US-A-6,547,933
beschreibt hierzu ein Verfahren, bei dem ein von Hochsiedern befreites m-TDA
erhalten wird. Eine Variante des Verfahrens sieht dabei die Trennung
des roh-TDA in seine Isomeren in einer Destillationskolonne vor,
wobei im unteren Drittel der Destillationskolonne ein Teilstrom
als Brüden
entnommen und auf einen Kondensator gegeben wird. Auf diese Weise
wird von Hochsiedern befreites m-TDA erhalten. Ein erheblicher Teil
des Produktstroms besteht jedoch nach wie vor aus m-TDA mit Anteilen
von Hochsiedern, die beispielsweise dann in einer nachgeschalteten
Phosgenierung eingesetzt werden. In einer weiteren Variante des
Verfahrens wird ein m-TDA Strom aus der Kolonne entnommen und teilweise
verdampft. Der so erhaltene Brüdenstrom
wird kondensiert und auf diese Weise wird von Hochsiedern befreites
m-TDA gewonnen. Der nicht verdampfte Anteil, der Hochsieder enthält, wird
auf die Kolonne zurückgeführt. Im Sumpf
der Kolonne wird ein weiterer m-TDA-Strom entnommen, der wiederum
Hochsieder enthält.
In beiden Varianten wird der im Sumpf ausgeschleuste und Hochsieder
enthaltende Strom einen wesentlichen Teil des hergestellten m-TDA
enthalten. Ein wirtschaftlicher Einsatz des Ver fahrens ist also
nur möglich,
wenn dieser hochsiederhaltige Strom einer Nutzung zugeführt wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird auf diese Weise also nicht
erreicht.
Das
in US-A-6,359,177 dargestellten Verfahren führt zu einer vollständigen Abtrennung
der Hochsieder vom m-TDA. Hierzu wird zunächst das TDA in einer Destillationskolonne
in seine Isomeren getrennt. Das als Sumpfprodukt erhaltene Gemisch aus
m-TDA und Hochsiedern wird in einem zweiten Apparat bestehend aus
Verdampfer und Kondensator in einen m-TDA-Strom und einen Hochsiederstrom
aufgetrennt. Das in dem Hochsiederstrom noch enthaltene m-TDA wird
in einer weiteren Strippkolonne abgereichert und teilweise durch
o-TDA ersetzt. Dabei wird ein Strom erhalten, der im wesentlichen
Hochsieder und o-TDA enthält
und ausgeschleust und beispielsweise verbrannt wird. Ein zweiter
Strom besteht aus o-TDA und m-TDA, dieser Strom wird auf die Isomerendestillationskolonne
zurückgeführt. Varianten
dieses Verfahrens werden ebenfalls in US-A-6,359,177 beschrieben.
Dieses Verfahren erreicht das Ziel einer Minimierung der m-TDA-Verluste in dem
auszuschleusenden Hochsiederstrom. Es erfordert jedoch einen Mehraufwand an
Apparaten und Energie.
In
der thermischen Trenntechnik ist es oft erwünscht, ein Mehrkomponentengemisch
in seine Einzelkomponenten aufzutrennen. Im Falle eines Zulaufs
und zwei Produktströmen
können
Kopf- und Sumpfablauf einer Destillationskolonne verwendet werden.
Bei Mehrkomponentengemischen kann eine weitere Aufteilung durch
Wiederholung der Trennung in zwei Ströme erreicht werden, Nachteilig
ist, dass dieses Vorgehen zusätzliche
Apparate wie Kolonnen, Kondensatoren oder Verdampfer erfordert.
