JP4750449B2

JP4750449B2 - ポリイソシアネート製造装置

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Publication number: JP4750449B2
Application number: JP2005108593A
Authority: JP
Inventors: 祐明佐々木; 功之前場; 宏典高橋; 隆夫内藤
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: JP2006282642A

Description

本発明は、ポリウレタンの原料となるポリイソシアネートの製造装置に関する。

ポリウレタンの原料として用いられるポリイソシアネートは、塩化カルボニルとポリアミンとをイソシアネート化反応させることにより、工業的に製造されている。
このようなイソシアネート化反応においては、ポリアミンから、対応するポリイソシアネートが生成されるとともに、塩化水素ガスが副生する。
そして、このように副生した塩化水素ガスを酸化して、塩素を工業的に製造することが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
特開昭６２−２７５００１号公報特開２０００−２７２９０６号公報

塩化カルボニルとポリアミンとをイソシアネート化反応させ、副生する塩化水素ガスを酸素で酸化して塩素を製造し、得られた塩素と一酸化炭素とで塩化カルボニルを製造し、イソシアネート化反応に供することにより、ポリイソシアネートの製造を試みたところ、ポリイソシアネート反応槽が、種々の理由により変動した場合、副生する塩化水素ガスの量が変動することがある。副生する塩化水素ガスの量等が変動すると、塩化水素ガスを酸化する工程に供給される塩化水素ガスの量が変動する。流動層反応型反応装置で塩化水素ガスの酸化をする場合、循環ガス量が多いため、塩化水素ガスの量が変動しても、流動層反応器の安定性に特に影響はないが、固定床反応槽で反応する場合、循環ガスは流動層反応器に比較して著しく少なく、場合によってはガス循環をしないで運転することもある。このため、反応器への供給する塩化水素ガスの量の変動は反応器内部状況を変動させることになる。固定床反応装置は原料ガスの変動によりホットスポットが発生したりするため反応器に供給する原料ガスは、安定化させることが望まれている。

イソシアネート化反応槽等に変動があっても、塩化水素ガスを効率的に処理することが望まれている。
本発明の目的は、副生した塩化水素から塩素を安定して製造することができながら、塩化カルボニルとポリアミンとを安定して反応させることができ、しかも、副生した塩化水素ガスを効率的に処理することのできる、ポリイソシアネート製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のポリイソシアネート製造装置は、塩化カルボニルとポリアミンとを反応させてポリイソシアネートを製造するポリイソシアネート製造手段と、前記ポリイソシアネート製造手段において副生した塩化水素が供給され、塩化水素を精製する塩化水素精製手段と、前記塩化水素精製手段において精製された塩化水素が供給され、塩化水素を酸化して、塩素を製造する塩素製造手段と、前記塩化水素精製手段に対して前記塩素製造手段と並列的に接続され、前記塩化水素精製手段において精製された塩化水素が供給され、塩化水素を水に吸収させて、塩酸を製造する塩酸製造手段と、前記塩化水素精製手段から前記塩酸製造手段へ供給される塩化水素の供給量を調節する第１調節手段と、前記塩化水素精製手段から前記塩素製造手段へ供給される塩化水素の供給量を調節する第２調節手段と、前記塩化水素精製手段から前記塩素製造手段へ供給される塩化水素の供給量が一定となるように、前記第２調節手段を制御し、前記塩化水素精製手段内の圧力が一定となるように、前記第１調節手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。

このポリイソシアネート製造装置によると、制御手段によって、第２調節手段を制御して、塩化水素精製手段から塩素製造手段へ供給される塩化水素の供給量を一定にし、第１調節手段を制御して、塩化水素精製手段内の圧力が一定となるように、塩化水素精製手段から塩酸製造手段へ供給される塩化水素の供給量を調節する。そのため、塩素製造手段へ安定して塩化水素を供給することができながら、余剰の塩化水素を塩化水素精製手段から塩酸製造手段へ供給することにより、塩化水素精製手段内の圧力を一定にすることができる。その結果、副生した塩化水素から塩素を安定して製造することができながら、塩化水素精製手段内の圧力、ひいては、ポリイソシアネート製造手段内の圧力を一定にすることができ、これによって、塩化カルボニルとポリアミンとを安定して反応させることができ、しかも、副生した塩化水素ガスを効率的に処理することができる。

