CN105461594A - 一种降低重溶剂法tdi产品酸值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，将重溶剂法制备TDI的光化反应物料经进料预热器预热后送入产品塔中，产品塔内的气相经产品塔顶部进入产品塔冷凝器中冷凝，不凝气物料气相采出至真空，冷凝下来的物料一部分作为回流，另一部分作为TDI产品液相采出；从产品塔采出的DEIP经釜液泵升压后送入吹扫塔中，经分布装置分布后喷淋至吹扫塔内并在重力作用下流动，与吹入吹扫塔内的惰性气体充分接触；DEIP中的酸性组分随惰性气体富集至吹扫塔塔顶以气相进入吹扫塔冷凝器中冷凝，不凝气物料气相采出至真空，冷凝下来的酸性组分经吹扫塔冷凝器底部液相采出，从吹扫塔底部得小酸值的循环溶剂；设计新颖，原理科学，工艺简单。
Description
技术领域：
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，能够减少循环溶剂返回到前段工序参与光化反应时副产物的生成，从而提高光化反应效率和系统的稳定性。
背景技术：
甲苯二异氰酸酯(以下均简称TDI)作为一种重要的异氰酸酯类产品，工业上常见的生产制备方法有光气化法、硝基化合物羰基化法和碳酸二甲酯法，其中光气化法一般采用如下两种工艺：一种是用间苯二甲酸二乙酯(以下均简称DEIP)作溶剂，在高压条件下进行光化反应，称为“重溶剂法”；另一种是以邻二氯苯(ODCB)等作溶剂，在低压条件下进行光化反应，称为“轻溶剂法”；由于上述两种方法的TDI生产过程存在明显差异，因此各自在光化反应时的副反应发生机理及产生的酸性组分的物性也不尽相同。
轻溶剂法生产TDI过程中产生的酸性组分主要是比TDI轻的物质，采用精馏或惰性气体直接吹扫含有一定比例溶剂的产品的方式就可以将其富集到气相中，从而实现酸性组分与TDI产品分离的目的；例如中国专利92100452.4公开的一种降低甲苯二异氰酸酯中可水解氯化物含量的方法中提出，在选用邻二甲苯作为溶剂时，向TDI产品中通入氮气或氯化氢气体，加热至160-200℃后停留1-3h可显著降低酸性组分含量；该专利中还公开了一种精馏的方法，即选用邻二氯苯作为溶剂时，加热至180-195℃达到完全回流并使所得混合物分馏，就能达到降低产品酸性组分含量的目的。
重溶剂法生产TDI过程中产生的酸性组分主要有氯化氢、苄位氯代甲苯二异氰酸酯(以下均简称Cl-TDI)、m-乙酯苯甲酰氯(以下均简称CBC)等，其中Cl-TDI和CBC的沸点介于产品TDI和溶剂DEIP之间，在产品精制工序中，产品与溶剂是在最终的产品塔中进行分离的，一方面，若酸性组分随重溶剂从塔釜采出，由于溶剂要返回系统循环使用，酸性组分的存在则会引起更多光化副反应的发生以至于生成残渣等副产物，影响反应收率和系统的稳定运行；若酸性组分进入到产品中从塔顶采出，则相对于TDI属于重组分，此时若采用精馏或者吹扫的方法则会将大量产品带入到气相当中，这对设备尺寸和能耗要求均较高，且不能合理有效的将酸性组分分离出来。因此，轻溶剂法较为适用的精馏法和气体吹扫法对于重溶剂法生产的TDI产品中酸性组分的去除并不适用。
另外，现有技术中还有一种通过外加物质来降低TDI产品酸值及酸性组分含量的方法，例如美国专利US6395925提出的向异氰酸酯中加入一种例如甲醇、乙醇等醇类物质，然后加热到180℃以上，加热时间优选240min以上，可以显著降低异氰酸酯中酸性组分的含量；虽然上述外加物质的方法可以较好的除去产品中的酸性组分，但同时又引入了一种新的杂质组分，之后还需要通过氮气吹扫、精馏或萃取等方法将其从产品中分离出去，无形中又增加了工作量。因此设计出一种新型的降低重溶剂法生产TDI产品中酸值和酸性组分含量的方法，能够有效降低循环溶剂中酸性组分的含量，提高产品TDI的品质，具有良好的应用价值和实践效益。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，不仅能够降低产品TDI的酸值，而且能够使循环溶剂中的酸性组分含量显著减少。
为了实现上述目的，本发明涉及的降低重溶剂法TDI产品酸值的方法具体包括以下步骤：
(1)将重溶剂法制备甲苯二异氰酸酯(TDI)的光化反应物料经进料预热器预热至160～190℃后送入产品塔中，控制压力为0.5～20kpaA，温度为170～240℃；产品塔内的气相经产品塔顶部进入产品塔冷凝器中，控制温度40～100℃进行冷凝，不凝气物料从产品塔冷凝器的顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的物料的一部分经再沸器返回产品塔内作为回流，回流比为1.5～15，另一部分作为甲苯二异氰酸酯(TDI)产品液相采出；控制采出的甲苯二异氰酸酯(TDI)产品酸值小于10ppm，使得大部分酸性组分随重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)从产品塔采出，实现酸性组分与甲苯二异氰酸酯(TDI)产品的分离；