Dies wiederum erhöht
die für
den Betrieb erforderlichen Energiemengen sowie die damit verbundenen
Kosten. Zahlreiche Veröffentlichungen
befassen sich mit der Aufgabe, den mit der Trennung eines Stoffgemisches erforderlichen
apparativen und energetischen Aufwand zu senken. Dabei stellt das
System von Petlyuk (siehe z.B. R. Agrawal, Z. Fidowski, „Are Thermally coupled
distillation columns always thermo-dynamically more efficient for
ternary distillations?",
Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37 pp- 3444-3454) den Maßstab für die energetische
Effizienz einer Trennsequenz dar. Bei dieser Konfiguration trennt
eine Vortrennkolonne den Zulauf in zwei Ströme unter Einsatz des aufgeteilten
Brüdenstroms
des Abtriebteils der Hauptkolonne und des geteilten Flüssigkeitsablaufs des
Verstärkerteils
der Hauptkolonne. Die erhaltenen Dampf- und Flüssigkeitsströme, die
die Vortrennkolonne verlassen, sind an Leicht- bzw. Schwersiedern angereichert.
Diese beiden Ströme
werden in die Hauptkolonne geführt.
Diese Konfiguration bietet Vorteile hinsichtlich der Reinheit des
als Seitenstrom entnommenen Produkts. Andererseits wird durch diese
Anordnung die Reinheit der Zuläufe
in den Abtriebs- und Verstärkerteil
der Hauptkolonne verbessert. Auf diese Weise wird eine hohe Reinheit
der drei Produktströme
erreicht.
US-A-2,471,134
stellt eine Verbesserung dieses Vorgehens dar, in dem die Vortrenn-
und die Hauptkolonne in einem Apparat vereinigt werden, der in der
Mitte durch eine Trennwand geteilt wird. Diese Kolonne ist mit einem
Verdampfer und einem Kondensator ausgestattet. Die Kolonne besteht
dann aus 4 Segmenten. Diese sind ein gemeinsamer Verstärkerteil
am Kopf der Kolonne, ein gemeinsamer Abtriebsteil am Sumpf der Kolonne
sowie ein Vortrenn- und ein Hauptsegment, die sich im Mittelteil
der Kolonne nebeneinander befinden und durch eine Wand getrennt
sind. Das Gemisch wird auf oder in das Vortrennsegment gegeben,
das Kopfprodukt wird oberhalb des gemeinsamen Verstärkerteils
abgezogen und das Sumpfprodukt unterhalb des gemeinsamen Abtriebteils.
Das zwischensiedende Produkt wird als Seitenstrom dem Hauptsegment
entnommen. Diese Trennwandkolonne bietet Vorteile hinsichtlich der
Hydraulik des Gesamtsystems und verringert die Apparatekosten des
Verfahrens nach Petlyuk.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches
und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Toluylendiamin
und dessen Auftrennung in m-TDA, o-TDA, Leichtsieder und Hochsieder
(Schwersieder) zur Verfügung
zu stellen, bei dem das im Roh-TDA enthaltene m-TDA von o-TDA, Leichtsiedern
und Hochsiedern befreit wird und gleichzeitig die Verluste an m-TDA
sowie der apparative Aufwand und die für das Verfahren erforderliche
Energiemenge gering gehalten wird.
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von m-TDA, bei
dem
- a) Dinitrotoluol in Gegenwart eines Katalysators hydriert
wird und anschließend
Katalysator, Wasser und gegebenenfalls Lösungsmittel abgetrennt wird,
wobei Roh-Toluylendiamin erhalten wird, und
- b) das Roh-Toluylendiamin in einer Trennwandkolonne destillativ
getrennt wird, wobei wenigstens vier Produktströme P1–P4 erhalten werden, wobei
der
Produktstrom P1 ein Leichtsieder enthaltender Strom ist, und
der
Produktstrom P2 ein o-TDA enthaltender Strom ist, und
der Produktstrom
P3 ein m-TDA enthaltender Strom ist, und
der Produktstrom P4
ein Hochsieder und m-TDA enthaltender Strom ist.
Unter
dem Begriff m-TDA sind die Isomeren 2,4-TDA und 2,6-TDA zusammengefasst.
