JP2009536913A - 無水塩化水素ガスを精製するための改良された方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、無水塩化水素ガス（’ａＨＣｌ’）、好ましくはイソシアネート製造工程から回収された無水塩化水素ガスを精製するための方法に関する。本発明の方法において、塩素化された有機物の含有量は、体積比で１０００ｐｐｍに達する量から、体積比で１０ｐｐｂ以下の水準に減少する。本発明の方法は一般に、塩素化された有機物の水準が１〜１００ｐｐｂに減少することを可能にし、処理された塩化水素ガスを触媒オキシ塩素化法またはディーコン法で使用可能にする。処理されたガスは、水または希釈した塩酸に吸収させることにもまた、適する。
Description
本発明は、無水塩化水素ガス（”ａＨＣｌ”）、好ましくは、イソシアネート製造工程から回収される無水塩化水素ガスを精製するための方法に関する。本発明の方法において、塩素化された有機物の含有量を、体積比で１０００ｐｐｍに達する量から体積比で１０ｐｐｂ以下の水準まで減少させ得る。本発明の方法は通常、塩素化された有機物の水準を１〜１００ｐｐｂに減少させることを可能にし、処理された塩化水素ガスを触媒オキシ塩素化法またはディーコン法（Ｄｅａｃｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）において使用可能にする。処理されたガスは水または希釈した塩酸に吸収させるのにもまた、適する。
いくつかの重要な化学的処理プロセスにおいて、副生成物としてａＨＣｌが発生する。塩素化プロセス、シラン製造プロセス、およびホスゲン化プロセスが、そのようなプロセスの例に含まれる。多量のａＨＣｌを廃棄することはできないので、これらの方法の各々において直面する課題の一つとして、有用な工業製品または他の方法のための原材料を得るために、生成されたａＨＣｌを精製することが挙げられる。製造工程の間に発生するａＨＣｌを精製するためのいくつかの方法が提示されてきた。８００〜１６００℃に達する温度でのａＨＣｌの熱処理が、米国特許第５１２６１１９号に開示されている。高圧下での十分な凝縮および蒸留が、米国特許第４９３５２２０号に開示されている。これらの特許に開示された方法は、多量のエネルギーおよび高価な設備を必要とする。
５〜２０ｂａｒの絶対圧力および−２０℃未満の最終温度でのａＨＣｌの処理方法が、米国特許第６７１９９５７号に開示されている。米国特許第６７１９９５７号で開示された方法において、塩化ビニル製造において使用するためには許容できない汚染水準が時折生じる。達成される汚染水準は、ディーコン法において用いるためには常に許容できない水準である。
イソシアネート（ＴＤＩ（トルエンジイソシアナート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアナート）、およびＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアナート）など）を製造するための工業的なホスゲン化法において、生成されるイソシアネート類の単位モル当たり、２ｍｏｌのａＨＣｌが生成される。この大量の副生成物は、二次的な方法で使用されなければならない。
このような二次的方法の一つに、塩酸の製造がある。しかし、製造されるＨＣｌ副生成物の量は、しばしば市場の需要を上回る。別の代替方法は、触媒オキシ塩素化法においてエチレンと共にａＨＣｌを使用してジクロロエチレンを製造し、最終的に工業製品として塩化ビニルを製造する方法である。この触媒方法は、微量の有機化合物、特に、使用される触媒を失活させ得る（塩素化）芳香族化合物に非常に敏感である。
別の二次的方法はディーコン法であり、当該方法において、ガス状のＨＣｌおよび酸素を遷移金属触媒上で通過させることによって、塩素および水が製造される。この方法は、微量の数種の汚染物質（硫黄および数種の有機化合物など）に非常に敏感であり、その結果、時間の経過と共に触媒の失活および／または反応器の詰まりが起こり得、続いて、望ましくない副生成物が生成される結果となり得る。
イソシアネートの製造に最も一般的に使用される溶媒は、クロロベンゼンおよびジクロロベンゼンである（『ポリウレタンハンドブック（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）』（Ｇ．Ｏｅｒｔｅｌ、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ、Ｍｕｎｉｃｈ（１９８５））ｐ．６６を参照のこと）。ホスゲン化工程から回収されたａＨＣｌは、これらの塩素化芳香族化合物で飽和される。ａＨＣｌガスの深冷却は、塩素化芳香族化合物の含有量を減少させ得るが、必要な水準までは減少させ得ない。別の煩雑な要素は、ジクロロベンゼンの融点が高いこと（ｏ−異性体：−１７．５℃、ｐ−異性体：＋５２．８℃）であり、このことにより、この方法の有用性が制限される。Ｇ．Ｏｅｒｔｅｌの『ポリウレタンハンドブック』ｐ．６６（Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ、Ｍｕｎｉｃｈ（１９８５））に記載されている方法のような低圧ホスゲン化法（この方法において、大気圧から５ｂａｒ未満までの圧力でａＨＣｌガスが生産される）において、深冷却してさえ数百ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度の塩素化芳香族化合物が含まれる。
