在生产联合体中制备异氰酸酯和至少一种其他化学产品的方法技术

本发明专利技术涉及在工艺链中制备异氰酸酯的方法，其中在每种情况下经由至少一种中间体制备异氰酸酯作为最终产物，其中在第一生产装置中，将在制备中间体、异氰酸酯最终产物或对于所述工艺连的子步骤而言所需的催化剂（第一化学产品）的放热过程中释放的热能至少部分地用于生产压力为1.31bar（绝对）至1.91bar（绝对）且温度为107℃至119℃的蒸气，尤其是水蒸汽，并且将如此生产的蒸气用于进行在第二生产装置中制备另一化学产品（第二化学产品）中的耗热过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在生产联合体中制备异氰酸酯和至少一种其他化学产品的方法本专利技术涉及在工艺链中制备异氰酸酯的方法，其中在每种情况下经由至少一种中间体制备异氰酸酯作为最终产物，其中在第一生产装置中，将在制备中间体、异氰酸酯最终产物或对于所述工艺连的子步骤而言所需的催化剂（第一化学产品）的放热过程中释放的热能至少部分地用于生产压力为1.31bar（绝对）至1.91bar（绝对）且温度为107℃至119℃的蒸气，尤其是水蒸汽，并且将如此生产的蒸气用于进行在第二生产装置中制备另一化学产品（第二化学产品）中的耗热过程。用于制备异氰酸酯以及为制备异氰酸酯所需的前体的工业规模化学方法可供使用。这些方法可以非连续地、半连续地、连续地或以这三种变体之一的组合来运行。这些方法是吸热的或放热的，并且可以等温或绝热地进行。根据待制备的异氰酸酯的性质，该方法可以在气相中或在液相中，有或没有溶剂或在熔体中进行。如此获得的异氰酸酯的后处理和提纯可以通过本
的常用方法之一进行，例如结晶、洗涤、蒸馏或这些后处理方式的组合。用于制备异氰酸酯的方法的质量一方面由该方法的产品中不希望的副产物的含量来确定。另一方面，一种方法的质量通过如下来确定，即该过程的开始运转、规定状态下的生产直至停运的整个过程可以在没有技术性生产中断并且没有需要干预该过程的问题的情况下运行，并且没有发生原料、中间体或最终产物的损失。因此，理想地，如此设计用于进行这种制备方法的工业规模装置，以使得在所使用的助剂和原料的品质合适并且正确选择工艺参数如压力、温度、助剂和原料的量比和浓度等的情况下，该方法稳健运行。这意味着，在这种连续运行的大型装置中，理想地不出现诸如形成沉淀物的问题，这些沉淀物会沉淀在装置设备中或堵塞管道。为了进一步提高经济效益，这种工业规模装置的能耗效率在早期已经得到提高。通过生产装置的各个装置组件之间的合适的热集成可以大大降低能耗。目的是尽可能地在技术上实现例如来自绝热过程的过剩能量的合理利用。例如，WO2004/056761A1致力于在通过在反应器中在惰性有机溶剂存在下使胺与光气反应以及随后后处理离开反应器的反应混合物来制备异氰酸酯的方法中的热集成。如此实现所述热集成，即，以两阶段或多阶段，优选两阶段的蒸馏工艺分离溶剂，并且在第一设备，优选蒸馏塔中，在0.1至15bar，优选0.5至3bar下，和在第二设备或进一步的设备中，同样优选蒸馏塔，在1至900mbar，优选50至500mbar下分离溶剂，其中将来自第一设备的溶剂蒸气（也称为蒸气）的冷凝热用于在第二设备中部分或完全地蒸发溶剂。在第一塔中蒸馏分离溶剂蒸气。将作为该塔的塔底排出物产生的液体组分在第二设备之前或之中减压至所述第二设备的较低的压力水平，并供入该第二设备，在其中引离剩余的溶剂。蒸气的能量从第一设备至第二设备的液相的转移尤其可以使用热交换器，例如交叉流设备来进行，其中冷凝的蒸气导致第二塔的第二设备的液相蒸发。这里，可以使所述蒸气和液相以共流或以逆流来流动。蒸气可以在热交换器的壳体空间中或在产物空间中冷凝。第二塔的液体可以从塔底、从塔板、液体收集器或从进口中取出。没有记载内部热集成后剩余能量的进一步使用。EP1854783A2也致力于异氰酸酯的制备。在该申请中同样记载了在溶剂回收中的热集成。在该方法的一个优选实施方式中，在步骤D)中获得的并且在步骤e）中至少部分地再循环的含溶剂的流在一个特定的蒸馏阶段中除去光气残余量。特别优选地，在残余量光气的蒸馏分离中，回收的溶剂流的明显的热全部或部分地用作该分离步骤的能量源。