Unter dem Begriff o-TDA sind entsprechend die Isomeren 2,3-TDA und
3,4-TDA zusammengefasst.
Die
Aufgabe wird gelöst
durch den Einsatz einer Trennwandkolonne in dem erfindungsgemäßen Verfahren. 1 bis 5 zeigen
Varianten von Trennwandkolonnen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt werden können.
Der
Zulauf der Trennwandkolonne (Zulauf A in den 1–5)
enthält
im wesentlichen (d.h. bevorzugt zu mindestens 75 Gew.-%, besonders
bevorzugt zu mindestens 87 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens
93 Gew.-%) m-TDA und enthält
bevorzugt zusätzlich
weniger als 10 Gew.-% o-TDA, weniger als 5% Gew. Hochsieder, weniger
als 5 Gew.-% Leichtsieder sowie weniger als 5 Gew.-% Wasser. Besonders
bevorzugt enthält
der Zulauf zusätzlich
zum m-TDA weniger als 3 Gew.-% Hochsieder, weniger als 2 Gew.-%
Leichtsieder, weniger als 2 Gew.-% Wasser und weniger als 6 Gew.-%
o-TDA. Ganz besonders bevorzugt enthält der Zulauf zusätzlich zum
m-TDA weniger als 2 Gew.-% Hochsieder, weniger als 1 Gew.-% Leichtsieder,
weniger als 1 Gew.-% Wasser und zwischen 2 und 5 Gew.-% o-TDA.
Produktstrom
P1 ist ein Leichtsieder enthaltender Brüdenstrom, der bevorzugt Inerte,
Wasser, Leichtsieder und o-TDA enthält. Inerte sind beispielsweise
Stickstoff oder Luft, Leichtsieder sind beispielsweise Toludine
und Diaminomethylcyclohexan. Bevorzugt beträgt der Gehalt an o-TDA in diesem
Strom weniger als 75 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als
50 Gew.-%: Die Menge an Wasser entspricht dabei im wesentlichen
der Menge im Zulauf A, der Rest des Stroms sind im wesentlichen
Leichtsieder. Bevorzugt enthält
dieser Strom weniger als 30 Gew.-% Wasser. Um eine nachgeschaltete
Vakuumerzeugung nicht unnötig
zu belasten, kann dieser Strom einer Nachkondensation unterzogen
werden, so dass insbesondere die Leichtsieder aufgefangen und entsorgt
werden können.
Der
Produktstrom P2 enthält
bevorzugt überwiegend
o-TDA und kann daneben auch Leichtsieder und m-TDA enthalten. Der
Gehalt an m-TDA ist dabei in weiten Grenzen einstellbar. In der
Praxis wird man ohne zwingenden Grund 20 Gew.-% m-TDA jedoch selten überschreiten.
Bevorzugt sind Konzentrationen unter 10 Gew.-% m-TDA und besonders
bevorzugt sind unter 5 Gew.-%. Ob die Ströme P1 und P2 gemeinsam anfallen
oder getrennt werden müssen, hängt von
der geplanten Verwendung des o-TDA ab. Wie gegebenenfalls diese
Trennung erfolgt, hängt von
der Zusammensetzung des Zulaufs sowie der geforderten Reinheit des
o-TDA ab. Sofern eine Trennung erforderlich ist, wird man in der
Praxis regelmäßig weniger
als 5 Gew.-% Leichtsieder erhalten wollen, bevorzugt weniger als
3 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%. Bevorzugt
ist ein Gehalt an o-TDA von mehr als 90 Gew.-% und besonders bevorzugt
ein Gehalt von mehr als 97 Gew.-%.