本発明は、いくつかの課題：
ｉ）一種またはそれより多くの汚染物質（または不純物）を塩化水素ガスから除去する方法、
ｉｉ）少量の高沸点物質、例えば（塩素化）芳香族化合物を、大量の無水ＨＣｌガスから分離する方法、および
ｉｉｉ）無水ＨＣｌガス中の（塩素化）芳香族化合物などの汚染物質の濃度を＜１００ｐｐｍに減少させる方法
を有する。
ｉ）一種またはそれより多くの汚染物質（または不純物）を塩化水素ガスから除去する方法、
ｉｉ）少量の高沸点物質、例えば（塩素化）芳香族化合物を、大量の無水ＨＣｌガスから分離する方法、および
ｉｉｉ）無水ＨＣｌガス中の（塩素化）芳香族化合物などの汚染物質の濃度を＜１００ｐｐｍに減少させる方法
を有する。
本発明は、塩化水素を含むガスから、塩化水素より高い沸点を有する汚染物質を除去するための冷却および蒸留方法であって、
ａ）前記塩化水素を含むガスを圧縮すること、
ｂ）得られた圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却し、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること、
ｃ）前記第一ガスストリームを、前記第一熱交換器から、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給して、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、そしてそれによって前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部から第二熱交換器へ前記塩化水素ガスを供給し、塩化水素ガスを一部凝縮して第二凝縮物ストリームおよび第二ガスストリームを生成させること、
ｅ）前記第二凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して、前記塔に還流を供給すること、
ｆ）前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給された場所よりも下にて、前記第一凝縮物ストリームを供給すること、
ｇ）工程ｄ）からの前記第二ガスストリームを、前記第一熱交換器へ冷媒として供給すること、
ｈ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること、および
ｉ）前記塔の底部から収集容器へ、前記汚染物質を供給すること
を含む方法を、広く対象としている。
ａ）前記塩化水素を含むガスを圧縮すること、
ｂ）得られた圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却し、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること、
ｃ）前記第一ガスストリームを、前記第一熱交換器から、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給して、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、そしてそれによって前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部から第二熱交換器へ前記塩化水素ガスを供給し、塩化水素ガスを一部凝縮して第二凝縮物ストリームおよび第二ガスストリームを生成させること、
ｅ）前記第二凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して、前記塔に還流を供給すること、
ｆ）前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給された場所よりも下にて、前記第一凝縮物ストリームを供給すること、
ｇ）工程ｄ）からの前記第二ガスストリームを、前記第一熱交換器へ冷媒として供給すること、
ｈ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること、および
ｉ）前記塔の底部から収集容器へ、前記汚染物質を供給すること
を含む方法を、広く対象としている。
