KR102567679B1

KR102567679B1 - 포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 분리

Info

Publication number: KR102567679B1
Application number: KR1020177029320A
Authority: KR
Inventors: 하이너 셸링; 토르슈텐 마트케; 한스-위르겐 팔라슈; 카이 티일
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2023-08-16
Also published as: EP3268349A1; PT3268349T; CN107428542A; EP3268349B1; WO2016142475A1; CN107428542B; US20180044179A1; KR20170128474A; HUE048607T2; US10252912B2

Abstract

본 발명은 포스겐 및 염화수소 함유 스트림(5)의 분리 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 염화수소 및 포스겐 함유 스트림(5)을 증류 컬럼(1) 내로 이송하는 단계, 증류 컬럼(1)의 바닥부에서 포스겐 함유 스트림(7)을 인출하는 단계 및 컬럼의 상부에서 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림(9)을 인출하는 단계를 포함한다. 상부에서 인출된 스트림(9)의 적어도 일부는 압축되고 적어도 부분적으로 응축되며, 액체인 압축된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 적어도 일부는 감압되어 환류로서 증류 컬럼(1)의 상부로 재순환된다.

Description

포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 분리

본 발명은 포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 분리 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 염화수소 및 포스겐 함유 스트림을 증류 컬럼 내로 이송하는 단계, 증류 컬럼의 바닥부에서 포스겐 함유 스트림을 인출하는 단계 및 컬럼의 상부에서 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 인출하는 단계를 포함한다.

포스겐 및 염화수소 함유 스트림은, 특히 포스겐화에서 이소시아네이트 제조로부터의 생성물 스트림의 워크업에서 생성된다.

이는 상응하는 아민을 화학양론적 과량의 포스겐과 접촉시키고 상기 아민을 반응시켜 이소시아네이트와 염화수소를 제공하는 것을 포함한다. 포스겐화는 예를 들어 기상 포스겐화, 냉열(cold-hot) 포스겐화, 단일 단계 액체 포스겐화, 염산염 포스겐화 또는 기체/액체 포스겐화와 같은 아주 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 관련된 방법들은, 예를 들어, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Chapter "Isocyanates, Organic", Chapters 4.1 and 4.2 (Six, C. and Richter, F., 2003)]에 기재되어 있다. 이용되는 방법의 종류에 따라 불활성 매질 또는 용매가 사용될 수 있다. 반응 혼합물은 실질적으로 이소시아네이트 또는 이의 전구체, 예를 들어 카르바밀 염화물, 생성된 염화수소, 과량의 포스겐 및 첨가된 임의 불활성 매질 및/또는 용매를 포함한다.

염화수소는 워크업의 종류와 관계 없이 과량의 포스겐과 실질적으로 동시에 생성물 혼합물로부터 제거된다. 때때로 불활성 매질 및/또는 용매가 동시에 제거된다.

염화수소 반응 생성물에 관하여 아주 다양한 용도가 존재한다. 예를 들어, 염화수소는 예를 들어 디콘법(Deacon process) 또는 켈클러법(Kelchlor process)에 의해 산화 탈수소화로 처리되거나, 전기분해로 처리되어 신규 포스겐의 합성을 위한 염소를 얻을 수 있다. 염화수소는 추가로 옥시염소화에서 사용될 수 있다. 염산 수용액을 얻기 위한 물로의 흡수가 또한 가능하다. 이는, 예를 들어 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Isocyanates, Organic", Chapter 5 (Six, C. and Richter, F., 2003.)], WO-A 97/243207 및 EP-A 0 876 335에 기재되어 있다. 각 경우, 염화수소는 먼저 과량의 포스겐으로부터 분리되어야 한다. 때로 현저한 과량이 이용되기 때문에, 포스겐의 회수 및 공정 내로의 이의 복귀는 상기 방법의 바로 경제적 자립성을 보장하기 위해 필요하다. 따라서 염화수소와 포스겐의 분리는 포스겐화에 기초한 이소시아네이트 방법의 필수적인 요소이다. 상기 기재된 분리는 아주 다양한 아주 다양한 열적 분리 방법을 이용하여 달성될 수 있다. 흡수 및 증류가 가장 보편적으로 이용된다. 다른 방법, 예컨대 멤브레인법은 WO-A 2013/026591 등에 개시되어 있다.