Der
Produktstrom P3 enthält
bevorzugt überwiegend
m-TDA. Abhängig
von der Zahl der theoretischen Stufen der Trennwandkolonne und/oder
des Rücklaufverhältnisses
kann der Gehalt an o-TDA eingestellt werden. Bevorzugt sind Gehalte
an o-TDA von unter 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von unter 1 Gew.-%
und ganz besonders bevorzugt unter 0,5 Gew.-%. Der Gehalt an Hochsiedern
beträgt
bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger
als 0,3 Gew.-%. Bevorzugt ist ein m-TDA-Gehalt von mehr als 97 Gew.-%,
besonders bevorzugt von mehr als 98,5 Gew.-% und ganz besonders
bevorzugt von mehr als 99,5 Gew.-%.
Der
Produktstrom P4 ist ein Hochsieder und m-TDA enthaltender Strom.
Bevorzugt beträgt
der Gehalt an m-TDA im Produktstrom P4 20 bis 80 Gew.-%, besonders
bevorzugt 30–70
Gew.-%. Der Gehalt an Hochsiedern beträgt bevorzugt mehr als 20 Gew.-%,
besonders bevorzugt mehr als 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt
mehr als 40 Gew.-%, aber weniger als 80 Gew.-%.
Bevorzugt
wird der Produktstrom P4 weiter behandelt, um das darin enthaltene
m-TDA zurückzugewinnen.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Trennwandkolonne in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem ein zusätzlicher
Kondensator eingesetzt wird. In diesem Fall stellt P5 einen, im
Vergleich zum Brüdenstrom
I aus der Kolonne 1 an Leichtsiedern angereicherten Strom
dar, während
P2 ein an Leichtsiedern abgereicherter Strom ist.
3 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In dieser Variante wird der o-TDA enthaltende Produktstrom P2 in
hoher Reinheit durch Seitenentnahme aus der Trennwandkolonne erhalten.
4 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei der Hochsieder und m-TDA enthaltende Strom P4 in einem weiteren
Verfahrensschritt um m-TDA
abgereichert wird.
5 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem das Trennsegment zur Vortrennung des Zulaufs in zwei übereinander
angeordnete Teilsegmente unterteilt ist und der Zulauf zwischen
den beiden Teilsegmenten auf die Trennwandkolonne aufgegeben wird.
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Trennwandkolonne 1 in
dem erfindungsgemäßen Verfahren.
A stellt den Zulauf („Roh-TDA") dar. Produktstrom
P1 ist der Leichtsieder enthaltende Strom, Produktstrom P2 der o-TDA
enthaltende Strom, Produktstrom P3 der m-TDA enthal tende Strom und
Produktstrom P4 der Hochsieder und m-TDA enthaltende Strom. Die
Trennwandkolonne 1 ist mit einem Kondensator 2,
einem Verdampfer 3, einer Trennwand 8 sowie Trennsegment 4, 5, 6 und 7 versehen.
Der Zulauf A wird dabei bevorzugt von oben auf das Trennsegment 4 aufgegeben,
dessen Oberkante im Wesentlichen auf der Höhe der Oberkante der Trennwand 8 angeordnet
ist. Die Oberkante des Trennsegments 4 kann aber auch unterhalb der
Oberkante der Trennwand 8 angeordnet sein. Trennsegment 4 dient
der Vortrennung des Zulaufs A, Trennsegment 5 der Trennung
von Hochsiedern und m-TDA. Dabei kann auch ein zusätzliches
Trennsegment unterhalb der Trennwand vorgesehen werden. Der aus
dem Segment 7 austretende Flüssigkeitsstrom wird aufgeteilt,
Strom E wird auf Segment 4 und Strom G auf Segment 6 geleitet,
das auf der entgegen gesetzten Seite der Trennwand 8 angeordnet
ist. Der aus Segment 6 austretende Flüssigkeitsstrom wird geteilt,
ein Teil wird als Strom M auf das darunter angeordnete Segment 5 geleitet,
der Rest als Produkt P3 ausgeschleust.
