MXPA96003167A - Un proceso para la preparacion detoluilendiisocianato, mezclas especificas detoluilendiamina, y agua y el uso de mezclas parapreparar toluilendiisocianato - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de diisocianato de toluileno, caracterizado porque comprende los pasos de:1) la reacción del tolueno conácido nítrico para producir dinitrotolueno, 2) la hidrogenación del dinitrotolueno para formar una solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción, 3) la destilación de la solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción para formar una mezcla intermedia de toluilendiamina y agua, siendo interrumpida dicha destilación en un punto en donde el contenido de agua de la mezcla intermedia es de aproximadamente 1 a 40%en peso, 4) la transportación de la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua desde una primera planta de producción hacia una segunda planta de producción, seguido por 5) la destilación de la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua completamente a la segunda planta de producción para producir toluilendiamina anhidra, 6) la fosgenación de la toluilendiamina anhidra para producir diisocianato de toluileno.

Description

UN PROCESO PARA LA PREPARACIÓN DE TOLUILEN- DIISOCIANATO, MEZCLAS ESPECÍFICAS DE TOLUILEND AMINA Y AGUA, Y EL USO DE MEZCLAS PARA PREPARAR TOLUILENDIISOCIANATO.

CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para la preparación de toluilendiisocianato. Este proceso comprende hacer reaccionar tolueno con ácido nítrico para producir dinitrotolueno • (DNT) , hidrogenar el dinitrotolueno resultante (DNT) para producir toluilendiamina (TDA) y agua de reacción, y hacer reaccionar la toluilendiamina con fosgeno para dar TDI. Sin embargo, los pasos de proceso para formar toluilendiamina (TDA) se realizan en una primera planta de producción en donde la solución cruda de toluilendiamina (TDA) y agua del paso de hidrogenación se destila para formar una mezcla intermedia de toluilendiamina que contiene aproximadamente de 1 a 40%. en peso de agua. Esta mezcla intermedia se transporta-* a una segunda planta de producción ubicada a alguna distancia de la primera planta. En la segunda planta de producción, la destilación de la mezcla intermedia de toluilendiamina (TDA) y agua se REF: 22828 termina para producir toluilendiamina seca que luego se fosgena para producir toluilendiisocianato (TDI). La presente invención también se refiere a mezclas específicas de toluilendiamina y agua, y al uso de estas mezclas para preparar toluilendiisocianato en una ubicación que es diferente de la ubicación en la cual se ha obtenido o preparado la mezcla de toluilendiamina y agua. Normalmente, la producción a gran escala de TDI se realiza usando las etapas de proceso de hacer reaccionar tolueno con ácido nítrico para producir DNT y agua, hacer reaccionar el DNT con hidrógeno para producir TDA y agua, seguido de hacer reaccionar la TDA seca, procesada, con fosgeno para producir TDI y cloruro de hidrógeno en donde las unidades de producción para cada etapa del proceso se unen entre sí en una planta de producción. Sin embargo, puede ser- ventajoso realizar los pasos de proceso en dos plantas de producción ubicadas ha alguna distancia entre sí, en donde las etapas de proceso hasta la producción de TDA se realicen en una planta de producción y la reacción de TDA con fosgeno y el procesamiento para dar un producto final de TDI comerciable, se realizan en la segunda planta de producción. Este tipo de procedimiento puede ser económicamente atractivo, si por ejemplo, las materias primas adecuadas y la infraestructuras están fácilmente disponibles en un área, pero un gran mercado de compra con la necesidad de la producción local del producto final se proporciona en otra área ubicada a una distancia considerable. Además, también puede ser económicamente ventajoso suministrar una variedad de pequeñas unidades de fosgeno en varias ubicaciones desde una planta de amina integrada, central, localizada a una distancia lejos. Sin embargo, este modo de producción y/o operación se hace considerablemente más difícil, por el hecho que el producto intermedio, la TDA, tiene un alto punto de fusión. Esto significa que la TDA se puede transportar únicamente si está en la forma sólida o como una masa fundida caliente a una temperatura de más de 100°C. Cuando se transporta la TDA en la forma sólida, la TDA primero tiene que ser sometida a una etapa costosa de procesamiento tal como por ejemplo, producir hojuelas, para poder ser capaz de fundir el producto nuevamente después del transporte para el uso en su reacción de fosgenación final. Por otra parte, el transporte en ultramar como una masa fundida requiere el uso de recipientes con tanques calentables y medios de calentamiento apropiados en la nave tal como por ejemplo, conexiones para el vapor de calentamiento o para la energía eléctrica, o, en el caso del transporte como mercancías a granel, el uso de buques tanque cuyas bodegas de carga se puedan calentar a una temperatura de 105-100°C. El primer caso, que requiere el .uso de recipientes con tanques calentables, es muy costoso e ineconómico para la transportación de grandes cantidades de TDA. En el segundo caso, el transporte como mercancía a granel en naves con bodegas de carga calentables, también será muy costoso y por lo tanto, ineconómico debido a que los buques tanques convencionales y los dispositivos de trans-envío en los muelles no se proponen para el uso a altas temperatura. Este método requerirá primero que los buques tanques y los dispositivos de trans-envío se adapten para este propósito, lo que sería un gran gasto. Finalmente, tendría que ser superado el problema de la eliminación de las pacotillas de las bodegas de cargas de las naves, opcionalmente por medio de procedimientos especiales, costosos de incineración de desperdicios. La -"Patente Norteamericana No. 5,449,832 describe un proceso para almacenar y transportar toluendiamina (TDA) . Este proceso comprende dinitrar tolueno para producir los 2,4- y 2,6-isómeros de dinitrotolueno, hidrogenar el dinitrotolueno para producir los 2,4- y 2,6-isómeros de toluendiamina, y destilar la toluendiamina para producir esencialmente el producto anhidro de 2,4- y 2, 6-toluendiamina, que luego se enfría y transfiere para el almacenamiento y/o envío. Antes del almacenamiento y/o envío de la toluendiamina (TDA) , se reduce el punto de fusión de la TDA al adicionar agua en una cantidad aproximadamente 5 a 15, en forma preferente de 7 a 10 % en peso (en base al peso de la TDA anhidra) , y al controlar la temperatura de la mezcla de TDA-agua resultante tal que la temperatura final de la mezcla de TDA-agua esté en o por abajo del punto de ebullición. Es esta mezcla que es adecuada para el almacenamiento y transporte por largo tiempo. El agua adicionada a la TDA anhidra es agua desmineralizada caliente, un agua desionizada, o agua destilada bajo presión. El nivel final de temperatura de la adición de ' agua a la TDA anhidra proporciona suficiente calor interno para mantener la mezcla de TDA-agua en un estado líquido durante un periodo de tiempo prolongado, y de esta manera, permite el almacenamiento y/o el transporte de la mezcla.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona formulaciones de TDA que se pueden almacenar o transportar en la forma líquida a una temperatura por debajo de 95°C sin el asentamiento de sólidos. Un objeto adicional es modificar el proceso para la producción de TDI por la nitración de tolueno para producir DNT, la hidrogenación de DN para producir TDA y agua, y la reacción de la TDA seca con fosgeno para producir TDI de una manera tal que es posible transportar la TDA en recipientes de buques tanques o como mercancías a granel desde una primera planta de producción a una segunda planta de producción localiza a una distancia lejos, sin las desventajas mencionadas anteriormente. Este objeto se logra por las mezclas y el proceso de la presente invención. Ahora, se ha mostrado de manera sorprendente que mezclas específicas de TDA y agua, que tienen un contenido de agua de 1-40 %, preferentemente 2-10 %, han disminuido claramente los puntos de fusión y de esta manera son substancialmente más fáciles de manejar y son más efectivas en el costo para transportar sobre largas distancias como mercancías a granel en buques tanques de lo que es la TDA pura. Los buques tanques diseñados para transportar productos químicos son en general capaces de mantener las mercancías que están siendo transportadas a temperaturas en el intervalo de aproximadamente 65 a 70°C durante- el transporte, y también para descargar los productos químicos sobre un intervalo de temperatura similar. De esta manera, un objeto del proceso de acuerdo con la invención es obtener mezclas de TDA/agua cuyas características de fusión permitan su transporte como mercancías a granel en los buques tanques convencionales. Las mezclas de acuerdo con la invención se pueden producir, en principio, al mezclar TDA pura, es decir, mezclas de isómeros industriales, convencionales que contienen aproximadamente 80 % en peso de 2,4-TDA y aproximadamente 20 % en peso de 2,6-TDA, con agua. Estas mezclas son más fácilmente accesibles, sin embargo si durante el paso de destilación del producto de hidrogenación que contiene TDA y agua, el proceso industrial se interrumpe en un punto adecuado tal que se obtenga una mezcla intermedia de TDA y agua que tiene un contenido de agua durante aproximadamente 1 a 40 % en peso, en lugar de la TDA anhidra como en los procesos convencionales.

