KR20230145453A - 포스겐과 염화수소의 분리 방법 - Google Patents

Abstract

포스겐과 염화수소를 분리하는 방법은, 염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림을 증류 컬럼으로 이송하는 단계; 포스겐을 함유하는 하부 스트림을 증류 컬럼으로부터 인출하는 단계; 염화수소를 함유하는 상부 스트림을 인출하는 단계; 상부 스트림의 적어도 일부를 압축하고, 압축된 상부 스트림을 적어도 부분적으로 응축시켜 액체 스트림을 형성하는 단계; 액체 스트림의 적어도 일부를 감압시켜 냉각된 액체 스트림 및 냉각된 기체 스트림을 형성하는 단계; 및 냉각된 액체 스트림을 환류로서 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 단계를 포함하고; 특히 상기 방법의 개시 및/또는 셧다운 동안, 흡수 용매를 증류 컬럼으로 일시적으로 도입하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 염화수소를 저장할 필요 없이 염화수소 생산이 서서히 시작되거나 감소하더라도 안전하게 작동할 수 있다.

Description

포스겐과 염화수소의 분리 방법

본 발명은 염화수소 및 포스겐을 함유하는 혼합 스트림을 분리하는 방법에 관한 것이다.

염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림은, 특히 포스겐화 반응에서 이소시아네이트 생산으로부터의 생성물 스트림의 워크업(work-up)에서 생성된다. 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 또는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 같은 유기 이소시아네이트는 일반적으로 1차 아민 및 화학량론적 과량의 포스겐으로부터 제조된다. 목적하는 이소시아네이트에 더하여, 염화수소가 부산물로서 생성된다.

포스겐화는 매우 다양한 방식으로, 예를 들어 기체상 포스겐화, 저온-고온 포스겐화, 단일 단계 액체 포스겐화, 염산염 포스겐화 또는 기체/액체 포스겐화로 수행될 수 있다. 모든 반응에 대한 공통적인 특징은 형성된 이소시아네이트와 아민으로부터 요소 형성을 피하기 위해 화학량론적 과량의 포스겐이 사용된다는 것이다. 포스겐화 방법은 예를 들어, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 챕터 "Isocyanates, Organic", 챕터 4.1 및 4.2 (Six, C. 및 Richter, F., 2003)]에 기재되어 있다. 사용되는 방법의 유형에 따라 불활성 매질 또는 용매가 사용될 수 있다. 반응 혼합물은 본질적으로 이소시아네이트 또는 이의 전구체, 예를 들어 카르바밀 클로라이드, 형성된 염화수소, 과량의 포스겐 및 첨가된 임의의 불활성 매질 및/또는 용매를 포함한다.

부산물인 염화수소의 용도는 다양하다. 예를 들어, 염화수소는 예를 들어 Deacon 또는 Kelchlor 공정에 의해 산화적 탈수소화에 적용되거나, 전기분해에 적용되어, 신선한 포스겐 합성을 위한 염소를 수득할 수 있다. 염화수소는 옥시염소화에 추가로 사용될 수 있다. 수성 염산을 수득하길 위해 물에서 흡수하는 것도 가능하다.

워크업의 유형에 관계없이, 염화수소는 과량의 포스겐과 실질적으로 동시에 생성물 혼합물로부터 제거된다. 사용된 유의한 포스겐 과잉으로 인해 포스겐의 회수 및 공정으로의 복귀는 방법의 상당한 경제력을 보장하기 위해 필요하다. 따라서 염화수소와 포스겐의 분리는 포스겐화를 기반으로 하는 이소시아네이트 생산 방법의 필수 구성 요소이다.

염화수소와 포스겐의 분리에 대해서는 다양한 공정이 공지되어 있다. 흡수 또는 증류 방법이 가장 일반적으로 사용되는 것이다.

흡수는 흡수 용매를 사용하여 염화수소와 포스겐을 함유하는 기체 혼합 스트림에서 포스겐을 제거하며, 예를 들어 US 7,504,533을 참조한다.

염화수소와 포스겐 사이의 큰 비등점 차이는 증류 분리를 허용하지만, 염화수소의 높은 증기압으로 인해 낮은 오버헤드 온도 또는 고압에서 분리할 필요가 있다. 종종, 너무 낮은 헤드 온도 및 극저온 냉각의 필요한 제공을 피하기 위해 증가된 압력에서 증류 분리가 수행된다.

