專(zhuān)利名稱(chēng)：用富含乙酸的閃蒸物流將甲醇羰基化的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)加熱閃蒸容器以保持升高的閃蒸蒸氣溫度，通常大于300下而 提供的具有改進(jìn)的效率的乙酸制備方法。通過(guò)本發(fā)明，在粗產(chǎn)物物流內(nèi)乙酸的相對(duì)含量 是增加的，消除純化工藝的瓶頸問(wèn)題。
背景技術(shù)：
通過(guò)甲醇羰基化生產(chǎn)乙酸是本領(lǐng)域眾所周知的。一般來(lái)說(shuō)，甲醇羰基化生產(chǎn)線(xiàn) 包括反應(yīng)器、閃蒸器、純化和循環(huán)。在反應(yīng)器區(qū)段中，在反應(yīng)器內(nèi)，甲醇和一氧化碳與 銠或銥催化劑在均勻的攪拌的液相反應(yīng)介質(zhì)中接觸，以產(chǎn)生乙酸。將甲醇從甲醇緩沖罐 泵送到反應(yīng)器中。該方法高度有效，甲醇轉(zhuǎn)化成乙酸的轉(zhuǎn)化率典型地大于99%。與反應(yīng) 器相連的閃蒸容器將抽出物流閃蒸，以便從反應(yīng)混合物中除去粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物喂入到 純化區(qū)段中，所述純化區(qū)段一般地包括輕餾分或汽提塔，干燥塔，輔助純化和任選地整 理塔。在該方法中，生成含輕餾分，特別是甲基碘、一氧化碳和乙酸甲酯的各種排放物 流，并將其喂入到輕餾分回收區(qū)段中。用溶劑洗滌這些排放物流，以除去輕餾分，將所 述輕餾分返回到體系中或棄置。在各種參考文獻(xiàn)中已經(jīng)注意到可以或可以不加熱在羰基化生產(chǎn)工藝中所使用的 閃蒸容器。參見(jiàn)Clode等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,874,610的第2欄第20-54行；Clode等人的美 國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,750,007的第2欄第40-51行；和Clode等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,990,347的第2欄 第50-57行。此外，還參見(jiàn)Yoneda等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,066,762，它公開(kāi)了 80°C _180°C 的閃蒸溫度(第16欄第40-44行)。然而，還沒(méi)有意識(shí)到，在乙酸工藝中，可使用在相 對(duì)窄的范圍內(nèi)的控溫，以大大地增加粗產(chǎn)物物流內(nèi)乙酸的含量。在常規(guī)的體系中，典型 地絕熱地進(jìn)行閃蒸，和相對(duì)于原料物流存在大的溫降，這是因?yàn)榇之a(chǎn)物的蒸發(fā)熱所致。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，預(yù)料不到地發(fā)現(xiàn)，適中的熱量輸入到閃蒸容器內(nèi)可大大地增加粗 產(chǎn)物物流內(nèi)的乙酸濃度，降低純化和循環(huán)要求。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不是直 觀(guān)上顯然的。在不打算束縛于理論的情況下，認(rèn)為升高的閃蒸溫度將更多的乙酸蒸發(fā)， 且對(duì)閃蒸到粗產(chǎn)物蒸氣物流的輕餾分(甲基碘、乙酸甲酯)的數(shù)量具有很小的影響。因此，在本發(fā)明的一方面中，提供生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括(a)在 第VIII族金屬催化劑和甲基碘促進(jìn)劑存在下，將甲醇或其反應(yīng)性衍生物羰基化，以生產(chǎn)包括乙酸、水、乙酸甲酯和甲基碘的液體反應(yīng)混合物；(b)將該液體反應(yīng)混合物喂入到 保持在減壓下的閃蒸容器內(nèi)；(C)加熱閃蒸容器，同時(shí)并流閃蒸反應(yīng)混合物，以生產(chǎn)粗產(chǎn) 物蒸氣物流，其中選擇該反應(yīng)混合物，并控制流入到閃蒸容器內(nèi)的反應(yīng)混合物的流速以 及供應(yīng)到閃蒸容器內(nèi)的熱量，以便粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在大于300下的溫度下， 和在粗產(chǎn)物蒸氣物流內(nèi)的乙酸濃度大于該物流的70重量％。根據(jù)下述討論，本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