圧縮工程（工程ａ））においては、ガスは、好ましくは５〜３０ｂａｒの絶対圧力に圧縮される。
ガスストリームに含まれる汚染物質は、好ましくは塩素化芳香族化合物である。ある好ましい態様において、塩化水素の沸点と塩素化芳香族化合物の沸点との間の中間沸点範囲の汚染物質もまた、ガスストリームに含まれる。中間沸点の汚染物質は蒸留塔から取り出され、その後減圧され、そして廃棄される。特に好ましいある態様において、中間汚染物質はホスゲンである。
冷却工程（工程ｂ））において、入ってくる汚染されたガスはゆっくりと冷却される。第一熱交換器の冷却壁と入口ガス温度との間の温度差は、好ましくは０．５〜４０℃であり、最も好ましくは５〜２５℃の範囲内である。冷却工程（工程ｂ））において、圧縮ガスの温度を、好ましくは＋１０〜−２５℃の温度に低下させる。
本発明のある態様において、工程ｆ）において、固体をトラップするのに使用される（一個または複数個の）分離容器に、（工程ｂ）の）凝縮物ストリームが供給される。複数の容器が使用される場合、一個の容器は固体を収集するのに使用され得、一方、容器からあふれ出た凝縮物は、蒸留塔の第一ガスストリームが供給される場所（またはポイント）よりも下の場所（またはポイント）に供給され、他方、別の容器は減圧され、その結果、収集された固体を除去して廃棄物にすることが可能となる。
別の好ましい態様において、工程ｅ）は：
ｅ１）存在するいずれの固体をもトラップするため、および固体ストリームおよび第三凝縮ストリームを形成させるために使用される、一個または複数の分離容器に前記第二凝縮物ストリームを供給すること、
ｅ２）前記第三凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部に供給して、前記塔に還流を供給すること
を含む。固体ストリーム中に収集された固体を除去して廃棄物とすることが可能である。
ｅ１）存在するいずれの固体をもトラップするため、および固体ストリームおよび第三凝縮ストリームを形成させるために使用される、一個または複数の分離容器に前記第二凝縮物ストリームを供給すること、
ｅ２）前記第三凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部に供給して、前記塔に還流を供給すること
を含む。固体ストリーム中に収集された固体を除去して廃棄物とすることが可能である。
別の好ましい態様において、工程ｉ）は：
ｉ１）液体を、前記塔の底部からリボイラー（または再煮沸器）へ供給して、塔の底部のためのストリッピング（または放散）蒸気を発生させること、および
ｉ２）残存するいずれの液体をも、処理のためにリボイラーから収集容器へ移すこと
を含み、前記ｉ１）においては、泡立ち（またはフォーミング）作用を防ぐために、リボイラーが前記液体を小さい熱流束で加熱する。好ましくは、リボイラーに到達する液体の５％〜９５％が蒸発させられる。最も好ましくは、リボイラーの設計はフォーム（または泡）の生成を防ぎ、かつ下限として５００〜２０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２、および上限として３，０００〜３０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２の熱流束を有する。いずれのより好ましい態様においても、リボイラーから除去された液体の一部は塩化水素および汚染物質を含み、第一熱交換器に供給されるガスストリーム中に、最も好ましくは、入ってくるガスストリームの重量の１〜２５重量％の量で噴霧される。
ｉ１）液体を、前記塔の底部からリボイラー（または再煮沸器）へ供給して、塔の底部のためのストリッピング（または放散）蒸気を発生させること、および
ｉ２）残存するいずれの液体をも、処理のためにリボイラーから収集容器へ移すこと
を含み、前記ｉ１）においては、泡立ち（またはフォーミング）作用を防ぐために、リボイラーが前記液体を小さい熱流束で加熱する。好ましくは、リボイラーに到達する液体の５％〜９５％が蒸発させられる。最も好ましくは、リボイラーの設計はフォーム（または泡）の生成を防ぎ、かつ下限として５００〜２０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２、および上限として３，０００〜３０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２の熱流束を有する。いずれのより好ましい態様においても、リボイラーから除去された液体の一部は塩化水素および汚染物質を含み、第一熱交換器に供給されるガスストリーム中に、最も好ましくは、入ってくるガスストリームの重量の１〜２５重量％の量で噴霧される。
蒸留工程の間、蒸留塔に供給されるガスの温度は好ましくは０〜３５℃の温度まで低下させられる。
