Introdução aos Processos Químicos Ópticos - Processo de Produção Contínua em Torre

O processo contínuo em torre é atualmente um dos métodos de produção mais avançados para a preparação de isocianatos orgânicos. Este processo é caracterizado pelo baixo consumo de fosgênio, alto rendimento, grande capacidade de produção, qualidade de produto estável e potencial para automação e produção em larga escala.

No processo de produção contínua da torre, os principais equipamentos incluem a torre de fosgenação, a torre de decapagem e o evaporador de filme fino. A relação altura/diâmetro da torre de fosgenação varia de 5 a 30:1, idealmente entre 5 e 10:1. A torre é equipada com anéis Raschig ou placas de contato para melhorar o contato gás-líquido. A distribuição de temperatura na torre de fosgenação aumenta gradualmente de 40°C no topo para 180°C na parte inferior. A temperatura inferior depende do ponto de ebulição do solvente: para o clorobenzeno, é 130°C; para o-diclorobenzeno, é 180°C. Geralmente, a temperatura da torre é dividida em duas seções: a parte superior a 40-100°C e a parte inferior em 100-180°C. A temperatura da torre de extração é controlada abaixo do ponto de ebulição do solvente, com amônia seca ou gás metano introduzido no fundo para remover HCl e  COCl ₂ do material de reação da torre de fosgenação. O evaporador de filme fino, que pode ser do tipo vertical, horizontal, filme descendente ou filme ascendente, serve para evaporar a vácuo o solvente e as substâncias de baixo ponto de ebulição.

O fluxo do processo de produção contínua da torre é mostrado no diagrama a seguir.

Novo Processo de Fosgenação Contínua em Torre para Produção de Poliisocianatos

As vantagens deste processo são as seguintes:

1  A solução de poliamina clorobenzeno entra diretamente na torre para reação, eliminando a necessidade de equipamento de sal de poliamina e superando a alta viscosidade e os difíceis problemas de transporte da pasta de cloreto de poliamônio.

2. O fluxo de material na torre de fosgenação é contínuo e convectivo, o que ajuda a remover prontamente o gás HCl gerado na reação, aproveitando ao máximo o fosgênio sem a necessidade de fosgênio adicional.

3. A utilização de um evaporador de filme fino do tipo raspador resulta em curto tempo de exposição a altas temperaturas, produzindo menos polímeros e garantindo baixa viscosidade do produto.

4. Toda a tubulação do processo é vedada com secador na saída, evitando que a umidade entre no sistema e provoque corrosão do equipamento ou reticulação e polimerização do produto.

5. Todos os pontos de controle do processo são centralizados, permitindo a produção automatizada.

As condições do processo são as seguintes:

1. Concentração de solução de poliamina clorobenzeno: 5% - 20%;

2. Razão molar fosgénio/amina: 1,1 - 1,2;

3. Pressão: atmosférica ou ligeiramente superior;

4. Tempo de residência na torre de fosgenação: menos de 2 horas;

5. Distribuição de temperatura: temperatura superior da torre 40-50°C; temperatura média da torre 100-110°C; temperatura inferior da torre 120-130°C;

6. Solvente: clorobenzeno, teor de água <100 mg/kg.

O processo é aproximadamente o seguinte: a solução de poliamina orgânica é dosada e bombeada do topo da torre, enquanto o fosgênio entra pela parte inferior. A quantidade de fosgénio utilizada é a quantidade teórica necessária para a amina orgânica ou um excesso de 10-20%. O gás HCl e o fosgênio residual gerados na torre de fosgenação são descarregados após condensação e reciclagem do clorobenzeno no topo da torre, com os produtos da reação fluindo da parte inferior para um tanque de armazenamento intermediário. O produto bruto da reação, contendo vestígios de HCl e COCl, é medido e bombeado para a parte superior da torre de extração, com gás nitrogênio seco introduzido pela parte inferior para remover HCl e fosgênio a 130-180°C. O solvente isocianato do fundo da torre de extração é evaporado a vácuo para remover o solvente. O solvente é condensado e reciclado. O produto da parte inferior do evaporador de película fina a vácuo é isocianato bruto ou PAPI. Para MDI de alta pureza, é necessária destilação adicional.