以下參考附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中相同的數(shù)字指示相同的部件。在附圖 中圖1是顯示具有純化作用的甲醇羰基化裝置的示意圖；圖2是顯示反應(yīng)器和閃蒸容器的替代配置的示意圖，其中提供換熱器用以從反 應(yīng)器提供熱量到閃蒸器和在反應(yīng)器與閃蒸器之間的轉(zhuǎn)化器容器中；圖3是用圖解方式舉例說(shuō)明圖1和2的裝置的操作的流程圖；圖4是作為閃蒸器溫度的函數(shù)顯示粗產(chǎn)物蒸氣濃度的圖表；圖5是舉例說(shuō)明閃蒸液體的組成對(duì)閃蒸器溫度的繪圖；圖6是在閃蒸蒸氣內(nèi)各組分的歸一化質(zhì)量流速對(duì)閃蒸溫度的繪圖；圖7是各種物流的質(zhì)量流速對(duì)閃蒸溫度的繪圖；和圖8是舉例說(shuō)明加熱的閃蒸器能耗和成本對(duì)溫度的繪圖。詳述以下參考僅用于例證和舉例說(shuō)明目的的許多實(shí)施方案，詳細(xì)地描述本發(fā)明。在 所附權(quán)利要求書(shū)內(nèi)列出的在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)對(duì)特定實(shí)施方案的改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。除非以下更具體地定義，此處所使用的術(shù)語(yǔ)以其通常含義給出。％，ppm和類(lèi) 似術(shù)語(yǔ)是指重量百分比和按重量計(jì)的百萬(wàn)分之幾份，除非另有說(shuō)明。“減壓”是指比反應(yīng)器容器低的壓力。經(jīng)歷閃蒸的“類(lèi)似”物流是指相同組成的原料物流，所述原料物流得到具有與 閃蒸蒸氣內(nèi)的乙酸相同流速的產(chǎn)物物流。參見(jiàn)表1-7。在高壓側(cè)，盡可能接近閃蒸器入口的實(shí)際溫度測(cè)量進(jìn)入閃蒸器內(nèi)的反應(yīng)混合物 的原料溫度?？墒褂萌魏魏线m的儀表裝置。盡可能接近閃蒸器容器的蒸氣出口的實(shí)際溫度測(cè)量粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度。與本發(fā)明結(jié)合使用的第VIII族催化劑金屬可以是銠和/或銥催化劑?？梢匀魏?合適的形式添加銠金屬催化劑，以便銠如本領(lǐng)域眾所周知那樣作為包括[Rh(CO)2I2]-陰離 子的平衡混合物形式在催化劑溶液內(nèi)。當(dāng)銠溶液在反應(yīng)器的富含一氧化碳的環(huán)境內(nèi)時(shí)， 銠的溶解度通常得到保持，因?yàn)殂?羰基碘陰離子物質(zhì)通?？扇苡谒鸵宜嶂小Ｈ欢?， 當(dāng)轉(zhuǎn)移到如典型地存在于閃蒸器、輕餾分塔等內(nèi)那樣的貧一氧化碳的環(huán)境中時(shí)，平衡銠 /催化劑組合物改變，因?yàn)榭色@得較少的一氧化碳。銠以例如RhI3形式沉淀；關(guān)于在反 應(yīng)器下游夾帶的銠形式的細(xì)節(jié)沒(méi)有得到很好地了解。碘化物鹽有助于減輕在所謂的“低 水”條件下在閃蒸器內(nèi)沉淀，如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到的那樣。
