ES2271171T3 - Procedimiento para la purificacion de toluendiisocianato que incorpora una columna de destilacion de pared divisoria para la purificacion final. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la purificación de toluendiisocianato a partir de una alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno por: a) fraccionamiento de la alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno para eliminar el disolvente y opcionalmente los residuos de la reacción para producir una alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente y b) separación de la alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente en una columna de destilación de pared divisoria en cuatro fracciones de producto P1-P4, en las que P1 es una corriente de gas enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente en fase de vapor, P2 es un producto enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente, P3 es un producto de caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que comprende toluendiisocianato y P4 es una corriente de producto de toluendiisocianato pobre en compuestos de bajo punto de ebullición, de alto punto de ebullición y residuos de reacción.
Description
Procedimiento para la purificación de
toluendiisocianato que incorpora una columna de destilación de pared
divisoria para la purificación final.
La presente invención se refiere a una mejora de
un procedimiento de recuperación y purificación de
toluendiisocianato (TDI) que usa una columna de pared divisoria para
la purificación final del producto TDI. El procedimiento de la
presente invención se beneficia de la capacidad de lograr una pureza
de TDI más elevada.
La presente invención se refiere a un
procedimiento en el que toluendiamina se hace reaccionar con fosgeno
en presencia de una solución disolvente en la fase líquida o en el
que toluendiamina se hace reaccionar con fosgeno directamente en la
fase gaseosa con un disolvente usado en la inactivación por vapor de
dicha reacción; el fosgeno en exceso se elimina parcial o
completamente después a partir de la mezcla de reacción que resulta
y la alimentación de destilación del bruto desfosgenado alimenta un
procedimiento de fraccionamiento en el que se eliminan el disolvente
y opcionalmente el residuo. La posterior alimentación de TDI bruto
alimenta una columna de destilación de pared divisoria en la que se
recuperan cuatro fracciones:
- 1)
- un producto en fase de vapor enriquecido en compuesto de bajo punto de ebullición y disolvente del cual se recuperan y devuelven preferentemente las especies condensables para la desfosgenación, eliminación de residuo o procedimiento de eliminación del disolvente,
- 2)
- un producto enriquecido en compuesto de bajo punto de ebullición que después se devuelve preferentemente para la desfosgenación, eliminación de residuo o procedimiento de eliminación del disolvente o se recupera como una corriente de producto por separado,
- 3)
- un producto de caldera enriquecido en compuesto de alto punto de ebullición que se envía preferentemente a un sistema de eliminación de residuo para la recuperación adicional de los volátiles,
- 4)
- una corriente de producto isocianato.
El campo de la técnica a la que pertenece esta
invención es un procedimiento para la purificación de mezclas de
toluendiisocianato (TDI). Las mezclas de TDI se producen
generalmente haciendo reaccionar tolueno con ácido nítrico para
producir dinitrotolueno (DNT), hidrogenando el dinitrotolueno (DNT)
resultante para producir toluendiamina (TDA) y haciendo reaccionar
la toluendiamina (TDA) con fosgeno para dar toluendiisocianato
(TDI). El toluendiisocianato (TDI) es un material disponible
comercialmente usado en particular en la preparación de polímeros de
poliuretanos, poliurea y poliisocianurato, en especial polímeros
celulares.
El documento
DE-A1-3.736.988 enseña que mono- o
poliisocianatos orgánicos se preparan en continuo haciendo
reaccionar la correspondiente mono- o poli-amina
disuelta en un disolvente orgánico inerte con fosgeno también
disuelto en un disolvente orgánico inerte a una temperatura por
debajo de 150ºC. Las soluciones de amina y fosgeno se combinan y se
permite que pasen a través de una o más columnas de reacción
conectadas de abajo a arriba en serie y que tienen al menos 10
cámaras en total separadas una de otra por placas perforadas,
teniendo los huecos de las mismas, preferentemente un diámetro
máximo de 20 mm.
