專利名稱：蒸餾回收甲苯二胺的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從包含甲苯二胺的反應物料流中蒸餾制備甲苯二胺的方法。
甲苯二胺是一種制備甲苯二異氰酸酯的中間體。其特別地在聚氨酯的生產(chǎn)中被用作單體。此外，甲苯二胺也被用作染發(fā)用的染料。
在通過蒸餾提純甲苯二胺(TDA)的現(xiàn)有技術方法中，首先將在二硝基甲苯的氫化反應中得到的粗TDA供至精餾塔中。在所述精餾塔中，從塔頂移出低沸點組分。低沸點組分例如為3，4-TDA、鄰-甲苯胺和水。鄰-甲苯胺和水僅僅痕量出現(xiàn)。在所述精餾塔中得到的塔底混合物尤其包含2，4-TDA、2，6-TDA和由所述塔底混合物中存在的TDA異構體形成的低聚物混合物。為了移出包含2，4-TDA和2，6-TDA的有價值產(chǎn)物，將所述塔底混合物供至薄膜蒸發(fā)器中。在所述薄膜蒸發(fā)器中，除去所述甲苯類異構體。在例如SRI報告1A，1968，第55-65頁中描述了該方法。
另一種從所述塔底混合物中移出TDA異構體混合物的已知方法是使用第二精餾塔。這里，從塔頂排出所述TDA異構體混合物。將尤其包含由所述TDA異構體形成的低聚物混合物和來自所述氫化反應的殘留催化劑的塔底物料供至合適的處理操作中。
通過蒸餾提純TDA的所述現(xiàn)有技術方法的一個缺點是必須提供兩個裝置，例如兩個精餾塔或一個精餾塔和一個薄膜蒸發(fā)器。另外需要大量能量來運行所述裝置。
本發(fā)明的一個目的是提供一種從在二硝基甲苯的氫化反應中得到的并包含TDA的反應物料流中通過蒸餾提純TDA的改進的、特別是更經(jīng)濟可行的方法。
所述目的的實現(xiàn)在于在隔離壁塔中從包含TDA、高沸點組分和低沸點組分的反應物料流中通過蒸餾提純TDA的方法，其中將隔離壁設置在所述塔的縱向上以形成上合并塔區(qū)(2)、下合并塔區(qū)(3)、具有精餾段(5)和提餾段(6)的進料段(4)，以及具有精餾段(9)和提餾段(8)的提取段(7)，所述方法包括如下步驟A)將所述反應物料流供至所述隔離壁塔的所述進料段中；B)通過所述塔頂排出低沸點級分；C)通過所述隔離壁塔的提取段中的側(cè)線采出排出TDA；D)通過所述塔底排出高沸點級分。
供至所述隔離壁塔中的反應物料流優(yōu)選包含80-98％的TDA、5-15％的低沸點組分和0.5-6％的高沸點組分，更優(yōu)選包含85-96％的TDA、5.5-8.5％的低沸點組分和0.5-3％的高沸點組分，非常優(yōu)選包含90-94％的TDA、6-6.5％的低沸點組分和1-1.8％的高沸點組分。
TDA是指基本上由2，4-TDA和2，6-TDA組成的異構體混合物。所述TDA異構體混合物優(yōu)選包含70-90％的2，4-TDA和10-30％的2，6-TDA，更優(yōu)選包含75-85％的2，4-TDA和15-25％的2，6-TDA。非常優(yōu)選地，所述TDA異構體混合物包含78-82％的2，4-TDA和18-22％的2，6-TDA。
所述低沸點組分基本上由連位化合物、水和鄰-甲苯胺組成。所述低沸點組分優(yōu)選包含90-100％的連位化合物、0-10％的水和0-5％的鄰-甲苯胺，更優(yōu)選包含92-100％的連位化合物、0-7％的水和0-2％的鄰-甲苯胺，特別地包含95-100％的連位化合物、0-5％的水和0-1％的鄰-甲苯胺。
連位化合物是指2，3-TDA和3，4-TDA的混合物。優(yōu)選由20-50％的2，3-TDA和50-80％的3，4-TDA、更優(yōu)選30-45％的2，3-TDA和55-70％的3，4-TDA、非常優(yōu)選35-40％的2，3-TDA和60-65％的3，4-TDA組成的組合物。
所述高沸點組分基本上由通過所述TDA異構體彼此反應而形成的低聚物和聚合物組成。所述低聚物和聚合物實質(zhì)上是仲胺或叔胺。所述低聚物和聚合物實質(zhì)上是偶氮、氧化偶氮或肼化合物。
例如在DE-A 10100552中公開了用于蒸餾制備1，6-己二醇、1，5-戊二醇和己內(nèi)酯的隔離壁塔的使用。
在本

發(fā)明內(nèi)容
