MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA

Az előadások a következő témára: "MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA"— Előadás másolata:

1 MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA
6-2. ELŐADÁS

2 Foszgénezés -MDI Gyártás

3 Aromás aminok kondenzációja, átrendeződése, MDA - előállítás
Az MDA előállítása anilin és formaldehid között sósav katalizátor jelenlétében lejátszódó kondenzációs reakcióval történik: Kondenzációs reakció: Átrendeződési reakció:

4 Kondenzációja, átrendeződése, MDA - előállítás
A folyamat kaszkád és szakaszos reaktorokban játszódik le, a termék túlfolyással kerül át egyik reaktorból a másikba. A kondenzációs reakció hőtermelő, a reakcióelegyet külső hőcserélőn cirkuláltatják. Az átrendeződés magasabb hőmérsékleten folyik. A reaktorok hőmérsékletét fokozatosan emelik, fűtésüket gőzzel biztosítják CR-MDA hidroklorid semlegesítés és elválasztás:

5

6 Kondenzáció, átrendeződés, MDA - előállítás

7

8

9 MDA Semlegesítés

10 CR-MDA tisztítás A CR-MDA tisztítás során a nyers MDA tartalmú szerves fázis további feldolgozása, az elegy víz-, és anilinmentesítése történik. Amennyiben az MDA anilin-, és vízmentesítése nem megfelelő, akkor a foszgénezés során mellékreakciók játszódnak le. A nyers MDA tisztítása folyamatos vákuumdesztillácóval történik. A tisztítatlan CR-MDA-ból elpárologtatják az anilint és a vízet a gőzt hőcserélőkön lekondenzáltatják, az anilint egy gyűjtőtartályon keresztül a napi anilintartályba visszavezetik.

11 CR-MDA tisztítás - desztillácó

12 Aromás aminok foszgénezése MDI - előállítás
Foszgénezés – Foszgénnel végzett karbonilezés A foszgénezési reakcióban a primer amin csoport karbonilezése történik kétlépcsős konszekutív módon, a karbonilező ágens a foszgén. MDA Aromás amin foszgénezése – MDI előállítása

13 Aromás aminok foszgénezése MDI - előállítás
A reakció második lépésében magasabb hőmérsékleten a karbamoil-klorid izocianátra és sósavra bomlik: A foszgénezést 5-6-szeres foszgénfelesleget alkalmazva, 80°C-on, 5 barg nyomás alatt végzik. Az átrendezéshez a reakcióelegy hőmérsékletét a második reaktorban 140°C-ra emelik. Cl O C HN CH2 NH ODCB, 140°C ODCB, 80°C NCO OCN + 2HCl

14 Aromás aminok foszgénezése
Az orto-diklór-benzol (ODCB) használata azért előnyös, mert a foszgén-HCl összetételű gázelegyből a foszgént szelektíven képes oldani, adott körülmények között ugyanis a sósav oldékonysága az ODCB-ben sokkal kisebb, mint a foszgéné. A HCl gáz formában eltávozik a rendszerből. Ezáltal az egyensúly a karbamoil-klorid disszociációja, vagyis az izocianát képződés irányába tolódik el. A reakció mólszámváltozással járó folyamat, melynek során 1 mól karbamoil-kloridból 1 mól izocianát + 2 mól sósav keletkezik.

15 CR-MDA foszgénezése- MDI előállítása

16

17 CR-MDA foszgénezése- MDI előállítása
A tisztított CR-MDA-ból a s%-os ODCB oldatot állítanak elő és ezt az oldatot adják be az első reaktorba, egy diszperzer csövön keresztül. Itt 80°C-on, 6:1 foszgén/MDA mólarány mellett foszgéneznek. A reakcióelegy túlfolyással második, majd harmadik reaktorba kerül, ahol 140°C-on a karbamoil-klorid vegyület izocionáttá és sósavvá bomlik. Az 1-es és kettes reaktor egy keverővel ellátott duplikált tartályreaktor, míg 2-es reaktorban a reakcióelegy kevertetését szivattyúval oldják meg. Mindhárom reaktor egy-egy vészleürítő tartállyal rendelkezik, ahová vészhelyzetben a reakcióelegy bezárható, majd fokozatosan visszaadagolva a reaktorokba, újra feldolgozható. A reakcióban melléktermékként képződő sósav, a nagy fölösleg­ben adagolt foszgén, valamint az ODCB egy része a reaktor gőzteréből eltávozik. A gőzöket kondenzátorokon, valamint hűtött hűtővizes hűtőn lekondenzáltatják. A kondenzált ODCB-s foszgén oldatot egy tartályba szedik. A nem kondenzált sósav és foszgéngáz a foszgén-visszanyerő egységbe, majd pedig a sósav abszorberekbe kerül. A 3. reaktorból kilépő oldószeres foszgénes reakcióelegy az MDI tisztító egységbe kerül.

