CZ292604B6 - Způsob výroby toluendiisokyanátu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby toluendiisokyanátu nitrací toluenu na dinitrotoluen, hydrogenací dinitrotoluenu, případně v přítomnosti rozpouštědel nebo ředidel, za vzniku surového roztoku toluendiaminu a reakční vody, zpracováním surového roztoku toluendiaminu na suchý toluendiamin a fosfogenací toluendiaminu na toluendiisokyanát, jehož podstata spočívá v tom, že se destilační zpracování surového roztoku toluendiaminu na bezvodý toluendiamin, případně po úplném nebo částečném oddělení použitých rozpouštědel nebo ředidel, přeruší na prvním výrobním místě při obsahu vody 1 až 40 % hmotnostních, s výhodou 2 až 10 % hmotnostních, takto získaná směs se přepraví v kapalné fázi při teplotě .<=. 95 .degree.C na další výrobní místo, kde se destilační sušení toluendiaminu dokončí, případně se připojí další zpracovatelské stupně a potom se toluendiamin fosgenuje na toluendiisokyanát.ŕ

Description

Předložený vynález se týká způsobu výroby toluendiisokyanátu (TDI) reakcí toluenu s kyselinou dusičnou, hydrogenaci získaného dinitrotoluenu (DNT) za vzniku toluendiaminu (TDA) a reakcí aminu s fosgenem na toluendiisokyanát, přičemž procesní kroky až k toluendiaminu se provádějí na prvním výrobním místě a reakce toluendiaminu na toluendiisokyanát na druhém, značně vzdáleném výrobním místě a toluendiamin se z prvního výrobního místa na druhé přepravuje ve formě surového vodného roztoku.

Dosavadní stav techniky

Obvykle se velkoprovozní výroba toluendiisokyanátu provádí procesními kroky reakce toluenu s kyselinou dusičnou za vzniku dinitrotoluenu a vody, reakce dinitrotoluenu s vodíkem na toluendiamin a vodu a konečně reakce připraveného, vysušeného toluendiaminu s fosgenem na toluendiisokyanát a chlorovodík v propojeném výrobním zařízení na jednom výrobním místě.

Může byt ale výhodné provádět procesní kroky na dvou od sebe vzdálených výrobních místech, přičemž na jednom výrobním místě se provádějí procesní kroky až k toluendiaminu a na druhém pracovním místě reakce toluendiaminu s fosgenem a zpracování na konečný prodejný produkt toluendiisokyanátu. Takový způsob vedení procesu může být hospodářsky atraktivní, jestliže například v jedné zemi existují příznivé surovinové předpoklady a infrastruktura, ve druhé, velmi vzdálené zemi existují velké odběratelské trhy s tlakem na lokální produkci konečného produktu. Dále může být hospodářsky výhodné zásobovat různá malá zařízení k fosgenaci z centrálního zařízení na výrobu aminu, které je integrováno hluboko v zázemí.

Tento způsob práce je ale značně zatížen tím, že meziprodukt toluendiamin má vysokou teplotu tání, která umožňuje přepravu buď v pevné formě, nebo jako horkou taveninu při teplotě nad 100 °C. Při přepravě v pevné formě se musí nejprve provést nákladné konfekciování toluendiaminu, příkladně na šupinky, a po přepravě produkt opět roztavit ke konečné reakci. Na druhé straně vyžaduje zámořská přeprava horké taveniny použití ohřívaných kontejnerových tanků s odpovídajícími možnostmi ohřevu na palubě lodi, příkladně přípojky na topnou páru nebo elektrický proud, nebo v případě přepravy jako hromadné zboží použití tankových lodí, jejichž úložné tanky je možné vyhřívat na teplotu 105 až 110 °C. První případ - použití ohřívaných kontejnerových tanků - je velmi nákladný a při přepravě velkých množství nehospodámý, druhý případ - přeprava jako hromadné zboží s vyhřívanými úložnými tanky - by byl rovněž velmi draný, a tím nehospodámý, protože obvyklé tankové lodi a také překládači zařízení v přístavech nejsou vybaveny na manipulaci při vysokých teplotách a musely by se teprve zřídit s vynaložením velkého množství prostředků. Konečně by se musel řešit problém zneškodňování nečistot z tankových lodí, příkladně pomocí drahého spalování na zemi jako zvláštního odpadu.

