专利名称：甲苯二胺的脱水方法及脱水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种甲苯二胺的脱水方法及脱水装置，具体而言涉及一种将可得到的 含水率为5 40重量％的甲苯二胺进行脱水的脱水方法及适合用于该脱水方法的脱水装置。
背景技术：
甲苯二异氰酸酯作为聚氨酯的原料十分重要，采用工业方法制造。在甲苯二异氰酸酯的制造车间中，首先将原料甲苯进行二硝基化，制造二硝基甲 苯，接着将该二硝基甲苯还原，制造甲苯二胺，然后将该甲苯二胺进行光气化，由此制造甲 苯二异氰酸酯。然而，在上述甲苯二异氰酸酯的制造车间中，根据需要生产甲苯二异氰酸酯，在需 要大量甲苯二异氰酸酯时，有时由原料甲苯进行生产是不够用的，在这种情况下获得作为 中间原料的甲苯二胺，由该甲苯二胺生产甲苯二异氰酸酯是有效的。上述能够获得的甲苯二胺为了储存及输送被调制成含水率为5 15重量％ (例 如，参见下述专利文献1)。另外，作为用于从胺水溶液中分离胺的蒸馏方法，提出了通过蒸馏将二氨基甲苯 的约60重量％水溶液脱水至残留水含有率变为3. 5重量％的方案(例如，参见下述专利文 献2)。进而，作为甲苯二异氰酸酯的制造方法提出了下述方案在第一制造车间中，首先 以甲苯作为起始原料生成二硝基甲苯，通过生成的二硝基甲苯的氢化，生成甲苯二胺与反 应水的粗制溶液，将该甲苯二胺与反应水的粗制溶液进行蒸馏，生成甲苯二胺与水的中间 混合物，使中间混合物中水含量约为1 40重量％，将该中间混合物输送至第二制造车间。然后，在第二制造车间中，将该中间混合物进行蒸馏，生成干燥的甲苯二胺，将其 光气化，制造甲苯二异氰酸酯(例如参照下述专利文献3)。在该制造方法中，甲苯二胺与水的中间混合物，例如通过在第1蒸馏塔中蒸馏形 成含水率约为7重量％的甲苯二胺，该含水率约为7重量％的甲苯二胺通过在第2蒸馏塔 中蒸馏形成含水率为400ppm的甲苯二胺。专利文献1日本特开平8-119910号公报专利文献2日本特开昭62-212351号公报专利文献3日本特开平9-52873号公报
发明内容
然而，近年在甲苯二异氰酸酯的制造中为了实现装置的防腐蚀或提高品质，要求 在甲苯二胺的光气化中甲苯二胺的含水率与上述专利文献3公开的400ppm相比为较低的 水平(例如为lOOppm以下、优选为50ppm以下)。另一方面，如上述专利文献1所示，为了储存及输送将能够获得的甲苯二胺的含水率调制为5 15重量％，因此为了将其用作甲苯二异氰酸酯的中间原料，需要将其脱水 至上述水平。另外，上述专利文献1中公开的能够获得的甲苯二胺为了耐受长期输送的品质劣 化，在蒸馏精制后实质上无水的甲苯二胺中加入脱盐水、去离子水或蒸馏水，由于该甲苯二 胺已经被蒸馏精制所以与含有杂质的甲苯二胺相比凝固点升高。
已知甲苯二胺的脱水可以如上述专利文献2及上述专利文献3所示通过蒸馏实 施，另外用于上述蒸馏的蒸馏塔，通常由蒸馏分离的成分间的气-液平衡关系计算理论塔 板数进行设计。因此，人们尝试着通过由水和甲苯二胺之间的气-液平衡关系计算理论塔板数来 设计蒸馏塔，在该蒸馏塔中通过蒸馏将含水率为5 15重量％的甲苯二胺进行脱水使甲苯 二胺的含水率转变为上述水平。但是，在实际的蒸馏中，因为由甲苯二胺与水的氢键引起的 分子间力的作用，所以如果要将甲苯二胺的含水率脱水至上述水平，那么在蒸馏塔内产生 凝固点以下的区域即固化区等，进行有效的蒸馏十分困难。另一方面，为了不产生上述固化区，研究了添加共沸成分或溶剂，但上述共沸成分 或溶剂的添加使蒸馏塔的成本增加。本发明的目的在于提供一种能够将可获得的含水率为5 40重量％的甲苯二胺、 不产生固化区地、效率良好地进行蒸馏并脱水的甲苯二胺的脱水方法，以及用于该脱水方 法的脱水装置。为了实现上述目的，本发明的甲苯二胺的脱水方法的特征在于包括以下步骤将 含水率为5 40重量％的甲苯二胺在真空度为13 101. 3kPa的条件下进行第1段蒸馏； 将来自上述第1段蒸馏的釜残液在真空度小于13kPa的条件下进行第2段蒸馏。