El documento
EP-A1-570.799 enseña que la
producción de diisocianatos aromáticos se efectúa mediante reacción
de diaminas y fosgeno. El fosgeno y la diamina están por encima de
la temperatura de ebullición de la diamina y la reacción tiene un
tiempo de contacto medio de 0,5-5 segundos. La
mezcla se pasa en continuo a través de un espacio de reacción
cilíndrico a 200-600ºC para completar la reacción
evitando la mezcla de reflujo. La mezcla de gas se enfría después
para condensar los diisocianatos, manteniéndose la temperatura por
encima de la temperatura de descomposición de cloruros de ácido
carbámico que corresponden a las diaminas usadas. El diisocianato
sin condensar se lava de la mezcla de gas con un disolvente inerte y
el disolvente inerte se recupera por destilación.
El manual Polyurethane (Oertel, G.
(Editor), Polyurethane Handbook, Munich, Alemania: Hanser
Publishers, 1985, págs. 62-73) da una descripción de
un estado de la técnica para la fosgenación y el procedimiento de
destilación para la producción de toluendiisocianato. En el
procedimiento de destilación, el disolvente se elimina completamente
de la mezcla TDI en bruto como el producto de cabeza de una columna
de disolvente, devolviéndose este disolvente a la fosgenación o a la
recuperación de fosgeno en exceso. La corriente restante inferior de
isocianato en bruto de la columna de disolvente se envía a un
predestilador en el que se consiguen dos productos: un producto de
cabeza rico en isocianato y una corriente inferior enriquecida en
residuo que alimenta la eliminación del residuo. En la eliminación
del residuo se eliminan después los volátiles de esta corriente
enriquecida con residuo y se condensan. Los volátiles condensados de
la eliminación del residuo junto con la corriente de cabeza
condensada de la evaporación previa se combinan después y alimentan
una columna de isocianato. En la columna de isocianato, el producto
de isocianato se recupera como una corriente superior mientras que
la corriente inferior enriquecida en compuestos de bajo punto de
ebullición vuelve a la etapa de evaporación previa. Este
procedimiento está limitado por el hecho de que toda la eliminación
del disolvente se lleva a cabo en una columna de disolvente. Aunque
se sabe que los rendimientos de TDI se ven afectados de forma
negativa por temperaturas más altas, la eliminación del disolvente
completa necesita trabajar a presiones relativamente bajas para
lograr temperaturas de depósito suficientemente bajas para prevenir
una pérdida de rendimiento, necesitando además una columna más
grande. Por lo tanto, el largo tiempo de permanencia del isocianato
junto con residuo en zonas de calentamiento puede llevar a una
velocidad más elevada de formación de residuo. Finalmente, la
condensación de la corriente de cabeza de la evaporación previa
anterior a la alimentación de la columna de isocianato es
ineficiente energéticamente.
En Industrielle Aromatenchemie (Franck
H.-G. y Stadelhofer, J., Industrielle Aromatenchemie. Berlín,
Alemania: Springer Verlag, 1987, pág. 253), se describe una segundo
procedimiento del estado de la técnica. En el procedimiento
descrito, la mezcla TDI bruto-disolvente alimenta
una etapa de evaporación previa de dos etapas que da como resultado
un producto de vapor de cabeza de bajo punto de ebullición y el
producto de caldera enriquecido en residuo libre de disolvente que
es alimentado a la eliminación de residuo. En el procedimiento de
eliminación de residuo, se eliminan después los volátiles de esta
corriente enriquecida de residuo y se condensan. El producto de
cabeza de la evaporación previa alimenta a una columna de
disolvente. En la columna de disolvente, el disolvente se elimina
completamente como producto de cabeza, devolviéndose el disolvente a
la fosgenación o a la recuperación de fosgeno en exceso. La
corriente inferior de isocianato en bruto restante de la columna de
disolvente alimenta junto con los volátiles condensados de la
eliminación de residuo una columna de isocianato. En la columna de
isocianato, el producto de isocianato se recupera como una corriente
superior mientras que una inferior enriquecida en compuestos de alto
punto de ebullición (isocianato polimérico y compuestos de cloruro
hidrolizables (CCH) y otros no volátiles) se devuelve a la etapa de
evaporación previa. Este procedimiento está también limitado por el
hecho de que la eliminación del disolvente completa debe llevarse a
cabo en una columna de disolvente. Como en el procedimiento descrito
en el Polyurethane Handbook, la eliminación de disolvente
completa necesita trabajar a presiones relativamente bajas para
lograr temperaturas de depósito suficientemente bajas para prevenir
una pérdida de rendimiento, dando como resultado una columna de
disolvente más larga. Sin embargo, este procedimiento, en
comparación con el procedimiento mencionado anteriormente logra un
tiempo de permanencia reducido de isocianato junto con residuo en
zonas de calentamiento que llevan posiblemente a una velocidad mucho
más baja de formación de residuo. Sin embargo, ya que es necesaria
la condensación de un vapor que alimente la columna de isocianato,
este procedimiento será más eficiente energéticamente.
