[发明专利]制备和优选蒸馏处理二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的方法

说明书

本发明涉及一种从含苯的进料流制备和蒸馏处理二苯基甲烷二异氰酸酯的方法，二苯基甲烷二异氰酸酯在下文中简称为MDI，其中将苯硝化成硝基苯，硝基苯被氢化成苯胺，苯胺与甲醛反应得到亚甲基二苯基胺(MDA)，并且将MDA光气化成MDI。在此方法中，在每个工艺步骤中获得的不是纯产物，而是先获得产物混合物，这些产物混合物在进一步加工前提纯。

为了处理来自不同工艺阶段的产物混合物，需要使用处于两个不同压力水平的水蒸气。目前，水蒸气必须从放热工艺阶段在单个压力水平获得，即硝基苯向苯胺的氢化反应。对于在整个工艺中的一部分工艺步骤，另外必须从工厂外部购买处于更高压力水平的水蒸气。

因此，本发明的目的是提供一种从含苯的进料流制备和蒸馏处理MDI的方法，此方法可以按照能量自足或基本自足的方式操作。

此目的通过一种从含苯的进料流制备和蒸馏处理二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的方法实现，其中，

在工艺阶段I中，将含苯的进料流硝化得到含硝基苯的产物混合物，

在工艺阶段II中，将含硝基苯的产物混合物进行处理，优选进行蒸馏处理，得到含硝基苯的进料流，

在工艺阶段III中，将含硝基苯的进料流供应给氢化反应，在流化床反应器中得到含苯胺的产物混合物，同时通过用水蒸发冷却来除去反应热，并形成水蒸气，

在工艺阶段IV中，将含苯胺的产物混合物进行处理，优选进行蒸馏处理，得到含苯胺的进料流，

在工艺阶段V中，含苯胺的进料流与甲醛在酸性催化剂的存在下反应，得到含亚甲基二苯基胺(MDA)的料流，

在工艺阶段VI中，将含亚甲基二苯基胺的料流进行提纯，优选通过蒸馏进行，

在工艺阶段VII中，将料流供应给光气化反应，得到含MDI的产物混合物，和

在工艺阶段VIII中，将含MDI的产物混合物进行处理，优选通过蒸馏进行处理，得到纯MDI，

其中，在工艺阶段III中，通过使用具有相同设计的两个流化床反应器产生处于两个不同压力水平的水蒸气，所述水蒸气部分或完全地满足了用于工艺阶段IV、VI和VIII的能量要求，其中

-第一流化床反应器是在设计用于流化床反应器的苯胺负荷下操作的，并且提供处于第一个较低压力水平的水蒸气，和

-第二流化床反应器是在比第一流化床反应器更低的负荷下操作的，使得第二流化床反应器提供处于对于工艺阶段IV、VI和VIII所需的更高压力水平的水蒸气。

工艺阶段I

在工艺阶段I中，含苯的进料流被硝化成含硝基苯的产物混合物的操作主要在工业中连续地进行，其中将硝酸和硫酸的混合物(称为混合酸)与苯合并。因为硝化反应基本上在酸相中进行，所以苯必须从有机相扩散入酸相，在酸相中与存在的硝酸反应得到硝基苯。

EP-B 0 771 783描述了一种将苯硝化的工业方法，其中使用作为移动喷射喷嘴设计的混合装置，其中混合酸从中心内管通过，所述中心内管用作用于混合装置的移动喷射，并且吸取含苯的进料流，将此进料流引入位于内管周围的环状空间中。

BASF SE进一步改进了此方法：根据BASF工艺，此反应按照绝热方式在管式反应器中在大量过量的硫酸的存在下进行，其中硫酸催化此反应并用作热载体以除去反应释放出的高热量(ΔH_R＝-117kJ·mol^-1)。温度从初始的90℃升高到135℃。在反应之后，从酸性相除去有机相。硫酸被浓缩并循环到工艺中。含硝基苯的产物混合物也称为粗硝基苯，粗硝基苯用水和碱在混合器-沉降器级联中洗涤，从而中和仍然存在的硫酸并除去杂质。

向硝基苯的硝化反应可以优选在具有静态混合器的管式反应器中进行，如WO01/64333所述。

工艺阶段II

在工艺阶段II中，将含硝基苯的产物混合物进行处理，优选通过蒸馏进行处理，在这种情况下苯和水作为低沸点物除去，并取出含硝基苯的进料流，将含硝基苯的进料流加入工艺阶段III，进行催化氢化以得到含苯胺的产物混合物。

工艺阶段III

在工艺阶段III中，含硝基苯的进料流进行催化氢化以得到含苯胺的产物混合物，此反应根据本发明是在流化床反应器中进行的。