18 MDI tisztítás A foszgénezési reakció után a CR-MDI-t sósav, foszgén és ODCB mentesíteni kell. A foszgénező reaktorból érkező CR-MDI oldatot első lépésben egy töltetes toronyba vezetik, ahol magas hőmérsékleten, vákuum alatt, sósav gáz ellenáramában kigázosítják. Az ODCB visszanyerését vákuumdesztillációval végzik két lépcsőben. Az oldószermentesített CR-MDI-t a monomer MDI kinyerő egységbe vezetik.

19 CR MDI Kigázosítása

20

21

22 Monomer MDI kinyerés Az oldószermentesített CR-MDI két és többgyűrűs molekulákból, illetve ezeken belül is több izomerből áll. A vákuum alatt működő kolonnában elpárologtatják az illékonyabb 2Ø (kétgyűrűs, monomer) MDI molekulák egy részét, majd a gőzöket lekondenzáltatják. Fenéktermékként a kevésbé illékony CR-MDI-t (többgyűrűs MDI-t és a maradék 2Ø MDI-t) nyerik. A CR-MDI viszkozitását a kétgyűrűs tartalommal szabályozzák. A fejtermékként nyert monomer MDI izomerek (2,2'-, 2,4'-, 4,4’-MDI izomerek) keveréke. Továbbá az alkalmazott desztillációs paraméterek mellett a maradék ODCB és a többgyűrűs CR-MDI egy kis része is megjelenik a fejtermékben.

23 Monomer MDI kinyerés

24 MDI Kristályosítás A monomer MDI izomerjeinek elválasztása frakcionált kristályosítással történik. A kristályosítóba betöltött 2 MDI-t egy előre megszabott program szerint lehűtik, majd fölmelegítik. A melegítés során 2 frakciót különítenek el. A kristályosítással történő tisztítás, a kristályosítóba betöltött 2 MDI különböző komponenseinek eltérő olvadás-, illetve fagyáspontján alapszik. Hűtés hatására - a dermedés pontjuknak megfelelő sorrendben - először a legmagasabb dermedéspontú 4,4'-MDI izomer fog a kristályosító falán megszilárdulni. A hűtési lépcső legalacsonyabb hőfoka +28°C. Ezen a hőmérsékleten a 4,4'-MDI izomer nagy része megszilárdul, ugyanakkor a kis mennyiségű többgyűrűs MDI és 2,2'-MDI izomer, valamint a legjelentősebb "szennyező" komponens, a 2,4'-MDI izomer (orto-izomer) folyadék fázisban marad.

25 P-MDI desztilláció A P-MDI desztilláció célja, hogy a kiindulási alacsony orto-para izomer tartalmú P-MDI-ből (a kristályosítók első frakciói) 30-60% orto-para izomer tartalmú MDI-t, és kereskedelmi minőségű P-MDI-t állítsanak elő A közbenső tartályból az anyagot egy hőcserélőn keresztül kb.135°C-on vezetik a vákuumdesztillációs kolonna harmadik töltetrétege alá. A második töltetréteg alól a tiszta 4,4’ MDI-t vezetik el, míg a kolonna tetejéről a 30-60% orto-para izomer tartalmú P-MDI-t nyerik. A kolonna 2 mbar vákuumon üzemel, rendezett töltettel van ellátva.

26 P-MDI desztilláció

27

28 Mitsui technológiájú MDI-1 üzem

29 A BorsodChem saját technológiájú új MDI-2 üzeme

30 CR - MDI Termék Nyers-MDI (CR-MDI)
Barna, vagy sötétbarna színű, viszkózus, enyhén amin szagú folyadék. A CR-MDI termék alatt a többgyűrűs (polimer) MDI terméket kell érteni- Polimetilén-polifenil-izocianát A nyers MDI-t különböző viszkozitás tartományban gyártják. A viszkozitást a monomer MDI tartalommal lehet befolyásolni Felhasználása: Építőipari tömbhab, panel gyártás, szórt és öntött habok, hűtőgépipar, bútorlap gyártás, egykomponensű szigetelő habok, bányaipar, autóipar CH2 OCN ( ) NCO n n=0, 1, 2, 3…

31 MDI alapú PUR Termékek ONGRONAT MDI-Izocianátok CR-30 MDI Nyers MDI
HS-44 MDI Tiszta MDI CL-27 MDI Modifikált MDI

32 P- MDI Termékek Tiszta P-MDI
38°C fölött színtelen, szagtalan viszkózus folyadék. 38°C alatt fehér, vagy halványsárga színű szagtalan, pelyhes szilárd anyag. Felhasználás: Cipőipar, bevonatok, tömítő anyagok, ragasztók, elasztomerek, prepolimerek gyártása. A molekulának léteznek egyéb izomerjei is: 2,4’-metilén-difenil-diizocianát 2,2’-metilén-difenil-diizocianát Modifikált-MDI Világossárga színű, viszkózus folyadék. A modifikált MDI a monomolekulás MDI-nek kémiai folyamatban átalakított formája. OCNCH2NCNCH2NCO

33 Köszönöm a figyelmet!