Úkolem předloženého vynálezu je dát k dispozici takové přípravky toluendiaminu, které je možné skladovat nebo přepravovat v kapalné formě při teplotách pod 95 °C, aniž by docházelo k vylučování pevné látky.

Další úkol vynálezu spočívá v takové modifikaci způsobu výroby toluendiisokyanátu nitrací toluenu za vzniku dinitrotoluenu, hydrogenaci dinitrotoluenu na toluendiamin a vodu a reakcí vysušeného toluendiaminu s fosgenem na toluendiisokyanát, že je umožněna přeprava toluendiaminu v tankových kontejnerech nebo jako hromadného zboží z prvního výrobního místa na druhé, velmi vzdálené výrobní místo bez uvedených nevýhod.

-1 CZ 292604 B6

Tyto úkoly jsou řešeny směsmi a způsoby podle vynálezu.

Podstata vynálezu

Překvapivě se ukázalo, že určité směsi toluendiamin-voda s obsahem vody 1 až 40 %, s výhodou 2 až 10 % a případně vedlejší produkty podmíněné výrobou mají výrazně sníženou teplotu tání a proto se mohou snadněji a méně nákladně než čistý toluendiamin přepravovat na velké vzdálenosti jako hromadné zboží v tankových lodích. Tankové lodi zařízení k přepravě 10 chemikálií mohou obvykle uložené zboží během přepravy temperovat na teplotu v rozmezí 65 až °C a při této teplotě také překládat. Cílem způsobu podle vynálezu je proto připravit směsi toluendiamin-voda, jejichž chování při tavení umožňuje přepravu jako hromadné zboží v obvyklých tankových lodích.

Takové směsi podle vynálezu se v principu mohou vyrábět smísením čistého toluendiaminu, to znamená běžné technické směsi isomerů asi 80 % hmotnostních, 2,4-toluendiaminu a asi 20 % hmotnostních 2,6-toluendiaminu s vodou. Jednodušeji jsou ale přístupné, jestliže se technický proces výroby toluendiaminu hydrogenaci dinitrotoluenu na vhodném místě zpracovávání na suchý toluendiamin přeruší. V důsledku ještě obsažených vedlejších produktů, jako jsou isomery 20 2,3- a 2,4-toluendiamin a výšemolekulámí vedlejší produkty, se dosáhne dalšího poklesu teploty tání.

Předmětem vynálezu je tak způsob výroby toluendiisokyanátu nitrací toluenu na dinitrotoluen, hydrogenaci dinitrotoluenu, případně v přítomnosti rozpouštědel nebo ředidel za vzniku surového 25 roztoku toluendiaminu na suchý toluendiamin a fosgenací toluendiaminu na toluendiisokyanát, jehož podstata spočívá v tom, že se destilační zpracování surového roztoku toluendiaminu na bezvodý toluendiamin, případně po úplném nebo částečném oddělení použitých rozpouštědel nebo ředidel, přeruší na prvním výrobním místě při obsahu vody 1 až 40 % hmotnostních, s výhodou 2 až 10 % hmotnostních, takto získaná směs se přepraví v kapalné fázi při teplotě 30 < 95 °C na další výrobní místo, kde se destilační sušení toluendiaminu dokončí, případně se připojí další zpracovatelské stupně a potom se toluendiamin fosgenuje na toluendiisokyanát.

Podle vynálezu je výhodné

- že se jako toluendiamin použije 2,4- nebo 2,6-toluendiamin nebo libovolné směsi těchto isomerů, případně s různým obsahem 2,3- a 3,4-isomerů a

- že se při hydrogenaci dinitrotoluenu pracuje bez rozpouštědel nebo ředidel.

Podle vynálezu jsou výhodné takové směsi toluendiaminu a vody a případně dalších vedlejších 40 produktů, podmíněných výrobou, s teplotou tuhnutí nejvýše 95 °C, s výhodou 65 až 70 °C,

- které sestávají z 2,4- a/nebo 2,6-toluendiaminu, případně dalších isomerů toluendiaminu a výšemolekulámích aminických vložek v nepatrném podílu a z vody,

- které na 100 hmotnostních dílů toluendiaminu obsahují 1 až 40 hmotnostních dílů vody a

- které na 100 hmotnostních dílů toluendiaminu obsahují 2 až 10 hmotnostních dílů vody.