흡수는 흡수 매질을 이용하여 염화수소 및 포스겐 함유 기체 공급물 스트림으로부터 포스겐을 스크러빙(scrub out)하는 것을 포함한다. 용매를 이용하는 방법은 자주 상기 용매를 흡수 매질로서 이용한다. 이러한 방법들은 EP-A 1 849 767 등에 기재되어 있다. 그러나, 이 방법의 한가지 단점은 염화수소가 종종 미량의 유기 흡수 매질을 포함하며 상기 미량의 유기 흡수 매질은 염화수소가 디콘법 또는 전기분해 등에서 사용되는 경우 문제를 일으킬 수 있다는 점이다. 필요시 흡수 매질은, EP-A 1 981 619 및 WO-A 2008/122363 등에 기재된 바와 같은 흡착, 또는 US 6,719,957 및 EP-A 2 021 275등에 기재된 바와 같은 증류/정류와 같은 추가 열적 분리 단계에서 염화수소로부터 제거될 필요가 있다. 흡수의 추가 단점은 스크러빙된 포스겐 중 흡수 매질의 다량의 분획 및 또한 동시에 스크러빙될 가능성이 큰 용해된 염화수소의 분획이며, DE-A 10 2004 026 095 등에 개시된 바와 같이 스트림이 반응으로 복귀하는 경우 유해한 효과를 가질 수 있다. 그러므로, 재순환된 포스겐에서의 염화수소 함량 및 흡수 매질의 비율 둘 모두를 최소화하기 위해, 흡수 전 또는 후의 추가 분리 단계가 필요해질 수 있다.

흡수의 상기 기재된 단점들은 염화수소와 포스겐의 증류적 분리에 의해 회피될 수 있다. 염화수소와 포스겐 사이의 큰 비점차가 증류적 분리를 가능하게 하지만, 염화수소의 큰 증기압으로 인해, 낮은 오버헤드 온도 또는 상응하는 높은 압력에서의 분리를 필요하게 만든다.

낮은 온도는 상응하는 냉장 장치의 큰 자본 지출 및 가동 비용을 수반한다. 높은 압력은 일반적으로 반응 기체 또는 적어도 이의 일부의 압축 또는 반응에서 상응하게 높은 압력을 필요하게 만든다. 후자는 수율 및 품질에 유해할 수 있다. 염화수소/포스겐 기체 혼합물의 압축은 안전, 자본 지출 및 가동 비용의 관점에서 큰 과제를 제시한다.

본 발명의 목적은 염화수소/포스겐 혼합물을 분리하기 위한 기존 기술 방법의 상기 기재된 단점들을 회피하는 것이다.

상기 목적은 포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 분리 방법으로서, 염화수소 및 포스겐 함유 스트림을 증류 컬럼 내로 이송하는 단계, 증류 컬럼의 바닥부에서 포스겐 함유 스트림을 인출하는 단계 및 증류 컬럼의 상부에서 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 인출하는 단계 및 상부에서 인출된 스트림의 적어도 일부를 압축하고 적어도 부분적으로 응축시키는 것과 액체인 압축된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 적어도 일부를 감압시켜 환류로서 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 것을 포함하는 방법에 의해 달성된다.

컬럼의 상부에서 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 적어도 일부를 압축하는 것은 수반되는 에너지 소비의 현저한 감소와 함께 비교적 높은 온도에서 응축이 수행될 수 있게 한다. 압축은 통상적으로 가능한 한 회피되며, 이는 압축이 높은 에너지 요구와 연관되기 때문이다. 통상적인 추가 목표는 포스겐을 중간압에서 취급하는 것이다. 이의 결과는, 통상적으로, 포스겐 및 염화수소의 미정제 기체 스트림의 압축이 회피되고 용매를 이용하는 흡수성 분리가 이용된다는 것이다. 종래 방법에서, 이의 선택된 작동 압력은 상기 방법에서 기체 혼합물이 도달하는 압력이다.

증류 컬럼에 공급된 스트림은, 예를 들어, 상응하는 아민 및 포스겐으로부터 의 이소시아네이트 제조로부터 유래한다. 이러한 이소시아네이트 제조는 기상 또는 액상에서 수행될 수 있다. 기상 포스겐화의 경우, 스트림은 일반적으로 염화수소 및 포스겐 및 임의 저비점의 부차적 성분 또는 불순물을 함유한다. 액상 포스겐화의 경우, 스트림은 용매를 추가로 함유할 수 있다.