De esta manera, la presente invención proporciona un proceso para la producción de toluílendiisocianato que comprende hacer reaccionar tolueno con ácido nítrico para producir dinitrotolueno, hidrogenar el dinitrotolueno para producir una solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción, y destilar la solución cruda de toluilendiamina y el agua de reacción para formar una mezcla intermedia de toluilendiamina y agua que contiene •' desde aproximadamente 1 hasta 40 %, en forma preferente desde aproximadamente 2 hasta 10 % en peso de agua, luego transportar esta mezcla intermedia de toluilendiamina y agua desde una primera planta de producción a una segunda planta de producción, seguido por la destilación de la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua completamente en la segunda planta de producción para producir toluilendiamina seca y fosgenar la toluilendiamina seca para producir toluilendiisocianato . En otra modalidad, el dinitrotolueno se hidrogena en la presencia de un solvente o diluyente. Este solvente o diluyente puede ser ya sea completamente o parcialmente removido o separado de la solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción en un paso adicional antes de la destilación de la solución cruda de toluilendiamina y el agua de reacción para producir la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua que es adecuada para el almacenamiento y/o transporte. En otra modalidad, la toluilendiamina seca, después de qµe se destila completamente en una segunda planta de producción, se puede someter a las etapas de procesamiento adicional antes de la fosgenación para producir toluilendiisocianato de una manera conocida per se.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra la remoción de agua de las soluciones crudas de TDA y agua para producir TDA cruda en el proceso tradicional como se describe en la técnica anterior.

La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra el proceso de acuerdo con la presente invención, a través del segundo paso de destilación.

El diagrama 1 ilustra la variación del punto de solidificación de una solución cruda de TDA y agua.

