ES2642901T3 - Procedimiento para separar fosgeno y cloruro de hidrógeno a partir de una corriente de fluido que comprende fosgeno y cloruro de hidrógeno - Google Patents
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Description
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PROCEDIMIENTO PARA SEPARAR FOSGENO Y CLORURO DE HIDROGENO A PARTIR DE UNA CORRIENTE DE FLUIDO QUE COMPRENDE FOSGENO Y CLORURO DE HIDROGENO
descripciOn
La presente invencion se refiere a procedimientos para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de la amina. En particular la invencion se refiere a la purificacion y/o separacion de cloruro de hidrogeno y fosgeno en las corrientes de efluente de tales procedimientos.
En procedimientos en los que las aminas se convierten en isocianatos usando fosgeno, tal como se conoce bien en la tecnica, una desventaja es que en el procedimiento de fosgenacion, normalmente se usa un exceso de fosgeno, o que la fosgenacion normalmente no consume todo el fosgeno en la mezcla de reaccion, mientras que se obtiene cloruro de hidrogeno mediante la conversion de un grupo amina en un grupo isocianato. Por tanto, normalmente la mezcla de reaccion, o bien gaseosa o bien lfquida, por ejemplo todos los componentes disueltos en un disolvente, comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno.
A menudo el cloruro de hidrogeno se separa de la reaccion, y puede usarse en otros procedimientos o como corriente de recirculacion, siempre que el cloruro de hidrogeno se purifique para cumplir las necesidades de su uso adicional.
A menudo existe la necesidad de retirar el fosgeno del cloruro de hidrogeno, tal como se describe por ejemplo en el documento EP1575906A.
El documento JP 9 131516 A describe una membrana que puede usarse para concentrar compuestos inorganicos. El documento US2009/209784 A1 describe un procedimiento para la separacion de HCl de fosgeno en una planta de isocianato.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para separar fosgeno y cloruro de hidrogeno de una corriente de fluido que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno, procedimiento que es menos caro en consumo de energfa. El procedimiento segun la invencion puede reducir el tamano o incluso evitar la necesidad de usar torres de absorcion, columnas de separacion, torres de destilacion y similares, para separar eficazmente el fosgeno del cloruro de hidrogeno. El procedimiento segun la invencion puede mejorar el rendimiento y/o la eficacia de la separacion de fosgeno y cloruro de hidrogeno en una operacion continua.
El procedimiento para separar cloruro de hidrogeno de fosgeno segun la invencion puede ser de diseno menos complejo, puede requerir menos equipo y/o coste de instalacion del equipo, y es de uso menos complejo, en comparacion con procedimientos convencionales para retirar cloruro de hidrogeno de fosgeno.
Un primer aspecto proporciona un procedimiento para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de dicha amina, comprendiendo el procedimiento las etapas de
■ proporcionar una mezcla de reaccion que comprende una amina (10) y fosgeno (11) a un reactor (100) de fosgenacion;
■ convertir al menos parcialmente la amina y el fosgeno en dicha mezcla de reaccion en el componente de isocianato correspondiente y cloruro de hidrogeno, proporcionando de ese modo una corriente (20) de isocianato lfquida que comprende dicho componente de isocianato, fosgeno y cloruro de hidrogeno;
■ retirar al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla (22) gaseosa, en el que la etapa de retirar comprende:
o condensar al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla (31) de productos intermedios lfquida y una corriente (32) de fluido inicial gaseosa que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno;
■ evacuar al menos parte del cloruro de hidrogeno de dicha corriente (32) de fluido inicial gaseosa formando una primera corriente de fluido que es un corriente (41) gaseosa empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno, y una segunda corriente de fluido que es una corriente (42) enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno, en el que la evacuacion comprende alimentar dicha corriente de fluido inicial gaseosa a una unidad (400) de separacion de membrana, separando dicha unidad de separacion de membrana dicha corriente de fluido inicial en dicha primera y dicha segunda corriente de fluido.
Un segundo aspecto proporciona un procedimiento para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de dicha amina, comprendiendo el procedimiento las etapas de
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■ proporcionar una mezcla de reaccion que comprende una amina (10) y fosgeno (11) a un reactor (100) de fosgenacion;
■ convertir al menos parcialmente la amina y el fosgeno en dicha mezcla de reaccion en el componente de isocianato correspondiente y cloruro de hidrogeno, proporcionando de ese modo una corriente (20) de isocianato lfquida que comprende dicho componente de isocianato, fosgeno y cloruro de hidrogeno;
■ retirar al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla gaseosa, en el que la etapa de retirar comprende:
o condensar al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla (31) de productos intermedios lfquida y una mezcla (32) de productos intermedios gaseosa,
o destilar y/o separar y/o lavar con un disolvente de la mezcla de productos intermedios gaseosa y/o la mezcla de productos intermedios lfquida para proporcionar una mezcla de ventilacion gaseosa que comprende cloruro de hidrogeno y fosgeno;
■ evacuar al menos parte del cloruro de hidrogeno de dicha mezcla de ventilacion gaseosa, como corriente de fluido inicial, formando una primera corriente de fluido que es una corriente gaseosa empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno, y una segunda corriente de fluido que es una corriente enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno, en el que la evacuacion comprende alimentar dicha mezcla de ventilacion gaseosa a una unidad 400 de separacion de membrana, separando dicha unidad de separacion de membrana dicha mezcla de ventilacion gaseosa en dicha primera y dicha segunda corriente de fluido.
La presente invencion se refiere a un procedimiento para separar una corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno en al menos una primera y una segunda corriente de fluido, siendo la primera corriente de fluido una corriente gaseosa empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno, siendo la segunda corriente de fluido una corriente enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno. La separacion se realiza alimentando la corriente de fluido inicial a una unidad de separacion de membrana, separando la unidad de separacion de membrana la corriente de fluido inicial en la primera y la segunda corriente de fluido.
La unidad de separacion de membrana esta dotada de al menos un medio de flujo de entrada y al menos dos medios de flujo de salida de efluente y comprende al menos una celula de separacion, teniendo cada celula una corriente de alimentacion y dos corrientes de salida, que son el material retenido y el material permeado de la celula.
En cada celula, un fluido que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno, se pone en contacto con un lado (el lado de material retenido) de la membrana presente en la celula, membrana que es permeable para uno o mas de los componentes en la corriente de alimentacion. Al menos parte de algunos de los componentes pasa a traves de la membrana hasta el otro lado de la membrana (el lado de material permeado), formando de ese modo una corriente de material permeado de la celula. Los otros componentes que no pasan por la membrana, forman la corriente de material retenido de la celula.
Para algunos componentes del fluido, la membrana puede ser semipermeable, es decir una parte de todos los componentes en la corriente de alimentacion pasaran por la membrana, la otra parte no.
Al seleccionar una membrana que es mas permeable para cloruro de hidrogeno en comparacion con la permeabilidad para fosgeno, el material permeado de la celula comprendera mas cloruro de hidrogeno en comparacion con la alimentacion, y menos fosgeno en comparacion con la alimentacion. Como tal, se obtiene un material permeado empobrecido en fosgeno y enriquecido en cloruro de hidrogeno. El material permeado que esta enriquecido en cloruro de hidrogeno y empobrecido en fosgeno es una corriente gaseosa.