포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 증류는 바람직하게는 스트림이 이소시아네이트 제조로부터 인출되는 압력에서 수행된다. 이 압력에 대해 적합한 값은 일반적으로 1 bar 내지 10 bar(abs) 범위 내, 바람직하게는 1.2 bar 내지 8 bar(abs) 범위 내, 특히 1.5 bar 내지 7 bar(abs) 범위 내이다.

따라서, 증류 컬럼의 상부에서 인출된 스트림은 증류 컬럼이 가동되는 압력과 동일한 압력에서 얻어진다. 증류 컬럼의 상부에서 인출된 스트림은 바람직하게는 5 bar 내지 25 bar 범위 내의 압력, 보다 바람직하게는 7 bar 내지 22 bar 범위 내의 압력, 특히 10 bar 내지 20 범위 내의 압력으로 압축된다.

본 발명의 한 실시양태에서, 증류 컬럼은 정류 구획과 스트립핑 구획을 포함하고, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 정류 구획과 스트립핑 구획 사이에서 측부 공급물로서 공급된다. 정류 구획과 스트립핑 구획을 갖는 증류 컬럼의 이용은 바닥부에서 얻은 포스겐의 향상된 정제를 달성한다. 특히 이는 바닥부에서 얻은 포스겐이 실질적으로 염화수소를 함유하지 않게 한다. 이러한 문맥에서, 실질적으로 함유하지 않는다는 것은 염화수소의 분획이 10 ppm 내지 1000 ppm 범위 내인 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 포스겐이 이소시아네이트 제조 내로 직접 및 추가 워크업 없이 재순환되게 하며, 동시에 염화수소의 부재는 바람직하지 않은 아민 염산염 부산물 형성의 개시가 아민이 포스겐과 혼합되는 즉시보다는 지연된 기간 후에만 발생한다는 효과를 가지며, 이는, 잔류 염화수소를 여전히 포함하는 포스겐이 첨가되는 경우보다, 생성된 아민 염산염의 양이 적게 유지된다는 추가 장점을 가진다.

정류 구획과 스트립핑 구획을 포함하는 증류 컬럼이 아닌 정류 구획만을 포함하는 증류 컬럼을 이용하는 경우, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 증류 컬럼의 바닥부로 공급된다.

서로 독립적으로, 정류 구획과, 존재하는 경우 스트립핑 구획은 바람직하게는 내부장치를 포함하고, 예를 들어 구조화 패킹, 무작위 패킹 또는 트레이 등이 증류 컬럼에서 사용될 수 있다. 그러나, 정류 구획 및 스트립핑 구획에서 하나 이상의 패킹을 내부 장치로서 이용하는 것이 바람직하다.

증류 컬럼의 상부에서 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 정제를 향상시키기 위해서는, 압축 후 상부에서 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 정류 컬럼에 공급하고 정류 컬럼의 바닥부에서 얻어진 스트림을 증류 컬럼의 상부로 재순환시키는 경우가 유리하다. 정류 컬럼의 상부에서 얻어진 스트림이 응축기에서 부분적으로 응축되는 경우, 응축된 부분은 정류 컬럼으로 재순환되고 응축되지 않은 기체인 정제된 염화수소를 함유하는 부분은 인출되어 추가 용도, 예컨대 염산 생성 또는 염화수소의 산화에 의한 염소 생성에 보내지는 것이 바람직하다.

증류 컬럼의 정류 구획이 충분한 치수인 경우, 압축기의 고압측의 정류 컬럼이 생략될 수 있다. 이후 여전히 요구되는 점은 보다 낮은 압력에서 가동되는 증류 컬럼 내로의 액체 환류에 대해 요구되는 염화수소 분획의 응축이 전부이다.

에너지를 절약하기 위해 열 집적 수단을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상부 응축기로부터 유래한 저온의 응축되지 않은 기체 스트림은 열 집적에 적합하다. 상기 스트림은 다른 스트림을 사전 냉각하는 데 이용될 수 있다. 컬럼의 상부에서 얻은 저온의 스트림은 또한 에너지 집적 수단에 있어 유용하다. 에너지 비용을 최소화하기 위해 중간 냉각을 이용하는 것도 고려할 수 있다. 에너지 집적 및 이로 인한 에너지 소비 최소화의 기회는 여러가지가 있으며 당업자에게 공지되어 있다.