Vedle uvedeného obsahu vody mohou směsi podle vynálezu obsahovat podíl organických, homogenně rozpuštěných rozpouštědel nebo ředidel v množství nejvýše 10% hmotnostních. Vhodnými rozpouštědly nebo ředidly jsou přitom nízké alkoholy, obzvláště methanol, ethanol, 50 n- a isopropanol, nízké ketony, obzvláště aceton a dioly, obzvláště ethylenglykol, nebo také toluen.

Předmětem vynálezu je dále použití směsí k výrobě toluendiisokyanátu fosgenací za předcházejícího odstranění vody, případně obsažených podílů rozpouštědel a výhodně také vedlejších složek jako příkladně isomerů 2,3- a 3,4- toluendiaminu.

Výhodné je přitom, že se směsi za účelem výroby toluendiisokyanátu přepravují na výrobní místo, které je prostorově vzdálené od místa výroby směsi sestávající z 2,4 a/nebo 2,6-toluendiaminu a vody s teplotou tuhnutí nejvýše 95 °C, respektive s teplotou tuhnutí v rozsahu 60 až 95 °C, s výhodou 65 až 70 °C, kde tato směs obsahuje na 100 hmotnostních dílů toluendiaminu až 40 hmotnostních dílů vody, s výhodou obsahuje na 100 hmotnostních dílů toluendiaminu až 10 hmotnostních dílů vody.

Technická výroba toluendiaminu z dinitrotoluenu se obecně provádí kontinuálním způsobem redukcí nitroskupiny dinitrotoluenu vodíkem za zvýšeného tlaku na suspendovaném práškovém katalyzátoru, příkladně palladiu na aktivním uhlí nebo Raney-niklu, případně za použití rozpouštědla nebo ředidla. Způsoby výroby aromatických aminů jako toluendiamin katalytickou hydrogenaci odpovídajících nitrosloučenin, zde dinitrotoluenu, jsou známy ve velkém počtu (srovnej příkladně DE-OS 1 542 544, 1 947 851, 2 016 644, 2 135 154, 2 214 056, 2 456 308, BE-PS 631 964, 661 047, 661 946, FR-PS 1 359 438, GH-PS 768 111, EP-A 0 124 010).

Použití rozpouštědel nebo ředidel, příkladně methanolu, ethanolu nebo propanolu (Ullmann, 4. vydání 1977, svazek 13, str. 14) slouží ktomu, aby se vysoké reakční teplot v hodnotě asi 418 kJ/mol na nitroskupinu rozdělilo ve větším množství reakční směsi a aby se usnadnil jeho odvod, a také ke zvýšení dostupnosti dinitrotoluenu v suspenzi zlepšením rozpustnosti. Oproti těmto požadovaným vlastnostem je použití rozpouštědel spojeno s dodatečnými náklady na destilaci kjejich oddělení, takže minimalizace použití rozpouštědel za současného dbaní bezpečnostně technických a reakčně technických požadavků představuje cíl optimalizace. Pro způsob podle vynálezu je proto výhodná kontinuální výroba toluendiaminu bez rozpouštědel, jak je možná v reaktorech podle D-OS 36 35 217, které jsou konstrukčně uspořádány tak, že zvlášť účinný odvod teplaje zajištěn odpařovacím chlazením, to znamená příkladně výrobou vodní páry na straně chladicího prostředku, a tím je v případně dinitrotoluenu umožněno provádění reakce při vyšší teplotě, než je jinak obvyklé, totiž 180 až 200 °C místo 100 až 150 °C, a bez rozpouštědel.

Surový roztok získaný při reakci dinitrotoluenu s vodíkem obsahující 60% hmotnostních toluendiaminu asi se 40 % hmotnostními reakční vody a případně použitá rozpouštědla nebo ředidla obsahuje po oddělení pevného katalyzátoru, příkladně filtrací nebo sedimentací - kromě vedlejších produktů procesu, především asi 3 až 5 % hmotnostních isomerů 2,3- a 3,4-toluendiaminu, také jiné vedlejší produkty, částečně s vyšší molekulovou hmotností. K výrobě výchozího produktu použitelného pro fosgenací se musí úplně, příkladně destilací, oddělit známým způsobem voda a případně použitá rozpouštědla nebo ředidla. Kromě toho je k dosažení pokud možno vysokých výtěžků toluendiisokyanátu účelné také vedlejší produkty oddělit destilací, čímž se docílí obvyklé obchodní čistoty toluendiaminu.

Před oddělením vytvořené reakční vody se musí surový reakční roztok zbavený katalyzátorů případně nejprve zbavit použitých rozpouštědel. To se provádí obecně známým způsobem destilací v kontinuálně provozované destilační koloně, přičemž se rozpouštědlo vhodným vedením procesu získá zpět v takové čistotě, že je možné ho bez dalšího čištění opět použít přímo v procesu. Také je možné použité rozpouštědlo oddělit destilací společně s částí nebo s celým množstvím vytvořené vody ze surového roztoku toluendiaminu a rozpouštědlo potom následně v dalším procesním stupni získat zpět v potřebné čistotě. Při provádění reakce bez přídavku rozpouštědla není samozřejmě toto oddělování rozpouštědla nutné.

Následuje pak obvykle vlastní sušení toluendiaminu, to znamená úplné odstranění reakční vody, která činí asi 40 % hmotnostních surového roztoku toluendiaminu. To se může v zásadě provádět jednoduchým odehnáním vody, zahřátím roztoku toluendiaminu ve vakuu a odtažením vzniklých

-3CZ 292604 B6 par. Při tomto jednoduchém 2působu vedení procesu však vzniká oddělená voda v čistotě, která neumožňuje její bezproblémové zneškodnění, protože je stále více nebo méně znečištěna toluendiaminem. Reakční voda se proto lépe odstraní destilací ve vhodné destilační aparatuře. K tomu se příkladně surový roztok toluendiaminu zahřeje v koloně na teplotu více jak 200 °C v patě, přičemž z hlavy odchází v čisté formě voda, jestliže se kolona provozuje za normálního tlaku nebo v oblasti mírného přetlaku a má asi 20 až 30 pater, a toluendiamin se odtahuje z paty a zpracováním ve vakuu při asi 3 až 5 kPa se odstraní poslední stopy vody. Obrázek 1 ukazuje schématicky obvyklý proces.

Na rozdíl od dosud popisovaného obvyklého průběhu procesu výroby toluendiaminu se způsobem podle vynálezu provádí oddělování vody ve dvou krocích. Surový roztok toluendiaminu má sice s podílem vody asi 40 % hmotnostních velmi nízkou teplotu tuhnutí, asi 40 °C, a tak by byl vhodný pro přepravu jako hromadné zboží v tankových lodích. Jako teplota tuhnutí se rozumí teplota, při níž dochází k přechodu z kapalného do pevného stavu. To by však znamenalo, že se drahý úložný prostor ve značné míře vyplýtvá k přepravě vody. Ve způsobu podle vynálezu se proto provádí částečné odstranění reakční vody z roztoku surového toluendiaminu, přičemž zbytková koncentrace vody v toluendiaminu se nastaví tak, aby se teplota tuhnutí vzniklého roztoku nenacházela nad oblastí teplot, které se běžně vyskytují v tankových lodích. Jako podklad k tomu slouží závislost teploty tuhnutí roztoku surového toluendiaminu na obsahu vody znázorněná v diagramu 1. Podle ní odpovídá příkladně teplota tuhnutí 65 °C obsahu vody Ί % hmotnostních.

Prováděný způsob podle vynálezu k částečnému odstranění vody ze surového roztoku toluendiaminu je mnohem jednodušší, než výše popsaná aparatura k sušení toluendiaminu. S výhodou se k tomu účelu provádí jednoduchá destilace za normálního tlaku, přičemž k výrobě hlavového produktu neobsahujícího toluendiamin úplně postačí kolona pouze s 5 praktickými patry. Protože tímto způsobem se již oddělí hlavní množství vody, může být vakuová destilační aparatura pro dokončení sušení v cílovém místě asi s 10 praktickými patry menší, než je jinak obvyklé, a tím i levnější. Provedení kolon se navrhuje známým způsobem se zohledněním fázové rovnováhy pro systém toluendiamin/voda (diagram 2).