El material retenido, que puede ser lfquido o gaseoso, comprendera mas fosgeno en comparacion con la alimentacion, y menos clorhidrato en comparacion con la alimentacion. Como tal, se proporciona un material retenido enriquecido en fosgeno y empobrecido en cloruro de hidrogeno.
Opcionalmente, una parte del material retenido y/o el material permeado puede recircularse y combinarse con la corriente de fluido inicial para alimentarlo de nuevo al lado de flujo de entrada de la unidad de separacion de membrana.
El fluido de la corriente de fluido inicial se proporciona a traves del al menos un medio de flujo de entrada a la unidad de separacion de membrana. La primera y la segunda corriente de fluido sale cada una de la unidad de separacion de membrana respectivamente a traves del primero y el segundo medios de flujo de salida de efluente.
En el caso de que la unidad de separacion de membrana comprenda solo una celula de separacion, la corriente de fluido inicial se usa como alimentacion de esta celula de separacion, proporcionando el material permeado de esta
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celula la primera corriente de fluido, y proporcionando el material retenido la segunda corriente de fluido.
En el caso de que la unidad de separacion de membrana comprenda mas de una celula de separacion, estas celulas pueden acoplarse entre sf en paralelo, es decir la corriente de fluido inicial se usa como alimentacion de todas las celulas de separacion, combinandose los materiales permeados de estas celulas para proporcionar la primera corriente de fluido, y combinandose el material retenido de estas celulas para proporcionar la segunda corriente de fluido. Alternativamente, estas mas de una celula pueden acoplarse en serie. En su forma mas sencilla, la corriente de fluido inicial se usa como alimentacion de la primera celula de las N celulas en series, la alimentacion de cada celula posterior es el material retenido de la celula previa. El primer fluido es la combinacion de todos los permeados de las celulas, mientras que la segunda corriente de fluido es el material retenido de la ultima celula en la serie. Alternativamente, la corriente de fluido inicial se usa como alimentacion de la primera celula de las N celulas en serie, la alimentacion de cada celula posterior es el material retenido o el material permeado de una celula previa. Las corrientes de fluido primera y segunda son combinaciones apropiadas de materiales permeados y/o materiales retenidos de las celulas en los extremos de la serie. Preferiblemente, la primera corriente de fluido es la combinacion de materiales permeados de las celulas en los extremos la serie, mientras que la segunda corriente de fluido es la combinacion de materiales retenidos de las celulas en los extremos de la serie.
Se entiende que mas de una serie de celulas de separacion pueden disponerse en paralelo, es decir la corriente de fluido inicial se usa como alimentacion de las primeras celulas de separacion de cada serie, y cada una de las series proporciona una parte de la primera y segunda corriente de fluido. Pueden tomarse medidas para evitar la condensacion de los fluidos gaseosos entre celulas posteriores. Por ejemplo pueden proporcionarse condensadores o calentadores entre celulas consecutivas. Alternativa o adicionalmente, las celulas pueden ser tambien por sf mismas de temperatura controlada, por ejemplo estar dotadas de un medio de calentamiento y/o enfriamiento.
Como tal, se obtiene una separacion parcial de fosgeno y cloruro de hidrogeno presentes en la corriente de fluido inicial.
Membranas adecuadas son membranas de ceramica, vidrio, carbono, metal, hnbridas o polimericas, siendo la membrana porosa o no porosa. Preferiblemente se usan membranas a base de carbono, membranas a base de carburo de silicio, membranas de poliimida, membranas de PEEK, membranas de zeolita o membranas a base de perfluoropolfmero.
Se entiende que tambien puede seleccionarse una membrana que es mas permeable para fosgeno y menos permeable para cloruro de hidrogeno, proporcionando un efecto similar.
Puesto que la membrana o membranas usadas son mas permeables para un componente, preferiblemente para cloruro de hidrogeno, en comparacion con la permeabilidad para los otros componentes, preferiblemente fosgeno, el componente para el que la membrana es mas permeable pasara mas facilmente a traves de la membrana. Para mejorar la permeacion de este componente, preferiblemente se aplica una diferencia de presion entre ambos lados de la membrana. Esta diferencia de presion esta preferiblemente en el intervalo de 1 a 50 bara.
Posiblemente la presion en el lado de material retenido esta por encima de la atmosferica, mientras que la presion en el lado de material permeado de la membrana es inferior a la atmosferica, es decir se aplica un vacro al lado de material permeado. Se aplica preferiblemente una presion por encima de la atmosferica en el intervalo de 1,2 a 4 bara al lado de material retenido, mientras que en el lado de material permeado, se aplica preferiblemente un vacro de 0,1 a 0,9 bara.
Posiblemente se proporciona un gas de barrido al lado de material permeado de la membrana o membranas para facilitar la evacuacion de los componentes que han pasado a traves de la membrana. Gases de barrido adecuados son nitrogeno, vapor u otros gases tales como monoclorobenceno cuando se trabaja a presion reducida. Pueden obtenerse ventajas adicionales del uso de uno o mas gases de barrido que actuan como disolvente para uno o mas de los componentes del procedimiento de produccion global.
Segun algunas realizaciones, la segunda corriente de fluido puede ser una corriente gaseosa.
La corriente de fluido inicial que es una corriente gaseosa, puede comprender ademas otros componentes en forma gaseosa, por ejemplo vapor de agua u otros disolventes en forma gaseosa, por ejemplo monoclorobenceno, 1,2- diclorobenceno, 1,3-diclorobenceno o 1,4-diclorobenceno. Dependiendo de los parametros del procedimiento y del tipo de membrana usada en la unidad de separacion de membrana, estos otros componentes gaseosos pueden estar presentes en la primera y/o la segunda corriente de fluido obtenida mediante el metodo.
Lo mas preferido, se selecciona una membrana que es sustancialmente impermeable para o bien fosgeno o bien cloruro de hidrogeno. Puede obtenerse una retirada parcial o completa del componente para el que la membrana es sustancialmente impermeable.
Membranas tfpicas son membranas de ceramica, vidrio, carbono, metal, tnbridas o polimericas, siendo la membrana
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porosa o no porosa. Preferiblemente se usan membranas a base de carbono, membranas a base de carburo de silicio, membranas de poliimida, membranas de PEEK, membranas de zeolita, cualquier membrana a base de perfluoropoKmero o membranas de polidimetilsiloxano (PDMS).
El procedimiento segun los aspectos de la invencion puede aplicarse en procedimientos para convertir practicamente toda la amina en su isocianato correspondiente a traves de fosgenacion. Los procedimientos son adecuados para su uso en la fosgenacion de entre otros toluenodiamina (TDA) para dar diisocianato de tolueno (TDI), hexametilendiamina (HDA) para dar diisocianato de hexametileno (HDI), isoforonadiamina (IPDA) para dar diisocianato de isoforona (IPDI), metilendiciclohexilamina (H12MDA) para dar isocianato de metilendiciclohexilo (H12MDI). Se entiende que las aminas mencionadas pueden usare en forma en bruto, es decir como mezclas de isomeros y otros componentes obtenidos mediante el procedimiento de produccion para proporcionar la amina tal como se conoce bien en la tecnica.