한 실시양태에서, 열 전달기에서 응축된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 응축될 염화수소 함유 스트림에 열을 발산하며, 이러한 열의 발산은 상기 스트림이 압축되기 전에 일어난다. 압축 후에, 염화수소 함유 스트림은 냉각되어 부분적으로 응축되며 응축되지 않은 부분은 기체 분지(takeoff)를 통해 인출된다. 응축된 부분은 상부에서 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 가열하기 위한 열 전달 매질로서 열 전달기 내로 재순환된다.

한 추가 실시양태에서, 열 교환기에서 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 응축되지 않은 부분은 응축될 압축된 염화수소 함유 스트림으로부터 열을 흡수한다. 따라서 응축될 염화수소 함유 스트림은 상기 스트림이 응축기에 공급되기 전에 사전 냉각된다.

한 추가로 가능한 양태에서, 기체 스트림을 측부 분지를 통해 증류 컬럼으로부터 인출하며, 상기 스트림은 제1 냉각기에서 적어도 부분적으로 응축되고, 액체 분획은 증류 컬럼 내로 재순환되며 기체 부분은 제2 냉각기에 공급되고, 제2 냉각기에서 기체 스트림은 상부로부터 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림에 열을 발산한다. 상부로부터 인출된 스트림을 제2 냉각기 내로 공급하기 전에 열 전달기에서 가열하는 경우가 바람직하다. 에너지의 효과적인 이용을 위해, 열 전달기에서, 상부로부터 인출된 스트림이 증류 컬럼의 상부로 재순환된 응축된 스트림으로부터 열을 흡수하는 경우가 바람직하다.

상기 기재된 각각의 개별 집적 수단은 개별적으로 또는 임의 소정 조합으로 시행될 수 있다.

가능한 실시양태의 일부 실시예는 도면에 나타나 있으며 하기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시양태를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시양태를 나타낸다.
도 3은 공급될 포스겐 및 염화수소 함유 스트림의 사전 냉각/부분 응축을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.
도 4는 정류 구획과 스트립핑 구획을 갖는 증류 컬럼에서의 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.
도 5는 추가 정류 컬럼을 갖는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.
도 6은 추가 열 집적 수단을 갖는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.

도 1은 제1 실시양태에서의 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.

포스겐 및 염화수소 함유 기체 스트림은 공급물(5)을 통한 증류 컬럼(1)의 하부 영역(3)으로 공급된다. 증류 컬럼에서, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 바닥부 분지(7)를 통해 인출된 포스겐 함유 바닥부 스트림과 상부 분지(9)에서 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림으로 증류식으로 분리된다.

포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 바람직하게는 이소시아네이트 제조로부터 유래한다. 한 실시양태에서 증류가 수행되는 압력은 포스겐 및 염화수소 함유 스트림이 이소시아네이트 제조로부터 인출된 압력과 동일하다. 한 대안적인 실시양태에서, 증류는 포스겐 및 염화수소 함유 스트림이 이소시아네이트 제조로부터 인출된 압력보다 낮은 압력에서 수행된다.

증류를 보조하기 위해, 증류 컬럼(1)은 구조화 패킹 또는 무작위 패킹과 같은 내부장치(11)를 포함한다. 증류 컬럼(1)은 대안적으로 트레이 컬럼일 수 있다.

본 발명에 따라, 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 압축기(13)에서 보다 높은 압력으로 압축된다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림이 압축되는 압력은 바람직하게는 5 bar 내지 25 bar 범위 내이다.

압축 후에, 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 상부 응축기(15) 내로 이송된다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 상부 응축기에서 부분적으로 응축된다. 높은 압력으로 인해, 이러한 부분 응축은 응축이 증류 컬럼의 상부에서 지배적인 압력에서 수행되게끔 할 필요가 있는 온도로 냉각될 필요가 없다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 응축된 부분은 감압 도구(17), 예를 들어 스로틀 또는 밸브에서, 증류 컬럼(1)의 상부에서 지배적인 압력으로 감압된다. 따라서 상기 스트림은, 한편으로는 부분적인 증발을 겪으면서, 컬럼 압력에서 이의 비점으로 냉각되며 복귀부(19)를 통해 증류 컬럼(1)의 상부로 재순환된다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 응축되지 않은 부분은 기체 분지(21)를 통해 상부 응축기(15)로부터 인출된다.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시양태를 도시한다.