(2)从产品塔采出的酸值为50～140ppm的重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)，经釜液泵升压至2～6bar后直接送入吹扫塔中，控制压力为0～30kpa、温度为160～200℃；重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)经吹扫塔顶部内的分布装置分布后均匀喷淋至吹扫塔内并在重力作用下流动，惰性气体经吹扫塔底部的分布装置分布后均匀吹入至吹扫塔内，与塔内自上而下流动的重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)相互充分接触；
(3)重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)中的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分随惰性气体富集至吹扫塔塔顶以气相进入吹扫塔冷凝器中，控制温度为40～80℃进行冷凝，不凝气物料从吹扫塔冷凝器顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分经吹扫塔冷凝器底部液相采出，从吹扫塔底部得酸值小于50ppm的循环溶剂以返回流程循环使用，从而提高光化反应效率以减少光化反应时生成的副产物。
进一步的，所述步骤(1)中重溶剂法制备TDI的光化反应物料为酸值30～100ppm(以HCl计，下同)的含有甲苯二异氰酸酯(TDI)、重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)、酸性组分和其他杂质的物料，并脱除了氯化氢、光气和残渣组分；所述惰性气体为氮气、二氧化碳或氯化氢，其压力为1～10bar，与重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)的摩尔比为0.5～5。
优选的，所述降低重溶剂法TDI产品酸值的方法是在酸值降低装置中实现的，该酸值降低装置主体结构包括进料预热器、产品塔、产品塔冷凝器、再沸器、釜液泵、吹扫塔、吹扫塔冷凝器和分布装置，进料预热器管道式连通对接于产品塔的中部以实现光化反应物料的预热，产品塔顶部连接有产品塔冷凝器用于冷凝回收TDI产品，产品塔底部连通式设置的再沸器用于汽化回流，产品塔底部通过釜液泵与吹扫塔管道式连通以便于吹扫酸性组分，再沸器、釜液泵和吹扫塔三者管道式交接连通；吹扫塔顶部连接有吹扫塔冷凝器用于冷凝回收酸性组分；吹扫塔顶部和底部内腔中设置的喷雾式结构的分布装置用于分布重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)和惰性气体；在各器件上，分别设置有用于传送各物料(包括光化反应物流、不凝气物流、TDI产品物流、回流物流、溶剂DEIP物流、惰性气体物流、不凝气物流、酸性组分物流和循环溶剂物流)的管道及其通口，从而使得各物料按照原理顺畅通行，以实现降低重溶剂法TDI产品酸值和减少循环溶剂中酸性组分的技术效果。
本发明与现有技术相比，先将重溶剂法制备TDI时光化反应物料中的酸性组分从产品塔中采出，再通过惰性气体吹扫溶剂的方法将酸性组分在吹扫塔中从溶剂中分离出去，从而得到较低酸值的TDI产品，同时也降低了循环溶剂中酸性组分的含量，从而提高了光化反应效率和系统的稳定性；整体方法设计新颖，原理科学，工艺简单，使用的装置结构简便，操作方便，易于实现，应用环境良好。
附图说明：
图1为本发明涉及的重溶剂法TDI产品酸值降低装置结构及其原理流程示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1：
本实施例涉及的降低重溶剂法TDI产品酸值的方法在酸值降低装置中实施，具体工艺包括以下步骤：