別の好ましい態様において、第一熱交換器からの精製された塩化水素ガスは、活性炭で処理することによって更に精製される。
第二の広い態様において、本発明は：
ａ）前記塩化水素含有ガスを圧縮すること、
ｂ）得られる圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却して、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること、
ｃ）前記第一熱交換器からの前記第一ガスストリームを、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給し、その結果、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、それによって、前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部からの前記塩化水素ガスを第三熱交換器の一方の側に供給し、前記塔の底部からの前記汚染物質を前記第三熱交換器の他方の側に供給して、前記第三熱交換器を通る塩化水素ガスと接触させてフラッシュ（ｆｌａｓｈ、または急速に再蒸発）させ、かつ冷却し、それによって以下のストリーム：
１）汚染物質を含む第二ガスストリーム、
２）汚染物質ストリーム、
３）冷却された第三ガスストリーム、および
４）第二凝縮物ストリーム
を形成すること、
ｅ）前記第三ガスストリームを第二熱交換器に供給し、それによって、塩化水素ガスを一部凝縮して第三凝縮物ストリームおよび第四ガスストリームを形成すること、
ｆ）前記第二凝縮物ストリームと前記第三凝縮物ストリームとを組み合わせて、結果として生じる複合ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して前記カラムに還流を供給すること、
ｇ）前記第一凝縮物ストリームを、前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給される場所よりも下にて供給すること、
ｈ）工程ｄ）からの前記第四ガスストリームを、前記第一熱交換器へ、冷媒として供給すること、および
ｉ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること
を含む。
ａ）前記塩化水素含有ガスを圧縮すること、
ｂ）得られる圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却して、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること、
ｃ）前記第一熱交換器からの前記第一ガスストリームを、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給し、その結果、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、それによって、前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部からの前記塩化水素ガスを第三熱交換器の一方の側に供給し、前記塔の底部からの前記汚染物質を前記第三熱交換器の他方の側に供給して、前記第三熱交換器を通る塩化水素ガスと接触させてフラッシュ（ｆｌａｓｈ、または急速に再蒸発）させ、かつ冷却し、それによって以下のストリーム：
１）汚染物質を含む第二ガスストリーム、
２）汚染物質ストリーム、
３）冷却された第三ガスストリーム、および
４）第二凝縮物ストリーム
を形成すること、
ｅ）前記第三ガスストリームを第二熱交換器に供給し、それによって、塩化水素ガスを一部凝縮して第三凝縮物ストリームおよび第四ガスストリームを形成すること、
ｆ）前記第二凝縮物ストリームと前記第三凝縮物ストリームとを組み合わせて、結果として生じる複合ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して前記カラムに還流を供給すること、
ｇ）前記第一凝縮物ストリームを、前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給される場所よりも下にて供給すること、
ｈ）工程ｄ）からの前記第四ガスストリームを、前記第一熱交換器へ、冷媒として供給すること、および
ｉ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること
を含む。
加えて、上述の種々の好ましいパラメーターおよび態様はいずれも、この第二の幅広い態様で使用され得る。例えば工程ｇ）において、（工程ｂ）の）凝縮物ストリームは、固体をトラップするのに使用される（一個または複数個の）分離容器に供給され得る。複数の容器が使用される場合、一個の容器が固体を収集するのに使用され得、一方、容器からあふれ出た凝縮物は、蒸留塔へ、第一ガスストリームが供給される場所よりも下にて供給され、他方、他の容器は減圧されて、その結果、収集された固体を除去して廃棄物にすることが可能となる。更に、工程ｆ）は：
