通过乙烷氧化制备乙酸的方法技术

本公开和发明专利技术涉及通过乙烷氧化制备乙酸的方法，包括制备包含非常低浓度的甲酸杂质的高纯度乙酸。更具体地，本文描述了生产乙酸的方法，包括：a.通过乙烷氧化由乙烷生产包含甲酸的粗乙酸组合物；并且之后b.通过结晶除去甲酸来纯化所述粗乙酸组合物，从而获得纯化的乙酸组合物；其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，低于按重量计0.2％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过乙烷氧化制备乙酸的方法相关申请的引用本申请要求于2013年5月13日提交的美国临时申请第61/822,674号的权益，通过引用将其整体结合于本文中。
本公开和专利技术涉及通过乙烷氧化制备乙酸的方法，包括制备包含非常低浓度的甲酸杂质的高纯度乙酸。
技术介绍
乙烷，C2H6，在室温下无色无味的烃气体，在自然界是常见的，且可以在天然气纯化过程中，或作为各种石油精炼过程的副产物(诸如来自高级烃的催化裂解)，以工业规模分离。然而，乙烷的价值和/或价格，不论是作为燃料还是作为制造其他石油化学品(诸如乙烯或乙酸)的潜在原料，目前相对较低。乙酸，CH3-CO2H，是以每年数亿吨水平生产的全球化商品，作为乙酸乙烯酯单体和聚合物的前体，以及用于制造各种乙酸酯溶剂和其他化学品。虽然近年来已经开发并商业化采用了许多制造乙酸的方法，通过甲醇羧化生产乙酸目前在化学品工业中是主流。在那些方法中，将甲烷或煤转化为合成气(氢气和一氧化碳的混合物)，然后将合成气催化转化为甲醇，然后将其与(自合成气中分离的)一氧化碳在碘化铑或铱催化剂的存在下反应，以生产乙酸。虽然现代的甲醇羧化方法是非常高效的，它们也需要多个步骤以及使用高成本的耐腐蚀的构造材料。因此，制造乙酸的更简单且资金强度较低的方法对于本行业仍具有潜在的兴趣，特别是由于最近，已经发现了高效的催化剂(其用于氢化乙酸以制造用作机动车燃料组分的乙醇)，因此从长远角度看乙酸市场的持续扩展是可以预期的。虽然乙烷氧化方法产生较少种类和量的比乙醇更重的杂质，乙烷氧化方法还易于产生相对大量的甲酸，由于其化学及物理特性与乙酸相似，使其很难与乙酸分离，尤其是生产含有非常低水平的甲酸的非常高纯度的乙酸。乙酸中甚至较低水平的甲酸也是不希望的，因为甲酸会促进用于制造和储存乙酸的金属容器的腐蚀。因此，对于用于制造高纯度乙酸的新型且廉价的方法仍存在需要。申请人通过应用用于纯化通过乙烷氧化制成的乙酸的结晶技术，已经开发了这类新方法。
技术实现思路
根据本专利技术的目的，如在本文中实施和广泛描述的，在一些方面中，本专利技术通过提供用于纯化酸的方法满足了这些和其他需要。在另一方面中，提供了用于纯化丙烯酸和/或乙酸的方法。在一些方面中，本专利技术是针对用于生产乙酸的方法，包括：通过乙烷氧化由乙烷生产包含甲酸的粗乙酸组合物；并且之后通过结晶除去甲酸来纯化粗乙酸组合物，从而获得纯化的乙酸组合物；其中甲酸以基于纯化的乙酸组合物的总重量，低于按重量计0.2％的量存在于纯化的乙酸组合物中。在本文中描述和/或要求保护的用于生产乙酸的方法具有许多方面和变化，当结合相关领域的普通技术人员的知识阅读时，从本说明书的公开中将是显而易见的。然而，本说明书的公开以及紧接的下文中所写的描述并不旨在限制在此处所附的权利要求在以下说明书中将部分地阐述其它优势，且通过本说明书，一部分将是显而易见的，或者可以通过如下所述的方面的实践来了解。如下所述的优点将借助于尤其在所附权利要求中指出的化学成分、方法，和它们的组合来实现和获得。应理解的是，上述一般性说明和下面的详细说明二者都仅是示例性和说明性的，而不是限制性的。附图说明引入并构成本说明书一部分的附图显示了几个方面并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。该图示出了在乙酸重量百分比和结晶温度的范围内乙酸/水混合物结晶的相图。