KR20240063980A - 이소시아네이트를 위한 화학적 생산 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

n개의 직렬로 배열된 유닛 U(i), i=1...n, n≥2를 포함하는, 이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리로서, 여기서 유닛 U(i)는, 출발 물질로서 상기 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)에서 제조된 화학 생성물 cp(i+1)을 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(1)을 제조하기 위한 것이고, 여기서 상기 유닛 U(i)는 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 입력률 IR(i)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(i)는 공칭 제조율 PRN(i) 및 공칭 입력률 IRN(i)를 특징으로 하고; 유닛 U(i+1), i=1...n-1은, 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하고 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 상기 유닛 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 공급률 SR(i+1)로 공급하기 위한 것이고, 여기서 SR(i+1) = IR(i)인, 화학적 생산 어셈블리.

Description

이소시아네이트를 위한 화학적 생산 어셈블리
본 발명은 이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리, 이러한 화학적 생산 어셈블리에서 수행되는 이소시아네이트를 제조하는 방법, 및 이러한 생산 어셈블리 및/또는 이러한 방법의 용도에 관한 것이다.
이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리는 전형적으로 하나 초과의 유닛을 포함하고 적어도 일부 유닛이 직렬로 배열된다. 본 출원의 관점에서, 이러한 화학적 생산 어셈블리는 n개의 직렬로 배열된 유닛 U(i), i=1...n, n≥2를 포함한다. 각각의 유닛 U(i)는, 출발 물질로서 상기 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)에서 제조된 화학 생성물 cp(i+1)을 사용함으로써 제조율(preparaton rate) PR(i)로 화학 생성물 cp(i)를 제조하도록 설계된다. 각각의 유닛 U(i)는 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 입력률(input rate) IR(i)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함한다. 추가로, 각각의 유닛 U(i)는 공칭 제조율 PRN(i) 및 공칭 입력률 IRN(i)를 특징으로 한다. 일련 문자로 인해, 적어도 하나의 유닛 u(i)에 대해, 유닛 U(i+1)은 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하고 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 공급률(supply rate) SR(i+1)로 상기 유닛 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 공급하기 위해 유닛 u(i)의 상류에 배열된다. 유닛 U(i+1)의 이러한 공급률 SR(i+1)은 유닛 U(i)의 입력율 IR(i)과 동일하다: SR(i+1) = IR(i).
본 출원에서 선택된 정의에 따르면, 유닛 U(i+1)은 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하기 위한 서브유닛 SU(i+1)을 포함한다. 이 서브유닛 SU(i+1)은 화학 생성물을 입력률 IR(i+1)로 수용하기 위한 유입 수단 및 SU(i+1)로부터 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 포함한다. 용어 "제조하는"은 가장 넓은 의미로 이해되어야 하고, 이는 수용된 화학 생성물이 화학적 및/또는 물리적 방식으로 가공된다는 것을 의미한다. 화학 생성물 cp(i+1)은 서브유닛 SU(i+1)에 의해 제조율 PR(i+1)로 제조되고 상기 서브유닛 SU(i+1)은 공칭 제조율 PRN(i+1) 및 공칭 입력률 IRN(i+1)을 특징으로 한다.
실제로, 생산 어셈블리의 각각의 유닛은 상기 유닛이 생산 모드 및 유지관리 모드를 갖도록, 정기적인 시간 패턴으로 유지관리가 종종 필요하다. 유지관리 동안, 일반적으로 생산 라인의 체인이 중단되도록 유닛을 셧다운할 필요가 있다. 화학적 생산 어셈블리의 모든 유닛이 동일한 유지관리 패턴을 갖는 경우, 전체 화학적 생산 유닛은 유지관리를 위해 셧다운될 수 있고 전체 화학적 생산 어셈블리가 최소한의 생산 시간 손실로 유지관리된 후에 시동이 걸릴 수 있으나, 상이한 유닛의 유지관리 시간 패턴은 일반적으로 서로 상이하다.
따라서, 유닛의 유지관리 시간이 합산되어, 생산 시간의 손실을 야기하는 문제가 발생한다.
그러므로 본 발명의 목적은 보다 효율적인 생산을 가능하게 하는 개선된 화학적 생산 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 유닛 U(i+1)은 서브유닛 SU(i+1)에 의해 제조된 화학 생성물 cp(i+1)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(i+1)을 포함하고, 여기서 상기 동적 저장 수단 DS(i+1)은 SU(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 수용하기 위해 서브유닛 SU(i+1)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(i+1)로 DS(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함한다. 이 배출 수단은 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 연결된다. 동적 저장 수단 DS(i+1)은 저장 용량 SC(i+1)을 갖고 동적 저장률 DR(i+1), 여기서 DR(i+1) = PR(i+1) - SR(i+1)을 특징으로 한다. 이 동적 저장률은 유닛 U(i)과 서브유닛 SU(i+1) 중 적어도 하나가 그의 공칭 레이트(nominal rate)에서 또는 거의 그의 공칭 레이트에서 작동하는 경우 0과 상이하여(DR(i+1) ≠ 0), 비 IR(i):IRN(i) 및 IR(i+1):IRN(i+1) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위가 되도록 한다. 환언하면: 동적 저장 수단은 유닛 U(i) 및 서브유닛 SU(i+1) 중 적어도 하나가 그의 공칭 레이트에서 작동하는 경우 비우거나 채워져서, 상기 수단이 유닛 U(i)과 서브유닛 SU(i+1)의 유지관리 동안 사용될 수 있는 버퍼를 구성하도록 한다.
언급한 바와 같이, 일반적으로 각각의 유닛 U(i)는 작업 모드 및 유지관리 모드를 나타낸다. 작업 모드는 IR(i) = IRN(i) 및 PR(i) = PRN(i)를 특징으로 하고 유지관리 모드는 IR(i) = PR(i) = 0을 특징으로 한다.
이미 언급한 바와 같이, 적어도 하나의 유닛 U(i)는 일반적으로 시동 모드를 추가로 나타낸다. 이 모드는 유지관리 모드와 작업 모드 "사이의" 모드이고 0 < IR(i) < IRN(i) 및 0 < PR(i) < PRN(i)를 특징으로 한다.
