KR20170023986A - 작동 중단을 갖는 화학 생성물의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 공급 물질을 반응시켜 화학 생성물 또는 화학 조성물을 형성하는 것인, 화학 생성물의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 이러한 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이며, 상기 플랜트는 방법의 중단 동안에, 반응으로의 적어도 하나의 공급 물질의 투입이 일어나지 않고 교정 조치, 유지보수 조치, 복구 조치, 또는 세정 조치에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 파트가 소위 재순환 모드로 작동되는 방식으로 설계된다. 그렇게 함으로써, 특히, 영향을 받는 플랜트 파트만 조치하는 시간 동안에 셧다운되어야 한다는 것이 달성되고, 이것은 방법의 생산성 및 경제 및 제조된 생성물의 품질에 대하여 유리할 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 개별 플랜트 파트가 서비스 중지된 경우에 플랜트를 작동시키는 방법에 관한 것이다.

Description

작동 중단을 갖는 화학 생성물의 제조 방법 {METHODS FOR PRODUCING CHEMICAL PRODUCTS WITH OPERATION INTERRUPTIONS}
본 발명은 공급원료(들)가 화학 생성물 또는 화학 조성물로 전환되는 것인 화학 생성물의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 이러한 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이며, 이것은 방법의 중단 동안에, 반응으로의 적어도 하나의 공급원료의 도입이 일어나지 않고 점검, 유지보수, 복구 또는 세정 조치에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 섹션이 순환 모드로 작동되도록 구성된다. 이것이 달성한 것은, 다른 효과 중에서, 문제의 플랜트 섹션만 조치하는 기간 동안에 셧다운(shut down)되어야 한다는 것이고, 이것은 방법의 생산성 및 경제적 실행가능성 및 제조된 생성물의 품질 면에서 유리할 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 개별 플랜트 섹션의 셧다운의 경우에 플랜트를 작동시키는 방법을 제공한다.
산업적 규모의 화학 공정은 화학 중간체 및 최종 생성물의 제조에 이용가능하다. 공정은 배치식, 반연속식, 연속식 또는 세 변이형 중 하나의 조합으로 작동시킬 수 있다. 공정은 흡열성 또는 발열성이고 등온적으로 또는 단열적으로 수행할 수 있다. 화학 생성물에 따라, 공정은 용매의 존재 또는 부재하에, 기체 상 또는 액체 상으로, 또는 용융물 중에서 수행할 수 있다. 이와 같이 수득된 화학 생성물의 후처리 및 정제는 관련 기술분야의 표준 방법 중 하나, 예를 들어 결정화, 세척 또는 증류에 의해, 또는 이러한 후처리 방법의 조합으로 실시할 수 있다.
화학 중간체 및 최종 생성물은, 예를 들어 (폴리)이소시아네이트 및 그의 전구체, 폴리카르보네이트 및 그의 전구체, 활성 제약 성분 및 그의 전구체, 또는 작물 보호를 위한 활성 성분 및 그의 전구체이다.
화학 생성물을 제조하는 방법의 품질은 첫 번째로 방법의 생성물 중의 원하지 않는 부산물의 함량에 의해 정의된다. 두 번째로, 방법의 품질은 작동이 멈출 때까지 정상 제조의 시동(startup) 및 전체 작동이 작동 중 개입을 필요로 하는 기술적 생산 중지 또는 문제 없이 실행될 수 있고, 공급원료, 중간체 또는 최종 생성물의 손실이 없다는 점에서 정의된다.
따라서, 이상적으로, 이러한 제조 방법의 수행을 위한 산업적 규모 플랜트는 사용된 보조제 및 공급원료의 적절한 품질 및 공정 파라미터, 예컨대 압력, 온도, 보조제 및 공급원료의 양의 비와 농도 등의 정확한 선택의 경우에 방법이 강건한 방식으로 실행되도록 설계된다. 이것은, 이러한 연속적으로 작동되는 대규모 플랜트에서, 플랜트 장비에서 침강될 수 있거나 또는 파이프라인을 막을 수 있는, 침전물의 형성과 같은 문제가 이상적으로 없을 것이라는 것을 의미한다.
연속적으로 작동되는 대규모 화학 플랜트의 시동 및 셧다운은 통상의 기술자에게 특별한 도전을 제기하며, 이는 그 안에서 자발적으로 일어날 수 있는 문제에 의해 유발된다. 이러한 문제는, 예를 들어 반응의 중지, 반응을 시작하는 데 있어서 높아진 에너지 요구량, 후처리의 오버로딩을 초래할 수 있는 불완전한 반응, 품질 및/또는 안전성 문제를 초래할 수 있는 많은 양의 원하지 않는 부산물의 형성, 불활성화, 촉매의 탄화에 대한 손상, 장비를 막을 수 있는 침착물의 형성, 또는 생성물, 부산물 및/또는 기재의 케이킹을 포함한다.
플랜트의 셧다운 및 시동을 필요로 하는 제조 셧다운은 산업계에서 흔히 일어나는 일이다. 이러한 셧다운은 사전에 계획된 점검 셧다운일 수 있으며, 이 목적을 위해 플랜트를 정지시키고, 에너지원의 스위치를 끄고 전형적으로 점검해야 하는 모든 플랜트 섹션은 검사를 위해 개방하고 세정한다. 이러한 점검은 1주 이상 걸릴 수 있다. 점검을 종료한 후에, 제조 플랜트를 폐쇄하고, 임의로 불활성화하고 보조제를 제공하며, 일단 적절한 에너지원 및 원료가 이용가능하면, 제조 플랜트를 다시 시동할 수 있다. 그러나, 제조 셧다운은 반드시 플랜트 내의 반응기 또는 또 다른 장치로의 개방 또는 또 다른 기계적 개입과 관련된 것은 아니지만, 여러 가지 다른 이유로, 예를 들어 원료 공급의 중지의 경우에 제조 플랜트의 셧다운 및 재개시와 또한 연관될 수 있다. 이러한 경우에, 플랜트는 부분-로드 작동으로 전형적으로 실행되고, 최악의 경우에, 물류 공급망이 인터럽팅될 때, 셧다운되어야 한다. 또한, 제조 셧다운은 제조 플랜트에서의 유지보수, 세정 또는 복구를 위한 요건에 의해 강요받을 수 있다. 예를 들어, 니트로벤젠 방법에서, 생산이 1일 이하 동안 인터럽팅된 경우 셧다운은 쇼트(short)로 기재된다. 실제로 제조의 손실이 있고, 플랜트의 재개시시, 예를 들어 불활성화가 필요한 경우, 질소가 소비되고, 또는 플랜트 또는 공급원료의 가열시, 에너지가 증기 및 전력의 형태로 공급되어야 한다는 것은 모든 이러한 제조 셧다운의 특징이다.
통상의 기술자는 작동 중인 제조 플랜트에서 비롯되는 반연속적 또는 연속적으로 작동되는 산업 공정이 제조 셧다운으로 즉각적으로 전환될 수 없지만, 사전에 제어된 방식으로 정지되어야 한다는 것을 안다. 이것은 또한 응급 상황시 플랜트 정지의 경우이다. 제조 셧다운 후에 다시 제조할 수 있기 위해서, 플랜트는 제조 셧다운 전의 공정 파라미터까지 다시 실행되어야 한다. 반응물 및 장치를 가열해야 하고, 장치를 불활성화해야 할 수도 있고, 반응물로의 장치의 로딩을 목적하는 목표 값으로 서서히 증가시킨다. 이러한 시동 단계 동안에, 제조의 손실은 여전히 있고, 시동을 위해 냉각된 플랜트를 준비시키고 이어서 또한 모든 작동상 관련있는 파라미터의 관측하에 이를 목적하는 목표 값까지 실행시키기 위해서 불균형한 양의 에너지는 소비되어야 한다.
추가 단점은, 유지보수, 복구 및 세정 작동이 반응기 또는 또 다른 플랜트 섹션 상에서 또는 내에서 필요한 경우에, 공정 단계가 서로를 기반으로 하고 따라서 항상 연속하여 진행되기 때문에 모든 플랜트 섹션의 스위치를 끄는 것이 항상 규칙적으로 필요하다는 점이다. 결과적으로, 전체 플랜트를 비우는 것이 필요하고, 이것은 상당한 양의 거부 물질을 초래한다. 또한, 반응기 및 플랜트 섹션을 다시 각각의 작동 온도에 있게 하기 위해서 에너지가 소비되어야 한다. 따라서, 플랜트 점검, 복구, 유지보수 및 세정 조치를 위한 이러한 제조 셧다운 또는 발생하는 원료 또는 보조제의 부족분은, 계획된 것이든 계획되지 않은 것이든, 되풀이되는 플랜트 상태이고, 이것은 연속적으로 작동하는 공정 또는 플랜트의 경제적 작동에 상당한 영향을 미친다.
화학 생성물의 산업적 규모 제조를 위한 현재 선행 기술 방법은 각각의 최종 생성물에서 품질의 상당한 손실 없이 고수율로 목적하는 생성물을 제조하는 데에 일반적으로 성공하지만, 문헌에서는 거의 독점적으로 정상 작동 중의 방법만 기재한다.
몇몇 산업적 규모 방법에 대해서만 이러한 방법의 시동 및 셧다운 단계 동안에 문제를 회피하는 것에 관한 설명이 있다. 예를 들어, WO 2014/016292 A1에서는 니트로벤젠 제조 방법의 시동을 기재하며, 여기서 사용된 출발 물질은 1.5% 미만의 지방족 화합물을 함유한 벤젠이고, 이것의 한 효과는 반응의 개선된 반응 속도가 보장된다는 점이고, 이것은 증기를 절약하고 피크르산 부산물의 형성을 최소화한다. 유사한 긍정적인 효과는 벤젠의 니트로벤젠으로의 니트로화에 관한 시동 절차에 대하여 WO 2014/016290 A1에 의해 기재되어 있으며, 여기서 1.0% 미만의 니트로벤젠을 함유한 순환 황산을 사용하고, 이것의 한 효과는 증기를 절약한 것인데, 불완전한 니트로화를 통해 발생하는 추가의 벤젠에 의한 후처리의 부담이 없고, 디니트로벤젠 및 피크르산 부산물의 형성이 최소화되기 때문이다.
니트로벤젠의 수소화에 의한 아닐린의 산업적 규모 연속식 제조는 WO 2013/156410 A1에 기재되어 있으며, 여기서 수소화 촉매의 재생 후에 수소화 방법의 시동에 대한 구체적 언급이 있다. 이것은 그 안에 존재하는 이산화탄소를 별도로 없애기 위해서, 액체 고리 압축기에서 물의 교환을 실시하는 것을 포함하며, 이것은 탄산암모늄에 의한 폐 에어 시스템에서의 막힘 및 부식을 방지한다. WO 2013/156409 A1에서는 마찬가지로 니트로벤젠의 수소화의 셧다운에 주어진 관심을 가지고 아닐린의 제조를 기재하며, 반응의 셧다운시 본 발명의 절차는 모든 니트로방향족 화합물이 수소화의 셧다운 작동 동안에 수소와 반응하기에 충분히 오랫동안 충분한 양으로 반응 공간 내에 수소가 존재하는 것 및 그에 따른 그의 완전한 소모를 포함한다. 이것은 증가된 부산물 형성 및 너무 적은 과잉의 수소로 수소화된 니트로벤젠 잔류물에 의한 촉매의 탄화를 방지한다. 또한, 촉매 재생과 관련된 비용 및 불편이 최소화되고 반응기의 사용 수명이 연장된다.
특허 출원 WO 2006/125759 A1은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 제조 플랜트 및 탄화수소의 제조 방법에 관한 것이다. 특허 출원이 다루는 문제는 메탄의 이용가능성이 방해된 경우에 제조 작업이 한정된 시간 동안 적어도 제한된 정도로 여전히 유지될 수 있는 방법, 및 제조 플랜트가 제어된 방식으로 정지될 수 있는 방법이다. 이것을 달성하는 한 가지 방법은 액화 천연 가스를 위한 저장소 탱크(20)의 제공에 의한 것이다. 예를 들어 가스화 유닛의 스위치-오프의 응급 상황의 경우에, 나중에 시동을 보다 신속히 달성할 수 있기 위해서 유닛을 비교적 고온에서 유지하는 것 ("고온 대기(hot standby)"로 불림)이 유리할 수 있다는 것이 언급되어 있다. 증류 유닛(18)이 수소화분해 반응기(16)의 하류에 연결되고 증류 유닛(18)으로부터의 출력물의 부분 스트림이 수소화분해 반응기에 재순환될 수 있고, 한편 증류 유닛(18)으로부터의 남은 출력물이 그의 통상적인 최종 용도로 보내지는 한 실시양태가 또한 기재되어 있다 (도 1 비교). 예를 들어, 유지보수 작업이 이러한 다른 플랜트 섹션에서 수행될 수 있는 그러한 방식으로의 다른 플랜트 섹션의 동시 완전한 셧다운 동안의 개별 플랜트 섹션의 순환 작동에 관한 일반적 교시내용은 이 특허 출원으로부터 추론할 수 없다.
특허 출원 US 2008/026112 A1은 마찬가지로, 특히 액체 상, 기체 상 및 현탁된 촉매 입자를 포함하는 상을 포함하는 3상 반응 영역에서의 제조의 일시적 중단의 경우가 있는, 피셔-트롭쉬 방법에 관한 것이다. 개시된 것은 반응물 공급의 중단 및 억제 가스에 의한 반응 영역의 불활성화이다. 촉매 입자를 현탁액 중에 유지하기 위해서 억제 가스를 반응 영역의 보다 하부로 재순환시킨 한 실시양태가 기재되어 있다. 일반적으로, 반응 이후에 응축 단계 및 분리 단계가 뒤따르고, 이 경우에 분리 단계로부터의 기체 상은 반응기의 보다 하부로 재순환된다. 반응을 재개시하기 위해서, 반응 영역은 활성화 가스로 충전된다. 예를 들어, 유지보수 작업이 이러한 다른 플랜트 섹션에서 수행될 수 있는 그러한 방식으로의 다른 플랜트 섹션의 동시 완전한 셧다운 동안의 개별 플랜트 섹션의 순환 작동에 관한 일반적 교시내용은 이 특허 출원으로부터 추론할 수 없다.
특허 출원 WO 2013/053371 A1은 메탄-풍부 생성물 기체를 제공하는 방법 및 상기 목적에 적합한 배열체에 관한 것이다. 수소가 부족한 경우에, 반응기는 대기 중에 (추가 연속 반응물 기체 공급 없이) 작동된다. 반응기의 정상 작동과 대기 상태 사이의 전환에서, 통상의 품질 요구를 만족시키지 않는 생성물 기체 (또한 "열등 기체"로 지칭됨)의 간헐적 형성이 있다. 이러한 열등 기체는, 정상 작동의 재개시 후에, 메탄화를 선행하는 공정 단계로 적어도 부분적으로 재순환된다. 이것은 시간 지연에 따라 중간에 저장된 열등 기체 중에 점진적으로 공급함으로써 바람직하게 달성된다. 대기 작동 자체에 대하여, 특허 출원은 거의 어떠한 정보도 제공하지 않는다. 단지 반응기를, 예를 들어 수소 기체로 퍼징할 수 있다는 것이 개시되어 있다. 예를 들어, 유지보수 작업이 이러한 다른 플랜트 섹션에서 수행될 수 있는 그러한 방식으로의 다른 플랜트 섹션의 동시 완전한 셧다운 동안의 개별 플랜트 섹션의 순환 작동에 관한 일반적 교시내용은 이 특허 출원으로부터 추론할 수 없다.
특허 출원 US 2005/0227129 A1은 연료 전지 동력 플랜트를 위한 가열 장치에 관한 것이다. 연료 전지 동력 플랜트는 - 도 1 및 수반한 본문 구절 비교 - 3개의 반응기, 즉 개질기(3), 증기와 일산화탄소의 반응을 위한 일산화탄소 변환기(4), 및 산소와 일산화탄소의 반응을 위한 추가 변환기 (5)를 포함한다. 화학 반응은 이러한 모든 반응기에서 일어난다. 개조 조치 없이, 이들은 2차 스트림을 제거하면서 화학 반응의 공정 생성물을 후처리하고 정제하는데 부적합하다. US 2005/0227129 A1에 따른 가열 장치는 연료 전지 동력 플랜트를 가열하기 위한 목적을 위해 버너(6) 및 고온 연소 기체를 공급하기 위한 도관(71 내지 73)을 포함한다. 투입 스트림으로서 장치로부터 이들 도관을 통한 이 장치 또는 상류 장치로의 출발 스트림의 제어된 재순환은 명백히 예상되지 않고, 추가 밸브의 포함과 같은 추가 개조 조치 없이는 또한 가능해 보이지 않는다. 따라서, 예를 들어 유지보수 작업이 이러한 다른 플랜트 섹션에서 수행될 수 있는 그러한 방식으로의 다른 플랜트 섹션의 동시 완전한 셧다운 동안의 개별 플랜트 섹션의 순환 작동에 관한 일반적 교시내용은 이 특허 출원으로부터 또한 추론할 수 없다.