도 1에 도시된 실시양태와는 대조적으로, 도 2에 도시된 실시양태에서는 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림이 제1 서브스트림(23)과 제2 서브스트림(25)으로 나눠진다. 제1 서브스트림(23)은 압축기(13)로 공급되며, 그 안에서 보다 높은 압력으로 압축되고 상부 응축기(15)에서 부분적으로 응축된다. 여기서도, 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 응축된 부분은 감압 도구(17)에서 감압되며 복귀부(19)를 통해 증류 컬럼(1) 내로 재순환된다. 기체 분획은 제2 감압 도구(27)에서 감압되고 공정으로부터 인출된다. 이와 관련하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 감압된 기체 분획이 제2 서브스트림(25) 내로 도입되고 기체 분획 및 제2 서브스트림(25)이 둘 다 공통의 기체 분지(21)를 통해 공정으로부터 배출되는 경우가 특히 바람직하다.

제1 서브스트림(23)은 바람직하게는 5 부피% 내지 50 부피%, 특히 10 부피% 내지 40 부피%의 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 한 추가 실시양태는 도 3에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시양태와 대조적으로, 도 3에 도시된 실시양태에서는, 공급될 포스겐 및 염화수소 함유 스트림이 단일 단계 또는 다단계 절차로 사전 냉각되고/되거나 부분적으로 응축된다.

이와 관련하여, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 하나 이상의 열 교환기(29)에 공급되며 여기서 상기 스트림은 사전 냉각되고/되거나 부분적으로 응축된다. 열 교환기(29)는 바람직하게는 간접 열 교환기이며 여기서 열은 포스겐 및 염화수소 함유 스트림로부터 적합한 열 전달 매질로 발산된다. 통상적으로 사용되는 열 전달 매질은 예를 들어 열유(thermal oil)이다. 다른 공정 스트림을 갖는 열 집적이 또한 가능하다.

도 3에 도시된 실시양태에서도, 도 2에 도시된 실시양태에서와 같이, 상부 응축기(15)에 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 전체가 아닌 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 일부만을 공급하는 것이 대안적으로 가능하다.

실질적으로 염화수소를 함유하지 않는 스트림은 도 1 내지 도 3에 도시된 실시양태에서와 같은 순수한 정류 컬럼으로서가 아닌 정류 구획(31)과 스트립핑 구획(33)을 포함하는 증류 컬럼(1)으로서 증류 컬럼(1)을 가동함으로써 바닥부에서 얻어질 수 있다. 상응하는 실시양태가 도 4에 도시되어 있다. 증류 컬럼(1)이 정류 구획(31)과 스트립핑 구획(33)을 포함하는 경우, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림을 위한 공급물(5)은 증류 컬럼의 하부 영역(3)이 아닌 정류 구획(31)과 스트립핑 구획(33) 사이에서 측부 공급물(35)로서 배치된다.

이 경우, 바닥부 분지(7)를 통해 인출된 스트림이 제1 바닥부 서브스트림(37)과 제2 바닥부 서브스트림(39)으로 나누어지는 경우가 추가로 유리하다. 바닥부 분지(7)를 통해 인출된 전체 스트림을 기초로 한 상기 제1 서브스트림(37)의 분획은 환류 및 이용되는 증발기 종류에 따른다. 제1 바닥부 서브스트림(37)은 증발기(41)로 공급되며, 여기서 상기 서브스트림은 적어도 부분적으로 증발하고, 후속하여 증류 컬럼(1)의 하부 영역(3)으로 복귀한다.

여기에서도, 도 3 실시양태에서와 같이, 공급될 포스겐 및 염화수소 함유 스트림을 사전 냉각하고/하거나 부분적으로 응축시키는 것 및/또는 도 2 실시양태에서와 같이 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 전체가 아닌 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림의 서브스트림만을 압축기 내로 및 후속하여 상부 응축기 내로 도입하는 것이 가능하다.

도 5에 도시된 방법은 이것이 추가 정류 컬럼(43)을 포함한다는 점에서 도 4에 도시된 방법과 상이하다. 추가 정류 컬럼(43)은 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 추가로 더 농축하며, 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림에 여전히 존재하는 불순물, 예를 들어 포스겐을 제거할 수 있게 한다.