Preferiblemente la amina es polifenilpoliaminas con puente de metileno en bruto (tambien denominadas MDA). Estas polifenilpoliaminas con puente de metileno en bruto son normalmente una mezcla de los isomeros de metilendifenilendiamina (denominados 2,2'MDA, 2,4'MDA y 4,4'MDA), en combinacion con polifenilpoliaminas con puente de metileno que comprenden mas de 2 grupos fenilo y mas de 2 grupos amina en su estructura. Estas polifenilpoliaminas con puente de metileno en bruto normalmente se preparan a partir de anilina, o derivados de anilina, haciendolas reaccionar con formaldel'ndo en presencia de una disolucion de un acido fuerte tal como, por ejemplo, acido clorhndrico, sulfurico o fosforico. Puede proporcionarse formaldel'ndo en diversas formas, preferiblemente como una disolucion acuosa. Tambien se conocen procedimientos catalizados con acido solido. El fosgeno y el cloruro de hidrogeno, es decir al menos parte del mismo, se retiran de la corriente de isocianato lfquida como una mezcla gaseosa que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno. Esta mezcla obtenida tras la fosgenacion de la amina y separada de la corriente de isocianato lfquida, normalmente comprende del 15 al 50% en peso de fosgeno, del 30 al 80% en peso cloruro de hidrogeno, y del 0,01 al 40% en peso de disolvente, normalmente MCB. El disolvente se usa para facilitar la fosgenacion de las aminas en forma lfquida y se usa para disolver la amina y el fosgeno antes de mezclar y hacer reaccionar estos dos componentes. Tal mezcla gaseosa que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno se proporciona normalmente a temperaturas de por encima de 75°C, normalmente en el intervalo de -30 a 160°C. La presion tfpica de la mezcla gaseosa esta en el intervalo de 2 a 40 bara.
Segun algunas realizaciones, la mezcla de reaccion de una amina y fosgeno puede comprender ademas un disolvente.
El disolvente normalmente es inerte en la reaccion de amina y fosgeno. Normalmente se usa MCB.
Segun algunas realizaciones, la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno puede comprender ademas al menos parte de dicho disolvente.
Segun algunas realizaciones, la corriente de fluido inicial es una corriente gaseosa.
Segun el primer aspecto, la retirada de al menos parte del fosgeno y al menos parte del cloruro de hidrogeno de la corriente de isocianato lfquida comprende
■ retirar al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla gaseosa;
■ condensar al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla de productos intermedios lfquida y siendo dicha corriente de fluido inicial una corriente gaseosa;
■ usar dicha corriente de fluido inicial que es una corriente gaseosa para alimentar dicha unidad de separacion de membrana.
Segun algunas realizaciones, la segunda corriente de fluido de la unidad de separacion de membrana puede condensarse y combinarse con la mezcla de productos intermedios lfquida.
Segun el segundo aspecto, la retirada de al menos parte del fosgeno y al menos parte del cloruro de hidrogeno de la corriente de isocianato lfquida comprende
■ retirar al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla gaseosa;
■ condensar al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla de productos intermedios lfquida y una mezcla de productos intermedios gaseosa;
■ destilar y/o separar y/o lavar con un disolvente de la mezcla de productos intermedios gaseosa y/o la
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mezcla de productos intermedios Kquida para proporcionar una mezcla de ventilacion gaseosa que comprende cloruro de hidrogeno y fosgeno;
■ usar la mezcla de ventilacion gaseosa como corriente de fluido inicial para alimentar dicha unidad de separacion de membrana.
La evaluacion de al menos parte del cloruro de hidrogeno de la mezcla gaseosa comprende usar la mezcla gaseosa como corriente de fluido inicial alimentada a la unidad de separacion de membrana.
Segun algunas realizaciones, la condensacion puede incluir enfriar la mezcla gaseosa hasta una temperatura en el intervalo de 60 a 20°C.
Segun algunas realizaciones, la condensacion puede incluir enfriar la mezcla gaseosa hasta una temperatura en el intervalo de 20 a -40°C.
Por tanto el enfriamiento puede realizarse en fases posteriores.
El uso de una o mas unidades de separacion de membrana puede dar como resultado el aumento del punto de condensacion aparente o presion de vapor parcial de fosgeno en la corriente o corrientes de producto que se enfnan para condensar el fosgeno.
Posiblemente, el volumen de corrientes gaseosas que van comprimirse puede reducirse.
Posiblemente, el uso de una unidad o unidades de separacion de membrana puede evitar parcial o completamente la necesidad de un fluido de absorcion.
Segun algunas realizaciones, la primera corriente de fluido de la unidad de separacion de membrana puede destilarse y/o separarse y/o lavarse con un disolvente que reduce ademas el contenido de fosgeno en la primera corriente de fluido.
En el caso de que se use un disolvente, tal como MCB, la primera corriente de fluido puede comprender disolvente, opcionalmente solo trazas del disolvente y puede estar sustancialmente libre de fosgeno. La primera corriente de fluido, opcionalmente tras la destilacion, el lavado y/o la separacion, puede comprimirse y opcionalmente enfriarse para presurizar el cloruro de hidrogeno, al tiempo que se condensa el disolvente junto con parte del cloruro de hidrogeno.
Trazas de disolvente ha de entenderse que comprende el fluido con una cantidad de disolvente en el intervalo de 1 ppm al 1% en peso, preferiblemente de 1 ppm a 100 ppm. Sustancialmente libre de fosgeno significa que el fluido comprende de 1 ppm al 0,1% en peso, preferiblemente de 1 ppm a 100 ppm de fosgeno.
El uso del procedimiento segun la presente invencion para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente puede dar como resultado una corriente de cloruro de hidrogeno sustancialmente puro. Cloruro de hidrogeno sustancialmente puro significa que el fluid comprende de 1 ppm al 0,1% en peso, preferiblemente de 1 ppm a 100 ppm de fosgeno. Este cloruro de hidrogeno sustancialmente puro puede usarse en otros procesos qmmicos ejecutados en la misma planta qmmica. Alternativamente este cloruro de hidrogeno puede transportarse a ubicaciones remotas, o puede usarse para proporcionar acido clorhudrico, combinando el cloruro de hidrogeno con agua. Como ejemplo, en el caso de que el isocianato preparado sea diisocianato de metilendifenileno (MDI), el cloruro de hidrogeno puede recircularse a la instalacion de produccion (como cloruro de hidrogeno gaseoso o como acido clortudrico lfquido) cuando se condensan anilina y formaldetudo para dar metilendifenilendiamina, la amina precursora del presente procedimiento para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de dicha amina. Se sabe, por ejemplo, anadir cloruro de hidrogeno gaseoso a mezclas de anilina/agua.
Lo mas preferido, la segunda corriente gaseosa comprende el fosgeno presente en la corriente de fluido inicial, junto con restos de disolvente opcional en el caso de que la reaccion de fosgenacion se lleve a cabo en presencia de disolvente, por ejemplo mCb. Esta corriente gaseosa puede recircularse a la conversion de amina y fosgeno en isocianato y cloruro de hidrogeno.
La ventaja de los procedimientos segun la presente invencion es que la limpieza de las corrientes gaseosas puede realizarse de un modo mas economico y eficaz, usando menos energfa. En comparacion con procedimientos de la tecnica anterior, la retirada de al menos parte del fosgeno del efluente de cloruro de hidrogeno valioso del procedimiento a traves de separacion con membrana no requiere una cantidad significativa de energfa. Por ejemplo, en comparacion con un procedimiento en el que la retirada del fosgeno se lleva a cabo usando columnas de destilacion solo, que requiere una cantidad significativa de energfa para bombear y enfriar los lfquidos y los gases en tales columnas.