Die
Aufgabe des Roh-TDA (Strom A) erfolgt üblicherweise auf der einen
Seite der Trennwand, die Entnahme des m-TDA enthaltenden Stroms
P3 auf der anderen Seite der Trennwand und die Entnahme des Hochsieder
und m-TDA enthaltenden Stroms P4 unterhalb der Trennwand. In einer
erfindungsgemäßen Variante
des Verfahrens wird der am Kopf der Kolonne erhaltene Brüdenstrom
I, der im Wesentlichen o-TDA und Leichtsieder enthält, kondensiert und
teilweise als Rücklauf
J auf die Kolonne gegeben. Der nicht für den Rücklauf erforderliche Flüssigkeitsstrom
wird als o-TDA enthaltender Strom P2 entnommen und einer weiteren
Verwertung zugeführt.
Die
Zahl der erforderlichen Trennstufen richtet sich nach den geforderten
Reinheiten der Produktströme.
Deren Bestimmung kann auf dem Fachmann bekannte Weise erfolgen.
Bevorzugt haben die Segmente 4 und 6 mindestens
8 theoretische Böden und
besonders bevorzugt zwischen 10 und 30. Das Segment 7 hat
bevorzugt mindestens 13 theoretische Böden und ganz besonders bevorzugt
zwischen 15 und 40. Wenn eine einstufige Trennung von m-TDA und
Hochsiedern zur Einhaltung der gewünschten Zusammensetzung des
Produktstroms P4 ausreichend ist, können Segment 5 und
Strom M auch entfallen. Bevorzugt hat Segment 5 weniger
als 10 theoretische Böden.
Wenn
eine erhöhte
Reinheit des o-TDA enthaltenden Stroms P2 erforderlich ist, kann
in einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens der am Kopf
der Kolonne erhaltene Brüdenstrom
I, der im Wesentlichen o-TDA und Leichtsieder enthält, im Kondensator 2 zunächst nur
teilweise, d.h. üblicherweise
nur zu 50 bis 90 Gew.-% der kondensierbaren Verbindungen, kondensiert
werden. Diese Ausführungsform
ist beispielhaft in 2 gezeigt. Das so erhaltene
Kondensat (Strom P2) weist einen höheren o-TDA-Gehalt auf als
der Brüdenstrom
I. Auf diese Weise wird ein reineres o-TDA erhalten, das dann teilweise
als Rücklauf
dient und als Produktstrom P2 ausgeschleust wird. Der im Kondensator 2 kondensierte
Anteil richtet sich dabei nach dem Gehalt an o-TDA und Leichtsiedern
im Zulauf sowie nach der geforderten Menge und Reinheit des o-TDA-Stromes
P2. Die noch nicht kondensierten Brüden werden dabei üblicherweise
in einem ein- oder mehrstufigen Kondensator 9 nachkondensiert. Die
erhaltenen Kondensate (P5 in 2 und ggf. weitere
Kondensate) weisen dabei zunehmend höhere Leichtsiedergehalte auf
und werden daher üblicherweise
getrennt gesammelt und ihrer Verwertung zugeführt. Die Auslegung der Zahl
der Kondensatoren und der jeweiligen Kondensationsleistung richtet sich
dabei im wesentlich nach der geforderten Reinheit der o-TDA und
Leichtsiederströme.
Anhand dieser Informationen wird ein Fachmann leicht die günstigste
Variante auswählen
können.
In dieser Ausführungsform
stellt P5 einen, im Vergleich zum Brüdenstrom I aus der Trennwandkolonne 1 an
Leichtsiedern angereicherten Strom dar, während P2 ein an Leichtsiedern
angereicherter Strom ist. Bevorzugt enthält Strom P5 weniger als 70
Gew.-% o-TDA, der Rest besteht im wesentlichen aus Leichtsiedern
und Wasser.