在该方法中，通过采用特定真空度的2步蒸馏进行甲苯二胺的脱水，能够在第1段 蒸馏中在甲苯二胺不固化的区域对甲苯二胺进行脱水，然后在第2段蒸馏中将甲苯二胺脱 水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。因此，通过蒸馏能够防止固化区的 产生，同时将甲苯二胺脱水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。另外，在本发明的甲苯二胺的脱水方法中，优选将来自上述第2段蒸馏的馏出液 回流至上述第1段蒸馏中。在该方法中，由于将来自第2段蒸馏的馏出液回流至第1段蒸馏，所以能够有效利 用来自第2段蒸馏的馏出液，将该馏出液中残留的甲苯二胺在第1段蒸馏中再次蒸馏，回收
甲苯二胺。另外，在来自第2段蒸馏的馏出液中，含有例如甲苯二胺或低沸点杂质，由于所述 馏出液COD(化学需氧量)高，所以作为废液排出时，需要用于降低COD的处理装置。另外， 与运转(蒸馏)期间相应，在此期间必须维持处理装置，结果导致成本提高。但是，在该方法中由于来自第2段蒸馏的馏出液不作为废液排出而是回流至第1 段蒸馏，所以能够有效利用来自第2段蒸馏的馏出液，实现设备成本及运转成本的降低。另外，在本发明的甲苯二胺的脱水方法中，优选使来自上述第1段蒸馏的釜残液 的含水率小于1重量％。在该方法中，由于来自第1段蒸馏的釜残液的含水率小于1重量％，所以在第2段 蒸馏中能够效率良好地脱水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。另外，在第2段蒸馏中，能够将蒸馏塔设计成小型蒸馏塔。另外，在本发明的甲苯二胺的脱水方法中，优选在上述第1段蒸馏中向第1段蒸馏 塔的塔顶部供给水。在该方法中，在第1段蒸馏塔中向第1段蒸馏塔的塔顶部供给水来代替来自冷却 器的回流，由此能够得到与回流相同的效果。因此，不用在第1段蒸馏塔上设置来自冷却器 的回流管，即可冷却第1段蒸馏塔内的蒸气。结果结构变简易，因此能够实现运转操作的提 高、设备管理的容易化、设备成本的降低及除去馏出液中的甲苯二胺及低沸点杂质。另外，在本发明的甲苯二胺的脱水方法中，优选在上述第2段蒸馏中用于减压的 真空发生装置为喷射器或者水环泵(water ringpump) 0如果在第2段蒸馏中用于减压的真空发生装置为喷射器或者水环泵，则能够防止 油混入来自第2段蒸馏的馏出液中。另外，能够将来自第2段蒸馏的馏出液和从喷射器排 出的蒸气的冷凝水合并，将其全部或者一部分在第1段蒸馏中再次蒸馏。或者能够将来自 第2段蒸馏的馏出液和从水环泵排出的水合并，将其全部或者一部分在第1段蒸馏中再次 蒸馏。另外，本发明的甲苯二胺的脱水装置的特征在于，具有第1段蒸馏塔、将来自上述 第1段蒸馏塔的釜残液进行蒸馏的第2段蒸馏塔、和将来自上述第2段蒸馏塔的馏出液回 流至上述第1段蒸馏塔的回流装置，上述第2段蒸馏塔具有喷射器或者水环泵作为用于将 塔内减压的真空发生装置。在该装置中由于能够采用2步蒸馏进行甲苯二胺的脱水，所以能够在第1段蒸馏 塔中以甲苯二胺不固化的水平对甲苯二胺进行脱水，然后在第2段蒸馏塔中将甲苯二胺脱 水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。因此，通过蒸馏能够防止固化区的 产生，同时将甲苯二胺脱水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。另外，在该装置中，由于通过回流装置将来自第2段蒸馏塔的馏出液回流至第1段 蒸馏塔，所以能够有效利用来自第2段蒸馏塔的馏出液，将该馏出液中残留的甲苯二胺在 第1段蒸馏塔中再次蒸馏，回收甲苯二胺。另外，在该装置中，由于来自第2段蒸馏塔的馏出液不作为废液排出而是通过回 流装置回流至第1段蒸馏塔，所以能够有效利用来自第2段蒸馏塔的馏出液，实现设备成本 及运转成本的降低。