상기에 논의한 바와 같이, 적어도 하나의 유닛 U(i)가 IR(i)=0인 동안 그의 유지관리 모드에 있는 동안 유닛 U(i)는 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i)를 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 종종 나타낸다. 유닛 U(i)가 그의 유지관리 모드에 있는 경우 SU(i+1)는 그의 공칭 제조율 PRN(i+1)에서 계속 작동할 수 있는 것이 요망되며 따라서 동적 저장 용량 SC(i+1)은 유닛 U(i)의 정기적인 유지관리 시간 동안 서브유닛 SU(i+1)에 의해 생산된 모든 화학 생성물을 수용할 만큼 충분히 크다: SC(i+1) > ΔtMM(i) x PRN(i+1).
따라서, 공칭 입력률 IRN(i)는 그의 작업 모드 동안 입력률과 관련하여 유닛의 "목표 상태 / 요망하는 상태"(독일어로 목표-상태(Soll-Zustand)로 알려짐)이다. 유사하게, 공칭 제조율 PRN(i)는 그의 작업 모드 동안 제조율과 관련하여 유닛의 "목표 상태 / 요망하는 상태"이다.
동일한 방식으로, 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 그의 유지관리 모드에 있는 동안 서브유닛 SU(i+1)은 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i+1)을 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 일반적으로 나타낸다. 유닛 U(i)가 공칭 입력률 IRN(i)로 그의 작업 모드에서 계속 작동할 수 있음을 확실하게 하기 위해, 동적 저장 용량은 바람직하게는 서브유닛 SU(i+1)의 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i+1) 동안 유닛(i)에 의해 필요되는 모든 화학 생성물을 전달할 만큼 충분히 크다: SC(i+1) > ΔtMM(i+1) x IRN(i).
- 정상적인 경우로 가정되는 경우 - 적어도 하나의 유닛 U(i)와 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1) 둘 다 정기적인 유지관리 패턴을 갖는 경우, 이들 둘 다 각각 유지관리 시간 ΔtMM(i), ΔtMM(i+1)을 나타낼 뿐만 아니라, 이들은 또한 각각 두 개의 연속 유지관리 시간 ΔtMM(i), ΔtMM(i+1) 사이에 유지관리 간격 시간 ΔtMI(i), ΔtMI(i+1)을 나타내고, 이 경우 적어도 하나의 유닛 U(i) - 각각 서브유닛 SU(i+1) -은 그의 유지관리 모드에 있지 않다. 상기에 기재한 바와 같이, 공칭 제조율 PRN(i+1)과 공칭 입력율 IRN(i)이 서로 상이하므로(PRN(i+1) ≠IRN(i)), 서브유닛 SU(i+1) 및 유닛 U(i) 중 하나가 그의 유지관리 모드에 있는 경우(DR(i+1) ≠ 0)뿐만 아니라, 서브유닛 U(i+1)과 유닛 U(i)가 둘 다 작업 모드에 있는 경우에도 동적 저장 수단이 채워지거나 비워진다(DR(i+1) ≠ 0). 따라서, 동적 저장 용량은 서브유닛 U(i+1)과 유닛 U(i)가 그의 작업 모드에 있는 상태를 "브릿지"할 만큼 충분히 커야 한다. 이러한 이유로, 저장 용량은 이 상태 동안 동적 저장 범위 DR(i+1)의 절대값에 곱해진 유지관리 시간 간격 중 더 짧은 것보다 더 큰 것이 바람직하고, 이는 공칭 동적 저장 범위 DRN(i+1): SC(i+1) > min[ΔtMI(i),ΔtMI(i+1)] x |DRN(i+1)|로 칭해진다.
둘 다, 유닛과 서브유닛 둘 다 작업 모드 및 유지관리 모드를 포함하는 유지관리 패턴을 갖는 경우에, 유닛 U(i)에 대한 평균 입력률 IRA(i) 및 평균 제조율 PRA(i)를 계산할 수 있다. 평균 입력률 IRA(i)은 전체 사이클 동안의 총 입력을 사이클 시간으로 나눈 값이고 평균 제조율 PRA(i)은 전체 사이클 동안 제조된 화학 생성물 cp(i)의 총량을 사이클 시간으로 나눈 값이다: PRA(i) = Δt(i) x PRN(i) / (Δt(i) + Mt(i)), 여기서 Δt(i)는 두 유지관리 모드 사이의 시간이다. 유닛이 그의 유지관리 모드에 있는 시간 때문에, 다음이 적용된다: RA(i) < IRN(i) 및 PRA(i) < PRN(i). 동일한 방식으로, 서브유닛 SU(i+1)의 평균 입력률 IRA(i+1)은 전체 사이클 동안의 총 입력을 사이클 시간으로 나눈 값이고 평균 제조율 PRA(i+1)은 전체 사이클 동안 제조된 화학 생성물 cp(i+1)의 총량을 사이클 시간으로 나눈 값이다. 상기와 마찬가지로, 평균 레이트는 공칭 레이트보다 작다: IRA(i+1) < IRN(i+1) 및 PRA(i+1) < PRN(i+1). 서브유닛 SU(i+1)이 유닛 U(i)에 독점적으로 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하는 경우(그리고 이것이 바람직하며 일반적으로 그렇다), 평균 레이트는 동일하다: IRA(i) = PRA(i+1).
상기에서, 시동 시간을 무시되었으나, 물론 또한 고려될 수 있다.
(c.1)에 따른 서브유닛 SU(i+1)이 하나의 서브유닛 SSU(i+1)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
대안적으로, (c.1)에 따른 서브유닛 SU(i+1)은 병렬로 배열된 z개의, 여기서 z > 1인, 서브유닛 SSU(i+1)을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 서브유닛 SSU(i+1)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, z는 2 내지 5의 범위, 보다 바람직하게는 2 내지 4의 범위이다.
바람직하게는 z개의 서브유닛 SSU(i+1) 중 적어도 하나는 유지관리 모드 동안 가동하고, z개의 서브유닛 SSU(i+1) 중 적어도 하나는 상기 유지관리 모드 동안 가동하지 않는다.
바람직하게는 (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)은 하나의 서브유닛 SU(i+1)이다.
바람직하게는 (c)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i+1)은 하나의 유닛 U(i+1)이다.
본 발명의 바람직한 적용에서, 화학적 생산 어셈블리는 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 어셈블리이다.
특히 방금 정의된 경우에, 화학적 생산 어셈블리는 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써, 화학 생성물 cp(i)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i)인 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 cH2SO4(i+1) < cHsSO4(i)이다.
이 경우에, 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)(유닛 U(i)의 상류에 배열됨)이 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하기 위한 서브유닛인 것이 추가로 바람직하고, 여기서 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔이 수득되어, 황산을 포함하는 수용액은 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되도록 한다. 상기에 언급한 바와 같이, 황산의 농도는 cH2SO4(i+1)이다. 이 경우에, 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)은 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크이다.