El diagrama 2 es un diagrama de equilibrio de fases de la solución cruda de TDA y agua.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se prefiere que: - la toluilendiamina comprenda 2, 4-toluilendiamina, 2, 6-toluilendiamina o cualquier mezcla de 'estos isómeros, y opcionalmente con 2, 3-toluilendiamina, 3, 4-toluilendiamina, o mezclas de los mismos, en cualquier cantidad, y - ningún solvente o diluyente esté presente durante la hidrogenación del dinitrotolueno.

La invención también se refiere a mezclas de toluilendiamina y agua en ' donde el punto de solidificación de estas mezclas es a lo más 95°C. De acuerdo con la invención, se prefieren las mezclas con un punto de solidificación en el intervalo desde apro-ximadamente 60-95°C, en forma más preferente de 65-70°C, - que consisten de 2,4- y/o 2, 6-toluilendiamina y agua, y - que contienen 1-40 partes en peso de agua, en forma más preferente 2-10 partes en peso de agua, a 100 partes en peso de toluilendiamina y.

Además del contenido de agua dado anteriormente, las mezclas de acuerdo con la invención pueden contener opcionalmente una concentración máxima de solvente o diluyente homogéneamente disuelto, orgánico,' de aproximadamente 10 % en peso. Los solventes o diluyentes adecuados en este caso son en particular, alcoholes inferiores, preferentemente metanol, etanol, n-propanol e isopropanol, cetonas inferiores, específicamente acetonas y dioles, específicamente etilenglicol, o también tolueno. La invención también proporciona el uso de mezclas intermedias de TDA y agua para preparar toluilendiisocianato por fosgenación, con la remoción anterior del agua. Se prefiere que las mezclas intermedias propuestas para preparar toluilendiisocianato se transporten a una planta de producción que se desplaza espacialmente desde el sitio de preparación de las mezclas . La producción industrial de TDA a partir de dinitrotolueno se logra en general usando un proceso continuo al reducir los grupos nitrógeno en el DNT con hidrógeno bajo alta presión en un catalizador en polvo, dispersado tal como por ejemplo, paladio en carbón activado o níquel Raney, y opcionalmente en la presencia de* un diluyente o solvente. Se han descrito un gran número de procesos para preparar aminas aromáticas tal como la TDA por la hidrogenación catalítica del compuesto nitro correspondiente,' DNT, en la presente invención. Estos proceso se describen en por ejemplo, DE-OS 1,542,544, 1,947,851, 2,016,644, 2,135,154, 2,214,056, 2,456,308, BE PS 631,964, 661,047, 661,946, FR-PS 1,359,438, GB-PS 768,111, EP-A 0,124,010. Los solventes o diluyentes adecuados incluyen compuestos tal como por ejemplo, metanol, etanol, o propanol (Ullmann, 4a edición, 1977, vol. 13, página 14). La presencia de estos" solventes o diluyentes ayuda a distribuir el alto calor de reacción (de aproximadamente 418 kJ por mol de grupos nitro) a todo largo de una gran cantidad de reacción y para facilitar -' su remoción así como para incrementar la disponibilidad de dinitrotolueno en la suspensión al mejorar la solubilidad. Oponiéndose a estas propiedades deseables, es la presencia de solventes que está asociada con los costos adicionales de destilación para su separación. De esta manera, minimizando el uso del solvente mientras que se observa simultáneamente los requerimientos de seguridad y reacción de esta etapa representa un objetivo de opti ización. Por consiguiente, la producción continua de TDA sin el uso de solventes se prefiere para el proceso de acuerdo con la invención, puesto que es posible usar los reactores de acuerdo con la Patente Norteamericana No. 5,387,396, la descripción de la cual se incorpora en la presente por referencia, (se cree que corresponde a la DE-OS 3,635,217). Estos reactores se construyen de una manera tal que permiten la remoción particularmente eficiente del calor por medio del enfriamiento por evaporación, es decir, por la producción de por ejemplo, vapor de agua en el lado del fluido refrigerante. De esta manera, en el caso del dinitrotolueno, estos reactores permiten que la reacción se realice a una temperatura más alta que aquella de la normal, es decir a 180-200°C en lugar de 100°C, y sin el uso de un solvente. La : solución cruda obtenida durante la reacción de dinitrotolueno con hidrógeno comprende aproximadamente 60 % en peso de TDA, con aproximadamente 40 % en peso de agua de reacción, y opcionalmente, el diluyente o solvente usado. Esta solución cruda también contiene, después del aislamiento del catalizador sólido, tal como por ejemplo, por destilación o sedimentación los subproductos del proceso. Estos subproductos son principalmente 2,3-TDA y 3,4-TDA, y pueden dar razón por aproximadamente 3 a 5 % en peso de solución cruda. También pueden existir otros subproductos, incluyendo algunos que tienen altos pesos moleculares. A fin de lograr separar un producto de inicio adecuado que se puede usar para- la fosgenación, agua y opcionalmente, cualquier diluyente o solvente presente se puede remover completamente de una manera conocida per se tal como por ejemplo, por destilación. Además, a fin de lograr obtener la producción más alta posible de TDI, también conveniene remover los subproductos por destilación, después de lo cual se obtiene la pureza convencional de la TDA comercialmente disponible. La TDA convencional, pura comprende aproximadamente 80 % en peso de 2, 4-tolu?lendiamína y aproximadamente 20 % en peso de 2, 6-toluilendiamina. Antes de la remoción del agua de reacción que se produce durante la homogeneización del dinitrotolueno, cualquier solvente presente debe ser primero removido de la solución cruda, libre de catalizador de toluilendiamina (TDA) y el agua de reacción. La remoción del solvente toma lugar en general, de una manera conocida, mediante destilación en una columna de destilación, operada continuamente, en donde se recupera el solvente en un estado de pureza, por medio del control del proceso, que se puede reutilizar completamente en el proceso sin la purificación adicional. También es posible separar, a partir de la solución cruda de TDA y el agua de reacción, el solvente junto con algo de (o toda) el agua formada por medio de la destilación, y luego recuperar el solvente con el grado requerido de pureza a partir de la mezcla de solvente y agua en una etapa adicional del proceso. Cuando se realiza la reacción sin la adición del solvente, obviamente no se requiere el aislamiento del solvente. En un proceso industrial, convencional para la producción de toluilendiisocianato (TDI), el procedimiento de secado de la solución seca de TDA y agua luego continua. Este procedimiento remueve completamente toda el agua de reacción que está presente án la solución cruda de TDA y el agua de reacción. El agua da cuenta en general de hasta aproximadamente 40 % en peso de la solución cruda. En principio, esto se puede lograr al sacar simplemente el agua por calentamiento de la solución cruda bajo vacío y retirando los vapores que se forman. Sin embargo, el agua aislada obtenida por este simple procedimiento no se produce en la pureza requerida para la eliminación directa de los desperdicios, debido a que siempre está más o menos contaminada con TDA. Por consiguiente, es mejor remover el agua de reacción por destilación en un aparato de destilación apropiado, en este caso, por ejemplo, la solución cruda de TDA y el agua de reacción se calienta a una temperatura de más de 200°C en la base de una columna; produciendo así agua en la forma pura en la parte superior de la columna. Estas columnas de destilación usadas en los procesos convencionales se operan a presión atmosférica o con una ligera presión en exceso, que tiene aproximadamente de 20 a 30 placas de burbujeo (es decir placas prácticas), y la TDA se retira de la base, con las últimas trazas de agua que se remueven al descomprimir en un vacío de 30 a 50 mbar. La Figura 1 es un diagrama esquemático del proceso tradicional (es decir, el proceso de la técnica anterior) para la remoción de agua de la TDA.

En la Figura 1: A representa: solución cruda de TDA y agua que contiene aproximadamente 60 % en peso de TDA; B representa: remoción de agua; C representa: mezcla de TDA/agua regresada a A; D representa» remoción de TDA (seca); y 25 representa: el número de placas de burbujeo en la columna de destilación.

Sin embargo, la presente invención, difiere del transcurso convencional del proceso para producir TDA descrito anteriormente. En forma más específica, la presente invención difiere de los procesos convencionales ya que el paso de separar el agua de la solución cruda de TDA y el agua de reacción se realiza en dos pasos. En realidad, la solución cruda de TDA y el agua de reacción, que contiene aproximadamente 40 % en peso de agua, tiene el punto de solidificación muy reducido de aproximadamente 45°C. Por lo tanto, esta solución cruda de TDA y agua de reacción s-ería adecuada para el transporte a granel en buques tanques. El punto de solidificación, como se usa en la presente, se entiende que es la temperatura a la cual toma lugar la transición desde un estado líquido a un estado sólido. Sin embargo, el transporte de la solución cruda de TDA y agua de reacción significará que la bodega de carga costosa se desperdiciará grandemente en el transporte de agua. Por lo tanto, en el proceso de acuerdo con la invención, se realiza la remoción parcial del agua de reacción a partir de la solución cruda de TDA y agua de reacción, para producir una mezcla intermedia de TDA y agua, en donde la concentración residual de agua" en la mezcla intermedia se ajusta de modo que el punto de solidificación de la mezcla intermedia resultante no este por arriba del intervalo de temperatura controlado utilizado normalmente en los buques tanques. La variación del punto de solidificación de una mezcla de TDA y agua como se muestra en el Diagrama 1, se usa como base para determinar las concentraciones adecuadas de agua en estas mezclas intermedias para producir las mezclas adecuadas para el almacenamiento y/o transporte. El Diagrama 1 ilustra los puntos de solidificación de las mezclas de TDA y agua. En forma más. específica, la TDA, comprende 80 % en peso de 2,4-TDA y "20 % en peso de 2,6-TDA. El eje de las x representa el contenido de agua y el % en peso, y el eje de las y representa el punto de solidificación en C. De acuerdo con este diagrama un punto de solidificación de por ejemplo, 65°C corresponde a un contenido de agua del 7 % en peso. El proceso usado para la remoción parcial de agua a partir de la solución cruda de TDA y agua de reacción es mucho más simple que el aparato para secar la TDA en un proceso convencional como se describe anteriormente. Se prefiere que la remoción parcial del agua sea vía una destilación simple a presión atmosférica. En el proceso de acuerdo con la invención, una columna de destilación que tiene únicamente 5 placas de burbujeo (es decir, placas prácticas) es más que adecuada para producir los productos de la parte superior que contienen nada de TDA. Puesto que la proporción principal del agua se ha removido ya de esta manera, el aparato de destilación al vacío requerido en la destilación final, es decir, una segunda planta de producción, para producir TDA seca, necesita únicamente tener aproximadamente 10 placas (es decir, placas prácticas) . De esta manera, el aparato de destilación al vacío requerido por la presente invención es más pequeño que el aparato de destilación al vacío convencional requerido en los procesos industriales convencionales para producir TDA. Por consiguiente, el aparato de destilación de la presente invención también es más económicamente eficiente. Las columnas de destilación adecuadas para la presente invención para producir TDA seca se diseñan de una manera conocida per se, al tomar en cuenta el diagrama de equilibrio de fases para el sistema TDA/agua (predominante: 1013 mbar, delgado: 100 mbar) (ver diagrama 2) . En el diagrama 2, el eje de las x representa la concentración molar del agua en la fase líquida y el eje de las y representa la concentración molar de agua en la fase vapor. Una ventaja adicional de acuerdo con la presente invención es la eliminación libre de problemas, de los desperdicios de las pacotillas de los tanques de la nave. Puesto que la nave se puede enjuagar con agua y la destilación de la mezcla intermedia de TDA y agua se termina en cada destino final, el procesamiento del agua de enjuague que contiene TDA también es posible en el destino final. Por consiguiente, no se requieren los procedimientos especiales, costosos de incineración de desperdicios. El procesamiento adicional de la TDA seca para dar TDI en el destino último (o final) también se realiza usando métodos convencionales conocidos para aquellos expertos en la técnica. Los 2,3- y 3,4-isómeros de la TDA y otros subproductos se pueden remover primero opcionalmente a partir de la mezcla de isómeros de TDA. Los métodos adecuados para la remoción de estos isómeros y otros subproductos se describen en por ejemplo, las Patentes Norteamericanas Nos. 3,420,752 y 3,414,619, las descripciones de las cuales se incorporan en la presente por referencia. El paso final del proceso total para producir TDI por fosgenación de la TDA prosigue de una manera conocida. Ver por ejemplo, Becker/Braun, Kunststof f-Handbuch, 2a. edición, 1983, volumen. 7, página 63 et seq. Carl-Hanser Verlag, Munich, y la literatura citada en la misma. Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para la producción de TDI por nitración de tolueno para dar dinitrotolueno (DNT), la hidrogenación de DNT para dar una solución cruda de toluilendiamina (TDA) y agua de reacción, opcionalmente en la presencia de un solvente o diluyente, sin embargo, preferentemente sin el uso de estos, opcionalmente, ya sea de manera completa o parcialmente removiendo el solvente, y destilando la solución irruda de TDA y el agua de reacción para formar una mezcla intermedia de TDA y agua en donde la destilación se para en un punto tal que la mezcla intermedia de TDA y agua contenga desde aproximadamente 1 y hasta 40 % en peso de agua. Esta mezcla intermedia luego se transporta desde un primer medio de producción a un segundo medio de producción. En el segundo medio de producción, la mezcla intermedia de TDA y agua se destila completamente para producir TDA seca. También se puede remover cualquiera de los subproductos que incluyen por ejemplo, 2,3-TDA y/o 3,4-TDA ya sea por este segundo paso de destilación u otro paso de procesamiento para producir TDA seca de calidad comercial. Luego, la TDA seca se fosgena para producir TDI . Los compuestos adecuados para el proceso de acuerdo con la invención son 2 , 3-toluilendiamina y varias mezclas isoméricas de toluilendiamina. La TDA de calidad comercial típicamente es una mezcla del 2,4-isómero y el 2,6-isómero, en donde las relaciones de isómeros de -2,4-TDA a 2,6-TDA es aproximadamente 65:35 ú 80:20. Las mezclas intermedias adecuadas de TDA y agua que se pueden transportar a partir de una planta de producción a una segunda planta de producción incluyen las mezclas isoméricas de 2,4-TDA y/o 2,6-TDA con varias concentraciones de los 2,3- y 3,4-isómeros de TDA. Estas mezclas intermedias también contienen subproductos de reacción. Típicamente, los 2,3- y/o los 3,4-isómeros están presentes en estas mezclas intermedias en cantidades desde aproximadamente 0.05 a 5.0 % en peso. Estas mezclas intermedias de TDA y agua también contienen varias proporciones de productos que tienen altos pesos moleculares. Estos subproductos con pesos moleculares . superiores típicamente están presentes en cantidades desde aproximadamente 0.01 a 2.5 % en peso, usualmente desde 0.2 a 1.8 % en peso. Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente los detalles para el proceso de esta invención. La invención, que se expone en el descripción anterior, no se va a limitar ya sea en espíritu o alcance por estos ejemplos. Aquellos expertos en la técnica entenderán fácilmente que se pueden usar variaciones conocidas de las condiciones de los siguientes procedimientos. A menos que se señale de otra manera, todas las temperaturas están en grados Celsius y todos los porcentajes son porcentajes en peso.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Producción de una mezcla de TDA/agua de acuerdo con la invención a) Preparación de dinitrotolueno Se preparó dinitrotolueno (DNT) en dos reactores de tanque agitado que se enfriaron con agua. Cada reactor tuvo un volumen de trabajo de 500 1 y se equipó con un rebose o derrame lateral en matraces separados, cada matraz que contiene un volumen de 100 1. En el lado de desgasificación, el aparato se conectó a una línea de colección del gas de desfogue que se operó a presión atmosférica. Antes del comienzo de la reacción, ambos recipientes se llenaron con ácido sulfúrico con una concentración de 92 % hasta el rebose, se conectó el agitador. En el primer tanque se alimentaron 93 kg/h de tolueno y^lOO kg/h de ácido nítrico con concentración de 65 % así como ácido sulfúrico que se ha introducido en el segundo tanque como ácido en una concentración de 92 % a 665 kg/h y hubo derrame en el matraz de sedimentación corriente abajo. El rebose desde el primer tanque separado, en el matraz de sedimentación asociado, en una fase de ácido sulfúrico, que se realizó para el procesamiento, y una fase orgánica que consistió principalmente de mononitrotolueno (MNT) . La fase orgánica se bombeó continuamente en el segundo tanque, donde, además del ácido sulfúrico al 92 % mencionado anteriormente, se adicionaron otros 105 kg/h de ácido nítrico con concentración de 65 %. La temperatura en el segundo tanque fue de 70°C. El rebose o derrame desde el segundo tanque separado, en el matraz de sedimentación asociado, en una fase de ácido sulfúrico como se mencionó anteriormente, que luego se bombeó hacia el primer tanque, y una fase orgánica que contuvo DNT crudo y trazas arrastradas de ácido. Para purificar el producto, el DNT crudo se pasó continuamente a través de una batería de mezclador/sedimentador de 3 etapas mantenida a 70°C en donde el DNT crudo se lavó, en secuencia, con 50 1/h de agua caliente (70°C) , 50 1/h de solución de sosa cáustica con concentración de 2 % (70°C), y 50 1/h de agua desionizada (70°C) . Un extracto acuoso del DNT resultante tuvo un pH de 7.6. La fase acuosa se rechazó como efluente. b) Hidrogenación de DNT para producir TDA Un autoclave de 500 1 equipado con medios de enfriamiento y calentamiento, un agitador de dispersión gaseosa, un termómetro y un indicador de nivel se usó para hidrogenar el DNT para producir toluendiamina (TDA) . Una mezcla de 70 kg de agua y 150 kg de toluilendiamina- a 80°C se introdujo inicialmente en el autoclave, y luego se adicionaron 7 kg de níquel Raney, dispersado en aproximadamente 30 1 de agua a esta mezcla. El autoclave se rellenó 10 veces con hidrógeno a una presión de 10 bar, y luego se descomprimió a presión atmosférica cada vez. Luego, se introdujo hidrógeno a una presión de 22 bar, el agitador se conectó, y se inició la adición de DNT en la mezcla de reacción, vía un tubo sumergido, a una velocidad de 182 kg/h. Después de aproximadamente 2 minutos, se detectó la iniciación de la reacción por medio del incremento rápido de la temperatura dentro del autoclave. Después del cambio del procedimiento de calentamiento a un procedimiento de enf iamiento, la temperatura se controló a 190°C. Se compensó el consumo de hidrógeno mediante la adición de hidrógeno fresco tal que la presión dentro del autoclave se mantuvo constante a 22 bar. Se retiró una corriente gaseosa de 25 Nm3/h a partir del espacio de gas. Cuando el líquido había llenado 75 % de la autoclave, se inició la remoción del producto vía el producto de inmersión. El producto fluyó hacia un recipiente de filtración que tiene una capacidad de aproximadamente 20 1, en la cual se insertó previamente un cartucho del filtro de metal sintetizado 3. Aproximadamente 50 1/h de la mezcla de reacción enriquecida con catalizador se regresó desde el recipiente de reacción hacia el reactor usando una bomba, mientras que la presión de la mezcla de reacción que fluia a través del cartucho de filtro se redujo a 3 bar en un recipiente de descompresión con un condensador de reflujo, vía una válvula de regulación que se controló por el nivel en el reactor. Los gases descomprimidos se descargaron como gas de desfogue. La mezcla de reacción fluyó continuamente desde el recipiente de descompresión en una primera columna de destilación con 5 placas de burbujeo, en donde la columna de destilación fue de aproximadamente 2.5 m de longitud y de aproximadamente 200 mm de diámetro. La columna se operó a temperatura ambiente y la base se calentó a 135°C usando un evaporador enchufable y un vapor de 6 bar. En la parte superior de la columna, se retiró agua que contiene aproximadamente 25 ppm de TDA a una relación de reflujo (reflujo/derivación) = 3. El producto desde la base de la columna fue una mezcla intermedia de TDA y agua que contuvo aproximadamente 7 % en peso de agua, y tuvo un punto de solidificación de aproximadamente 65°C. Este contuvo los diferentes isómeros de TDA, específicamente los 2,3-, 2,4-, 3-4- y 2, 6-isómeros, así como los subproductos de alto peso molecular. Ningún sólido se sedimentó de esta mezcla de reacción de TDA y agua después de que se almacenó durante 4 semanas a aproximadamente 70°C. De esta manera, la mezcla intermedia de TDA y agua fue adecuada para el transporte a granel a 70°C en una nave.