Další výhodou způsobu podle vynálezu je bezproblémové zneškodnění nečistot z tankových lodí. Protože se mytí lodí může provádět vodou a na každém cílovém místě se provádí destilační zpracování vodného toluendiaminu, je tam možné i zpracování mycích vod obsahujících toluendiamin a není potřeba nákladné zneškodňování zvláštního odpadu.

Další zpracování vysušeného toluendiaminu na toluendiisokyanát v cílovém místě se také provádí jinak obvyklými způsoby. Případně se nejprve provádí oddělení 2,3- a 3,4 isomerů ajiných vedlejších produktů ze směsi isomerů toluendiaminu (US 3 420 752, US 3 413 619). Způsob výroby toluendiisokyanátu fosgenací pak probíhá známým způsobem, srovnej příkladně Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, 2. vydání, 1983, svazek 7, strana 63 a další, Carl-Hanser Verlag, Miinchen, a tam citovaná literatura.

Předmětem předloženého vynálezu je tedy způsob výroby toluendiisokyanátu nitrací toluenu na dinitrotoluen (DNT), hydrogenace dinitrotoluenu za vzniku surového roztoku toluendiaminu (TDA) a reakční vody, případně v přítomnosti rozpouštědel nebo ředidel, s výhodou však bez jejich použití, zpracování surového roztoku toluendiaminu na suchý toluendiamin obchodní kvality a fosgenaci toluendiaminu na toluendiisokyanát, přičemž se zpracování surového roztoku toluendiaminu - případně po úplném nebo částečném oddělení použitých rozpouštědel - přeruší na prvním výrobním místě při dosažení obsahu vody 1 až 40 % hmotnostních, s výhodou 2 až 10% hmotnostních, takto získaná směs se přepraví na další výrobní místo, kde se dokončí destilační sušení toluendiaminu a případně se připojí další zpracovatelské stupně, příkladně oddělení isomerů 2,3- a 3,4- toluendiaminu.

-4CZ 292604 B6

Pro způsob podle vynálezu je vhodný 2,4-toluendiamin a isomemí směsi toluendiaminu, typicky směsi 2,4/2,6-toluendiaminu s poměrem isomerů 65/35 a 80/20, případně s různými obsahy 2,3- a 3,4-isomerů, typicky 0,05 až 5,0 % hmotnostními a s různými podíly výšemolekulámích vedlejších produktů, typicky 0,01 až 2,5 % hmotnostními, obvykle 0,2 až 1,8 % hmotnostními.

Následující příklady mají vynálezu blíže vysvětlit, aniž by jej omezovaly v jeho rozsahu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Výroba směsi toluendiamin/voda podle vynálezu

a) Výroba dinitrotoluenu

Výroba dinitrotoluenu (DNT) s provádí ve dvou vodou chlazených míchaných kotlových reaktorech, každém s obsahem 5001 s bočním přetokem do dělicích nádob o obsahu 1001. S ohledem na odvzdušňování je aparatura připojena na odplyňovací sběrné vedení, které se provozuje za normálního tlaku. Před započetím reakce se aparatura naplní 92 % kyselinou sírovou a spustí se míchadla.

Do prvního kotle se kontinuálně přidává 93 kg/hodinu toluenu a 100 kg/hodinu 65 % kyseliny dusičné a kyselina sírová, která se jako 92 % kyselina vnáší do druhého kotle v množství 665 kg/hodinu a která přetéká do následující oddělovací nádoby.

Přetok z prvního kotle se v příslušné dělicí nádobě dělí na fázi kyseliny sírové, která se vypouští ke zpracování, a na organickou fázi, která sestává převážně z mononitrotoluenu a kontinuálně se přečerpává do druhého kotle. Do něj se kromě výše uvedené 92 % kyseliny sírové přidává ještě 105 kg/hodinu 65% kyseliny dusičné. Teplota ve druhém kotli činí 70 °C.