따라서 무엇이 바람직할 것인가는 소요된 시간 면에서 그리고 가능하게는 또한 에너지 및 물질 소비량과 관련하여 각각의 작업의 작동 동안에 제조 셧다운을 최적화할 수 있는 것인 화학 생성물의 제조를 위한 방법 및 플랜트일 것이다. 이들은 산업적 규모의 화학 제조 작업 및 상응하는 플랜트의 생산성 및 그에 따른 경제적 실행가능성에서 적지 않은 개선을 초래할 것이다.
놀랍게도, 이 목적은 (단순화된 형태로 그리고 이에 대한 제한 없이 표현하면), 조치 직후에 전체 플랜트를 다시 시동할 수 있기 위해서, 짧은 셧다운 동안에, 가능한 아주 많은 플랜트 섹션이 순환 모드 중 ("대기 중")에 놓인 경우에 달성되는 것으로 밝혀졌다. 놀랍게도, 일부 상황하에, 순환 모드 중에 놓인 플랜트에서의 에너지 소비량은 전체 플랜트의 완전한 스위치-오프 및 재개시의 경우에서보다 낮은 것으로 또한 밝혀졌다. 짧은 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 섹션에서의 제어된 순환 모드에 의해 다양한 장점이 구현되며, 이는 하기에 더 상세히 또 설명될 것이다.
따라서 본 발명은 이하를 제공한다:
하기 단계:
(I) 반응기에서 적어도 하나의 기재를 반응시켜 적어도 하나의 화학 생성물 또는 화학 조성물을 형성하는 단계이며, 적어도 하나의 기재가 질량 유량 m1로 반응기에 도입되는 것인 단계;
(II) 후처리 장치에서 단계 (I)에서 수득된 반응 혼합물을 후처리하여 조 생성물 및 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하는 단계; 및 하기 임의적인 단계 (III) 내지 (V):
(III) 적어도 하나의 정제 장치에서 단계 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물 및 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하는 단계;
(IV) 후처리 유닛에서 단계 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림을 후처리하는 단계;
(V) 후처리 유닛에서 단계 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림을 후처리하는 단계
를 포함하고,
여기서
수행되는 경우, 단계 (I) 내지 (V)로부터의 하나 이상의 플랜트 섹션의 셧다운의 경우에, 단계 (I)에서의 질량 유량 m1은 0으로 감소되고, 셧다운되지 않은 플랜트 섹션 중 적어도 하나에서, 플랜트 섹션의 출력 스트림을 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용하는 것인, 화학 생성물 또는 화학 조성물의 제조 방법. 본 발명의 이 방법은 바람직하게는 단계 (I) 내지 (III), 보다 바람직하게는 단계 (I) 내지 (IV), 가장 바람직하게는 단계 (I) 내지 (V)를 포함한다.
본 발명은, 하기에 더 상세히 또 기재될 것인, 화학 생성물 또는 화학 조성물의 제조를 위한 플랜트를 추가로 제공하며, 이것은 본 발명의 방법의 수행에 적합하다.
마지막으로, 본 발명은 화학 생성물 또는 화학 조성물을 제조하기 위한 플랜트의 작동 방법을 제공하며, 이것은 하기에 더 상세히 또 기재될 것이다.
적어도 하나의 "기재"는 임의의 화학 출발 물질을 지칭한다. 예를 들어, 기재(1) (즉, 단 하나)를 추가 반응물 없이 승온 및/또는 승압의 작용을 통해 목적하는 생성물로 전환시킨다는 것을 생각할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 둘 이상의 기재를 단계 (I)의 반응기에서 서로 또한 반응시킬 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 예를 들어 적어도 두 기재를 단계 (I)의 반응기에서 반응시킬 수 있으며, 이 경우에 제2 기재(2)는 질량 유량 m2로 단계 (I)의 반응기에 도입된다. 바람직하게는, 그 경우에, 플랜트 섹션의 셧다운의 경우, 질량 유량, m1 및 m2는 모두 0으로 감소된다. n개의 기재(i)가 단계 (I)에서 반응하는 경우 (여기서 n은 바람직하게는 1 내지 5, 보다 바람직하게는 1 내지 4, 가장 바람직하게는 1 내지 3의 자연수임), 플랜트 섹션의 셧다운시, 바람직하게는 모두 n개의 질량 유량 mi이 0으로 감소된다.
플랜트 섹션의 "셧다운"은 점검, 복구, 유지보수 또는 세정 조치가 플랜트 섹션에서 수행될 수 있도록, 그의 정지를 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명은 전체 제조 플랜트를 셧다운할 필요 없이 플랜트 섹션에서 점검, 복구, 유지보수 또는 세정 조치를 실행할 수 있게 한다. 대신, 본 발명은 "순환 모드"로, 점검, 복구, 유지보수 또는 세정 조치에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 섹션, 또는 상응하는 공정 단계의 작동을 가능하게 한다. 플랜트 섹션의 셧다운시, 본 발명에 따르면, 질량 유량 m1이 0으로 감소되므로, 이 기간 동안에 제조는 정지된다. 이는 플랜트의 일부분에서의 점검, 복구, 세정 또는 유지보수 목적을 위해, 또는 예를 들어 플랜트가 한정된 시간 기간 동안 공급원료 또는 보조제가 부족한 동안을 극복하도록 하기 위해 (바람직하게는 1시간 내지 5일, 보다 바람직하게는 1시간 내지 3일, 가장 바람직하게는 1시간 내지 2일의 지속시간을 갖는) 비교적 짧은 제조 셧다운을 의미하는 것으로 특히 이해된다. 본 발명은, 예를 들어 플랜트 점검 동안에 제조 플랜트를 전부 (즉, 모든 플랜트 섹션) 셧다운해야 하는 경우에 관한 것이 아니다. 따라서, 본 발명에 따르면, 용어 "셧다운"은 본 발명의 의미 내에서 m개의 플랜트 섹션 (이와 관련하여, 다음에 오는 단락을 또한 참조함)이 존재하는 경우 (여기서 m은 자연수임), 최대 m-1개의 이들 플랜트 섹션의 셧다운을 포함한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 플랜트 섹션은 이와 같이 "셧다운" (즉 "완전히 정지")되지 않는다. 바람직하게, 본 발명은 1 내지 2개의 플랜트 섹션, 보다 바람직하게는 1개의 플랜트 섹션의 셧다운의 경우에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 플랜트 섹션 (또는 2개 이상의 플랜트 섹션, 그러나 모든 플랜트 섹션은 아님)의 셧다운의 경우에, (적어도 하나의 기재의 질량 유량 m1이 0으로 감소중이고, 따라서, 추가 생성물이 제조될 수 없으므로) 추가 생성물의 형성은 항상 인터럽팅된다. 그러나, 단계 (I)의 반응기가 순환 모드 (이와 관련하여, 다음에 오는 단락을 또한 참조함)로 작동중이고 상기 정의의 의미 내의 또 다른 플랜트 섹션이 셧다운중인 경우가 (예를 들어, 도 3 비교) 또한 본 발명에 의해 포함된다.
"순환 모드"는 플랜트 섹션의 출력 스트림을 이 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션 (즉 유동 면에서 상류)에 대한 투입 스트림으로서 사용하는 것을 의미하는 것으로 본 발명의 맥락에서 이해된다. 이러한 맥락에서, "플랜트 섹션"은 본 발명의 방법에 의한 화학 생성물의 제조를 위한 플랜트에서, 각각의 단계 (I) 내지 (V)가 수행된다면, 이들에 상응하는 플랜트 섹션을 의미한다. 예를 들어, 단계 (I)의 플랜트 섹션은 "반응기"를 포함하며, 이 용어는 또한 2개 이상의 반응기 (예를 들어 직렬 연결된 2개 이상의 반응기의 캐스케이드)가 사용된 실시양태를 포함한다 (다시 말해서, 이와 관련하여 그리고 다른 플랜트 섹션의 다른 장치와 관련해서도 단수형 ("a") 단어는 수 "하나"를 의미하지 않고 막연한 물품으로서 간주되어야 한다). 병렬 또는 직렬 연결된 반응기는 화학 생성물의 제조에서도 선행 기술분야에 공지되어 있고, 특히 치수 및 작동 특성에 장점을 또한 가져올 수 있다. 따라서 본 발명의 플랜트 및 본 발명의 방법은 직렬 또는 병렬 연결된 반응기가, 특히 단계 (I)에서 바람직하게 사용되는 바람직한 실시양태를 또한 제공한다.
단계 (I) 내지 (V) 중 하나로부터의 플랜트 섹션은 상이한 장치를 비롯한, 복수의 장치를 이와 같이 포함할 수 있다.
단계 (II)로부터의 플랜트 섹션은 후처리 장치, 즉 다상 조 생성물의, 예를 들어 반응의 물을 포함하는 수성 상, 목적하는 생성물을 포함하는 유기 상, 및 기체 부산물 및/또는 공-생성물 및 임의로 첨가된 불활성 기체를 포함하는 기체 상으로의 분리를 위한 상 분리 장치를 포함한다.
반응의 물로 이루어진 수성 스트림 및 부산물 및/또는 공-생성물 및 임의로 첨가된 불활성 기체로 이루어진 기체 스트림으로서 이러한 2차 스트림에 단계 (IV)의 추가 후처리를 바람직하게 실시한다. 단계 (IV)로부터의 플랜트 섹션은 이 목적을 위한 후처리 유닛을 포함한다. 이 후처리 유닛은 상이한 개별 장치, 예를 들어 단계 (II)로부터 적어도 하나의 2차 스트림을 증류 또는 스트리핑하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 단계 (IV)는 한 번 초과로 또한 수행할 수 있다. 한 예는 단계 (II)로부터의 2차 스트림의 후처리가 2개 이상의 플랜트 섹션 사이에 분포된 경우이다. 이는 특히 액체 2차 스트림의 후처리를 위해 하나의 플랜트 섹션이 제공되고 기체 2차 스트림의 후처리를 위해 하나 플랜트 섹션이 제공된 때의 경우일 수 있다. 예를 들어 언급된 이 경우에, 방법은 서로 나란히 병렬로 수행된 카테고리 (IV)의 두 단계 (및 플랜트 섹션), 즉 후처리 유닛에서의 액체 2차 스트림의 후처리 (단계 (IVa)) 및 추가 후처리 유닛에서의 기체 2차 스트림의 후처리 (단계 (IVb))를 포함한다.
단계 (III)로부터의 플랜트 섹션은 정제 장치, 예를 들어 증류 장치를 포함한다.
단계 (III)의 정제에서 제거된 적어도 하나의 2차 스트림에 바람직하게는 단계 (V)의 추가 후처리를 실시한다. 단계 (V)로부터의 플랜트 섹션은 이 목적을 위한 후처리 유닛을 포함한다. 이 후처리 유닛은 상이한 개별 장치, 예를 들어 단계 (III)로부터의 적어도 하나의 2차 스트림을 증류 또는 스트리핑하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 단계 (V)는 한 번 초과로 또한 수행할 수 있다. 한 예는 단계 (III)로부터의 2차 스트림의 후처리가 2개 이상의 플랜트 섹션 사이에 분포된 경우이다. 이는 특히 액체 2차 스트림의 후처리를 위해 하나의 플랜트 섹션이 제공되고 기체 2차 스트림의 후처리를 위해 하나의 플랜트 섹션이 제공된 때의 경우일 수 있다. 예를 들어 언급된 이 경우에, 방법은 서로 나란히 병렬로 수행된 카테고리 (V)의 두 단계 (및 플랜트 섹션), 즉 추가 후처리 유닛에서의 액체 2차 스트림의 후처리 (단계 (Va)) 및 추가 후처리 유닛에서의 기체 2차 스트림의 후처리 (단계 (Vb))를 포함한다.
플랜트 섹션뿐만 아니라, 상기 명백히 상세히 기재된 장치는 주변 기기, 예를 들어 펌프, 열교환기 등을 또한 포함할 수 있다는 것을 알 것이다.
순환 모드는 플랜트 섹션의 몇몇 장치에 걸쳐 확립될 수 있다. 예를 들어, 플랜트 섹션에서 직렬 연결된 복수의 장치의 마지막 장치로부터의 출력 스트림은 이 플랜트 섹션에서 직렬 연결된 장치의 첫 번째 장치에 대한 투입 스트림으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 플랜트 섹션에서 직렬 연결된 복수의 장치의 마지막 장치의 출력 스트림이 이 플랜트 섹션의 첫 번째 장치가 아닌 추가 장치로 재순환된 경우에, 순환 모드를 플랜트 섹션의 장치의 일부분에만 적용하는 것이 또한 가능하다.
순환 모드는 2개 이상의 플랜트 섹션에 걸쳐 또한 확립될 수 있다. 예를 들어, 플랜트 섹션, 예를 들어 정제 단계 (III)로부터 플랜트 섹션의 마지막 장치의 출력 스트림은 상류 플랜트 섹션, 예를 들어 후처리 단계 (II)로부터의 플랜트 섹션의 첫 번째 장치에 대한 투입 스트림으로서 사용할 수 있고, 이 경우에 순환 모드는 예를 들어 언급된 후처리 단계 (II)의 출력 스트림이 정제 단계 (III)에 대한 투입 스트림으로서 사용된다는 점에서 확립된다.
본 발명의 방법의 단계 (I), (II) 및 (III)은 바람직하게는 연속 작동 내에서 수행한다. 바람직하게는, 단계 (IV) 및 (V) 또한 연속 작동 내에서 수행한다.
m1의 정지 (및 적절한 경우 m2의 정지; n개의 기재(i)의 경우에 바람직하게는 모두 n개의 질량 유량 mi의 정지), 즉 단계 (I)의 반응기로의 적어도 하나의 기재(들)의 질량 유량의 정지는 상기 기재된 바와 같이, 제조 플랜트의 섹션의 점검, 유지보수, 복구 및/또는 세정의 목적을 위해 실행된 또는 원료(들) 및/또는 보조제/보조제들의 부족에 의해 유발되었던 중단 동안에, 단계 (I)에서의 반응이 계속해서 일어나지 않음을 보장한다. 각각의 단계 및 상응하는 플랜트 섹션에 대한 (또는 상류 단계 또는 플랜트 섹션에 대한) 투입 스트림으로서의 적어도 하나의 인터럽팅되지 않는 단계 및 상응하는 플랜트 섹션의 이러한 출력 스트림, 및 그의 사용은, 이들 단계 및 상응하는 플랜트 섹션이 각각 "회로에서" 실행되는 것을 보장한다.
이 목적을 위해, 본 발명의 방법이 단계 (III)을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식에서, 본 발명의 효과는 특정한 정도로 분명해진다. 특히 바람직한 한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 단계 (IV) 및 (V)를 또한 포함한다.
본 발명의 추가 바람직한 한 실시양태에서, 단계 (I) 내지 (V) 중 적어도 하나가 수행되는 경우, 이들로부터의 플랜트 섹션의 셧다운의 경우에, 셧다운되지 않은 모든 플랜트 섹션에서의 출력 스트림을 이러한 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용한다.
본 발명의 방법의 장점은 또한 연속적인 플랜트 섹션에서 서로에 기반을 둔 반응을 수행하여, 이러한 방식으로 형성된 반응 생성물에 이와 같이 도달하는 다중스테이지 공정의 경우에 발생한다. 따라서, 추가 바람직한 한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 제3 기재를 동일한 또는 추가의 반응기에서 단계 (I)로부터의 반응의 생성물과 반응시키고, 적어도 하나의 제3 기재를 질량 유량 m3으로 단계 (Ia)의 반응기에 도입하는 추가 단계 (Ia)를 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 다른 가능한 방법은 다수의 반응을, 예를 들어 3, 4, 5, 6개 이상의 연속적인 반응기에서 수행하는 것이다. 따라서, 한 반응기 또는 연속적인 반응기에서의 캐스케이드 반응, 탠덤 반응 또는 도미노 반응 체계가 또한 본 발명의 맥락에서 가능하며, 화학 화합물의 형성에서의 효율성 때문에 또한 유리하고 따라서 바람직하다.