中的隔離壁塔是具有至少一個防止液體料流和氣體料流在子區(qū)域內(nèi)互相混合的垂直隔離壁的蒸餾塔。所述至少一個隔離壁在所述塔的中間區(qū)域沿著縱向?qū)⒃撍指舫蛇M料段和提取段。
在一個優(yōu)選實施方式中，將所述隔離壁制成金屬材料片。合適的金屬材料特別是含鐵鋼。
在另一個實施方式中，所述隔離壁由非金屬材料如陶瓷制成。
在另一個優(yōu)選實施方式中，在所述上合并塔區(qū)、所述下合并塔區(qū)、所述進料段的精餾段和提餾段中以及所述提取段的精餾段和提餾段中設置內(nèi)部構件。合適的內(nèi)部構件例如為塔盤、無規(guī)填料或規(guī)整填料。
優(yōu)選的內(nèi)部構件是規(guī)整填料或無規(guī)填料。其中，特別優(yōu)選片狀金屬填料或織物填料。
對于所有的內(nèi)部構件，應注意它們具有低壓降。優(yōu)選小于0.15巴、更優(yōu)選小于0.1巴、非常優(yōu)選小于0.05巴的低壓降。
所述無規(guī)填料和規(guī)整填料優(yōu)選具有125-500m2/m3、更優(yōu)選200-300m2/m3的比表面積。
在一個優(yōu)選實施方式中，所述隔離壁塔具有20-50個、更優(yōu)選25-35個理論塔板。
在所述隔離壁塔的單個子區(qū)域之間的塔板數(shù)的分配優(yōu)選使得所述上合并塔區(qū)、所述進料段的精餾段和提餾段以及所述提取段的精餾段和提餾段分別具有所述隔離壁塔的總理論塔板數(shù)的5-50％、優(yōu)選20-40％。所述下合并塔區(qū)優(yōu)選具有所述隔離壁塔的總理論塔板數(shù)的0-30％，所述下合并塔區(qū)非常優(yōu)選地為塔底。
在一個優(yōu)選實施方式中，將所述反應物通過側(cè)線進料而供至所述隔離壁塔的進料段中，所述側(cè)線進料設置在所述進料段和所述精餾段之間。
為了提取產(chǎn)物，在所述隔離壁塔的提取段中于該提取段的提餾段和精餾段之間設置側(cè)線采出。在一個實施方式中，將用于產(chǎn)物提取的所述側(cè)線采出設置在所述隔離壁塔中與用于所述反應物進料的側(cè)線進料相同的高度上。
在另一個實施方式中，所述用于產(chǎn)物提取的側(cè)線采出偏離用于所述反應物進料的側(cè)線進料0-20個、優(yōu)選5-15個理論塔板。
在一個優(yōu)選方法變型中，可以在各自情況中單獨調(diào)節(jié)所述隔離壁塔的單個子區(qū)域中的液體分布。這使得可以最大限度地減小分離所述反應物料流所需的總能量需求。
特別有利地，在所述隔離壁塔的進料段的子區(qū)域中，可將所述液體以增大的程度引入到所述壁區(qū)域中，以及在所述隔離壁塔的子區(qū)域中，可將所述液體以減小的程度引入到所述壁區(qū)域中。這樣可防止不希望的蠕變料流以及增大所得最終產(chǎn)物純度。
所述隔離壁塔可以在一個或多個子區(qū)域中裝配規(guī)整填料或無規(guī)填料。
可以以散裝插入的子段形式來構造所述隔離壁。這導致所述隔離壁塔的生產(chǎn)和組裝成本的進一步降低。
特別有利地，所述散裝隔離壁具有內(nèi)部人孔或可拆卸的子段，這些使得可以在所述隔離壁塔內(nèi)從所述隔離壁的一側(cè)通向另一側(cè)。
特別地在使用填料作為分離內(nèi)部構件的情況中，在另一個實施方式中，所述隔離壁可配有熱絕緣。一種特別有利的設計是具有間隙狹窄氣體空間的雙壁設計。
在一個優(yōu)選實施方式中，將通過所述塔底排出的一部分高沸點組分通過所述下合并塔區(qū)中的側(cè)線進料供回至所述隔離壁塔中。這樣確保存在于所述塔底的TDA返回到所述隔離壁塔中并可以從所述塔底蒸發(fā)。這可導致提高的TDA產(chǎn)率，因為更少的有價值產(chǎn)物通過所述塔底提取出來。將未被循環(huán)到所述隔離壁塔中的那部分高沸點級分從所述蒸餾過程中除去以及優(yōu)選將其循環(huán)。