De Chem System's PERP Report for TDI/MDI
(Chem Systems, Process Evaluation Research Planning TDI/MDI
98/99S8. Tarrytown, Nueva York, EE.UU.: Chem Systems, 1999, págs.
27-32) para TDI/MDI puede aprenderse que el
fraccionamiento de un producto de alimentación por destilación de
TDI bruto puede completarse de la siguiente manera. Normalmente, el
producto líquido de la etapa de desfosgenación se envía a un
evaporador previo que produce una fase líquida rica en residuo como
producto de caldera y un producto en fase de vapor que contiene
principalmente disolvente e isocianato como producto de cabeza. El
producto de caldera de la evaporación previa se envía a un
procedimiento para la eliminación de compuestos volátiles de los
residuos de la reacción (eliminación de residuos). Los componentes
volátiles eliminados en la etapa de eliminación de residuos así como
el producto en fase de vapor del evaporador previo se envían a una
columna de disolvente, en la que se completa una separación inicial
del isocianato del disolvente así como la eliminación de cualquier
fosgeno remanente. Los productos resultantes son un producto de
cabeza enriquecido en fosgeno, una corriente de disolvente
relativamente pura como producto intermedio y un producto de caldera
enriquecido en isocianato. La corriente de fosgeno se devuelve
después al procedimiento de desfosgenación o al procedimiento de
recuperación de fosgeno en exceso. El producto disolvente se usa
después en la sección de fosgenación así como en la recuperación del
fosgeno en exceso. El producto de caldera enriquecido con isocianato
se envía después a una segunda columna de eliminación de disolvente
donde se elimina el disolvente restante. El producto disolvente
superior de esta etapa, cuando es relativamente puro, puede usarse
en fosgenación o recuperación de fosgeno en exceso o puede
devolverse a la etapa de eliminación de disolvente primaria. El
producto de caldera de isocianato libre de disolvente final se envía
a una columna de isocianato, dando como resultado un producto de
cabeza de isocianato y una corriente inferior de producto
enriquecido con compuesto de cloruro hidrolizables (CCH) y un
residuo que se devuelve a las etapas de evaporación previa o
eliminación de residuo. Este procedimiento similar al procedimiento
descrito en Industrielle Aromatenchemie, en comparación con
el procedimiento descrito en el Polyurethane Handbook, logra
un tiempo de permanencia reducido del isocianato junto con el
residuo en zonas de calentamiento que da lugar posiblemente a una
velocidad más baja de formación del residuo. De manera adicional,
como el procedimiento descrito en Industrielle
Aromatenchemie, ya que es necesaria la condensación de un vapor
para la alimentación de la columna de isocianato, este procedimiento
será más eficiente energéticamente que el procedimiento descrito en
el Polyurethane Handbook. Tiene la ventaja adicional, de que
la eliminación del disolvente se completa en dos etapas.
Aprovechando que el disolvente tiene un punto de ebullición más bajo
que el isocianato, la mayoría del disolvente puede eliminarse a
presiones más altas reduciendo por lo tanto, el coste de las
inversiones necesarias para la eliminación del disolvente. De manera
adicional, el uso de dos etapas de eliminación del disolvente añade
flexibilidad al funcionamiento. Sin embargo, la presencia de una
tercera columna añade más complejidad al procedimiento.