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Las reivindicaciones dependientes e independientes exponen caractensticas particulares y preferidas de la invencion. Pueden combinarse caractensticas de las reivindicaciones dependientes con caractensticas de las reivindicaciones independientes u otras dependientes segun sea apropiado.
Las anteriores y otras caractensticas, rasgos y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada, tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invencion. Esta descripcion se facilita para fines de ejemplo solo, sin limitar el alcance de la invencion. Las figuras de referencia citadas a continuacion se refieren a los dibujos adjuntos.
Las figuras 1, 2, 3 y 4 son vistas esquematicas de procedimientos para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente segun la invencion.
Las figuras 5, 6 y 7 muestran esquematicamente disposiciones alternativas de celulas de separacion en una unidad de separacion de membrana tal como se usa segun la presente invencion.
Las figuras 8 a 12 son vistas esquematicas de procedimientos alternativos o partes de procedimientos para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente segun la invencion.
La figura 13 es una configuracion experimental usada para facilitar la demonstracion de los procedimientos segun la invencion. Los mismos signos de referencia se refieren a elementos iguales, similares o analogos en las diferentes figuras.
La presente invencion se describira con respecto a realizaciones particulares. Debe indicarse que el termino “que comprende”, usado en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringido a los medios enumerados despues; no excluye otros elementos o etapas. Por tanto, debe interpretarse que especifica la presencia de las caractensticas, etapas o componentes establecidos tal como se les hace referencia, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas de otras caractensticas, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Por tanto, el alcance de la expresion “un dispositivo que comprende medios A y B” no debe limitarse a dispositivos que consisten solo en los componentes A y B. Significa que con respecto a la presente invencion, los unicos componentes relevantes del dispositivo son A y B. A lo largo de toda esta memoria descriptiva, se hace referencia a “una realizacion”. Tales referencias indican que una caractenstica particular, descrita en relacion con la realizacion, se incluye en al menos una realizacion de la presente invencion. Por tanto, las apariciones de la frase “en una realizacion” en diversos lugares a lo largo de toda esta memoria descriptiva no estan refiriendose todas necesariamente a la misma realizacion, aunque podnan. Ademas, las caractensticas o rasgos particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o mas realizaciones, tal como resultana evidente para un experto habitual en la tecnica.
Los siguientes terminos se proporcionan unicamente para ayudar en la comprension de la invencion.
Excepto si se establece explfcitamente de manera diferente, cuando se hace referencia a % en peso o “tanto por ciento en peso” de un componente, esta cifra se refiere al peso de este componente con respecto al peso total del fluido o producto en el que esta presente el componente en ese momento, expresandose la razon como porcentaje.
A menos que se indique otra cosa, el termino “bara” es una referencia a la presion absoluta expresada en la unidad “bar”, en la que 1 bar es igual a 100 kPa y 0,987 atm.
No se insinua nada sobre la naturaleza ffsica o qrnmica de la especie qmmica, por ejemplo disolventes, cuando dicha especie esta en o sobre la membrana.
La figura 1 muestra esquematicamente un procedimiento para la conversion de una amina, en particular MDA, en el componente de isocianato correspondiente, que es MDI, mediante fosgenacion de esta amina. Se proporciona una mezcla de reaccion que comprende MDA y fosgeno a un reactor 100 de fosgenacion. Esto se realiza proporcionando MDA disuelto en MCB a traves de la corriente 10 y fosgeno disuelto en MCB a traves de la corriente 11. Normalmente se proporciona un exceso de fosgeno en el reactor 100. El reactor puede ser, tal como se conoce en la tecnica, una serie de reactores consecutivos, a traves de los cuales la mezcla de reaccion pasa de uno a otro. Al menos parte del MDA se convierte en MDI, produciendo de ese modo cloruro de hidrogeno. Al final de la reaccion en el reactor 100, se obtiene una corriente 20 de isocianato lfquida que comprende el componente de isocianato, el fosgeno en exceso o sin reaccionar y cloruro de hidrogeno.
La corriente 20 de isocianato lfquida se somete a destilacion y separacion para retirar parte del disolvente y trazas residuales de fosgeno y HCl en el reactor 200, proporcionando de ese modo una mezcla gaseosa 22 que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno, y siendo parte del disolvente MCB. El isocianato y el resto del disolvente MCB se recupera como corriente 21.
La mezcla 22 gaseosa tiene una temperatura de normalmente 50 a 200°C. La mezcla gaseosa se enfna en un tren 300 de enfriamiento, en donde en fases consecutivas, usando enfriamiento con aire ambiental, enfriamiento con agua ambiental y enfriamiento usando un refrigerante, la temperatura de la mezcla gaseosa se reduce hasta de
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normalmente 100 a -35°C. Al enfriar la mezcla 22 gaseosa, el fosgeno y el MCB se condensan y se extraen como corriente 31, que es la combinacion de diversas corrientes obtenidas entre las diferentes fases de enfriamiento, es decir las corrientes 31a, 31b, 31c y 31d. En esta corriente 31, puede estar presente tambien algo de cloruro de hidrogeno.
Al menos parte del cloruro de hidrogeno se evacua de la mezcla 32 gaseosa enfriada usando una unidad 400 de separacion de membrana, que comprende dos celulas 401 y 402 de separacion, que estan acopladas en serie.
En esta unidad 400 de separacion de membrana, la mezcla 32 gaseosa enfriada es la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno, que se alimenta a la unidad 400 de separacion de membrana. En la primera celula 401 de separacion de la unidad 400 de separacion de membrana, esta mezcla 32 gaseosa se separa en una corriente 41 de material permeado y una corriente 42 de material retenido. La corriente 41 de material permeado comprende cloruro de hidrogeno y algo de MCB y fosgeno residual.
Diversos tipos de materiales tales como ceramica, vidrio, carbono, metal, tnbrido o polfmeros pueden usarse como material de membrana. La membrana puede ser porosa o no porosa. La unidad de separacion de membrana o sistema de membrana puede comprender uno o mas modulos, es decir un elemento que soporta una membrana en un bastidor. Los modulos pueden ser por ejemplo, pero no se limitan a los mismos, un modulo de placa y bastidor, un modulo enrollado en espiral, un modulo tubular, un modulo capilar o una membrana de fibra hueca.
La corriente 42 de material retenido comprende fosgeno, cloruro de hidrogeno y MCB. En la segunda celula 402 de separacion de la unidad 400 de separacion de membrana, esta corriente 42 de material retenido se separa en una corriente 43 de material permeado y una corriente 44 de material retenido. La membrana usada es similar o incluso identica a la de la primera celula 401. Como tal, la mezcla 32 gaseosa enfriada, que es la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno de la unidad 400 de separacion de membrana, se separa en una primera corriente 45 gaseosa, que es una corriente empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno obtenida combinando las corrientes 41 y 43 de de material permeado, y en una segunda corriente gaseosa que es la corriente 44 de material retenido.