保持在此處所述的方法的反應(yīng)混合物內(nèi)的碘化物鹽可以是堿金屬或堿土金屬或 季銨或鎮(zhèn)鹽的可溶鹽形式。在某些實(shí)施方案中，催化劑助促進(jìn)劑是碘化鋰，乙酸鋰，或 其混合物。鹽助促進(jìn)劑可以以非碘化物鹽或配體(它將生成碘化物鹽)形式添加。碘化 物催化劑穩(wěn)定劑可直接引入到反應(yīng)體系內(nèi)?；蛘撸稍簧傻饣稃}，因?yàn)樵诜磻?yīng)體 系的操作條件下，寬范圍的非碘化物鹽前體將與甲基碘反應(yīng)，以生成相應(yīng)的助促進(jìn)劑碘 化物鹽穩(wěn)定劑。關(guān)于碘化物鹽生成的額外細(xì)節(jié)，參見(jiàn)Smith等人的美國(guó)專(zhuān)利5,001,259， Smith等人的5,026,908 ；和同樣是Smith等人的5,144,068，其公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)參考引 入。視需要，碘化物鹽可以以氧化膦或任何有機(jī)配體形式添加。這些化合物和其他配體 在甲基碘存在下，在升高的溫度下通常經(jīng)歷季化，以得到保持碘陰離子濃度的合適鹽。在液體羰基化反應(yīng)組合物內(nèi)的銥催化劑可包含在液體反應(yīng)組合物內(nèi)可溶的任 何含銥的化合物?？蓪灤呋瘎┮栽谝后w反應(yīng)組合物內(nèi)溶解或者可轉(zhuǎn)化成可溶形式的 任何合適形式加入到用于羰基化反應(yīng)的液體反應(yīng)組合物中。可加入到液體反應(yīng)組合物 內(nèi)的合適的含銥化合物的實(shí)例包括IrCl3、IrI3> IrBr3、[Ir(CO)2I]2、[Ir(CO)2Cl]2、 [Ir(CO) 2Br]2> [Ir (CO) 2Ι2] +、[Ir (CO) 2Βγ2] \ [Ir (CO) 2Ι4] +、[Ir (CH3) I3 (CO2) +、 Ir4(CO)12、IrCl3 · 3H20、IrBr3 · 3H20、Ir4(CO) 12> 銥金屬、Ir2O3、Ir(acac) (CO)2、 Ir(acac)3、乙酸銥、[Ir3O (OAc)6 (H2O) 3][OAc]和六氯銥酸[H2IrCl6]。銥的不含氯化物的絡(luò) 合物，例如乙酸鹽、草酸鹽和乙酰乙酸鹽，通常用作起始材料。銥催化劑在液體反應(yīng)組 合物內(nèi)的濃度可以是100-6000ppm。使用銥催化劑將甲醇羰基化是眾所周知的，且通常 公開(kāi)于下述美國(guó)專(zhuān)利 5,942,460 ； 5,932,764、5,883,295、5,877,348、5,877,347 和 5,696,284 中，其公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)參考引入到本申請(qǐng)內(nèi)，就如同它們?nèi)脑诖肆谐鲆粯印＜谆庥米鞔龠M(jìn)劑。優(yōu)選地，在液體反應(yīng)組合物內(nèi)甲基的濃度為1-50重量％， 優(yōu)選2-30重量％。促進(jìn)劑可與鹽穩(wěn)定劑/助促進(jìn)劑化合物結(jié)合，所述鹽穩(wěn)定劑/助促進(jìn)劑化合物可 包括第IA族或第IIA族金屬的鹽，或季銨或鎮(zhèn)鹽。尤其優(yōu)選碘化物或乙酸鹽，例如碘化 鋰或乙酸鋰。其他促進(jìn)劑和助促進(jìn)劑可用作本發(fā)明催化體系的一部分，如歐洲專(zhuān)利公布 EP0849248中所述，其公開(kāi)內(nèi)容在此通過(guò)參考引入。合適的促進(jìn)劑選自釕、鋨、鎢、 錸、鋅、鎘、銦、鎵、汞、鎳、鉬、釩、鈦、銅、鋁、錫、銻，和更優(yōu)選選自釕和鋨。 具體的助促進(jìn)劑公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6627770中，其全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)參考引入。促進(jìn)劑可以有效量直到它在液體反應(yīng)組合物和/或從乙酸回收段循環(huán)到羰基化 反應(yīng)器的任何液體工藝物流內(nèi)的溶解度極限存在。當(dāng)使用時(shí)，促進(jìn)劑在液體反應(yīng)組合 物內(nèi)合適地以促進(jìn)劑與金屬催化劑的摩爾比是
1，優(yōu)選[2-10] 1，更優(yōu)選 [2-7.5] 1存在。合適的促進(jìn)劑濃度是400-5000ppm?？衫缃Y(jié)合在含反應(yīng)溶劑(典型地乙酸)、甲醇和/或其反應(yīng)性衍生物、可溶性 銠催化劑、至少有限濃度的水的均相催化反應(yīng)體系內(nèi)，用一氧化碳將甲醇羰基化，來(lái)理 解本發(fā)明。當(dāng)甲醇和一氧化碳連續(xù)喂入到反應(yīng)器中時(shí)，羰基化反應(yīng)進(jìn)行。一氧化碳反應(yīng) 物可以基本上是純的或者可含有惰性雜質(zhì)，例如二氧化碳、甲烷、氮?dú)?、稀有氣體、水 和C1-C4鏈烷屬烴。在一氧化碳內(nèi)和通過(guò)水煤氣變換反應(yīng)原位生成的氫氣的存在優(yōu)選保 持低，例如小于1巴分壓，因?yàn)闅錃獾拇嬖诳蓪?dǎo)致形成氫化產(chǎn)物。在反應(yīng)內(nèi)一氧化碳的分壓合適地為1-70巴，優(yōu)選1-35巴，和最優(yōu)選1-15巴。羰基化反應(yīng)的壓力合適地為10-200巴，優(yōu)選10-100巴，最優(yōu)選15_50巴。羰 基化反應(yīng)的溫度合適地為100-300°C，優(yōu)選為150-220°C。典型地，在液相反應(yīng)中，在約 150-200°C的溫度和約20-約50巴的總壓力下制備乙酸。典型地在反應(yīng)混合物內(nèi)包括乙酸作為反應(yīng)用溶劑。甲醇的合適的反應(yīng)性衍生物包括乙酸甲酯、二甲醚、甲酸甲酯和甲基碘。甲醇 及其反應(yīng)性衍生物的混合物可在本發(fā)明的方法中用作反應(yīng)物。優(yōu)選地，甲醇和/或乙酸 甲酯用作反應(yīng)物。至少一些甲醇和/或其反應(yīng)性衍生物將通過(guò)與乙酸產(chǎn)物或溶劑反應(yīng)， 轉(zhuǎn)化成乙酸甲酯，和因此在液體反應(yīng)組合物內(nèi)以乙酸甲酯形式存在。在液體反應(yīng)組合物 內(nèi)乙酸甲酯的濃度合適地為0.5-70wt%，優(yōu)選0.5-50wt%，更優(yōu)選l_35wt%，和最優(yōu)選 l-20wt%。可例如通過(guò)甲醇反應(yīng)物和乙酸產(chǎn)物之間的酯化反應(yīng)，在液體反應(yīng)組合物內(nèi)原位 形成水?？蓪⑺c液體反應(yīng)組合物內(nèi)的其他組分一起引入到羰基化反應(yīng)器內(nèi)或者獨(dú)立地 引入。水可與從反應(yīng)器中引出的反應(yīng)組合物中的其他組分分離，且可以以受控量循環(huán)， 以保持水在液體反應(yīng)組合物內(nèi)所要求的濃度。優(yōu)選地，保持在液體反應(yīng)組合物內(nèi)的水的 濃度為0.1-16wt%，更優(yōu)選l_14wt%，最優(yōu)選l_10wt%。典型地從反應(yīng)器中引出反應(yīng)液體，并使用下文所述的轉(zhuǎn)化器以及閃蒸容器，在 一步或多步工藝中閃蒸。來(lái)自閃蒸器的粗蒸氣工藝物流被輸送到純化系統(tǒng)中，所述純化 系統(tǒng)通常包括至少一個(gè)輕餾分塔和脫水塔。通過(guò)參考圖1，進(jìn)一步理解本發(fā)明，圖1是舉例說(shuō)明典型的羰基化方法和裝置的 示意圖。圖1中示出了羰基化系統(tǒng)10，它包括配有包括甲醇緩沖罐16和一氧化碳原料管 線(xiàn)18的原料系統(tǒng)14的反應(yīng)器12。催化劑貯罐系統(tǒng)包括甲基碘儲(chǔ)存容器20以及催化劑儲(chǔ) 存罐22。反應(yīng)器12配有排放口 24和任選的排放口 24a。反應(yīng)器12與閃蒸容器26通過(guò) 導(dǎo)管28和任選地經(jīng)由排放口 24a相連。閃蒸器本身與純化區(qū)段30相連，所述純化區(qū)段 30包括輕餾分或汽提塔32，脫水塔34和強(qiáng)酸、銀交換的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂床36 (它從產(chǎn)物 中除去碘化物)。據(jù)報(bào)道可使用陰離子交換樹(shù)脂替代銀交換的強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，以除 去碘化物。參見(jiàn)英國(guó)專(zhuān)利號(hào)G 2112394A，以及美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5416237的第7欄第54行以 后，它教導(dǎo)了使用4-乙烯基吡啶樹(shù)脂除去碘化物。典型地從反應(yīng)器頂部排放氣態(tài)吹掃物流，以防止氣態(tài)副產(chǎn)物，例如甲烷、二氧 化碳和氫氣累積，和在給定的總反應(yīng)器壓力下保持設(shè)定的一氧化碳分壓。任選地(正 如中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL 92108244.4中所例述)，可使用位于反應(yīng)器和閃蒸器容器之間的所謂的
“轉(zhuǎn)化器”反應(yīng)器，如圖1所示且進(jìn)一步結(jié)合圖2所討論那樣。任選地，可通過(guò)閃蒸器 底部液體或輕餾分塔的下部，排放氣態(tài)吹掃物流，以提高銠的穩(wěn)定性，和/或可將它們 與其他氣態(tài)工藝排放物(例如，純化塔頂部接收器排放物)合并，之后滌氣。這些變化 方案合適地在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如根據(jù)所附權(quán)利要求書(shū)和隨后的說(shuō)明書(shū)將會(huì)意識(shí)到的那 樣。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到的那樣，在純化列內(nèi)遇到的不同的化學(xué)環(huán)境可能 要求不同的冶金學(xué)。例如，在輕餾分塔的出口處的設(shè)備可能將要求鋯容器，因?yàn)楣に囄?流具有腐蝕性質(zhì)，而不銹鋼容器對(duì)于在其中條件較不腐蝕性很多的脫水塔下游布置的設(shè)備來(lái)說(shuō)可能是足夠的。在充分混合下，在高的一氧化碳分壓下，將一氧化碳和甲醇連續(xù)引入到反應(yīng)器 12內(nèi)。從反應(yīng)器中排放非可冷凝的副產(chǎn)物，以保持最佳的一氧化碳分壓。在驟燃之前， 處理反應(yīng)器廢氣，以回收反應(yīng)器的可冷凝物，即甲基碘。甲醇和一氧化碳效率分別通常 大于約98%和90%。如根據(jù)以上所述的Smith等人的專(zhuān)利將理解的那樣，該工藝的主要 低效之處是通過(guò)水煤氣變換反應(yīng)并流制備二氧化碳和氫氣。反應(yīng)混合物的物流通過(guò)導(dǎo)管28連續(xù)地從反應(yīng)器喂入到閃蒸器26中。通過(guò)閃蒸 器，產(chǎn)物乙酸和大多數(shù)輕餾分(甲基碘、乙酸甲酯和水)從反應(yīng)器催化劑溶液中分離，并 在單一階段閃蒸中，粗的工藝物流38與溶解的氣體一起被運(yùn)送到蒸餾或純化區(qū)段30內(nèi)。 催化劑溶液經(jīng)由導(dǎo)管40循環(huán)到反應(yīng)器內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，例如通過(guò)夾套或線(xiàn)圈，采用蒸汽 加熱閃蒸器，以便升高物流38的溫度。如果更方便的話(huà)，可使用替代的加熱方式，例如 電加熱或輻射(微波)加熱。乙酸的純化典型地包括在輕餾分塔，脫水塔和任選地重餾分塔內(nèi)蒸餾。來(lái)自閃 蒸器的粗蒸氣工藝物流38被喂入到輕餾分塔32內(nèi)。甲基碘、乙酸甲酯和一部分水在輕 餾分塔內(nèi)的塔頂冷凝，以在接收器42內(nèi)形成兩相(有機(jī)相和水相)。塔頂液相都經(jīng)由循 環(huán)管線(xiàn)44返回到反應(yīng)區(qū)段內(nèi)。任選地，來(lái)自輕餾分塔的液體循環(huán)物流45也可返回到反 應(yīng)器內(nèi)。從輕餾分塔32的側(cè)面引出純化的工藝物流50并喂入到脫水塔34內(nèi)。來(lái)自這一 塔的水和一些乙酸分離并經(jīng)由所示的循環(huán)管線(xiàn)44循環(huán)到反應(yīng)體系中。來(lái)自脫水塔34的 純化和干燥的工藝物流52喂入樹(shù)脂床36并如所示在56處從中取出產(chǎn)物。羰基化系統(tǒng) 10使用僅僅兩個(gè)主要的純化塔且優(yōu)選如Scates等人的名稱(chēng)為“Low Energy Carbonylation Process"的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6657078中更加詳細(xì)地描述那樣操作，在此通過(guò)參考引入其公開(kāi) 內(nèi)容。通常視需要使用額外的塔，這取決于系統(tǒng)。圖2示出了在其間具有轉(zhuǎn)化器容器12a以及具有換熱器60和低壓蒸汽閃蒸容器 62的反應(yīng)器/閃蒸器的替代布局。反應(yīng)器12和閃蒸器26如上所述操作。在18a、18處 將甲醇和一氧化碳提供到反應(yīng)器12中，并在28a處引出液體反應(yīng)混合物并將其提供到轉(zhuǎn) 化器容器12a中，所述轉(zhuǎn)化器容器12a排放含輕餾分的氣體到滌氣器(未示出)中。排 放的氣體可用甲醇滌氣，并返回到反應(yīng)器中。轉(zhuǎn)化器12a給閃蒸器26喂料，在此壓力降 低并閃蒸為粗產(chǎn)物物流38。通過(guò)管線(xiàn)40、44提供向反應(yīng)器的循環(huán)，如以上結(jié)合圖1所討 論的那樣。通過(guò)從蒸汽閃蒸容器62提供的低壓蒸汽供應(yīng)64，加熱閃蒸器26，所述蒸汽閃蒸 容器62由換熱器60喂料。采用合適的冶金術(shù)，制造換熱器64，并經(jīng)由管線(xiàn)66從反應(yīng)器 12接收熱的催化混合物以及經(jīng)由管線(xiàn)68接收蒸汽冷凝物。通過(guò)熱的催化劑加熱冷凝物， 所述熱的催化劑本身要求冷卻，因?yàn)轸驶磻?yīng)的放熱性質(zhì)。經(jīng)加熱的冷凝物經(jīng)由管線(xiàn) 70被供應(yīng)到容器62中，在此它被閃蒸為(低壓)蒸汽并如上所示用于加熱閃蒸器26。因此，圖2所示的換熱器64對(duì)反應(yīng)器提供冷卻和對(duì)閃蒸器提供熱量，這將降低 總的能量成本，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的?？梢曅枰?，將一氧化碳直接加入到轉(zhuǎn)化器12a中，或者可視需要稍微在之前(上 游)或之后(下游)添加，以便穩(wěn)定催化劑溶液和消耗任何未反應(yīng)的甲醇。這種布局的細(xì)節(jié)參見(jiàn)歐洲專(zhuān)利號(hào)EP0759419以及Denis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5770768，其公開(kāi)內(nèi)容在此 通過(guò)參考引入。不管是否應(yīng)用從反應(yīng)器到閃蒸器的熱傳遞，本發(fā)明通過(guò)在粗產(chǎn)物蒸氣物流內(nèi)提 供較高濃度的乙酸，顯著提高了系統(tǒng)的效率，這根據(jù)隨后的討論將會(huì)意識(shí)到。對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)，圖1所示和圖2例示的羰基化裝置可如圖3所示圖解表 示。在圖3中，加到反應(yīng)器的原料指示為物流1，和加到閃蒸器的液體物流指示為物流 2，提供到分離塔的粗產(chǎn)物蒸氣物流指示為物流3和經(jīng)純化的產(chǎn)物物流標(biāo)記為物流4。物 流5代表來(lái)自閃蒸器的催化劑循環(huán)物流，和物流6代表從純化工藝循環(huán)到反應(yīng)器的循環(huán)。圖3 —般性舉例說(shuō)明了甲醇羰基化工藝的兩個(gè)主要的低效方面；催化劑循環(huán)(5) 和純化工藝循環(huán)(6)。這些內(nèi)部“飛輪”都是能耗高和投資大的，且可通過(guò)改進(jìn)閃蒸器 的性能-通過(guò)確保輸送到純化工藝(3)內(nèi)的蒸氣物流具有按比例較多的HAc和較少的“非 產(chǎn)物”組分(H2CK MeAc、Mel)，而最小化。這可通過(guò)提供熱量輸入以提高閃蒸器的操 作溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一構(gòu)思的益處舉例說(shuō)明于下述實(shí)施例中。使用半經(jīng)驗(yàn)?zāi)M器，研究閃蒸溫度的影響，同時(shí)保持蒸氣物流(3)內(nèi)HAc的質(zhì) 量流恒定。以下針對(duì)離開(kāi)閃蒸器的蒸氣(3)和液體(5)，示出了物流組成。閃蒸器入口 基礎(chǔ)為 387 °F、400psig 下的物流，其含有 8.1wt% Mel、2.9wt% MeAc、75.7wt% HAc> 2.8wt% H2O和10.6wt% LiL· 閃蒸溫度(蒸氣物流的溫度)從絕熱(297 0F )變化到等溫 (387 T ),所有情況下，在25psig下。在表1-7和圖4-7中列出了結(jié)果。表1-對(duì)比例A-閃蒸器的絕熱操作
權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括(a)在第VIII族金屬催化劑和甲基碘促進(jìn)劑存在下，將甲醇或其反應(yīng)性衍生物羰基 化，以生產(chǎn)包括乙酸、水、乙酸甲酯和甲基碘的液體反應(yīng)混合物；(b)將該液體反應(yīng)混合物喂入到保持在減壓下的閃蒸容器內(nèi)；(c)加熱閃蒸容器，同時(shí)并流閃蒸反應(yīng)混合物，以生產(chǎn)粗產(chǎn)物蒸氣物流，其中選擇該反應(yīng)混合物，并控制流入到閃蒸容器內(nèi)的反應(yīng)混合物的流速以及供應(yīng)到 閃蒸容器內(nèi)的熱量，以便粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在大于300下的溫度下，和在粗產(chǎn) 物蒸氣物流內(nèi)的乙酸濃度大于該物流的70重量％。
2.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在大于300下并小于 400 °F的溫度下。
3.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在大于300下并小于 350 °F的溫度下。
4.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中反應(yīng)混合物內(nèi)的水量保持在反應(yīng)混合物的1重 量％ -10重量％的水平下，和反應(yīng)混合物進(jìn)一步包含碘化物鹽助促進(jìn)劑。
5.權(quán)利要求4的羰基化方法，其中碘化物鹽助促進(jìn)劑的存在量使得產(chǎn)生占反應(yīng)混合物 的約4重量％ -約20重量％的碘陰離子濃度。
6.權(quán)利要求4的羰基化方法，其中碘化物鹽助促進(jìn)劑是碘化物鹽的混合物。
7.權(quán)利要求4的羰基化方法，其中以碘化物配體前體形式將碘化物鹽助促進(jìn)劑提供到 反應(yīng)混合物中。
8.權(quán)利要求5的羰基化方法，其中反應(yīng)混合物內(nèi)的水量保持在反應(yīng)混合物的1重 量％ -5重量％的水平下。
9.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中第VIII族金屬催化劑選自銠催化劑和銥催化劑。
10.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中第VIII族金屬催化劑是銠催化劑，且在反應(yīng)混合 物的存在濃度為反應(yīng)混合物的按重量計(jì)約300ppm_約5000ppm。
11.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中在10-100巴的表壓下進(jìn)行羰基化。
12.權(quán)利要求1的羰基化方法，其中閃蒸容器保持在約0.25-約3巴的表壓下。
13.用于生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括(a)在第VIII族金屬催化劑和甲基碘促進(jìn)劑存在下，將甲醇或其反應(yīng)性衍生物羰基 化，以生產(chǎn)包括乙酸、水、乙酸甲酯和甲基碘的液體反應(yīng)混合物；(b)將該液體反應(yīng)混合物在原料溫度下喂入到保持在減壓下的閃蒸容器內(nèi)；(C)加熱閃蒸容器，同時(shí)并流閃蒸反應(yīng)混合物，以生產(chǎn)粗產(chǎn)物蒸氣物流，其中選擇該反應(yīng)混合物，并控制流入到閃蒸容器內(nèi)的反應(yīng)混合物的流速以及供應(yīng)到 閃蒸容器的熱量，以便粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體反應(yīng)混合 物的原料溫度低了少于90 °F的溫度下，和在粗產(chǎn)物蒸氣物流內(nèi)的乙酸濃度大于該粗產(chǎn)物 蒸氣物流的70重量％。
14.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中選擇反應(yīng)混合物，并控制其流速以及供應(yīng)到閃蒸 器的熱量，以便粗產(chǎn)物物流具有占該物流的至少75重量％的乙酸濃度。
15.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中選擇反應(yīng)混合物，并控制其流速以及供應(yīng)到閃蒸 器的熱量，以便粗產(chǎn)物物流具有占該物流的至少80重量％的乙酸濃度。
16.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中選擇反應(yīng)混合物，并控制其流速以及供應(yīng)到閃蒸 器的熱量，以便粗產(chǎn)物物流具有占該物流的80重量％ -85重量％的乙酸濃度。
17.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體 反應(yīng)混合物物流的溫度低了少于85 T。
18.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體 反應(yīng)混合物物流的溫度低了少于80 T。
19.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體 反應(yīng)混合物物流的溫度低了少于75 T。
20.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體 反應(yīng)混合物物流的溫度低了少于65 T。
21.權(quán)利要求13的羰基化方法，其中粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體 反應(yīng)混合物物流的溫度低了少于60 T。
22.用于生產(chǎn)乙酸的裝置，該裝置包括(a)用于在第VIII族金屬催化劑和甲基碘促進(jìn)劑存在下，將甲醇或其反應(yīng)性衍生物羰 基化，以生產(chǎn)包括乙酸、水、乙酸甲酯和甲基碘的液體反應(yīng)混合物的反應(yīng)器；(b)適于接收反應(yīng)混合物物流并在減壓下將反應(yīng)混合物閃蒸以產(chǎn)生粗產(chǎn)物蒸氣物流的 閃蒸容器；和(c)與所述反應(yīng)器和所述閃蒸容器連接的傳熱系統(tǒng)，其操作用于將熱量從反應(yīng)器傳遞 到閃蒸容器，以便與經(jīng)歷絕熱閃蒸的類(lèi)似物流的溫度相比升高粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其進(jìn)一步包括與所述反應(yīng)器和所述閃蒸器連接的轉(zhuǎn)化器容器。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其進(jìn)一步包括適于接收所述粗產(chǎn)物物流并從中除去乙酸 甲酯和甲基碘以產(chǎn)生經(jīng)純化的產(chǎn)物物流的分離塔。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其進(jìn)一步包括適于接收所述來(lái)自分離塔的經(jīng)純化的產(chǎn)物 物流并從中除去水的干燥塔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括(a)在第VIII族金屬催化劑和甲基碘促進(jìn)劑存在下，將甲醇或其反應(yīng)性衍生物羰基化，以生產(chǎn)包括乙酸、水、乙酸甲酯和甲基碘的液體反應(yīng)混合物；(b)將該液體反應(yīng)混合物在原料溫度下喂入到保持在減壓下的閃蒸容器內(nèi)；(c)加熱閃蒸容器，同時(shí)并流閃蒸反應(yīng)混合物，以生產(chǎn)粗產(chǎn)物蒸氣物流，其中選擇該反應(yīng)混合物，并控制流入到閃蒸容器內(nèi)的反應(yīng)混合物的流速以及供應(yīng)到閃蒸容器內(nèi)的熱量，以便粗產(chǎn)物蒸氣物流的溫度保持在比喂入到閃蒸器內(nèi)的液體反應(yīng)混合物的原料溫度低了少于32.2℃(90℉)的溫度下，和在粗產(chǎn)物蒸氣物流內(nèi)的乙酸濃度大于該粗產(chǎn)物蒸氣物流的70重量％。
文檔編號(hào)C07C51/12GK102015088SQ200980115410
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者J·J·帕特 申請(qǐng)人:國(guó)際人造絲公司