Eine
andere bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
führt ebenfalls zu
höheren
Reinheiten des Produktsstroms P2 an o-TDA bei gleichzeitiger Verringerung
des in dem Leichtsieder enthaltenden Produktstroms P1 enthaltenen
Anteils an o-TDA. Hierbei wird, wie in 3 dargestellt,
die Destillationskolonne mit einer Seitenentnahme versehen, an der
der o-TDA enthaltende Produktstrom P2 entnommen wird. Das oberhalb
der Seitenentnahme angeordnete Trennsegment 18 wird dabei
so ausgelegt, dass der gewünschte
Gehalt an Leichtsiedern im o-TDA enthaltenden Produktstrom P2 erreicht
werden kann. Strom Q ist der Rücklauf
für das
Segment 7. Bevorzugt wird man einen Gehalt von weniger
als 3 Gew.-% Leichtsieder in Strom P2 einstellen, besonders bevorzugt
sind weniger als 1 Gew.-%. Der Brüdenstrom I wird in dieser Ausführungsform
im Kondensator 2 kondensiert und das Kondensat teilweise
als Rücklauf
J auf die Kolonne gegebenen und teilweise als Strom P7 ausgeschleust.
Die Zahl der Trennstufen des Segments 18 richtet sich nach
der geforderten Reinheit des Produktstroms P2. Bevorzugt hat Segment 18 zwischen 1
und 20 theoretische Böden
und ganz besonders bevorzugt zwischen 2 und 10.
In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann aus dem Hochsieder und m-TDA enthaltenden Produktstrom P4 in
einem weiteren Verfahrensschritt m-TDA abgetrennt werden. Dazu wird
der Hochsieder und m-TDA enthaltende Produktstrom P4 der Trennwandkolonne aus
dem Sumpf entnommen und anschließend in einem zusätzlichen
Apparat m-TDA abgetrennt. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen:
Die
Isolierung des in dem Produktstrom P4 enthaltenen m-TDA und Abtrennung
von den Hochsiedern kann in Anlehnung an EP-A-0794 170 oder US-A-6,359,177
erfolgen. Hierzu wird die Destillation des Roh-TDA in der Trennwandkolonne
mit einer Rückgewinnung
des im Gemisch aus Hochsiedern und m-TDA enthaltenen m-TDAs erfindungsgemäß kombiniert.
Ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform dieser neuen Kombination
unter Verwendung der in US-A-6,359,177
offenbarten Technologie zeigt 4. Dabei
wird der Strom P4 einem weiteren Verfahrensschritt, der in einem
System enthaltend eine Destillationskolonne 11, einen Verdampfer 10 und
einen Kondensator 12 durchgeführt wird, unterzogen. Dabei
wird der flüssige
Strom P4 der Destillationskolonne 11 am Kopf zugeführt. Der
Strom P2 wird ganz oder teilweise (Strom R) unterhalb des Zulaufs
des Stroms P4, beispielsweise in den Sumpf der Destillationskolonne 11,
beispielsweise auch über
den mit dem Sumpf der Destillationskolonne 11 hydraulisch
verbundenen Verdampfer 10, aufgegeben. Aus dem Sumpf der
Destillationskolonne 11, beispielsweise auch über den
mit dem Sumpf der Destillationskolonne 11 hydraulisch verbundenen
Verdampfer 10, wird ein Hochsieder, o-TDA und m-TDA enthaltender
Strom P6 abgezogen. Der überwiegende
Teil des im Zulauf P4 befindlichen m-TDA wird jedoch im Gemisch
mit dem verbliebenen o-TDA als Strom S erhalten. Strom S wird zwecks
weiterer Trennung auf die Trennwandkolonne 1 zurückgeführt. Auf diese
Weise wird die zusammen mit den Hochsiedern ausgeschleuste Menge
an m-TDA verringert und somit die Ausbeute des Verfahrens weiter
gesteigert. Bevorzugt enthält
der Strom P6 dabei zwischen 20 und 80 Gew.-% Hochsieder, der Rest
besteht im wesentlichen aus o-TDA
und m-TDA, wobei bevorzugt o-TDA überwiegt. Besonders bevorzugt
enthält Strom
P6 zwischen 30 und 70 Gew.-% Hochsieder und weniger als 10 Gew.-%
m-TDA, der Rest ist im Wesentlichen o-TDA.