정류 컬럼(43)은 압축기(13)의 다운스트림에 연결되며 따라서 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 압축기(13)에서의 압축 후에 정류 컬럼(43) 내로 도입된다. 이러한 압축된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림을 위한 공급부는 정류 컬럼(43)의 하부 영역(45) 내에, 바람직하게는 정류 컬럼(43) 내의 임의 내부장치, 예를 들어 트레이, 구조화 패킹 또는 무작위 패킹 아래에 존재한다. 정류 컬럼(43)은 바닥부 분지(47)를 통해 인출된 바닥부 스트림을 제공하며 감압 도구(19)에서 감압된다. 정류 컬럼(43)의 바닥부 분지(47)에서 얻은 바닥부 스트림은 증류 컬럼(1)의 상부로 후속하여 재순환된다.

정류 컬럼(43)의 상부에서 얻은 스트림은 상부 분지(49)를 통해 인출되어 상부 응축기(51) 내로 도입된다. 정류 컬럼(43)의 상부에서 얻은 스트림은 상부 응축기(51)에서 부분적으로 응축된다. 응축된 액체 부분은 정류 컬럼(43)의 상부로 재순환되고 응축되지 않은 기체 부분은 배출되어, 예를 들어 염산 생성 또는 염소 생성을 위한 염화수소의 산화에서의 사용을 위해 보내진다.

도 5 실시양태에서도, 공급된 포스겐 및 염화수소 함유 스트림을 증류 컬럼 내로 이송하기 전에 사전 냉각하고/하거나 부분적으로 응축시키고/거나, 서브스트림만을 압축기로 공급하는 것이 가능하다. 이 경우, 증류 컬럼(1)의 상부에서 인출된 전체 스트림이 압축기(13)로 및 후속하여 정류 컬럼(43)으로 공급되는 경우가 특히 유리하다.

도 6은 추가 열 집적 수단을 갖는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.

제1 열 집적 수단에서, 기체 스트림은 측부 분지(53)를 통해 증류 컬럼(1)의 정류 구획(31)으로부터 인출된다. 기체 스트림이 인출될 수 있도록, 여기에 나타낸 실시양태에서 정류 구획(31)은 두 개의 개별적인 내부장치를 포함한다. 측부 분지(53)는 정류 구획(31)의 상기 개별적인 내부장치들 사이에 배치된다.

측부 분지(53)를 통해 인출되면, 기체 스트림은 제1 응축기(55)로 공급된다. 기체 스트림은 제1 응축기(55)에서 부분적으로 응축된다. 액체 부분은, 바람직하게는 정류 장치의 내부장치들 사이로, 제1 측부 공급물(57)을 통해 공급된다. 응축되지 않은 부분은 제2 응축기(59)로 공급된다. 본 발명에 따라, 제1 응축기(55)는 외부 에너지 공급과 함께 가동된다. 이 실시양태에서, 상부 스트림(9)은 먼저 열 전달기(60)에 공급된다. 열 전달기(60)에서 나온 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 제2 응축기(59)에서 이용되어 기체 부분을 추가 응축시킨다. 이러한 방법으로 부분적으로 응축된 스트림은, 바람직하게는 제1 측부 공급물(57)과 동일한 높이에서, 제2 측부 공급물(61)을 통해 증류 컬럼(1) 내로 재순환된다. 그렇지만, 제1 측부 공급물(57)과 제2 측부 공급물(61)은 또한 상이한 높이에 배치될 수 있다. 그러나, 이 경우 제1 측부 공급물(57)과 제2 측부 공급물(61)이 측부 분지(53) 위로 및 정류 구획(31)의 내부 장치들 사이에 배치되는 경우가 또한 바람직하다.

부분적으로 응축되어야 할 스트림으로부터의 열의 발산은 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림이 제2 응축기(59)의 컬럼의 상부로부터 열을 흡수하도록 한다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림이 제2 응축기(59)로부터 나오면, 상기 스트림은 압축기(13)에 공급되어 고압으로 압축된다. 압축된 스트림은 제1 냉각기(63)에서 냉각되며 이후 제2 냉각기(65)로, 그리고 마지막으로 응축기(67)로 공급된다. 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은 응축기(67)에서 부분적으로 응축된다. 액체 부분은 열 전달 매질로서 열 전달기(60)에 공급된다. 열 전달기(60)에서, 액체 부분은 상부 분지(9)를 통해 인출된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림에 열을 발산하고 이로써 상기 스트림을 가열한다. 이후 가열된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림은, 상기 기재된 바와 같이, 제2 응축기(59)에 공급된다. 열 전달기(60)에서 추가 냉각된 액체 부분은 감압 도구(17)에서 감압되어 증류 컬럼(1)의 상부로 복귀된다.