这可以例如通过进入到蒸馏塔中的进料经由热交换器加热塔底部来实现。由于蒸馏分离的溶剂通常在>100℃的温度下出现，而为了在最佳光气化条件下生产在该溶剂中的胺溶液应该具有<50℃的温度，因此残余量光气的分离可以同时与溶剂的冷却相组合。没有记载内部热集成后剩余能量的进一步使用。欧洲专利申请EP2096102A1同样致力于异氰酸酯的制备。其记载了一种制备二苯基甲烷系列的二异氰酸酯和多异氰酸酯的整合方法（MDI；在下文中也称为亚甲基二亚苯基二异氰酸酯-(OCN)C6H4-CH2-C6H4(NCO)-和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯-(OCN)C6H4-CH2-[C6H3(NCO)CH2-]XC6H4(NCO)的混合物，其中x表示≥1的自然数），其中在制备所述二苯基甲烷系列的二胺和多胺（MDA；在下文中也称为亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺的混合物）的前体化合物时产生的含盐废水电解成氯，其中将如此制成的氯转化为光气，然后将其用于MDA生成MDI的反应中。因此，该方法涉及MDA和MDI的生产装置之间的物质集成。该专利申请没有涉及热集成。国际专利申请WO2008/148608A1描述了从原料苯开始的整个MDI工艺链，其经由步骤硝化、氢化、与甲醛缩合和酸催化的重排以及最终光气化转化为MDI。该专利申请基于提供制备MDI的方法的技术目的，该方法能够使用比现有技术中通常使用的更低纯度的苯作为原料。作为该目的的解决方案提出，使用比现有技术中通常使用的更低纯度的苯。该更低纯度通过在苯中烷基取代的芳族化合物的含量为500至5000ppm来表征。MDI工艺链的各个工艺阶段之间的热集成不是该申请的主题。目前，用于化学产品的工业规模生产装置采用钢骨架建造方式，以抵消现有化学场所经常存在的位置不足。在生产联合体（Produktionsverbund)中的一个位置处建立一个工艺链的不同阶段（例如，在不同异氰酸酯的制备中，硝化、氢化、氢化产物任选的进一步转化和光气化的阶段），以节省物流成本，是有利的。这种生产联合体的各个生产装置通常串联安放。紧密的建筑也带来了又必须使其最小化的缺点。在生产联合体中建造各个生产装置时缺乏位置是不利的；在进行维护措施（例如安装起重机）时可能出现问题。必须注意安全方面，如遵守所规定的生产装置彼此的最小间距。由于狭窄的道路和生产装置之间的位置，提供助剂和原料或许是有问题的。距离中央储罐区（Tanklägern）（用于助剂、原料、产品）的迫不得已的更大的距离使得使用具有更大的泵的更长的管道成为必需。与其他能源消耗，尤其是电能消耗相比，通过蒸气直接或间接的工艺加热和-冷却的能耗是在运行工业规模生产装置中一个大的成本板块，因此优化此能耗的措施提供了最大的节约潜力。基于夹点分析的热集成在此提供了补救措施。以此方式，可以确定例如进料预热/冷却的最佳实施方案，以减少塔的能量需求、废热蒸气的生产以及热泵和蒸气压缩的使用，或在吸收冷却机中的冷却剂的生产。存在于生产装置中的余热可用于同一工艺中的其他点，或用于加热附近的管理大楼。还可以使用不再适合于生产蒸气的余热来加热建筑物。相对低的进料/初馏分温度足以加热建筑物，因此甚至可使用不再适用于产生蒸气的余热。还可以想到的是使用余热用于在吸收冷却机中生产冷却剂。目前用于以工业规模制备异氰酸酯及其前体的现有技术方法通常成功地以高产率制备所需产品并通过热集成合理地利用在各个生产装置内的过剩能量。这通常以这样的方式实现，即借助于合适的设备（例如热交换器），使用在一种化学产品的制备方法中的一个过程的过量能量来生产蒸气，尤其是生产水蒸汽，并将如此制得的蒸气用于同一制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在m个工艺链中制备m种异氰酸酯的方法，在每个工艺链中通过至少一种中间体制备异氰酸酯作为最终产物，其中m个工艺链中的每一个在至少2个生产装置(100 000‑1, 100 000‑2, ...)中进行，即在设计用于制备至少一种中间体的第一生产装置(100 000‑1)中和在设计用于制备异氰酸酯最终产物的第二生产装置(100 000‑2)中进行，其中所述至少2个生产装置（100 000‑1,100 000‑2，...