상기 정의된 공정의 경우, 바람직하게는, cH2SO4(i)는 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 65 내지 96 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 80 내지 96 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 86 내지 96 중량%의 범위이고, 바람직하게는, cH2SO4(i+1)는 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 45 내지 85 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위이다.
보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 PRN(i)은 0.5 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.75 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 1.5 t/t의 범위인 것이 바람직하다. 바람직하게는, PRN(i+1)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.75 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.8t/t의 범위이다. 바람직하게는, IRN(i)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.45 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.65 내지 1.85 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.75 t/t의 범위이다. 바람직하게는, IRN(i+1)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.6 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 2.2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.9 내지 2 t/t의 범위이다.
특히 방금 기재한 출원에서, ΔtMM(i)는 바람직하게는 0.5h 내지 30d의 범위, 보다 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위이다. ΔtMM(i+1)는 바람직하게는 0.5h 내지 30d의 범위, 보다 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위이다. 바람직하게는, ΔtMI(i)는 1개월 내지 10년의 범위, 보다 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위이다. 바람직하게는, ΔtMI(i+1)는 1개월 내지 10년의 범위, 보다 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위이다.
또한, 특히 화학적 생산 어셈블리가 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 어셈블리인 방금 정의된 경우에, 화학적 생산 어셈블리는 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 (a)에 따른 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(i)로서 수득되고, 여기서 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도가 cH2SO4(i)이고, 여기서 cH2SO4(i+1) > cH2SO4(i)이다.
방금 기재한 경우에, 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)은 바람직하게는 화학 생성물 cp(i+1)로서 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산의 농도는 cH2SO4(i+1)이다. 결과적으로, 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)은 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크이다.
상기 정의된 공정의 경우, cH2SO4(i)는 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 65 내지 96 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 80 내지 96 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 86 내지 96 중량%의 범위이다. cH2SO4(i+1)는 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 45 내지 85 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위이다.
보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 PRN(i)은 0.5 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.75 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 1.5 t/t의 범위인 것이 바람직하다. 바람직하게는, PRN(i+1)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.75 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.8t/t의 범위이다. 바람직하게는, IRN(i)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.45 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.65 내지 1.85 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.75 t/t의 범위이다. 바람직하게는, IRN(i+1)은, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위해 0.6 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 2.2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.9 내지 2 t/t의 범위이다.
특히 방금 기재한 출원에서, ΔtMM(i)는 바람직하게는 0.5h 내지 30d의 범위, 보다 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위이다.
바람직하게는, ΔtMM(i+1)는 0.5h 내지 30d의 범위, 보다 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위이다. 바람직하게는, ΔtMI(i)는 1개월 내지 10년의 범위, 보다 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위이다. 바람직하게는, ΔtMI(i+1)는 1개월 내지 10년의 범위, 보다 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위이다.
또한, 유닛 U(i) 및 U(i+1)을 원형으로 배열하는 것이 가능하고, 이는 두 유닛 모두 서브유닛 SU(i), SU(i+1) 및 동적 저장 수단 DS(i), DS(i+1)을 포함하는 것을 의미하고, 여기서 동적 저장 수단 DS(i)의 배출 수단은 유닛(i+1)의 유입 수단, 즉 그의 서브유닛 SU(i+1)의 유입 수단에 연결되며 여기서 동적 저장 수단 DS(i+1)의 배출 수단은 유닛(i)의 유입 수단, 즉 그의 서브유닛 SU(i)의 유입 수단에 연결된다.
이러한 원형 배치는 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한, 그리고 특히 니트로화 단계에 존재하는 촉매로서 황산을 포함하는 수용액에 대한 원형을 정의하기 위한 화학적 생산 어셈블리에서 특히 유용하다.
바람직하게는, 본 발명은 2개의 직렬로 배열된 유닛 U(1) 및 U(2)를 포함하는, 이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리에 관한 것이고, 여기서
(a) 유닛 U(1)은 출발 물질로서 상기 유닛 U(1)의 상류에 배열된 유닛 U(2)에서 제조된 화학 생성물 cp(2)를 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(1)을 제조하기 위한 것이고, 여기서 상기 유닛 U(1)은 상기 화학 생성물 cp(2)를 입력률 IR(1)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(1)은 공칭 제조율 PRN(1) 및 공칭 입력률 IRN(1)을 특징으로 하고;
(b) 유닛 U(2)는 화학 생성물 cp(2)를 제조하고 상기 화학 생성물 cp(2)를 상기 유닛 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 공급률 SR(2)로 공급하기 위한 것이고 여기서 SR(2) = IR(1)이고;
(c) 유닛 U(2)는
(c.1) 화학 생성물 cp(2)를 제조하기 위한 서브유닛 SU(2)로서, 여기서 상기 서브유닛 SU(2)는 화학 생성물을 입력률 IR(2)로 수용하기 위한 유입 수단 및 제조율 PR(2)로 SU(2)로부터 상기 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 포함하고, 상기 서브유닛 SU(2)는 공칭 제조율 PRN(2), 여기서 PRN(2) ≠ IRN(1), 및 공칭 입력률 IRN(2)을 특징으로 하는, 서브유닛 SU(2); 및
(c.2) (c.1)에 따라 제조된 화학 생성물 cp(2)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(2)로서, 여기서 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 SU(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 수용하기 위한 SU(2)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(2)로 DS(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함하고, 상기 배출 수단은 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 연결되며, 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 저장 용량 SC(2)를 갖고 동적 저장률 DR(2), 여기서 DR(2) = PR(2) - SR(2)을 특징으로 하는, 동적 저장 수단 DS(2)
을 포함하고;
여기서 (c)에 따른 상기 유닛 U(2)의 경우, 비 IR(1):IRN(1) 및 IR(2):IRN(2) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위라면 DR(2) ≠ 0이다.
(a)에 따른 유닛 U(1)은 유기 화합물, 보다 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 보다 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하는 것이 바람직하고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(1)로서 수득되고, 여기서 출발 물질 cp(2)로서 황산의 농도가 cH2SO4(2)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도는 cH2SO4(1)이고, 여기서 cH2SO4(2) > cH2SO4(1)이다.
유닛 U(1)의 상류에 배열된 유닛 U(2)의 서브유닛 SU(2)는 화학 생성물 cp(2)로서, 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 서브유닛인 것이 바람직하고, 여기서 황산의 농도는 cH2SO4(2)이고, 여기서 유닛 U(2)의 동적 저장 수단 DS(2)는 서브유닛 SU(2)에서 화학 생성물 cp(2)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크이다.