En el fraccionamiento, a veces se desea separar
una corriente de alimentación multi-componente en un
número de corrientes que contengan varias fracciones de componentes
deseables en las corrientes del producto. Para el caso de una
corriente de alimentación y dos corrientes de producto, la
separación puede llevarse a cabo por destilación y obtención de
producto de caldera. Además, la destilación puede llevarse a cabo
por repetición del procedimiento de dos corrientes de producto de
destilado o las corrientes de producto de caldera. Sin embargo, la
introducción de columnas adicionales requerirá un correspondiente
número de evaporadores y condensadores. Ese requisito, a su vez,
requiere costes de funcionamiento adicionales al repetirse los
procedimientos de condensación y evaporación. Pueden encontrarse
numerosas referencias en la técnica anterior para documentar los
esfuerzos para disminuir tanto los costes de inversión como los de
funcionamiento en la separación de varias fracciones de una
corriente de alimentación multi-componente. El punto
de referencia del menor consumo de energía se ha obtenido por el
antiguo y bien conocido sistema PETLYUK (Agrawal, R. y Fidkowski,
Z., Are Thermally Coupled Distillation Columns Always
Thermodynamically More Efficient for Ternary Distillations?,
Industrial & Engineering Chemistry Research, 1998, 37, págs.
3444-3454). En esta configuración, una columna de
prefraccionamiento separa la alimentación en dos corrientes usando
un separador de corrientes de vapor desde la sección de agotamiento
de la columna principal y un separador de corriente de líquidos
desde la sección de rectificación de la columna principal. Las
corrientes de vapor y líquido resultantes que salen desde la columna
de prefraccionamiento son más ricas en componentes ligeros y pesados
respectivamente. Estas dos corrientes
semi-procesadas realimentan después a la columna
principal. Esta configuración proporciona una ventaja que permite a
la columna de fraccionamiento principal mejorar la pureza de la
corriente lateral obtenida. A su vez, la columna de fraccionamiento
principal proporciona también la sección de agotamiento y la sección
de rectificación con alimentación de mejor calidad. El efecto
combinado es un uso muy eficaz de la circulación de vapor/líquido
para producir tres corrientes de producto.
El documento
US-A-2.471.134 enseña una mejora del
procedimiento Petyluk con una proposición que combina el
prefraccionamiento y columnas principales en una unidad de
fraccionamiento levantando una división a lo largo de la parte
central de una columna. La columna está equipada con un condensador
en la parte alta y un evaporador en el fondo.
La columna de destilación de pared divisoria
según el documento US-A-2.471.134 es
una torre de fraccionamiento de columna vertical, equipada con
evaporador y condensador,que se divide en cuatro secciones de
columna definidas mediante el uso de una división central en la
parte intermedia de la columna. Estas secciones son unas secciones
inferior (agotamiento) y domo (rectificación) comunes y las
secciones de prefraccionamiento y fraccionamiento principal en la
parte intermedia de la columna separadas por una pared divisoria. La
mezcla multi-componente alimenta a la sección de
prefraccionamiento, el producto de cabeza se toma de la sección de
rectificación común, un producto de caldera se toma de la sección
de agotamiento común y la corriente de producto intermedio se toma
como un producto lateral de la sección de fraccionamiento principal.
Una ventaja significativa del uso de una columna de destilación de
pared divisoria es el hecho de que el producto lateral obtenido
puede obtenerse de la columna de destilación de pared divisoria con
unas concentraciones más bajas de impurezas de bajo punto de
ebullición que aquellas de un producto lateral obtenido de una
columna de producto lateral simple.
Esta columna de destilación de pared divisoria
es eficaz para reducir limitaciones hidráulicas en el sistema
PETLYUK. Al mismo tiempo, reduce los costes de inversión al tener
sólo un cartucho común. La columna de destilación de pared divisoria
descrita en el documento
US-A-2.471.134, ha encontrado
aplicaciones en diversos procedimientos.
En la presente invención, el uso de la columna
de destilación de pared divisoria para la purificación final del
producto TDI en el procedimiento de destilación de TDI permite una
mejora sorprendente en la pureza de TDI por la reducción de la
cantidad de impurezas de bajo punto de ebullición con requisitos de
energía y costes de inversión reducidos en comparación con una
columna de obtención lateral convencional para lograr la misma
calidad de producto. Ejemplos de estas impurezas incluyen
disolventes, impurezas de disolventes, monoisocianatos aromáticos,
monoisocianatos aromáticos clorados, etc.