출원서 EP 3268349 또는 WO 2016/142475A에 기재된 증류 공정은 염화수소의 압축에 의존하고, 여기서 압축된 염화수소의 일부가 응축되고, 감압 후에 증류를 위한 환류로서 작용한다. 이는 컬럼 상부에서의 매우 낮은 온도 및 낮은 압력에서의 증류가 달성될 수 있게 한다. 반면에 압축된 염화수소의 응축은 더 높은 온도에서 발생할 수 있으며 요구되는 냉장 정도에 대한 요구를 낮춘다.

이러한 공정은 지속적인 운용에 큰 장점이 있지만, 개시가 까다롭다. 분명히, 포스겐화의 반응 생성물로서 초기에 이용 가능한 염화수소는 없다. 따라서 액체 염화수소의 환류가 발생할 수 없다. 포스겐화가 시작되면 점차 염화수소가 생성되어 시스템을 채울 수 있다. 그러나 환류 없이 포스겐은 컬럼 헤드로 올라가고 압축기로 들어갈 수 있다. 이는 기존의 안전 개념을 수정해야 하는 결과를 초래하고, 추가적인 기술적, 비용 집약적 안전 조치를 요구할 것이다. 다운스트림 공정의 경우, 수득된 염화수소는 특정 순도 요건을 충족시켜야 하며, 특히 옥시염소화 또는 Deacon 공정에 사용되는 경우에 그러하다. 따라서, 개시 기간 동안 방출된 염화수소는 액체 염화수소의 환류가 불충분할 경우 폐기되어야 한다. 게다가, 압축기는 종종 최소 부피의 기체 염화수소로 개시될 것을 요구한다.

가장 간단한 경우, 네트워크 또는 다른 이미 가동중인 있는 플랜트에서 고압 염화수소의 공급이 플랜트 현장에서 이용 가능하다. 그러면 외부 염화수소로 복귀 시스템이 개시될 수 있다. 그러나 자주 독립형 플랜트가 설치되거나 플랜트의 상호 연결이 바람직하지 않다. 그러면, 원칙적으로 정상 가동 기간 동안 채워지고 그 다음 복귀 라인이 염화수소로 개시될 수 있도록 하는 염화수소 버퍼를 설치하는 것이 가능하다. 그러나, 무가압되거나 가압된 기체 버퍼, 및 냉각된 액체 버퍼 둘 모두는 구매하기에 고가이고, 적절하고 비용 집약적인 조치에 의해 확보되어야 하는 안전 시나리오를 야기한다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 비용을 수반하고 추가적인 안전 위험을 야기하지 않는, 증기 압축 및 응축을 사용하는 염화수소/포스겐 분리를 개시하기 위한 방법을 고안하는 것이다.

본 발명은, 염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림을 증류 컬럼으로 이송하는 단계; 증류 컬럼으로부터 포스겐을 함유하는 하부 스트림을 인출하는 단계; 염화수소를 함유하는 상부 스트림을 인출하는 단계; 상부 스트림의 적어도 일부를 압축하고, 압축된 상부 스트림을 적어도 부분적으로 응축하여 액체 스트림을 형성하는 단계, 액체 스트림의 적어도 일부를 감압하여 냉각된 액체 스트림 및 냉각된 기체 스트림을 형성하는 단계; 및 냉각된 액체 스트림을 환류로서 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 단계를 포함하는, 포스겐과 염화수소의 분리 방법을 제공하며; 상기 방법은 흡수 용매를 증류 컬럼에 일시적으로 도입하는 단계를 추가로 포함하며, 흡수 용매는 증류 컬럼의 상부에 및/또는 환류 액체로 도입된다.

상기 방법은 또한 냉각된 기체 스트림을 증류 컬럼의 임의의 지점에서 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러나 편리하게는, 액체 스트림의 감압시 수득되는 2상 액체/기체 스트림은 증류 컬럼의 상부로 도입된다.

증류 컬럼에 도입된 흡수 용매는 증류 컬럼에서 상승하는 포스겐을 아래로 스크러빙한다. 일반적으로, 흡수 용매의 양은 상부 스트림 내의 포스겐의 농도를 미리 결정된 농도로 제한하도록 제어된다. 바람직하게는, 흡수 용매의 양은 상부 스트림 중 포스겐의 농도를 5 부피% 미만, 바람직하게는 1 부피% 미만, 특히 바람직하게는 0.1 부피% 미만으로 제한하도록 제어된다.

