CN114470812B

CN114470812B - Tdi回收液中焦油粉末的分离装置及方法

Info

Publication number: CN114470812B
Application number: CN202111632186.9A
Authority: CN
Inventors: 魏立彬; 胡淼; 邓如雷; 黄舜尧; 庞俊卿; 陈雷; 吴雪峰
Original assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2041-12-28
Also published as: CN114470812A

Abstract

本发明涉及一种TDI回收液中焦油粉末的分离装置及方法，所述分离装置包括蒸发设备、冷凝器、气液分离器、第一返料管和第二返料管。本发明通过蒸发设备对含有焦油粉末的TDI回收液进行分离，得到纯度较高且回收率高的TDI溶液，还避免了由于焦油粉末在常规处理措施中塔内件的污染问题，具有连续运行，稳定好的优点。

Description

TDI回收液中焦油粉末的分离装置及方法

技术领域

本发明属于甲苯二异氰酸酯精制提纯领域，具体涉及一种甲苯二异氰酸酯回收液中焦油粉末的分离装置和分离方法。

背景技术

甲苯二异氰酸酯(TDI)工业制备中存在产率损失，一部分为甲苯二胺(TDA)光气化反应不充分或存在杂质形成TDI的低聚物(以含碳化二亚胺基团和含氯基团的化合物为主，一般称之为焦油)，降低了TDI的产率，另一部分为TDI在较高温度下停留较长时间下而产生。在TDI精制阶段，该部分焦油产物沸点比TDI高，难以通过常规的蒸馏或精馏手段实现TDI和焦油的完全分离，同时焦油黏度较高，分离系数较高后造成蒸馏/精馏塔底物料流动性变差，极易造成管道堵塞问题，因此TDI精制阶段会产生含有焦油的TDI蒸馏残液，为进一步回收其中的TDI成分，提高装置收率，降低运行成本，工业内引入干燥装置实现该目的。

干燥设备实际运行过程中，含有焦油的TDI蒸馏残液在高温条件下，其中的TDI会受热蒸发变为气相，副产物焦油高温碳化为固体焦油颗粒，同时会产生气相HCl和其他含氯基团的化合物。干燥机存在搅拌的情况下，焦油颗粒存在粉碎扬尘的情况，其中的小颗粒(粉末状)会伴随气相TDI一起逸出，不可避免的会造成蒸发和回收的TDI中夹带有焦油粉末和含氯基团的化合物，该部分含有焦油粉末的TDI回收液在通过蒸馏/精馏等提纯过程中，焦油粉末会造成塔填料污染，循环加热设备结垢，换热效率下降等问题，严重影响装置运行稳定性。

在专利公开CN201780079707.8的中国专利中，描述了通过干燥装置，在200-270℃的温度下干燥含有碳化二亚胺基团的化合物含量≥30的异氰酸酯蒸馏塔底料流，蒸发和回收要其中的异氰酸酯，其余杂质生成为固体产物，具有简单、操作稳定和经济的优点。但对蒸发和回收的异氰酸酯中夹带的焦油粉末问题未作进一步的优化改进。

专利公开CN200610154191.2的中国专利描述通过处理粗异氰酸酯溶液，得到异氰酸酯和残余物料，将残余物料通过蒸发器或桨式干燥器中进行处理，回收残余物料中的异氰酸酯，该部分物料再进入间(隔)壁塔中进行精制处理，得到产品TDI；剩余物料为含所需产物的高度粘稠液体或固体。该专利中未明确剩余物料状态对回收异氰酸酯的影响，若干燥后的剩余物料含有目标产物的液体会造成异氰酸酯的产率损失，且高度粘稠的产物存在输送困难，管道堵塞等诸多问题；若通过干燥器处理的剩余物料为固体，则通过干燥器回收的异氰酸酯同样会不可避免地夹带焦油粉末，直接进入间(隔)壁塔中处理，造成间(隔)壁塔内的填料、分布器或再沸器壁面污染，分离效率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种TDI回收液中焦油粉末的分离装置和分离方法，解决干燥设备处理TDI蒸馏残液后得到的TDI回收液中夹带焦油粉末，在提纯阶段造成处理设备污染的问题，并且经过本方法处理后TDI溶液中含氯基团的化合物含量降低，减少用于提纯TDI的设备中的腐蚀速率。