Esta segunda corriente 44 gaseosa puede condensarse y combinarse adicionalmente con la corriente 31 para proporcionar un fluido 50 rico en fosgeno que comprende ademas cloruro de hidrogeno y MCB. Esta corriente 50 rica en fosgeno puede recircularse a la etapa de fosgenacion en el reactor 100, opcionalmente tras un tratamiento adicional.
La primera corriente 45 gaseosa puede usarse adicionalmente, por ejemplo mediante compresion en el compresor 600, tras lo cual las trazas de MCB pueden retirarse de la corriente 70 rica en cloruro de hidrogeno comprimida, por ejemplo mediante condensacion en el condensador 700 para proporcionar gas 71 de cloruro de hidrogeno sustancialmente libre de disolvente y una corriente 72 de cloruro de hidrogeno - MCB combinada. Las composiciones de diversas corrientes pueden ser como en la tabla 1.
- N.° de corriente
- 20 22 31 32 44 45
- HCl
- 5-10% en peso 20-45% en peso 0-5 % en peso 45-70% en peso 5-20% en peso 80-100% en peso
- Fosgeno
- 5-25% en peso 15-45% en peso 20-40% en peso 20-40% en peso 50-80% en peso 0-20 % en peso
- Disolvente
- 35-65% en peso 40-70% en peso 55-75% en peso 10-20% en peso 15-30% en peso 0-10 % en peso
- Isocianato
- 15-20% en peso
Tabla 1
En la figura 2 se ilustra esquematicamente un procedimiento alternativo. Los mismos signos de referencia se refieren a corrientes de producto y aparatos similares como en la figura 1. Los materiales 46 y 47 permeados comprenden algunas trazas de fosgeno. La corriente 48 gaseosa empobrecida en fosgeno, enriquecida en cloruro de hidrogeno, que es la combinacion de estas dos corrientes de 46 y 47 material permeado, se somete a un proceso de lavado en la columna 800 de lavado. En esta columna, MCB (80) que esta enfriandose en el enfriador 810 hasta una temperatura de aproximadamente 20 a -25°C, se procesa como MCB 81 enfriado en contracorriente con respecto a la corriente 48 gaseosa a traves de la columna 800, que puede proporcionarse mediante un medio para poner en contacto de manera mtima el MCB lfquido y la corriente 48 gaseosa, tal como se conoce en la tecnica, por ejemplo un lecho 812 compacto. En el sumidero de la torre 800 de lavado, se obtiene una corriente 83 de disolvente con fosgeno extrafdo de la corriente 48 gaseosa, que puede usarse por separado, tal como se muestra en la figura 2 en una corriente combinada con la corriente 44 enriquecida en fosgeno y/o la corriente 31 de fosgeno condensada como corriente 50 de recirculacion a la etapa de fosgenacion en el reactor 100. La corriente 84 enriquecida en cloruro de hidrogeno lavada puede ser lo suficientemente pura como para extraerse del procedimiento como
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subproducto, o puede ser adecuada para su recirculacion a otros procedimientos, o puede someterse adicionalmente a las etapas de compresion y condensacion tal como se comenta en la figura 1.
En la figura 3 se ilustra esquematicamente un procedimiento alternativo adicional. Los mismos signos de referencia se refieren a corrientes de producto y aparatos similares como en las figuras 1 y 2. Esta corriente 50 rica en fosgeno puede tratarse en una columna 900 de separacion, por ejemplo que comprende una zona de lecho de goteo o una zona 910 compacta, para retirar adicionalmente cloruro de hidrogeno de la mezcla lfquida de MCB y fosgeno. El gas 92 de separacion, por ejemplo gas de la instalacion de produccion de fosgeno que comprende CO y N2, se fuerza en contracorriente a traves del lfquido 50 descendente en la columna 900. El sumidero de la columna 900 proporciono una mezcla 51 de MCB-fosgeno que esta mas empobrecida en cloruro de hidrogeno en comparacion con la corriente 50 rica en fosgeno. En la parte superior de la columna 900, el gas de separacion enriquecido con gas 94 de cloruro de hidrogeno se retira de la columna. Este gas puede combinarse con la corriente 48 gaseosa antes de que entre en la columna 800 de lavado, o puede combinarse con la corriente 84 enriquecida en cloruro de hidrogeno lavada, o puede usarse sin mezclarse. Alternativamente, el gas 94 puede empobrecerse adicionalmente en fosgeno mediante una separacion con membrana segun la invencion. Se entiende que esta etapa de separacion puede realizarse en procedimientos que no comprenden la etapa de lavado realizada en la columna 800 de lavado y explicada en la figura 2.
En la figura 4 se ilustra esquematicamente un procedimiento alternativo adicional. Los mismos signos de referencia se refieren a corrientes de producto y aparatos similares como en las figuras 1, 2 y 3. La segunda corriente gaseosa que es la corriente 44 de material retenido se somete a una operacion de lavado, mientras que la corriente 31, que es fosgeno y MCB condensados y que tambien incluye algo de cloruro de hidrogeno, se somete a una operacion de separacion. Este lavado y separacion se realiza en una torre 1000, que comprende dos lechos 1010 y 1020 separados, ubicado el primer lecho 1010 aguas arriba del segundo lecho 1020 en la direccion en la que discurre el lfquido desde la parte superior hasta la parte inferior de la torre 1000. Las dos corrientes 44 y 31 se alimentan a la torre 1000 entre los dos lechos 1010 y 1020. En la parte superior de la torre 1000, se alimenta disolvente 81 fno (MCB) a la torre 1000, similar a lo explicado en la figura 2 para la columna 800 de lavado. El fluido gaseoso de la corriente 44 discurrira en contracorriente en comparacion con el disolvente 81 fno descendente. El contacto mtimo entre el disolvente que discurre hacia abajo y el gas que fluye hacia arriba a traves del lecho 1010 provocara que el gas de la corriente 44 se lave. Tal como se muestra, puede preverse un enfriamiento 1030 y 1031 intermedio para extraer la energfa liberada por la disolucion del fosgeno en el disolvente. El lfquido de lavado descendente se combina con la corriente 31 de alimentacion lfquida y discurrira adicionalmente hacia abajo del segundo lecho 1020. En la parte inferior de la torre 1000, se alimenta gas 92 de separacion a la torre, similar a lo explicado en la figura 3 para la columna 900 de separacion. El gas de separacion separara el cloruro de hidrogeno del lfquido que discurre hacia abajo del lecho 1020. El gas de separacion enriquecido en cloruro de hidrogeno fluira junto con el fluido gaseoso de la corriente 44 a traves del lecho 1010 hacia arriba de la torre, y por tanto se lava para retirar las trazas de fosgeno. Por tanto, en el sumidero de la torre 1000, se obtiene una mezcla lfquida de disolvente 80 enriquecido con fosgeno de la operacion de lavado en el lecho 1010 y empobrecida en cloruro de hidrogeno debido a la operacion de separacion en el lecho 1020. Como tal, se obtiene una mezcla 95 de fosgeno y disolvente (MCB), que puede recircularse al reactor 100 de fosgenacion. Opcionalmente, el fosgeno nuevo que va a alimentarse a la reaccion 100 de fosgenacion puede mezclarse en el sumidero de la torre 1000, de manera que la mezcla 95 de fosgeno y disolvente (MCB) proporciona la corriente 11 de alimentacion completa. En la parte superior de la torre 1000, se obtiene un fluido 96 gaseoso enriquecido en cloruro de hidrogeno que por ejemplo puede combinarse con la corriente 45. Alternativamente, este fluido 96 gaseoso puede tratarse por separado de la corriente 45 gaseosa.