본 발명의 상기 특정된 적용에서, 화학적 생산 어셈블리는 톨루엔을 니트로화하기 위한 유닛의 하류에 배열된, 아미노 톨루엔, 바람직하게는 디아미노 톨루엔을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하고, 아미노 톨루엔을 제조하기 위한 상기 유닛의 하류에 배열된, 톨루엔 이소시아네이트, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 화학적 생산 어셈블리가 톨루엔 이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛의 상류에 배열된, 포스겐을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하는 것이 추가로 바람직하다.
따라서, 본 발명은 특히 이소시아네이트 생산 공정의 중단 없는 가동 시간을 증가시키는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 유닛은 생산 플랜트, 바람직하게는 이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 플랜트에 포함될 것이다. 2,4-톨루엔 디이소시아네이트와 2,6-톨루엔 디이소시아네이트를 포함하는 혼합물이 제조되는 경우, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트에 대한 2,4-톨루엔 디이소시아네이트의 몰비는 바람직하게는 1:1 내지 6:1의 범위, 보다 바람직하게는 1:1 내지 5:1의 범위, 예컨대 1:1 내지 2:1의 범위 예컨대 1.5:1, 또는 예컨대 3.5:1 내지 4.5:1의 범위 예컨대 4:1이다. 추가로, 상기 디이소시아네이트는 메틸렌 디페닐이소시아네이트(MDI) 및/또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)이거나 이를 포함하는 것으로 생각될 수 있다.
본 발명은 명시된 바와 같은 종속성 및 역참조로부터 발생하는 다음의 실시양태 세트 및 실시양태의 조합에 의해 추가로 실증된다. 특히, 실시양태의 범위가 언급되는 각각의 경우에, 예를 들어 "실시양태 1 내지 4 중 어느 한 실시양태의 화학적 생산 어셈블리"와 같은 용어의 맥락에서, 이 범위의 모든 실시양태가 통상의 기술자에게 명시적으로 개시되는 것을 의미하고, 즉 이 용어의 표현은 통상의 기술자에 의해 "실시양태 1, 2, 3 및 4 중 어느 한 실시양태의 화학적 생산 어셈블리"와 동의어인 것으로 이해되어야 한다는 점에 주목된다. 추가로, 다음의 실시양태 세트는 보호 범위를 결정하는 청구범위 세트가 아니라, 본 발명의 일반적이고 바람직한 측면에 관한 설명의 적합하게 구조화된 부분을 나타낸다는 점이 명시적으로 주목된다.
1. n개의 직렬로 배열된 유닛 U(i), i=1...n, n≥2를 포함하는, 이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리로서, 여기서
(a) 유닛 U(i)는, 출발 물질로서 상기 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)에서 제조된 화학 생성물 cp(i+1)을 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(i)를 제조하기 위한 것이고, 상기 유닛 U(i)는 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 입력률 IR(i)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(i)는 공칭 제조율 PRN(i) 및 공칭 입력률 IRN(i)를 특징으로 하고;
(b) 유닛 U(i+1), i=1...n-1은, 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하고 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 상기 유닛 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 공급률 SR(i+1), 여기서 SR(i+1) = IR(i)로 공급하기 위한 것이고;
(c) 적어도 하나의 유닛 U(i+1)은
(c.1) 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하기 위한 서브유닛 SU(i+1)로서, 여기서 상기 서브유닛 SU(i+1)은 화학 생성물을 입력률 IR(i+1)로 수용하기 위한 유입 수단 및 제조율 PR(i+1)로 SU(i+1)로부터 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 포함하고, 상기 서브유닛 SU(i+1)은 공칭 제조율 PRN(i+1), 여기서 PRN(i+1) ≠ IRN(i), 및 공칭 입력률 IRN(i+1)을 특징으로 하는, 서브유닛 SU(i+1); 및
(c.2) (c.1)에 따라 제조된 화학 생성물 cp(i+1)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(i+1)로서, 여기서 상기 동적 저장 수단 DS(i+1)은 SU(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 수용하기 위한 SU(i+1)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(i+1)로 DS(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함하고, 상기 배출 수단은 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 연결되며, 상기 동적 저장 수단 DS(i+1)은 저장 용량 SC(i+1)을 갖고 동적 저장률 DR(i+1), 여기서 DR(i+1) = PR(i+1) - SR(i+1)을 특징으로 하는, 동적 저장 수단 DS(i+1)
을 포함하고;
여기서 (c)에 따른 상기 적어도 하나의 유닛 U(i+1)의 경우, 비 IR(i):IRN(i) 및 IR(i+1):IRN(i+1) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위라면, DR(i+1) ≠ 0인, 화학적 생산 어셈블리.
2. 실시양태 1에 있어서, 각각의 유닛 U(i)가 IR(i) = PR(i) = 0을 특징으로 하는 유지관리 모드, 및 IR(i) = IRN(i) 및 PR(i) = PRN(i)를 특징으로 하는 작업 모드를 나타내는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
3. 실시양태 2에 있어서, 적어도 하나의 유닛 U(i)가 IR(i) < IRN(i) 및 PR(i) < PRN(i)를 특징으로 하는 시동 모드를 추가로 나타내는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
4. 실시양태 2 또는 3에 있어서, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i)는, 유닛 U(i)가 유지관리 모드에 있는 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i)를 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 나타내는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
5. 실시양태 4에 있어서, SC(i+1) > ΔtMM(i) x PRN(i+1)인, 화학적 생산 어셈블리.
6. 실시양태 1 내지 5 중 어느 한 실시양태에 있어서, (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)은, 서브유닛 SU(i+1)이 유지관리 모드에 있는 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i+1)을 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 나타내는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
7. 실시양태 6에 있어서, SC(i+1) > ΔtMM(i+1) x IRN(i)인, 화학적 생산 어셈블리.
8. 실시양태 7에 있어서, 실시양태 7이 실시양태 5에 종속되는 한에 있어서, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i)의 정기적인 유지관리 패턴은, 적어도 하나의 유닛 U(i)가 유지관리 모드에 있지 않는 두 개의 연속 유지관리 시간 ΔtMM(i) 사이에 유지관리 간격 시간 ΔtMI(i)를 나타내고, (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)의 정기적인 유지관리 패턴은, 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 유지관리 모드에 있지 않는 두 개의 연속 유지관리 시간 ΔtMM(i+1) 사이에 유지관리 간격 시간 ΔtMI(i+1)을 나타내고, 여기서 SC(i+1) > min[ΔtMI(i),ΔtMI(i+1)] x |DR(i+1)|인, 화학적 생산 어셈블리.