また、このポリイソシアネート製造装置では、前記塩酸製造手段には、前記塩素製造手段における未酸化の塩化水素および塩酸が供給されることが好適である。
塩素製造手段における未酸化の塩化水素、および、塩素製造手段において生成した塩酸を、排出することなく塩酸製造手段に供給すれば、より効率的に塩酸を製造することができ、余剰の塩化水素の有効利用を図ることができる。

また、このポリイソシアネート製造装置では、前記塩酸製造手段は、製造される塩酸の濃度を調節するための塩酸濃度調節手段を備えていることが好適である。
塩酸濃度調節手段によって、製造される塩酸の濃度を調節すれば、品質の安定した塩酸を製造することができる。

本発明のポリイソシアネート製造装置によれば、副生した塩化水素から塩素を安定して製造することができながら、ポリイソシアネート製造手段内の圧力を一定にすることができ、これによって、塩化カルボニルとポリアミンとを安定して反応させることができ、しかも、副生した塩化水素ガスを効率的に処理することができる。

図１は、本発明のポリイソシアネート製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、このポリイソシアネート製造装置１は、塩化カルボニル製造用反応槽２、ポリイソシアネート製造手段としてのイソシアネート化反応槽３、塩化水素精製手段としての塩化水素精製塔４、第１無害化処理手段および塩酸製造手段としての塩化水素吸収塔５、塩素製造手段としての塩化水素酸化槽６、および、第２無害化処理手段としての除害塔７を備えている。

塩化カルボニル製造用反応槽２は、塩素（Ｃｌ₂）と一酸化炭素（ＣＯ）とを反応させて、塩化カルボニル（ＣＯＣｌ₂）を製造するための反応槽であれば、特に制限されず、例えば、活性炭触媒を充填した固定床式反応器などから構成される。また、塩化カルボニル製造用反応槽２は、接続ライン８を介して、イソシアネート化反応槽３と接続されている。

塩化カルボニル製造用反応槽２には、原料として、塩素ガスおよび一酸化炭素ガスが、一酸化炭素／塩素（モル比）が１．０１／１〜１０／１となる割合で、供給される。塩素が過剰に供給されると、イソシアネート化反応槽３において、過剰の塩素によってポリイソシアネートの芳香環や炭化水素基がクロル化される場合がある。
塩素ガスおよび一酸化炭素ガスの供給量は、ポリイソシアネートの製造量や副生する塩化水素ガスの副生量によって、適宜設定される。

そして、塩化カルボニル製造用反応槽２では、塩素と一酸化炭素とが反応して、塩化カルボニルが生成する。この反応では、塩化カルボニル製造用反応槽２を、例えば、０〜２５０℃、０〜５ＭＰａ−ゲージに設定する。
得られた塩化カルボニルは、塩化カルボニル製造用反応槽２において、適宜、冷却により液化して液化状態としてもよく、適宜の溶媒に吸収させて溶液とすることもできる。得られた塩化カルボニルは、その中の一酸化炭素を除去して、必要に応じて塩化カルボニル製造用反応槽２に再供給する。

塩化カルボニルを液化状態とすれば、塩化カルボニル中の一酸化炭素濃度を低減することができるので、後述する塩化水素酸化反応において、塩化水素ガスの塩素への転換率を向上させることができる。なお、塩化カルボニルを液化するには、塩化カルボニル製造用反応槽２において、例えば、上記した固定床式反応器の下流側に凝縮器を設けて、その凝縮器により、得られた塩化カルボニルを液化する。また、この液化においては、塩化カルボニル中の一酸化炭素濃度を、好ましくは、１重量％以下にする。

そして、得られた塩化カルボニルは、接続ライン８を介して、イソシアネート化反応槽３に供給される。
イソシアネート化反応槽３は、塩化カルボニルとポリアミンとをイソシアネート化反応させて、ポリイソシアネートを製造するための反応槽であれば、特に制限されず、例えば、攪拌翼が装備された反応器や多孔板を有する反応塔が用いられる。また、好ましくは、多段槽として構成される。また、イソシアネート化には、適宜ポリイソシアネートに対して不活性な溶媒やガスが用いられる。イソシアネート化反応槽３は、接続ライン９を介して、塩化水素精製塔４に接続されている。

イソシアネート化反応槽３には、原料として、塩化カルボニル製造用反応槽２から接続ライン８を介して塩化カルボニルが供給されるとともに、ポリアミンが供給される。
塩化カルボニルは、塩化カルボニル製造用反応槽２から、ガスのまま、あるいは、上記したように、液化状態や溶液状態で、塩化カルボニル／ポリアミン（モル比）が、２／１〜６０／１となる割合で、供給される。

