括直至整个的用于制备异氰酸酯的系统、分馏装置、以及直至整个的用于制备聚氨酯的系统。
用于制备异氰酸酯的系统可包括光气反应器、异氰酸酯汽提塔/吸收器(例如，用于除去HCl和过量光气以及精馏蒸气以使异氰酸酯含量最低)和光气汽提塔(例如，用于回收光气)。例如，系统可包括(i)分馏装置和(ii)光气反应器、异氰酸酯汽提塔/吸收器、光气汽提塔、蒸馏进料槽、和/或粗产品闪蒸器(例如，用于在进入分馏装置之前除去尽可能多的残余物)。
用于制备聚氨酯的系统可包括异氰酸酯分馏装置和与异氰酸酯分馏装置(例如，在侧区出口)流体相通的泡沫混合头，所述泡沫混合头包括具有异氰酸酯、多元醇、添加剂和空气入口的歧管。根据一些实施方案，系统可包括异氰酸酯存储罐。
方法
根据一些实施方案，分馏进料混合物的方法可利用隔壁塔分馏装置进行实施，该隔壁塔分馏装置包括初步分馏区、精馏区、侧区、和/或汽提区。在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可利用包括初步分馏柱和/或主要柱的装置进行实施，其中主要柱可包括精馏区、侧区、和/或汽提区。因此，为了描述本公开的分馏方法的一些实施方案，初步分馏区可以指隔壁塔的初步分馏区和/或初步分馏柱。
初步分馏区
根据一些实施方案，分馏进料混合物的方法可包括主动和/或被动地将进料混合物F1(例如异氰酸酯进料混合物)移入分馏装置(例如，隔壁塔的初步分馏区和/或初步分馏柱)中。在一些实施方案中，方法可包括加热初步分馏区的内容物(例如进料混合物F1)以形成初步分馏区蒸气流PSVS和初步分馏区液体流PSLS。根据一些实施方案，方法可包括加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS(例如，在邻近的和/或单独的再沸器中)以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS，其可分别主动和/或被动地与第一初步分馏区蒸气流PSVS和第一初步分馏区液体流PSLS合并。这可发生例如，在初步分馏区中，或者在初步分馏区与精馏区之间的接合处或附近(例如，PSVS)，或者在初步分馏区与汽提区之间的接合处或附近(例如，PSLS)。
精馏区
在一些实施方案中，方法可包括：主动和/或被动地将初步分馏区蒸气流PSVS从初步分馏区移至精馏区(例如，隔壁塔和/或主要柱的精馏区)，以及主动和/或被动地冷却初步分馏区蒸气流PSVS以形成精馏区蒸气产品流RSVPS和冷凝液体。根据一些实施方案，至少一部分冷凝液体可形成精馏区液体产物流RSLPS。在一些实施方案中，方法可包括从精馏区中移出(例如，主动和/或被动地移出)精馏区液体产物流RSLPS。根据一些实施方案，至少一部分冷凝液体可形成精馏区液体流RSLS。在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可包括将至少一部分精馏区液体流RSLS移至(例如，主动和/或被动地移至)侧区(例如，隔壁塔和/或主要柱的侧区)。在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可包括将至少一部分精馏区液体流RSLS移至(例如，主动和/或被动地移至)初步分馏区。
汽提区
在一些实施方案中，方法可包括主动和/或被动地将初步分馏区液体流PSLS从初步分馏区移至汽提区(例如，隔壁塔和/或主要柱的汽提区)。根据一些实施方案，方法可包括加热汽提区的内容物(例如，初步分馏区液体流PSLS)以形成汽提区蒸气流SSVS和汽提区下部产品流SSLPS(其可从分馏装置中主动和/或被动地移出)。在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可包括将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至(例如，主动和/或被动地移至)侧区(例如，隔壁塔和/或主要柱的侧区)。根据一些实施方案，方法可包括将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至(例如，主动和/或被动地移至)初步分馏区。
侧区
在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可包括在侧区中混合至少一部分精馏区液体流RSLS和至少一部分汽提区蒸气流SSVS，其混合条件使得形成侧区蒸气流SdSVS、侧区液体产物流SdSLPS、和/或侧区液体流SdSLS。根据一些实施方案，方法可包括将至少一部分侧区蒸气流SdSVS移至(例如，主动和/或被动地移至)精馏区。在一些实施方案中，分馏进料混合物的方法可包括从分馏装置中移出(例如，主动和/或被动地移出)至少一部分侧区液体产物流SdSLPS。根据一些实施方案，方法可包括将至少一部分侧区液体流SdSLS移至(例如，主动和/或被动地移至)汽提区。
根据一些实施方案，前述步骤各自可独立地进行(主动)或者被允许(被动)。例如，冷却可包括主动地降低物质的温度(例如，使用制冷装置)或者被动地使物质达到与其环境(例如，环境温度)的平衡。
