202834. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aromás izocionátok folyamatos előállítására
5 HU 202 834 B 6 1 vezetéken adagoljuk be az oldószert és 2 vezetéken az aromás amint A 7 amin oldó és tároló készülékből az amin 12-18 tömeg%-os oldatára 8 aminoldat vezetéken adagoljuk be a 9 keverőfej „b” csövébe. A 9 keveiőfej „a” csövébe vezetjük be a 3 foszgén vezetéken a foszgént gáz állapotban vagy oldószerben oldott formában. A 9 keverőfej „c” csövébe a 13 visszatápláló vezetéken a visszatáplált folyékony ieakcióelegyet és az egyesített 5 és 20 vezetéken az oldószeres abszorpcióval visszanyert foszgént adagoljuk be, kb. 5-20 tömeg% foszgéntaralommal. A szivattyúval történő betáplálással a 9 keverőfejben legfeljebb 0,5 MPa nyomást állítunk elő. A 9 keverőfejjel készített egymásban és a nyers reakcióelegyben finoman diszpergált reakciópartnerek a 10 csőreaktorba alul lépnek be, ahol a köpenyfűtéssel biztosított 80-160 *C hőmérsékleten egyenáramban alulról felfelé haladva reagálnak, majd a 11 reakcióelegy vezetéken lépnek ki és jutnak a 12 gáz-folyadék elválasztó készülékbe, ahol a nyomás azonos a 10 csőreaktoréval és legfeljebb 0,5 MPa a hőmérséklet pedig 80- 160 ‘C. A12 gáz-folyadék elválasztó készülékben a gázalakú foszgént (amelyet ezen a hőmérsékleten a klórbenzol nem tud oldatban tartani) és a reakció során képződő sósav gázt elválasztjuk a folyékony reakcióelegytől. A folyékony reakcióelegy (amely 8—15 tömeg% izocianátot, 3-8 tömeg% oldott foszgént és 0,1-1 tömeg% sósavat tartalmaz) egy részét a 13 vezetéken visszatápláljuk a 9 keverőfejen keresztül a 10 csőreaktorba, a többi részét a 14 nyerstermék vezetéken a 17 gázmentesítő készülékbe vezetjük, ahol az oldott sósavat és foszgént távolítjuk el belőle. A 17 gázmentesítő készülék légköri nyomáson és 100-160 'C hőmérsékleten üzemel. A 12 gáz-folyadék elválasztó készülékből a gázfázist a 15 gázvezetéken a 16 kondenzátorba vezetjük, ahol hűtéssel a foszgént és az oldószergőzöket kondenzáltatjuk, majd a foszgénes oldatot az egyesített vezetéken a 9 keverőfejbe juttatjuk vissza, a 16 kondenzátorból távozó gázelegyet pedig a 18 savasgáz vezetéken a 19 egy vagy több sorba kapcsolt abszorpciós toronyba vezetjük. A 17 gázmentesítő készülékben a folyékony reakcióelegyből az oldott foszgént és sósavat melegítéssel távolítjuk el, s az egyesített gázvezetékek segítségével ugyancsak a 19 abszorpciós toronyba vezetjük. Ott a 21 oldószer vezetéken beadagolt oldószerben ellenáramban hűtés mellett abszorbeáltjuk a sósavgáz mellől a foszgént, s a 15-40 t% foszgént tartalmazó oldatot az 5 foszgénoldat és 13 visszatápláló vezetéken átjuttatjuk vissza a 9 keverőfejbe. A sósavat a 19 abszorpciós toronyból a 6 sósavgáz vezetéken át semlegesítésre vagy további felhasználásra (vízben elnyeletve technikai sósavoldaként) elvezetjük. A gázmentesített izocianát oldatot a 17 gázmentesítő készülékből lehűtött állapotban a 4 izocianát oldat vezetéken vesszük el. Ha az izocianátot desztillálással kívánjuk az oldószertől elválasztani, akkor lehűtés nélkül visszük az oldatot desztillálásra. Abban az esetben, ha közvetlen felhasználjuk karbamid előállításra, akkor nem szükséges az oldószertől való elválasztás. Kísérleteinket