Ejemplo 2 Producción de toluilendiisocianato a partir de una mezcla intermedia de TDA y agua de acuerdo con la invención.-' Se removió el agua residual de la mezcla intermedia de TDA y agua (es decir, el producto de la primera columna de destilación descrita en el Ejemplo Ib anterior) bajo vacío a 100 mbar en la parte superior y 205°C en el colector en una segunda columna de destilación con 10 placas de burbujeo. Esta segunda columna de destilación fue de aproximadamente 4.5 m de longitud y aproximadamente 300 mm de diámetro. La base de la columna se calentó usando vapor de 30 bar. Esta destilación produjo esencialmente TDA seca (que contuvo aproximadamente 400 ppm de agua) en la base e la columna con el agua que se produce en la parte superior de la columna (que contuvo aproximadamente 10 ppm de TDA) cuando (reflujo/derivación) = 4. Se muestra en la Figura 2 un diagrama esquemático del proceso de acuerdo con la presente invención, a través del segundo paso de destilación.

En la Figura 2: A representa: suministro de DNT B representa: suministro de hidrógeno; C representa: gas de desfogue; D representa: remoción de calor; E representa: conversión catalítica de DNT a TDA (185°C, 25-30 bar, 2-3 % en peso de catalizador) ; F representa: separación de catalizador; G representa: descompresión a 130°C, 3 bar; H representa: suministro a la columna 1; I representa: remoción de agua (contenido de TDA: 25 ppm) ; J representa: retiro del intermedio; mezcla de TDA y agua (de acuerdo con la invención) ; K representa: almacenamiento y/o transporte temporal de la mezcla intermedia de TDA y agua (de acuerdo con la presente invención) , 80 ° C ; L representa: retiro de TDA de la columna 2 (contenido de agua: 400 ppm); M representa: retiro de agua de la columna 2 (contenido de TDA: 10 ppm) 1) representa: primera columna de destilación en donde: 5 representa: el número de placas de burbujeo en la columna 1 y 2) representa: segunda columna de destilación en donde 10 representa: el número de placas de burbujeo en la columna 2.

La TDA seca luego se hace reaccionar con fosgeno para producir TDI. Esta etapa se realizó en un aparato operado continuamente que consistió esencialmente de dos tanques agitados, calentados con vapor de 30 bar, que tiene cada uno una capacidad de 2 m, y dos columnas de destilación. Se alimentaron 800 kg/h de fosgeno en la forma de una solución con concentración de 50 % en ortodiclorobenceno (ODB) en el primero de los dos tanques agitados, y se calentó a 90°C a una presión de 1.9 bar. El rebose o derrame fluyo • hacia el segundo tanque agitado que se conectó al primer tanque en el lado de desgasificación que se mantuvo a una temperatura de aproximadamente 135°C. La TDA, que se retiró a partir del tanque de solución de TDA a 120 kg/h a 45°C en la forma de una solución con concentración de 5 % en ODB vía una bomba, se mezcló con la solución de fosgeno que se introdujo en el primer tanque agitado. Se usó una bomba centrífuga con un impulsor abierto para mezclar intensivamente las dos soluciones. Des'pués de dejar el segundo tanque agitado, la mezcla de reacción se calentó a 190°C en un intercambiador de calor operado con vapor de 30 bar. Los vapores descargados desde los tanques agitados y desde el intercambiador de calor se pasaron a través de una columna de lavado que tiene un diámetro de aproximadamente 500 mi, una longitud de aproximadamente 4 mm que contiene 10 placas de burbujeo. Un condensador enfriado con ODB a 60°C en la parte su-perior de la columna condensó algo de la mezcla de reacción que se adicionó a la columna como medio de reflujo. La descarga de la columna se regresó al primer tanque agitado por abajo del nivel del líquido. Los vapores que emergen de la columna se pasaron en un aparato de recuperación para separar el fosgeno en exceso usado a partir del cloruro de hidrógeno producido. La mezcla de reacción a 190°C que emerge desde el intercambiador de calor (mencionado anteriormente) se introdujo en la base de la columna de solvente que tuvo un diámetro de aproximadamente 450 mm, una longitud de aproximadamente '6 m y que contuvo el empaque a una altura de aproximadamente 4 m. La base de la columna de solvente se calentó a aproximadamente 185°C con vapor a 30 bar usando un evaporador enc ufablé", y la presión en la parte superior de la columna fue de 330 mbar. Se estableció una relación de reflujo R:E = 2 usando un condensador que opera con agua fría. El retiro de ODB no contuvo TDI y se usó nuevamente para preparar la solución de TDA y la solución de fosgeno (como se describe anteriormente que entró al primer tanque) . El retiro de TDI de la base de la columna de solvente se calentó con aproximadamente ODB al 10 % en un evaporador de capa delgada corriente abajo (TLE) , que se calentó con vapor a 30 bar y se mantuvo a