如图5中示例说明，分馏进料混合物的方法的一种具体示例性实施方案可包括(a)将进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)F1移入分馏装置(例如，隔壁塔和/或初步分馏柱的初步分馏区)中，(b)温热初步分馏区/柱的内容物并形成初步分馏区蒸气流PSVS和初步分馏区液体流PSLS，(c)将至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS移至精馏区(例如，隔壁塔和/或主要柱的精馏区)，(d)冷却精馏区的内容物(例如，至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS)以形成精馏区蒸气产品流RSVPS和冷凝液体，(e)从分馏装置中移出至少一部分精馏区蒸气产品流RSVPS，(f)从分馏装置中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流RSLPS，(g)从精馏区中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体流RSLS，(h)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至侧区(例如，隔壁塔和/或主要柱的侧区)，(i)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区，(j)任选地加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS(例如，在邻近和/或单独的再沸器中)以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS并将它们与其各自的第一流料合并(未清楚示出)，(k)将至少一部分初步分馏区液体流PSLS从初步分馏区/柱移至汽提区(例如，隔壁塔和/或主要柱的汽提区)，(l)加热汽提区的内容物(例如，至少一部分初步分馏区液体流PSLS)以形成汽提区蒸气流SSVS和汽提区下部产品流SSLPS，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区液体产物流SSLPS，(n)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至侧区，(o)在侧区中混合至少一部分精馏区液体流RSLS和至少一部分汽提区蒸气流SSVS，其混合条件使得形成侧区蒸气流SdSVS、侧区液体产物流SdSLPS和/或侧区液体流SdSLS，(p)从分馏装置中移出至少一部分侧区液体产物流SdSLPS，(q)将至少一部分侧区蒸气流SdSVS移至精馏区，以及(r)将至少一部分侧区液体流SdSLS移至汽提区。
如图6中示例说明，分馏进料混合物的方法的一种具体示例性实施方案可包括(a)将进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)F1移入分馏装置(例如，隔壁塔的初步分馏区和/或初步分馏柱)中，(b)温热初步分馏区/柱的内容物并形成初步分馏区蒸气流PSVS和初步分馏区液体流PSLS，(c)将至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS移至精馏区(例如，隔壁塔和/或主要柱的精馏区)，(d)冷却精馏区的内容物(例如，至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS)以形成精馏区蒸气产品流RSVPS和冷凝液体，(e)从分馏装置中移出至少一部分精馏区蒸气产品流RSVPS，(f)从分馏装置中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流RSLPS，(g)从精馏区中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体流RSLS，(h)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至侧区(例如，隔壁塔和/或主要柱的侧区)，(i)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区，(j)任选地加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS(例如，在邻近和/或单独的再沸器中)以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS并将它们与其各自的第一流料合并(未清楚示出)，(k)将至少一部分初步分馏区液体流PSLS从初步分馏区/柱移至汽提区(例如，隔壁塔和/或主要柱的汽提区)，(l)加热汽提区的内容物(例如，至少一部分初步分馏区液体流PSLS)以形成汽提区蒸气流SSVS和汽提区下部产品流SSLPS，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区液体产物流SSLPS，(n)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至侧区，(o)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至初步分馏区/柱，(p)在侧区中混合至少一部分精馏区液体流RSLS和至少一部分汽提区蒸气流SSVS，其混合条件使得形成侧区蒸气流SdSVS、侧区液体产物流SdSLPS、和/或侧区液体流SdSLS，(q)从分馏装置中移出至少一部分侧区液体产物流SdSLPS，(r)将至少一部分侧区蒸气流SdSVS移至精馏区，以及(s)将至少一部分侧区液体流SdSLS移至汽提区。根据一种具体的示例性实施方案，这些流料中的一个或多个流料的组成示于下表1中。