，）是生产联合体(1 000 000)的组成部分，其中，在所述生产联合体(1 000 000)中制备总共n种化学产品，所述化学产品选自中间体、催化剂和异氰酸酯最终产物，其中n是2至40的自然数，优选2至20，特别优选2至15，并且其中m是1至n的自然数，其中，在制备所述n种化学产品中的每一种时，发生至少一次放热或耗热过程，并且在制备所述m种异氰酸酯的工艺中，总共发生至少一次放热和至少一次耗热过程，其中(i)在第一生产装置（100 000‑1）中制备化学产品之一的放热过程中释放的热能至少部分地用于生产压力为1.31bar（绝对）至1.91bar（绝对）且温度为107℃至119℃的蒸气，尤其是水蒸汽；(ii)使用在(i)中制成的蒸气用于进行在与步骤(i)中制备的化学产品不同的化学产品的制备中的耗热过程，其中所述与步骤(i)中制备的化学产品不同的化学产品的制备在第二生产装置（100 000‑2）中进行，其中在(i)中制成的蒸气从步骤(i)中的蒸气释放点经由管道被引导至步骤(ii)中的耗热过程的位置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.17 EP 16184618.3;2017.06.30 EP 17178902.71.在m个工艺链中制备m种异氰酸酯的方法，在每个工艺链中通过至少一种中间体制备异氰酸酯作为最终产物，其中m个工艺链中的每一个在至少2个生产装置(100000-1,100000-2,...)中进行，即在设计用于制备至少一种中间体的第一生产装置(100000-1)中和在设计用于制备异氰酸酯最终产物的第二生产装置(100000-2)中进行，其中所述至少2个生产装置（100000-1,100000-2，...，）是生产联合体(1000000)的组成部分，其中，在所述生产联合体(1000000)中制备总共n种化学产品，所述化学产品选自中间体、催化剂和异氰酸酯最终产物，其中n是2至40的自然数，优选2至20，特别优选2至15，并且其中m是1至n的自然数，其中，在制备所述n种化学产品中的每一种时，发生至少一次放热或耗热过程，并且在制备所述m种异氰酸酯的工艺中，总共发生至少一次放热和至少一次耗热过程，其中(i)在第一生产装置（100000-1）中制备化学产品之一的放热过程中释放的热能至少部分地用于生产压力为1.31bar（绝对）至1.91bar（绝对）且温度为107℃至119℃的蒸气，尤其是水蒸汽；(ii)使用在(i)中制成的蒸气用于进行在与步骤(i)中制备的化学产品不同的化学产品的制备中的耗热过程，其中所述与步骤(i)中制备的化学产品不同的化学产品的制备在第二生产装置（100000-2）中进行，其中在(i)中制成的蒸气从步骤(i)中的蒸气释放点经由管道被引导至步骤(ii)中的耗热过程的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述异氰酸酯最终产物选自亚甲基二亚苯基二异氰酸酯、多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯、亚甲基二亚苯基二异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯的混合物、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,5-戊烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和萘基二异氰酸酯。