[發(fā)明專(zhuān)利]用于產(chǎn)生碳酰氯的設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380036799.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104428247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: U.霍爾曼;F.斯蒂芬斯;W.洛倫茨;T.魯諾夫斯基
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 科思創(chuàng)德國(guó)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/80
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/80;B01J8/06
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李晨,汲長(zhǎng)志

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在存在固定床催化劑的情況下通過(guò)氯和一氧化碳的反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生碳酰氯的裝置，所述裝置包括管束和用于冷卻流體的冷卻劑室，所述管束被布置在反應(yīng)器殼體內(nèi)并具有多個(gè)反應(yīng)管，所述多個(gè)反應(yīng)管彼此大體平行布置并從底管板延伸至頂管板，所述冷卻劑室圍繞所述反應(yīng)管并且由所述底管板、所述頂管板和所述反應(yīng)器殼體定界。本發(fā)明還涉及通過(guò)上述裝置生產(chǎn)碳酰氯的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)已知在管束反應(yīng)器中的活性炭催化劑上由CO和氯大規(guī)模產(chǎn)生碳酰氯（例如Ullmann's?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry,?5th?Ed.?Vol.?A?19p?413f.,?VCH?Verlagsgesellschaft?mbH,?Weinheim,?1991）。在該情形中，化學(xué)當(dāng)量過(guò)剩的一氧化碳與氯結(jié)合，并經(jīng)過(guò)固定床催化劑，該催化劑具有范圍為3?mm至5?mm的顆粒尺寸并位于內(nèi)直徑為50?mm至70?mm的管中。一氧化碳需要是過(guò)量的以保持碳酰氯中自由氯的含量盡可能低，因?yàn)樵谔减Ｂ鹊暮罄m(xù)使用中氯會(huì)導(dǎo)致不期望的反應(yīng)。

為了冷卻生成焓為-107.6?kJ/mol的劇烈放熱反應(yīng)，冷卻介質(zhì)被引導(dǎo)圍繞催化劑管。CO和氯之間的反應(yīng)在約40℃至50℃時(shí)在催化劑上開(kāi)始，管中的溫度上升至約600℃，并在反應(yīng)器出口處又下降到40至240℃。由此得到的碳酰氯的品質(zhì)滿足例如異氰酸酯生產(chǎn)的要求。需要高純度的起始材料，尤其是對(duì)于一氧化碳，因?yàn)樵谄渑c氯結(jié)合之后，隨著氯化氫的生成，來(lái)源于產(chǎn)物的甲烷和氫的含量可導(dǎo)致劇烈的放熱反應(yīng)。該溫度上升可導(dǎo)致氯和裝置材料之間的危險(xiǎn)反應(yīng)，即所謂的氯/鐵著火。

碳酰氯用在許多化學(xué)領(lǐng)域，作為輔助物質(zhì)或者中間物質(zhì)。就用量而言，最大的應(yīng)用領(lǐng)域是聚氨酯化學(xué)的將碳酰氯作為起始材料的二異氰酸酯的生產(chǎn)。這里值得一提的是物質(zhì)2,4-和2,6-甲代亞苯基二異氰酸酯（2,4-?and?2,6-tolylene?diisocyanate），即二苯基甲烷二異氰酸酯（diphenylmethane?diisocyanate）和環(huán)已烷二異氰酸酯（hexamethylene?diisocyanate）的同分異構(gòu)體。由于離解平衡，碳酰氯在100℃時(shí)已經(jīng)包含了約50?ppm的氯。對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域，例如用于生產(chǎn)聚氨酯的異氰酸酯的生產(chǎn)，這樣的氯含量已經(jīng)代表了如EP0?134?506?B1中所公開(kāi)的規(guī)格的上限。

結(jié)果，就生產(chǎn)品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性而言，在過(guò)去已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來(lái)改進(jìn)碳酰氯的生產(chǎn)。相應(yīng)地，EP?2067742?A1描述了一種生產(chǎn)碳酰氯的方法，該方法通過(guò)主要結(jié)合、碳酰氯的后續(xù)冷凝以及隨后剩余氣體與氯的結(jié)合來(lái)減少CO排放或減少CO損失。正如EP?1135329?B1中所描述的，通過(guò)使用具有低甲烷含量的CO得到了具有低四氯化碳含量的碳酰氯。WO?2010/103029?A1提供了一種具有控制理念的方法，用于使CO過(guò)剩量最小。

在碳酰氯生產(chǎn)中一個(gè)重要的方面是反應(yīng)熱量的可靠且均勻的耗散。這是由冷卻介質(zhì)被圍繞反應(yīng)管引導(dǎo)通過(guò)強(qiáng)迫對(duì)流實(shí)現(xiàn)的或者圍繞管部分地蒸發(fā)通過(guò)自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)的。EP?0?134?506描述了一種方法，在該方法中，利用強(qiáng)迫和自然對(duì)流的冷卻都能被用以產(chǎn)生蒸汽。在一個(gè)示例中，提到了一種具有415個(gè)平行布置的管的反應(yīng)器。

EP?1?640?341描述了一種方法，在該方法中，采用自然對(duì)流來(lái)冷卻。水被用作冷卻介質(zhì)。由于出于腐蝕的原因而禁止冷卻介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)室，冷卻介質(zhì)中的壓強(qiáng)原則上必須低于反應(yīng)室的壓強(qiáng)，因?yàn)椴荒芘懦l(fā)生滲漏的可能性。EP?1?640?341還描述了一種裝置，除其他部件以外，該裝置包括了管束反應(yīng)器和用于部分地蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的分離器。為了更好地冷卻大型反應(yīng)器，描述了流動(dòng)致偏器（緩沖板）。然而在該裝置中，實(shí)際上管的數(shù)量被限制為約3000個(gè)，這在一些情形中被認(rèn)為是劣勢(shì)。

WO?2010/076209?A1描述了一種反應(yīng)器，其在內(nèi)側(cè)上配備有用于液態(tài)換熱器介質(zhì)的緩沖板。由此，據(jù)說(shuō)在更大的反應(yīng)器直徑以及增加的產(chǎn)量的情形中實(shí)現(xiàn)了更均勻的熱耗散，而沒(méi)有增加循環(huán)中的換熱器介質(zhì)的量。該方法被認(rèn)為特別對(duì)于具有1000至3500個(gè)接觸管的反應(yīng)器是合適的。

WO?2010/076208?A1涉及類(lèi)似的方法，該方法被認(rèn)為特別對(duì)于具有2000至6000個(gè)直接冷卻接觸管的反應(yīng)器是合適的。