ポリアミンは、ポリウレタンの製造に用いられるポリイソシアネートに対応するポリアミンであって、特に制限されず、例えば、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ＭＤＩ）に対応するポリメチレンポリフェニレンポリアミン（ＭＤＡ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）に対応するトリレンジアミン（ＴＤＡ）などの芳香族ジアミン、例えば、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）に対応するキシリレンジアミン（ＸＤＡ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）に対応するテトラメチルキシリレンジアミン（ＴＭＸＤＡ）などの芳香脂肪族ジアミン、例えば、ビス（イソシアナトメチル）ノルボルナン（ＮＢＤＩ）に対応するビス（アミノメチル）ノルボルナン（ＮＢＤＡ）、３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（ＩＰＤＩ）に対応する３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン（ＩＰＤＡ）、４，４'−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）（Ｈ₁₂ＭＤＩ）に対応する４，４'−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）（Ｈ₁₂ＭＤＡ）、ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン（Ｈ₆ＸＤＩ）に対応するビス（アミノメチル）シクロヘキサン（Ｈ₆ＸＤＡ）などの脂環族ジアミン、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）に対応するヘキサメチレンジアミン（ＨＤＡ）などの脂肪族ジアミン、および、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ）に対応するポリメチレンポリフェニルポリアミンなどから、適宜選択される。

このポリイソシアネート製造装置１は、芳香族ジアミンやポリメチレンポリフェニルポリアミンから、芳香族ジイソシアネートやポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを製造するのに適している。
ポリアミンは、直接供給してもよいが、好ましくは、予め溶媒に溶解して、５〜５０重量％の溶液として供給する。

溶媒としては、特に制限されないが、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、例えば、クロロトルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、例えば、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類、例えば、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類などが挙げられる。好ましくは、クロロベンゼンまたはジクロロベンゼンが挙げられる。

そして、イソシアネート化反応槽３では、塩化カルボニルとポリアミンとがイソシアネート化反応して、ポリイソシアネートが生成し、塩化水素ガス（ＨＣｌガス）が副生する。このイソシアネート化反応では、イソシアネート化反応槽３に、上記したようにポリアミンとともに、あるいは別途単独で、上記した溶媒を加えて、例えば、０〜２５０℃、０〜５ＭＰａ−ゲージに設定する。

得られたポリイソシアネートは、脱ガス、脱溶媒、タールカットなどの後処理をした後、精製し、ポリウレタンの原料として提供される。
また、副生した塩化水素ガスは、接続ライン９を介して、飛沫同伴する溶媒や塩化カルボニルとともに塩化水素精製塔４に供給される。
塩化水素精製塔４は、副生した塩化水素ガスを、飛沫同伴する溶媒や塩化カルボニルと分離して精製できれば、特に制限されず、例えば、凝縮器を装備したトレー塔や充填塔などから構成される。

また、塩化水素精製塔４は、第１塩化水素ガス接続ライン１０を介して塩化水素吸収塔５に接続されている。また、塩化水素精製塔４は、第２塩化水素ガス接続ライン１１を介して塩化水素酸化槽６に接続されている。また、塩化水素精製塔４は、第３塩化水素ガス接続ライン１２を介して除害塔７に接続されている。
また、塩化水素精製塔４から塩化水素吸収塔５へ塩化水素ガスを供給する第１塩化水素ガス接続ライン１０の途中には、その塩化水素ガスの供給量を調節する第１調節手段としての圧力制御弁２２が介装されている。また、塩化水素精製塔４から塩化水素酸化槽６へ塩化水素ガスを供給する第２塩化水素ガス接続ライン１１の途中には、その塩化水素ガスの供給量を調節する第１開閉手段である第２調節手段としての流量制御弁２３が介装されている。また、塩化水素精製塔４から除害塔７へ塩化水素ガスを供給する第３塩化水素ガス接続ライン１２の途中には、第２開閉手段である弁２４が介装されている。また、第３塩化水素ガス接続ライン１２の途中には、弁２４の上流側において流量計３３が介装されている。また、塩化水素精製塔４には、塔内の圧力を検知するための異常検知手段としての圧力センサ２５が設けられており、塔内の圧力が、例えば、０．０５〜０．６ＭＰａに保持されている。