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述异氰酸酯最终产物是芳族异氰酸酯，并且其中在第一工艺链(α)中A)在第一工艺阶段中，将芳烃，尤其是甲苯，硝化成芳族硝基化合物，尤其是二硝基甲苯;B)在第二工艺阶段中，通过氢化将所述芳族硝基化合物，尤其是二硝基甲苯，氢化成芳香胺，特别是甲苯二胺；C)在第三工艺阶段中，通过光气化将所述芳香胺，尤其是甲苯二胺转化成芳族异氰酸酯最终产物，尤其是甲苯二异氰酸酯；和/或在第二工艺链(β)中A)在第一工艺阶段中，将芳烃，尤其是苯，硝化成芳族硝基化合物，尤其是硝基苯；B)在第二工艺阶段中，通过氢化将所述芳族硝基化合物，尤其是硝基苯，氢化成芳香胺，尤其是苯胺；C)在第三工艺阶段中，将所述芳香胺，尤其是苯胺，转化成另一种芳香胺，尤其是亚甲基二亚苯基二胺、多亚甲基多亚苯基多胺和/或由亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺构成的混合物；D)在第四工艺阶段中，通过光气化将所述芳香胺，尤其是亚甲基二亚苯基二胺、多亚甲基多亚苯基多胺和/或由亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺构成的混合物，转化成芳族异氰酸酯最终产物，特别是亚甲基二亚苯基二异氰酸酯、多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯和/或由亚甲基二苯基二异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯构成的混合物。4.根据权利要求3所述的方法，其中工艺阶段(α)C)和/或工艺阶段(β)D)的光气化包括以下：I)使待光气化的胺(2)与光气(3)在液相中反应，并将得到的工艺产物分离成包含粗异氰酸酯和溶剂的液体料流(60)和包含光气和氯化氢的气态料流(70)；II)在蒸馏装置(2100)中将来自步骤I)的液体料流(60)分离成包含溶剂和粗异氰酸酯的液体料流(80)和包含光气和氯化氢的气态料流(90)；III)在蒸馏装置(2200)中将液体料流(80)分离成包含溶剂的气态料流(110)和包含粗异氰酸酯的液体料流(100)；IV)在气态料流(110)在冷凝器(2310)中至少部分地液化之后将其在蒸馏装置(2300)中分离成包含溶剂的液体料流(120)和包含光气的气态料流(130)；V)在蒸馏装置(2400)中从液体料流(100)中获得液体异氰酸酯料流(140)，其中产生包含次要组分和任选的溶剂的气态料流(150)，任选地包括步骤V.1)，在用于聚合物分离(2410)的上游装置中分离聚合的异氰酸酯馏分作为料流(141)。5.根据权利要求4所述的方法，包括工艺链(β)，其中在工艺阶段(β)D)中待光气化的胺是亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺的混合物，其中还进行步骤V.1)，并因此在两个料流140和141中产生异氰酸酯最终产物，其中料流140包含亚甲基二亚苯基二异氰酸酯，料流141包含亚甲基二亚苯基二异氰酸酯和多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯的混合物。6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(i)中的放热过程是冷凝器(2310)中的气态料流(110)的至少部分液化，并且其中通过放热产生的蒸气被引导到工艺阶段(β)C)中。7.根据权利要求6所述的方法，其中工艺阶段(β)C)包括下述步骤：IA)在不存在酸性催化剂的情况下使苯胺和甲醛在反应器(3000)中反应，形成缩醛胺，然后在整合到反应器中的相分离装置中或在单独的相分离设备(4000)中，将获得的反应混合物分离成水相和包含缩醛胺的有机相；IIA)在反应器(5000)中使至少一部分在步骤IA)中得到的包含缩醛胺的有机相与酸反应，其中缩醛胺反应生成亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺的混合物；或者IB)在反应器中使苯胺和酸反应；IIB)使至少一部分在步骤IB)中得到的反应混合物在反应器中与甲醛反应，生成亚甲基二亚苯基二胺和多亚甲基多亚苯基多胺的混合物；III)在反应器(6000)中中和在步骤IIA)或IIB)中得到的反应混合物；IV)在分离容器(7000)中将在步骤III)中得到的经中和的反应混合物分离成有...

【专利技术属性】
技术研发人员：J斯普里瓦尔德，R亚当森，T克瑙夫，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE