DK154426B - Fremgangsmaade til kontinuerlig og automatisk udvinding af toluendiisocyanat fra tunge biprodukter ved fremstillingen - Google Patents

Description

DK 154426B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kontinuerlig og automatisk udvinding af toluendiisocyanat (TDI) fra tunge biprodukter ved fremstillingen.

Under fremstillingen af TDI dannes der 10-15 % tunge, 5 flydende forbindelser. Disse tunge forbindelser koncen treres ved destillation af TDI indtil en koncentration, der typisk er 30-40 % TDI og 60-7ϋ?ό tunge forbindelser.

På grund af viskositetsforøgelsen i blandingen, er det vanskeligt at fortsætte destillationen og opnå højere koncentrationer af de tunge forbindelser.

Som følge heraf må man anvende andre metoder til udvinding af TDI fra blandingen, og opsamle de tunge forbindelser i form af brændbare remanenser der ikke indeholder mere TDI, for på den ene side at undgå forurening på 15 grund af toxiske dampe, og på den anden side, kostbare tab af produkter.

Man har foreslået forskellige fremgangsmåder til denne operation, f.eks. som beskrevet i USA-patentskrift nr.

3 405 040, hvor blandingen af TDI og tunge forbindelser 20 bringes i form af en olie på 220 C under et tryk på 2666 Pa. Blandingen undergår derpå en flash-fordampning og de tunge forbindelser udfældes i form af faste remanenser, der separeres fra olien ved frasugning, og derpå brændes.

25 En anden fremgangsmåde, beskrevet i fransk patentskrift nr. 2 091 813, gør brug af extraktion af de tunge forbindelser med et opløsningsmiddel, hvorpå TDI ved destillation fjernes fra opløsningen.

Imidlertid har disse fremgangsmåder den ulempe, at de 50 er diskontinuerte og kostbare i henseende til råmateri aler og energi.

DK 154426 B

2

Ved andre fremgangsmåder forsøger man at undertrykke disse ulemper ued at foreslå en direkte separering af TDI og tunge forbindelser med fordampning af TDI i vakuum, og direkte omdannelse af de tunge forbindelser 5 til faste stoffer.

Imidlertid har disse fremgangsmåder enten den ulempe, at de er diskontinuerlige, såsom fremgangsmåden ifølge USA-patentskrift nr. 3 457 291, eller vanskelige at gennemføre, såsom fremgangsmåden ifølge fransk patent-10 skrift nr. 2 320 938.

Fremgangsmåden ifølge Fft patentskrift nr. 2 320 938 til direkte separering har som karakteristikum, at man meget hurtigt tilvejebringer et tyndt lag af faste remanenser, enten på en varm reaktorvæg eller på et leje 15 af opvarmede faste remanenser, således at man undgår risikoen for polymerisation af TDI og de tunge forbindelser under indvirkning af temperaturen og opholdstiden, samt afgivelse af carbondioxid og andre gasser hidrørende fra dekomponeringen af reaktive aminer med TDI, hvor-20 ved der er risiko for dannelse af skum i massen. Imidlertid er apparater til tyndtlagsfordampning med afskrabning meget kostbare, og driften er meget vanskelig på grund af produkternes korte opholdstid, (5-10 minutter), hvilket ligeledes er anført i det ovennævnte 25 franske patentskrift.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at angive en fuldstændig kontinuerlig fremgangsmåde til separation * af TDI fra de tunge fabrikationsrester og en fjernelse af disse rester i form af et fast stof, hvilken fremgangs-30 måde har den fordel at være simpel, let og pålidelig at udøve, uden risiko for dannelse af skum eller dekompo-neringsprodukter, og hvorved remanenserne kun indeholder

DK 154426B

3 små mænader TDI, typisk mindre end 3 vægt som nærmere beskrevet.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen af den i krav l's indledning nævnte art, hvilken fremgangs-3' måde er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

Separationen foregår i en inddamper af typen med omrører og afskrabning, som f.eks. beskrevet i fransk patentskrift nr. 2 039 628.

10 Tryk-, temperatur- og opholdstidsbetingelserne er under søgt med henblik på at undgå dekomponering af TDI til gasser og polymere eller forskellige biprodukter, samt dannelsen af skum, der ville gøre det umuligt at udnytte sådanne apparater.

O

15 Det har vist sig, at over ca. 220-250 C er dekomponerin- gen af TDT til'C^ og forskellige gasser kraftig og hurtig, og at afgivelsen af gasser i den viskose masse fremkalder skum. Imidlertid bør blandingen på den anden side være tidstrækkelig varm til, at størstedelen af 20 den tidstedeværende TDI fordamper.

Ifølge opfindelsen, løses dette problem ved kontinuerligt at opvarme blandingen af TDI og tunge produkter på en

O

reaktorvæg ved en maksimal temperatur på 250 C, fordampe

O

TDI ved en temmelig lav temperatur (70-175 C fra begyn-25 delsen, ved et tryk på 133.3 - 6665 Pa), idet blandingen omrøres i tilstrækkelig tid til at favorisere masse-overførselen. Blandingen opvarmes progressivt under passagen gennem apparatet til en temperatur ved udtaget af remanensen på 210-250 °C, alt imedens den overgår 30 fra viskos tilstand til pastaagtig tilstand, og derpå 4

DK 154426 B

til fast tilstand.

Omrøringen skal være tilstrækkelig kraftig til at sikre en varmeudveksling, en fremadskriden af produkterne gennem fordampningsorganet, og ikke mindst en stadig 5 afskrabning af de faste stoffer, og en ødelæggelse af det eventuelt dannede skum.

Ved en sådan rolig driftsform under fremadskriden af materialet, ledsaget af gradvis temperaturforhøjelse og konstant afskrabning, opnås langt roligere fjernelse 10 af TDI, og risikoen for påbrænding formindskes.

Apparatets volumen skal være så stor, at det muliggør en tilstrækkelig opholdstid til at sikre materialeudvekslingen (dvs. ca. 15-45 minutter).

De faste stoffer der forlader apparatet, indeholder 15 mindre end 3 % TDI. Deres temperatur kan derpå uden risiko for skumdannelse hæves til en højere temperatur □ (280 C), for at evakuere de sidste spor af TDI.

De tørre, porøse og fragmenterede remanenser udtages let, enten i et opsamlingssystem under vakuum der virker 20 som sluse, eller bedre extruderes de ved hjælp af en opvarmet snekke kontinuerligt gennem en dyse der sikrer en tæthed, der muliggør en opretholdelse af vakuum.

De faste remanenser, der har form af et pulver eller af kompakte granulater, optages i et pneumatisk transport-25 organ og sendes til et brændeorgan, medens TDI kondenseres på klassisk vis.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen har de fordele at kunne fungere kontinuerligt og fuldstændig automatisk, og at garantere ikke forurenende driftsbetingelser.

30 Endelig kræver den mindre termisk eller mekanisk energi

DK 154426B

5 end de kendte metoder, og er derfor meget økonomisk.

2

Et apparat med en indre overflade på 20-25 m og et volumen på 1600 liter efterfulgt af en extruder, er tilstrækkelig stort til at sikre en kontinuerlig sepa-5 rering af de tunge stoffer og TDI fra en enhed, der producerer 30.000 tons TDI pr. år.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen illustreres nærmere ved nedenstående eksempler, nr. 1,2 og 4, medens eksempel 3 er et sammenligningseksempel.

EKSEMPEL I

10 En blanding bestående af 43 % TDI og 57 % tunge forbindelser afgivet på bunden af en koncentrationskolonne, hvor

O

den har en temperatur på 100-130 C, indføres i en mængde o 2 på 60 kg/hxm . Apparatet har en opvarmet overflade på 2 0,86 m og et totalt rumfang på 20 liter, og er forsynet 15 med to selvrensende omrøringssnegle, der roterer med forskellig hastighed.

Ued et tryk på 1600 Pa opvarmes blandingen progressivt

O

til 215 C, og den omdannes til et pulver indeholdende 2,8 % TDI efter en opholdstid på 15 minutter.

20 Det dannede TDI kondenseres og opsamles, og de faste remanenser extruderes ved tryk gennem en dyse, i form af et granulat med en diameter på 6 mm og en længde på 15 mm i en mængde på 30 kg/h.

EKSEMPEL 2-4

Man går frem analogt med eksempel 1, idet man dog anvender 25 forskellige fødemængder og opholdstider, og man opnår følgende resultater:

DK 154426 B

6

Eks. Tilledt mængde Opholdstid Slutindhold (kg/hm^) (min.) af TDI

(i vægtpct. af remanensen) 2 50 18 1,5 3 70 13 3,4 4 25 36 0,05

Eksempel 3 viser, at der kræves en vis minimal opholdstid som er bestemt til 15 minutter, hvis man ønsker at opnå et lavt indhold af TDI i remanensen, her fastsat til 3 vægt-S!.

5 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan kan således under stabile driftsforhold (uden skumning eller anden nedbrydningsreaktion) opnå tilstrækkelig lavt restindhold af TDI til undgåelse af forurening ved den påfølgende afbrænding af remanensen, og TDI indvindes i gasform, 10 der let lader sig kondensere.

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig og automatisk udvinding af toluendiisocyanat (TDI) ved separation uden dekompone-ring fra tunge biprodukter fra fremstillingen, hvor TDI fordampes fra en blanding af TDI og tunge biprodukter, 5 som bevæges kontinuerligt gennem et fordampningsorgan med omrører og afskrabning, med et tryk på 133,3 - 6663 Pa, og hvor temperaturen hæves progressivt, kendetegnet ved, at begyndelsestemperaturen af blandingen af TDI og tunge biprodukter i fordampnings-0 o 10 organet er 70 - 175 C, at sluttemperaturen er o o 210 - 250 C, samt at opholdstiden i fordampningsorganet mindst er 15 minutter.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at det anvendte tryk vælges til 2000 Pa - 15 2666 Pa.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at sluttemperaturen vælges i intervallet 220 ° - 230 °C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg 20 net ved, at remanenserne fra fordampningen udtages ved hjælp af et ekstruderingssystem.