응축기(67)로부터 인출된 기체 부분은 냉각재로서 제2 냉각기(65) 내로 도입되고 이로써 기체 부분은 응축되어야 할 압축된 실질적으로 염화수소를 함유하는 스트림으로부터 열을 흡수하며, 이러한 열의 흡수는 상기 스트림이 응축기(67) 내로 도입되기 전에 일어난다. 제2 냉각기에서 가열된 부분은 기체 분지(21)를 통해 공정으로부터 인출된다.

도 6에 나타낸 열 집적 수단의 커플링 외에도, 상기 수단은 또한 임의 소정의 다른 조합 또는 이와 달리 개별적으로 이용하는 것이 가능하다. 추가로, 도 3에 나타난 바와 같이, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림을 증류 컬럼(1) 내로 이송하기 전에 이를 사전 냉각하고/하거나 부분적으로 응축시키는 것이 가능하다.

본 방법의 일부 양태에서 필요시 중간 냉각을 이용하는 다단계 절차로서 압축을 수행하는 것이 유리할 수 있다.

[ 실시예 ]

비교예

90℃의 온도에서 흡수 컬럼의 바닥부에 28.6 중량%의 염화수소, 62.9 중량%의 포스겐 및 8.6 중량%의 클로로벤젠을 함유하는 35,000 kg/h의 스트림을 공급하고 -25℃의 온도에서 상기 컬럼의 상부에 11254 kg/h의 클로로벤젠을 공급하였다. 클로로벤젠과 염화수소, 포스겐 및 클로로벤젠을 함유하는 스트림을 향류로 흐르게 하였다. 흡수 컬럼의 바닥부에서, 3.8 중량%의 염화수소(1431 kg/h), 58.4 중량%의 포스겐 및 37.8 중량%의 클로로벤젠을 함유하는 37670 kg/h의 스트림을 -7.6℃의 온도에서 얻었다. 증류 컬럼의 상부에서 얻은 스트림을 응축기에서 부분적으로 응축시키고, 응축된 부분을 흡수 컬럼으로 재순환시키고 기체 부분을 공정으로부터 인출하였다. 기체 분획은 유량이 8584 kg/h였고, 99.8 중량%의 염화수소 및 각각 0.1 중량%의 포스겐 및 클로로벤젠을 함유하며 온도가 -25℃였다. 흡수를 2.2 bar의 압력에서 수행하였다.

실시예

염화수소, 포스겐 및 클로로벤젠을 함유하는 스트림의 워크업을 비교예에서 사용된 것과 같은 흡수 컬럼 대신 도 3에 도시된 셋업에 상응하는 증류 컬럼을 이용하여 수행하였다. 상기 증류 컬럼에 제공되는 스트림의 조성은 비교예에서의 조성과 동일했다.

90℃의 온도에서 유량이 35,000 kg/h인 염화수소, 포스겐 및 클로로벤젠을 함유하는 스트림은, -15.4℃의 온도에서 4.7 중량%의 염화수소(1232 kg/h), 83.9 중량%의 포스겐 및 11.4 중량%의 클로로벤젠을 함유하는 26212 kg/h의 스트림을 증류 컬럼의 바닥부에서 제공하였다. 증류를 2.2 bar의 압력에서 수행하였다.

상부에서 얻어진 기체 스트림을 13.2 bar의 압력으로 압축하고 상부 응축기에 공급하였다. 응축된 액체 서브스트림은 팽창되며 증류 컬럼으로 재순환되었다. 기체 스트림을 -22.8℃의 온도에서 인출하였다. 상부 응축기로부터 인출된 기체 스트림은 유량이 8788 kg/h이고 99.9 중량%의 염화수소 및 0.1 중량%의 포스겐을 함유하였다.