表1：流料组成的具体示例性实施方案
Figure BDA0000063576140000151
如图7中示例说明，分馏进料混合物的方法的一种具体示例性实施方案可包括(a)将进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)F1移入非绝热的隔壁塔700的初步分馏区710中，(b)温热初步分馏区710的内容物并形成内部流料I1(蒸气)和初步分馏区液体流，(c)将至少一部分内部流料I1移至精馏区720中，(d)使用冷凝器740冷却至少一部分的精馏区720内容物以形成精馏区蒸气产品流P1和冷凝液体，(e)从分馏装置700中移出至少一部分精馏区蒸气产品流P1，(f)从分馏装置700中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流P2，(g)将至少一部分冷凝液体从精馏区720移至初步分馏区710，作为内部流料I2，(h)将至少一部分冷凝液体从精馏区720移至侧区780，(i)任选地使用外部中间再沸器750加热至少一部分初步分馏区710内容物，以形成中间再沸器蒸气流和内部流料I3(液体)，(j)使中间再沸器蒸气流和内部流料I3(液体)返回初步分馏区710，(k)将至少一部分初步分馏区液体流从初步分馏区710移至汽提区760，(l)使用再沸器770加热汽提区760的内容物以形成汽提区蒸气流和汽提区产品流(液体)P4，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区产品流(液体)P4，(n)将至少一部分汽提区蒸气流移至侧区780，(o)将至少一部分汽提区蒸气流移至初步分馏区710，作为内部流料I4，(p)在侧区780中混合至少一部分的移至侧区780的冷凝液体和至少一部分的移至侧区780的汽提区蒸气流，其混合条件使得形成侧区蒸气流、侧区产品流P3(液体)和侧区液体流，(q)从分馏装置700中移出至少一部分侧区产品流P3，(r)将至少一部分侧区蒸气流移至精馏区720，以及(s)将至少一部分侧区液体流移至汽提区760。
在一些实施方案中，一部分进料F1可裂分以形成内部蒸气流I1，内部蒸气流I1可转移(例如，主动和/或被动地)至精馏区720，在此处轻组分和不可冷凝组分可通过冷凝器740精馏为顶部产品P1。可从精馏区720(例如，从主精馏区720的第二理论塔板730)中移出溶剂(例如，主要是邻二氯苯，不含不可冷凝的轻组分和/或含有痕量的异氰酸酯)作为产品P2。进料F1的液体底部部分可通过(例如，主动和/或被动地)中间再沸器750以形成内部流料I3。内部流料I3可离开中间再沸器750并进入主汽提区760，此处可从液体中汽提出大部分异氰酸酯(例如，TDI)和较轻组分。剩余的经汽提的液体可经再沸器770离开汽提区760作为底部产品P4。来自汽提区760的包含异氰酸酯和较轻组分(内部流料I4)的蒸气的至少一部分可经烟囱式塔盘进入(再次进入)初步分馏区710。来自汽提区760的至少一部分蒸气可进入侧区780。在侧区780中，异氰酸酯(例如，TDI)可作为主要产品P3移出。
如图8中示例说明，分馏进料混合物的方法的一种具体示例性实施方案可包括(a)将进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)F1移入分馏装置800的初步分馏柱810中，(b)温热初步分馏柱810的内容物并形成内部流料I1(蒸气)和初步分馏区液体流，(c)将至少一部分内部流料I1移至主要柱890，(d)使用冷凝器840冷却至少一部分的精馏区820内容物以形成精馏区蒸气产品流P1和冷凝液体，(e)从主要柱890中移出至少一部分精馏区蒸气产品流P1，(f)从主要柱890中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流P2，(g)使用泵830将至少一部分冷凝液体从主要柱890移至初步分馏柱810作为内部流料I2，(h)将至少一部分冷凝液体从精馏区820移至侧区880，(i)任选地使用外部中间再沸器850加热至少一部分初步分馏柱810内容物以形成中间再沸器蒸气流和内部流料I3(液体)，(j)使中间再沸器蒸气流返回至初步分馏柱810，(k)将至少一部分内部流料I3(液体)移至汽提区860，(l)使用再沸器870加热汽提区860内容物以形成汽提区蒸气流和汽提区产品流(液体)P4，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区产品流(液体)P4，(n)将至少一部分汽提区蒸气流移至侧区880，(o)将至少一部分汽提区蒸气流移至初步分馏柱810作为内部流料I4，(p)在侧区880中混合至少一部分的移至侧区880的冷凝液体和至少一部分的移至侧区880的汽提区蒸气流，其混合条件使得形成侧区蒸气流、侧区产品流P3(液体)和侧区液体流，(q)从分馏装置800中移出至少一部分侧区产品流P3，(r)将至少一部分侧区蒸气流移至精馏区820，以及(s)将至少一部分侧区液体流移至汽提区860。