9. 실시양태 1 내지 8 중 어느 한 실시양태에 있어서, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i) 및 (b)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i+1)의 경우,
- 적어도 하나의 유닛 U(i)가 평균 입력률 IRA(i) 및 평균 제조율 PRA(i)를 나타내고 여기서 IRA(i) < IRN(i) 및 PRA(i) < PRN(i)이고;
- (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 평균 입력률 IRA(i+1) 및 평균 제조율 PRA(i+1)을 나타내고 여기서 IRA(i+1) < IRN(i+1) 및 PRA(i+1) < PRN(i+1)이고;
IRA(i) = PRA(i+1)인, 화학적 생산 어셈블리.
10. 실시양태 1 내지 9 중 어느 한 실시양태에 있어서, (c.1)에 따른 서브유닛 SU(i+1)이 하나의 서브유닛 SSU(i+1)으로 이루어지는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
11. 실시양태 1 내지 10 중 어느 한 실시양태에 있어서, (c.1)에 따른 서브유닛 SU(i+1)이 병렬로 배열된 z개의, 여기서 z > 1인, 서브유닛 SSU(i+1)을 포함하고, 바람직하게는 상기 서브유닛 SSU(i+1)으로 이루어지는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
12. 실시양태 11에 있어서, z가 2 내지 5의 범위, 바람직하게는 2 내지 4의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
13. 실시양태 11 또는 12에 있어서, z개의 서브유닛 SSU(i+1) 중 적어도 하나가 유지관리 모드 동안 가동되고 z개의 서브유닛 SSU(i+1) 중 적어도 하나가 유지관리 모드 동안 가동되지 않는 것인, 화학적 생산 어셈블리.
14. 실시양태 1 내지 13 중 어느 한 실시양태에 있어서, (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 하나의 서브유닛 SU(i+1)인, 화학적 생산 어셈블리.
15. 실시양태 1 내지 14 중 어느 한 실시양태에 있어서, (c)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i+1)이 하나의 유닛 U(i+1)인, 화학적 생산 어셈블리.
16. 실시양태 1 내지 15 중 어느 한 실시양태에 있어서, 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 어셈블리인, 화학적 생산 어셈블리.
17. 실시양태 1 내지 16 중 어느 한 실시양태, 바람직하게는 실시양태 16에 있어서, 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써, 화학 생성물 cp(i)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i)인 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 (a)에 따른 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 cH2SO4(i+1) < cHsSO4(i)인, 화학적 생산 어셈블리.
18. 실시양태 11에 있어서, 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)이 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되고, 여기서 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)이고, 여기서 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)이 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크인, 화학적 생산 어셈블리.
19. 실시양태 17 또는 18에 있어서, cH2SO4(i)가 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 65 내지 96 중량%의 범위, 바람직하게는 80 내지 96 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 86 내지 96 중량%의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
20. 실시양태 17 내지 19 중 어느 한 실시양태에 있어서, cH2SO4(i+1)가 황산을 포함하는 수용액의 중량을 기준으로 하여, 45 내지 85 중량%의 범위, 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위, 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
21. 실시양태 17 내지 20 중 어느 한 실시양태에 있어서, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 PRN(i)이 0.5 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.75 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 1.5 t/t의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
22. 실시양태 17 내지 21 중 어느 한 실시양태에 있어서, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 PRN(i+1)이 0.75 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.8t/t의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
23. 실시양태 17 내지 22 중 어느 한 실시양태에 있어서, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 IRN(i)이 0.45 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.65 내지 1.85 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.75 t/t의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
24. 실시양태 17 내지 23 중 어느 한 실시양태에 있어서, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 IRN(i+1)이 0.6 내지 3.5 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 내지 2.2 t/t의 범위, 보다 바람직하게는 0.9 내지 2 t/t의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
25. 실시양태 17 내지 24 중 어느 한 실시양태, 바람직하게는 실시양태 20에 있어서, ΔtMM(i)가 0.5h 내지 30d의 범위, 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
26. 실시양태 17 내지 25 중 어느 한 실시양태에서, ΔtMM(i+1)가 0.5h 내지 30d의 범위, 바람직하게는 1h 내지 14d의 범위, 보다 바람직하게는 5h 내지 7d의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
27. 실시양태 17 내지 26 중 어느 한 실시양태에서, ΔtMI(i)가 1개월 내지 10년의 범위, 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
28. 실시양태 17 내지 27 중 어느 한 실시양태에 있어서, ΔtMI(i+1)가 1개월 내지 10년의 범위, 바람직하게는 3개월 내지 7년의 범위, 보다 바람직하게는 6개월 내지 5년의 범위인, 화학적 생산 어셈블리.
29. 실시양태 1 내지 27 중 어느 한 실시양태, 바람직하게는 실시양태 16에 있어서, 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 (a)에 따른 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(i)로서 수득되고, 여기서 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도가 cH2SO4(i)이고, 여기서 cH2SO4(i+1) > cH2SO4(i)인, 화학적 생산 어셈블리.
30. 실시양태 28에 있어서, 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)이 화학 생성물 cp(i+1)로서 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)이고, 여기서 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)이 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크인, 화학적 생산 어셈블리.
31. 실시양태 16에 있어서, 실시양태 18에 정의된 유닛 U(i+1), 실시양태 17에 정의된 유닛 U(i), 실시양태 30에 정의된 유닛 U(i+1) 및 실시양태 29에 정의된 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 실시양태 30에 정의된 유닛 U(i+1)이 실시양태 17에 정의된 유닛 U(i)이고 실시양태 29에 정의된 유닛 U(i)가 실시양태 18에 정의된 유닛 U(i+1)인, 화학적 생산 어셈블리.