进而，在该装置中，由于具有喷射器或者水环泵作为用于将第2段蒸馏塔内减压 的真空发生装置，所以能够防止油混入来自第2段蒸馏塔的馏出液中。另外，能够将来自第 2段蒸馏塔的馏出液和从喷射器排出的蒸气的冷凝水合并，将其全部或者一部分在第1段 蒸馏塔中再次蒸馏。或者能够将来自第2段蒸馏塔的馏出液和从水环泵排出的水合并，将 其全部或者一部分在第1段蒸馏塔中再次蒸馏。另外，在本发明的甲苯二胺的脱水装置中，优选还具有用于向上述第1段蒸馏塔 的塔顶部供给水的给水装置。在该装置中，通过在第1段蒸馏塔中从给水装置向第1段蒸馏塔的塔顶部供给水 来代替来自冷却器的回流，能够得到与回流相同的效果。因此，不用在第1段蒸馏塔中设置 来自冷却器的回流管，即可冷却第1段蒸馏塔内的蒸气。结果结构变得简易，因此能够实现 运转操作的提高、设备管理的容易化、设备成本的降低及除去馏出液中的甲苯二胺及低沸点杂质。根据本发明的甲苯二胺的脱水方法及脱水装置，通过蒸馏能够防止固化区的产 生，同时能够将甲苯二胺脱水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。
图1图1为用于实施本发明的甲苯二胺的脱水方法的、本发明的甲苯二胺的脱 水装置的一个实施方案的结构简图。
具体实施例方式图1为用于实施本发明的甲苯二胺的脱水方法的、本发明的甲苯二胺的脱水装置 的一个实施方案的结构简图。在图1中，该脱水装置1具有第1段蒸馏塔2和第2段蒸馏塔3。第1段蒸馏塔2例如为连续式蒸馏塔，更具体而言具有第1塔主体4、第1再沸器 5和第1冷凝器6。第1塔主体4例如为板式塔、填充塔等，例如在其内部填充填充物。作为填充物， 可以使用例如腊希环填料、勒辛环填料(Lessing ring)、弧鞍形填料、鞍形填料(Interlock saddle)、泰勒填料(Te 11-erette)、狄克松环填料、麦克马洪填料、鲍尔环填料(Pal 1 ring)、柯赫单面环槽不规整填料(Flexi-ring)、阶梯环填料(Cascade mini-ring)、英特 洛克斯金属矩鞍环填料等不规则填充物，例如苏尔泽填料(Sulzerpacking) ,Techno-Pack, Dual Pack、蒙尔茨填料(Montz Packing)等规则填充物。另外，在第1塔主体4中根据需 要可以在其内部的上下方向的中途设置图中未示出的分散板。另外，第1塔主体4被设计 为例如塔直径为300 3000mm、理论塔板数为2 40层、更具体而言为3 20层。在该第1塔主体4的上下方向的中途连接有供给含水率为5 40重量％的甲苯 二胺的含水甲苯二胺供给管7。另外，在第1塔主体4的上下方向的中途的塔顶侧(第1塔 主体4的塔顶部)连接有作为供给水的给水装置的水供给管8。在第1塔主体4的塔底连 接有取出富含甲苯二胺的第1釜残液的第1釜残液取出管9。另外，在第1塔主体4的塔顶 连接有取出富含水的第1馏出液的第1馏出液取出管10。另外，在第1塔主体4的上下方 向的中途连接有第2回流管31 (下述)。需要说明的是，在水供给管8的上游侧(以下“上游侧”及“下游侧”如果没有特 别说明，则以液体的流向为基准)端部连接有图中未示出的给水装置。第1再沸器5具有第1釜残液取出管9 ；安装在第1釜残液取出管9中途的第1 釜残液取出泵11 ；在第1釜残液取出管9的与第1釜残液取出泵11的安装部分相比更下 游侧处分支、且与第1塔主体4的塔底连接的第1循环管12 ；和安装在第1循环管12中途 的第1加热器13。第1釜残液取出泵11使来自第1塔主体4的塔底的第1釜残液的一部分经第1 循环管12循环至第1塔主体4的塔底、并且将来自第1塔主体4塔底的第1釜残液的残余 部分经第1釜残液取出管9供给于第2段蒸馏塔3，第1釜残液取出泵11只要为具有上述 输送能力的泵即可，可以根据需要的输送流量和扬程进行选择，没有特别限定，可以使用例 如轴流泵、离心泵、齿轮泵、隔膜泵等，优选使用离心泵。