La invención está dirigida a un procedimiento
para la purificación de toluendiisocianato a partir de una
alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en
peso de fosgeno por:
- a)
- fraccionamiento de la alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno para eliminar el disolvente y opcionalmente los residuos de la reacción para producir una alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente y
- b)
- separación de la alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente en una columna de destilación en cuatro fracciones de producto P1-P4, en las que
- P1 es una corriente de gas enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente en fase de vapor
- P2 es un producto enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente,
- P3 es un producto de caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que comprende toluendiisocianato y
- P4 es una corriente de producto de toluendiisocianato pobre en compuestos de bajo punto de ebullición, de alto punto de ebullición y residuos de reacción.
La invención está dirigida también a un
procedimiento para la producción de toluendiisocianato que comprende
las etapas de:
a) reacción de toluendiamina con fosgeno
dando como resultado una alimentación de destilación en bruto,
b) separación del fosgeno de la
alimentación de destilación en bruto de la etapa a) si la
alimentación de destilación en bruto de la etapa a) comprende 2% en
peso o más de fosgeno dando como resultado una alimentación de
destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de
fosgeno,
c) fraccionamiento de la alimentación de
destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno
para eliminar el disolvente y opcionalmente los residuos de la
reacción para producir una alimentación de toluendiisocianato en
bruto que comprende menos de 20% en peso de disolvente y
d) separación de la alimentación de
toluendiisocianato en bruto que comprende menos de 20% en peso de
disolvente en una columna de destilación de pared divisoria en
cuatro fracciones de producto P1-P4, en las que
- P1 es una corriente de gas enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente en fase de vapor
- P2 es un producto enriquecido en compuesto de bajo punto de ebullición y disolvente,
- P3 es un producto de caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que comprende toluendiisocianato y
- P4 es una corriente de producto de toluendiisocianato pobre en compuestos de bajo punto de ebullición, de alto punto de ebullición y residuos de reacción.
La fosgenación se lleva a cabo según el estado
de la técnica. Se hace reaccionar toluendiamina con fosgeno en
presencia de una solución de disolvente en la fase líquida o con
fosgeno directamente en la fase de gas con un disolvente usado en la
inactivación por enfriamiento de dicha reacción. La mezcla de
reacción resultante tiene, preferentemente una composición de
5-40% en peso de toluendiisocianato,
1-2% en peso de ácido clorhídrico,
1-5% en peso de fosgeno, 0,1-2% en
peso de compuestos de alto punto de ebullición (isocianatos
poliméricos, compuestos de cloruro hidrolizables (CCH)) siendo el
resto disolvente. En este caso, los compuestos de cloruro
hidrolizables se definen como compuestos en los que el cloro
disponible está "lábilmente" unido. Las siguientes especies
ilustran estos compuestos:
ClCH_{2}C_{6}H_{3}(NCO)_{2} y
(CH_{3}NCOCl)CH_{3}C_{6}H_{3}(NCO).
El contenido de compuestos de cloruro
hidrolizables se determina generalmente por reacción del cloro
disponible en la muestra con una solución
agua-alcohol en caliente dando como resultado HCl y
una valoración posterior para determinar la concentración de
cloro hidrolizable. Se informa generalmente de este valor
como fracción en peso de "cloro hidrolizable" (CH).
Los hidrocarburos aromáticos clorados son
especies en las que el cloro está unido "fuertemente". Son
ilustrativos de tales compuestos los disolventes comunes
o-diclorobenceno y clorobenceno y compuestos
relacionados.
Tras la reacción, se alimenta una etapa de
separación con la mezcla de reacción resultante si la mezcla de
reacción (alimentación de destilación en bruto) comprende 2% en peso
o más de fosgeno. En esta etapa de separación, el fosgeno en exceso
es al menos eliminado en parte dando como resultado la alimentación
de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de
fosgeno. La separación del fosgeno puede llevarse a cabo usando
muchos procedimientos diferentes o combinaciones de los mismos.
Ejemplos de estos procedimientos son separación instantánea de
vapor/líquido simple, con o sin el aumento de temperatura o una
disminución en la presión, agotamiento de gas, destilación, etc.