ｆ１）前記第二凝縮物ストリームと前記第三凝縮物ストリームを組み合わせること、
ｆ２）組み合わされた凝縮物ストリームを、存在する全ての固体のトラップ並びに固体ストリームおよび第四凝縮物ストリームの形成に使用される、一個または複数個の分離容器に供給すること、および
ｆ３）前記第四凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部に供給して前記塔に還流を供給すること
を含み得る。
固体ストリーム中に収集された固体は、除去されて廃棄物とされ得る。同様に、塔にリボイラーを設けてよく、リボイラーからの液体を二次気水分離器（またはフラッシャー、ｆｌａｓｈｅｒ）に供給してよい。リボイラーから取り出された、塩化水素および汚染物質を含む液体の一部は、第一熱交換器に供給されるガスストリーム中に噴霧してよい。
ｆ１）前記第二凝縮物ストリームと前記第三凝縮物ストリームを組み合わせること、
ｆ２）組み合わされた凝縮物ストリームを、存在する全ての固体のトラップ並びに固体ストリームおよび第四凝縮物ストリームの形成に使用される、一個または複数個の分離容器に供給すること、および
ｆ３）前記第四凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部に供給して前記塔に還流を供給すること
を含み得る。
固体ストリーム中に収集された固体は、除去されて廃棄物とされ得る。同様に、塔にリボイラーを設けてよく、リボイラーからの液体を二次気水分離器（またはフラッシャー、ｆｌａｓｈｅｒ）に供給してよい。リボイラーから取り出された、塩化水素および汚染物質を含む液体の一部は、第一熱交換器に供給されるガスストリーム中に噴霧してよい。
本発明に従うことにより、入ってくるガスの冷却速度を制御すること、および、凝縮物噴霧を使用してより均一な冷却を促進することによって、霧（またはエアロゾル）の発生が避けられる。
本発明は、改変された冷却および蒸留プロセスを使用することによって、汚染された塩化水素ストリームを精製する、改良された方法を提供する。少量の高沸点汚染物質、例えば塩素化芳香族炭化水素は除去されて、精製されたガスにおいて１０ｐｐｍの濃度となり得る。この方法は、特にイソシアネート製造プロセスによって生成された副生成物ストリームを精製するのに具合良く役立つ。イソシアネート製造プロセスは、イソシアネートと協同して、ベンゼンおよびジクロロベンゼン（オルト、メタ、およびパラ異性体）を含む汚染物質を含む大量の無水塩化水素ガスを生産する。
本発明の方法は、図を参照して更に説明される。図中の数字および文字は、同一の装置（またはデバイス）およびストリームを指す。
図１に示されるように、汚染された塩化水素ガス（ストリームＡとして示される）がコンプレッサー（または圧縮器）１に入り、コンプレッサーを出て第一熱交換器２に入る。第一熱交換器を通る時に、圧縮ガスは、汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低い温度に、かつ霧の発生を防ぐのに十分な低速で冷却される。二個のストリーム、即ち、第一凝縮物ストリームＣおよび第一ガスストリームＢが、第一熱交換器から流れ出る。第一ガスストリームＢは、蒸留塔３の塔に、頂部と底部との間の場所にて供給される。蒸留塔において、液体とガスとの間で物質輸送が起こり、汚染物質が塔の底部で濃縮され、塩化水素ガスが塔の下方部で濃縮される。塩化水素ガスは、塔の頂部から第二熱交換器４（ストリーム（図中に、交換器の一方の側から入り他方の側から出る矢印で示されている）を介して適切な冷却剤が供給される）に供給され（ストリームＤ）、そこでガスは一部凝縮されて、第二凝縮物ストリームＥおよび第二ガスストリームＦが生成される。第二凝縮物ストリームＥは、塔の頂部にフィードバックされて塔に還流を供給する。第一凝集液ストリームＣは、塔の、第一ガスストリームＢが供給される場所よりも下に供給される。第二ガスストリームＦは、冷媒として第一熱交換器にフィードバックされる。精製された塩化水素ガスはストリームＧを介して第一熱交換器から回収され、塔の缶出液（濃縮された汚染物質を含む）は、後続の処理のために、ストリームＨを介して収集容器（図示せず）に供給される。