在另一個方法變型中，將通過所述塔頂排出的一部分低沸點級分通過所述上合并塔區(qū)中的側(cè)線進料供回至所述隔離壁塔中。這樣實現(xiàn)對TDA中的所述低沸點級分的進一步脫除。正如部分循環(huán)通過塔底排出的高沸點級分那樣，這可導致提高的有價值TDA產(chǎn)物的產(chǎn)率。將未被循環(huán)到所述隔離壁塔的那部分低沸點級分從所述蒸餾過程中除去以及優(yōu)選將其循環(huán)。
在一個優(yōu)選方法變型中，所述TDA的蒸餾在所述塔底壓力低于環(huán)境壓力、優(yōu)選低于0.2巴和特別地低于0.1巴下進行。所述隔離壁塔中的塔底溫度優(yōu)選低于250℃、更優(yōu)選低于230℃和特別地低于220℃。壓力低于環(huán)境壓力的所述蒸餾可降低所述TDA的沸點溫度。這有利地導致節(jié)約熱能。此外，這樣可防止TDA發(fā)生反應而生成低聚物或聚合物。這樣導致在提純蒸餾中的進一步提高的TDA產(chǎn)率。
與現(xiàn)有技術方法相比，使用隔離壁塔而通過蒸餾提純TDA的另一個優(yōu)點是對于相同的產(chǎn)率而言可在所述隔離壁塔中實現(xiàn)更低的滯留量。這樣可導致在蒸餾中較少的TDA低聚以及較少的TDA反應以產(chǎn)生鄰-甲苯胺。這使得與現(xiàn)有技術方法相比使用所述隔離壁塔可以得到更高的TDA產(chǎn)率。
下面參考附圖詳細描述本發(fā)明。
唯一的附圖顯示了在隔離壁塔中提純蒸餾TDA的一個流程圖。
用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的用于通過蒸餾提純TDA的隔離壁塔包括上合并塔區(qū)2、下合并塔區(qū)3、進料段4和提取段7。在所述附圖示例的實施方式中，所述進料段4分成精餾段5和提餾段6，所述提取段7分成提餾段8和精餾段9。在所述隔離壁塔1中，所述進料段4和所述提取段7被隔離壁10分離。
所述隔離壁10優(yōu)選由金屬材料制成，特別地由不銹鋼制成。然而，除金屬材料之外，陶瓷也適用于制備所述隔離壁10。
為了操作所述隔離壁塔1，將反應物料流13供至所述進料段4中。優(yōu)選在所述進料段4的精餾段5和提餾段6之間供入所述反應物料流13。
所述反應物料流13是在二硝基甲苯的氫化反應中得到的，并包含基本上由2，4-TDA和2，6-TDA組成的異構體混合物、連位化合物、由TDA形成的低聚物混合物以及鄰-甲苯胺和水。
為了獲得所述反應物料流13的改進的處理效果，在所述上合并塔區(qū)2、所述下合并塔區(qū)3、所述進料段4的精餾段5和提餾段6以及在所述提取段7的精餾段9和提餾段8中提供內(nèi)部構件。合適的內(nèi)部構件例如是塔盤、規(guī)整填料或無規(guī)填料。
在所述提取段7上，優(yōu)選在提餾段8和精餾段9之間設置側(cè)線采出，通過該側(cè)線采出排出產(chǎn)物料流14。所述產(chǎn)物料流14包含基本上由2，4-TDA和2，6-TDA組成的異構體混合物。
用于所述產(chǎn)物料流14的側(cè)線采出優(yōu)選設置在與用于所述反應物料流13的側(cè)線采出相同的高度上，或優(yōu)選地偏離用于所述反應物料流13的側(cè)線進料的高度。
蒸餾期間，存在于所述反應物料流13中的高沸點組分累積在所述隔離壁塔1的底部12中。存在于所述反應物料流13中的高沸點組分例如是由TDA形成的低聚物混合物。
在塔底料流15處從塔底12排出所述高沸點組分。優(yōu)選將所述高沸點組分的子料流18通過第一泵17和通過側(cè)線進料循環(huán)到所述下合并塔區(qū)3中。通過高沸點組分采出16從所述蒸餾過程中除去未被循環(huán)到所述隔離壁塔1中的級分。
通過所述隔離壁塔1的頂部11排出包含低沸點組分的頂部料流19。存在于頂部料流19中的所述低沸點組分特別地為連位化合物、鄰-甲苯胺和水。將所述頂部料流19供至泵20。在所述


的實施方式中，在第二泵20處從所述頂部料流19中排出氣體料流23。將余下的頂部料流19分配為所述第二泵20的向下料流。優(yōu)選將子料流21供至所述上合并塔區(qū)2中并因此通過側(cè)線進料循環(huán)至所述蒸餾中。通過低沸點組分采出22從所述蒸餾過程中除去余下的低沸點組分。