第1加热器13包括热交换器，可以使用例如湿壁式、多管式、线圈式、套管式等热 交换器，优选使用湿壁式、多管式。另外，向第1加热器13供给传热介质，通过该传热介质的供给量调节第1加热器 13中的加热温度。在该第1再沸器5中，通过第1加热器13中的传热介质调节加热温度，对在第1 循环管12中通过强制循环进行循环的第1釜残液进行加热。另外，第1再沸器5例如还可以为热虹吸式再沸器。作为第1再沸器5使用热虹 吸式再沸器时，虽然图中未示出，但上述第1釜残液取出泵11安装在第1釜残液取出管9 的与分支部分相比更下游侧。
第1冷凝器6具有第1馏出液取出管10 ；安装于第1馏出液取出管10中途的第 1冷却器15 ；与第1馏出液取出管10分别地、与第1冷却器15的下游侧连接的第1真空管 16 ；和安装于第1真空管16中途的第1真空发生装置17。第1冷却器15包括热交换器，可以使用例如隔壁式、直触式等热交换器，优选使用 隔壁式，更优选使用作为隔壁式的多管式热交换器、板式热交换器。另外，向第1冷却器15 供给制冷剂，根据该制冷剂的供给量，可以调节第1冷却器15中的冷却温度。第1真空发生装置17可以使用例如液封式真空泵、油旋转泵、罗茨泵(Roots pump)、油扩散泵、涡轮分子泵、低温泵(cryo pump)、溅射离子泵等真空泵，或者例如蒸气喷 射器等喷射器等。如下所述由于第1馏出液实质上为水，所以优选使用作为液封式真空泵 的水环泵或者蒸气喷射器。在该第1冷凝器6中，通过第1冷却器15中的制冷剂调节冷却温度，将来自第1塔 主体4的塔顶的馏出气体冷却并冷凝，富含水的冷凝液实质上变成冷凝水(水)。另外，自 第1真空发生装置17经第1真空管16、第1冷却器15及第1馏出液取出管10，将第1塔 主体4减压。在第1段蒸馏塔2中，在第1塔主体4中，塔底部通过第1再沸器5加热，塔顶部 通过第1冷凝器6减压。由此，将第1塔主体4设定为，塔底部例如为150 250°C，塔顶部 例如为60 100°C，真空度设定为13 101. 3kPa，优选为20 50kPa。由含水甲苯二胺供给管7供给含水率为5 40重量％的甲苯二胺，由水供给管8 供给水。经含水甲苯二胺供给管7被供给到第1塔主体4中的甲苯二胺为含有水的能够获 得的含水甲苯二胺(水和甲苯二胺的混合物)，只要以规定的含量含有水即可没有特别限 定，例如也包括下述含水甲苯二胺，即，如上述专利文献1所述为了储存及输送向实质上无 水的甲苯二胺中添加水所得的含水甲苯二胺，或者像上述专利文献3那样将通过二硝基甲 苯的氢化而生成的甲苯二胺和反应水的粗溶液为了输送而除去反应水的一部分、调整含水 率而得到的含水甲苯二胺等。另外，甲苯二胺可以通过公知的方法得到，例如可以通过使甲苯与硝酸反应生成 二硝基甲苯、将该二硝基甲苯氢化而得到。另外，甲苯二胺含有例如各种甲苯二胺异构体的 混合物，更具体而言主要含有2，4-甲苯二胺及2，6-甲苯二胺的混合物。混合物中的各甲苯 二胺的异构体比(摩尔比)以2，4_甲苯二胺/2，6_甲苯二胺的摩尔比计例如为19/81 21/79。
需要说明的是，甲苯二胺还可以含有在二硝基甲苯的氢化反应中副产的低沸点杂 质。作为低沸点杂质，例如含有作为上述异构体之外的异构体的2，3-甲苯二胺、3，4-甲苯 二胺，或例如甲苯胺等。作为由水供给管8供给的水没有特别限定，例如可以使用去离子水、蒸馏水等纯 水，或例如回收水(包括废水)，此外，例如全部或一部分的第1馏出液(下述)的水可以直 接使用，或者经处理进行使用。