根据一些实施方案，进料F1可在初步分馏柱810处进入分馏装置800，初步分馏柱810具有至少一个外部(如图8所示)再沸器850。内部蒸气流I1可转移(例如，主动和/或被动地)至主要柱890的精馏区820，在此处轻组分和不可冷凝组分可通过冷凝器840精馏为顶部产品P1。可从主精馏区820(例如，从精馏区820的第二理论塔板)中移出溶剂(例如，主要是邻二氯苯，不含不可冷凝的轻组分和/或含有痕量的异氰酸酯)作为产品P2。进料F1的液体底部部分可通过(例如，主动和/或被动地)中间再沸器850以形成内部流料I3。内部流料I3可离开中间再沸器850并进入主汽提区860，此处可从液体中汽提出大部分异氰酸酯(例如，TDI)和较轻组分。剩余的经汽提的液体可经再沸器870离开汽提区860作为底部产品P4。来自汽提区860的包含异氰酸酯和较轻组分(内部流料I4)的蒸气的至少一部分可进入(再次进入)初步分馏柱810。来自汽提区860的至少一部分蒸气可进入侧区880。根据一些实施方案，所述进入/再次进入可包括使用鼓风机或者压缩机。在侧区880中，异氰酸酯(例如，TDI)可作为主要产品P3移出。
如图9中示例说明，分馏进料混合物的方法的一种具体示例性实施方案可包括(a)将进料混合物(例如，异氰酸酯进料混合物)F1移入分馏装置900的初步分馏柱910中，(b)温热初步分馏柱910的内容物并形成内部流料I1(蒸气)和初步分馏区液体流，(c)将至少一部分内部流料I1移至主要柱990，(d)使用冷凝器940冷却至少一部分精馏区920内容物以形成精馏区蒸气产品流P1和冷凝液体，(e)从主要柱990中移出至少一部分精馏区蒸气产品流P1，(f)从主要柱990中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流P2，(g)使用泵930将至少一部分冷凝液体从主要柱990移至初步分馏柱910作为内部流料I2，(h)将至少一部分冷凝液体从精馏区920移至侧区980，(i)任选地使用外部中间再沸器950加热至少一部分初步分馏柱910内容物以形成中间再沸器蒸气流和内部流料I3(液体)，(j)使中间再沸器蒸气流返回初步分馏柱910，(k)将至少一部分内部流料I3(液体)移至汽提区960，(l)使用再沸器970加热汽提区960内容物以形成汽提区蒸气流和汽提区产品流(液体)P4，(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区产品流(液体)P4，(n)将至少一部分汽提区蒸气流移至侧区980，(o)在侧区980中混合至少一部分的移至侧区980的冷凝液体和至少一部分的移至侧区980的汽提区蒸气流，其混合条件使得形成侧区蒸气流、侧区产品流P3(液体)和侧区液体流，(p)从分馏装置900中移出至少一部分侧区产品流P3，(q)将至少一部分侧区蒸气流移至精馏区920，以及(r)将至少一部分侧区液体流移至汽提区960。
在一些实施方案中，进料F1可在初步分馏柱910处进入分馏装置900，初步分馏柱910具有至少一个外部再沸器950。内部蒸气流I1可转移(例如，主动和/或被动地)至主要柱990的精馏区920，在此处轻组分和不可冷凝组分可通过冷凝器940精馏为顶部产品P1。可从主精馏区920(例如，从精馏区920的第二理论塔板)中移出溶剂(例如，主要是邻二氯苯，不含不可冷凝的轻组分和/或含有痕量的异氰酸酯)作为产品P2。进料F1的液体底部部分可通过(例如，主动和/或被动地)中间再沸器950以形成内部流料I3。内部流料I3可离开中间再沸器950并进入主汽提区960，此处可从液体中汽提出大部分异氰酸酯(例如，TDI)和较轻组分。剩余的经汽提的液体可经再沸器970离开汽提区960作为底部产品P4。来自汽提区960的包含异氰酸酯和较轻组分的蒸气可转移(例如，主动和/或被动地)至侧区980。在侧区980中，异氰酸酯(例如，TDI)可作为主要产品P3移出。
在一些实施方案中，各流料(例如，内部流料或者产品流)可独立地收集在单一的馏分或者多个馏分中。当流料收集在两个或更多个馏分中，可按期望或者按需要将这些馏分汇集。
初步分馏柱和主要柱可容纳于共同的结构中(例如，单一的外罩内)。例如，合并的初步分馏/主要柱可配置和安排为隔壁塔(例如，非绝热的隔壁塔)。在一些实施方案中，分馏蒸馏进料可包括在柱(例如，在F1与P1、P2、P3、和/或P4之间)和/或其一部分(例如，在初步分馏区的顶部和底部之间)中建立和/或保持压力降为约0mm Hg至约50mm Hg。根据一些实施方案，分馏蒸馏进料可包括在至少一部分柱中建立和/或保持压力低于约大气压。例如，分馏进料混合物可包括建立和/或保持柱(初步分馏和/或主要柱)压力为约10mm Hg至约500mm Hg，约15mm Hg至约200mm Hg，约20mm Hg至约60mm Hg。压力可取决于存在的溶剂和/或柱构造。例如，在单一柱中的压力可以为约30mm Hg至约60mm Hg，而在两柱装置中的压力可以为在第一柱中约145mm Hg和第二柱中约20mm Hg至约25mm Hg。根据一些实施方案，在初步分馏柱顶部的压力可以高于精馏区中的压力，从而无需鼓风机或压缩机就使物质进入(例如，被动进入)精馏区。泵可用于再加压返回流料(例如，SSVS和/或RSLS)以使其返回初步分馏柱。