una presión de 100 mbar, y el ODB se removió completamente. El destilado del TLE se condensó en un condensador usando agua fría y se regresó a la columna del solvente . La descarga a partir de la base del TLE se separó en aproximadamente 90 % del producto de la parte superior y aproximadamente 10 % de los productos del fondo en un segundo evaporador de capa delgada que también se calentó con vapor a 30 bar y se mantuvo una presión de 10 mbar. Los productos del fondo se colocaron en un caldera de destilación con un volumen de 2 m y se evaporaron a manera de lotes usando vapor a 30 bar a 220°C/5 mbar hasta que se hubo formado una masa fundida viscosa. La masa fundida viscosa se escurrió mientras estaba caliente, se solidificó en cubas de cartón, y se eliminó mediante un procedimiento de incineración de desperdicios. Contuvo además de los subproductos de alto producto de ebullición, que se formaron durante la fosgenación, también el subproducto de alto peso molecular a partir de la alimentación de TDA. El destilado de la destilación del caldera se alimentó, junto con el destilado del segundo TLE, a la columna de TDI. La columna de TDI tuvo una altura total de aproximadamente 5 m, un diámetro de 250 mm y contuvo el empaque a una altura de aproximadamente 3.5 m. - En la parte superior de la columna estaba un condensador que produjo el reflujo total. El retiro del producto a partir de la columna de TDI tomo lugar aproximadamente a 400 mm por abajo de la parte superior del empaque interno por medio de una placa de retiro. La relación de reflujo R:E fue de 15. Hubo una presión de 15 mbar en la parte superior de la columna. La base de la columna de TDI tuvo un volumen de aproximadamente 100 1 y se calentó con vapor a 30 bar por medio de un evaporador enchufable de modo que la temperatura fue de 163°C. Los contenidos de la porción base se redujeron por aproximadamente 30 1 a intervalos regulares -de 6 h y el retiro del producto se adicionó a la materia de alimentación al segundo TLE mencionado anteriormente . El retiro del producto TDI a partir de la columna TDI tuvo las siguientes características analíticas : 79.4 % 2, 4-isómero 20.6 % 2, 6 isómero 0.005 % cloruro hidrolizable menos de 0.005 % ODB Por lo tanto, el producto de TDI de este ejemplo correspondió a la calidad del TDI comercial. El rendimiento en todas las etapas de fabricación desde el tolueno al toluilendiisocianato fue aproximadamente 85 %. Aunque la invención se ha descrito en detalle en lo anterior para el propósito de ilustración, se debe entender que este detalle es solamente para este propósito y que se pueden hacer variaciones en la misma por aquellos expertos en la técnica sin que se aparten del espíritu y alcance de la invención excepto como se pueda limitar por las reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la producción de toluilendiisocianato, caracterizado porque comprende los pasos de: 1) hacer- reaccionar tolueno con ácido nítrico para producir dinitrotolueno, 2) hidrogenar el dinitrotolueno para formar una solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción, 3) destilar la solución cruda de toluilendiamina y la mezcla de reacción para formar una mezcla intermedia de toluilendiamina y agua, la destilación que se interrumpe en un punto en donde el contenido de agua de la mezcla intermedia es desde aproximadamente 1 hasta 40 % en peso, 4) transportar la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua a partir de una primera planta de reacción hacia una segunda planta de reacción, seguido por 5) destilar la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua completamente en la segunda planta de producción para producir toluilendiamina seca, y 6) fosgenar la toluilendíamina seca para producir toluilendiisocianato.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la hidrogenación del dinitrotolueno es en la presencia de un solvente o diluyente, y se sigue por la remoción del solvente diluyente, ya sea parcialmente o de manera completa, a partir de la solución cruda de toluilendiamina antes de la destilación de la solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción para producir la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la destilación de la solución cruda de toluilendiamina y el agua de reacción para producir la mezcla intermedia de toluilendiamina y agua se interrumpe en un punto en donde el contenido de agua de la mezcla intermedia es desde aproximadamente 2 hasta 10 %.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la toluilendiamina comprende el 2,4-isómero, el 2,6-isómero, o mezcla de los mismos.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la toluilendiamina comprende el 2,4-isómero, el 2,6-isómero, o mezclas de los mismos, en combinación con el 2,3-isómero, el 3,4-isómero, o mezclas de los mismos.