需要说明的是，这样通过由水供给管8供给水来代替来自第1冷凝器6的水的回 流，也能够得到与回流相同的效果，由此能够实现热效率的提高。含水率为5 40重量％的甲苯二胺例如在供给温度50 120°C、供给量1 50m3/ h的条件下进行供给，水可以根据需要的冷却温度或回流量，例如在供给温度10 60°C、供 给量0. 005 2m3/h的条件下进行供给。另外，经含水甲苯二胺供给管7被供给到第1塔主体4的甲苯二胺的含水率在5 40重量％的范围内，优选在5 15重量％的范围内。该甲苯二胺中，在作为第1塔主体4 浓缩部的供给段的上段，低沸点成分即富含水的成分(实质上是水)变为蒸气进行移动；在 作为第1塔主体4回收部的供给段的下段，高沸点成分即富含甲苯二胺的成分以液体的形 式移动。由此，富含甲苯二胺的成分作为第1釜残液从第1塔主体4的塔底被排出，富含水 的成分作为第1馏出液从塔顶被排出，由此将供给的含水率为5 40重量％的甲苯二胺脱 水。另外，第1釜残液的(经第1循环管12循环至第1塔主体4的塔底的循环量)/ (经第1釜残液取出管9供给到第2段蒸馏塔3的供给量)的比，例如可以设定为1/1 50/1。需要说明的是，上述循环量可以根据第1加热器13的形式及能力适当确定。另外，第1馏出液从第1塔主体4的塔顶作为第1馏出气体(水蒸气)经第1馏出 液取出管10被供给到第1冷却器15，在该第1冷却器15中被冷却及冷凝。冷凝后的冷凝 液(水)作为废液(废水)从第1馏出液取出管10被排出，未被冷凝的非冷凝气体经第1 真空管16被供给到第1真空发生装置17，在第1真空发生装置17中，被冷凝作为废液(废 水)被排出。第1釜残液例如为含水率小于1重量％的甲苯二胺，优选含水率为0. 8重量％以 下的甲苯二胺，更优选含水率为0.5重量％以下的甲苯二胺。另外，第1釜残液例如在取出 温度150 250°C下被取出。第1馏出液为甲苯二胺为0. 1重量％以下的水。另外，第1馏出液例如在排出温 度60 100°C下以排出量0. 5 47m3/h被排出。第2段蒸馏塔3例如为连续式蒸馏塔，更具体而言具有第2塔主体18、第2再沸器 19和第2冷凝器20。第2塔主体18例如为板式塔、填充塔等，例如在其内部填充与上述相同的填充物。 另外，在第2塔主体18中根据需要可以在其内部的上下方向的中途设置图中未示出的分散 板。另外，第2塔主体18例如可以设计成塔直径为250 2500mm、理论塔板数为2 40 层、更具体而言为3 20层。在该第2塔主体18的上下方向的中途连接有第1釜残液取出管9，用于供给来自第1段蒸馏塔2的第1釜残液。在第2塔主体18的塔底，连接有第2釜残液取出管21，用 于取出富含甲苯二胺的第2釜残液。另外，在第2塔主体18的塔顶连接有第2馏出液取出 管22，用于取出富含水的第2馏出液。第2再沸器19具有第2釜残液取出管21 ；安装于第2釜残液取出管21中途的 第2釜残液取出泵23 ；在第2釜残液取出管21的与第2釜残液取出泵23的安装部分相比 更下游侧处分支、且与第2塔主体18的塔底连接的第2循环管24 ；和安装于第2循环管24 中途的第2加热器25。第2釜残液取出泵23使来自第2塔主体18的塔底的第2釜残液的一部分经第2 循环管24循环至第2塔主体18的塔底，并且将来自第2塔主体18的塔底的第2釜残液的 残余部例如作为含水率为0.01重量％以下(优选含水率为0.005重量％以下)的甲苯二 胺经第2釜残液取出管21输送至下一工序等，第2釜残液取出泵23只要是具有上述输送 能力的泵即可，可以根据需要的输送流量和扬程进行选择没有特别限定，例 如可以使用轴 流泵、离心泵、齿轮泵、隔膜泵等，优选使用离心泵。第2加热器25包括热交换器，可以使用与第1加热器13的热交换器相同的热交 换器，优选使用湿壁式、多管式。另外，向第2加热器25供给传热介质，通过该传热介质的供给量调节第2加热器 25中的加热温度。在该第2再沸器19中，通过第2加热器25中的传热介质调节加热温度，对在第2 循环管24中通过强制循环进行循环的第2釜残液进行加热。另外，第2再沸器19例如也可以为热虹吸式再沸器。作为第2再沸器19使用热 虹吸式再沸器时，虽然图中未示出，但上述第2釜残液取出泵23被安装于第2釜残液取出 管21的与分支部分相比更下游侧。第2冷凝器20具有第2馏出液取出管22 ；安装于第2馏出液取出管22中途的 第2冷却器27 ’与第2馏出液取出管22分别地、与第2冷却器27的下游侧连接的第1回 流管28 ；和第2真空发生装置29，所述第2真空发生装置29安装于第2馏出液取出管22 的与第2冷却器27的安装部分相比更下游侧。