흡수와는 대조적으로, 바닥부에서 얻은 포스겐 함유 스트림은 매우 적은 용매 및 또한 적은 염화수소를 함유하였다. 반응에서의 재사용 전의 상기 스트림의 추가 워크업은 생략되거나 상당히 단순화될 수 있었다. 상부 응축기의 다운스트림에 있는 기체 스트림은 용매를 함유하지 않으며 따라서 상기 기체 스트림은 예를 들어 추가 워크업 없이 HCl 전기분해 또는 산화 탈수(디콘법)으로 보내질 수 있다.

참조번호 목록

1 증류 컬럼

3 증류 컬럼(1)의 하부 영역

5 공급물

7 바닥부 분지

9 상부 분지

11 내부장치

13 압축기

15 상부 응축기

17 감압 도구

19 컬럼 상부로의 복귀 라인

21 기체 분지

23 제1 서브스트림

25 제2 서브스트림

27 제2 감압 도구

29 열 교환기

31 정류 구획

33 스트립핑 구획

35 측부 공급물

37 제1 바닥부 서브스트림

39 제2 바닥부 서브스트림

41 증발기

43 정류 컬럼

45 정류 컬럼(43)의 하부 영역

47 정류 컬럼(43)의 바닥부 분지

49 정류 컬럼(43)의 상부 분지

51 정류 컬럼(43)의 상부 응축기

53 측부 분지

55 제1 응축기

57 제1 측부 공급물

59 제2 응축기

60 열 전달기

61 제2 측부 공급물

63 제1 냉각기

65 제2 냉각기

67 응축기

Claims

포스겐 및 염화수소 함유 스트림(5; 35)을 분리하는 방법으로서, 상기 방법은 염화수소 및 포스겐 함유 스트림(5; 35)을 증류 컬럼(1) 내로 이송하는 단계, 증류 컬럼(1)의 바닥부에서 포스겐 함유 스트림(7)을 인출하는 단계 및 증류 컬럼(1)의 상부에서 염화수소를 함유하는 스트림(9)을 인출하는 단계를 포함하고, 여기서 상부에서 인출된 스트림(9)의 적어도 일부는 압축되고 적어도 부분적으로 응축되며, 액체인 압축된 염화수소를 함유하는 스트림의 적어도 일부는 감압되어 환류로서 증류 컬럼(1)의 상부로 재순환되는 것인, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림을 분리하는 방법.
제1항에 있어서, 스트림(9)은 1 bar 내지 10 bar 범위 내의 압력에서 상부에서 인출되며 응축 전에 5 bar 내지 25 bar 범위 내의 압력으로 압축되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 증류 컬럼(1)은 정류 구획(31) 및 스트립핑 구획(33)을 포함하고, 포스겐 및 염화수소 함유 스트림은 정류 구획(31)과 스트립핑 구획(33) 사이에서 측부 공급물(35)로서 공급되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압축 후에, 상부로부터 인출된 염화수소를 함유하는 스트림(9)을 정류 컬럼(43)에 공급하고 정류 컬럼(43)의 바닥부(45)에서 얻은 스트림(47)을 증류 컬럼(1)의 상부로 재순환시키는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 열 전달기(60)에서, 응축된 염화수소를 함유하는 스트림은 응축될 염화수소 함유 스트림에 열을 발산하며, 이러한 열의 발산은 상기 스트림이 압축되기 전에 일어나는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 열 교환기(65)에서, 염화수소를 함유하는 스트림의 응축되지 않은 부분은 응축될 압축된 염화수소 함유 스트림으로부터 열을 흡수하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기체 스트림을 측부 분지(side takeoff, 53)를 통해 증류 컬럼으로부터 인출하며, 상기 스트림은 제1 냉각기(55)에서 적어도 부분적으로 응축되고, 액체 분획은 증류 컬럼(1) 내로 재순환되며 기체 부분은 제2 냉각기(59)에 공급되고, 제2 냉각기(59)에서 기체 스트림은 상부로부터 인출된 염화수소를 함유하는 스트림에 열을 발산하는 것인 방법.
제7항에 있어서, 상부로부터 인출된 스트림(9)을 제2 냉각기(59) 내로 공급하기 전에 열 전달기(60)에서 가열하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 열 전달기(60)에서, 상부로부터 인출된 스트림(9)은 증류 컬럼의 상부로 재순환된 응축된 스트림으로부터 열을 흡수하는 것인 방법.