적어도 하나의 기재, 또는 임의로는 모든 기재의 공급이 정지된 경우, 반응이 액체 상 중의 반응이라면, 용매의 공급을 인터럽팅하지 않는 것이 특히 바람직하다. 이것은 첫 번째로, 부산물의 임의의 형성을 막을 수 있고, 두 번째로, 반응 혼합물 중에 덩어리가 형성되지 않는 효과를 유리하게 달성할 수 있다. 따라서 목적하는 생성물을 효율적으로 정제하고, 플랜트 장비, 예를 들어 파이프라인, 밸브 및 펌프의 막힘, 및 사양 미달(off-spec) 물질의 제조를 방지하는 것이 가능하다.
추가로, 적어도 하나의 기재, 또는 임의로는 모든 기재의 공급이 정지된 경우, 반응이 기체 상 중의 반응이라면, 불활성 기체의 공급을 인터럽팅하지 않는 것이 특히 바람직하다. 이것은 첫 번째로, 부산물의 임의의 형성을 막을 수 있고, 두 번째로, 예를 들어 플랜트 장비, 예를 들어 파이프라인, 밸브 및 펌프의 막힘, 및 사양 미달 물질의 제조를 방지하는 효과를 유리하게 달성할 수 있다.
본 발명의 방법의 화학 생성물은 바람직하게는 폴리카르보네이트 또는 그의 전구체 중 하나, 이소시아네이트 또는 그의 전구체 중 하나, 활성 제약 성분, 올레핀, 방향족 화합물, 폴리올레핀 등일 수 있다.
여기서 디- 및 폴리이소시아네이트의 예는 방향족 디- 및 폴리이소시아네이트, 예를 들어 이성질체 또는 이성질체 혼합물로서 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 (mMDI), 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 (pMDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 (MDI)의 혼합물, 순수 이성질체 또는 이성질체 혼합물로서 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI), 크실릴렌 디이소시아네이트 (XDI)의 이성질체, 디이소시아네이토벤젠의 이성질체, 크실렌 2,6-이소시아네이트, 나프틸렌 1,5-디이소시아네이트 (1,5-NDI), 2 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 탄화수소를 기재로 하는 디이소시아네이트, 예를 들어 부탄 1,4-디이소시아네이트, 펜탄 1,5-디이소시아네이트, 헥산 1,6-디이소시아네이트 (HDI), 옥탄 1,8-디이소시아네이트, 노난 1,9-디이소시아네이트, 데칸 1,10-디이소시아네이트, 2,2-디메틸펜탄 1,5-디이소시아네이트, 2-메틸펜탄 1,5-디이소시아네이트 (MPDI), 2,4,4(또는 2,2,4)-트리메틸헥산 1,6-디이소시아네이트 (TMDI), 시클로헥산 1,3- 및 1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산 (IPDI), 2,4- 또는 2,6-디이소시아네이토-1-메틸시클로헥산 (H6-TDI), 1-이소시아네이토-1-메틸-4(3)-이소시아네이토메틸시클로헥산 (AMCI), 1,3(및/또는 1,4)-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산, 비스(이소시아네이토메틸)노르보르난 (NBDI), 4,4'(및/또는 2,4')-디이소시아네이토디시클로헥실메탄, 및 22개 이하의 탄소 원자를 갖는 (시클로)지방족 트리이소시아네이트, 예를 들어 트리이소시아네이토시클로헥산, 트리스(이소시아네이토메틸)시클로헥산, 트리이소시아네이토메틸시클로헥산, 1,8-디이소시아네이토-4-(이소시아네이토메틸)옥탄, 운데칸 1,6,11-트리이소시아네이트, 1,7-디이소시아네이토-4-(3-이소시아네이토프로필)헵탄, 1,6-디이소시아네이토-3-(이소시아네이토메틸)헥산 또는 1,3,5-트리스(이소시아네이토메틸)시클로헥산을 포함한다.
상기 폴리이소시아네이트에 상응하는 아민은 방향족 디- 및 폴리아민, 예를 들어 이성질체 또는 이성질체 혼합물로서 메틸렌디페닐디아민 (mMDA), 폴리메틸렌폴리페닐폴리아민 (pMDA), 메틸렌디페닐디아민과 폴리메틸렌폴리페닐폴리아민 (MDA)의 혼합물, 순수 이성질체 또는 이성질체 혼합물로서 톨릴렌디아민 (TDA), 크실릴렌디아민 (XDA)의 이성질체, 디아미노벤젠의 이성질체, 2,6-크실리딘, 나프틸렌-1,5-디아민 (1,5-NDA), 2 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 지방족 또는 시클로지방족 탄화수소를 기재로 하는 디아민, 예를 들어 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산 (HDA), 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 2,2-디메틸-1,5-디아미노펜탄, 2-메틸-1,5-펜탄디아민 (MPDA), 2,4,4(또는 2,2,4)-트리메틸-1,6-디아미노헥산 (TMDA), 1,3- 및 1,4-디아미노시클로헥산, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸시클로헥산 (IPDA), 2,4- 또는 2,6-디아미노-1-메틸시클로헥산 (H6-TDA), 1-아미노-1-메틸-4(3)-아미노메틸시클로헥산 (AMCA), 1,3(및/또는 1,4)-비스(아미노메틸)시클로헥산, 비스(아미노메틸)노르보르난 (NBDA), 4,4'(및/또는 2,4')-디아미노디시클로헥실메탄, 22개 이하의 탄소 원자를 갖는 (시클로)지방족 트리아민, 예를 들어 트리아미노시클로헥산, 트리스(아미노메틸)시클로헥산, 트리아미노메틸시클로헥산, 1,8-디아미노-4-(아미노메틸)옥탄, 운데칸-1,6,11-트리아민, 1,7-디아미노-4-(3-아미노프로필)헵탄, 1,6-디아미노-3-(아미노메틸)헥산 또는 1,3,5-트리스(아미노메틸)시클로헥산이다.
상응하는 아민을 포스겐과 반응시키는 것에 의한 상기 열거된 폴리이소시아네이트의 산업적 규모 제조는 오랫동안 선행 기술분야로부터 공지되었고, 반응은 기체 또는 액체 상에서 그리고 배치식 또는 연속식으로 수행되었다 (W. Siefken, Liebigs Ann. 562, 75-106 (1949)). 1차 아민 및 포스겐으로부터 유기 이소시아네이트를 제조하는 방법은 이미 앞서 여러 번 기재되었고; 예를 들어 문헌 (G. Wegener et al. Applied Catalysis A: General 221 (2001), p. 303 - 335, Elsevier Science B.V. and Ullmanns Encyklopaedie der technischen Chemie [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry], 4th ed. (1977), volume 13, p. 351 to 353)을 참조한다.
생산 용량 면에서, MDI 및 TDI는 세계적으로 가장 중요한 폴리이소시아네이트 생성물이다.
MDI의 현대 산업적 규모의 제조는 연속식이고, 반응은 EP 1 616 857 B2 및 EP 1 873 142 B1에 기재된 바와 같이 단열 포스겐화로서 수행된다. 조 MDI의 후처리는 예를 들어 US 5 136 087 (B), EP 1 854 783 A2, EP 1 475 367 B1 또는 그 밖에 EP 1 686 112 A1에 기재되어 있다.
산업에서 TDI의 연속식 제조는, 예를 들어 EP-A-2 196 455, EP-A-0 289 840, EP-A-0 570 799, EP-B-1 935 875 및 EP-B-1 935 876에 기재된 바와 같이, 기체 상으로, 또는 예를 들어 EP 0 322 647 B1, WO 2013/139703 A1, EP 314 985 B1, EP 1 371 636 B1, EP 1 371 635 B1 및 EP 1 413 571 B1에 기재된 바와 같이, 액체 상으로 실시된다.
MDI의 전구체는 MDA이다. MDA는 결과적으로 아닐린과 포름알데히드의 응축에 의해 제조된다. 아닐린은 니트로벤젠의 수소화에 의해 수득된다. 니트로벤젠은 결과적으로 벤젠의 니트로화를 통해 생성되고, 이것은 개별 중간체를 통해 MDI의 제조를 위한 석유화학의 기초가 된다.
MDA의 연속식 또는 배치식 제조는, 예를 들어 EP 1 616 890 A1, US-A-5286760, EP-A-451442 및 WO-A-99/40059에 개시되어 있다.
등온 또는 단열 모드의 아닐린의 연속식 제조는, 예를 들어 GB 1 452 466 A1, EP 0 011 090 A1 또는 EP 0 944 578 A2 (등온 모드) 및 EP 0 696 574 B1, EP 0 696 573 B1, EP 1 882 681 A1 (단열 모드)에 기재된 바와 같이, 일반적으로 니트로벤젠의 촉매 수소화에 의해 산업적 규모로 실시된다. 고정 촉매 층을 갖는 언급된 방법뿐만 아니라, 유동화 촉매 층을 갖는 방법은, 예를 들어 DE 1114820 B, DE 1133394 B 또는 WO 2008/034770 A1에 또한 기재되었다.
오늘날 표준인 니트로벤젠의 산업적 규모의 제조 방법은, 일반적으로 혼합 산으로 지칭되는, 황산과 질산의 혼합물에 의한 벤젠의 단열 니트로화의 개념에 본질적으로 해당한다. 이러한 방법은 US 2,256,999에서 처음으로 청구되었고, 예를 들어 EP 0 436 443 B1, EP 0 771 783 B1 및 US 6 562 247 B2에 현행 실시양태로 기재되어 있다. 혼합 산을 사용한 벤젠의 니트로화 등온 방법은, 예를 들어 EP 0 156 199 B1에 기재된 바와 같이 또한 공지되어 있다.
TDI의 전구체는 TDA이다. TDA는 결과적으로 디니트로톨루엔 (DNT)의 수소화에 의해 수득된다. DNT는 결과적으로 톨루엔의 니트로화를 통해 생성되고, 이것은 개별 중간체를 통해 TDI의 제조를 위한 석유화학의 기초가 된다.
등온 및/또는 단열 모드의 TDA의 최신 연속식 제조는, 예를 들어 WO 2011/086050 A1 및 그 안에 인용된 참고문헌에 상세히 기재된 바와 같이, 일반적으로 DNT의 촉매 수소화에 의해 산업적 규모로 실시된다.
니트로화 산 (질산과 황산의 혼합물)을 사용한 톨루엔의 니트로화에 의한 디니트로톨루엔의 제조는 이미 수많은 공보 및 특허 출원의 대상이 되어 왔다 (Ullmanns Enzyklopedie der technischen Chemie, 4th edition, volume 17, page 391 ff, 1979, Verlag Chemie Weinheim / New York). 산업적 규모 제조는, 예를 들어 문헌 (H. Hermann, J. Gebauer, P. Konieczny, "Industrial Nitration of Toluene to Dinitrotoluene" in ACS-Symposium, Series 623, 234-249, 1996, ed. L.F.Albright, R.V.C Carr, R.J. Schmitt)에 기재된 바와 같이, 촉매로서 황산의 존재하에 질산을 사용한 연속식 모드의 등온 방법에 의해 대부분 실시된다.
여기서 인용된 폴리카르보네이트의 예는 폴리카르보네이트 및 그의 전구체, 예를 들어 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 히드록실 기를 함유한 다른 전구체이다.
본 발명은:
하기 플랜트 섹션:
(I) 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 복수의 (특히 두) 기재의 전환을 실행하기 위한 반응기,
(II) 반응기 (I)에서 수득된 생성물 혼합물로부터의 조 생성물과 함께 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하기 위한 후처리 장치, 및 임의로 그리고 바람직하게는, 하기 플랜트 섹션 (III) 내지 (V):
(III) 후처리 장치 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물을 제공하고, 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 제거하기 위한 정제 장치,
(IV) 후처리 장치 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛,
(V) 정제 장치 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛
을 포함하는, 화학 생성물 또는 화학 조성물의 제조를 위한 플랜트를 추가로 제공하며,
여기서 플랜트는, 존재하는 경우, 하나 이상의 플랜트 섹션 (I) 내지 (V)의 셧다운의 경우에, 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 추가의 도입이 일어나지 않고, 서로 독립적으로 또는 동시에, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 적어도 하나의 플랜트 섹션에서, 출력 스트림을 재순환시키고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 사용할 수 있도록 구성된 것이다. "존재하는 경우, 하나 이상의 플랜트 섹션 (I) 내지 (V)의 셧다운의 경우에, 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 추가의 도입이 일어나지 않는" 그러한 방식으로의 플랜트의 구성은, 플랜트 섹션의 셧다운 이전에 또는 그와 동시에, 기재 공급이 인터럽팅된다는 것이고; 다시 말해서, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 적어도 하나의 플랜트 섹션에서의 순환 모드의 확립 이전에 또는 그와 동시에, 기재 공급이 인터럽팅된다는 것을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 장치의 면에서, 이것은 다양한 방법으로, 예를 들어 하나 이상의 플랜트 섹션의 셧다운시 (하나 이상의 플랜트 섹션의 순환 모드로의 조정시) 기재 공급을 자동적으로 인터럽팅하는 공정 제어 유닛의 혼입에 의해 달성될 수 있다. 인터럽팅된 기재 공급의 경우에만 순환 모드로의 조정을 가능하게 하는 배리어 회로의 셋업을 마찬가지로 생각할 수 있다. 적합한 소프트웨어 및 하드웨어 제품은 상업적으로 입수가능하고 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 임의의 필요한 프로그래밍 및 적응 작업은 통상의 기술자에게 통상적인 일상적 의무 내에 있다. 이러한 플랜트는 본 발명의 방법을 수행할 수 있도록 특별히 구성된 것임이 자명할 것이다. 이와 같이 언급된 플랜트 섹션은 본 발명의 방법의 단계에 상응한다. 따라서, 본 발명의 방법의 장점 및 효과는 또한 본 발명의 플랜트에도 적용된다.
본 발명의 플랜트의 한 바람직한 실시양태에서, 서로 독립적으로 또는 동시에, 중단에 의해 영향을 받지 않는 모든 다른 플랜트 섹션에서의 출력 스트림은 재순환되고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용될 수 있다.
한 바람직한 구성에서, 서로 독립적으로, 중단에 의해 영향을 받지 않는 모든 다른 플랜트 섹션 또는 반응기에서의 덩어리 출력 스트림은 재순환되고 각각의 플랜트 섹션 또는 반응기를 위한 덩어리 투입 스트림으로서 다시 사용될 수 있다. 한 대안적 구성에서, 동시에, 중단에 의해 영향을 받지 않는 모든 다른 플랜트 섹션에서의 출력 스트림은 재순환되고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용될 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 플랜트는 화학 생성물 또는 생성물 조성물의 정제 (III)을 위한 플랜트 섹션을 포함한다. 보다 바람직하게, 본 발명의 플랜트는 플랜트 섹션 (II) 및 (III)으로부터 각각 수득된 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛 (IV) 및 (V)를 포함한다.
m1의 정지 (및 적절한 경우 m2의 정지; n개의 기재(i)의 경우에 바람직하게는 모두 n개의 질량 유량 mi의 정지), 즉 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 질량 유량 (적절한 경우 모든 기재의 질량 유량)의 정지는, 상기 기재된 바와 같이, 제조 플랜트의 섹션의 점검, 복구, 유지보수 및/또는 세정의 목적을 위해 실행된 또는 원료(들) 및/또는 보조제/보조제들의 부족에 의해 유발되었던 중단 (하나 이상의 플랜트 섹션의 셧다운) 동안에, 단계 (I)에서의 반응이 계속해서 일어나지 않음을 보장한다.
적어도 하나의 기재, 또는 임의로는 모든 기재의 공급이 정지된 경우, 반응이 액체 상 중의 반응이라면, 용매의 공급을 인터럽팅하지 않는 것이 여기서 특히 바람직하다. 이것은 첫 번째로, 부산물의 임의의 형성을 막을 수 있고, 두 번째로, 예를 들어 반응 혼합물 중에 덩어리가 형성되지 않는 효과를 유리하게 달성할 수 있다. 따라서 목적하는 생성물을 효율적으로 정제하고, 플랜트 장비, 예를 들어 파이프라인, 밸브 및 펌프의 막힘, 및 사양 미달 물질의 제조를 방지하는 것이 가능하다.