第2冷却器27包括热交换器，例如可以使用多管式热交换器，优选使用多管式热 交换器、板式热交换器。另外，向第2冷却器27中供给制冷剂，通过该制冷剂的供给量调节 第2冷却器27中的冷却温度。第2真空发生装置29可以使用例如液封式真空泵、油旋转泵、罗茨泵、油扩散泵、 蒸气喷射器、涡轮分子泵、低温泵、溅射离子泵等真空泵，或者例如蒸气喷射器等喷射器等。 优选使用作为液封式真空泵的水环泵或者喷射器。通过使用水环泵或者喷射器，能够防止油混入第2馏出液中。另外，能够将来自第 2段蒸馏塔3的馏出液和从喷射器排出的蒸气的冷凝水合并，将其全部或者一部分在第1段 蒸馏塔2中再次蒸馏。或者将来自第2段蒸馏塔3的馏出液和从水环泵排出的水合并，将 其全部或者一部分在第1段蒸馏塔2中再次蒸馏。进而，水环泵优选使用安装有辅助真空发生装置的、带有辅助真空发生装置的水 环泵。通过在水环泵中安装辅助真空发生装置，能够提高所达到的真空度。在该第2冷凝器20中，通过第2冷却器27中的制冷剂调节冷却温度，将来自第2塔主体18的塔顶的馏出气体冷却并冷凝，成为富含水的冷凝液。另外，自第2真空发生装 置29经第2馏出液取出管22、第2冷却器27对第2塔主体18内减压。进而，在第2馏出液取出管22的下游侧端部连接贮槽30，在贮槽30的下游侧连接 将第2馏出液回流至第1段蒸馏塔2中的、作为回流装置的第2回流管31，在第2回流管 31中途安装第2馏出液回流泵32。另外，第2回流管31的下游侧端部进一步与第1段蒸 馏塔2的第1塔主体4连接。
贮槽30只要为在通过第2馏出液回流泵32经第2回流管31使第2馏出液回流 至第1段蒸馏塔2期间，能够暂时储存第2馏出液的槽即可，没有特别限定，例如可以使用 容量为0. 1 5m3的槽。第2馏出液回流泵32只要为具有使第2馏出液经第2回流管31回流至第1段蒸 馏塔2的输送能力的泵即可，可以根据需要的输送流量和扬程进行选择，没有特别限定，例 如可以使用离心泵、齿轮泵、隔膜泵等，优选使用离心泵。在第2段蒸馏塔3中，在第2塔主体18中塔底部通过第2再沸器19加热，塔顶部 通过第2冷凝器20减压。由此，第2塔主体18可以将塔底部设定为例如150 250V、塔 顶部设定为例如60 120°C，真空度设定为小于13kPa、优选为SkPa以下。在第2塔主体18中，从第1釜残液取出管9供给第1釜残液。第1釜残液例如可 以在0. 5 47m3/h的条件下进行供给。经第1釜残液取出管9被供给到第2塔主体18的第1釜残液的含水率例如小于 1重量％，优选为0. 8重量％以下，更优选为0. 5重量％以下。该第1釜残液中，在作为第2 塔主体18浓缩部的供给段的上段，低沸点成分，即富含水的成分(实质上是水)变为蒸气 进行移动，在作为第2塔主体18回收部的供给段的下段，高沸点成分，即富含甲苯二胺的成 分以液体的形式移动。由此，富含水的成分作为第2馏出液从第2塔主体18的塔顶排出，另外富含甲苯 二胺的成分作为第2釜残液从塔底排出，由此将供给的第1釜残液中的甲苯二胺进一步脱 水。另外，第2釜残液中(经第2循环管24循环至第2塔主体18的塔底的循环量)/ (经第2釜残液取出管21被输送至下一工序的输送量)的比，例如可以设定为0. 5/1 50/1。需要说明的是，上述循环量根据第2加热器25的形式及能力适当确定。另外，第2馏出液从第2塔主体18的塔顶作为第2馏出气体经第2馏出液取出管 22被供给到第2冷却器27，在该第2冷却器27中冷却及冷凝。冷凝得到的冷凝液经第1 回流管28作为第1回流液回流至第2塔主体18的塔顶，未冷凝的非冷凝气体经第2馏出 液取出管22被供给到第2真空发生装置29，在第2真空发生装置29中被冷凝，作为第2回 流液暂时储存在贮槽30中。需要说明的是，真空发生装置29为喷射器(蒸气喷射器)时， 非冷凝气体与喷射器的驱动蒸气一起被冷凝。