32. 실시양태 1 내지 31 중 어느 한 실시양태에 있어서, n= 2이고, 2개의 직렬로 배열된 유닛 U(1) 및 U(2)를 포함하는, 화학적 생산 어셈블리로서, 여기서
(a) 유닛 U(1)은 출발 물질로서 상기 유닛 U(1)의 상류에 배열된 유닛 U(2)에서 제조된 화학 생성물 cp(2)를 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(1)을 제조하기 위한 것이고, 여기서 상기 유닛 U(1)은 상기 화학 생성물 cp(2)를 입력률 IR(1)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(1)은 공칭 제조율 PRN(1) 및 공칭 입력률 IRN(1)을 특징으로 하고;
(b) 유닛 U(2)는 화학 생성물 cp(2)를 제조하고 상기 화학 생성물 cp(2)를 상기 유닛 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 공급률 SR(2)로 공급하기 위한 것이고 여기서 SR(2) = IR(1)이고;
(c) 유닛 U(2)는
(c.1) 화학 생성물 cp(2)를 제조하기 위한 서브유닛 SU(2)로서, 여기서 상기 서브유닛 SU(2)는 화학 생성물을 입력률 IR(2)로 수용하기 위한 유입 수단 및 제조율 PR(2)로 SU(2)로부터 상기 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 포함하고, 상기 서브유닛 SU(2)는 공칭 제조율 PRN(2), 여기서 PRN(2) ≠ IRN(1), 및 공칭 입력률 IRN(2)을 특징으로 하는, 서브유닛 SU(2); 및
(c.2) (c.1)에 따라 제조된 화학 생성물 cp(2)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(2)로서, 여기서 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 SU(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 수용하기 위한 SU(2)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(2)로 DS(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함하고, 상기 배출 수단은 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 연결되며, 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 저장 용량 SC(2)를 갖고 동적 저장률 DR(2), 여기서 DR(2) = PR(2) - SR(2)를 특징으로 하는, 동적 저장 수단 DS(2)
을 포함하고;
여기서 (c)에 따른 상기 유닛 U(2)의 경우, 비 IR(1):IRN(1) 및 IR(2):IRN(2) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위라면 DR(2) ≠ 0인, 화학적 생산 어셈블리.
33. 실시양태 32에 있어서, (a)에 따른 유닛 U(1)이 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 것이고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(1)로서 수득되고, 여기서 출발 물질 cp(2)로서 황산의 농도가 cH2SO4(2)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도는 cH2SO4(1)이고, 여기서 cH2SO4(2) > cH2SO4(1)인, 화학적 생산 어셈블리.
34. 실시양태 33에 있어서, 유닛 U(1)의 상류에 배열된 유닛 U(2)의 서브유닛 SU(2)이 화학 생성물 cp(2)로서, 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산의 농도가 cH2SO4(2)이고, 여기서 유닛 U(2)의 동적 저장 수단 DS(2)이 서브유닛 SU(2)에서 화학 생성물 cp(2)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크인, 화학적 생산 어셈블리.
35. 실시양태 17 내지 32 중 어느 한 실시양태에 있어서, 실시양태 18, 29, 33 및 34 중 어느 한 실시양태에 정의된, 톨루엔을 니트로화하기 위한 유닛의 하류에 배열된, 아미노 톨루엔, 바람직하게는 디아미노 톨루엔을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하고, 아미노 톨루엔, 바람직하게는 디아미노 톨루엔을 제조하기 위한 상기 유닛의 하류에 배열된, 톨루엔 이소시아네이트, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하며, 톨루엔 이소시아네이트, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛의 상류에 배열된, 포스겐을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하는 것이 바람직한 화학적 생산 어셈블리.
36. 실시양태 1 내지 35 중 어느 한 실시양태에 따른 화학적 생산 어셈블리에서 수행되는 이소시아네이트를 제조하는 방법.
37. 실시양태 36에 있어서, 디이소시아네이트를 제조하는, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하는, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하는 공정인 방법.
38. 이소시아네이트가 바람직하게는 디이소시아네이트, 보다 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상인, 이소시아네이트 생산 공정의 중단 없는 가동 시간을 증가시키기 위한 실시양태 1 내지 35 중 어느 한 실시양태에 따른 화학적 생산 어셈블리 및/또는 실시양태 36 또는 37에 따른 방법의 용도.
본 발명의 맥락에서, PRN(i), PRN(i+1), IRN(i) 및 IRN(i+1)에 대한 유닛은 t/t로 주어지며, 이는 시간당 황산의 메트릭톤 / 시간당 질화 제품의 메트릭톤을 의미한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 유닛은 생산 플랜트, 바람직하게는 이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 플랜트에 포함될 것이다. 2,4-톨루엔 디이소시아네이트와 2,6-톨루엔 디이소시아네이트를 포함하는 혼합물이 제조되는 경우, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트에 대한 2,4-톨루엔 디이소시아네이트의 몰비는 바람직하게는 1:1 내지 6:1의 범위, 보다 바람직하게는 1:1 내지 5:1의 범위, 예컨대 1:1 내지 2:1의 범위 예컨대 1.5:1, 또는 예컨대 3.5:1 내지 4.5:1의 범위 예컨대 4:1이다. 추가로, 상기 디이소시아네이트는 메틸렌 디페닐이소시아네이트(MDI) 및/또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)이거나 이를 포함하는 것으로 생각될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예 및 도 1 내지 도 4에 의해 추가로 실증된다.
본 발명의 첫 번째 실시예인 도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 화학적 생산 어셈블리의 두 개의 유닛 U(1) 및 U(2)를 나타낸다. 이들 두 유닛 U(1) 및 U(2)는 화학적 생산 어셈블리의 유일한 유닛일 수 있으나, 종종 이들은 더 긴 생산 체인의 일부이다. 제1 유닛 U(1)은 유입 수단(11) 및 배출 수단(14)을 포함하고, 제2 유닛 U(2)는 또한 유입 수단(21) 및 배출 수단(24)을 포함한다. 제2 유닛 U(2)는 적어도 부재, 즉 서브유닛 SU(2) 및 동적 저장 수단 DS(2)로 구성된다. 제2 유닛 U(2)의 유입 수단(21)은 서브유닛 SU(2)의 유입 수단(21)과 동일하고, 동적 저장의 배출 수단(24)은 제2 유닛 U(2)의 배출 수단과 동일하다. 서브유닛 SU(2) 및 동적 저장 수단 DS(2)는 서로 연결되어 있으므로 서브유닛 SU(2)는 배출 수단(22)을 포함하고 동적 저장 디바이스 DS(2)는 유입 수단(23)을 포함한다.