Se alimenta una columna de destilación o sistema
de columnas de destilación con la alimentación de destilación en
bruto resultante que comprende menos de 2% en peso de fosgeno, en la
que el disolvente y opcionalmente los residuos de la reacción se
eliminan de la alimentación de destilación en bruto resultante que
comprende menos de 2% en peso de fosgeno para producir una
alimentación de toluendiisocianato que comprende menos de 20% en
peso de disolvente. La(s) columna(s) de destilación
usada(s) para la eliminación del disolvente y opcionalmente
los residuos de la reacción pueden ser una columna de destilación
convencional o una columna de destilación de pared divisoria.
Preferentemente, se usa una columna de destilación convencional
según el estado de la técnica.
Se alimenta después una columna de destilación
de pared divisoria con la alimentación de toluendiisocianato en
bruto resultante y se separa en cuatro fracciones de producto
P1-P4.
La fracción de producto P1 es un producto en
fase de vapor enriquecido en compuesto de bajo punto de ebullición y
disolvente que comprende 20-99% en peso de especies
condensables (es decir disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y TDI) siendo el resto gases no condensables, es decir,
aire, cloruro de hidrógeno, etc. La fracción condensable de este
producto puede comprender disolvente, compuestos de bajo punto de
ebullición y TDI. Las especies condensables se recuperan y devuelven
preferentemente a la desfosgenación, eliminación de residuos o
procedimiento de eliminación de disolvente.
La fracción de producto P2 es un producto en
fase de vapor enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición
y disolvente que se devuelve preferentemente a la desfosgenación,
eliminación de residuos o procedimiento de eliminación de disolvente
o se recupera como una corriente de producto por separado. La
fracción de producto P2 puede comprender disolvente, compuestos de
bajo punto de ebullición y
TDI.
TDI.
La fracción de producto P3 es un producto de
caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que se
envía preferentemente a un sistema de eliminación de residuos para
la recuperación adicional de los volátiles. La fracción P3
comprende preferentemente 0,5-15% en peso de
compuestos de alto punto de ebullición (isocianatos poliméricos,
compuestos de cloruro hidrolizables (CCH) y otros no volátiles)
siendo el resto principalmente toluendiisocianato.
La fracción de producto P4 es una corriente de
producto de isocianato. La fracción P4 comprende preferentemente
menos de 200 ppm en peso de disolvente y/o hidrocarburos aromáticos
clorados (en total), menos de 100 ppm en peso de cloro hidrolizable
(CH), menos de 40 ppm en peso de acidez, con una concentración de
toluendiisocianato de al menos 99,5% en peso.
El procedimiento de fraccionamiento que incluye
una columna de destilación de pared divisoria puede usarse
satisfactoriamente para la purificación de un producto de reacción
de TDI parcialmente o totalmente desfosgenado como resultado de la
reacción de toluendiamina con fosgeno en presencia de una solución
de disolvente o de esta reacción en fase de gas con un disolvente
usado en la inactivación por enfriamiento tras la reacción. La
alimentación de destilación resultante contiene fosgeno y otros
componentes de bajo punto de ebullición, disolvente,
toluendiisocianato, compuestos de cloruro hidrolizables y residuos
de alto punto de ebullición. Esta corriente se fracciona a su vez
para lograr la eliminación del disolvente y de manera opcional el
residuo de reacción para lograr TDI en bruto con el que se alimenta
después una columna de purificación de TDI de pared divisoria. Los
cuatro productos de la columna de pared divisoria son un producto
enriquecido en compuesto de bajo punto de ebullición y gas inerte,
de los que se recuperan preferentemente las especies condensables y
se devuelven a la desfosgenación, eliminación de residuos o
procedimiento de eliminación del disolvente, un producto líquido
enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición que se
devuelve después preferentemente a la desfosgenación, eliminación de
residuos o procedimiento de eliminación del disolvente o se recupera
como una corriente de producto por separado, un producto de caldera
enriquecido en compuesto de alto punto de ebullición que se envía
preferentemente a un sistema de eliminación de residuos para la
recuperación además de volátiles y una corriente de producto
isocianato. El disolvente que se va a usar puede ser cualquier
disolvente adecuado, preferentemente
o-diclorobenceno, p-diclorobenceno,
clorobenceno, tolueno, benceno, nitrobenceno, anisol, xileno o
cualquier mezcla de los mismos. Dependiendo de las condiciones de
reacción pueden obtenerse diferentes concentraciones de TDI en la
alimentación de destilación en
bruto.
bruto.