6. Una mezcla de toluilendiamina y agua, la mezcla que tiene un punto de congelamiento de a lo más 95°C.

7. La mezcla de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el punto de congelamiento está en el intervalo de 60 a 95°C.

8. La mezcla de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el punto de congelamiento está en el intervalo de 65 a 70°C.

9. La mezcla de conformidad con la reivindica ión 6, caracterizada porque la toluilendiamina consiste del 2,4-isómero y el 2,6-isómero.

10. Las mezclas de conformidad con la reivindicación 6, caracterizadas porque la toluilendiamina consiste del 2,4-isómero, el 2,6-isómero, o mezclas de los mismos, en combinación con el 2,3-isómero el 3,4-isómero, o mezclas de los mismos, y subproductos de alto peso molecular.

11. La mezcla de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la mezcla contiene desde aproximadamente 1 hasta 40 partes en peso de agua hasta aproximadamente 100 partes en peso de toluilendiamina.

12. La mezcla de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la mezcla contiene desde aproximadamente 2 hasta 10 partes en peso de agua hasta aproximadamente 100 partes en peso de toluilendiamina.

13. En un proceso para la producción de toluilendiisocianato, que comprende la fosgenación de la to-luilendiamina para producir el toluilendiisocianato, la mejora está caracterizada porque la toluilendiamina comprende la mezcla de la reivindicación 6 que se destiló para remover el contenido de agua antes de que se someta a la fosgenación.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la mezcla de la reivindicación 6, se transportó a una planta de producción que se desplaza espacialmente del sitio de producción de esta mezcla. RESUMEN DE LA INVENCIÓN El toluilendiisocianato se produce por la nitración de tolueno para producir dinitrotolueno, la hidrogenación del nitrotoluneo, opcionalmente la presencia de un solvente o diluyente, para producir una solución cruda de toluilendiamina y agua de reacción, procesando la solución cruda de toluilendiamina y agua para producir una mezcla intermedia de toluilendiamina y agua en donde el procesamiento se interrumpe para dar por resultado un contenido de agua de aproximadamente 1-40 % en peso, en forma preferente aproximadamente 2-10 % en peso de la mezcla intermedia, transportando esta mezcla intermedia desde un primer medio de producción a un segundo medio de producción, con lo cual la mezcla intermedia de TDA y agua se termina para producir toluilendiamina seca de calidad comercial, y seguido por la fosgenación de' la toluilendiamina para dar toluilendiisocianato. Es opcional procesar adicionalmente la toluilendiamina seca antes de la fosgenación. La •* invención también se refiere a mezclas intermedias de toluilendiamina y agua que tienen un punto de solidificación de a lo más 95°C, y al uso de estas mezclas intermedias para producir toluilendiisocianato. Es preferible que el uso de estas mezclas intermedias para producir toluilendiisocianato se realice en un sitio (o ubicación) que sea diferente del sitio de producción de las mezclas intermedias de toluilendiamina y agua.