추가로, 적어도 하나의 기재, 또는 임의로는 모든 기재의 공급이 정지된 경우, 반응이 기체 상 중의 반응이라면, 불활성 기체의 공급을 인터럽팅하지 않는 것이 특히 바람직하다. 이것은 첫 번째로, 부산물의 임의의 형성을 막을 수 있고, 두 번째로, 예를 들어 플랜트 장비, 예를 들어 파이프라인, 밸브 및 펌프의 막힘, 및 사양 미달 물질의 제조를 방지하는 효과를 유리하게 달성할 수 있다.
둘 이상의 제조 라인 또는 반응기 라인이 병렬로 작동되는 경우, 첫 번째로 본 발명에 따라 하나 이상의 플랜트 섹션을 작동하지 않는 한 제조 라인 또는 반응기 라인 중에 두고, 필요한 경우, 하나 이상의 수반된 플랜트 섹션의 셧다운에 대하여 연속적으로, 다른 제조 라인(들) 또는 반응기 라인(들)을 본 발명에 따라 작동시키는 것이 가능하다. 대안적으로, 필요한 경우, 본 발명의 방법에 따라 본 발명의 플랜트의 하나 이상의 수반된 플랜트 섹션의 셧다운에 대하여 동시에 또는 거의-동시에 모든 제조 라인 또는 반응기 라인을 작동시키는 것이 본 발명의 맥락에서 또한 가능하다.
본 발명은, 플랜트가 하기 플랜트 섹션:
(I) 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 복수의 (특히 두) 기재의 전환을 실행하기 위한 반응기,
(II) 반응기 (I)에서 수득된 생성물 혼합물로부터의 조 생성물과 함께 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하기 위한 후처리 장치, 및 임의로 그리고 바람직하게는, 하기 플랜트 섹션 (III) 내지 (V):
(III) 후처리 장치 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물을 제공하고, 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 제거하기 위한 정제 장치,
(IV) 후처리 장치 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛,
(V) 정제 장치 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛
을 포함하는 것인, 제조 공정의 셧다운 동안의 화학 생성물 또는 생성물 조성물의 제조를 위한 플랜트의 작동 방법을 추가로 제공하며,
상기 방법은:
(i) 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 모든 기재의 공급을 정지시키는 단계,
(ii) 각각의 플랜트 섹션의 출력 스트림을 이 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 사용하는 방식으로 적어도 하나의 플랜트 섹션을 실행시키는 단계;
(iii) 적어도 하나의 플랜트 섹션을 셧다운시키는 단계
를 포함한다.
단계 (ii)는 본 발명의 제1 대상의 방법에서 취해진 조치들을 포함한다. 따라서, 본 발명의 순환 모드의 상기 조치들에 대한 언급이 이루어지고; 따라서 이 시점에서 이들을 다시 상세히 반복하지는 않는다. 작동될 수 있는 플랜트는 또한 바람직하게는 본 발명에 따른 플랜트이다. 따라서 본 방법에 의해, 본 발명의 상기 장점을 달성하는 것이 또한 가능하다.
한 바람직한 실시양태에서, 방법은:
(iv) 단계 (iii)에서 셧다운된 적어도 하나의 플랜트 섹션을 임의로 개방하는 단계;
(v) 단계 (iii)에서의 플랜트 섹션 셧다운 중에 유지보수, 세정, 점검 및/또는 복구 조치를 수행하는 단계;
(vi) 단계 (v)로부터의 적어도 하나의 플랜트 섹션을 임의로 폐쇄하고 임의로 불활성화하는 단계;
(vii) 단계 (vi)으로부터의 적어도 하나의 플랜트 섹션을 시동하는 단계;
(viii) 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 공급을 개시하는 단계
를 포함한다.
이러한 방식으로, 유지보수, 점검, 세정, 오버홀 및/또는 복구 조치가 화학 화합물의 제조를 위한 플랜트에서 폐기물을 피하면서 고효율 및 시간-절약형 방식으로 수행될 수 있는 방법이 제공된다.
추가 바람직한 한 실시양태에서, 단계 (ii)는 특히 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 덩어리 투입 스트림으로서의 각각의 플랜트 섹션의 출력 스트림의 전용을 포함한다. 본 발명의 제1 대상에서와 같이, 회로에서 두 플랜트 섹션을 함께 실행시키는 것이 또한 가능하다. 이것은 병렬 연결된 또는 직렬 연결된 플랜트 섹션을 의미할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것이다:
도 1은 규칙적 작동 중인 화학 생성물 또는 화학 조성물을 위한 제조 플랜트를 나타낸다:
두 기재(1 및 2)를 반응기(1000)에 공급한다. 후처리 장치(2000)에서 생성된 반응 혼합물(3)을, 예를 들어 수성 상(4), 예를 들어 기체 2차 성분을 포함한 기체 상(5), 및 생성물-함유 유기 상(6)으로 분리한다. 이것은, 예를 들어 간단한 상 분리 장치에서 달성될 수 있다. 정제 장치(3000)에서 스트림(6)을 정제하여 목적하는 생성물(8)을 제공하고, 2차 성분(7)을 분리한다. (3000)은, 예를 들어 증류 장치일 수 있으며 여기서 생성물(8)로부터 저비점 2차 성분(7)이 분리된다.
도 2는 본 발명의 순환 모드의 한 가능한 구성을 나타낸다:
반응기(1000)는, 예를 들어 유지보수 작업을 수행하기 위해서 작동하지 않게 두어야 한다. 이 목적을 위해, 기재(1 및 2)의 공급은 인터럽팅된다. 나타낸 실시양태에서, 증류 칼럼(3000)으로부터의 저부 출력물(8)은 상 분리 장치(2000)로 그리고 거기서부터 다시 증류 칼럼(3000)으로 유도된다.
도 3은 본 발명의 순환 모드의 추가 가능한 구성을 나타낸다:
상 분리 장치(2000)는, 예를 들어 유지보수 작업을 수행하기 위해서 작동하지 않게 두어야 한다. 이 목적을 위해, 기재(1 및 2)의 공급은 인터럽팅된다. 나타낸 실시양태에서, 반응기 출력물(3)은 반응기(1000)로 재순환된다. 동시에, 증류 칼럼(3000)으로부터의 저부 출력물(8)은 다시 후자로 재순환된다.
도 4는 본 발명의 순환 모드의 추가 가능한 구성을 나타낸다:
증류 칼럼(3000)은, 예를 들어 유지 유지보수 작업을 수행하기 위해서 작동하지 않게 두어야 한다. 이 목적을 위해, 기재(1 및 2)의 공급은 인터럽팅된다. 나타낸 실시양태에서, 상 분리 장치(2000)로부터의 유기물 출력물(6)은 반응기(1000)로 그리고 거기서부터 상 분리 장치(2000)로 재순환된다. (2000) 중에 여전히 존재하는 수성 상의 잔류량은 방출되거나 또는 장치에 남아 있다.
본 발명의 방법은 다음의 장점을 초래한다:
i) 플랜트의 이용가능성이 증가하기 때문에, 제조 셧다운 동안에 플랜트의 정지 및 재개시에 소요되는 시간이 크게 줄어들므로, 생산성에서의 증가.
ii) 더 큰 플랜트 용량을 위한 자본 비용의 부재.
iii) 연장된 셧다운 시간의 버퍼링을 위한 더 큰 최종 생성물 탱크에 대한 자본 비용이 없다.
iv) 추가로 정제되어야 하는 과잉 폐기물, 폐수 및 오프가스의 회피. 이는 플랜트가 완전히 재개시되어야 하는 경우에 발생할 것이다.
v) 많은 경우에, 재개시에 필요한 셧다운 플랜트 섹션에 요구되는 준비, 예컨대 보조제 및 공급원료의 가열 또는 장비의 가열 등에 대한 필요가 없기 때문에 에너지 절약이 발생한다.
vi) 많은 경우에, 보조제, 예컨대 응축물 및 질소의 절약이 있다.
vii) 셧다운의 경우에 펌프 또는 압축기의 스위치가 꺼질 때 그의 슬립-링 밀봉이 재개시마다 악화되므로, 복구를 필요로 하는 펌프 또는 압축기의 민감성은 감소된다. 따라서, 후속적 복구가 방지되고, 이것은 다시 플랜트의 생산성 및 유지보수 비용에 긍정적인 효과를 갖는다.
이러한 장점 i) 내지 vii)은 개별적으로 또는 유리하게는 조합으로 각각 발생할 수 있다.
특히 펌프를 비롯한 파이프라인을 재순환시키고, 장치 및 추가의 공정 제어 기술에서 개조하기 위한 추가의 자본 비용이 본 발명의 방법 및 본 발명의 플랜트에 허용되어야 하므로, 원칙적으로, 제조 셧다운시 에너지를 절약하고 유지보수 조치 기한에 집중할 수 있기 위해서, 기술자는 전체 플랜트를 셧다운할 가능성이 훨씬 더 많을 것이기 때문에, 본 발명의 절차의 성공은 통상의 기술자에게 놀라운 것이다.
본 발명은 이하에서 실시예에 의해 예시될 수 있다.
실시예
ppm 또는 % 단위의 함량 수치는 각각의 물질/스트림의 총 질량을 기준으로 한 질량부이다. 분석 값은, 달리 명시되지 않는 한 기체 크로마토그래피에 의해 결정되었다.
실행-중 제조 플랜트에서의 니트로벤젠의 제조에 대한 일반 조건
50 t/h의 니트로벤젠의 제조 로드에서, 황산 스트림, 질산 스트림, 새 벤젠 스트림 및 복귀 벤젠 스트림을 니트로화 반응기에 계량 투입했다. 질산을 기준으로, 5% 내지 10% 과잉의 벤젠을 사용했다. 단열 반응 체계에서 니트로벤젠을 제공하는 벤젠에 의한 질산의 전환의 완료시, 이제 약 130℃에 있는, 반응 생성물을 상 분리 장치로 공급했고 여기서 반응 생성물은 유기 상 (= 조 니트로벤젠, 벤젠뿐만 아니라 니트로벤젠도 또한 함유함) 및 수성 상 (= 폐산, 적은 비율의 니트로벤젠 및 벤젠뿐만 아니라 황산도 또한 함유함)으로 분리되었다. 증발기에서 압력을 갑자기 저하시키는 것에 의해 주로 황산을 포함하는 수성 상에 물의 플래시 증발을 실시했고, 이 방식으로 농축시켰다. 재사용을 위해 진한 황산을 황산 탱크에서 저장했다. 상 분리 장치에서 제거된 후, 조 니트로벤젠을 조 니트로벤젠 냉각 작동으로 약 50℃로 냉각시키고 세척 작동으로 보냈다. 니트로페놀 및 염을 실질적으로 제거했고 이 방식으로 수득된 정제된 조 니트로벤젠의 스트림을 다시 가열했고, 증류 칼럼에서, 오버헤드에서 제거되는 물, 벤젠 및 다른 저비점 물질을 제거하여, 무수 순수 니트로벤젠을 제공했다. 증류 칼럼으로부터 응축된 상단 생성물을 상 분리 장치에 공급했고 여기서 상단 생성물은 유기 상 (벤젠을 포함함) 및 수성 상으로 분리되었다. 유기 상을 중간에 버퍼 탱크에 저장했고, 이미 상기에 기재된 바와 같이, 거기서부터 다시 반응을 위한 니트로화 반응기의 공급물로 실행시켰다. 이러한 플랜트의 전력 소비량은 약 890 ㎾/h이었다.
이 방식으로 제조된 니트로벤젠은 전형적으로 약 99.96% (GC)의 순도, 0.0028% (GC)의 잔류 벤젠 함량, 0.0273% (GC)의 1,3-디니트로벤젠 함량 및 < 5 ppm (HPLC)의 니트로페놀 함량을 가졌다. 추가로, 니트로벤젠은 0.0079%의 물 함량 (카를 피셔(Karl Fischer)에 따라 결정됨)을 가졌다.
비교 실시예 1: 플랜트의 완전 정지, 세정 조치 및 플랜트의 재개시가 있는 제조 플랜트의 짧은 셧다운
플랜트의 짧은 셧다운은 니트로화 영역에서 세정 작동을 수행하기 위해 사용되었다. 이 목적을 위해, 플랜트는 완전히 정지되었는데, 즉 니트로화, 세척, 증류, 산성수 후처리 및 알칼리성 폐수 후처리가 정지되었다. 세정 작동 동안에 에너지 공급의 스위치를 껐다. 세정 작동 후에, 플랜트는 다시 시동되었고, 이를 위해 사전에 전체 플랜트를 불활성화, 충전 및 가열하는 것이 필요했다.
플랜트의 완전 정지를 위한 절차:
우선, 니트로화는 셧다운되었다: 벤젠 및 질산의 투입 스트림을 위한 계량 펌프의 스위치를 껐다. 벤젠 및 질산 원료 후 5분에 플래시 증발기로부터 증기가 멈추었다. 모든 유기물이 니트로화기(nitrator), 상 분리 장치, 플래시 증발기 및 순환 황산 저장소 탱크로 이루어진 니트로화 회로로부터 방출될 때까지 황산의 순환을 1시간 동안 계속했다. 이어서 100℃에서의 황산의 순환은 순환 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 인터럽팅되었다. 니트로화기, 상 분리 장치 및 플래시 증발기를 스탠딩 황산하에 방치했다. 남은 순환 황산은 황산 저장소 탱크 내에 있었다. 황산의 총 재고량(inventory)은 74톤이었다. 순환 펌프와 동시에, 플래시 증발기로의 진공 펌프의 스위치를 끄고 질소로 진공을 약화시켰다. 이어서 니트로화 회로는 정지해 있었다. 소요된 시간은 2시간이었고, 진공을 약화시키지 않으면서는 1시간이었다.
그 후에, 산성수 저장소 탱크로부터 산성수 스트리퍼로 산성 폐수의 공급을 인터럽팅함으로써 산성수 후처리는 셧다운되었다. 산성수 스트리퍼 및 저부 펌프로의 스트리퍼의 증기는 정지되었다. 이어서 산성수 후처리는 정지해 있었다. 소요된 시간은 5분이었다.
그 다음에, 조 니트로벤젠 탱크부터 산성 세척으로의 조 니트로벤젠 공급을 인터럽팅함으로써 세척은 셧다운되었다. 산성, 알칼리성 및 중성 세척을 통한 조 니트로벤젠 경로는 각각의 세척의 조 니트로벤젠 상류를 위한 토출 펌프를 정지시킴으로써 정지되었다. 세척은 48℃의 작동 온도를 가졌고 조 니트로벤젠으로 충전된 채 남아 있었다. 동시에, 산성, 알칼리성 및 중성 세척수 경로는 각각의 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 정지되었다. 소요된 시간은 5분이었다.
이어서 조 니트로벤젠의 공급을 인터럽팅하고 증류 칼럼에서 증기를 없애 줌으로써 증류는 셧다운되었다. 그 직후에, 저부 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 생성물 방출은 인터럽팅되었고, 벤젠 펌프를 정지시키는 것에 의해 칼럼의 상단에서의 복귀 스트림은 정지되었다. 진공 펌프의 스위치를 끄고 질소로 배기시킨 후, 증류는 정지해 있었다. 소요된 시간은 5분이었다.
마지막으로, 열 압력 분해를 순환 모드로 설정하고 압력 분해로의 증기를 정지시킴으로써 알칼리성 폐수 후처리는 셧다운되었다. 동시에, 폐수 펌프의 스위치를 끄고 스트리퍼로의 증기를 정지시킴으로써 스트리퍼로의 및 스트리퍼로부터의 알칼리성 폐수의 공급 및 제거는 정지되었다. 소요된 시간은 5분이었다. 순환수가 100℃ 미만으로 냉각되자마자, 10시간 후에 열 압력 분해 (TDZ)의 순환 모드는 정지되었다.
완전 정지는 장치, 펌프 및 파이프라인의 퍼징 및 비움 없이 총 2시간이 소요되었고, TDZ의 정지는 무시하였다. 최신 자동화 제조 플랜트에서, 정지 작동에 필요한 인원의 수는 단지 작은 역할만 한다.