図２の配置は図１の配置と類似しており、数個の追加の改良が示されている。図２において、改良点の全てが使用されるような方法が説明される。技術者はもちろん、改良点を全部は使用しなくてよいことを理解するだろう。図示されるように、入口ガスストリームＡはコンプレッサー１に入り、コンプレッサーを出て、第一熱交換器２に入る。第一熱交換器を通る時に、圧縮ガスは、汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低い温度に、かつ霧の発生を防ぐのに十分な低速で冷却される。二個のストリーム、即ち、第一凝縮物ストリームＣおよび第一ガスストリームＢが、第一熱交換器から流れ出る。第一ガスストリームＢは、蒸留塔３の塔へ、頂部と底部との間の場所にて供給される。蒸留塔において、液体とガスとの間で物質輸送が起こり、汚染物質が塔の底部で濃縮され、塩化水素ガスが塔の下方部で濃縮される。第一熱交換器からの凝縮物は固体トラップ容器５の中に流れ込む（ストリームＣ’）。一個より多くの容器を使用する場合、それらは互いに取り換えて使用してよい。分離容器において二つのストリーム、即ち、収集され、除去されて廃棄物にされ得る固体ストリームＣ’’および第三凝縮物ストリームＣが結果として生じる。第三凝集液ストリームＣ（固体を含まない）は、蒸留塔へ、第一ガスストリームが供給される場所よりも下の場所にて、液体フィードとして供給される。
塔の頂部からの濃縮された塩化水素ガスは、ストリームＤを介して第三熱交換器９に供給される。蒸留塔からのボトムストリームＨは二つのストリーム、即ち、高濃度の汚染物質を含むＨ’およびＨ’’に分割され得る。Ｈ’’ストリームは、ポンプ１０を介して、第一熱交換器に入るＨＣlガスの入口の中に送り返してよい。Ｈ’ストリームは第三熱交換器に入る濃縮された塩化水素ガスと接してフラッシュさせられ得る。この工程において、いくつかのストリーム：
ｉ）塩化水素（低圧）および、出発ガスがイソシアネートの製造設備からのものである場合、ホスゲンを含むガスストリームＪ（このストリームは収集され、別の適切な工程で再び使用され得る）、
ｉｉ）主に有機汚染物質（これはその後収集され、処理される）を含むストリームＪ’、
ｉｉｉ）第二熱交換器４に供給されるガスストリームＤ’、および
ｉｖ）凝縮物ストリームＥ’’
が生じる結果となる。ストリームＥ’’は第二凝縮物ストリームＥと組み合わされ得、塔３の頂部に供給されて塔に還流が供給される。別法として、ストリームＥ’’は第二凝縮物ストリームＥと組み合わされ得、収集容器６に供給され得、そこで固体が収集されて、ストリームＥ’’’を介して廃棄され、収集容器からあふれ出た凝縮物は、ストリームＥ’を介して塔３の頂部にフィードバックされて塔に還流を供給する。第二ガスストリームＦは冷媒として第一熱交換器に送り返される。
ｉ）塩化水素（低圧）および、出発ガスがイソシアネートの製造設備からのものである場合、ホスゲンを含むガスストリームＪ（このストリームは収集され、別の適切な工程で再び使用され得る）、
ｉｉ）主に有機汚染物質（これはその後収集され、処理される）を含むストリームＪ’、
ｉｉｉ）第二熱交換器４に供給されるガスストリームＤ’、および
ｉｖ）凝縮物ストリームＥ’’
が生じる結果となる。ストリームＥ’’は第二凝縮物ストリームＥと組み合わされ得、塔３の頂部に供給されて塔に還流が供給される。別法として、ストリームＥ’’は第二凝縮物ストリームＥと組み合わされ得、収集容器６に供給され得、そこで固体が収集されて、ストリームＥ’’’を介して廃棄され、収集容器からあふれ出た凝縮物は、ストリームＥ’を介して塔３の頂部にフィードバックされて塔に還流を供給する。第二ガスストリームＦは冷媒として第一熱交換器に送り返される。
図２はまた、中間沸点の汚染物質を除去するための、蒸留塔からの抜き出し（ｄｒａｗ−ｏｆｆ）サイドストリーム（または側流）Ｉを示す。このストリームは、有機物を除去するために活性炭床８に供給され得、その結果、処分されるストリームＩ’が生じる。
図２はまた、精製されたガスストリームＧが活性炭床７に供給され、その結果、精製された塩化水素ガスのストリームＧ’が生じることを示す。
図３に示される態様は、蒸留塔の缶出液が、ストリームＨを介してリボイラー１１（ストリーム（図中に、交換器の一方の側から入り他方の側から出る矢印で示されている）を介して適切な冷却剤が供給される）へ供給され、その結果、ストリームＫを介して塔の底部に供給されるストリッピング蒸気が発生すること以外は、図２に示される実施例と同一である。リボイラーは、ボトム液体を低い熱流束で加熱して泡立ち作用を防ぐ。リボイラーからの凝縮物ストリームＨ’’’は、収集しても廃棄してもよく、あるいは第三熱交換器に送られる（ストリームＨ’）かまたは第一熱交換器の入口に送り戻される（ストリームＨ’’）かの、いずれかであり得る。
コンプレッサーＡは、圧力を約５〜３０ｂａｒの絶対圧力、好ましくは１２ｂａｒより大きい絶対圧力に増加させることのできる装置であれば、いずれの種類のものであってもよい。好ましいコンプレッサーには、適宜オイル・インジェクションを備えた、ピストンコンプレッサー、スクリューコンプレッサー、および遠心コンプレッサーが含まれる。ガスの最終圧力は、システム全体における圧力降下に打ち勝つように調節しなければならない。