また、圧力制御弁２２、流量制御弁２３、弁２４、流量計３３および圧力センサ２５は、制御手段としての塩化水素ガス制御部３２に接続されている。なお、流量制御弁２３、弁２４および塩化水素ガス制御部３２によって接続切替手段が構成されている。塩化水素ガス制御部３２には、圧力センサ２５からの塩化水素精製塔４内の圧力が入力される。
そして、圧力センサ２５によって検知される塩化水素精製塔４内の圧力が、所定レベル（例えば、０．６ＭＰａ）以下であれば、塩化水素ガス制御部３２は、塩化水素酸化槽６が正常であると判断して、流量制御弁２３を制御して、塩化水素精製塔４に対して塩化水素酸化槽６を接続し、弁２４を制御して、塩化水素精製塔４に対して除害塔７を遮断する。一方、塩化水素酸化槽６の異常により流量制御弁２３の遮断や流量制御弁２３の開度を急激に低下させて流量計３３の流量が急激に低下した場合、イソシアネート反応槽３から副生する塩化水素ガスの量が塩化水素吸収塔５の処理能力を超え、それに伴い塩化水素精製塔４内の圧力が、所定レベル（例えば、０．６ＭＰａ）を超えれば、弁２４を制御して、塩化水素精製塔４に対して除害塔７を接続する。

塩化水素精製塔４では、塩化カルボニルを、凝縮器で凝縮させたり、溶媒によって吸収させることにより、塩化カルボニルを塩化水素ガスから分離し、また、必要に応じて塩化水素ガス中の微量な溶媒を活性炭などの吸着により、塩化水素ガスから分離する。
塩化水素精製塔４において、好ましくは、塩化水素ガス中の有機物の濃度を、１重量％以下、好ましくは、１００ｐｐｍ以下にし、かつ、塩化水素ガス中の一酸化炭素の濃度を、１０容量％以下、好ましくは、３容量％以下にする。塩化水素ガス中の不純物を、このレベルに低減することにより、後述する塩化水素酸化反応において、触媒の活性低下や部分失活などの触媒に対する悪影響を低減または予防することができる。また、原単位の向上や塩化水素酸化反応の向上や、塩化水素酸化槽６における温度分布の均一化などを達成することができ、塩化水素酸化槽６を安定化させることができる。さらに、塩化水素ガスの塩素への転換率を向上させることができる。

そして、精製された塩化水素ガスは、塩化水素酸化槽６が正常であるときには、塩化水素精製塔４に対して、塩化水素酸化槽６および塩化水素吸収塔５が並列的に接続されているので、その大部分が第２塩化水素ガス接続ライン１１を介して塩化水素酸化槽６に供給され、余剰が塩化水素吸収塔５に排出される。なお、塩化水素酸化槽６に供給される塩化水素ガスと、塩化水素吸収塔５に排出される塩化水素ガスとの割合は、塩化水素酸化槽６での塩素製造能力や塩化水素吸収塔５での塩酸製造能力に基づいて、適宜決定される。

塩化水素酸化槽６は、塩化水素ガスを酸化して、塩化水素酸化反応によって塩素（Ｃｌ₂）を製造するための反応槽であれば、特に制限されず、例えば、触媒として酸化クロムを用いる流動床式反応器や、触媒として酸化ルテニウムを用いる固定床式反応器などから構成される。また、塩化水素酸化槽６は、再供給ライン１３を介して塩化カルボニル製造用反応槽２に接続されるとともに、塩酸接続ライン１４を介して塩化水素吸収塔５に接続されている。

塩化水素酸化槽６を、流動床式反応器から構成する場合には、例えば、特開昭６２−２７５００１号公報に準拠して、塩化水素ガス中の塩化水素１モルに対して、０．２５モル以上の酸素を供給して、酸化クロムの存在下、０．１〜５ＭＰａ−ゲージ、３００〜５００℃で反応させる。塩化水素ガスの供給量は、例えば、０．２〜１．８Ｎｍ³／ｈ・ｋｇ−触媒である。

また、塩化水素酸化槽６を、固定床式反応器から構成する場合には、例えば、特開２０００−２７２９０６号公報に準拠して、塩化水素ガス中の塩化水素１モルに対して、０．２５モル以上の酸素を供給して、ルテニウム含有触媒の存在下、０．１〜５ＭＰａ、２００〜５００℃で反応させる。
そして、塩化水素酸化槽６では、塩化水素ガスが酸素（Ｏ₂）によって酸化され、塩素が生成し、水（Ｈ₂Ｏ）が副生するため、塩素と塩酸（塩化水素の水溶液：ＨＣｌ／Ｈ₂Ｏ）とが生成される。この酸化反応において、塩化水素ガスの塩素への変換率は、例えば、６０％以上、好ましくは、７０〜９５％である。