为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用的技术方案如下：

一种TDI回收液中焦油粉末的分离装置，其中：

所述分离装置包括蒸发设备、冷凝器、气液分离器、第一返料管和第二返料管，其中，

所述蒸发设备用于对来自干燥装置的含有焦油粉末的TDI回收液和第二返料管的循环料进行蒸发，以在所述蒸发设备顶部得到气态蒸汽流、在底部得到液体物料流；

所述冷凝器的进料口连接至所述蒸发设备顶部，用于使来自所述蒸发设备的气态蒸汽流中的TDI冷凝，得到冷凝产物流；

所述气液分离器连接至所述冷凝器，用于对来自所述冷凝器的冷凝产物流中的气液进行分离，以在所述气液分离器的顶部得到酸性气体流、在底部得到TDI产品流；

所述第一返料管用于将来自所述蒸发设备的一部分液体物料流输送回所述干燥装置进行处理；和

所述第二返料管用于将来自所述蒸发设备的另一部分液体物料流作为循环料与所述TDI回收液一同输送回所述蒸发设备。

其中，本发明的分离装置所涉及的干燥装置，用于对进料的TDI蒸馏残液和经所述第一返料管输送的液体物料流进行加热蒸发，以蒸馏出TDI，并排出剩余的固体蒸馏残渣。在一种实施方式中，所述分离装置还包括所述干燥装置。

为实现上述发明目的的另一个方面，本发明采用的技术方案如下：

利用上述分离装置从TDI回收液中分离焦油粉末的方法，其包括如下步骤：

a、将来自干燥装置的含有焦油粉末的TDI回收液在所述蒸发设备中蒸馏分离成气态蒸汽流和富集焦油粉末的液体物料流；

b、将步骤a中获得的气态蒸汽流经冷却后经所述气液分离器分离成TDI产品流和酸性气体；

c、将步骤a中获得的富集焦油粉末的TDI液体物料流中的一部分经第一返料管输送回所述干燥装置处理以回收其中的TDI，另一部分经第二返料管返回所述蒸发设备进行循环。

对于本发明方法，获得进入干燥装置的含有焦油的TDI蒸馏残液的方法或者说TDI制备的方法并不重要，例如通过光气化甲苯二胺(TDA)，或通过光气化甲苯二胺盐酸盐或氨基甲酸盐制备。

TDI回收液物料流(1)中除了作为产物待回收的TDI外，通常焦油粉末含量为0.01-5wt％，比如0.05wt％、0.2wt％、0.5wt％、0.8wt％或2.5wt％，优选0.1-1.0wt％，含氯基团化合物含量为0.1-10wt％，比如0.5wt％、2wt％、4wt％或8wt％，优选1.0-5.0wt％。

本发明的蒸发设备可以为刮板蒸发器、降膜蒸发器、升膜蒸发器或强制循环闪蒸器。在本发明中，所述蒸发设备不含包括堆积填充物、规整填料和塔盘等中的常规内构件。

在本发明的步骤a中，通过90-250℃，优选130-160℃比如140℃或150℃的温度和0.1-90mbar比如2mbar、4mbar、10mbar、50mbar或80mbar，优选1-5mbar的压力下减压蒸馏，优选在刮板蒸发器中分离成气态蒸汽流和液体物料流。

在步骤a中，蒸馏形成的气相为包含TDI和含氯基团的化合物的混合物。然而焦油粉末也存在同时被较大的蒸汽流夹带的可能，但本发明通过控制蒸馏比(离开所述蒸发设备的气态蒸汽流与液体物料流的质量流量比为0.8:1-1.25:1)，使所述TDI产品流中焦油粉末含量完全可以控制在≤100ppm，比如1ppm、2ppm、4ppm或10ppm，通常可以使其≤5ppm。

在本发明的一种实施方式中，所述气态蒸汽流与第一返料管输送的液体物料流的质量流量比为1:1-20:1，比如2:1、6:1、8:1或15:1，优选5:1-10:1。

在步骤b中冷却后的液体物流中的TDI含量可以＞99.5wt％，优选＞99.7wt％的纯度可以通过本方法得到，焦油粉末的含量≤100ppm，优选≤5ppm，含氯基团化合物占溶液总重≤1000ppm，优选200ppm，更优的≤50ppm；所述第二返料管与第一返料管输送的液体物料流的质量流量比为1:1-30:1，比如2:1、6:1、8:1或15:1，优选5:1-10:1。

在本发明的一种实施方式中，在步骤c的液体物料流中，焦油粉末的含量为0.1-20wt％，比如0.5wt％、2wt％、5wt％、8wt％或15wt％，优选1-10wt％，含氯基团化合物的含量为1-40wt％，比如5wt％、12wt％、15wt％、16wt％或18wt％，优选10-20wt％。在本发明的一种实施方式中，所述第二返料管与第一返料管输送的液体物料流的质量流量比为1:1-30:1，比如2:1、6:1、8:1或15:1，优选5:1-10:1。