일반적으로, 흡수 용매는 증류 컬럼에서 상승하는 포스겐을 아래로 스크러빙하기 위한 공정 동안 임의의 시간에 증류 컬럼에 도입될 수 있다. 흡수 용매의 일시적 첨가 외에, 흡수제를 표준 작동 동안 더 긴 시간 동안 또는 증류 컬럼의 표준 작동 하에 완전한 시간 동안 각각 도입하는 것이 또한 고려될 수 있으며, 이는 포스겐 및 염화수소를 분리하기 위한 효과적이고 사용하기 쉽고 비용 효율적인 공정을 초래한다. 본 발명의 맥락에서 표준 작동은 각각의 공정의 개시 후 및 증류 컬럼 셧다운 전의 임의의 작동 지점 또는 작동 기간을 의미한다.

바람직하게는, 흡수 용매는 공정의 개시 및/또는 셧다운 동안 증류 컬럼 내로 도입된다.

따라서, 바람직한 구현예에서, 본 발명은, 염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림을 증류 컬럼으로 이송하는 단계; 흡수 용매의 스트림을 증류 컬럼에 도입하는 단계; 증류 컬럼으로부터 포스겐과 흡수 용매를 함유하는 하부 스트림을 인출하는 단계; 염화수소를 함유하는 상부 스트림을 인출하는 단계; 상부 스트림의 적어도 일부를 압축하고, 압축된 상부 스트림을 적어도 부분적으로 응축하여 액체 스트림을 형성하는 단계, 액체 스트림의 적어도 일부를 감압하여 냉각된 액체 스트림 및 냉각된 기체 스트림을 형성하는 단계; 및 냉각된 액체 스트림을 환류로서 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 단계를 포함하는, 포스겐과 염화 수소의 분리 방법을 개시하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서, 흡수 용매의 스트림은 칼럼 상부에서의 온도가 감소함에 따라 감소되고 최종적으로 중단된다.

상기 방법은 또한 냉각된 기체 스트림을 증류 컬럼의 임의의 지점에서 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러나 편리하게는, 액체 스트림의 감압시 수득되는 2상 액체/기체 스트림은 증류 컬럼의 상부로 도입된다.

컬럼 하부에서 수득한 포스겐/흡수 용매 스트림도 마찬가지로 이소시아네이트 합성으로 재순환된다.

반면에, 상기 방법은 또한 용이하게 작동 중단될 수 있다. 이는 염화수소 생산이 감소함에 따라 흡수 용매의 스트림이 증류 컬럼으로 유입되기 시작함을 의미한다.

증류 컬럼은 바람직하게는 예를 들어, 증류 컬럼에 사용될 수 있는 구조화된 패킹, 랜덤 패킹 또는 트레이와 같은 내부를 포함한다. 그러나 내부로서 하나 이상의 패킹을 사용하는 것이 바람직하다.

증류 컬럼으로 전달된 혼합 스트림은 예를 들어 1차 아민 및 포스겐으로부터의 이소시아네이트 생산으로부터 유도된다. 이러한 이소시아네이트의 생산는 기체상에서 또는 액체상에서 수행될 수 있다. 기체상 포스겐화의 경우에, 스트림은 일반적으로 염화수소 및 포스겐, 및 기체 반응 혼합물을 켄칭하는데 사용되는 임의의 용매를 포함한다. 액체상 포스겐화의 경우, 스트림은 반응 용매, 예를 들어 모노클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠 또는 1,4-디클로로벤젠을 추가로 포함할 수 있다. 일반적으로, 포스겐 및 염화수소는 혼합 스트림의 적어도 70 중량%를 차지한다.

염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림은 기체 상태로 증류 컬럼으로 이송될 수 있다. 그러나, 컬럼에서 적절한 온도 프로파일의 확립을 지지하기 위해, 혼합된 스트림을 부분적으로 응축시키고 혼합된 스트림을 2상 기체/액체 스트림으로서 컬럼에 도입하는 것이 바람직할 수 있다.

염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림은 측면 공급물로서 증류 컬럼으로 운반되거나 그렇지 않으면 증류 컬럼의 하부로 공급될 수 있다. 혼합 스트림이 증류 컬럼 하부로 공급될 때, 증류 컬럼은 1차적으로 정류 섹션으로 작용한다.