分馏蒸馏进料可包括加热和/或冷却一个或多个分馏流料。根据一些实施方案，分馏蒸馏进料可在下面的柱底温度范围内进行：约10℃至约250℃，约120℃至约210℃，约120℃至约200℃，和/或约120℃至约175℃。
在一些实施方案中，可以调节从主要区回到初步分馏区的物质的量。例如，液体内部流料(例如，I2和/或RSLS)可按重量比(“液体再循环比”)约0.01至约0.5(例如，约0.06至约0.133)返回初步分馏区。例如，蒸气内部流料(例如，I4和/或SSVS)可按重量比(“蒸气再循环比”)约0至约0.75返回初步分馏区。液体再循环比和蒸气再循环比的最佳值可取决于进料组成，并可限定分离所需的能耗。
如受益于本公开的本领域技术人员会理解的那样，在不脱离本文所包含的说明的情况下可想到分馏进料混合物(例如，包含一种或多种异氰酸酯)的其它等价的或者可供选择的组合物、装置、方法和系统。因此，示出的和说明的实施本公开方式仅意在示例说明。
本领域技术人员可对形状、尺寸、数量和/或部件的安排进行各种改变，而不偏离本公开的保护范围。例如，初步分馏装置可具有与精馏区流体相通的冷凝器、与初步分馏区和/或柱流体相通的中间再沸器、以及如本文所述的与汽提区流体相通的汽提区再沸器。在一些实施方案中，分馏装置可包括或者不包括任何另外的冷凝器和/或再沸器。此外，柱(例如，隔壁塔)的尺寸可放大或缩小以满足实施者的需要和/或期望。同样，当本文中提供了范围时，按具体实施方案的期望或者要求，公开的端点可作为精确值和/或近似值对待。此外在一些实施方案中，混合和匹配端点可以是期望的。分馏装置和/或系统可配置和安排为一次性的、耐用的、可互换的和/或可代替的。这些等价方式和替换方式以及显然的改变和修改意在包括在本发明公开的保护范围内。因此，前述公开意在示例说明，而并不限制如所附权利要求阐述的保护范围。
实施例
本公开的一些具体示例性实施方案可通过下文提供的一个或多个实施例来阐明。
实施例1：对异氰酸酯分馏进行建模
用ASPEN PlusTM软件对本发明公开的实施例进行建模。该模型包括针对实验室测量、中试数据和商业生产数据确认的各组分物理性质。标准ASPEN Plus单元操作模块用于对柱、再沸器、冷凝器、液体和蒸气裂分进行建模。接触装置(接触塔盘和填料)的功效针对商业工厂数据表现得到确认。
进料进入柱的初步分馏区，此处3个填充塔板在上面和5个塔板作为塔盘在下面。在ODCB与TDI和重组分进入主要柱之前，该初步分馏区使ODCB与TDI和重组分分离。在初步分馏区中，所述分离受到再沸器的驱使。初步分馏区顶部的压力为50mmHg。此压力高于进入主要柱的流料I1所处的压力(即，33mmHg)。该压力降引起蒸气无需空气鼓风机或者压缩机就能流动。泵使返回初步分馏区顶部的液体(流料I2)的压力从33mmHg升至40mmHg。在初步分馏区的底部，再沸器在5270kW和171℃的条件下工作。初步分馏区的压力降(即，I3-I1)为25mmHg。
如建模的那样，柱的主要区大得多，其具有23个填料塔板和另外2个塔盘塔板。ODCB产品通过精馏区的巴氏杀菌器类似区(pasteurizer-likesection)分离，其中TDI产品作为支流离开。巴氏杀菌器类似区可用于在柱顶部下的几个塔盘(分离塔板)取出蒸馏物(上部产品)。当能以可接受的产品损失从柱中得到少量轻组分(所述轻组分相对于期望的塔顶液体产品具有高挥发性)时，它可包括使用支引管线(side draw)。这两个再循环流料(即I2和I4)从主要柱中以不同比率裂分。液体(流料I2)以比率0.06裂分，即仅6％的液体流回第一柱。蒸气(流料I4)以比率0.5裂分。
这两裂分比率可对柱功效产生影响(例如主要影响)。该影响的实施例示于下表2中。精馏区冷凝器在16100kW和61℃、压力35mmHg的条件下工作。汽提区再沸器在3490kW和196℃、压力100mmHg的条件下工作。这些数值导致规格化的汽提区再沸器功率为0.33kW-h/kg TDI。规格化的精馏区冷凝器功率为0.61kW-h/kg。
上面实施例的物质平衡示于下表2中。各流料的指认可参考图7。
表2：
  流料   F1   I1   I2   I3   I4   P2   P3   P4
  温度℃   206   106   101   171   171   86   168   196
  压力mmHg   1213   50   50   75   75   36   69   100
  质量流量kg/hr   303205   268935   2707   68886   31909   253615   43838   5630
  质量馏分
  轻组分   0.0001   0.0001   1ppm   0.0000   0.0000   7ppm   0.0000   0.0000
  溶剂   0.8370   0.9502   0.6795   0.0001   0.0001   1.0000   48ppm   0.0000
  TDI   0.1519   0.0496   0.3204   0.9520   0.9995   0.0000   0.9999   0.4141
  重组分   0.0109   1ppm   6ppm   0.0479   32ppm   0.0000   27ppm   0.58591