La purificación final de la alimentación de
toluendiisocianato en bruto que comprende menos de 20% en peso de
disolvente se lleva a cabo en una columna de destilación de pared
divisoria según la figura 1. Esta columna de destilación de pared
divisoria está equipada al menos con un evaporador y un condensador.
El evaporador puede ser cualquiera de los tipos convencionales que
se encuentran normalmente en la industria química, que incluyen en
parte evaporadores de película de escurrimiento, evaporadores de
circulación forzada, evaporadores de ebullición libre (calentadores
de agua), evaporadores de circulación natural, etc. El condensador
puede ser cualquiera de los tipos de uso común en la industria
química que incluyen los que son a corriente y contracorriente
(condensadores de reflujo). La columna puede equiparse con cualquier
elemento interno de transferencia de masa que sea de uso común en la
industria química. Estas incluyen, en parte, placas tamiz, placas de
válvulas, placas de válvulas fijas, así como paquetes de destilación
estructurados o al azar.
La invención se describe con más detalle
seguidamente haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que
la figura 1 muestra un esquema de la columna de
destilación de pared divisoria que se usa en el procedimiento para
la purificación de mezclas de TDI,
la figura 1 muestra una columna de
destilación de pared divisoria 1 que está equipada con un evaporador
2, un condensador 3 una pared divisoria 4 y elementos internos de
transferencia de masa 5.
La columna de destilación de pared divisoria 1
se divide en cuatro zonas de funcionamiento diferenciadas, una zona
de prefraccionamiento en la que se introduce el alimentación, una
zona de agotamiento con el producto de compuestos de alto punto de
ebullición P3, una zona principal de fraccionamiento con el producto
de isocianato P4 y una zona de rectificación con un producto de
compuestos de bajo punto de ebullición en fase de vapor P1 y un
producto de bajo punto de ebullición en fase líquida y enriquecido
con disolvente P2. Las zonas de prefraccionamiento y de
fraccionamiento principal se extienden de lado a lado en la columna
de destilación de pared divisoria 1 con una pared de división 4 que
separa las dos
zonas.
zonas.
La alimentación de destilación en bruto A
alimenta la zona de prefraccionamiento, en la que se separa en dos
corrientes, un residuo y una corriente de compuestos de cloruro
hidrolizable (CCH) enriquecido con TDI líquido B y una corriente de
vapor enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición C. Esta
separación se efectúa mediante dos corrientes, una líquida D y una
de vapor E. La corriente líquida D, que contiene tanto compuestos de
bajo punto de ebullición como TDI, entra en la zona de
prefraccionamiento desde la zona de rectificación. La corriente de
vapor E, que contiene TDI y CCH entra a la zona de
prefraccionamiento desde la zona de
agotamiento.
agotamiento.
El producto líquido B de la zona de
prefraccionamiento así como el TDI y producto líquido F que contiene
CCH de la zona de fraccionamiento principal entran en la sección
superior de la zona de agotamiento. El vapor G generado desde el
evaporador 2 en la corriente R provoca la separación del componente
intermedio del componente pesado. El líquido enriquecido con residuo
resultante que contiene compuestos de alto punto de ebullición se
hace que salga como corriente de producto de caldera P3. La columna
está diseñada para una presión de funcionamiento de modo que la
temperatura que se logra en el evaporador estará preferentemente en
el intervalo de 140-190ºC. Las corrientes de vapor
enriquecidas con TDI E y H alimentan la zona de prefraccionamiento y
la zona de fraccionamiento principal respectivamente. La
distribución del flujo de vapor a la zona de prefraccionamiento y
zona principal de fraccionamiento se efectúa mediante la diferencia
de presión inherente en la sección de la columna respectiva.