En las figuras 1 a 4, se describio un procedimiento en el que la unidad 400 de separacion de membrana comprendfa dos celulas de separacion que estaban dispuestas en serie. Tal como se muestra en las figuras 5, 6 y 7, tambien pueden usarse otras disposiciones de celulas de separacion dentro de la unidad 400 de separacion de membrana. En la figura 5, dos celulas 403 y 404 de separacion estan dispuestas en paralelo en una unidad 450 de separacion de membrana. Cada celula 403 y 404 se alimenta con una parte de la mezcla 32 gaseosa enfriada que es la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno. Los materiales retenidos R se combinan para proporcionar la segunda corriente 44 de fluido que esta enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno en comparacion con la corriente 32 de alimentacion inicial. Los materiales permeados P se combinan para proporcionar la primera corriente 45 de fluido que esta empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno en comparacion con la corriente 32 de alimentacion inicial. En la figura 6, dos series de celulas 403a y 403b de separacion, respectivamente 404a y 404b estan dispuestas en paralelo en una unidad 460 de separacion de membrana. Cada primera celula 403a y 404a se alimenta con una parte de la mezcla 32 gaseosa enfriada que es la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno. Los materiales retenidos R1 de estas primeras celulas 403a, respectivamente 404b, se usan para alimentar la segunda celula 403b, respectivamente 404b en la serie. Los materiales retenidos R de estas segundas celulas se combinan para proporcionar la segunda corriente 44 de fluido que esta enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno en comparacion con la corriente 32 de alimentacion inicial. Los materiales permeados P de todas las celulas 403a, 403b, 404a y 404b se combinan para proporcionar la primera corriente 45 de fluido que esta empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno en comparacion con la corriente 32 de alimentacion inicial. Tal como se muestra en la figura 7, tambien pueden usarse otras combinaciones de celulas de separacion que estan dispuestas en una combinacion de en paralelo y en serie.
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La mezcla 32 gaseosa enfriada que es la corriente de fluido inicial que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno se alimenta a la celula 405 de separacion de una unidad 470 de separacion de membrana, en la que la mezcla se divide en un material retenido Rl y un material permeado P1 que comprende cloruro de hidrogeno y una cantidad minoritaria de fosgeno. El material permeado P1 se alimenta a una segunda celula 406 de separacion, dispuesta en serie con la celula 405. El material permeado P1 se divide en un material retenido R2 y un material permeado P2 que esta sustancialmente libre de fosgeno. El material retenido R1, que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno, se alimenta a una tercera celula 407 de separacion, tambien dispuesta en serie con la celula 405. El material retenido R1 se divide en un material retenido R3 y un material permeado P3. El material permeado P3 se alimenta a su vez a una cuarta celula 408 de separacion, dispuesta en series con la celula 407. El material permeado P3 se divide en un material retenido R4 y un material permeado P4 que esta sustancialmente libre de fosgeno. Los materiales retenidos R2, R3 y R4 se combinan para proporcionar la corriente 44 empobrecida en cloruro de hidrogeno, enriquecida en fosgeno, mientras que los materiales permeados P2 y P4 se combinan para proporcionar la corriente 45 enriquecida en cloruro de hidrogeno, empobrecida en fosgeno. El experto entiende bien que pueden elegirse disposiciones de diversas celulas de separacion para obtener la pureza de la primera corriente 45 y la segunda corriente 44.
Las figuras 8a, 8b y 8c muestran esquematicamente procedimientos alternativos para la separacion de una corriente gaseosa que comprende fosgeno y HCl, que se origina a partir de la conversion de una amina, en particular MDA, en el componente de isocianato correspondiente, que es MDI, mediante fosgenacion de esta amina. Este procedimiento comprende la destilacion consecutiva de corrientes gaseosas y lfquidas de fosgeno, HCl y disolvente (tal como MCB), tras lo cual la corriente de HCl gaseosa, que comprende algo de fosgeno y opcionalmente disolvente, se lava con dicho disolvente para retirar parcial o completamente el fosgeno restantes. Se exponen detalles de tal procedimiento en el documento EP1575906A1.
Se enfna una mezcla 22 gaseosa hasta condensar al menos parcialmente el fosgeno en la mezcla 22, por medio de uno o varios medios de enfriamiento consecutivos en la unidad 1300 de condensacion. El material 1301 condensado y la mezcla 1302 no condensada se alimentan a una columna 1400 de destilacion. Opcionalmente, el material 1301 condensado y la mezcla 1302 no condensada pueden alimentarse a la columna 1400 como una corriente de dos fases. La corriente 1401 inferior lfquida de la columna 1400 de destilacion vuelve a someterse a ebullicion parcialmente, la otra parte se recircula al procedimiento de reaccion de hacer reaccionar fosgeno y una amina para proporcionar el correspondiente isocianato y HCl. La corriente 1402 gaseosa superior se condensa parcialmente y se lleva de nuevo a la parte superior de la columna 1400 de destilacion. Tal como se muestra en la figura 8a, la otra parte de la corriente 1402 gaseosa superior puede tratarse usando una unidad 1500 de separacion de membrana, que es identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La corriente 1501 de HCL gaseosa puede ser lo suficientemente pura como para extraerse del procedimiento como subproducto, o puede ser adecuada para su recirculacion a otros procedimientos, o puede someterse adicionalmente a las etapas de compresion y condensacion tal como se comenta en la figura 1. La corriente 1502 enriquecida en fosgeno puede recircularse al procedimiento de fosgenacion, por ejemplo condensando en primer lugar la corriente y recirculando la corriente condensada junto con la corriente 1401 lfquida.
Tal como se muestra en la figura 8b, la otra parte de la corriente gaseosa superior puede lavarse en la columna 1600 de lavado con la corriente 1601 de disolvente, separando por lavado parte del fosgeno restante para proporcionar una corriente 1602 de fosgeno/disolvente. Esta corriente 1602 puede recircularse al procedimiento de fosgenacion junto con la corriente 1401. La corriente 1603 de HCl gaseosa en la parte superior de la columna 1600 de lavado puede tratarse usando una unidad 1500 de separacion de membrana, que es identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La corriente 1501 de HCl gaseosa puede ser lo suficientemente pura como para extraerse del procedimiento como subproducto, o puede ser adecuada para su recirculacion a otros procedimientos, o puede someterse adicionalmente a las etapas de compresion y condensacion tal como se comenta en la figura 1. La corriente 1502 enriquecida en fosgeno puede recircularse al procedimiento de fosgenacion, por ejemplo condensando en primer lugar la corriente y recirculando la corriente condensada junto con la corriente 1401 lfquida.