그러나, 일 구현예에서, 혼합된 스트림은 측면 공급물로서 증류 컬럼으로 이송되고, 증류 컬럼은 측면 공급물 위에 정류 섹션 및 측면 공급물 아래에 스트리핑 섹션을 갖는다.

정류 섹션 및 스트리핑 섹션이 있는 증류 컬럼의 사용은 하부에서 수득된 포스겐의 개선된 정제를 달성한다. 특히, 이것은 하부에서 수득한 포스겐에 염화수소가 실질적으로 없게 한다. "실질적으로 없는"은 염화수소의 농도가 10 내지 1000 ppm의 범위인 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 포스겐이 추가 워크업 없이 직접 이소시아네이트 생산으로 재순환될 수 있게 하는 반면, 염화 수소의 부재는 아민이 포스겐과 혼합되는 직후 보다는 지연된 후에만 원치 않는 아민 염산염 부산물 형성의 개시가 발생하는 효과를 가지며, 이는 형성된 아민 염산염의 양이 여전히 잔류 염화수소를 포함하는 포스겐을 첨가하는 경우보다 낮게 유지된다는 추가적인 이점을 갖는다.

혼합 스트림의 증류는 바람직하게는 스트림이 이소시아네이트 생산으로부터 인출되는 압력에서 수행된다. 이러한 압력에 적합한 값은 일반적으로 1 내지 10 bar(abs)의 범위, 바람직하게는 1.2 내지 8 bar(abs)의 범위, 및 특히 1.5 내지 7 bar(abs)의 범위이다.

따라서, 증류 컬럼의 상부에서 인출된 스트림은 증류 컬럼이 작동되는 압력과 본질적으로 동일한 압력에서 얻어지며, 다시 말해, 압력-완화되지 않는다. 증류 컬럼의 상부에서 인출된 스트림은 바람직하게는 5 내지 25 bar 범위의 압력, 더욱 바람직하게는 7 내지 22 bar 범위의 압력, 및 특히 10 내지 20 bar 범위의 압력으로 압축된다. 컬럼의 상부에서 인출된, 본질적인 염화수소-포함 스트림의 적어도 일부를 압축하는 것은, 수반되는 에너지 소비의 뚜렷한 감소와 함께 비교적 높은 온도에서 응축이 수행될 수 있게 한다.

바람직하게는, 감압 동안의 압력 강하는 적어도 5 bar이다.

흡수 용매의 선택은 포스겐을 용해하는 능력에 의존하며, 이상적인 흡수 용매는 포스겐에 대한 높은 용해도, 염화수소에 대한 낮은 용해도 및 낮은 휘발성을 가져야 한다. 전형적으로, 흡수 용매는 포스겐화에 사용되는 용매이고, 아민과 포스겐의 반응에서 불활성이다. 바람직한 흡수 용매는 모노클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로부터 선택된다. 전형적으로, 모노클로로벤젠이 사용된다.

흡수 용매의 증류 컬럼으로의 도입은 흡수 용매의 증류 컬럼 내로의 직접 첨가, 또는 흡수 용매의 증류 컬럼 내로 직접 또는 간접적으로 도입되는 임의의 스트림 내로의 도입을 포괄한다. 흡수 용매의 도입은 증류 컬럼의 상부의 임의의 지점에서 및/또는 환류 액체 내로 일어날 수 있다.

그러나, 액체 스트림을 형성하기 위해 컬럼의 상부에서 충분한 염화수소가 이용가능 해지자마자, 감압 전에 흡수 용매를 액체 스트림과 혼합하고, 냉각된 액체 스트림을 사용하여 흡수 용매를 증류 컬럼으로 재순환시키는 것이 유익할 수 있다. 주로 염화수소로 이루어진 액체 스트림을 저압으로 플래싱(flashing)할 때, -70℃ 이하의 온도가 발생할 수 있다. 이러한 컬럼 상부의 저온점에서는 모노클로로벤젠 또는 디클로로벤젠과 같은 흡수 용매가 쉽게 결정화되어 막힘을 일으킬 수 있다. 감압 전에 흡수 용매와 액체 스트림을 혼합함으로써, 온도 강하가 제어될 수 있고, 감압 중에 기화되지 못한 잔여 액체 염화수소가 흡수 용매의 희석제 역할을 할 수 있어, 흡수 용매의 결정화가 방지될 수 있다.