세정 조치를 위한 절차:
상 분리 장치로부터 조 니트로 탱크로의 조 니트로벤젠의 공급시 벤젠 예열기에서 방해물을 치우는 것이 필요했다:
우선, 추가 유기 물질이 세정해야 하는 벤젠 예열기로 흐를 수 없도록, 상 분리 용기에서의 수준을 50%까지 저하시켰다. 후속적으로, 조 니트로벤젠 및 미량의 황산을 제거하기 위해서, 상 분리 장치와 벤젠 예열기 사이에 장착된 퍼징 스터브를 통해 1시간 동안 응축물로 벤젠 예열기를 퍼징했다. 퍼지 응축물은 산성 세척으로 갈라졌다. 그 후에, 벤젠 예열기는 유입구 및 배출구로 기계적으로 분할되었고, 물 처리 플랜트로의 2개의 추가 퍼징 스터브를 사용하여 방해물로 여겨지는 벤젠 예열기에서의 흑색 침전물을 다량의 응축물로 헹구었다. 소요된 시간은 3시간이었다. 모두 3개의 퍼징 스터브를 분해한 후, 벤젠 예열기의 유입구 및 배출구를 장착했다. 이를 위해 소요된 시간은 2시간이었다. 그 후에, 영향을 받은 파이프라인을 여러 번 가열 및 냉각시켰고, 이 동안에 플랜지 연결은 새 밀봉으로 다시 조여졌다. 소요된 시간은 2시간이었다.
세정 조치는 총 8시간이 소요되었다. 최신 자동화 제조 플랜트에서, 세정 조치를 위한 준비, 즉 플랜트의 부분 비움, 유입구 및 배출구가 있는 벤젠 예열기의 예비 세정을 위한 퍼징 스터브의 장착 및 응축물에 의한 후속적 예비 세정에 필요한 인원의 수는 중요한 역할을 한다. 이 경우에, 1명의 추가 제조 작업자가 필요하다. 세정 조치를 위한 파이프라인의 분해 및 조립을 위한 노동자 및 세정 인원 자체가 마찬가지로 필요하다.
플랜트의 재개시를 위한 절차:
전체 제조 플랜트에서의 진공 펌프는 사전에 작동 중에 두었다. 상 분리 장치 및 세정된 벤젠 예열기는 100 ㎥ (STP)의 질소로 불활성화되었다.
먼저, 세척은 조 니트로벤젠 펌프를 개시하여 조 니트로벤젠 탱크로부터 산성 세척으로의 조 니트로벤젠 공급을 작동 중에 두는 것에 의해 개시되었다. 그 후에, 각각의 펌프의 스위치를 켜는 것에 의해 산성, 알칼리성 및 중성 세척수 경로는 개시되었다. 이어서 산성, 알칼리성 및 중성 세척을 통한 조 니트로벤젠 경로는 각각의 세척의 조 니트로벤젠 상류를 위한 토출 펌프의 스위치를 켜는 것에 의해 개시되었다. 조 니트로벤젠 및 세척수로 충전된 세척 장치는 45℃에 있었고 제조 플랜트를 개시한 후에 다시 48℃까지 서서히 가온시켰다.
일단 중성 세척의 마지막 스테이지가 3 t/h의 응축물 중에 공급하는 것에 의해 작동 중에 놓인 경우, 진공을 증류 칼럼에 적용하고 조 니트로벤젠을 45℃에서 마지막 중성 세척에서 증류 칼럼으로 실행시킴으로써 증류는 개시되었다. 그 후에, 칼럼의 저부 펌프가 개시되었고 조 니트로벤젠은 조 니트로벤젠 탱크로 흘렀다. 이어서 증류 칼럼은 2 t/h의 16 bar 증기가 공급되었고 170℃까지 가열되었다. 칼럼의 상단에서 50℃에서, 환류는 벤젠 펌프를 작동시킴으로써 작동 중에 있게 되었다. 세척 및 증류는 4.5시간 후에 제조 플랜트를 재개시할 준비가 되었다.
세척 및 증류와 병행하여, 산성수 후처리는 1 t/h의 6 bar 증기를 가해 산성수 스트리퍼를 가열하고 스트리퍼의 저부 펌프를 작동시키는 것에 의해 개시되었다. 후속적으로, 산성수 저장소 탱크로부터 산성수 스트리퍼로의 산성 폐수의 공급을 개시하였다. 이어서 산성수 후처리는 제조 플랜트를 재개시할 준비가 되었다. 기체 크로마토그래피에 의한 유기물에 대한 산성 폐수의 분석을 포함하여 산성수 스트리퍼를 개시하는데 소요된 시간은 1시간이었다.
세척 및 증류와 병행하여, 알칼리성 폐수 후처리는 순환수를 85℃ 내지 285℃에 있게 하기 위해서, 순환 모드 중에 있었던 열 압력 분해에 0.6 t/h의 110 bar 증기를 공급함으로써 개시되었다. 알칼리성 폐수를 방출하기 2시간 전에, 스트리퍼에 0.5 t/h의 6 bar 증기를 공급하고 폐수 펌프를 작동시킴으로써 스트리퍼로의 및 스트리퍼로부터의 알칼리성 폐수의 유입 및 유출이 개시되었다. 소요된 시간은 8시간이었다.
세척 및 증류하기 전 1시간 30분에 제조 플랜트를 재개시할 준비가 되었고, 산성수 후처리가 순환 모드로 실행중인 후에, 황산 순환 펌프가 작동되었고 황산은 니트로화기, 상 분리 장치, 플래시 증발기 및 황산 저장소 탱크를 통해 순환 중에 흐르게 되었다. 플래시 증발기에서, 진공이 개시되었고 이어서 2.4 t/h의 6 bar 증기가 적용되었으며, 이것은 순환 황산을 개시 온도로 가열하였다. 이 작동은 93℃로 냉각된 순환 황산이 100℃까지 가열될 때까지 1시간이 소요되었다.
4.5시간 후에, 세척 및 증류는 작동할 준비가 되었고 제조 플랜트는 50%의 명판 용량으로 벤젠 및 질산 펌프를 작동시킴으로써 개시되었고, 이것은 25 t/h의 니트로벤젠의 제조 산출량에 상응했다. 1분 후에, 반응 생성물은 상 분리 장치에 도달했고 산성수 스트리퍼는 산성 폐수의 방출로 설정되었고 증류의 저부 칼럼은 니트로벤젠 최종 생성물의 생성물 방출로 설정되었다. 최신 제조 플랜트에서 자동화된, 명판 로드까지 제조 플랜트를 실행시키는 것은 또 다른 1시간이 소요되었다.
세정 조치를 비롯한, 플랜트의 정지 및 시동에 필요한 에너지 및 보조제 및 소요된 시간의 평가:
조치에 소요된 총 시간은 15시간이었다. 이것은 충분한 인원이 이용가능하고 기술적 어려움이 발생하지 않는 경우에 적용된다. 세정 자체에 소요되는 시간은 8시간이었다. 셧다운의 경우, 2.5시간이 필요했다. 시동은 4.5시간이 소요되었다.
따라서, 총 775 톤의 니트로벤젠 생산량이 손실되었다. 증기 소비량은 4.4 톤의 6 bar 증기, 8 톤의 16 bar 증기 및 4.8 톤의 110 bar 증기였다. 플랜트의 정지시 그리고 조치 동안에, 증기는 소비되지 않았다. 정지 동안의 질소의 소비량은 550 ㎥ (STP)였고 플랜트의 시동 동안에는 100 ㎥ (STP)였다. 응축물의 소비량은 15.5 ㎥ (열교환기의 퍼징을 위해 2 ㎥ 그리고 중성 세척의 시동을 위해 13.5 ㎥)였다. 전력의 소비량은 총 6130 ㎾였다. 플랜트의 정지 동안에, 1100 ㎾는 TDZ에, 180 ㎾는 니트로화에, 그리고 445 ㎾는 세척에 필요했다. 플랜트의 시동 동안에, 4005 ㎾는 세척에 그리고 400 ㎾는 순환 황산 펌프에 필요했다. 세정 조치 동안에, 전력은 소비되지 않았다.
실시예 1: 세정 조치에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 섹션에서의 순환 모드, 세정 조치 및 플랜트의 재개시가 있는 제조 플랜트의 짧은 셧다운
플랜트의 짧은 셧다운은 니트로화 영역에서 세정 작동을 위해 사용되었다. 이 목적을 위해, 니트로화 영역은 완전히 정지되었고, 다른 플랜트 섹션, 예컨대 세척, 증류, 및 산성 및 알칼리성 폐수 후처리는 순환 모드 중에 있게 되었다. 세정 작동 동안에 니트로화 영역에서만 에너지 공급의 스위치를 껐다 (진공은 계속 대기 중에 있었다). 세정 작동 후에, 플랜트는 다시 시동되었고, 이를 위해 니트로화 영역만 완전히 불활성화, 충전 및 가열하는 것이 필요했다.
니트로화의 완전 정지 및 순환 모드로의 남은 플랜트 섹션의 조정을 위한 절차:
먼저, 산성수 후처리는 스트리퍼의 저부 펌프에 의해 폐수 채널로의 산성 폐수의 방출을 다시 산성수 저장소 탱크로 전환함으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 산성수 스트리퍼로의 증기는 1.2 t/h의 6 bar 증기에서 0.7 t/h의 6 bar 증기로 스로틀링되었고(throttled), 10 ㎾/h를 필요로 하는, 산성수 펌프에 의한 산성수 저장소 탱크로부터 산성수 스트리퍼로의 산성수의 공급은 20 ㎥에서 13 ㎥로 감소되었다. 순환 모드로의 산성수 후처리의 전환은 자동화에 의해 33초 내에 수행했다.
그 다음에, 알칼리성 폐수 후처리는 열 압력 분해 (TDZ)의 고압 펌프에 의해 폐수 채널로의 TDZ의 알칼리성 폐수의 방출을 다시 알칼리성 폐수 저장소로 전환함으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 55 ㎾/h를 필요로 했다. 압력 분해로의 증기는 0.32 t/h의 110 bar 증기에서 0.20 t/h의 110 bar 증기로 스로틀링되었고, 알칼리성 폐수 저장소로부터 TDZ로의 알칼리성 폐수의 공급은 4.0 ㎥/h에서 2.5 ㎥/h로 감소되었다. TDZ로의 공급의 감소가 수동으로 실시되었기 때문에, 순환 모드로의 TDZ의 전환은 자동화에 의해 5분 내에 수행했다.
동시에, 알칼리성 폐수의 스트리퍼는 TDZ로의 알칼리성 폐수의 방출을 인터럽팅하고 스트리퍼의 저부 펌프에 의해 알칼리성 폐수를 다시 폐수 탱크로 전환시킴으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 알칼리성 폐수를 위한 스트리퍼로의 증기는 0.4 t/h의 6 bar 증기에서 0.25 t/h의 6 bar 증기로 스로틀링되었고, 폐수 탱크로부터 알칼리성 폐수용 스트리퍼로의 알칼리성 폐수의 공급은 알칼리성 폐수용 분사 펌프에 의해 4 ㎥에서 2.5 ㎥로 감소되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 알칼리성 폐수용 스트리퍼의 순환 모드로의 전환은 자동화에 의해 27초 내에 수행했다.
그 다음에, 세척 및 증류는 칼럼의 저부 펌프에 의해 니트로벤젠 칼럼으로부터 니트로벤젠 저장 탱크로의 니트로벤젠 최종 생성물의 방출을 조 니트로벤젠 탱크로 전환시킴으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 24 ㎾/h를 필요로 했다. 동시에, 증기 상 분리 장치의 벤젠-함유 유기 상은 자연 유출에 의해 조 니트로벤젠 탱크로 유도되었다. 증기 상 분리 장치의 수성 상은 산성 세척 및 산성 폐수 후처리를 통해 처리되었다. 니트로벤젠 칼럼의 진공 시스템은 계속 작동 중에 있었다. 순환 모드는 모든 세척을 통해 토출 펌프에 의해 다시 니트로벤젠 칼럼으로 조 니트로벤젠 탱크의 내용물을 실행함으로써 확립되었다. 조 니트로 탱크, 산성 세척, 알칼리성 세척 및 3회 중성 세척은 각각 토출 펌프를 갖고, 이들 각각은 24 ㎾/h를 필요로 했다. 세척 또는 증류로의 조 니트로벤젠의 공급은 42 t/h에서 27 t/h로 감소되었다. 니트로벤젠 칼럼으로의 증기는 2.5 t/h의 16 bar 증기에서 1.6 t/h의 16 bar 증기로 스로틀링되었다. 중성 세척용 세척수는 6.3 ㎥/h에서 4.0 ㎥/h로 감소되었다. 세척 및 증류의 순환 모드로의 전환은 자동화에 의해 5분 내에 수행했다.
마지막으로, 니트로화는 벤젠 및 질산의 투입 스트림을 위한 계량 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 셧다운되었다. 플래시 증발기로부터의 증기는 벤젠 및 질산 원료 후 5분에 정지되었다. 황산의 순환은 모든 유기물이 니트로화기, 상 분리 장치, 플래시 증발기 및 순환 황산 저장소 탱크로 이루어진 니트로화 회로로부터 방출될 때까지 1시간 동안 계속되었다. 이어서 100℃에서의 황산의 순환은 순환 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 인터럽팅되었다. 니트로화기, 상 분리 장치 및 플래시 증발기를 스탠딩 황산하에 방치하였다. 남은 순환 황산은 황산 저장소 탱크 내에 있었다. 순환 펌프와 동시에, 플래시 증발기로의 진공 펌프는 셧다운되었고 350 ㎥ (STP)의 질소로 진공은 약화되었다. 이어서 니트로화 회로는 정지해 있었다. 셧다운에 소요된 시간은 2시간이었다.
세정 조치를 위한 준비 (세척, 증류, 알칼리성 및 산성 폐수 및 니트로화의 셧다운의 순환 모드를 확립하는 것)는 장치, 펌프 및 파이프라인의 퍼징 및 비움 없이 총 2시간 11분이 소요되었다.
세정 조치를 위한 절차: 실시예 1에 기재된 바와 같이 세정 조치를 수행했다.
플랜트의 재개시를 위한 절차:
플래시 증발기를 위한 진공 펌프는 사전에 작동 중에 두었다. 상 분리 장치 및 세정된 벤젠 예열기는 100 ㎥ (STP)의 질소로 불활성화되었다. 플랜트의 시동은, 황산 순환 펌프를 작동시키고 니트로화기, 상 분리 장치, 플래시 증발기 및 황산 저장소 탱크를 통해 황산을 순환 중에 실행시킴으로써 니트로화의 개시로 시작되었다. 플래시 증발기에서, 진공은 이미 개시되었고, 이어서 2.4 t/h의 6 bar 증기가 적용되었으며, 이것은 순환 황산을 출발 온도로 가열했다. 이 작동은 93℃로 냉각된 순환 황산을 100℃까지 가열할 때까지 1시간이 소요되었다. 이어서 니트로화는 50%의 명판 용량에서 벤젠 및 질산 펌프를 작동시킴으로써 개시되었고, 이것은 25 t/h의 니트로벤젠의 제조 산출량에 상응했다. 1분 후에, 반응 생성물은 상 분리 장치에 도달했고, 산성수 스트리퍼는 산성 폐수의 방출로 설정되었고 증류의 저부 칼럼은 니트로벤젠 최종 생성물의 생성물 방출로 설정되었다. 동시에, 알칼리성 폐수 후처리용 스트리퍼는 TDZ로의 방출로 전환되었고, TDZ는 순환 모드로부터 폐수 채널로의 방출로 전환되었다. 최신 제조 플랜트에서 자동화된, 명판 로드까지의 제조 플랜트의 실행은 또 다른 1시간이 소요되었다.
세정 조치를 비롯한, 순환 모드로부터의 플랜트의 정지 및 시동에 필요한 에너지 및 소요된 시간의 평가:
조치에 소요된 총 시간은 11시간 12분이었다. 이것은 특히 충분한 인원이 이용가능하고 기술적 어려움이 발생하지 않는 경우에 적용된다. 세정 자체에 소요되는 시간은 8시간이었다. 순환 모드로의 정지는 2시간 11분이 소요되었다. 순환 모드로부터의 시동은 1시간 1분이 소요되었다.
이 방식으로, 총 585 톤의 니트로벤젠 생산량이 손실되었다. 증기 소비량은 순환 모드의 경우 12 톤의 6 bar 증기, 13 톤의 16 bar 증기 및 1.6 톤의 110 bar 증기였다. 순환 모드로의 플랜트의 정지시, 증기는 소비되지 않았다. 순환 모드로의 정지 동안의 질소의 소비량은 350 ㎥ (STP)였고 순환 모드로부터의 플랜트의 시동 동안에는 100 ㎥ (STP)였다. 조치를 위한 응축물의 소비량은 47 ㎥ (열교환기의 퍼징을 위해 2 ㎥ 그리고 정지 및 시동 및 세척의 순환 모드를 위해 45 ㎥)였다. 전력의 소비량은 총 8525 ㎾였다. 플랜트의 정지는 1943 ㎾를 소비했고, 세정 조치 동안의 순환 모드는 순환 모드를 위해 5680 ㎾를 소비했고, 플랜트의 시동은 905 ㎾의 전력을 소비했다.