서브유닛 SU(2)는 그의 유입 수단(21)을 통해 화학 생성물을 수용하고 제조율 PR(i+1)로 화학 생성물 cp(i+1)을 제조한다. 이 화학 생성물 cp(i+1)은 동적 저장 수단 DS(2)을 통해 제2 유닛 U(1)에 제공되며, 이로 인해 화학 생성물 cp(i+1)이 변경되지는 않는다. 제1 유닛 U(i)는 입력률 IR(i)로 생성물 cp(i+1)을 수용하고 이를 화학 생성물 cp(i)를 제조하는 데 사용한다. 동적 저장 디바이스 DS(2)의 존재로 인해, 제조율 PR(i+1)과 입력률 IR(i)이 동일할 필요는 없으므로 유닛 U(i)는 유지관리될 수 있으며 한편 서브유닛 SU(2)는 계속해서 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하고 그 반대도 마찬가지이다.
도 2에 따른 본 발명의 두 번째 실시예에 나타낸 바와 같이, 2개의 유닛 U(1) 및 U(2)는 유닛 U(1)이 유닛 U(2)의 상류뿐만 아니라 하류에 있도록 하는 사이클을 형성할 수 있으며 두 유닛 모두 서브유닛 SU(1), SU(2) 및 동적 저장 디바이스 DS(1), DS(2)를 포함한다. 나타낸 실시양태에서, 두 유닛 U(1), U(2) 모두 추가 유입 수단(15, 25) 및 추가 배출 수단(16, 26)을 나타낸다. 예를 들어, 유닛 U(2)는 유닛 U(1)에 위해 사용되는 액체 촉매를 세척하고/거나 농축하는데 적합할 수 있다.
도 3은 병렬로 배열되어 SU(2)를 형성하는 2개의 서브유닛 SSU(2)를 나타내는 세 번째 실시예에 관한 것이다. 도 3의 나머지 부호는 도 1에 따른다.
도 4는 서브유닛 SU(1)과 동적 저장 수단 DS(1)을 포함하는 유닛 U(1) 및 서브유닛 SU(2)과 동적 저장 수단 DS(2)을 포함하는 유닛 U(2)를 나타내는 네 번째 실시예이다. 유닛 U(1)의 유입 수단(11)은 서브유닛 SU(1)의 유입 수단(11)과 동일하고 유입 수단(11)은 화학 생성물 cp(i+1)을 유닛 U(1) 그리고 특히 SU(1)에 제공한다. 서브유닛 SU(1)의 배출 수단(12)은 화학 생성물 cp(i)를 유입 수단(13)을 통해 동적 저장 수단 DS(1)에 제공한다. 동적 저장 DS(1)의 배출 수단(14)은 유닛 U(1)의 배출 수단과 동일하다. 도 4의 나머지 부호는 도 1에 따른다.

Claims (16)

  1. n개의 직렬로 배열된 유닛 U(i), i=1...n, n≥2를 포함하는, 이소시아네이트를 제조하기 위한 화학적 생산 어셈블리로서, 여기서
    (a) 유닛 U(i)는, 출발 물질로서 상기 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)에서 제조된 화학 생성물 cp(i+1)을 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(i)를 제조하기 위한 것이고, 상기 유닛 U(i)는 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 입력률 IR(i)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(i)는 공칭 제조율 PRN(i) 및 공칭 입력률 IRN(i)를 특징으로 하고;
    (b) 유닛 U(i+1), i=1...n-1은, 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하고 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 상기 유닛 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 공급률 SR(i+1), 여기서 SR(i+1) = IR(i)로 공급하기 위한 것이고;
    (c) 적어도 하나의 유닛 U(i+1)은
    (c.1) 화학 생성물 cp(i+1)을 제조하기 위한 서브유닛 SU(i+1)로서, 상기 서브유닛 SU(i+1)은 화학 생성물을 입력률 IR(i+1)로 수용하기 위한 유입 수단 및 제조율 PR(i+1)로 SU(i+1)로부터 상기 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 포함하고, 상기 서브유닛 SU(i+1)은 공칭 제조율 PRN(i+1), 여기서 PRN(i+1) ≠ IRN(i), 및 공칭 입력률 IRN(i+1)을 특징으로 하는, 서브유닛 SU(i+1); 및
    (c.2) (c.1)에 따라 제조된 화학 생성물 cp(i+1)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(i+1)로서, 상기 동적 저장 수단 DS(i+1)은 SU(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 수용하기 위한 SU(i+1)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(i+1)로 DS(i+1)로부터 화학 생성물 cp(i+1)을 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함하고, 상기 배출 수단은 U(i+1)의 하류에 배열된 유닛 U(i)의 유입 수단에 연결되며, 상기 동적 저장 수단 DS(i+1)은 저장 용량 SC(i+1)을 갖고 동적 저장률 DR(i+1), 여기서 DR(i+1) = PR(i+1) - SR(i+1)을 특징으로 하는, 동적 저장 수단 DS(i+1)
    을 포함하고;
    여기서 (c)에 따른 상기 적어도 하나의 유닛 U(i+1)의 경우, 비 IR(i):IRN(i) 및 IR(i+1):IRN(i+1) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위라면, DR(i+1) ≠ 0인 화학적 생산 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 유닛 U(i)가 IR(i) = PR(i) = 0을 특징으로 하는 유지관리 모드, 및 IR(i) = IRN(i) 및 PR(i) = PRN(i)를 특징으로 하는 작업 모드를 나타내는 것인 화학적 생산 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i)는, 유닛 U(i)가 유지관리 모드에 있는 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i)를 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 나타내고, 여기서 SC(i+1) > ΔtMM(i) x PRN(i+1)인 것이 바람직한 것인 화학적 생산 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)은, 서브유닛 SU(i+1)이 유지관리 모드에 있는 정기적인 유지관리 시간 ΔtMM(i+1)을 갖는 정기적인 유지관리 패턴을 나타내고, 여기서 SC(i+1) > ΔtMM(i+1) x IRN(i)인 것이 바람직한 것인 화학적 생산 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 제4항이 제3항에 종속되는 한, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i)의 정기적인 유지관리 패턴은, 적어도 하나의 유닛 U(i)가 유지관리 모드에 있지 않는 두 개의 연속 유지관리 시간 ΔtMM(i) 사이에 유지관리 간격 시간 ΔtMI(i)를 나타내고, (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 U(i+1)의 정기적인 유지관리 패턴은, 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 유지관리 모드에 있지 않는 두 개의 연속 유지관리 시간 ΔtMM(i+1) 사이에 유지관리 간격 시간 ΔtMI(i+1)을 나타내고, 여기서 SC(i+1) > min[ΔtMI(i),ΔtMI(i+1)] x |DR(i+1)|인 화학적 생산 어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, (a)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i) 및 (b)에 따른 적어도 하나의 유닛 U(i+1)의 경우,
    - 적어도 하나의 유닛 U(i)가 평균 입력률 IRA(i) 및 평균 제조율 PRA(i)를 나타내고 여기서 IRA(i) < IRN(i) 및 PRA(i) < PRN(i)이며;