另外，第2回流液暂时被储存在贮槽30中之后，经作为回流装置的第2回流管31 回流至第1蒸馏塔2中。另外，作为第1回流液回流的回流比，例如可以设定为1/30 1/1。第1回流液例如为含水率为20 80重量％的甲苯二胺(含水甲苯二胺)。第2回流液例如为含水率为5 70重量％的甲苯二胺(含水甲苯二胺)，优选含水率为5 50重量％的甲苯二胺(含水甲苯二胺)。第2釜残液例如为含水率为0.01重量％以下的甲苯二胺，优选含水率为0.005重量％以下的甲苯二胺。另外，第2釜残液例如可以在取出温度150 250°C下以取出量 0. 5 47m3/h 取出。由此，在该脱水装置1中，在第1段蒸馏塔2中在真空度13 101. 3kPa的条件下 进行第1段蒸馏，在甲苯二胺未固化的水平下将甲苯二胺脱水，然后在第2段蒸馏塔3中， 在真空度小于13kPa的条件下进行第2段蒸馏，将甲苯二胺脱水至作为甲苯二异氰酸酯的 中间原料所要求的含水率。因此，通过蒸馏能够防止固化区的产生，同时将甲苯二胺脱水至 作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。另外，由于第2馏出液作为来自第2段蒸馏塔3的第2回流液回流至第1段蒸馏 塔2中，所以能够有效利用来自第2段蒸馏塔3的第2馏出液，将在第2馏出液中残留的甲 苯二胺在第1段蒸馏塔2中再次蒸馏。另外，由于来自第2段蒸馏塔3的第2馏出液不作为废液排出而是通过第2回流 管31回流至第1段蒸馏2中，所以能够有效利用来自第2段蒸馏塔3的第2馏出液，实现 设备成本及运转成本的降低。另外，由于使来自第1段蒸馏塔2的第1釜残液的含水率小于1重量％，所以在第 2段蒸馏塔3中，能够效率良好地脱水至作为甲苯二异氰酸酯的中间原料所要求的含水率。 另外，能够将第2段蒸馏塔3设计成小型蒸馏塔。另外，在第1段蒸馏塔2中，通过将水供给于第1段蒸馏塔2的第1塔主体4的塔 顶部来代替来自冷却器的回流，能够得到与回流相同的效果。因此，在第1段蒸馏塔2上不 设置来自冷却器的回流管，也能够冷却第1段蒸馏塔2的第1塔主体4内的蒸气。结果由 于结构变得简易，所以能够实现运转操作的提高、设备管理的容易化、设备成本的降低及除 去第1馏出液中的甲苯二胺及低沸点杂质。上述说明虽然图中未示出，但在例如甲苯二胺含有上述专利文献3所述的含水甲 苯二胺等情况下，需要除去低沸点杂质时，可以在第2塔主体18中设置用于排出低沸点杂 质的排出装置，图中未示出。排出装置位于第2塔主体18的内部，被设置在第2塔主体18的塔顶和第1釜残液 取出管9之间的上下方向的中途，具有储存低沸点杂质的图中未示出的排出用托盘，和与 排出用托盘连接的、将储存于排出用托盘中的低沸点杂质排出的图中未示出的排出用管。 需要说明的是，在该排出用管的下游侧端部根据需要可以设置泵。利用该排出装置，在第2塔主体18的排出用托盘中储存低沸点杂质，经排出用管 根据需要可以使用泵将该低沸点杂质排出。实施例以下给出实施例，更具体地说明本发明，但本发明不限定于任何实施例。实施例1作为上述说明的图1所述的甲苯二胺的脱水装置使用脱水装置1，所述脱水装置1 具有第1段蒸馏塔2、第2段蒸馏塔3、以及贮槽30、由离心泵构成的第2馏出液回流泵32 和第2回流管31，其中，所述第1段蒸馏塔2具有第1塔主体4、第1再沸器5和第1冷凝 器6，所述第1塔主体4的塔直径1000mm、塔长10m、塔内填充有填充物，所述第1再沸器5具有由多管式热交换器构成的第1加热器13及由离心泵构成的第1釜残液取出泵11，所述第1冷凝器6具有由多管式热交换器构成的第1冷却器15及由喷射器构成的第1真空发 生装置17 ；所述第2段蒸馏塔3具有第2塔主体18、第2再沸器19和第2冷凝器20，所述 第2塔主体18的塔直径600mm、塔长9m、塔内填充有填充物，所述第2再沸器19具有由多 管式热交换器构成的第2加热器25及由离心泵构成的第2釜残液取出泵23，所述第2冷 凝器20具有由多管式热交换器构成的第2冷却器27及由喷射器构成的第2真空发生装置 29。通过该脱水装置1，将含水率为10重量％的甲苯二胺(含水甲苯二胺)脱水。在第1段蒸馏塔2中，将第1塔主体4的塔底温度设定为185°C，将第1塔主体4 的塔顶温度设定为76°C，将真空度设定为40kPa。在供给温度为100°C、供给量为10m3/h的条件下将含水率为10重量％的甲苯二胺 从含水甲苯二胺供给管7供给到第1塔主体4。另外，在供给温度为30°C、供给量为0. Im3/ h的条件下将水从水供给管8供给到第1塔主体4的塔顶部。另外，利用第1釜残液取出泵11在185°C下将来自第1塔主体4塔底的第1釜残 液排出。利用甲苯共沸法测定该第1釜残液的含水率，结果含水率为0. 5重量％。在第2段蒸馏塔3中，将第2塔主体18塔底的温度设定为200°C，将第2塔主体 18塔顶的温度设定为82°C，将真空度设定为6. 67kPa。在供给温度185°C、供给量9. 05m3/h的条件下将来自第1塔主体4塔底的第1釜 残液从第1釜残液取出管9供给到第2塔主体18。另外，在200°C、9. 0m3/h的条件下利用第2釜残液取出泵23将来自第2塔主体18 塔底的第2釜残液排出。利用甲苯共沸法测定该第2釜残液的含水率，结果含水率为0. 003
重量％。在取出温度82°C下以取出量0. 55m3/h从第2塔主体18塔顶取出第2馏出气体。 将该第2馏出气体在第2冷却器27中冷凝，将该冷凝后的第1回流液经第1回流管28回 流至第2塔主体18。另外，将在第2冷却器27中未冷凝的非冷凝气体在具有蒸气喷射器的第2真空发 生装置29中冷凝，将该冷凝后的第2回流液从第2回流管31回流至第1段蒸馏塔2的第 1塔主体4中。需要说明的是，利用气相色谱法测定第2回流液的含水率，结果含水率为80
重量％。需要说明的是，作为第1回流液回流的回流比设定为1/10。需要说明的是，作为本发明示例的实施方案提供上述说明，但这只不过是单纯的 示例，不作限定性解释。对于本领域技术人员来说是显而易见的本发明的变形例包括在本 申请权利要求的范围内。产业上的可利用性通过本发明的甲苯二胺的脱水方法及脱水装置所得的甲苯二胺作为聚氨酯原料 用于制造甲苯二异氰酸酯。
权利要求
一种甲苯二胺的脱水方法，其特征在于，包括以下步骤将含水率为5～40重量％的甲苯二胺在真空度为13～101.3kPa的条件下进行第1段蒸馏，将来自所述第1段蒸馏的釜残液在真空度小于13kPa的条件下进行第2段蒸馏。
2.如权利要求1所述的甲苯二胺的脱水方法，其特征在于，将来自所述第2段蒸馏的馏 出液回流至所述第1段蒸馏。
3.如权利要求1所述的甲苯二胺的脱水方法，其特征在于，使来自所述第1段蒸馏的釜 残液的含水率小于1重量％。
4.如权利要求1所述的甲苯二胺的脱水方法，其特征在于，在所述第1段蒸馏中向第1 段蒸馏塔的塔顶部供给水。
5.如权利要求1所述的甲苯二胺的脱水方法，其特征在于，在所述第2段蒸馏中，用于 减压的真空发生装置为喷射器或者水环泵。
6.一种甲苯二胺的脱水装置，其特征在于，所述脱水装置具有第1段蒸馏塔，将来自所述第1段蒸馏塔的釜残液进行蒸馏的第2段蒸馏塔，和将来自所述第2段蒸馏塔的馏出液回流至所述第1段蒸馏塔的回流装置，所述第2段蒸馏塔具有喷射器或者水环泵作为用于将塔内减压的真空发生装置。
7.如权利要求6所述的甲苯二胺的脱水装置，其特征在于，还具有用于向所述第1段蒸 馏塔的塔顶部供给水的给水装置。
全文摘要
本发明的甲苯二胺的脱水方法包括将含水率为5～40重量％的甲苯二胺在真空度为13～101.3kPa的条件下进行第1段蒸馏；将来自第1段蒸馏的釜残液在真空度小于13kPa的条件下进行第2段蒸馏。
文档编号C07C209/84GK101848885SQ20088011489
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月25日 优先权日2007年11月27日
发明者佐佐木祐明, 堂崎光长, 小川俊之 申请人:三井化学株式会社