a következő készülékekből álló berendezésen végeztük: A 7 amin oldó és tároló készülék 7 m3, fűtőköpennyel és turbina keverővei ellátott autokláv. A 10 csőreaktor egy NA 100 x 10 000 mm csőreaktor fűtőköpennyel ellátva. A 9 keverőfej NA 100 x 200 mm volt A 16 kondenzátor 20 m2 felületű kondenzátor. A 17 gázmentesítő készülék NA 400 x 8000 mm-es kiforralóval ellátott deszorber volt, amelyben üveg Raschig gyűrűt helyeztünk el. A 12 gáz-folyadék elválasztó készülék NA 300 x x 3200 mm méretű oszlop. A 19 abszorpciós torony NA 300 x 10 000. mm oszlop, amely üveg Raschig gyűrűvel volt töltve és hűtőköpennyel ellátva. Ezen készülékek között a vezetékeken a tömegáramokat szivattyúk segítségével biztosítottuk. A találmányunk szerinti eljárás előnye, hogy kis nyomáson (legfeljebb 0,5 MPa) és alacsony hőmérsékleten (80-160 *C) ipari méretben 95-98% tisztaságú aromás izocianát állítható elő 95-97%-os kitermeléssel. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés egyszerű, biztonságosan, eltömődés veszélye nélkül üzemeltethető. A 2 822 373 sz. USA szabadalomban ismertetett eljáráshoz viszonyított előnyei:- A reakciótermék visszacirkuláltatása a csőreaktorba lényegesen kisebb mértékű. Míg az USA szabadalom 4. példája szerint 1,35 g/h amin beviteléhez 54001/h folyadékmennyiség cirkuláltatása szükséges, a találmányunk szerinti eljárásnál 300-2000 kg/h 18 t%-os amin oldat (54-3600 kg/h amin) beviteléhez csak 1500-30 000 kg/h reakcióelegy visszaciikuláltatást alkalmazunk.- A reakciópartnerek megfelelő érintkezését biztosító intenzív keverést a speciális készülékeket és nagy teljesítményű szivattyúkat igénylő nagy mennyiségű reakcióelegy visszacirkuláltatása helyett egy egyszerű kialakítású keverőfejjel biztosítjuk.- A reakció tökéletes végbemenetelének biztosítására utóreaktort alkalmazunk. Ez nem egyszerűen a csőreaktor meghosszabbítása, hanem olyan kialakítású, hogy a gáz és folyadékfázis kénytelen irányt változtatva ellenáramban áramlani, ami fokozza a keveredést és az utóreakció lehetőségét- Egy helyre (keverőfejbe) történik az amin és a foszgén beadagolása, így a beadagolt amin helyileg extrém nagy foszgén felesleggel találkozik. Ezenkívül a foszgén a reaktor hőfokán az oldatból részben felszabadul, ami fokozza a turbulenciát.- Reakcióelegyet nyomás alatti gáz-folyadék elválasztóból cirkuláltatjuk vissza, ezáltal kisebb az energiabefektetés, mint az USA szabadalom szerinti eljárásnál és nagyobb a (reakcióelegyben oldott) visszaforgatott foszgén mennyisége. Mérések szerint ugyanis a foszgén oldékonysága a halogénezett szénhidrogénekben több mint 10-szer nagyobb, mint a sósavé. Emiatt a gáz-folyadék elválasztásnál lényegesen több sósav távozik, azaz a recirkuláltatott reakcióelegy jelentős mennyiségű (5-101%) oldott foszgént tartalmaz, ami a keverőfejnél a foszgénfelesleget növeli. 1. példa Az előzőekben ismertetett berendezés 9 keverőfejének „a” csövébe a 3 foszgén vezetéken át 159 kg foszgént és „b” csövébe a 8 amin oldat vezetéken át 360 kg 18 tömeg% anilin tartalmú klórbenzolt adagoltunk be óránként Ugyanakkor a 13 visszatápláló vezetéken a 9 keverőfej „c” csövébe szivattyúztunk óránként 5220 kg 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