Přetok z druhého kotle se dělí v příslušné oddělovací nádobě na výše jmenovanou kyselinu sírovou, která se přečerpává do prvního kotel, a na organickou fázi, která obsahuje surový dinitrotoluen a stržené stopy kyseliny.

K čištění protéká surový dinitrotoluen kontinuálně třístupňovou míchací Settlerovou baterií temperovanou na teplotu 70 °C, ve které se postupně promývá 50 1/hodinu teplé vody (70 °C), 501/hodinu 2 % vodného roztoku hydroxidu sodného (70 °C) a 501/hodinu deionziované vody (70 °C). Vodný výluh výsledného dinitrotoluenu má hodnotu pH 7,6. Vodná fáze se vypouští jako odpadní vody.

b) Hydrogenace dinitrotoluenu na toluendiamin

K hydrogenací dinitrotoluenu na toluendiamin slouží autokláv o obsahu 500 1 s možností chlazení a topení, plynovacím míchadlem, teploměrem a měřením stavu.

Do autoklávu se předloží směs sestávající z 70 kg vody a 150 kg toluendiaminu při teplotě 80 °C; přidá se asi 7 kg Raney-niklu, suspendovaného v asi 30 kg vody. Autokláv se 1 Okřát natlakuje vodíkem na tlak 1 MPa a pak se vždy vypustí. Potom se naplní vodíkem na tlak 2,2 MPa, zapne se °C; přidá se asi 7kg Raney-niklu, suspendovaného vaši 30kg vody. Autokláv se 1 Okřát natlakuje vodíkem na tlak 1 MPa a pak se vždy vypustí. Potom se naplní vodíkem na tlak 2,2 MPa, zapne se míchadlo a trubkou uvedenou ke dnu se do reakční směsi začne přidávat 182 kg/hodinu dinitrotoluenu.

-5CZ 292604 B6

Asi po 2 minutách je možné pozorovat rozběhnutí reakce rychlým vzestupem vnitřní teploty v autoklávu. Po přepojení topení na chlazení se teplota udržuje na 190 °C. Spotřeba vodíku se vyrovnává přidáváním čerstvého vodíku tak, aby tlak v autoklávu byl konstantně na 2,2 MPa. Z plynového prostoru autoklávu se vypouští proud plynu v množství 25 Nm3/hodinu.

Když stav v autoklávu dosáhne 75 %, započne se s odběrem produktu trubkou uvedenou ke dnu. Produkt proudí do filtrační předlohy o obsahu asi 20 1, ve které je umístěna filtrační svíčka ze sintrovaného kovu 3 μ.

Pomocí čerpadla se reakční směs z filtrační předlohy obohacená katalyzátorem v množství asi 50 1/hodinu uvádí zpět do reaktoru, zatímco reakční směs proteklá filtrační svíčkou se přes regulační ventil, řízený stavem v reaktoru odtlakuje v dekompresním zásobníku se zpětným chladičem na tlak 0,3 MPa. Tlaku zbavený plyn se vypouští jako odplyn.

Z odtlakovacího zásobníku proudí reakční směs kontinuálně do první destilační kolony s pěti kloboučkovými patry, která má délku asi 2,5 m a průměr 200 mm. Kolona se provozuje za tlaku okolí a v patě se vytápí vsunutým hadem párou o tlaku 0,6 MPa na teplotu 135 °C. Z kondenzátoru v hlavě se při poměru zpětného toku R : E = 3 odebírá voda s 25 ppm toluendiaminu. Směs toluendiamin/voda podle vynálezu je patentním produktem a obsahuje 7 % hmotnostních vody při teplotě tuhnutí 65 °C. Po 4 týdnech skladování při teplotě 70 °C nedochází k vylučování pevné látky a je tedy vhodný pro lodní přepravu při teplotě 70 °C.

Příklad 2

Výroba toluendiisokyanátu ze směsi toluendiamin/voda podle vynálezu.

Ve druhé destilační koloně s 10 kloboučkovými patry, která je asi 4,5 m dlouhá a má průměr 300 mm se produkt z první kolony zbaví zbytkové vody při vakuu 10 MPa. Kolona se v patě ;

vytápí parou 3 MPa; toluendiamin má obsah vody 400 ppm, voda jako produkt z hlavy má při R : E = 4 obsah toluendiaminu 10 ppm.

Na obr. 2 je destilace schematicky znázorněna.

Reakce toluendiaminu s fosgenem na toluendiisokyanát se provádí v kontinuálně provozované aparatuře, která v podstatě sestává ze dvou míchaných kotlů vyhřívaných parou 3 MPa o obsahu 2 m³ a ze dvou destilačních kolon.

Do prvního z obou míchacích kotlů se dávkuje 800 kg/hodinu fosgenu ve formě 50 % roztoku v ortodichlorbenzenu (ODB) a tam se za tlaku 0,19 MPa zahřeje na teplotu 90 °C. Přetok se uvádí do druhého míchaného kotle, který je z důvodu odvzdušnění spojen s prvním a udržuje se na teplotě 135 °C;

Toluendiamin, který se čerpadlem odebírá z tanku s roztokem toluendiaminu v množství 45 1 20 kg/hodinu o teplotě 45 °C ve formě 5% roztoku v ortodichlorbenzenu se přimíchá k roztoku fosgenu, kteiý byl uveden do prvního míchaného kotle. K intenzivnímu promíchání obou roztoků slouží oběhové čerpadlo s otevřeným oběžným kolem.

Reakční směs vystupující z druhého míchaného kotle se v tepelném výměníku provozovaném 50 s parou 3 MPa vyhřeje na teplotu 190 °C.

Páry vstupující z míchaných kotlů a z tepelného výměníku se uvádí do promývací kolony o průměru 500 mm, dílce asi 4m s 10 kloboučkovými patry. V kondenzátoru v hlavě kolony, provozovaném chlazeným ortodichlorbenzenem o teplotě 60 °C, kondenzuje část reakční směsi, 55 která byla do kolony uvedena jako zpětný tok. Odtok z kolony se uvádí nořením do prvního

-6CZ 292604 B6 reakčního kotle. Páry vystupující z kondenzátoru se uvádí do regenerační aparatury k oddělení fosgenu, použitého v přebytku, od vyrobeného chlorovodíku.

Reakční směs o teplotě 190 °C, vystupující z výše jmenovaného tepelného výměníku se uvádí do paty rozpouštědlové kolony, která má průměr 450 mm, délku asi 6 m a náplň tělísek asi 4 m výšky. Pata kolony se vytápí vsunutým hadem párou o tlaku 3 MPa na teplotu 185 ^CC, tlak v hlavě kolony činí 33 MPa. V kondenzátoru provozovaném chladicí vodou se nastaví poměr zpětného toku R: E = 2. Odstraněný ortodichlorbenzen neobsahuje žádný toluendiisokyanát a uvádí se zpět k výrobě roztoku toluendiaminu a roztoku fosgenu.

Toluendiisokyanát, odebíraný z paty rozpouštědlové kolony asi s 10% ortodichlorbenzenu se v dále zařazené filmové odparce (DSV), která se vyhřívá parou 3 MPa, zcela zbaví za tlaku 10 MPa ortodichlorbenzenu. Destilát z filmové odparky kondenzuje v kondenzátoru chlazeném chladicí vodou a uvádí se zpět do rozpouštědlové kolony.

Zbytek, vystupující z paty filmové odparky, se ve druhé filmové odparce, která se rovněž vyhřívá parou 3 MPa a provozuje se za vakua kPa, rozdělí na asi 90% produktu z hlavy a asi 10% zbytku z paty. Zbytek z paty se shromažďuje v destilační baňce o objemu 2 m³ a diskontinuálně se párou o tlaku 3 MPa při teplotě 220 °C a tlaku 0,5 MPa zahušťuje až na tuhou taveninu, která se následně jako horká ponechává ztuhnout v lepenkových hobocích a zneškodňuje se ve spalovně odpadů.

Destilát z destilace se dávkuje společně s destilátem z druhé filmové odparky do toluendiisokyanátové kolony.

Toluendiisokyanátová kolona má celkovou výšku asi 5 m, průměr 250 mm a plnění tělísky do výšky asi 3,5 m. V hlavě kolony se nachází kondenzátor s úplným zpětným tokem, odběr produktu se provádí pod nejvyšší úrovní tělísek asi 400 mm ve středu jednoho odběrového patra. Poměr zpětného toku R : E = 15. V hlavě kolony je tlak 1,5 MPa.

Pata toluendiisokyanátové kolony má objem asi 1001 a vyhřívá se pomocí vsunutého ohřívače párou o tlaku 3 MPa na teplotu 163 °C. Hladina v patě se v intervalu 6 hodin sníží o asi 30 1, odebraný produkt se přidá do nátoku výše uvedené druhé filmové odparky.

Odebraný produkt toluendiisokyanátu vykazuje následující analytické hodnoty:

79,4 % 2,4-isomery

20,6 % 2,6-isomery

0,005 % hydrolyzovatelný chlor a méně než 0,005 % ortodichlorbenzenu. Odpovídá tedy běžné obchodní kvalitě toluendiisokyanátu.

Výtěžek všech výrobních kroků od toluenu až k toluendiisokyanátu činí asi 85 %.

Vysvětlivky k obrázkům:

Obrázek 1

Obvyklé oddělování vody z roztoků surového toluendiaminu podle stavu techniky.

Vztahové značky znamenají:

A směs toluendiamin/voda s asi 60 % hmotnostních toluendiaminu

B odvod vody

-7CZ 292604 B6

C zpětné uvádění směsi toluendiamin/voda k A

D odběr toluendiaminu (suchého)

Počet pater kolony: 25

Obrázek 2

Způsob podle vynálezu

Vztahové značky znamenají:

A přívod dinitrotoluenu

B přívod vodíku

C odplyn

D odvod tepla

E katalytická přeměna dinitrotoluenu na toluendiamin (185 °C, 2,5 až 3 MPa, 2 až 3 % hmotnostních katalyzátoru)

F oddělování katalyzátoru

G uvolnění na 130 °C, 0,3 MPa

H přívod do kolony 1

I odvod vody (obsah toluendiaminu : 25 ppm)

J odvod směsi toluendiaminu podle vynálezu

K mezisklad a přeprava směsi toluendiaminu podle vynálezu při teplotě 80 °C

L odvod toluendiaminu z kolony 2 (obsah vody: 400 ppm)

M odvod vody z kolony 2 (obsah toluendiaminu: 10 ppm)

Počet pater kolony 1 : 5

Počet pater kolony 2:10

Obrázek 3

Teploty tuhnutí směsí toluendiamin/voda (80 % hmotnostních 2,4-toluendiaminu, 20 % hmotnostních 2,6-toluendiaminu)

Osa X: obsah vody v % hmotnostních

Osa Y: teplota tuhnutí ve °C

Obrázek 4

Fázová rovnováha voda/toluendiamin

- 101,3 MPa -10 MPa

Osa X: molámí podíl vody v kapalné fázi

Osa Y: molámí podíl vody v parní fázi

Claims (2)

1. Způsob výroby toluendiisokyanátu nitrací toluenu na dinitrotoluen, hydrogenací dinitrotoluenu, případně v přítomnosti rozpouštědel nebo ředidel, za vzniku surového roztoku toluendiaminu a reakční vody, zpracováním surového roztoku toluendiaminu na suchý toluendiamin afosgenaci toluendiaminu na toluendiisokvanát, vyznačující se tím, že se destilační zpracování surového roztoku toluendiaminu na bezvodý toluendiamin, případně po úplném nebo částečném oddělení použitých rozpouštědel nebo ředidel, přeruší na prvním výrobním místě při obsahu vody 1 až 40 % hmotnostních, s výhodou 2 až 10 % hmotnostních, takto získaná směs se přepraví v kapalné fázi při teplotě < 95 °C na další výrobní místo, kde se destilační sušení toluendiaminu dokončí, případně se připojí další zpracovatelské stupně a potom se toluendiamin fosgenuje na toluendiisokyanát.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako toluendiamin použije 2,4- nebo 2,6-toluendiamin nebo libovolné směsi těchto isomerů, případně s různým obsahem 2,3- a 3,4-isomerů.