مقدمة للعمليات الكيميائية البصرية - عملية الإنتاج المستمر للبرج

تعد عملية البرج المستمرة حاليًا إحدى طرق الإنتاج الأكثر تقدمًا لتحضير الإيزوسيانات العضوية. تتميز هذه العملية باستهلاك منخفض للفوسجين، وإنتاجية عالية، وقدرة إنتاجية كبيرة، وجودة منتج مستقرة، وإمكانية الأتمتة والإنتاج على نطاق واسع.

في عملية الإنتاج المستمر للبرج، تشمل المعدات الرئيسية برج الفوسفات، برج التجريد، ومبخر الغشاء الرقيق. تتراوح نسبة الارتفاع إلى القطر لبرج التداخل من 5 إلى 30:1، ومن الناحية المثالية بين 5 و10:1. البرج مزود بحلقات Raschig أو لوحات الاتصال لتعزيز الاتصال بين الغاز والسائل. يزداد توزيع درجة الحرارة في برج الفوسجين تدريجياً من 40°ج في الأعلى ل 180°ج في الأسفل. تعتمد درجة الحرارة السفلية على درجة غليان المذيب: بالنسبة للكلوربنزين، فهي كذلك 130°ج؛ بالنسبة إلى ثنائي كلورو البنزين، فهو كذلك 180°C. وبشكل عام تنقسم درجة حرارة البرج إلى قسمين: الجزء العلوي عند 40-100°ج والجزء السفلي عند 100-180°C. يتم التحكم في درجة حرارة برج التجريد تحت درجة غليان المذيب، مع إدخال الأمونيا الجافة أو غاز الميثان في الأسفل لإزالة حمض الهيدروكلوريك و  COCl ₂ من مادة التفاعل الخاصة ببرج الفوسفات. يعمل مبخر الغشاء الرقيق، والذي يمكن أن يكون عموديًا أو أفقيًا أو فيلمًا متساقطًا أو من النوع الصاعد، على تبخير المذيبات والمواد منخفضة الغليان بالفراغ.

يظهر الرسم البياني التالي تدفق عملية الإنتاج المستمر للبرج.

عملية جديدة للتجانس المستمر للبرج لإنتاج البولي إيزوسيانات

مزايا هذه العملية هي كما يلي:

1  يدخل محلول بولي أمين كلورو بنزين إلى البرج مباشرة للتفاعل، مما يلغي الحاجة إلى معدات ملح البولي أمين ويتغلب على اللزوجة العالية ومشاكل النقل الصعبة لملاط كلوريد البولي أمونيوم.

2. يكون تدفق المواد في برج الفوسجين مستمرًا وحمليًا، مما يساعد على إزالة غاز حمض الهيدروكلوريك المتولد في التفاعل على الفور، مما يؤدي إلى الاستفادة الكاملة من الفوسجين دون الحاجة إلى فوسجين إضافي.

3. يؤدي استخدام مبخر الأغشية الرقيقة من نوع الكاشطة إلى وقت تعرض قصير لدرجات حرارة عالية، مما ينتج عنه عدد أقل من البوليمرات ويضمن انخفاض لزوجة المنتج.

4. يتم إغلاق خط أنابيب العملية بالكامل بمجفف عند المخرج، مما يمنع الرطوبة من دخول النظام والتسبب في تآكل المعدات أو تشابك المنتج والبلمرة.

5. جميع نقاط التحكم في العملية مركزية، مما يسمح بالإنتاج الآلي.

شروط العملية هي كما يلي:

1. تركيز محلول بوليامين كلوروبنزين: 5% - 20%؛

2. نسبة الفوسجين/الأمين المولي: 1.1 - 1.2؛

3. الضغط: جوي أو أعلى قليلاً؛

4. مدة الإقامة في برج الفوسفات: أقل من ساعتين؛

5. توزيع درجة الحرارة: درجة حرارة أعلى البرج 40-50°ج؛ درجة حرارة البرج المتوسطة 100-110°ج؛ درجة حرارة قاع البرج 120-130°C;

6. المذيب: كلوروبنزين، محتوى الماء <100 ملغم/كغم.

تتم العملية تقريبًا كما يلي: يتم قياس محلول البوليامين العضوي وضخه من أعلى البرج، بينما يدخل غاز الفوسجين من الأسفل. كمية الفوسجين المستخدمة هي الكمية النظرية المطلوبة للأمين العضوي أو 10-20% زيادة. يتم تفريغ غاز حمض الهيدروكلوريك والفوسجين المتبقي المتولد في برج الفوسفات بعد تكثيف وإعادة تدوير كلورو البنزين في أعلى البرج، مع تدفق منتجات التفاعل من الأسفل إلى خزان تخزين وسيط. يتم قياس منتج التفاعل الخام، الذي يحتوي على كميات ضئيلة من حمض الهيدروكلوريك وCOCl، وضخه في الجزء العلوي من برج التجريد، مع إدخال غاز النيتروجين الجاف من الأسفل لإزالة حمض الهيدروكلوريك والفوسجين عند درجة حرارة 130-.180°C. يتم تبخير مذيب الأيزوسيانات من قاع برج التجريد بالفراغ لإزالة المذيب. يتم تكثيف المذيب وإعادة تدويره. المنتج الموجود في الجزء السفلي من مبخر الأغشية الرقيقة الفراغي هو إيزوسيانات خام أو PAPI. بالنسبة لأجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة عالية النقاء، يلزم إجراء مزيد من التقطير.