In
einer ebenfalls bevorzugten Variante dieses Verfahrens wird man
den aus dem Sumpf der Trennwandkolonne ausgeschleusten Produktstrom P4,
der Hochsieder und m-TDA enthält,
weiter verarbeiten, um die Verluste an m-TDA weiter zu verringern.
Hierzu kann beispielsweise ein Knetertrockner eingesetzt werden.
Dieser wird unter Hitze im Vakuum betrieben. Auf diese Weise wird
das im Zulauf zum Knetertrockner enthaltene m-TDA verdampft. Den
so erhaltenen Brüdenstrom
gibt man beispielsweise auf einen Kondensator und erhält so m-TDA, das
man in den Prozess zurückführt oder
mit dem Produktstrom P3 mischen kann. In einer anderen Variante
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann man den Brüdenstrom
direkt in die Trennwandkolonne zurückführen. Um die Viskosität des erhaltenen
Hochsieders zu verringern, kann man diesen mit einer geeigneten
niedrig-viskosen Flüssigkeit
vermischen. Bevorzugt setzt man hierzu, sofern vorhanden, einen Leichtsieder
enthaltenden Strom (beispielsweise Strom P5 in 2)
und/oder den o-TDA enthaltenden Produktstrom P2 ganz oder teilweise
ein.
In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist das Trennsegment zur Vortrennung des Zulaufs A in ein oberes
Teiltrennsegment 4b und ein darunter angeordnetes, unteres Teiltrennsegment 4a unterteilt.
Diese bevorzugte Ausführungsform
ist in 5 dargestellt. Der Zulauf A wird dabei zwischen
dem oberen Teiltrennsegment 4a und dem unteren Teiltrennsegment 4b auf
die Trennwandkolonne 1 aufgegeben. Diese Anordnung ist
insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kolonnenzulauf A Hochsieder
enthält,
die nur wenig oberhalb von m-TDA sieden. In diesem Fall dient das Segment 4b zur
Abtrennung dieser Hochsieder vom Zulauf und vermindert so den Gehalt
an diesen Hochsiedern im Rücklauf
E und G und somit auch in Produktstrom P3. Die Höhe der Energieeinsparung hängt dabei
wesentlich vom o-TDA-Gehalt im Zulauf, dem geforderten o-TDA-Gehalt
im Produkt P3, der für
die Abtrennung der Hochsieder erforderlichen Zahl an theoretischen
Trennstufen des Segmentes 5 sowie dem dort erforderlichen
Rücklauf
M ab. Daher muss die Auswahl und Auslegung der Variante im Einzelfall
erfolgen. Die Zuführung
des Roh-TDA (Strom A) erfolgt dabei bevorzugt seitlich von der Trennwand 8,
wobei die Aufgabe des Zulaufs A von oben auf das Teiltrennsegment 4a erfolgt,
dessen Oberkante bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens
20% der Gesamthöhe
der Trennwand 8 unterhalb der Oberkante der Trennwand 8 liegt
und bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 30%
der Gesamthöhe der
Trennwand 8 oberhalb der Unterkante der Trennwand 8 liegt.
Es
können
alle in der Technik für
diesen Zweck bekannten Verdampfer (z.B. Verdampfer 3 in den 1 bis 5)
eingesetzt werden. So sind beispielsweise Naturumlaufverdampfer,
Zwangsumlaufverdampfer oder Einsteckverdampfer geeignet. Bevorzugt
wird man liegende Verdampfer vom Typ Kettle oder stehende Fallfilmverdampfer
einsetzen. Ähnliches
gilt für
die Kondensatoren (z.B. Kondensator 2 in den 1, 3, 4,
und 5 oder Kondensatoren 2 und 9 in 2).