一旦圧縮されると、ガスは第一熱交換器に入り、その場所でガス凝縮物噴霧は、入ってくるガスの総量の５〜２５重量パーセントの量で、入ってくるガスと混合する。この第一熱交換器からの凝縮物の中には、固体を受け取る（一個または複数個の）固体収集容器に流れ込むものもあり得る。これらの（一個または複数個の）容器からの液体凝縮物は、あふれ出て蒸留塔に供給される。
本発明で使用される熱交換器は、いずれのタイプのものであってよい。多管式熱交換器が好ましい。
モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、および塩素化メタン不純物を含む、イソシアネートユニットからのＨＣｌオフガス（または発生気体）を、初期（または最初の）ガスとして使用することが好ましい。ガスは、８〜２０ｂａｒ、好ましくは１２ｂａｒの圧力に圧縮される。その結果生じる圧縮ガスを、−５℃と−２０℃との間、好ましくは−１０℃に冷却して不純物を一部凝縮させるために、第一熱交換器に供給する。好ましくは、凝縮された不純物を、まず固体収集容器を通過させて、いずれの固体をも除去し、その後、液体フィードとして蒸留塔に導入する。第一熱交換器からのガスストリームを、ガス状フィードとして蒸留塔に供給する。蒸留塔からの塔頂蒸気は第二熱交換器を通過し、−１８℃〜−３０℃（好ましくは−２５℃）に冷却されて、入口蒸気ストリームの０．０１％〜２５％、好ましくは２％〜５％、一部凝縮され、蒸留塔のための液体還流が供給される。第二熱交換器からの精製されたＨＣｌガスを、ポンプで入口ガスストリームに戻し、スプレー状に注入して入口ガスにおける凝縮を促進させ、そしてエアロゾルまたは霧の発生を防ぐ。この時、一部精製されたガスは０．１〜１００ｐｐｍ、好ましくは１〜１０ｐｐｍの有機汚染物質を有する。
その後、一部精製されたＨＣｌガスは最終精製のために活性炭吸着塔に供給され得、その結果、有機汚染物質の最終濃度が１０〜１０００ｐｐｂ、好ましくは５０〜１００ｐｐｂに達し得る。
蒸留塔のボトムストリームは汚染物質の大部分を含み、１ｂａｒと１０ｂａｒとの間、好ましくは１．０５ｂａｒの低圧へフラッシュし得、そこで残存するＨＣｌの多くはフラッシュし尽くされ、吸収工程または廃棄に送られる。残存する残渣（または残留物）（不純物の大部分を含む）は焼却または別の廃棄物処理に送られる。ボトムストリームのフラッシュによる冷却効果は、塔の頂部から出る蒸気を冷却するのに役立ち得る。
所望の場合には、リボイラー（−１０℃と＋８℃との間で好ましく操作される）が設けられ、ストリッピングガスとして、塔に戻る蒸気として、凝縮されたＨＣｌの大部分が戻される。リボイラーの設計は、１０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２〜１２０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２、好ましくは２５００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２〜４０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２の熱流束を、好ましくは使用する。
例示の目的のために、先に本発明を詳細にわたって記載してきたが、このような詳細はその目的のためだけのものであって、特許請求の範囲によって限定されているものを除いて、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その中で変更され得ると理解されるべきである。
Claims (14)
- 塩化水素を含むガスから、塩化水素より高い沸点を有する汚染物質を除去するための冷却および蒸留方法であって：
ａ）前記塩化水素を含むガスを圧縮すること、
ｂ）得られた圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却し、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること
ｃ）前記第一ガスストリームを、前記第一熱交換器から、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給して、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、そしてそれによって前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部から第二熱交換器へ前記塩化水素ガスを供給し、塩化水素ガスを一部凝縮して第二凝縮物ストリームおよび第二ガスストリームを生成させること、
ｅ）前記第二凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して、前記塔に還流を供給すること、