일 구현예에서, 압축된 상부 스트림은 정류 컬럼으로 배향되고, 정류 컬럼의 하부에서 수득된 스트림은 증류 컬럼의 상부로 재순환된다. 증류 컬럼의 상부에서 인출된 본질적인 염화수소-포함 스트림의 정제를 개선하기 위해, 압축 후 상부에서 인출된 본질적인 염화수소-포함 스트림이 정류 컬럼으로 공급되고, 정류 컬럼의 하부에서 수득된 스트림이 증류 컬럼의 상부로 재순환될 때 유리하다. 정류 컬럼의 상부에서 수득된 스트림이 응축기에서 부분적으로 응축되고, 응축된 부분이 정류 컬럼으로 재순환되고, 응축되지 않은 기체의 정제된 염화수소를 포함하는 부분이 인출되어 추가의 용도, 예를 들어 염화수소의 산화에 의한 염산 생산 또는 염소 생산을 위해 보내지는 경우가 바람직하다.

증류 컬럼의 정류 섹션이 충분히 치수화될 때, 압축기의 고압측 상의 정류 컬럼에 디스펜싱될 수 있다. 그 때 여전히 필요한 것은 저압에서 작동되는 증류 컬럼으로의 액체 환류에 필요한 염화수소 분획의 응축이다.

에너지를 보존하기 위해 열 통합 조치를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 상부 응축기로부터의 냉각, 비응축된 기체 스트림은 열 통합에 적합하다. 상기 스트림은 다른 스트림을 사전 냉각하기 위해 활용될 수 있다. 컬럼 상부에서 수득한 냉각 스트림은 에너지 통합 조치에도 사용할 수 있다. 에너지 비용을 최소화하기 위해 중간 냉각을 사용하는 것도 고려될 수 있다. 에너지 통합 및 이에 따른 에너지 소비를 최소화하기 위한 기회는 다양하며, 당업자에게 공지되어 있다.

일 구현예에서, 액체 스트림은 상부 스트림이 압축되기 전에 상부 스트림과 열 교환기에서 열 교환된다. 열 교환기에서, 액체 스트림, 즉 응축된 염화수소-포함 스트림은, 상기 스트림이 압축되기 전에, 응축될 기체 상부 스트림, 즉 염화수소-포함 스트림에 열을 제공한다. 압축 후, 염화수소-포함 스트림은 냉각되고 부분적으로 응축되고, 응축되지 않은 부분은 기체 테이크오프(takeoff)를 통해 인출된다. 응축된 부분은 상부에서 인출된 본질적인 염화수소-포함 스트림을 가열하기 위한 열 전달 매체로서 열 교환기로 재순환된다.

추가의 구현예에서, 상부 스트림의 비응축된 부분은 응축될 압축된 상부 스트림과 열 교환기에서 열 교환되고, 열 교환기에서 본질적인 염화수소-포함 스트림의 비응축된 부분은 응축될 압축된, 염화수소-포함 스트림으로부터 열을 흡수한다. 따라서, 응축될 염화수소-포함 스트림은 상기 스트림이 응축기로 공급되기 전에 사전 냉각된다.

추가의 구현예에서, 상기 방법은 측면 테이크오프를 통해 증류 컬럼으로부터 기체 측면 스트림을 인출하는 단계, 측면 스트림을 제1 냉각기에서 적어도 부분적으로 응축시키는 단계, 액체 분획을 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계 및 기체 부분을 제2 냉각기로 공급하는 단계를 포함하며, 제2 냉각기에서 기체 부분은 상부 스트림과 열 교환된다. 상부에서 인출된 스트림이 제2 냉각기로 공급되기 전에 열 교환기에서 가열되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상부 스트림은, 제2 냉각기로 공급되기 전에, 응축된 상부 스트림과 열교환된다.

전술한 개별 열 통합 조치 각각은 개별적으로 또는 임의의 원하는 조합으로 수행될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면 및 하기의 실시예에 의해 예시된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 구현예를 도시한다.

도 1에 따르면, 염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림은 공급물(5)을 통해 증류 컬럼(1)의 하부 영역(3)에 공급된다. 증류 컬럼에서, 혼합된 스트림은 증류에 의해 하부 테이크오프(7)를 통해 인출된 포스겐-포함 하부 스트림 및 상부 테이크오프(9)에서 인출된 본질적인 염화수소-포함 스트림으로 분리된다.