Da die Trennwandkolonne infolge des hohen Siedepunktes des TDA im
Vakuum betrieben wird, empfehlen sich Kondensatoren mit niedrigem
Druckverlust. Bevorzugt kann der erste Kondensator (z.B. Kondensator 2 in 2)
in die Trennwandkolonne integriert und als Gleich- oder Gegenstromkondensatoren
ausgeführt
werden. In diesem Fall würde
man die gegebenenfalls zusätzlich
vorhandenen Kondensatoren (z.B. Kondensator 9 in 2)
neben der Trennwandkolonne anordnen. In einer anderen bevorzugten
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der Kondensator (z.B. Kondensator 2 in den 1 bis 5)
und gegebenenfalls zusätzlich
vorhandene Kondensatoren (z.B. Kondensator 9 in 2)
neben der Kolonne angeordnet.
Bezüglich der
in der Destillationskolonne verwendeten Trennsegmente bestehen keine
grundsätzlichen
Einschränkungen.
So können
beispielsweise Füllkörperschüttungen
und alle Typen von Böden
eingesetzt werden, bevorzugt sind jedoch Glockenböden und
besonders bevorzugt ungeordnete Füllkörperschüttungen oder geordnete Packungen mit
niedrigem Druckverlust.
Die
erfindungsgemäß eingesetzte
Trennwandkolonne wird bei absoluten Kopfdrücken von 30 bis 500 mbar, bevorzugt
bei 50 bis 300 mbar betrieben. Dabei stellen sich – abhängig von
der Zusammensetzung des Zulaufs – Kopftemperaturen von 100
bis 200°C,
bevorzugt 110 bis 190°C
ein. Die Sumpftemperaturen betragen dabei bevorzugt 170 bis 300°C, besonders
bevorzugt 180 bis 260°C.
Die Zulauftemperatur beträgt
bevorzugt 130 bis 250°C, besonders
bevorzugt 150 bis 230°C.
Die
Regelung der Trennwandkolonne in dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann unter Umständen
schwierig sein, wobei jedoch die verschiedenen möglichen Vorgehensweisen grundsätzlich bekannt sind.
Bevorzugt wird man im oberen Verstärkerteil der Trennwandkolonne,
d.h. oberhalb der Trennwand 8, eine Temperaturregelung
vorsehen, die als Stellgröße den Destillatstrom,
das Rücklaufverhältnis oder
bevorzugt die Rücklaufmenge
J nutzt. Die Ausschleusung des Sumpfproduktstroms P4 kann beispielsweise über eine
Flussregelung erfolgen, die einen bestimmten Prozentsatz des Kolonnenzulaufs
A im Sumpf P4 ausschleust. Dies bietet sich besonders dann an, wenn
der Hochsiederanteil im Zulauf bekannt ist und nicht zu stark schwankt.
In diesem Fall könnte
man beispielsweise den Rücklauf
M als Stellgröße für eine Standregelung
im Sumpf der Kolonne oder im Verdampfer einsetzen. Hierfür würde man
die Trennwandkolonne um einen an der Seitenentnahme angeordneten
Rücklaufsammelbehälter ergänzen, aus
dem der Rücklauf
M auf den Abtriebsteil der Hauptsegments gegeben wird. Diesen Behälter könnte man
beispielsweise mit einer Standregelung ausstatten, die auf die ausgeschleuste
Menge des Produkts P3 als Stellgröße wirkt. Mit diesen Maßnahmen
wird ein stabiler Betrieb der Kolonne gewährleistet und damit eine weiter
verbesserte Produktreinheit erreicht.
Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
ein m-TDA erhalten, das bei der Phosgenierung nach den gängigen Verfahren
nach dem Stand der Technik (z.B. Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry,
Wiley-VCH, 7th. Edition, Release 2005 unter
dem Stichwort „Isocyanates,
organic") zu besonders
hohen Ausbeuten führt.
Dabei wird ein m-TDI erhalten, das eine besonders geringe Färbung und
eine besonders geringe Vergilbungsneigung besitzt.