そして、このポリイソシアネート製造装置１では、塩化水素酸化槽６において得られた塩素が、再供給ライン１３を介して、塩化カルボニル製造用反応槽２に供給され、塩化カルボニル製造用反応槽２において、塩化カルボニルを製造するための原料として用いられる。このように、得られた塩素を、塩化カルボニルの原料として再利用すれば、塩素を、ポリイソシアネート製造装置１の系外に排出することなく、循環使用することができるので、副生した塩化水素ガスを、有効利用できると同時に、環境への負荷を低減することができる。

なお、このポリイソシアネート製造装置１では、塩化カルボニル製造用反応槽２には、塩化水素酸化槽６から再供給ライン１３を介して供給される塩素（再生塩素）以外に、別途原料として用意されている塩素（追加塩素）が、必要に応じて供給される。追加塩素は、外部から購入してもよく、あるいは、電解法などによる独立した塩素製造設備を設備して、その設備から供給することもできる。

また、塩化水素酸化槽６において、未酸化（未反応）の塩化水素ガスや副生した塩酸は、塩化水素酸化槽６内で所定濃度の塩酸の製造に供して工業用途やポリメチレンポリフェニレンポリアミン（ＭＤＡ）の酸触媒などとして他工程に供給してもよいが、例えば、塩酸接続ライン１４を介して、塩化水素吸収塔５に供給される。
すなわち、塩化水素酸化槽６では、一定の変換率で塩化水素ガスが塩素へ変換されるので、塩化水素吸収塔５には、塩化水素酸化槽６から塩酸接続ライン１４を介して、塩素に変換された残余の塩化水素ガスに相当する未酸化（未反応）の塩化水素ガスや副生する塩酸が、一定割合で供給される。例えば、塩化水素酸化槽６での変換率が、８０％であれば、８０％の塩化水素ガスが塩素に変換される一方で、残余の２０％の塩化水素ガスに相当する未酸化（未反応）の塩化水素ガスや副生する塩酸が、塩化水素酸化槽６から塩酸接続ライン１４を介して、塩化水素吸収塔５に供給される。

塩化水素吸収塔５は、塩化水素ガスを水に吸収させて塩酸（塩化水素の水溶液：ＨＣｌａｑ）を調製できるものであれば、特に制限されず、公知の吸収塔から構成される。
塩化水素吸収塔５では、塩化水素精製塔４から第１塩化水素ガス接続ライン１０を介して排出される塩化水素ガスと、塩化水素酸化槽６から塩酸接続ライン１４を介して供給される未酸化（未反応）の塩化水素ガスとを、水に吸収させて、塩酸を得る。また、塩化水素酸化槽６から塩酸接続ライン１４を介して供給される副生する塩酸が、これに加えられる。得られた塩酸は、そのまま、あるいは活性炭などで精製して、工業用途などに提供される。

このように、塩化水素酸化槽６における未酸化の塩化水素ガス、および、塩化水素酸化槽６において生成した塩酸を、排出することなく塩化水素吸収塔５に供給すれば、効率的に塩酸を製造することができ、余剰の塩化水素ガスの有効利用を図ることができる。また、塩化水素酸化槽６において、余剰の塩化水素ガスから塩酸を製造すれば、余剰の塩化水素ガスを無害化しつつ、その余剰の塩化水素ガスから塩酸を製造して、再利用することができる。その結果、余剰の塩化水素ガスの有効利用を図ることができる。

また、この塩化水素吸収塔５には、塩化水素ガスを吸収させるための水を供給する給水ライン１５と、得られた塩酸を排出するための塩酸排出ライン１６と、一端が塩酸排出ライン１６に接続され、他端が塩化水素吸収塔５に接続される塩酸還流ライン１７とが設けられている。また、給水ライン１５の途中には、給水調節弁１８が介装されており、塩酸還流ライン１７の途中には、還流調節弁１９が介装されており、塩酸排出ライン１６の途中には、濃度センサ２０が介装されている。なお、給水調節弁１８、還流調節弁１９および濃度センサ２０が塩酸濃度調節手段としての濃度制御部２１に接続されている。

