一种甲苯二异氰酸酯生产过程中的脱水方法
【专利摘要】本发明属于甲苯二异氰酸酯生产【技术领域】，涉及一种甲苯二异氰酸酯生产过程中的脱水方法，甲苯二胺和光气冷光气化反应得到氨基甲酰氯、氨基盐酸盐和氯化氢的混合物物流进入光气化反应塔，氨基甲酰氯和胺盐盐酸盐反应生成甲苯二异氰酸酯，同时生成副产物氯化氢；氯化氢精馏塔塔底光气和氯化氢的混合物物流分成两股，大部分物流返回光气化反应塔塔顶作为回流；剩余物流进入含有活性炭作为催化剂的脱水罐，物流中的水和光气在活性炭催化剂的作用下反应生成氯化氢和二氧化碳，脱去物流中的水；脱水后的物流进入光气化反应塔的塔底继续精馏，光气化反应塔塔底出料进入光气脱除塔进行下一步骤；其脱水工艺简单，成本低，环境友好，脱水效果好。
【专利说明】一种甲苯二异氰酸酯生产过程中的脱水方法【技术领域】:
[0001]本发明属于甲苯二异氰酸酯生产【技术领域】，涉及一种甲苯二异氰酸酯生产过程中脱除微量水的工艺，特别是一种高压光气化法生产甲苯二异氰酸酯过程中的脱水方法。
【背景技术】:
[0002]甲苯二异氰酸酯(TDI)是重要的异氰酸酯类产品，主要用于软质聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、胶黏剂、弹性体和聚氨酯预聚体生产等领域，现有TDI的工业化生产大部分都是光气化法，光气化法又分为常压法和高压法。在高压光气化法中，甲苯二胺与光气在惰性溶剂存在的条件下首先在反应器中进行冷光气化反应，生成氨基甲酰氯、氨基盐酸盐和氯化氢，随后将反应生成的混合物引入到热反应器，一般以光气化反应塔作为热光气化反应的主反应器。在光气化反应塔中，氨基甲酰氯分解转化为TDI，胺盐盐酸盐分解成氯化氢和胺，光气化后成为产品TDI，同时生成副产物氯化氢。反应副产物氯化氢从光气化反应塔塔顶采出进入氯化氢精馏塔进行分离，在氯化氢精馏塔塔顶采出高纯度的精制氯化氢，塔底光气和氯化氢的混合物回光气化反应塔的顶部作为回流；光气化反应塔底部采出的TD1、惰性溶剂和反应生成的残渣通过溶剂分离和TDI精馏等过程，最后得到纯的产品TDI，溶剂返回流程循环使用。在实际的高压光气化法生产甲苯二异氰酸酯的过程中光气化反应塔和氯化氢精馏塔腐蚀严重，因为甲苯二胺或惰性溶剂中含有微量的水分，进入光气化反应塔和氯化氢精馏塔这个闭合循环系统时，由于系统的气液平衡，水分将会在光气化反应塔和氯化氢精馏塔中大量积累，与反应生成的氯化氢形成盐酸，严重腐蚀光气化反应塔和氯化氢精馏塔。现 有技术中为了减少这种腐蚀，提高开车率，把光气化反应塔和氯化氢精馏塔及相应管路采用昂贵的哈氏合金，但是这种方法大大增加生产成本，经济效益不明显。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种高压光气化法生产甲苯二异氰酸酯过程中的脱水方法，使水分有效脱除，减轻对光气化反应塔和氯化氢精馏塔的腐蚀，延长设备使用周期，提高开车率，降低成本。
[0004]为了实现上述目的，本发明的具体脱水工艺为:甲苯二异氰酸酯生产过程中，甲苯二胺和光气在惰性溶剂存在的条件下在反应器中先进行冷光气化反应，得到氨基甲酰氯、氨基盐酸盐和氯化氢的混合物物流进入光气化反应塔，光气化反应塔塔顶的绝对压力控制为1.5~2.0MPa，塔釜温度控制为140~160°C，在光气化反应塔中氨基甲酰氯和胺盐盐酸盐进一步反应生成甲苯二异氰酸酯(TDI)，同时生成副产物氯化氢；光气化反应塔塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝后，液相返回光气化反应塔塔顶作为回流，未被冷凝的气相进入氯化氢精馏塔；氯化氢精馏塔塔顶温度控制为-20~_15°