Tal como se muestra en la figura 8c, la otra parte de la corriente 1402 gaseosa superior puede tratarse usando una unidad 1500 de separacion de membrana, que es identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La corriente 1501 de HCl gaseosa puede lavarse en la columna 1600 de lavado con la corriente 1601 de disolvente, separando por lavado parte del fosgeno restante para proporcionar una corriente 1602 de fosgeno/disolvente. Esta corriente 1602 puede recircularse al procedimiento de fosgenacion junto con la corriente 1401. La corriente 1603 de HCl gaseosa en la parte superior de la columna 1600 de lavado puede tratarse usando una unidad 1700 de separacion de membrana, que es identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier
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configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La corriente 1701 de HCl gaseosa puede ser lo suficientemente pura como para extraerse del procedimiento como subproducto, o puede ser adecuada para su recirculacion a otros procedimientos, o puede someterse adicionalmente a las etapas de compresion y condensacion tal como se comenta en la figura 1. Las corrientes 1502 y/o 1702 enriquecidas en fosgeno pueden recircularse al procedimiento de fosgenacion, por ejemplo condensando en primer lugar la corriente y recirculando la corriente condensada junto con la corriente 1401 lfquida.
En un procedimiento alternativo, la columna 1400 de destilacion se reemplaza por una columna 1800 de separacion tal como se muestra en la figura 9. La mezcla 1303 de fosgeno/disolvente lfquida se proporciona en la parte superior de la columna 1800 de separacion, mientras que la corriente 1302 no condensada se usa como gas de separacion en esta columna 1800 de separacion. La corriente 1801 inferior puede recircularse de un modo identico o similar tal como se expuso para la corriente 1401 en las figuras 8a, 8b y 8c. La corriente 1802 superior gaseosa de la columna de separacion puede usarse de manera identica como corriente 1402 gaseosa superior en la figura 8a, figura 8b o figura 8c (tal como se muestra en la figura 9).
Alternativamente, puede usarse una corriente 1803 de gas inerte para separar la corriente 1301 lfquida. Esto puede ser ademas del uso de la corriente 1302 gaseosa, o, tal como se muestra en la figura 10, los componentes de gas inerte y separado, que forman juntos la corriente 1804 superior de separador, pueden combinarse con la corriente 1302 gaseosa para formar la corriente 1802 gaseosa, antes de que su tratamiento adicional se use de manera identica como corriente 1402 superior gaseosa en la figura 8a, figura 8b o figura 8c (tal como se muestra en la figura 10).
En un procedimiento alternativo tal como se muestra en la figura 11, la corriente 1302 gaseosa se somete en primer lugar a una unidad 1900 de separacion de membrana, antes de que su corriente 1901 de material permeado gaseosa se proporcione a la columna 1400 de destilacion. La unidad 1900 de separacion de membrana puede ser identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de las unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La corriente 1902 de material retenido de la unidad 1900 de separacion de membrana puede combinarse con la corriente 1301 lfquida para proporcionar una mezcla 1903 que se destila en la columna 1400. El procedimiento puede comprender ademas todos los elementos de los procedimientos tal como se muestra en la figura 8a, figura 8b o figura 8c (esto ultimo se muestra en la figura 11).
Alternativamente, las corrientes 1901 y/o 1903 pueden proporcionarse a una columna 1800 de separacion, de manera similar tal como se muestra en las figuras 9 y 10 para las corrientes 1301 y/o 1302.
En procedimientos alternativos adicionales, las corrientes 1301 y 1302 de los procedimientos expuestos, pueden proporcionarse condensando al menos parcialmente una corriente 22 gaseosa que comprende fosgeno, HCl y un disolvente usando al menos dos unidades de condensacion consecutivas. Tal como se muestra en la figura 12, la corriente 22 gaseosa que comprende fosgeno, HCl y un disolvente, se condensa parcialmente en un primer condensador 1310 que proporciona un material condensado 1311 y una corriente 1312 de producto intermedio no condensada. La corriente 1312 de producto intermedio no condensada puede someterse a una unidad 1320 de separacion de membrana, la unidad 1320 de separacion de membrana puede ser identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La unidad 1320 de separacion de membrana proporciona una corriente 1321 enriquecida en fosgeno lfquida y una corriente 1322 enriquecida en HCl gaseosa. La corriente 1322 gaseosa que comprende fosgeno, HCl y un disolvente, se condensa parcialmente en un segundo condensador 1330 proporcionando un material 1331 condensado y una corriente 1332 de producto intermedio no condensada. La corriente 1332 de producto intermedio no condensada puede someterse a una unidad 1340 de separacion de membrana, siendo la unidad 1340 de separacion de membrana identica a la unidad 400 de separacion de membrana de las figuras 1 a 4, una de la unidades 450, 460 o 470 de separacion de membrana tal como se muestra en las figuras 5, 6, respectivamente 7, o cualquier configuracion alternativa de tal unidad de separacion de membrana. La unidad 1340 de separacion de membrana proporciona una corriente 1341 enriquecida en fosgeno lfquida y una corriente 1342 enriquecida en HCl gaseosa.
Las corrientes 1311, 1321, 1331 y 1341 proporcionan juntas la corriente 1301 lfquida de la unidad 1300 de condensacion, mientras que la corriente 1342 enriquecida en HCl gaseosa puede proporcionar la corriente 1302 gaseosa de la unidad 1300 de condensacion. Estas corrientes pueden combinarse adicionalmente con cualquiera de los procedimientos tal como se expone en relacion con las figuras 8a, 8b, 8c, 9, 10, 11 y sus alternativas.
Queda claro que tambien cualquier otra corriente gaseosa que comprenda fosgeno, HCl y opcionalmente uno o mas disolventes puede tratarse de un modo similar o identico. Como ejemplo una corriente gaseosa que comprende fosgeno y HCl que se origina a partir de un procedimiento de
a) formacion de cloroformiatos a partir de alcoholes, fenol, fenoles sustituidos, o
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b) formacion de carbonatos a partir de alcoholes, fenol, fenoles sustituidos, o
c) formacion de cloruros de carbamoflo a partir de aminas primarias y aminas secundarias, o
d) formacion de isocianatos de sulfonilo a partir de sulfonamidas, o
e) formacion de carbodiimidas a partir de ureas sustituidas.
Para demostrar los procedimientos segun la invencion, se realizaron diferentes experimentos con un modulo de membrana pequeno basado en fibras huecas de poliimida, disponible de la empresa Evonik como modulos de membrana Sepuran® Green. Las pruebas se realizaron a temperatura ambiente durante varias horas. Durante el experimento, se suministraron gases de HCl y fosgeno a partir de cilindros de gas diferentes. En la figura 13 tambien se representa graficamente un dibujo de la configuracion.
Las diferentes corrientes, alimentacion, material permeado y material retenido, se analizaron usando una tecnica de infrarrojos. Se midio el area de pico determinado y se calculo la concentracion de los diferentes gases a partir del area de pico.
Experimento 1:
El contenido en fosgeno y HCl en la alimentacion eran respectivamente del 49,4% en peso y del 50,6% en peso, la presion de alimentacion se fijo a 1,2 bara y el material permeado estaba a presion atmosferica. El contenido en HCl en el material retenido y el material permeado eran respectivamente del 49,7% en peso y del 60,5% en peso. Estos resultados demuestran que esta pasando preferentemente gas de HCl a traves de la membrana mientras que se retiene preferentemente fosgeno.