この塩化水素吸収塔５では、給水ライン１５から水を供給し、塩化水素吸収塔５において、その水に、塩化水素精製塔４から第１塩化水素ガス接続ライン１０を介して排出される塩化水素ガスと、塩化水素酸化槽６から塩酸接続ライン１４を介して供給される未酸化（未反応）の塩化水素ガスとを吸収させた後、塩酸排出ライン１６から、得られた塩酸を排出している。また、得られた塩酸の一部を、塩酸排出ライン１６から排出することなく、塩化水素吸収塔５へ還流している。

そして、この塩化水素吸収塔５では、塩酸排出ライン１６から排出される塩酸の濃度が、濃度センサ２０によってモニタされており、その塩酸の濃度が濃度制御部２１に入力される。濃度制御部２１では、入力された塩酸の濃度に基づいて、給水調節弁１８および還流調節弁１９を制御することにより、給水ライン１５から供給される水の供給量や塩酸排出ライン１６から還流される塩酸の還流量を調節することにより、塩酸排出ライン１６から排出される塩酸の濃度を、所望の濃度に調節している。

このように、塩酸排出ライン１６から排出される塩酸の濃度を、所望の濃度に調節すれば、品質の安定した塩酸を得ることができる。なお、このような塩酸の濃度調節によって、例えば、３０〜３７重量％の塩酸として、そのまま工業用途に利用される。
除害塔７は、処理槽２６、貯留タンク２７およびポンプ２８を備えている。処理槽２６内には、気液接触の効率を向上させるための充填物が充填されている気液接触室２９が設けられている。また、処理槽２６内には、気液接触室２９の上方に、シャワー３０が設けられている。処理槽２６の底部、貯留タンク２７、ポンプ２８およびシャワー３０は、循環ライン３１によって接続されている。

貯留タンク２７には、塩化水素ガスを無害化するための水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨａｑ．）が貯留されており、その水酸化ナトリウム水溶液は、ポンプ２８によって、循環ライン３１を介して、上方に汲み上げられ、処理槽２６内において、シャワー３０から気液接触室２９へ散布され、気液接触室２９内を通過した後、処理槽２６の底部から貯留タンク２７に戻るように循環する。また、循環ライン３１より、水酸化ナトリウム水溶液を一部排出することにより、貯留タンク２７の水酸化ナトリウム濃度を所定の濃度、例えば、５〜３０％に調整する。

一方、処理槽２６には、気液接触室２９を下方から上方に向かって流れるように、第３塩化水素ガス接続ライン１２が接続されており、塩化水素酸化槽６の異常時には、塩化水素精製塔４に対して、除害塔７および塩化水素吸収塔５が並列的に接続されるので、第３塩化水素ガス接続ライン１２から排出される塩化水素ガスは、除害塔７に供給され、気液接触室２９内において、シャワー３０から散布される水酸化ナトリウム水溶液と上下方向において対向するように、効率的に気液接触して、無害化され、その後、処理槽２６から大気に放出される。

このように、このポリイソシアネート製造装置１では、圧力センサ２５によって、塩化水素酸化槽６の異常が検知されていないときには、塩化水素精製塔４によって精製された塩化水素ガスは、塩化水素酸化槽６に供給されて、塩化水素酸化槽６において供給された塩化水素ガスから塩素が製造されるとともに、塩化水素吸収塔５に排出されて、塩化水素吸収塔５において排出された塩化水素ガスから塩酸が製造されることにより、無害化される。

一方、塩化水素酸化槽６が異常となり、塩化水素吸収塔５の処理能力を超え、圧力センサ２５によって、塩化水素酸化槽６の異常が検知されたときには、塩化水素ガス制御部３２が、弁２４を制御して、塩化水素精製塔４の圧力を所定圧力とするために、塩化水素精製塔４の塩化水素を除害塔７へ排出する。そうすると、それまで塩化水素酸化槽６に供給されていた塩化水素ガスが、除害塔７へ排出され、除害塔７において無害化される。その結果、塩化水素酸化槽６が正常なときには、塩化水素酸化槽６に安定して塩化水素ガスを供給しつつ、余剰の塩化水素ガスを塩化水素吸収塔５において無害化することができ、塩化水素酸化槽６にトラブルが生じたときには、それまで塩化水素酸化槽６に供給されていた塩化水素ガスを、除害塔７で無害化することにより、塩化水素吸収塔５での塩酸製造能力に応じて、それまで塩化水素酸化槽６に供給されていた多量の塩化水素ガスを無害化することができ、塩化水素ガスの効率的な処理を達成することができる。