实施例2：对异氰酸酯分馏进行建模
用ASPEN Plus软件对本发明公开的实施例进行建模。该模型包括针对实验室测量、中试数据和商业生产数据确认的各组分物理性质。标准ASPENPlus单元操作模块用于对柱、再沸器、冷凝器、液体和蒸气裂分进行建模。接触装置(接触塔盘和填料)的功效针对商业工厂数据表现得到确认。
进料进入第一(初步分馏)柱，此处3个填充塔板在上面和5个塔板作为塔盘在下面。在ODCB与TDI和重组分进入第二(主要)柱之前，该第一柱使ODCB与TDI和重组分分离。在第一柱中，所述分离受到再沸器的驱使。初步分馏区顶部的压力为40mmHg。此压力高于进入主要柱的流料I1所处的压力(即，33mmHg)。该压力降引起蒸气无需空气鼓风机或者压缩机就能流动。泵使返回第一柱顶部的液体(流料I2)的压力从33mmHg升至40mmHg。在第一柱的底部，再沸器在5270kW和171℃的条件下工作。初步分馏柱的压力降(即，I3-I1)为25mmHg。
如建模的那样，第二(主要)柱大得多，其具有25个填料塔板和另外2个塔盘塔板。ODCB产品通过精馏区的巴氏杀菌器类似区分离，其中TDI产品作为支流离开。这两个再循环流料(即I2和I4)从主要柱中以不同比率裂分。液体以比率0.06裂分，即仅6％的液体流回第一柱。蒸气以比率0.5裂分。蒸气和液体裂分可对柱功效产生主要影响。从案例研究中得到本实施例的裂分数值，以使装置能耗最小。精馏区冷凝器在16100kW和61℃、压力35mmHg的条件下工作。汽提区再沸器在3490kW和196℃、压力100mmHg的条件下工作。这些数值导致规格化的汽提区再沸器功率为0.33kW-h/kgTDI。规格化的精馏区冷凝器功率为0.61kW-h/kg。
上面实施例的物质平衡示于上表2中。各流料的指认可参考图8。
实施例3：对异氰酸酯分馏进行建模
用ASPEN Plus软件对本发明公开的实施例进行建模。该模型包括针对实验室测量、中试数据和商业生产数据确认的各组分物理性质。标准ASPENPlus单元操作模块用于对柱、再沸器、冷凝器、液体和蒸气裂分进行建模。接触装置(接触塔盘和填料)的功效针对商业工厂数据表现得到确认。
进料进入第一(初步分馏)柱，此处3个填充塔板在上面和5个塔板作为塔盘在下面。在ODCB与TDI和重组分进入第二(主要)柱之前，该第一柱使ODCB与TDI和重组分分离。在第一柱中，所述分离受到再沸器的驱使。初步分馏区顶部的压力为40mmHg。此压力高于进入主要柱的流料I1所处的压力(即，33mmHg)。该压力降引起蒸气无需空气鼓风机或者压缩机就能流动。泵使返回第一柱顶部的液体(流料I2)的压力从33mmHg升至40mmHg。在第一柱的底部，再沸器在6746kW和180℃的条件下工作。初步分馏柱的压力降(即，I3-I1)为60mmHg。
如建模的那样，第二(主要)柱大得多，其具有18个填料塔板和另外2个塔盘塔板。ODCB产品通过精馏区的巴氏杀菌器类似区分离，其中TDI产品作为支流离开。液体再循环流料(即I2)从主要柱中以比率0.13裂分，即仅13％的液体流回第一柱。精馏区冷凝器在16510kW和70℃、压力30mmHg的条件下工作。汽提区再沸器在2026kW和173℃、压力30mmHg的条件下工作。这些数值导致规格化的汽提区再沸器功率为0.35kW-h/kg TDI。规格化的精馏区冷凝器功率为0.55kW-h/kg。
根据模拟，上面实施例的物质平衡与上表2中实施例2所示相同。这说明在至少一些条件下这些系统可以是热力学等价的和/或基本上等价的。各流料的指认可参考图9。
前述实施例构成本公开的具体示例性实施方案。受益于本公开的本领域普通技术人员会认识到在本公开的保护范围内存在其它实施例和实施方案。在整个说明书中，提供了标题以方便读者。然而，这些标题不意在限制本公开的保护范围或者任何具体实施方案。

Claims (32)

1.用于分馏异氰酸酯混合物的非绝热的分馏装置，该分馏装置包括：
(a)初步分馏柱，其包括上端和下端以及至少一个中间再沸器；和
(b)主要柱，其包括：
(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，
(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，
(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，
(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，以及
(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区。
2.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中所述分馏装置的配置和安排使得液体再循环比为约0.01至约0.5和/或蒸气再循环比为约0至约0.75。
3.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中所述中间再沸器配置和安排为内部热交换器。
4.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中所述中间再沸器配置和安排为外部再沸器。