ｆ）前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給された場所よりも下にて、前記第一凝縮物ストリームを供給すること、
ｇ）工程ｄ）からの前記第二ガスストリームを、前記第一熱交換器へ冷媒として供給すること、
ｈ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること、および
ｉ）前記塔の底部から収集容器へ、前記汚染物質を供給すること
を含む方法。 - ガスストリームに含まれる汚染物質が塩素化芳香族化合物である、請求項１に記載の方法。
- 塩化水素の沸点と塩素化芳香族化合物の沸点との間の中間沸点範囲にある汚染物質もまた、ガスストリームに含まれる、請求項２に記載の方法。
- 前記中間物がホスゲンであり、前記中間物を前記蒸留塔から取り出す、請求項３に記載の方法。
- 前記第一熱交換器において、圧縮ガスの温度を＋１０℃〜−２５℃の温度に低下させる、請求項１に記載の方法。
- 工程ａ）において、ガスを５〜３０ｂａｒの絶対圧力に圧縮する、請求項１に記載の方法。
- 工程ｆ）が：
ｆ１）前記第一凝縮物を（一個または複数個の）分離容器に供給して固体をトラップし、そこで固体ストリームおよびあふれ出た凝縮物ストリームを形成させること、
ｆ２）前記あふれ出た凝縮物ストリームを、前記蒸留塔へ、第一ガスストリームが供給される場所よりも下の場所にて供給すること
を含む、請求項１に記載の方法。 - 工程ｅ）が：
ｅ１）存在するいずれの固体をもトラップするため、および固体ストリームおよび第三凝縮ストリームを形成するために使用される、一個またはそれより多くの分離容器に、前記第二凝縮物ストリームを供給すること、
ｅ２）前記第三凝縮物ストリームを前記塔の前記頂部に供給して、前記塔に還流を供給すること
を含む、請求項１に記載の方法。 - 工程ｉ）が：
ｉ１）前記塔の底部からの液体を、リボイラーへ供給して、塔の底部のためにストリッピング蒸気を発生させること、および
ｉ２）残存するいずれの液体をも、処理のためにリボイラーから収集容器へ移すこと
を含み、リボイラーは、泡立ち作用を防ぐために前記液体を小さい熱流束で加熱する、請求項１に記載の方法。 - リボイラーが、フォームの生成を防ぐように設計され、かつ下限として５００〜２０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２および上限として３，０００〜３０，０００ＢＴＵ／ｈｒ／ｆｔ２の熱流束を有する、請求項９に記載の方法。
- リボイラーから取り出される液体の一部が塩化水素および汚染物質を含み、第一熱交換器に供給されるガスストリーム中に噴霧される、請求項９に記載の方法。
- 前記リボイラーに供給される液体の５〜９５重量％を蒸発させる、請求項９に記載の方法。
- 第一熱交換器からの精製された塩化水素ガスを、活性炭で処理することにより更に精製する、請求項１に記載の方法。
- 塩化水素より高い沸点を有する汚染物質を、塩化水素含有ガスから除去するための冷却および蒸留方法であって：
ａ）前記塩化水素含有ガスを圧縮すること、
ｂ）得られる圧縮ガスを第一熱交換器において、前記汚染物質を一部凝縮させるのに十分な低温に、霧の形成を妨げるのに十分な低速度で、冷却して、それにより、第一凝縮物ストリームおよび第一ガスストリームを発生させること
ｃ）前記第一熱交換器からの前記第一ガスストリームを、頂部および底部を有する蒸留塔の前記頂部と前記底部との間の場所に供給し、その結果、液体とガスとの間の物質輸送を生ぜしめ、それによって、前記塔の底部の汚染物質および前記塔の頂部の塩化水素ガスを濃縮すること、
ｄ）前記頂部からの前記塩化水素ガスを、第三熱交換器の二次気水分離器の一方の側に供給し、前記塔の底部からの前記汚染物質を前記第三熱交換器の他方の側に供給して、前記第三熱交換器を通る塩化水素ガスと接触させてフラッシュさせ、かつ冷却し、それによって以下のストリーム：
１）汚染物質を含む第二ガスストリーム、
２）汚染物質ストリーム、
３）冷却された第三ガスストリーム、および
４）第二凝縮物ストリーム
を形成すること、
ｅ）前記第三ガスストリームを第二熱交換器に供給し、それによって、塩化水素ガスを一部凝縮して第三凝縮物ストリームおよび第四ガスストリームを形成すること、
ｆ）前記第二凝縮物ストリームと前記第三凝縮物ストリームとを組み合わせて、結果として生じる複合ストリームを前記塔の前記頂部へ供給して前記カラムに還流を供給すること
ｇ）前記第一凝縮物ストリームを、前記蒸留塔へ、前記第一ガスストリームが供給される場所よりも下にて供給すること、
ｈ）工程ｄ）からの前記第四ガスストリームを、前記第一熱交換器へ、冷媒として供給すること、および
ｉ）精製された塩化水素ガスを前記第一熱交換器から回収すること
を含む方法。
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