염화수소 및 포스겐을 함유하는 혼합 스트림은 바람직하게는 이소시아네이트 생산으로부터 유래된다. 일 구현예에서, 증류가 수행되는 압력은 포스겐- 및 염화수소-포함 스트림이 이소시아네이트 생산으로부터 인출되는 압력과 동일하다. 대안적인 구현예에서, 증류는 염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림이 이소시아네이트 생산으로부터 인출되는 압력 미만의 압력에서 수행된다.

증류를 돕기 위해, 증류 컬럼(1)은 내부(11), 예를 들어 구조화된 패킹 또는 랜덤 패킹을 포함한다. 증류 컬럼(1)은 대안적으로 트레이 컬럼일 수 있다.

본 발명에 따르면, 염화수소를 함유하는 상부 스트림은 상부 테이크오프(9)를 통해 인출되고 압축기(13)에서 더 높은 압력으로 압축된다. 상부 스트림이 압축되는 압력은 바람직하게는 5 내지 25 bar의 범위이다.

압축 후에, 압축된 상부 스트림은 상부 응축기(15)로 통과된다. 압축된 상부 스트림은 상부 응축기에서 부분적으로 응축되어 액체 스트림을 형성한다. 고압으로 인해 이러한 부분 응축은 증류 컬럼의 상단에 우세한 압력에서 응축이 수행되었다면 필요한 온도로 냉각할 필요가 없다. 액체 스트림은 감압 수단(17), 예를 들어 조절판(throttle) 또는 밸브에서 증류 컬럼(1)의 상부에 우세한 압력으로 감압된다. 따라서, 이 스트림은 부분 증발을 겪으면서, 컬럼 압력에서 비등 온도로 냉각되고, 회수부(19)를 통해 증류 컬럼(1)의 상부로 재순환된다. 압축된 상부 스트림의 응축되지 않은 부분은 가스 테이크오프(21)를 통해 상부 응축기(15)로부터 인출된다.

본 발명에 따르면, 모노클로로벤젠과 같은 흡수 용매는 공정의 개시 동안 라인(23)을 통해 감압되기 전에 액체 스트림으로 도입되고 액체 스트림과 혼합된다. 흡수 용매의 첨가는, 감압 냉각 및 액화 염화수소의 충분한 환류를 제공하기 위해, 시스템에 염화수소가 없거나 불충분한 한 포스겐이 컬럼 상부로 상승하는 것을 방지한다. 흡수 용매의 스트림은, 염화수소가 점진적으로 생성되고 컬럼 상단의 온도가 감소하도록 시스템을 채움에 따라, 감소되고 최종적으로 중단된다.

비교예

28.6 중량% HCl, 62.8 중량% 포스겐 및 8.6 중량% 클로로벤젠을 함유하는 35 t/h의 기체 스트림을 이소시아네이트 플랜트의 반응 섹션으로부터 취하여, 도 1에 따른 플랜트에서 분리한다.

기체 스트림은 90℃의 온도 및 2.4 barg의 압력에서 이소시아네이트 플랜트에서 발생한다. 스트림은 -13.5℃ 및 2.3 barg에서 액체/기체 혼합 스트림을 수득하기 위해 여러 단계에서 부분적으로 응축된다. 이 스트림(5)은 2.2 barg의 상부 압력에서 작동되는 증류 컬럼(1)의 섬프(sump)로 공급된다. 패킹(11)은 20개의 이론적 단계를 실현한다.

개시 동안, 저장 용기(도 1에 도시되지 않음)로부터의 액체 염화수소가 라인(23) 및 밸브(17)를 통해 공급된다. 주로 염화수소로 이루어진 상단부(9)의 기체 생성물은 12.2 barg(13)의 압력으로 압축되고, 약 -23℃에서 응축기(15)에서 부분적으로 응축되어 2624 kg/h의 액체 스트림을 수득한다. 액체 스트림은 밸브(17)를 통해 증류 컬럼의 상부로 플래싱되어 저온 환류를 실현한다.

응축기로부터의 비-응축된 기체 스트림(21)(약 8150 kg/h)은 0.1 중량% 포스겐과 주로 HCl을 함유한다. 증류 컬럼(1)의 하부에서, 약 7 중량% 염화수소, 81.8 중량% 포스겐 및 11.2 중량% 클로로벤젠을 함유하는 26850 kg/h의 스트림(7)이 인출된다.