5.权利要求1的非绝热的分馏装置，其还包括泵，该泵配置和安排用于加压内部流料。
6.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中该装置的配置和安排使得消耗约0.05至约0.4千瓦每千克产生的异氰酸酯。
7.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中该装置的配置和安排使得消耗约0.4至约1.0千瓦每千克产生的异氰酸酯。
8.权利要求1的非绝热的分馏装置，其中该装置的配置和安排使其接收包含低于约20％异氰酸酯的进料。
9.使用包括初步分馏区、精馏区、汽提区和侧区的分馏装置分馏包含轻组分、中间沸点组分和高沸点组分的异氰酸酯进料混合物的方法，该方法包括：
(a)将异氰酸酯进料混合物移入初步分馏区中，
(b)温热初步分馏区内容物并形成初步分馏区蒸气流PSVS和初步分馏区液体流PSLS，
(c)将至少一部分初步分馏区蒸气流PSVS移至精馏区，
(d)冷却精馏区的内容物以形成精馏区蒸气产品流RSVPS和冷凝液体，
(e)从分馏装置中移出至少一部分精馏区蒸气产品流RSVPS，
(f)从分馏装置中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体产物流RSLPS，
(g)从精馏区中移出至少一部分冷凝液体作为精馏区液体流RSLS，
(h)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至侧区，
(i)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区，
(j)加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS并将其分别与它们的第一流料合并，
(k)将至少一部分初步分馏区液体流PSLS从初步分馏区移至汽提区，
(l)加热汽提区内容物以形成汽提区蒸气流SSVS和汽提区下部产品流SSLPS，
(m)从分馏装置中移出至少一部分汽提区液体产物流SSLPS，
(n)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至侧区，
(o)在侧区中混合至少一部分精馏区液体流RSLS和至少一部分汽提区蒸气流SSVS，其混合条件使得形成侧区蒸气流SdSVS、侧区液体产物流SdSLPS和侧区液体流SdSLS，
(p)从分馏装置中移出至少一部分侧区液体产物流SdSLPS，
(q)将至少一部分侧区蒸气流SdSVS移至精馏区，以及
(r)将至少一部分侧区液体流SdSLS移至汽提区，
其中异氰酸酯进料混合物中的轻组分浓度为约5重量％或摩尔％至约90重量％或摩尔％，
在含异氰酸酯的进料混合物中的中间沸点组分浓度为约2重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％，以及
在含异氰酸酯的进料混合物中的高沸点组分浓度为约0.1重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％，条件是轻组分浓度(i)高于中间沸点组分并且(ii)高于高沸点组分。
10.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述中间沸点组分在所述异氰酸酯进料混合物中含量低于约20重量％。
11.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述侧区液体产物流SdSLPS与所述异氰酸酯进料混合物的重量比或摩尔比高于约20％。
12.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述侧区液体产物流SdSLPS包含异氰酸酯。
13.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述侧区液体产物流SdSLPS包含甲苯二异氰酸酯。
14.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述侧区液体产物流SdSLPS由一种或多种异氰酸酯组成。
15.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中(j)加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS以形成第二初步分馏区蒸气流sPSVS和第二初步分馏区液体流sPSLS包括在至少一个内部再沸器中或者在至少一个外部再沸器中加热至少一部分初步分馏区液体流PSLS。
16.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中初步分馏区形成单独的初步分馏柱，精馏区、汽提区和侧区一起形成单独的主要柱。
17.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中(i)将至少一部分精馏区液体流RSLS移至初步分馏区进一步包括：
将所述至少一部分精馏区液体流RSLS移至所述初步分馏区，其中所述至少一部分精馏区液体流RSLS与所述初步分馏区蒸气流PSVS的重量比或摩尔比为约0至约0.75。