세정 조치를 위한 완전 정지 (비교 실시예 1) 대 순환 모드 ( 실시예 1)에 대한 결론:
완전 정지 (비교 실시예 1) 대 본 발명에 따른 순환 모드 (실시예 2)에 대한 결론으로서, 전력 및 응축물에 대한 추가 요구량은 질소의 보다 낮은 소비량에 의해, 그러나 특히 플랜트의 보다 높은 이용가능성에 의해 보상된 것보다 많다고 말할 수 있는데, 이것은 보다 높은 제조 산출량에 의해 나타난다. 증기 소비량은 대략 동일하다. 세정 조치 동안에 절약된 시간은 3시간 48분이고, 이것은 190 톤의 니트로벤젠의 개선된 제조 산출량에 상응한다.
비교 실시예 2: 플랜트의 완전 정지, 복구 조치 및 플랜트의 재개시가 있는 제조 플랜트의 짧은 셧다운
세척 작동 중의 복구 조치를 위한 플랜트의 짧은 셧다운: 이 목적을 위해, 플랜트는 완전히 정지되었는데, 즉 니트로화, 세척 및 증류가 정지되었다. 복구 조치 동안에 에너지 공급의 스위치를 껐다. 복구 후에, 플랜트는 다시 시동되었고, 이를 위해서 전체 플랜트를 불활성화, 충전 및 가열하는 것이 필요했다.
플랜트의 완전 정지를 위한 절차:
플랜트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 셧다운되었다. 완전 정지는 장치, 펌프 및 파이프라인의 퍼징 및 비움 없이 2시간이 다시 소요되었고, TDZ의 정지는 무시하였다.
복구 조치를 위한 절차:
중성 세척 중 새는 파이프라인의 밀봉: 이 목적을 위해, 하류 세척 장치에서 영향을 받는 파이프라인은 10 ㎥의 질소로 확실히 취입되었다. 이어서 파이프라인을 2 ㎥의 응축물로 퍼징하고 비웠다. 후속적으로, 파이프라인 내의 결함 있는 밀봉은 대체했다. 복구 조치는 총 1.5시간이 소요되었다. 최신 자동화 제조 플랜트에서, 복구를 위한 준비, 즉 파이프라인의 퍼징에 필요한 인원의 수는 중요한 역할을 한다. 이 경우에, 1명의 추가 제조 작업자가 필요하다. 결함 있는 밀봉을 대체하기 위해서 파이프라인의 분해 및 조립을 위한 작업자가 마찬가지로 필요하다.
플랜트의 재개시를 위한 절차:
전체 제조 플랜트 중 진공 펌프는 사전에 작동 중에 두었다.
후속적으로, 비교 실시예 1에 기재된 바와 같이 플랜트를 재개시하였다. 플랜트는 4.5시간 후에 다시 시동되었고 명판 로드로 시운전(run up)될 수 있었다.
세정 조치를 비롯한, 플랜트의 정지 및 시동에 필요한 에너지 및 소요된 시간의 평가:
조치에 소요된 총 시간은 8.5시간이었는데, 충분한 인원이 이용가능했고 기술적 어려움은 발생하기 않았기 때문이다. 복구 자체에 소요되는 시간은 1.5시간이었다. 셧다운의 경우, 2.5시간이 필요했다. 시동은 4.5시간이 소요되었다. 따라서, 총 450 톤의 니트로벤젠 생산량이 손실되었다. 증기 소비량은 3.4 톤의 6 bar 증기 및 8 톤의 16 bar 증기 및 4.8 톤의 110 bar 증기였다. 플랜트의 정지시, 증기는 소비되지 않았다. 총 610 ㎥ (STP)의 질소가 필요했고, 이 중 550 ㎥ (STP)은 정지를 위한 것, 50 ㎥ (STP)은 플랜트의 재개시를 위한 것, 추가 10 ㎥ (STP)은 복구 조치를 위한 것이었다.
응축물의 소비량은 15.5 ㎥ (파이프라인의 퍼징을 위해 2 ㎥ 그리고 중성 세척의 시동을 위해 13.5 ㎥)였다. 전력의 소비량은 총 5470 ㎾였다. 플랜트의 정지 동안에, 440 ㎾는 TDZ에, 180 ㎾는 니트로화에 그리고 445 ㎾는 세척에 필요했다. 플랜트의 시동 동안에, 4005 ㎾는 세척에 그리고 400 ㎾는 순환 황산 펌프에 필요했다. 복구 조치 동안에, 전력은 소비되지 않았다.
실시예 2: 복구 조치에 의해 영향을 받지 않는 플랜트 섹션에서의 순환 모드 , 복구 조치 및 플랜트의 재개시가 있는 제조 플랜트의 짧은 셧다운
니트로벤젠 세척 중 복구 작동을 위한 플랜트의 짧은 셧다운: 이 목적을 위해, 세척 및 증류는 완전히 정지되었다. 다른 플랜트 섹션, 예컨대 니트로화 및 산성 및 알칼리성 폐수 후처리는 순환 모드 중에 두었다. 복구 작동 동안에 세척 및 증류에서만 에너지 공급의 스위치를 껐다 (진공은 계속 대기 중에 있었다). 복구 후에, 플랜트는 재개시되었다.
세척 및 증류의 완전 정지 및 순환 모드로의 남은 플랜트 섹션의 조정을 위한 절차:
먼저, 산성수 후처리는 스트리퍼의 저부 펌프에 의해 폐수 채널로의 산성 폐수의 방출을 다시 산성수 저장소 탱크로 전환함으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 산성수 스트리퍼로의 증기는 1.2 t/h의 6 bar 증기에서 0.7 t/h의 6 bar 증기로 스로틀링되었고 10 ㎾/h를 필요로 하는, 산성수 펌프에 의한 산성수 저장소 탱크로부터 산성수 스트리퍼로의 산성수의 공급은 20 ㎥에서 13 ㎥로 감소되었다. 순환 모드로의 산성수 후처리의 전환은 자동화에 의해 29초 내에 수행했다.
그 다음에, 알칼리성 폐수 후처리는 열 압력 분해 (TDZ)의 고압 펌프에 의해 폐수 채널로의 TDZ의 알칼리성 폐수의 방출을 다시 알칼리성 폐수 저장소로 전환함으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 55 ㎾/h를 필요로 했다. 압력 분해로의 증기는 0.32 t/h의 110 bar 증기에서 0.20 t/h의 110 bar 증기로 스로틀링되었고, 알칼리성 폐수 저장소로부터 TDZ로의 알칼리성 폐수의 공급은 4.0 ㎥/h에서 2.5 ㎥/h로 감소되었다. TDZ로의 공급의 감소가 수동으로 실시되었기 때문에, 순환 모드로의 TDZ의 전환은 자동화에 의해 5분 내에 수행했다.
동시에, 알칼리성 폐수의 스트리퍼는 TDZ로의 알칼리성 폐수의 방출을 인터럽팅하고 스트리퍼의 저부 펌프에 의해 알칼리성 폐수를 다시 폐수 탱크로 전환시킴으로써 순환 모드 중에 있게 되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 알칼리성 폐수를 위한 스트리퍼로의 증기는 0.4 t/h의 6 bar 증기에서 0.25 t/h의 6 bar 증기로 스로틀링되었고, 저장소 탱크로부터 알칼리성 폐수용 스트리퍼로의 알칼리성 폐수의 공급은 알칼리성 폐수용 분사 펌프에 의해 4 ㎥에서 2.5 ㎥로 감소되었고, 이것은 10 ㎾/h를 필요로 했다. 알칼리성 폐수용 스트리퍼의 순환 모드로의 전환은 자동화에 의해 31초 내에 수행했다.
그 다음에, 니트로화로의 공급원료는 정지되었다. 벤젠 및 질산의 투입 스트림을 위한 계량 펌프의 스위치를 껐다. 순환 황산은 니트로화기, 상 분리 장치, 플래시 증발기 및 순환 황산 저장소 탱크를 통해 100℃에서 계속 순환하였다. 플래시 증발기는 0.3 t/h의 6 bar 증기를 필요로 했다. 소요된 시간은 1분이었다.
마지막으로, 세척은 조 니트로벤젠 탱크로부터 산성 세척으로의 조 니트로벤젠 공급을 인터럽팅함으로써 셧다운되었다. 산성, 알칼리성 및 중성 세척을 통한 조 니트로벤젠 경로는 각각의 세척의 조 니트로벤젠 상류를 위한 토출 펌프를 정지시킴으로써 정지되었다. 세척은 48℃에서 했고 계속 조 니트로벤젠으로 충전된 채 있었다. 동시에, 산성, 알칼리성 및 중성 세척수 경로는 각각의 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 정지되었다. 소요된 시간은 5분이었다.
이어서 증류는 조 니트로벤젠의 공급을 인터럽팅하고 증류 칼럼으로의 증기를 없애 주는 것에 의해 셧다운되었다. 그 직후에, 생성물 방출은 저부 펌프의 스위치를 끄는 것에 의해 인터럽팅되었고 칼럼의 상단에서의 복귀 스트림은 벤젠 펌프를 정지함으로써 정지되었다. 진공 펌프는 계속 실행시켰다. 소요된 시간은 5분이었다.
복구 조치를 위한 준비 (니트로화 및 알칼리성 및 산성 폐수 후처리 및 세척과 증류의 셧다운에서의 순환 모드의 확립)는 장치, 펌프 및 파이프라인의 퍼징 및 비움 없이 총 11분이 소요되었다.
복구 조치를 위한 절차:
복구 조치는 비교 실시예 2에 기재된 바와 같이 수행하였다. 소요된 시간은 다시 1.5시간이었다. 순환 모드 동안의 증기 소비량은 1.6 톤의 6 bar 증기 및 0.4 톤의 110 bar 증기였다. 400 ㎾의 전력이 순환 모드 동안에 진공 펌프 및 황산 순환 펌프의 작동에 필요했다.
플랜트의 재개시를 위한 절차:
먼저, 세척은 조 니트로벤젠 펌프를 작동시켜 조 니트로벤젠 탱크로부터 산성 세척으로의 조 니트로벤젠 공급을 작동 중에 두는 것에 의해 개시되었다. 그 후에, 산성, 알칼리성 및 중성 세척수 경로는 각각의 펌프의 스위치를 켜는 것에 의해 개시되었다. 이어서 산성, 알칼리성 및 중성 세척을 통한 조 니트로벤젠 경로는 각각의 세척의 조 니트로벤젠 상류를 위한 토출 펌프의 스위치를 켜는 것에 의해 개시되었다. 조 니트로벤젠 및 세척수로 충전된 세척 장치는 45℃에 있었고 제조 플랜트를 개시한 후에 다시 48℃로 서서히 가온시켰다.
일단 중성 세척의 마지막 스테이지가 3 t/h의 응축물 중에 공급함으로써 작동 중에 놓였다면, 조 니트로벤젠을 45℃에서 마지막 중성 세척에서 증류 칼럼으로 실행시킴으로써 증류는 개시되었다. 그 후에, 칼럼의 저부 펌프가 개시되었고 조 니트로벤젠은 조 니트로벤젠 탱크로 흘렀다. 이어서 증류 칼럼은 2 t/h의 16 bar 증기가 공급되었고 170℃까지 가열되었다. 칼럼의 상단에서 50℃에서, 환류는 벤젠 펌프를 작동시킴으로써 작동 중에 있게 되었다. 세척 및 증류는 1시간 후에 제조 플랜트를 재개시할 준비가 되었다.
이어서 니트로화는 벤젠 및 질산 펌프를 50%의 명판 용량에서 작동시키는 것에 의해 개시되었고, 이것은 25 t/h의 니트로벤젠의 제조 산출량에 상응했다. 1분 후에, 반응 생성물은 상 분리 장치에 도달했고, 산성수 스트리퍼는 산성 폐수의 방출로 설정되었고 증류의 저부 칼럼은 니트로벤젠 최종 생성물의 생성물 방출로 설정되었다. 동시에, 알칼리성 폐수 후처리용 스트리퍼는 TDZ로의 방출로 전환되었고, TDZ는 순환 모드로부터 폐수 채널로의 방출로 전환되었다. 명판 로드로의 제조 플랜트의 시운전은 또 다른 1시간이 소요되었다.
복구 조치를 비롯한, 순환 모드로부터의 플랜트의 정지 및 시동에 필요한 에너지 및 소요된 시간의 평가:
조치에 소요된 총 시간은 3시간 41분이었다. 복구 자체에 소요된 시간은 1.5시간이었다. 순환 모드로의 정지는 11분이 소요되었다. 순환 모드로부터의 시동은 1시간 1분이 소요되었다.
따라서, 총 165 톤의 니트로벤젠 생산량이 손실되었다. 증기 소비량은 1.6 톤의 6 bar 증기, 2 톤의 16 bar 증기 및 0.8 톤의 110 bar 증기였다. 순환 모드로의 플랜트의 정지시, 증기는 소비되지 않았다. 10 ㎥ (STP)의 질소가 복구 조치에 필요했고 50 ㎥ (STP)의 질소가 플랜트의 재개시에 필요했다. 응축물의 소비량은 7 ㎥ (파이프라인의 퍼징을 위해 2 ㎥ 그리고 중성 세척의 정지 및 시동을 위해 5 ㎥)였다. 전력의 소비량은 총 1593 ㎾였다. 플랜트의 정지는 순환 모드로의 니트로화의 정지를 위해 178 ㎾, 세정 조치 동안에 순환 모드를 위해 510 ㎾ 그리고 플랜트의 시동을 위해 905 ㎾의 전력을 소비했다.
복구 조치를 위한 완전 정지 (비교 실시예 2) 대 순환 모드 ( 실시예 2)에 대 한 결론:
완전 정지 (비교 실시예 2) 대 본 발명에 따른 순환 모드 (실시예 2)에 대한 결론으로서, 보다 적은 양의 증기, 전력, 질소 및 응축물이 순환 모드에서 소비되었고, 게다가 플랜트의 이용가능성이 명백히 보다 양호해졌다고 말할 수 있는데, 이것은 보다 높은 제조 산출량에 의해 나타난다. 복구 조치를 위해 절약된 시간은 5시간 48분이었고, 이것은 290 톤의 니트로벤젠의 개선된 제조 산출량에 상응한다.
실행-중 제조 플랜트에서의 MDA의 제조를 위한 일반 조건
연속 반응 공정 (단계 a))에서, 24.3 t/h의 투입 아닐린 (90 질량%의 아닐린을 함유함) 및 9.9 t/h의 32% 수성 포름알데히드 용액 (포르말린) (아닐린 대 포름알데히드의 몰비 2.1:1)을 혼합하고 90℃ 및 1.4 bar 절대에서 교반형 반응 탱크에서 아미날로 전환시켰다. 반응 탱크에 냉각 회로 펌프를 갖는 냉각기를 제공하였다. 반응 탱크를 떠난 반응 혼합물은 상 분리 장치 (아미날 분리기)로 유도되었다 (단계 b)). 수성 상을 제거하는 상 분리 후에, 유기 상을 혼합 노즐에서 30% 수성 염산 (양성자화 수준 10%, 즉 아미노 기의 몰당 0.1 mol의 HCl을 첨가함)과 혼합하고 제1 재배열 반응기로 실행시켰다. 재배열 반응은 45℃ 내지 165℃에서 반응기 캐스케이드에서 수행하였다 (단계 c)). 반응의 완료시, 수득된 반응 혼합물을 32% 수산화나트륨 용액과 1.1:1 수산화나트륨 대 HCl의 몰비로 혼합하고 교반형 중화 용기에서 반응시켰다 (단계 d)). 온도는 115℃였고 절대 압력은 1.4 bar였다. 이어서 중화된 반응 혼합물은 중화 분리기에서, 폐수 수집 용기로 유도되는 수성 하부 상, 및 유기 상으로 분리되었다 (단계 e)). 유기 상부 상은 세척 작동으로 지시받고 교반형 세척 용기에서 폐수 칼럼의 측류 (아닐린/물 혼합물)로부터의 응축물 및/또는 물로 세척되었다 (단계 f)). 세척수를 세척수 분리기에서 제거한 후 (단계 g)), 이와 같이 수득된 조 MDA에서 증류에 의해 물 및 아닐린을 없애, 저부 생성물로서 17 t/h의 MDA를 제공했다 (단계 h)).