實施例將在二硝基甲苯的氫化反應中得到的5000kg/h質(zhì)量流速通過側(cè)線進料供至隔離壁塔中。所述反應物料流包含92.37重量％的TDA、6.02重量％的3，4-TDA、0.05重量％的鄰-甲苯胺、0.13重量％的水和1.43重量％的高沸點組分。在0.07巴的塔底壓力和215℃的塔底溫度下進行蒸餾。在所述塔的頂部，建立于溫度140℃的壓力0.07巴。通過從所述塔頂排出3，4-TDA、鄰-甲苯胺和水。通過所述提取段中的側(cè)線采出排出4602kg/h的產(chǎn)物料流。所述產(chǎn)物料流由99.95重量％的TDA異構體混合物和0.05重量％的低沸點組分組成。所述TDA異構體混合物包含80重量％的2，4-TDA和20重量％的2，6-TDA。
參考數(shù)字列表1 隔離壁塔2 上合并塔區(qū)3 下合并塔區(qū)4 進料段5 精餾段6 提餾段7 提取段8 提餾段9 精餾段10 隔離壁11 塔頂12 塔底13 反應物料流14 產(chǎn)物料流15 塔底料流16 高沸點組分采出17 第一泵18 高沸點子料流19 塔頂料流20 第二泵21 低沸點子料流22 低沸點組分采出23 氣體料流
權利要求
1.在隔離壁塔中從包含TDA、高沸點組分和低沸點組分的反應物料流中蒸餾制備TDA的方法，其中隔離壁設置在所述塔的縱向上以形成上合并塔區(qū)(2)、下合并塔區(qū)(3)、具有精餾段(5)和提餾段(6)的進料段(4)以及具有精餾段(9)和提餾段(8)的提取段(7)，所述方法包括如下步驟a.將所述反應物料流(13)供至所述隔離壁塔(1)的所述進料段(4)中；b.通過所述塔頂(11)排出低沸點級分；c.通過所述隔離壁塔(1)的提取段(7)中的側(cè)線采出(14)排出TDA；d.通過所述塔底(12)排出高沸點級分。
2.權利要求1的方法，其中將通過所述塔底(12)排出的一部分高沸點級分通過所述下合并塔區(qū)(3)中的側(cè)線進料供回至所述隔離壁塔(1)中。
3.權利要求1或2的方法，其中將通過所述塔頂(11)排出的一部分低沸點級分通過所述上合并塔區(qū)(2)中的側(cè)線進料供回至所述隔離壁塔(1)中。
4.權利要求1-3任一項的方法，其中所述反應物進料和所述用于產(chǎn)物提取的側(cè)線采出設置在所述隔離壁塔(1)的相同高度上。
5.權利要求1-3任一項的方法，其中所述反應物進料和所述用于產(chǎn)物提取的側(cè)線采出設置在所述隔離壁塔(1)的不同高度上。
6.權利要求5的方法，其中所述用于產(chǎn)物提取的側(cè)線采出偏離所述反應物進料5-15個理論塔板。
7.權利要求1-6任一項的方法，其中在≤1巴的塔底壓力下進行所述蒸餾。
8.權利要求1-7任一項的方法，其中在≤0.2巴的塔底壓力下進行所述蒸餾。
9.權利要求1-8任一項的方法，其中在≤0.1巴的塔底壓力下進行所述蒸餾。
10.權利要求1-9任一項的方法，其中所述塔底溫度低于250℃。
11.權利要求1-10任一項的方法，其中所述塔底溫度低于230℃。
12.權利要求1-11任一項的方法，其中所述塔底溫度低于220℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及在隔離壁塔中從包含TDA、高沸點組分和低沸點組分的反應物料流中蒸餾回收TDA的方法，其中隔離壁設置在所述塔的縱向上以形成上合并塔區(qū)(2)、下合并塔區(qū)(3)、具有精餾段(5)和提餾段(6)的進料段(4)以及具有精餾段(9)和提餾段(8)的提取段(7)。所述方法包括如下步驟A)將所述反應物料流(13)供至所述隔離壁塔(1)的所述進料段(4)中；B)通過所述塔頂(11)排出低沸點級分；C)通過所述隔離壁塔(1)的提取段(7)中的側(cè)線采出(14)排出TDA；D)通過所述塔底(12)排出高沸點級分。
文檔編號C07C211/50GK1910133SQ200580002158
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權日2004年1月8日
發(fā)明者C·克內(nèi)徹, M·佐恩, U·彭策爾, H-J·帕拉施, G·格奧爾基, W·馬肯羅特, H·V·施瓦茨, S·邁克斯納, G·莫爾茲, E·施特勒費爾 申請人:巴斯福股份公司