Experimento 2:
El contenido en fosgeno y HCl en la alimentacion eran respectivamente del 49,4% en peso y del 50,6% en peso, la presion de alimentacion se fijo a 1,3 bara y el material permeado estaba todavfa a presion atmosferica. El contenido en HCl en el material retenido y el material permeado eran respectivamente del 48,1% en peso y del 65,9% en peso. Se trato esta mezcla usando el mismo procedimiento y membrana descritos en el ejemplo 1. En comparacion con la alimentacion, el material permeado esta enriquecido en HCl, el 65,9% en peso, mientras que el material retenido contiene menos HCl, el 48,1% en peso.
Experimento 3:
El contenido en fosgeno y HCl en la alimentacion eran respectivamente del 49,4% en peso y del 50,6% en peso, la presion de alimentacion se fijo a 1,5 bara y el material permeado estaba todavfa a presion atmosferica. Se trato esta mezcla usando el mismo procedimiento y membrana descritos en el ejemplo 1. El material permeado esta enriquecido en HCl, el 70,2% en peso, mientras que el material retenido contiene menos HCl, el 43,2% en peso.
Experimento 4:
Se modifico contenido en fosgeno y HCl en la alimentacion y eran respectivamente del 79,3% en peso y el 20,7% en peso, la presion de alimentacion se fijo a 1,5 bara y el material permeado estaba a presion atmosferica. Se trato esta mezcla usando el mismo procedimiento y membrana descritos en el ejemplo 1. El contenido en HCl en el material retenido y el material permeado eran respectivamente del 18% en peso y del 37% en peso.
Experimento 5:
Se modificaron el contenido en fosgeno y HCl en la alimentacion y eran respectivamente del 20,9% en peso y del 79,1% en peso, la presion de alimentacion se fijo a 1,5 bara y el material permeado estaba a presion atmosferica. Se trato esta mezcla usando el mismo procedimiento y membrana descritos en el ejemplo 1. El contenido en HCl en el material retenido y el material permeado eran respectivamente del 57% en peso y del 89,5% en peso.
Los resultados demuestran que usando un procedimiento de separacion de gas con membrana, se obtiene una disminucion del contenido en HCl con respecto a la alimentacion. Se obtienen un contenido en HCl inferior en el material retenido y un enriquecimiento del HCl en el material permeado. Se obtiene la mejor retirada de HCl con el contenido en HCl mas alto en la alimentacion y usando una presion de alimentacion aumentada.
- Experimento
- Corriente Presion de alimentacion (bara) % en peso de HCl % en peso de COCl2 Retirada de HCl de la alimentacion (%)
- Alimentacion 50,6 49,4 /
- 1
- Material permeado 1,2 60,5 39,5 /
- Material retenido 49,7 50,3 1,8
- 2
- Alimentacion 1,3 50,6 49,4 /
- Material permeado
- 65,9 34,1 /
- Material retenido
- 48,1 51,9 4,9
- 3
- Alimentacion 1,5 50,6 49,4 /
- Material permeado
- 70,2 29,8 /
- Material retenido
- 43,2 56,8 14,6
- 4
- Alimentacion 1,5 20,7 79,3 /
- Material permeado
- 37 63 /
- Material retenido
- 18 82 13
- 5
- Alimentacion 1,5 79,1 20,9 /
- Material permeado
- 89,5 10,5 /
- Material retenido
- 57 43 27,9
Claims (7)
10
15
20
25
2.
30
3.
35 4.
40
45
50
55
60
5.
REIVINDICACIONES
Procedimiento para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de dicha amina, comprendiendo el procedimiento las etapas de
• proporcionar una mezcla de reaccion que comprende una amina (10) y fosgeno (11) a un reactor (100) de fosgenacion;
• convertir al menos parcialmente la amina y el fosgeno en dicha mezcla de reaccion en el componente de isocianato correspondiente y cloruro de hidrogeno, proporcionando de ese modo una corriente (20) de isocianato lfquida que comprende dicho componente de isocianato, fosgeno y cloruro de hidrogeno;
• retirar 200
al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla (22) gaseosa, en el que la etapa de retirar comprende:
o condensar 300 al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla (31) de productos intermedios lfquida y una corriente (32) de fluido inicial gaseosa que comprende fosgeno y cloruro de hidrogeno;
• evacuar al menos parte del cloruro de hidrogeno de dicha corriente (32) de fluido inicial gaseosa formando una primera corriente de fluido que es una corriente (41) gaseosa empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno, y una segunda corriente de fluido que es una corriente (42) enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno, en el que la evacuacion comprende alimentar dicha corriente de fluido inicial gaseosa a una unidad (400) de separacion de membrana, separando dicha unidad de separacion de membrana dicha corriente de fluido inicial en dicha primera y dicha segunda corriente de fluido.
Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que dicha segunda corriente de fluido es una corriente gaseosa.
Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la segunda corriente de fluido de la unidad de separacion de membrana se condensa y se combina con la mezcla de productos intermedios lfquida.
Procedimiento para la conversion de una amina en el componente de isocianato correspondiente mediante fosgenacion de dicha amina, comprendiendo el procedimiento las etapas de
• proporcionar una mezcla de reaccion que comprende una amina (10) y fosgeno (11) a un reactor (100) de fosgenacion;
• convertir al menos parcialmente la amina y el fosgeno en dicha mezcla de reaccion en el componente de isocianato correspondiente y cloruro de hidrogeno, proporcionando de ese modo una corriente (20) de isocianato lfquida que comprende dicho componente de isocianato, fosgeno y cloruro de hidrogeno;
• retirar 200
al menos parte de dicho fosgeno y al menos parte de dicho cloruro de hidrogeno de dicha corriente de isocianato lfquida como una mezcla gaseosa, en el que la etapa de retirar comprende:
o condensar (300, 1300) al menos parcialmente la mezcla gaseosa proporcionando una mezcla (31,1301) de productos intermedios lfquida y una mezcla (32, 1302) de productos intermedios gaseosa,
o destilar (1400) y/o separar (1800) y/o lavar con un disolvente de la mezcla de productos intermedios gaseosa y/o la mezcla de productos intermedios lfquida para proporcionar una mezcla (1402) de ventilacion gaseosa que comprende cloruro de hidrogeno y fosgeno;
• evacuar al menos parte del cloruro de hidrogeno de dicha mezcla de ventilacion gaseosa, como corriente de fluido inicial, formando una primera corriente (1501) de fluido que es una corriente gaseosa empobrecida en fosgeno y enriquecida en cloruro de hidrogeno, y una segunda corriente (1502) de fluido que es una corriente enriquecida en fosgeno y empobrecida en cloruro de hidrogeno, en el que la evacuacion comprende alimentar dicha mezcla de ventilacion gaseosa a una unidad (400, 1500) de separacion de membrana, separando dicha unidad de separacion de membrana dicha mezcla de ventilacion gaseosa en dicha primera y dicha segunda corriente de fluido.
Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha condensacion incluye
enfriar la mezcla gaseosa hasta una temperatura en el intervalo de 20 a 60°C.
6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha condensacion incluye enfriar la mezcla gaseosa hasta una temperatura en el intervalo de -40 a 20°C.
5
7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la primera corriente de fluido de la unidad de separacion de membrana se destila y/o se separa y/o se lava con un disolvente que reduce ademas el contenido de fosgeno en la primera corriente de fluido.
10 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha mezcla de reaccion de
una amina y fosgeno comprende ademas un disolvente.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que dicha corriente de fluido inicial comprende ademas al menos parte de dicho disolvente.
15
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