비교 실시예 3: 플랜트의 복구 및 재개시를 위한 완전 셧다운으로의 플랜트의 정지
먼저, 아닐린으로 퍼징함으로써 매우 신속히 플랜트를 깨끗하게 할 수 있고, 뿐만 아니라 최소 양의 폐 생성물, 예컨대 아닐린, 조 MDA 및 폐수 (이들은 모두 재처리되어야 함)가 발생하게 하기 위해서, 실시예 1로부터의 전체 제조 플랜트를 10 t/h의 MDA의 제조 로드에 있게 했다.
플랜트의 셧다운은 아미날 반응기로의 포름알데히드의 투입 스트림의 정지로 시작되었다. 이 목적을 위해, 포름알데히드 펌프를 정지했고 포름알데히드 저장소 탱크로부터의 포름알데히드 경로는 물로 10분 동안 퍼징하는 것에 의해 포름알데히드를 제거했다. 이어서 플랜트의 아미날 섹션은 3시간 동안 아닐린의 양으로 희석했고, 아미날을 제공하는 반응 및 아미날 반응기 밖으로의 그의 퍼징에 의해 잔류 포름알데히드를 감소시켰다. 퍼지 작동 동안에, 균일한 질량 유량을 보장하고, 하류 장치에서의 수준을 감소시켜야 하지 않기 위해서, 이제 부재한 양의 아미날에 대한 균형이 이루어지도록 아닐린의 양을 증가시켰다. 포르말린 공급이 정지된 후에 반응의 열은 더 이상 발생하지 않았고, 아미날 반응기는 67℃로 냉각시켰다. 3시간 후에, 아닐린 공급은 정지되었고, 냉각 회로는 셧다운되었고, 아미날 냉각기, 아미날 펌프 및 교반형 아미날 용기는 잔류물이 아미날 분리기로 연속적으로 비워졌다. 아미날 용기 내의 압력은 퍼지 작동 동안에 계속 1.4 bar 절대에 있었다. 이어서 아미날 분리기는 마찬가지로 퍼지 아닐린과 잔류 물을 아닐린 위에 부음으로써 잔류물이 제1 재배열 반응기로 비워졌다. 이어서 아미날 섹션은 정지해 있었다. 정지는 총 5시간이 소요되었다.
그 다음에, 재배열 반응의 반응기 캐스케이드는 정지되었다. 여기서, 플랜트의 아미날 섹션의 셧다운의 시작 후 2시간의 조기 스테이지에서, 반응기 캐스케이드는 반응의 손실 열을 보상하기 위해서 더 많은 증기로 충전되었다. 반응기 캐스케이드에서의 온도는 45℃ 내지 165℃에서 방치되었다. 반응기 캐스케이드의 정지는 아미날 분리기로부터의 잔류물의 비움이 개시된 경우 그 때에 제1 재배열 반응기의 혼합 노즐 상류로의 30% 수성 염산의 계량 첨가의 종료로 시작되었다. 이어서 반응기 캐스케이드의 반응기는 중화를 위해 빈 상태로 연속적으로 실행되었다. 일단 마지막 재배열 탱크가 비면 증기 및 진공은 정지되었다. 이어서 재배열 반응의 반응기 캐스케이드는 정지해 있었다. 정지는 총 3시간이 소요되었다.
그 후에, 중화는 재배열 반응의 반응기 캐스케이드로부터의 희석된 반응 혼합물보다 긴 10분 동안 32% 수산화나트륨 용액을 교반형 중화 용기에 부음으로써 작동 밖에 있었다. 이어서 교반형 중화 용기 및 분리기의 내용물은 잔류물이 알칼리성 방출 용기로 비워졌다. 절대 압력은 계속 1.4 bar에 있었다. 이어서 중화는 정지해 있었다. 잔류물의 비움이 있는 정지 작동은 2시간이 소요되었다.
그 다음에, 세척은 먼저 응축물 및/또는 물을 회로에서 폐수 칼럼의 측류 (아닐린/물 혼합물)로부터 교반형 세척 용기로 통과시킴으로써 작동 밖에 있었다. 세척 용기의 교반기의 스위치를 껐고 세척 용기의 내용물을 세척수 분리기에 비웠다. 세척수 분리기의 내용물은 증류 저장소에 비웠다. 이어서 세척은 정지해 있었다. 정지 작동은 2시간이 소요되었다.
마지막으로, 증류는 세척으로부터 잔류물을 비운 후에, 완전 증류를 순환 모드로 전환시킴으로써 셧다운되었고, 증류 중에 존재하는 조 MDA를 아닐린 저장소 탱크로부터의 6 t/h의 아닐린으로 희석시켰다. 증류로의 증기는 정지되었다. 증류는 진공에 의해 "저온(cold)" 실행되었고 이는 4시간 동안에 걸쳐 여전히 존재하였다. 후속적으로, 진공은 정지되었고 완전 증류 (증류 저장소, 열교환기, 응축 시스템을 갖는 예비 증류 칼럼, 저부 취출부를 갖는 MDA 칼럼, 증기 발생기)의 내용물은 알칼리성 방출 용기에 비웠다. 이어서 증류는 정지해 있었고, 정지 작동은 4시간이 소요되었다.
증류의 저온 실행 동안에, 폐수 후처리는 폐수 수집 용기, 폐수 가열기 및 아닐린 분리 용기로 이루어진, 폐수 추출로부터의 아닐린/물 혼합물을 먼저 폐수 탱크에 비우는 것에 의해 작동 밖에 취해 졌다. 열교환기, 응축 시스템을 갖는 공정 폐수 증류 칼럼, 공정 폐수 냉각기 및 공정 폐수 증류 칼럼의 측류 저장소로 이루어진, 폐수 증류는 폐수 증류로의 증기를 정지시키고 이어서 폐수 증류의 내용물을 폐수 탱크에 비우는 것에 의해 셧다운되었다.
이제 완전 MDA 플랜트는 정지해 있었고, 이 때에 또한 완전히 비워져 있었다. 플랜트 압력은 플랜트 내의 모든 압력-유지 장치를 작동 밖에 취한 것에 의해 주변 압력으로 조정되었다. 플랜트로부터 남은 물질을 방출하기 위해서 모든 플랜트 섹션의 남은 배출 밸브는 다시 한 번 개방되었다. 모든 장치, 펌프 및 파이프라인의 비움이 있는 완전 셧다운은 총 24시간이 소요되었다.
소비량: 진공을 약화시키기 위해 20 ㎥ (STP)의 질소가 소비되었고 증류의 순환 모드를 위해 500 ㎾의 전력이 소비되었다. 또한, 재배열 반응의 반응기 캐스케이드에서 5 톤의 6 bar 증기 및 5 톤의 16 bar 증기의 높아진 증기 요구량이 발생했다. 추가로, 10 톤의 퍼지 아닐린이 발생했고, 이것은 아미날 반응에서 사용하기 전에 처리되어야 했다.
1일 유지보수 조치의 수행
세척 용기에서 결함 있는 교반기 유닛을 대체하는 것이 필요했다.
플랜트의 재개시를 위한 준비
모든 플랜트 섹션은 먼저 순환 모드에 있게 했다. 플랜트의 재개시는 전체 플랜트에서 모든 회로의 병렬 개시로 시작되었다. 먼저, 플랜트 섹션은 아닐린 및/또는 보조제, 예컨대 HCl 또는 NaOH로 충전되었다.
아미날 섹션의 충전 및 순환 모드의 확립:
먼저, 아닐린 저장소를 아닐린 저장소 탱크로부터의 새 아닐린으로 충전시켰다. 이어서 아닐린이 사이펀을 통해 아미날 분리기로 넘칠 때까지 빈 아미날 반응기를 아닐린으로 충전시켰다. 일단 아미날 분리기가 아닐린으로 절반-충전되면, 아미날 반응기로의 아닐린 스트림은 정지되었고 아미날 순환 모드는 아미날 분리기로부터 펌프에 의해 실행되었다. 이어서 4 t/h의 아닐린은 회로에서 아미날 분리기로부터 아미날 반응기를 통해 펌핑되었다. 소요된 시간: 3시간.
재배열 반응의 반응기 캐스케이드의 충전 및 순환 모드의 확립:
제1 재배열 반응기를 아닐린 저장소 탱크로부터의 새 아닐린으로 60%의 수준까지 충전시켰다. 이어서 아닐린 스트림은 정지되었고 제1 재배열 반응기는 회로에서 방출 펌프에 의해 24 t/h의 새 아닐린으로 펌핑되었다. 반응기 캐스케이드의 남아 있는 재배열 반응기는 산성 방출 용기로부터 아닐린, 염산 및 미량의 조 MDA로 이루어진 혼합물로 충전되었고, 재배열 순환 모드는 재배열 반응기의 펌프에 의해 마지막 재배열 반응기로부터 제2 재배열 반응기로 시행되었다. 이어서 산성 방출 용기로부터 10 t/h의 혼합물이 회로에서 펌핑되었고 증기로 100℃까지 가열되었다. 산성 방출 용기로부터 남아 있는 15 톤의 혼합물을 이후에 제조 동안에 첨가해야 했고, 그러나 이것은 최종 생성물의 비시클릭 함량 중의 변동을 의미한다. 소요된 시간: 8시간.
중화의 충전 및 순환 모드의 확립:
수산화나트륨 용액 저장소 탱크로부터 2 톤의 32% 수산화나트륨 용액 그리고 응축물 저장소 용기로부터 8 톤의 응축물이 교반형 중화 용기로 흘렀다. 이어서 교반형 중화 용기는 채워졌고, 2 톤의 희석된 수산화나트륨 용액은 사이펀을 통해 중화 분리기로 전해졌다. 중화 분리기의 펌프에 의해, 순환 모드는 희석된 수산화나트륨 용액을 중화 분리기로부터 교반형 중화 용기로 펌핑함으로써 시행되었다. 이어서 4 t/h의 희석된 수산화나트륨 용액은 회로에서 중화 분리기로부터 교반형 중화 용기를 통해 펌핑되었다. 소요된 시간: 4시간.
세척 작동은 충전되지 않았고 순환 모드 중에 또한 있지 않았다:
세척 작동의 교반형 용기 및 연결된 분리기는 플랜트가 시동될 때까지 계속 빈 채로 있었다.
증류의 충전 및 순환 모드의 확립:
증류 저장소는 아닐린 저장소 탱크로부터의 새 아닐린으로 60%의 충전 수준까지 충전되었다. 증류 저장소로부터, 열교환기, 응축 시스템을 갖는 예비 증류 칼럼, 저부 취출부를 갖는 MDA 칼럼 및 증기 발생기로 이루어진 완전 증류는 이어서 새 아닐린으로 충전되었고, 새 아닐린은 정지되었고, 10 t/h의 새 아닐린은 회로에서 예비 증류 칼럼 및 MDA 칼럼을 통해 실행되었다. 후속적으로, 증류의 진공은 작동 중에 있었고 전체 증류는 증기로 100℃로 가열되었다. 소요된 시간: 5시간.
폐수 처리의 충전 및 순환 모드의 확립:
폐수는 폐수 탱크로부터 폐수 수집 용기로 펌핑되었다. 이어서 폐수는 폐수 수집 용기로부터 폐수 가열기 및 아닐린 분리 용기로 운반되었다. 이어서 아닐린 저장소 탱크로부터 새 아닐린은 폐수 가열기에 적용되었고, 이어서 폐수 가열기는 90℃까지 가열되었고 폐수 가열기로부터 새 아닐린 및 폐수의 혼합물은 회로에서 아닐린 분리 용기 및 폐수 수집 용기를 통해 전해졌다. 플랜트가 시동될 때까지 폐수 증류는 계속 작동 밖에 있었다. 소요된 시간: 5시간.
기재된 바와 같이, 전체 플랜트를 순환 모드 중에 있게 하는데 총 15시간이 필요한데, 플랜트의 일부분이 병렬로 충전되었기 때문이다. 이 목적을 위해, 50 톤의 16 bar의 증기 및 모터의 작동을 위해 9500 ㎾의 전력이 필요했다.
플랜트의 재개시
플랜트는 개별 작동 세그먼트에서의 순환 중인 플랜트의 재개를 위한 준비에서 기재된 바와 같이 실행중이었고, 이는 플랜트가 가열되고, 교반기가 작동 중에 있고, 질소에 의한 블랭킷팅(blanketing) 압력 및 감압이 필요한 영역에서 이용가능했다는 것을 의미한다. 공급원료 및 보조제는 사용할 준비가 되었다.
진공 시스템에 의한 증류의 시동:
진공 시스템을 갖는 증류는 순환 모드 중에 있었다. 예비 증류 칼럼 및 MDA 칼럼의 진공 시스템은 작동 중에 있었고 120 mbar 절대로 설정되었다. 이어서 예비 증류 칼럼으로의 16 bar 증기 (소비량: 40 톤) 및 MDA 칼럼으로의 110 bar 증기 (소비량: 10 톤)는 개방되었고 칼럼은 가열되었다. 예비 증류 칼럼에서의 온도는 190℃였고 MDA 칼럼에서는 225℃였다. 증류에 필요한 아닐린은 순환 모드의 기간 동안 아닐린 저장소로부터 증류의 펌프 저장소로 공급되었다. 증기 발생기는 작동 중에 있었다. 이어서 증류의 작동 세그먼트는 조 MDA를 받아들일 준비가 되었다. 소요된 시간: 3시간.
아미날 반응의 시동:
증류하기 전 30분에 조 MDA를 받아들일 준비가 되었고, 아닐린을 아미날 반응기에 개방하고, 10분 후에 포르말린 유동을 개시함으로써 아미날 제조가 시작되었다. 동시에, 아미날 분리기로부터 재배열 반응의 제1 반응기까지 90℃에서의 유기 상의 경로는 개방되었고 제1 재배열 반응기에서의 온도는 감압에 의해 50℃로 저하되었다. 이제 염산으로 재배열 반응의 산성 촉매작용을 시작하는 것이 가능했다. 아미날 분리기에서 수득된 아미날 물을 폐수 후처리로 보냈다. 이어서 아미날 반응의 작동 세그먼트는 개시되었고 아미날 용액은 재배열 반응으로 전해졌다. 소요된 시간: 15분.
재배열 반응의 시동:
일단 염산 스트림이 작동 중에 있고 제1 재배열 반응기의 온도에 도달했다면, 추가 재배열 반응기 및 반응기 캐스케이드의 지연 탑은 60℃ 이하로, 마지막 반응기까지 165℃로 가열되었다 (소비량: 60 톤의 16 bar 증기). 이어서 재배열 반응의 작동 세그먼트는 개시되었고 MDA, 아닐린 및 염산 (조 MDA)으로 이루어진 응축 용액은 그 다음에 중화되었다. 소요된 시간: 10분.
중화의 시동:
수산화나트륨 용액 계량 유닛은 수산화나트륨 용액 및 세척수를 교반형 중화 용기에 부음으로써 작동 중에 있게 되었다. 10분 후에, 재배열 반응으로부터의 산성 응축 용액의 경로가 가능해졌다. 이어서 중화의 작동 세그먼트가 개시되었고 조 MDA를 세척하는 것이 가능했다. 소요된 시간: 10분.
세척의 시동:
116℃에서 중화된 조 MDA는 MDA 세척기에 도달했고 응축물로 세척되었다. 응축물 및/또는 공정 폐수 칼럼으로부터의 측류로 이루어진, 세척수 첨가가 개시되었다. 이어서 세척의 작동 세그먼트가 개시되었다. 조 MDA는 상 분리 장치를 떠나 증류로 전해졌다. 소요된 시간: 5분.
폐수 후처리의 시동:
중화 및 세척이 실행되고 있자마자, 폐수 후처리는 폐수 추출 및 폐수 증류를 작동 중에 두는 것에 의해 개시되었다. 이 목적을 위해, 폐수 수집 용기에 도달한 상기 기재된 공정 단계 (중화, 세척 및 증류)로부터 수득된 폐수는 펌프에 의해 공정 폐수 가열기를 통해 아닐린 분리 용기로 흘렀다. 추출된 폐수는 거기에서부터 폐수 증류로 이동했다. 폐수 증류는 20 톤의 6 bar 증기에 의해 107℃로 가열되었고, 폐수는 제조 플랜트를 떠났다. 소요된 시간: 2시간.