本发明分离TDI回收液中焦油粉末的方法，具有如下的有益效果：

1、本发明通过蒸发设备对含有焦油粉末的TDI回收液进行分离，得到纯度较高且回收率高的TDI溶液，还避免了由于焦油粉末在常规处理措施中塔内件的污染问题，具有连续运行，稳定好的优点；

2、本发明含焦油粉末的浓缩液返回干燥装置处理，实现的浓缩液中TDI的再回收利用，且不会额外产生固废和废液；

3、本发明通过真空低温条件处理TDI回收液，降低了常规高温处理过程中TDI自聚造成产品损失；

4、本发明对含焦油粉末的浓缩液部分回流至蒸发设备内，降低设备内气液比，减少焦油粉末夹带进入气相TDI中含量，同时避免TDI溶液在处理过程蒸干的风险，提高了运行的安全性。

附图说明

图1为本发明的分离装置的一种实施例方式的示例；

其中附图标记说明如下：

1、TDI回收液；2、第一返料管；3、气态蒸汽流；4、第二返料管；5、酸性气体；7、TDI产品流；9、去往干燥装置的液体物料流；11、返回蒸发设备的液体物料流；13、蒸发设备；15、冷却器；17、气液分离器；19、泵。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括本发明技术方案的等效改进和变形。

如图1所示，本发明的分离装置包括蒸发设备13、冷凝器15、气液分离器17、第一返料管2和第二返料管4，其中，所述蒸发设备13用于对来自干燥装置的含有焦油粉末的TDI回收液和第二返料管4的循环料进行蒸发，以在所述蒸发设备13顶部得到气态蒸汽流、在底部得到液体物料流。所述TDI回收液中焦油粉末含量为0.01-5wt％，优选0.1-1.0wt％，含氯基团化合物含量为0.1-10wt％，优选1.0-5.0wt％。所述蒸发设备中的蒸馏温度为90-250℃，优选130-160℃；蒸馏压力为0.1-90mbar，优选1-4mbar。

所述冷凝器15的进料口连接至所述蒸发设备13顶部，用于使来自所述蒸发设备13的气态蒸汽流中的TDI冷凝，得到冷凝产物流。所述气液分离器17连接至所述冷凝器15，用于对来自所述冷凝器15的冷凝产物流中的气液进行分离，以在所述气液分离器的顶部得到酸性气体流、在底部得到TDI产品流。所述TDI产品流中焦油粉末含量≤100ppm，优选≤5ppm，含氯基团化合物含量≤1000ppm，优选≤200ppm，更优选≤50ppm。

所述第一返料管2用于将来自所述蒸发设备13的一部分液体物料流输送回所述干燥装置进行处理；所述第二返料管4用于将来自所述蒸发设备13的另一部分液体物料流作为循环料与所述TDI回收液一同输送回所述蒸发设备13。所述液体物料流中焦油粉末的含量为0.1-20wt％，优选1-10wt％，含氯基团化合物的含量为1-40wt％，优选10-20wt％。所述气态蒸汽流与第一返料管输送的液体物料流的质量流量比为1:1-20:1，优选5:1-10:1；所述第二返料管与第一返料管输送的液体物料流的质量流量比为1:1-30:1，优选5:1-10:1。

其中，所述干燥装置用于对进料的TDI蒸馏残液和经所述第一返料管输送的液体物料流进行加热蒸发，以蒸馏出TDI(冷凝后作为TDI回收液)，并排出剩余的固体蒸馏残渣。

运行时，来自干燥装置的TDI回收液与第二返料管的循环料一同进入蒸发设备13进行蒸发，以在所述蒸发设备13顶部得到气态蒸汽流、在底部得到液体物料流。其中，顶部蒸汽流后续进入冷却器15使其中TDI冷凝，冷凝后的物料进入气液分离器17进行分离，在气液分离器17顶部得到含氯基团化合物(酸性气体)，在气液分离器17底部得到TDI产品流。离开所述蒸发设备13的液体物料流分为两部分，一部分经第一返料管2送往干燥装置进料，另一部分经第二返料管4与TDI回收液汇合后返回蒸发设备13。

以下结合实施例1和2对本发明进一步说明：

实施例1

通过真空耙式干燥机作为干燥装置获取含有焦油粉末的TDI回收液，并根据如图1所示分离装置的分离流程对TDI回收液进行分离提纯，其中相关设备和物流信息如下表1和2：

表1实施例1中物流信息

表2实施例1中设备信息

实施例2

通过真空耙式干燥机作为干燥装置获取含有焦油粉末的TDI回收液，并根据如图1所示分离装置的分离流程对TDI回收液进行分离提纯，其中相关设备和物流信息如下表3和4：

表3实施例2中物流信息

表4实施例2中设备信息

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动均在本发明涵盖的精神范围之内。