18.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其还包括(s)将至少一部分汽提区蒸气流移至初步分馏区。
19.权利要求18的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中(s)将至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至初步分馏柱进一步包括：
将所述至少一部分汽提区蒸气流SSVS移至所述初步分馏区，其中所述至少一部分汽提区蒸气流SSVS与所述初步分馏区液体流PSLS的重量比或摩尔比为约0.01至约0.5。
20.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其进一步包括保持高于精馏区内压力的初步分馏区内压力。
21.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其进一步包括保持低于大气压的分馏装置内压力。
22.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其进一步包括使至少一部分的分馏装置保持在温度约50℃至约250℃。
23.权利要求16的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述非绝热的分馏装置消耗约0.4至约1.0千瓦每千克在侧区液体产物流SdSLPS中产生的异氰酸酯。
24.权利要求16的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中所述非绝热的分馏装置消耗低于约0.4千瓦每千克在侧区液体产物流SdSLPS中产生的异氰酸酯。
25.权利要求9的分馏异氰酸酯进料混合物的方法，其中该方法无需预处理异氰酸酯进料混合物来降低轻组分的比率。
26.用于产生异氰酸酯的系统，其包括：
(a)光气反应器；
(b)异氰酸酯汽提塔/吸收器，其配置和安排以除去酸和过量的光气并精馏蒸气以使异氰酸酯含量最低；
(c)光气汽提塔，其配置和安排以回收光气；以及
(d)非绝热的分馏装置，其包括：
(1)初步分馏柱，其包括上端和下端以及中间再沸器；和
(2)主要柱，其包括：
(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，
(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，
(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，
(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，以及
(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，
其中所述分馏装置的配置和安排使得液体再循环比为约0.01至约0.5和/或蒸气再循环比为约0至约0.75。
27.权利要求26的系统，其进一步包括与所述光气汽提塔和所述初步分馏柱流体相通的蒸馏进料槽。
28.用于产生异氰酸酯的系统，其包括：
(a)光气反应器；
(b)异氰酸酯汽提塔/吸收器，其配置和安排以除去酸和过量的光气并精馏蒸气以使异氰酸酯含量最低；
(c)光气汽提塔，其配置和安排以回收光气；以及
(d)非绝热的分馏装置，其包括：
(1)初步分馏柱，其包括上端和下端以及中间再沸器；和
(2)主要柱，其包括：
(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，
(ii)与精馏区流体相通的冷凝器，
(iii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，
(iv)与汽提区流体相通的汽提区再沸器，以及
(v)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，
其中所述非绝热的分馏装置的配置和安排使得消耗约0.2至约0.4千瓦每千克产生的分馏异氰酸酯。
29.权利要求28的系统，其进一步包括与所述光气汽提塔和所述初步分馏柱流体相通的蒸馏进料槽。
30.通过下面方法制备的蒸馏异氰酸酯，该方法包括：
(a)使苯胺与光气在形成含异氰酸酯的进料混合物的条件下接触，以及
(b)在非绝热的分馏装置中蒸馏所述含异氰酸酯的进料混合物，该非绝热的分馏装置包括：
(1)初步分馏柱，其包括上端和下端以及中间再沸器；和
(2)主要柱，其包括：
(i)与初步分馏柱的上端流体相通的精馏区，
(ii)与初步分馏柱的下端流体相通的汽提区，和
(iii)与精馏区和汽提区流体相通的侧区，其中形成蒸馏异氰酸酯。
31.权利要求30的蒸馏异氰酸酯，其中所述含异氰酸酯的进料混合物包含轻组分、中间沸点组分和高沸点组分。
32.权利要求30的蒸馏异氰酸酯，其中轻组分浓度(i)高于中间沸点组分以及(ii)高于高沸点组分，
其中轻组分浓度为约5重量％或摩尔％至约90重量％或摩尔％，
中间沸点组分浓度为约2重量％或摩尔％至约95重量％或摩尔％，以及
高沸点组分浓度为约0.1重量％或摩尔％至约50重量％或摩尔％。
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