완전 MDA 플랜트는 이제 10 t/h의 MDA의 감소된 로드에서 실행중이었고 이어서 목적하는 목표 생산량까지 시운전될 수 있었다. 종합적으로, 전체 플랜트를 기재된 바와 같이 순환 모드로부터 작동 중에 있게 하고, 제1 최종 생성물을 MDA 탱크로 방출하는데 10시간이 필요했다. 이 목적을 위해, 100 톤의 16 bar 증기, 10 톤의 110 bar 증기 및 20 톤의 6 bar 증기, 및 또한 모터를 작동시키기 위해 6315 ㎾의 전력이 필요했다.
감소된 로드에서 제조 플랜트를 시동하는 것이 절대적으로 필요했는데, 아미날 및 재배열 반응, 중화, 세척 및 폐수 후처리 및 증류에 필요한 온도 프로파일이 그렇지 않으면 충분히 신속히 이용가능하지 않았기 때문이다. 이것은 불완전한 반응, 증가된 부산물 및 생성물의 부적합한 후처리를 초래할 것이다.
결론:
완전 제조 셧다운 (정지, 조치 및 시동)에 소요된 시간은 73시간을 포함했다.
목적 (정지, 조치 및 시동)을 위한 에너지 소비량은 15,815 ㎾의 전력, 105 톤의 16 bar 증기, 10 톤의 110 bar 증기 및 25 톤의 6 bar 증기였다. 또한, 진공을 약화시키기 위해서 보조제가 20 ㎥ (STP)의 질소의 형태로 소비되었다.
실시예 3: 플랜트를 순환 모드에 있게 하고, 세척 작동 중에 복구하고, 플랜트를 순환 모드로부터 다시 시운전함
이어서 전체 플랜트를 순환 모드에 있게 하기 위해서, 먼저 전체 제조 플랜트를 비교 실시예 3에서와 같이 10 t/h의 MDA의 최적의 제조 로드에 있게 했다.
순환 모드로의 플랜트의 실제 조정은 아미날 반응기로의 포르말린의 투입 스트림의 정지로 시작되었다. 이 목적을 위해, 포름알데히드 펌프는 정지되었고 포름알데히드 저장소 탱크로부터의 포름알데히드 경로는 물로 10분 동안 퍼징함으로써 포름알데히드가 제거되었다. 이어서 플랜트의 아미날 섹션은 30분 동안 아닐린으로 희석되었고, 아미날을 제공하는 반응 및 아미날 용액의 희석에 의해 포름알데히드를 계속해서 감소시켰다. 퍼지 작동 동안에, 균일한 질량 유량을 보장하고, 하류 장치에서의 수준을 감소시켜야 하지 않기 위해서, 이제 부재한 양의 아미날에 대한 균형이 이루어지도록 아닐린의 양을 증가시켰다. 포름알데히드 공급이 정지된 후에 반응의 열은 더 이상 발생하지 않았고, 아미날 반응기는 67℃로 냉각되었다. 30분 후에, 아닐린 공급은 정지되었고, 플랜트의 아미날 섹션은 냉각되지 않은 형태의 아닐린-희석된 아미날을 아미날 반응기로부터 사이펀을 통해 아미날 분리기로 펌핑하고 거기서부터 다시 순환 중에 아미날 반응기로 펌핑하는 것에 의해 순환 모드 중에 있게 되었다. 아미날 용기 내의 압력은 순환 모드 동안에 계속 1.4 bar 절대에 있었다. 순환 모드로의 플랜트의 아미날 섹션의 조정은 총 1시간이 소요되었다.
그 다음에, 재배열 반응의 반응기 캐스케이드는 먼저 염산 스트림 및 이어서 아미날 스트림을 정지시키는 것에 의해 순환 모드 중에 있게 되었다. 이어서 MDA, 아닐린 및 염산으로 이루어진 응축 용액을 가열 없이 마지막 재배열 반응기로부터 제1 재배열 반응기로 그리고 반응기 캐스케이드를 통해 순환 중에 펌핑하는 것이 가능했다. 순환 모드로의 플랜트의 재배열 섹션의 조정은 총 1시간이 소요되었다.
그 다음에, 중화는 먼저 재배열 반응에서 비롯된 산성 응축 용액, 그리고 10분 후에 32% 수산화나트륨 용액 및 세척수를 정지시키는 것에 의해 순환 모드 중에 있게 되었다. 이어서 중화 분리기의 내용물은 순환 펌프에 의해 중화 분리기로부터 교반형 중화 용기로 사이펀을 통해 다시 중화 분리기로 펌핑되었다. 따라서 순환 모드는 정지해 있었다. 중화에서 절대 압력은 계속 1.4 bar 절대에 있었다. 순환 모드로의 플랜트의 중화 섹션의 조정은 총 40분이 소요되었다.
그 다음에, 세척은 응축물로 이루어진 세척수의 교반형 세척 용기에의 첨가를 폐쇄하는 것에 의해 셧다운되었다. 세척 용기의 교반기의 스위치를 껐다. 세척 작동 중 복구 조치를 준비하기 위해서, 세척 용기의 내용물을 세척수 분리기에 비웠다. 세척수 분리기의 내용물은 증류 저장소에 비웠다. 이어서 세척은 정지해 있었다. 정지 작동은 2시간이 소요되었다.
마지막으로, 증류는 세척으로부터 잔류물을 비운 후에, 증류 중에 존재하는 조 MDA를 아닐린 저장소 탱크로부터의 6 t/h의 아닐린으로 희석하는 것에 의해 순환 모드 중에 있게 되었다. 추가 조 MDA는 증류의 펌프 저장소에 도달하지 않았다. MDA 칼럼으로부터의 저부 유출물은 증기 발생기 및 열교환기를 통해 다시 증류의 펌프 저장소로 들어갔고, 그래서 펌프 저장소, 열교환기, 예비 증류 칼럼을 통해 다시 순환 중의 MDA 칼럼의 저부로 흘렀다. 이어서 예비 증류 칼럼 및 MDA 칼럼으로의 증기를 정지시키는 것이 가능했다. 후속적으로, 2개 칼럼의 진공 시스템을 셧다운시키는 것이 가능했다. 순환 모드로의 플랜트의 증류 섹션의 조정은 총 3시간이 소요되었다.
마지막으로, 폐수 후처리는 일단 추가 공정 물이 발생하지 않았다면 순환 모드 중에 있게 되었다. 폐수 수집 용기, 폐수 가열기 및 아닐린 분리 용기로 이루어진 폐수 추출은, 유출물을 아닐린 분리 용기로부터 폐수 수집 용기로 전환시키고 이를 펌프에 의해 공정 폐수 가열기를 통해 순환 중의 아닐린 분리 용기로 펌핑하는 것에 의해 순환 모드 중에 있게 되었다. 무기한 동안 가열 없이 순환 모드를 작동시키는 것이 가능했다. 열교환기, 응축 시스템을 갖는 공정 폐수 증류 칼럼, 공정 폐수 냉각기 및 공정 폐수 증류 칼럼의 측류 저장소로 이루어진 폐수 증류는 칼럼으로의 증기를 정지시키는 것에 의해 셧다운되었다. 폐수 증류의 순환 모드는 여기에서 의도하지 않았다.
이제 완전 MDA 플랜트는 세척과 별도로 순환 모드로 실행중이었다. 순환 모드의 확립은 6시간이 소요되었다.
소비량: 진공을 약화시키기 위해 20 ㎥ (STP)의 질소, 플랜트를 순환 모드에 있게 하기 위해 3825 ㎾의 전력, 증류에서 10 톤의 퍼지 아닐린의 발생, 이것은 아미날 반응에서 사용하기 전에 처리되어야 했음.
1일 유지보수 조치의 수행
결함 있는 사이트글라스 및 새는 밀봉은 세척 용기에서 교체되어야 했다. 조치 동안에 순환 모드는 15,300 ㎾의 전력을 필요로 했다. 회로 온도를 유지하기 위해서 약간의 증기만 소비되었다 (12 톤의 16 bar 증기).
플랜트의 재개시를 위한 준비
모든 플랜트 섹션은 이미 순환 모드로 실행중이었으므로, 플랜트의 재개시를 위한 준비는 없었다. 따라서, 플랜트 섹션을 아닐린 및/또는 보조제, 예컨대 염산 또는 수산화나트륨 용액으로 충전시키는 것 또한 없었다.
플랜트의 재개시
플랜트는 플랜트의 재개시를 위한 준비에서 상기 기재된 바와 같이 개별 작동 세그먼트에서 순환 중에 실행중이었다. 공급원료 및 보조제는 준비가 되었고, 플랜트 섹션은 가열되어 있었고, 교반기는 작동중에 있었고, 질소의 블랭킷팅 압력은 필요한 영역에서 이용가능했고, 진공도 마찬가지로 이용가능했다.
플랜트의 재개시는 비교 실시예 3에서 기재된 바와 같이 수행되었다. 완전 MDA 플랜트는 이제 10 t/h의 MDA의 감소된 로드에서 실행중이었고 이어서 목적하는 목표 생산량까지 시운전될 수 있었다. 종합적으로, 전체 플랜트를 기재된 바와 같이 순환 모드로부터 작동 중에 있게 하고, 제1 최종 생성물을 MDA 탱크로 방출하는데 10시간이 다시 필요했다. 이 목적을 위해, 100 톤의 16 bar 증기, 10 톤의 110 bar 증기 및 20 톤의 6 bar 증기, 및 또한 모터를 작동시키기 위해 6315 ㎾의 전력이 마찬가지로 필요했다.
전체 작동 (정지, 조치의 실행 및 시동)에 소요된 시간은 40시간이었다. 따라서, 1일당 380톤의 명판 로드가 주어진다면, 비교 실시예 3와 비교하여 522.5 톤의 MDA의 추가 생산량이 있었다.
전체 작동 (정지, 조치 및 시동)을 위한 에너지 소비량은 25,500 ㎾의 전력, 112 톤의 16 bar 증기, 10 톤의 110 bar 증기 및 25 톤의 6 bar 증기, 및 진공을 약화시키기 위한 20 ㎥ (STP)의 질소의 형태의 보조제의 소비량을 포함했다.
결론: 순환 모드를 갖는 본 발명의 실시예 3에서, 비교 실시예 3에서와 같은 플랜트의 완전 셧다운의 경우에서보다 많은 7 톤의 16 bar 증기 및 9685 ㎾의 전력이 소비되었다. 다른 한편, 전체 공정 (정지, 조치 및 시동)에 소요된 보다 짧은 시간 때문에 500 톤 초과의 보다 많은 MDA가 생산가능했으므로, 플랜트의 크게 개선된 생산성이 발견되었다.

Claims (15)

  1. 하기 단계:
    (I) 반응기에서 적어도 하나의 기재를 반응시켜 적어도 하나의 화학 생성물 또는 화학 조성물을 형성하는 단계이며, 적어도 하나의 기재가 질량 유량 m1로 반응기에 도입되는 것인 단계;
    (II) 후처리 장치에서 단계 (I)에서 수득된 반응 혼합물을 후처리하여 조 생성물 및 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하는 단계; 및 하기 임의적인 단계 (III) 내지 (V):
    (III) 적어도 하나의 정제 장치에서 단계 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물 및 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하는 단계;
    (IV) 후처리 유닛에서 단계 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림을 후처리하는 단계;
    (V) 후처리 유닛에서 단계 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림을 후처리하는 단계
    를 포함하고, 여기서
    수행되는 경우, 단계 (I) 내지 (V)로부터의 하나 이상의 플랜트 섹션의 셧다운(shutdown)의 경우에, 단계 (I)에서의 질량 유량 m1은 0으로 감소되고, 셧다운되지 않은 플랜트 섹션 중 적어도 하나에서, 플랜트 섹션의 출력 스트림을 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용하는 것인, 화학 생성물 또는 화학 조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (I) 내지 (III)을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 단계 (IV) 및 (V)를 포함하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 수행되는 경우, 단계 (I) 내지 (V) 중 적어도 하나로부터의 플랜트 섹션의 셧다운의 경우에, 셧다운되지 않은 모든 플랜트 섹션에서의 출력 스트림을 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (I)의 반응기에서 적어도 두 기재를 반응시키고 제2 기재를 질량 유량 m2로 단계 (I)의 반응기에 도입하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (Ia)를 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 제3 기재를 단계 (I)의 반응기 또는 추가의 반응기에서 단계 (I)로부터의 반응 생성물과 반응시키고, 적어도 하나의 제3 기재를 질량 유량 m3으로 단계 (Ia)의 적어도 하나의 반응기에 도입하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 화학 생성물이 폴리카르보네이트 또는 그의 전구체 중 하나, 이소시아네이트 또는 그의 전구체 중 하나, 활성 제약 성분, 올레핀, 방향족 화합물 또는 폴리올레핀인 방법.
  8. 하기 플랜트 섹션:
    (I) 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 복수의 (특히 두) 기재의 전환을 실행하기 위한 반응기,
    (II) 반응기 (I)에서 수득된 생성물 혼합물로부터의 조 생성물과 함께 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하기 위한 후처리 장치, 및 임의로는, 하기 플랜트 섹션 (III) 내지 (V):
    (III) 후처리 장치 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물을 제공하고, 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 제거하기 위한 정제 장치,
    (IV) 후처리 장치 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛,
    (V) 정제 장치 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛
    을 포함하며,
    존재하는 경우, 하나 이상의 플랜트 섹션 (I) 내지 (V)의 셧다운의 경우에, 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 추가의 도입이 일어나지 않고, 서로 독립적으로 또는 동시에, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 적어도 하나의 플랜트 섹션에서, 출력 스트림을 재순환시키고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 사용할 수 있도록 구성된,
    화학 생성물 또는 화학 조성물의 제조를 위한 플랜트.
  9. 제8항에 있어서, 서로 독립적으로 또는 동시에, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 모든 플랜트 섹션에서의 출력 스트림을 재순환시키고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용할 수 있도록 구성된 플랜트.
  10. 제8항에 있어서, 서로 독립적으로, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 모든 다른 플랜트 섹션에서의 출력 스트림을 재순환시키고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용할 수 있도록 구성된 플랜트.
  11. 제8항에 있어서, 동시에, 셧다운에 의해 영향을 받지 않는 모든 다른 플랜트 섹션에서의 출력 스트림을 재순환시키고 각각의 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 다시 사용할 수 있도록 구성된 플랜트.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 후처리를 위한 플랜트 섹션 (II) 및 정제를 위한 플랜트 섹션 (III)을 포함하는 플랜트.
  13. 제12항에 있어서, 후처리 유닛 (IV) 및 (V)를 포함하는 플랜트.
  14. 플랜트가
    하기 플랜트 섹션:
    (I) 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 복수의 (특히 두) 기재의 전환을 실행하기 위한 반응기,
    (II) 반응기 (I)에서 수득된 생성물 혼합물로부터의 조 생성물과 함께 조 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 수득하기 위한 후처리 장치, 및 임의로는, 하기 플랜트 섹션 (III) 내지 (V):
    (III) 후처리 장치 (II)에서 수득된 조 생성물을 정제하여 정제된 최종 생성물을 제공하고, 정제된 최종 생성물로부터 분리된 성분을 포함하는 적어도 하나의 2차 스트림을 제거하기 위한 정제 장치,
    (IV) 후처리 장치 (II)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛,
    (V) 정제 장치 (III)에서 수득된 적어도 하나의 2차 스트림의 후처리를 위한 후처리 유닛
    을 포함하는 것인, 제조 공정의 셧다운 동안의 화학 생성물 또는 생성물 조성물의 제조를 위한 플랜트의 작동 방법이며,
    (i) 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재, 바람직하게는 모든 기재의 공급을 정지시키는 단계,
    (ii) 각각의 플랜트 섹션의 출력 스트림을 이 플랜트 섹션 또는 상류 플랜트 섹션에 대한 투입 스트림으로서 사용하는 방식으로 적어도 하나의 플랜트 섹션을 실행시키는 단계;
    (iii) 적어도 하나의 플랜트 섹션을 셧다운시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    (iv) 단계 (iii)에서 셧다운된 적어도 하나의 플랜트 섹션을 임의로 개방하는 단계;
    (v) 단계 (iii)에서의 플랜트 섹션 셧다운 중에 유지보수, 세정, 점검 및/또는 복구 조치를 수행하는 단계;
    (vi) 단계 (v)로부터의 적어도 하나의 플랜트 섹션을 폐쇄하고 임의로 불활성화하는 단계;
    (vii) 단계 (vi)으로부터의 적어도 하나의 플랜트 섹션을 시동하는 단계;
    (viii) 반응기 (I)로의 적어도 하나의 기재의 공급을 개시하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
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