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EP0000463B1 - "Procédé de séparation du toluène diisocyanate à partir des résidus de fabrication" - Google Patents

"Procédé de séparation du toluène diisocyanate à partir des résidus de fabrication" Download PDF

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Publication number
EP0000463B1
EP0000463B1 EP78400051A EP78400051A EP0000463B1 EP 0000463 B1 EP0000463 B1 EP 0000463B1 EP 78400051 A EP78400051 A EP 78400051A EP 78400051 A EP78400051 A EP 78400051A EP 0000463 B1 EP0000463 B1 EP 0000463B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tdi
toluene diisocyanate
residues
fabrication process
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP78400051A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0000463A1 (fr
Inventor
Pierre Ailloud
Philippe D'haussy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rhone Poulenc Chimie de Base SA
Original Assignee
Produits Chimiques Ugine Kuhlmann
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Produits Chimiques Ugine Kuhlmann filed Critical Produits Chimiques Ugine Kuhlmann
Publication of EP0000463A1 publication Critical patent/EP0000463A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0000463B1 publication Critical patent/EP0000463B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/10—Vacuum distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C263/00—Preparation of derivatives of isocyanic acid
    • C07C263/18—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C263/20—Separation; Purification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S159/00—Concentrating evaporators
    • Y10S159/10—Organic