C，绝对压力控制为1.5~2.0MPa，氯化氢精馏塔塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝后，液相返回氯化氢精馏塔塔顶作为回流，未被冷凝的气相作为精制后的氯化氢副产品采出；氯化氢精馏塔塔底光气和氯化氢的混合物物流温度为O~20°C，该物流分成两股，总重量90~95%的物流返回光气化反应塔塔顶作为回流；总重量5~10%的物流进入含有活性炭作为催化剂的脱水罐，物料在脱水罐中的停留20~30min，物流中的水和光气在活性炭催化剂的作用下反应生成氯化氢和二氧化碳，脱去该股物流中的水，使得光气化反应塔和氯化氢精馏塔闭合循环系统中的水含量减少90%以上，降低对光化反应塔和氯化氢精馏塔及相应管道的腐蚀，能使用不锈钢设备代替现有技术中使用的哈氏合金设备；脱水后的物流先进入光气化反应塔的塔底继续精馏，光气化反应塔塔底出料进入光气脱除塔进行甲苯二异氰酸酯生产的下一步骤。
[0005]本发明与现有技术相比，其脱水工艺简单，成本低，环境友好，脱水效果好，能有效脱除高压光气化法生产甲苯二异氰酸酯过程中的水，降低光气化反应塔和氯化氢精馏塔中水的含量，减轻对光化反应塔和氯化氢精馏塔及相应管道的腐蚀，延长设备使用周期，提高开车率，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】:
[0006]图1为现有技术中甲苯二异氰酸酯生产过程中光气化反应塔和氯化氢精馏塔流程图。
[0007]图2为本发明涉及的脱水工艺流程图。【具体实施方式】:
[0008]下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
[0009]实施例1:
[0010]本实施例在没有脱水情况下分析不同位置处水的流量，在一年产6万吨/年的TDI装置中，原料甲苯二胺含有的100PPM水分(流量为0.592kg/h)造成了甲苯二异氰酸酯生产系统中在光气化反应塔和氯化氢精馏塔中水分的富集，从冷光气化反应阶段I得到混合物物流I进入光气化反应塔A，在光气化反应塔A中氨基甲酰氯分解转化为甲苯二异氰酸酯，胺盐盐酸盐分解成氯化氢和胺，光气化后成为产品TDI，同时生成副产物氯化氢，副产物氯化氢包含一部分光气的物流2从光气化反应塔A塔顶出来进入了氯化氢精馏塔B，物流3精制氯化氢从氯化氢精馏塔B塔顶作为产品采出，去尾气处理系统II，塔底光气和氯化氢的混合物物流4返回光气化反应塔A塔顶作为回流，物流4的流量为5100kg/h ;光气化反应塔A塔底物流5进入后面的光气脱除塔III ;操作稳定后经分析得到，进入光气化反应塔A的物流I中水的流量为0.592kg/h，从光气化反应塔A到氯化氢精馏塔B的物流2中水的流量为95.54kg/h，从氯化氢精馏塔B塔顶离开的物流3中水的流量为0.584kg/h，从氯化氢精馏塔B返回光气化反应塔A的物流4中水的流量为94.49kg/h，光气化反应塔A塔底物流5中水的流量为0.004k/h,这些数据表明在光气化反应塔A和氯化氢精馏塔B的循环回路中水流量是进入光气化反应塔A水流量的150倍以上，水在光气化反应塔A和氯化氢精馏塔B内大量富集，由于大量富集的水与反应生成的氯化氢形成盐酸，对光气化反应塔A和氯化氢精馏塔B及相应管路造成严重腐蚀。
[0011]实施例2:
[0012]本实施例为脱水后不同位置处水的流量，一年产6万吨/年的TDI装置中，原料甲苯二胺含有的100PPM水分(流量为0.592kg/h)，造成甲苯二异氰酸酯生产系统中在光气化反应塔和氯化氢精馏塔中水分的富集，从冷光气化反应阶段I得到混合物物流I进入光气化反应塔A，在光气化反应塔A中氨基甲酰氯分解转化为甲苯二异氰酸酯，胺盐盐酸盐分解成氯化氢和胺，光气化后成为产品TDI,同时生成副产物氯化氢,副产物氯化氢包含一部分光气的物流2从光气化反应塔A塔顶出来进入了氯化氢精馏塔B，物流3精制氯化氢从氯化氢精馏塔B塔顶作为产品采出，去尾气处理系统II，塔底光气和氯化氢的混合物4流量为5100kg/h,该物流分成物流6和物流7两股，物流6返回光气化反应塔A塔顶作为回流，流量为4800kg/h (占总流股94.12%);另一股物流7的流量为300kg/h (占总流股5.88%)，物流7先经过一个含有活性炭作为催化剂的脱水罐C，物料在罐内停留时间为23min，在催化剂的作用下，物流中的水和光气反应生成氯化氢和二氧化碳，这样就基本除去了物流7中的水，从脱水罐C出来的物流7进入了光气化反应塔A的塔顶，光气化反应塔A塔底物流5进入后面的光气脱除塔III ;操作稳定以后经过分析得到，进入光气化反应塔A的物流I中水的流量为0.592kg/h，从光气化反应塔A到氯化氢精馏塔B的物流2中水的流量为9.60kg/h，从氯化氢精馏塔B塔顶离开的物流3中水的流量为0.018kg/h，从氯化氢精馏塔B返回光气化反应塔A 的物流4中水的流量为9.49kg/h，物流7中水的流量为0.57kg/h，光气化反应塔A塔底物流5中水的流量为0.004k/h ;与实施例1相比，采用本发明方法脱水后光气化反应塔A和氯化氢精馏塔B循环回路中水的含量降低了 90%，能大大降低对光气化反应塔A和氯化氢精馏塔B的腐蚀，把这两个塔及相应的管路的材质从哈氏合金变为普通的不锈钢会大大降低成本。
【权利要求】
1.一种甲苯二异氰酸酯生产过程中的脱水方法，其特征在于具体脱水工艺为:甲苯二异氰酸酯生产过程中，甲苯二胺和光气在惰性溶剂存在的条件下在反应器中先进行冷光气化反应，得到氨基甲酰氯、氨基盐酸盐和氯化氢的混合物物流进入光气化反应塔，光气化反应塔塔顶的绝对压力控制为1.5~2.0MPa，塔釜温度控制为140~160°C，在光气化反应塔中氨基甲酰氯和胺盐盐酸盐进一步反应生成甲苯二异氰酸酯，同时生成副产物氯化氢；光气化反应塔塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝后，液相返回光气化反应塔塔顶作为回流，未被冷凝的气相进入氯化氢精馏塔；氯化氢精馏塔塔顶温度控制为-20~-15°C，绝对压力控制为1.5~2.0MPa,氯化氢精馏塔塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝后，液相返回氯化氢精馏塔塔顶作为回流，未被冷 凝的气相作为精制后的氯化氢副产品采出；氯化氢精馏塔塔底光气和氯化氢的混合物物流温度为O~20°C，该物流分成两股，总重量90~95%的物流返回光气化反应塔塔顶作为回流；总重量5~10%的物流进入含有活性炭作为催化剂的脱水罐，物料在脱水罐中的停留20~30min，物流中的水和光气在活性炭催化剂的作用下反应生成氯化氢和二氧化碳，脱去物流中的水，使得光气化反应塔和氯化氢精馏塔闭合循环系统中的水含量减少90%以上，降低对光化反应塔和氯化氢精馏塔及相应管道的腐蚀，使用不锈钢设备代替现有技术中使用的哈氏合金设备；脱水后的物流先进入光气化反应塔的塔底继续精馏，光气化反应塔塔底出料进入光气脱除塔进行甲苯二异氰酸酯生产的下一步骤。
【文档编号】C07C263/10GK103724229SQ201310681329
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】毕荣山, 谭心舜, 郑世清, 韩传贵, 葛继军, 曾民成, 张波 申请人:青岛科技大学, 青岛银科恒远化工过程信息技术有限公司