なお、塩化水素酸化槽６の異常が検知されたとき、例えば、塩化水素酸化槽６の温度異常が検知されたときには、塩化水素酸化槽６では、インターロック制御が作動して、塩素の製造が停止される。また、除害塔７では、所定時間（例えば、３０分程度）、塩化水素ガスを除害できるように設定されており、その間に、イソシアネート化反応槽３におけるポリイソシアネートの製造が安定的にシャットダウンされ、安全に停止することが可能となる。

また、このポリイソシアネート製造装置１では、塩化水素酸化槽６が正常であるときには、塩化水素ガス制御部３２が、流量制御弁２３を制御して、塩化水素精製塔４から第２塩化水素ガス接続ライン１１を介して塩化水素酸化槽６へ供給される塩化水素ガスの供給量を一定（例えば、塩化水素精製塔４において精製された塩化水素ガスが、１００である場合には、９０）にしている。また、これと同時に、塩化水素ガス制御部３２が、圧力センサ２５から入力される塩化水素精製塔４内の圧力に基づいて、圧力制御弁２２を制御して、塩化水素精製塔４内の圧力が一定となるように、塩化水素精製塔４から第１塩化水素ガス接続ライン１０を介して塩化水素吸収塔５へ塩化水素ガスを排出している（例えば、塩化水素精製塔４において精製された塩化水素ガスが、１００である場合には、第２塩化水素ガス接続ライン１１へ供給される９０の残量（１０）が排出される。）。

塩化水素ガス制御部３２によって、流量制御弁２３および圧力制御弁２２を、上記のように制御すれば、塩化水素酸化槽６へ塩化水素ガスを一定流量で安定して供給することができながら、余剰の塩化水素ガスを、塩化水素精製塔４から塩化水素吸収塔５へ排出することにより、塩化水素精製塔４内の圧力、ひいては、イソシアネート化反応槽３内の圧力を一定にすることができる。その結果、副生した塩化水素ガスから塩素を安定して製造することができながら、イソシアネート化反応槽３内の圧力を一定にすることができ、これによって、塩化カルボニルとポリアミンとを安定して反応させることができ、しかも、副生した塩化水素ガスを効率的に処理することができる。

なお、このポリイソシアネート製造装置１では、濃度制御部２１や塩化水素ガス制御部３２は、バスによって接続され、中央制御部において、制御されており、これによって、ポリイソシアネート製造装置１の分散制御システムが構築されている。

本発明のポリイソシアネート製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ポリイソシアネート製造装置
３イソシアネート化反応槽
４塩化水素精製塔
５塩化水素吸収塔
６塩化水素酸化槽
２１濃度制御部
２２圧力制御弁
２３流量制御弁
３２塩化水素ガス制御部

Claims

塩化カルボニルとポリアミンとを反応させてポリイソシアネートを製造するポリイソシアネート製造手段と、
前記ポリイソシアネート製造手段において副生した塩化水素が供給され、塩化水素を精製する塩化水素精製手段と、
前記塩化水素精製手段において精製された塩化水素が供給され、塩化水素を酸化して、塩素を製造する塩素製造手段と、
前記塩化水素精製手段に対して前記塩素製造手段と並列的に接続され、前記塩化水素精製手段において精製された塩化水素が供給され、塩化水素を水に吸収させて、塩酸を製造する塩酸製造手段と、
前記塩化水素精製手段から前記塩酸製造手段へ供給される塩化水素の供給量を調節する第１調節手段と、
前記塩化水素精製手段から前記塩素製造手段へ供給される塩化水素の供給量を調節する第２調節手段と、
前記塩化水素精製手段から前記塩素製造手段へ供給される塩化水素の供給量が一定となるように、前記第２調節手段を制御し、前記塩化水素精製手段内の圧力が一定となるように、前記第１調節手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする、ポリイソシアネート製造装置。
前記塩酸製造手段には、前記塩素製造手段における未酸化の塩化水素および塩酸が供給されることを特徴とする、請求項１に記載のポリイソシアネート製造装置。
前記塩酸製造手段は、製造される塩酸の濃度を調節するための塩酸濃度調節手段を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のポリイソシアネート製造装置。