Definitions

  • the present invention relates to a process for the separation of toluene diisocyanate (TDI) from manufacturing residues.
  • TDI toluene diisocyanate
  • the Applicant has developed an entirely continuous process for separating TDI from heavy materials, and for extracting these residues in the form of a solid, which has the advantage of being simple, easy to use and reliable. , without foaming or decomposition, the residues containing only low TDI contents.
  • the separation takes place in a stirred and scraped type evaporator, such as that described in BF 2,039,628.
  • the Applicant has provided a solution to this problem which consists in continuously heating the TDI / heavy products mixture on a wall to a maximum temperature of 260 ° C., to evaporating the TDI at a temperature starting from 100 to 130 ° C. under pressure. from 666.5 to 2666 Pa while stirring the mixture for a time sufficient to promote mass transfer. The mixture is then gradually brought throughout the apparatus to a temperature of approximately 220 to 260 ° C., while it passes from the viscous state to the pasty state then to the solid state.
  • Agitation must be sufficient to ensure heat exchange, the progression of the products in the evaporator, the scraping of the solids and the breaking of any foam formed.
  • the volume of the device must be such that it allows sufficient residence time to ensure the exchange of materials (from 15 to 45 minutes).
  • the outgoing solids contain less than 3% TDI. Their temperature can be without risk of foaming brought to a temperature of 260 ° C at the end of the device to evacuate the last traces of TDI.
  • Solid residues in the form of powder or compact granules are taken up by pneumatic transport and sent to an incinerator, while the TDI is condensed in a conventional manner.
  • the method of the invention presents the advantages of being able to operate continuously in a fully automatic manner and guaranteeing all non-pollution conditions. In addition, it requires little thermal or mechanical energy and is therefore very economical.
  • a device of 20 to 25 m2 and 1,600 liters, followed by an extruder, is sufficient to ensure the continuous separation of heavy and TDI from a unit of 30,000 tonnes / year of TDI.
  • a mixture composed of 43% TDI and 57% heavy compounds from the bottom of the concentration column is introduced into the apparatus at a rate of 60 kg / h m2.
  • the device has a heated surface of 0.86 m2 and a total volume of 20 liters and has 2 self-cleaning stirring screws rotating at different speeds. Under a pressure of 1600 Pa, the mixture is gradually brought to 215 ° C., and is transformed into a powder containing 2.8% of TDI after a residence time of 15 min.
  • the TDI is condensed and collected, and the solid residues are extruded by pressure through a die in the form of granules of 6 mm in diameter and 15 mm in length, at a rate of 30 kg / h.
  • Example 3 shows that a minimum residence time, which we have set at 15 min, is required if we want to obtain a low TDI content in the residues.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un procédé de séparation de toluène diisocyanate (TDI) des résidus de fabrication.
  • Lors de la fabrication du TDI il se forme de 10 à 15% de composés lourds liquides. Ces composés lourds sont concentrés par distillation du TDI jusqu'à la concentration type de 30 à 40% de TDI et de 60 à 70% de composés lourds. En raison de l'augmentation de la viscosité du mélange, il est difficile de poursuivre la distillation et d'obtenir des concentrations plus élevées en composés lourds.
  • En conséquence il faut mettre en oeuvre d'autres techniques pour récupérer le TDI du mélange et recueillir les composés lourds sous forme de résidus combustibles ne contenant plus de TDI, pour éviter à la fois la pollution par des vapeurs toxiques et les pertes de produit onéreuses.
  • Divers procédés ont été proposés pour cette opération, par exemple celui décrit dans le brevet américain 3.405.040 où le mélange TDI/composés lourds est envoyé dans de l'huile à 220°C sous une pression de 2 666 Pa. Le TDI subit une évaporation flash et les composés lourds précipitent sous forme de résidus solides qui sont séparés de l'huile par essorage puis brûlés.
  • Un autre procédé décrit dans le brevet français 2.091.813 préconise l'extraction des composés lourds par un solvant, récupéré ensuite par distillation.
  • Toutefois, ces procédés présentent les inconvénients d'être discontinus et coûteux en matière première et en énergie.
  • D'autres procédés tentent de supprimer ces inconvénients en proposant la séparation directe du TDI et des composés lourds par évaporation sous vide du TDI et transformation directe des composés lourds en solides.
  • Toutefois ces procédés présentent les inconvénients d'être soit discontinus, tel le procédé décrit dans le brevet US 3.457.291, soit difficiles à mettre en oeuvre, tel le procédé du BF 2.320.938.
  • Tous ces procédés de séparation directe ont pour caractéristique d'obtenir très rapidement une couche mince de résidus solides soit sur une paroi chaude (BF 2.320.938), soit sur un lit de résidus solides chauds de façon à éviter les risques de polymérisation du TDI et des. composés lourds, sous l'effet de la température et du temps de séjour, et le dégagement de gaz carbonique ou d'autres gaz provenant de la décomposition d'amines réactives avec le TDI, risquant ainsi de former des mousses au sein de la masse. Or, les appareils d'évaporation à couche mince raclée sont chers et d'exploitation très difficile en raison du faible temps de séjour des produits, difficulté signalée dans le BF 2.091.813 déjà cité.
  • La demanderesse a mis au point un procédé entièrement continu de séparation du TDI à partir des lourds de fabrication, et d'extraction de ces résidus sous forme de solide, qui présente l'avantage d'être simple, d'une utilisation facile et fiable, sans formation de mousse ni produit de décomposition, les résidus ne contenant plus que de faibles teneurs en TDI.
  • La séparation a lieu dans un évaporateur de type agité et raclé, tel par exemple celui décrit dans le BF 2.039.628.
  • Les conditions de pression, de température, de temps de séjour ont été étudiées de façon à éviter la décomposition du TDI en gaz et polymères ou produits divers, et la formation de mousse qui rendrait impossible l'utilisation de tels appareils.
  • Il est prouvé qu'à partir de 220/250°C la décomposition du TDI en C02 et gaz divers est importante et rapide, et que le dégagement de gaz au sein de la masse visqueuse provoque des mousses. Cependant, le mélange doit être suffisamment chauffé pour que le majeure partie du TDI soit évacuée.
  • La demanderesse a apporté à ce problème une solution qui consiste à chauffer en continu le mélange TDI/produits lourds sur une paroi à une température maxima de 260°C, à évaporer le TDI à une température débutant de 100 à 130°C sous une pression de 666,5 à 2666 Pa en agitant le mélange pendant un temps suffisant pour favoriser le transfert de masse. Le mélange est ensuite progressivement porté tout au long de l'appareil jusqu'à une température de 220 à 260°C environ, pendant qu'il passe de l'état visqueux à l'état pâteux puis à l'état solide.
  • L'agitation doit être suffisante pour assurer l'échange thermique, la progression des produits dans l'évaporateur, le raclage des solides et le cassage des mousses éventuellement formées.
  • Le volume de l'appareil doit être tel qu'il permette un temps de séjour suffisant pour assurer l'échange des matières (de 15 à 45 minutes).
  • Les solides sortant contiennent moins de 3% de TDI. Leur température peut être sans risque de moussage portée à une température de 260°C en fin d'appareil pour évacuer les dernières traces de TDI.
  • Les résidus secs, poreux et fragmentés s'écoulent aisément, soit dans un système de recette sous vide fonctionnant en sas, ou mieux encore sont extrudés par vis chauffée, de façon continue à travers une filière assurant l'étanchéité au vide.
  • Les résidus solides sous forme de poudre ou de granulés compacts sont repris par transport pneumatique et dirigés vers un incinérateur, tandis que le TDI est condensé de façon classique.
  • Le procédé de l'invention présente les avantages de pouvoir fonctionner en continu d'une manière entièrement automatique et de garantir toutes les conditions de non pollution. En outre, il nécessite peu l'énergie thermique ou mécanique et est de ce fait très économique.
  • Un appareil de 20 à 25 m2 et de 1 600 litres, suivi d'une extrudeuse, est suffisant pour assurer la séparation continue des lourds et du TDI d'une unité de 30.000 tonnes/an de TDI.
  • Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter.
    • Exemple 1
  • Un mélange composé de 43% de TDI et de 57% de composés lourds issu du fond de colonne de concentration est introduit dans l'appareil à raison de 60 kg/h m2. L'appareil a une surface chauffée de 0,86 m2 et un volume total de 20 litres et possède 2 vis d'agitation autonettoyantes tournant à des vitesses différentes. Sous une pression de 1 600 Pa, le mélange est progressivement porté à 215°C, et se transforme en une poudre contenant 2,8% de TDI après un temps de séjour de 15 mn.
  • Le TDI est condensé et recueilli, et les résidus solides sont extrudés par pression à travers une filière sous forme de granulés de 6 mm de diamètre et de 15 mm de longueur, à un débit de 30 kg/h.
    • Exemples 2 à 4
  • En opérant comme dans l'exemple 1, mais avec des débits d'alimentation et des temps de séjour différents, on a obtenu les résultats suivants:
    Figure imgb0001
  • L'exemple n° 3 montre qu'il faut un temps de séjour minimum, que nous avons fixé à 15 mn, si l'on veut obtenir une faible teneur en TDI des résidus.

Claims (2)

1. Procédé de séparation sans décomposition, entièrement continu et automatique du toluène diisocyanate à partir des résidus de fabrication, caractérisé par une évaporation du toluène diisocyanate dans un évaporateur agité et raclé, à une température débutant à 100--130'C sous une pression de 666,5 à 2 666 Pa portée ensuite progressivement jusqu'à une température de 220 à 260°C avec un temps de séjour minimum de 15 mn dans l'évaporateur, et par l'extraction en continu des résidus.
2. Procédé selon la revendication 1, où le résidu d'évaporation est évacué par un système d'extrusion.
EP78400051A 1977-07-12 1978-07-03 "Procédé de séparation du toluène diisocyanate à partir des résidus de fabrication" Expired EP0000463B1 (fr)

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FR7721436 1977-07-12

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