(1)将重溶剂法制备甲苯二异氰酸酯(TDI)的光化反应物料经进料预热器1预热至160～190℃后送入产品塔2中，控制压力为0.5～20kpaA，温度为170～240℃；产品塔2内的气相经产品塔2顶部进入产品塔冷凝器3中，控制温度40～100℃进行冷凝，不凝气物料从产品塔冷凝器3的顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的一部分物料经再沸器4返回产品塔2内作为回流，回流比为1.5～15，冷凝下来的另一部分物料作为甲苯二异氰酸酯(TDI)产品液相采出；控制采出的甲苯二异氰酸酯(TDI)产品酸值小于10ppm，使得大部分酸性组分随重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)从产品塔2采出，实现酸性组分与甲苯二异氰酸酯(TDI)产品的分离；
(2)从产品塔2采出的酸值为50～140ppm的重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)，经釜液泵5升压至2～6bar后直接送入吹扫塔6中，控制压力为0～30kpa、温度为160～200℃；重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)经吹扫塔6顶部内的分布装置8分布后均匀喷淋至吹扫塔6内并在重力作用下流动，惰性气体经吹扫塔6底部的分布装置分布后均匀吹入至吹扫塔6内，与塔内自上而下流动的重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)相互充分接触；
(3)重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)中的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分随惰性气体富集至吹扫塔6塔顶以气相进入吹扫塔冷凝器7中，控制温度为40～80℃进行冷凝，不凝气物料从吹扫塔冷凝器7顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分经吹扫塔冷凝器7底部液相采出，从吹扫塔6底部得酸值小于50ppm的循环溶剂以返回流程循环使用，从而提高光化反应效率以减少光化反应时生成的副产物。
本实施例涉及的步骤(1)中重溶剂法制备TDI的光化反应物料为酸值30～100ppm(以HCl计，下同)的含有甲苯二异氰酸酯(TDI)、重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)、酸性组分和其他杂质的物料，其脱除了氯化氢、光气和残渣组分；涉及的惰性气体为氮气、二氧化碳或氯化氢，其压力为1～10bar，与重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)的摩尔比为0.5～5。
本实施例涉及的实现降低重溶剂法TDI产品酸值的酸值降低装置主体结构包括进料预热器1、产品塔2、产品塔冷凝器3、再沸器4、釜液泵5、吹扫塔6、吹扫塔冷凝器7和分布装置8，进料预热器1管道式连通对接于产品塔2的中部以实现光化反应物料的预热，产品塔2顶部连接有产品塔冷凝器3用于冷凝回收TDI产品，产品塔2底部连通式设置的再沸器4用于汽化回流，产品塔2底部通过釜液泵5与吹扫塔6管道式连通以便于吹扫酸性组分，再沸器4、釜液泵5和吹扫塔6三者管道式交接连通；吹扫塔6顶部连接有吹扫塔冷凝器7用于冷凝回收酸性组分；吹扫塔6顶部和底部内腔中设置的喷雾式结构的分布装置8用于分布重溶剂间苯二甲酸二乙酯(DEIP)和惰性气体；在各器件上，分别设置有用于传送各物料(包括光化反应物流A、不凝气物流B、TDI产品物流C、回流物流D、溶剂DEIP物流E、惰性气体物流F、不凝气物流G、酸性组分物流H和循环溶剂物流I)的管道及其通口，从而使得各物料按照原理顺畅通行，以实现降低重溶剂法TDI产品酸值和减少循环溶剂中酸性组分的技术效果。
本实施例中使用的进料预热器1、产品塔冷凝器3、再沸器4和吹扫塔冷凝器7均为本领域中的常规部件，涉及的产品塔2和吹扫塔6均采用现有技术中的填料塔或板式塔，其内部上下端均带有分布装置8；涉及的釜液泵5为气动隔膜泵；各部件上配备有相应的连通式管道以组成酸值降低装置系统。
实施例2：
本实施例中以具体操作为例对本发明进行详细说明(如图1所示)：来自前段工序的流量为32680kg/h、酸值为67ppm的含有TDI产品、溶剂DEIP、酸性组分和其他杂质的光化反应物流A，经进料预热器1预热至180℃后进入产品塔2中，控制产品塔2的压力为7kpaA、塔釜温度为215℃；产品塔冷凝器3温度为60℃进行冷凝，不凝气物流B气相采出至外设的真空系统，TDI产品物流C液相采出，采出量为8777kg/h，回流比为2.5的回流物流D经再沸器4返回产品塔2内作为回流；从产品塔2塔釜采出的酸值为84ppm的溶剂DEIP物流E经釜液泵5升压至3bar后直接送入吹扫塔6中，控制压力为10kpa、温度为190℃；溶剂DEIP物流E经吹扫塔6顶部的分布装置分布后均匀喷淋至塔内并在重力作用下自上而下的流动，流量为1000m3/h的惰性气体(氮气)物流F经吹扫塔6底部的分布装置分布后均匀吹入塔内，与重力作用下的溶剂DEIP物流E在塔内充分接触，溶剂DEIP物流E中的酸性组分随惰性气体(氮气)富集至塔顶以气相进入吹扫塔冷凝器7中，控制温度80℃进行冷凝，不凝气物流G和冷凝的酸性组分物流H分别集中处理，经吹扫完成后的循环溶剂物流I经吹扫塔6底部排出返回前段工序循环使用。
本实施例中待操作稳定之后对各物流进行分析可得：TDI产品物流C的酸值为2ppm，达到高品质产品的酸值要求；循环溶剂物流I的酸值为7ppm；由上述测定结果可以得出，通过本发明的方法能够降低TDI产品的酸值及酸性组分含量，同时也降低了循环溶剂中酸性组分的含量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此；任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)将重溶剂法制备TDI的光化反应物料经进料预热器预热至160～190℃后送入产品塔中，控制压力为0.5～20kpaA，温度为170～240℃；产品塔内的气相经产品塔顶部进入产品塔冷凝器中，控制温度40～100℃进行冷凝，不凝气物料从产品塔冷凝器的顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的物料一部分经再沸器返回产品塔内作为回流，回流比为1.5～15，另一部分作为TDI产品液相采出；控制采出的TDI产品酸值小于10ppm，使得大部分酸性组分随重溶剂间苯二甲酸二乙酯从产品塔采出，实现酸性组分与TDI产品的分离；
(2)从产品塔采出的酸值为50～140ppm的重溶剂间苯二甲酸二乙酯，经釜液泵升压至2～6bar后直接送入吹扫塔中，控制压力为0～30kpa、温度为160～200℃；重溶剂间苯二甲酸二乙酯经吹扫塔顶部内的分布装置分布后均匀喷淋至吹扫塔内并在重力作用下流动，惰性气体经吹扫塔底部的分布装置分布后均匀吹入至吹扫塔内，与塔内自上而下流动的重溶剂间苯二甲酸二乙酯相互充分接触；
(3)重溶剂间苯二甲酸二乙酯中的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分随惰性气体富集至吹扫塔塔顶以气相进入吹扫塔冷凝器中，控制温度为40～80℃进行冷凝，不凝气物料从吹扫塔冷凝器顶部气相采出至外设的真空系统，冷凝下来的酸性组分、酸性组分的分解产物及其他易挥发组分经吹扫塔冷凝器底部液相采出，从吹扫塔底部得酸值小于50ppm的循环溶剂以返回流程循环使用，从而提高光化反应效率以减少光化反应时生成的副产物。
2.根据权利要求1所述的降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，其特征在于所述步骤(1)中重溶剂法制备TDI的光化反应物料为酸值30～100ppm的含有TDI、重溶剂间苯二甲酸二乙酯、酸性组分和其他杂质的物料，并脱除了氯化氢、光气和残渣组分。
3.根据权利要求1所述的降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，其特征在于所述惰性气体为氮气、二氧化碳或氯化氢，其压力为1～10bar，与重溶剂间苯二甲酸二乙酯的摩尔比为0.5～5。
4.根据权利要求1所述的降低重溶剂法TDI产品酸值的方法，其特征在于该方法在酸值降低装置中实现，该酸值降低装置主体结构包括进料预热器、产品塔、产品塔冷凝器、再沸器、釜液泵、吹扫塔、吹扫塔冷凝器和分布装置，进料预热器管道式连通对接于产品塔的中部以实现光化反应物料的预热，产品塔顶部连接有产品塔冷凝器用于冷凝回收TDI产品，产品塔底部连通式设置的再沸器用于汽化回流，产品塔底部通过釜液泵与吹扫塔管道式连通以便于吹扫酸性组分，再沸器、釜液泵和吹扫塔三者管道式交接连通；吹扫塔顶部连接有吹扫塔冷凝器用于冷凝回收酸性组分；吹扫塔顶部和底部内腔中设置的喷雾式结构的分布装置用于分布重溶剂间苯二甲酸二乙酯和惰性气体；在各器件上，分别设置有用于传送各物料的管道及其通口，从而使得各物料顺畅通行，以实现降低重溶剂法TDI产品酸值和减少循环溶剂中酸性组分的技术效果。
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