    - (c.1)에 따른 적어도 하나의 서브유닛 SU(i+1)이 평균 입력률 IRA(i+1) 및 평균 제조율 PRA(i+1)을 나타내고 여기서 IRA(i+1) < IRN(i+1) 및 PRA(i+1) < PRN(i+1)이며;
    IRA(i) = PRA(i+1)인 화학적 생산 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 생산 어셈블리인 화학적 생산 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항, 바람직하게는 제7항에 있어서, 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써, 화학 생성물 cp(i)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i)인 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 (a)에 따른 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 cH2SO4(i+1) < cHsSO4(i)인 화학적 생산 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서, 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)이 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되고, 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)이고, 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)이 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크인 화학적 생산 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항, 바람직하게는 제7항에 있어서, 유기 화합물, 바람직하게는 톨루엔을, 촉매로서 황산의 존재 하에 질산을 포함하는 수용액으로 니트로화하여, 바람직하게는 니트로톨루엔, 보다 바람직하게는 디니트로톨루엔을 수득하기 위한 (a)에 따른 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 황산을 포함하는 수용액이 화학 생성물 cp(i)로서 수득되고, 출발 물질 cp(i+1)로서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)인 황산을 포함하는 수용액을 사용함으로써, 상기 수득된 수용액 중에서, 황산의 농도가 cH2SO4(i)이고, 여기서 cH2SO4(i+1) > cH2SO4(i)인 화학적 생산 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 유닛 U(i)의 상류에 배열된 유닛 U(i+1)의 서브유닛 SU(i+1)이 화학 생성물 cp(i+1)로서 황산을 포함하는 수용액을 제조하기 위한 서브유닛이고, 여기서 황산의 농도가 cH2SO4(i+1)이고, 유닛 U(i+1)의 동적 저장 수단 DS(i+1)이 서브유닛 SU(i+1)에서 화학 생성물 cp(i+1)로서 수득되는 황산을 포함하는 수용액을 저장하기 위한 동적 저장 탱크인 화학적 생산 어셈블리.
  12. 제7항에 있어서, 제9항에 정의된 유닛 U(i+1), 제8항에 정의된 유닛 U(i), 제18항에 정의된 유닛 U(i+1) 및 제11항에 정의된 유닛 U(i)를 포함하고, 여기서 제10항에 정의된 유닛 U(i+1)이 제11항에 정의된 유닛 U(i)이고 제10항에 정의된 유닛 U(i)가 실시양태 9에 정의된 유닛 U(i+1)인 화학적 생산 어셈블리.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제9항 또는 제10항에 정의된 톨루엔을 니트로화하기 위한 유닛의 하류에 배열된, 아미노 톨루엔, 바람직하게는 디아미노 톨루엔을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하고, 아미노 톨루엔, 바람직하게는 디아미노 톨루엔을 제조하기 위한 상기 유닛의 하류에 배열된, 톨루엔 이소시아네이트, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하며, 바람직하게는, 톨루엔 이소시아네이트, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한 유닛의 상류에 배열된, 포스겐을 제조하기 위한 유닛을 추가로 포함하는 화학적 생산 어셈블리.
  14. 실시양태 1 내지 15 중 어느 한 실시양태에 있어서, n=2이고, 2개의 직렬로 배열된 유닛 U(1) 및 U(2)를 포함하며, 여기서
    (a) 유닛 U(1)은, 출발 물질로서 상기 유닛 U(1)의 상류에 배열된 유닛 U(2)에서 제조된 화학 생성물 cp(2)를 사용함으로써 제조율 PR(i)로 화학 생성물 cp(1)을 제조하기 위한 것이고, 여기서 상기 유닛 U(1)은 상기 화학 생성물 cp(2)를 입력률 IR(1)로 수용하기 위한 유입 수단을 포함하고, 상기 유닛 U(1)은 공칭 제조율 PRN(1) 및 공칭 입력률 IRN(1)을 특징으로 하고;
    (b) 유닛 U(2)는, 화학 생성물 cp(2)를 제조하고 상기 화학 생성물 cp(2)를 상기 유닛 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 공급률 SR(2), 여기서 SR(2) = IR(1)로 공급하기 위한 것이고;
    (c) 유닛 U(2)는
    (c.1) 화학 생성물 cp(2)를 제조하기 위한 서브유닛 SU(2)로서, 여기서 상기 서브유닛 SU(2)는 화학 생성물을 입력률 IR(2)로 수용하기 위한 유입 수단 및 제조율 PR(2)로 SU(2)로부터 상기 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 포함하고, 상기 서브유닛 SU(2)는 공칭 제조율 PRN(2), 여기서 PRN(2) ≠ IRN(1), 및 공칭 입력률 IRN(2)를 특징으로 하는, 서브유닛 SU(2); 및
    (c.2) (c.1)에 따라 제조된 화학 생성물 cp(2)의 임시 저장을 위한 동적 저장 수단 DS(2)로서, 여기서 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 SU(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 수용하기 위한 SU(2)의 배출 수단에 연결되어 있는 유입 수단을 포함하고, 공급률 SR(2)로 DS(2)로부터 화학 생성물 cp(2)를 제거하기 위한 배출 수단을 추가로 포함하고, 상기 배출 수단은 U(2)의 하류에 배열된 유닛 U(1)의 유입 수단에 연결되며, 상기 동적 저장 수단 DS(2)는 저장 용량 SC(2)를 갖고 동적 저장률 DR(2), 여기서 DR(2) = PR(2) - SR(2)를 특징으로 하는, 동적 저장 수단 DS(2)
    를 포함하고;
    여기서 (c)에 따른 상기 유닛 U(2)의 경우, 비 IR(1):IRN(1) 및 IR(2):IRN(2) 중 적어도 하나가 0.95:1 내지 1.05:1의 범위라면 DR(2) ≠ 0인, 화학적 생산 어셈블리.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 화학적 생산 어셈블리에서 수행되는, 이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 제조하기 위한, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상을 제조하기 위한 방법.
  16. 이소시아네이트가 바람직하게는 디이소시아네이트, 보다 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 중 하나 이상인, 이소시아네이트 생산 공정의 중단 없는 가동 시간을 증가시키기 위한 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 화학적 생산 어셈블리 및/또는 제15항에 따른 방법의 용도.
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