Los productos de vapor enriquecidos en
compuestos de bajo punto de ebullición C de la zona de
prefraccionamiento y I de la zona de fraccionamiento principal,
conteniendo ambos productos intermedios así como componentes de bajo
punto de ebullición entran en la zona de rectificación en la sección
inferior. El producto de vapor J de la zona de rectificación
alimenta un condensador 3 y después una porción del producto
condensado generado del condensador se devuelve como reflujo K a la
zona superior de la zona de rectificación provocando la separación
de componentes ligeros del componente intermedio. La fracción
restante del producto líquido del condensador se hace llegar como
corriente de producto líquido enriquecido con disolvente y
compuestos de bajo punto de ebullición P2. El producto de vapor sin
condensar del condensador es la corriente de producto de compuestos
de bajo punto de ebullición P1. El reflujo interno del interior de
la columna genera una corriente líquida. Esta corriente líquida, que
contiene principalmente compuestos de bajo punto de ebullición y
TDI, se divide en dos corrientes L y D que se hacen llegar a la zona
de fraccionamiento principal y a la zona de prefraccionamiento,
respectivamente. La distribución proporcional de estas corrientes
líquidas está controlada para lograr la calidad de producto
requerida. De manera opcional, el producto P2 puede tomarse como
producto lateral obtenido de cualquier etapa en la zona de
rectificación.
Una corriente de producto de vapor enriquecido
con TDI H de la zona de agotamiento entra en la zona principal de
fraccionamiento desde la caldera. Una porción del producto líquido
L de la zona de rectificación entra en la zona de fraccionamiento
principal superior. El fraccionamiento resultante genera tres
productos: una alimentación de vapor I a la zona de rectificación y
una alimentación líquida E a la zona de agotamiento y un producto
lateral P4 que contiene el producto de isocianato de calidad
deseada. De manera opcional, el producto P2 puede tomarse como un
producto lateral de cualquier etapa en la etapa de eliminación de
producto para P4 en la zona de fraccionamiento principal.
Claims (6)
1. Procedimiento para la purificación de
toluendiisocianato a partir de una alimentación de destilación en
bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno por:
- a)
- fraccionamiento de la alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno para eliminar el disolvente y opcionalmente los residuos de la reacción para producir una alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente y
- b)
- separación de la alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprenda menos de 20% en peso de disolvente en una columna de destilación de pared divisoria en cuatro fracciones de producto P1-P4, en las que
- P1 es una corriente de gas enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente en fase de vapor,
- P2 es un producto enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente,
- P3 es un producto de caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que comprende toluendiisocianato y
- P4 es una corriente de producto de toluendiisocianato pobre en compuestos de bajo punto de ebullición, de alto punto de ebullición y residuos de reacción.
2. Procedimiento para la producción de
toluendiisocianato que comprende las etapas de:
- a)
- reacción de toluendiamina con fosgeno dando como resultado una alimentación de destilación en bruto,
- b)
- separación del fosgeno de la alimentación de destilación en bruto de la etapa a) si la alimentación de destilación en bruto de la etapa a) comprende 2% en peso o más de fosgeno dando como resultado una alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno,
- c)
- fraccionamiento de la alimentación de destilación en bruto que comprende menos de 2% en peso de fosgeno para eliminar el disolvente y opcionalmente los residuos de la reacción para producir una alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprende menos de 20% en peso de disolvente y
- d)
- separación de la alimentación de toluendiisocianato en bruto que comprende menos de 20% en peso de disolvente en una columna de destilación de pared divisoria en cuatro fracciones de producto P1-P4, en las que
- P1 es una corriente de gas enriquecida en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente en fase de vapor,
- P2 es un producto enriquecido en compuestos de bajo punto de ebullición y disolvente,
- P3 es un producto de caldera enriquecido en compuestos de alto punto de ebullición que comprende toluendiisocianato y
- P4 es una corriente de producto de toluendiisocianato pobre en compuestos de bajo punto de ebullición, de alto punto de ebullición y residuos de reacción.
3. El procedimiento de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que la fracción de producto P1
comprende 20-99% en peso de disolvente, compuestos
de bajo punto de ebullición y toluendiisocianato.
4. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la fracción de producto P2
comprende disolvente, compuestos de bajo punto de ebullición y
toluendiisocianato.
5. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la fracción de producto P3
comprende toluendiisocianato y 0,5-15% en peso de
compuestos de alto punto de ebullición.
6. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la fracción de producto P4 tiene
una concentración de toluendiisocianato de al menos 99,5% en peso y
comprende menos de 200 ppm en peso de disolvente y/o hidrocarburos
aromáticos clorados, menos de 100 ppm en peso de cloro hidrolizable
y menos de 40 ppm en peso de
acidez.
acidez.
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