개시에 요구되는 액체 염화수소를 보관하는 저장 용기는 5 m³의 부피를 보유하고, 일반적으로 12.2 barg에서 액체 HCl로 채워지고 -23℃ 미만의 온도에서 유지된다. 내압 용기 및 단열층을 포함하는 설비에 대한 투자는 매우 높다. 또한, 누출의 경우, 다량의 독성 액체 수소가 환경으로 방출될 상당한 위험이 있다.

본 발명에 따른 실시예

상술한 비교예를 반복한다. 하지만 저장 용기로부터의 액체 염화수소는 공급되지 않는다. -25℃에서 11640 kg/h의 클로로벤젠의 스트림이 라인(23) 및 밸브(17)를 통해 컬럼(1)의 상부로 공급되어 스트림(21)에서 0.1 중량% 포스겐의 미리 결정된 최대 농도를 수득한다(하기 표의 단계 1 참조).

잠시 후, 충분한 염화수소가 이용가능하며, 약 500 kg/h의 응축물을 응축기(15)로부터 취하여 밸브(17)를 통해 클로로벤젠과 함께 단계 2에서 컬럼으로 다시 공급한다. 클로로벤젠의 공급물을 9684 kg/h로 감소시켜 스트림(21)의 포스겐 농도를 0.1 중량%로 유지할 수 있다. 응축물 흐름을 증가시키고 클로로벤젠 흐름을 감소시키는 여러 단계 후에, 단계 6에서 정상 상태 증류에 도달한다.

이 절차는 독성 염화수소 저장의 필요성을 불식시키고 관련된 투자를 방지한다.

Claims (11)

1. 포스겐과 염화수소를 분리하는 방법으로서,
   염화수소와 포스겐을 함유하는 혼합 스트림을 증류 컬럼으로 이송하는 단계;
   포스겐을 함유하는 하부 스트림을 증류 컬럼으로부터 인출하는 단계;
   염화수소를 함유하는 상부 스트림을 인출하는 단계;
   상부 스트림의 적어도 일부를 압축하고, 압축된 상부 스트림을 적어도 부분적으로 응축하여 액체 스트림을 형성하는 단계,
   액체 스트림의 적어도 일부를 감압하여 냉각된 액체 스트림 및 냉각된 기체 스트림을 형성하는 단계; 및
   냉각된 액체 스트림을 환류로서 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 단계
   를 포함하며;
   흡수 용매를 증류 컬럼에 일시적으로 도입하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 흡수 용매는 증류 컬럼의 상부에 및/또는 환류 액체 내로 도입되는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 흡수 용매는 방법의 개시 및/또는 셧다운 동안 도입되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡수 용매는 모노클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로부터 선택되는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수 용매는 감압 전에 액체 스트림과 혼합되고, 재순환된 냉각된 액체 스트림과 함께 증류 컬럼으로 도입되는 것인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 감압 동안의 압력 강하는 적어도 5 bar인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 스트림은 측면 공급물로서 증류 컬럼으로 이송되고, 증류 컬럼은 측면 공급물 위에 정류 섹션 및 측면 공급물 아래에 스트리핑 섹션을 갖는 것인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 압축된 상부 스트림은 정류 컬럼으로 배향되고, 정류 컬럼의 하부에서 수득된 스트림은 증류 컬럼의 상부로 재순환되는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 스트림은, 상부 스트림이 압축되기 전에, 상부 스트림과 열 교환기에서 열 교환되는 것인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 스트림의 비응축된 부분은 응축될 압축된 상부 스트림과 열 교환기에서 열 교환되는 것인 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 측면 테이크오프(takeoff)를 통해 증류 컬럼으로부터 기체 측면 스트림을 인출하는 단계, 측면 스트림을 제1 냉각기에서 적어도 부분적으로 응축시키는 단계, 액체 분획을 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계 및 기체 부분을 제2 냉각기로 공급하는 단계를 포함하며, 제2 냉각기에서 기체 부분은 상부 스트림과 열 교환되는 것인 방법.
11. 제11항에 있어서, 상부 스트림은, 제2 냉각기에 공급되기 전에, 응축된 상부 스트림과 열교환되는 것인 방법.