具体实施方式本文公开了可以用于，可以与其结合使用，可以用于公开方法的制备，或作为公开方法和组合物的产物的材料、化合物、组合物，以及组分。应理解的是，当公开了这些步骤、材料与器件的组合、子集、交互作用、组等时，虽然不能明确地公开这些步骤、材料，和器件的每个不同的单独的和集合的组合和改变的具体引用，本文对每一种进行了专门的考虑和描述。例如，如果公开并论述了催化剂成分，并论述了该成分的多种替代的固态形式，该催化剂成分和固态形式的每种和所有的可能的组合和改变被特别地考虑，除非明确地指出相反。此概念应用于本公开的所有方面，包括但不限于，在制造和使用本公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可以进行的多种另外的步骤，应理解的是，这些另外步骤的每一个可以与本公开方法的任何具体方面或方面的组合一起，或以任何顺序进行，而且每个这种组合或顺序是具体考虑的，且应当认为是公开的。在本说明书中和在随附的权利要求中，提及了许多术语，应该对它们进行定义以具有以下含义：必须指出的是，除非上下文另外清楚地指出，否则如在说明书和所附的权利要求书中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物。因此，例如，提及的酸包括酸的混合物。“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该描述包括所述事件或状况发生的情况和不发生的情况。例如，短语“可选取代的低级烷基”指该低级烷基可以或不可以被取代，且该描述包括未取代的低级烷基和存在取代的低级烷基两者。范围在本文中可以表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。作为默认，除非在本文中指出了另一种含义，或这种含义对于本领域普通技术人员是明显不恰当的，当术语“约”与特定值相连使用时，约可以指该值本身加上或减去约10％的所述特定值。当表示范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到其他特定值。类似地，当数值表示为近似值时(通过使用前置词“约”)，将要理解的是，该特定值形成另一个方面。应进一步理解的是，每个范围的端点与其他端点相关又独立于其他端点是重要的。在说明书和随附的权利要求中提及的组合物或制品中的特定要素或成分的重量份，表示该组合物或制品中要素或成分与任何其它要素或成分之间的重量关系(以重量份表示)。因此，在包含2重量份的成分X和5重量份的成分Y的化合物中，X和Y以2：5的重量比存在，并且以这种比例存在而不管化合物中是否含有另外的成分。除非明确指出相反，成分的重量百分数是基于包含成分的制剂或组合物的总重量。然而本文中描述的用于生产乙酸的多种方法的各方面，确实包含以上示出的至少两种，且还可以含有另外的步骤，和/或如以下所写的说明书和随附所写的从属权利要求所进一步描述的限制。在所描述的方法的许多变化中，在气相中由气体反应物(乙烷和氧气或空气)进行乙烷氧化，且最初产生反应器产物流股蒸气的混合物，其包括一些气体产物(诸如未反应的乙烷和/或氧气、乙烯、一氧化碳、二氧化碳)以及一些反应产物蒸气，该蒸汽可以容易地凝结成液体形式(例如乙酸、甲酸，和水)。相反，粗乙酸组合物是包含作为主要成分的液体乙酸的液体。因此，本文中描述的各种方法在这些步骤之间通常包括一种或多种各式各样可能的中间步骤，以将液体形式的粗乙酸与反应器产物流股蒸汽分离。因此，本专利技术的许多方面包括，将乙酸与通过乙烷氧化生产的反应器产物蒸汽分离以形成粗乙酸组合物的中间步骤。在一些方面，乙烷氧化利用O2和/或空气作为氧化剂。然后通过由粗乙酸组合物中结晶乙酸，来纯化粗乙酸组合物(通常在低温下)，以除去水和/或有机杂质并获得纯化的乙酸组合物。在许多实施方式中，甲酸以基于纯化的乙酸组合物的总重量，按重量计小于约0.2％，或小于约0.1％，或小于约0.05％，或小于约0.03％，或小于约0.01％的量存在于纯化的乙酸组合物中。本文描述了用于生产乙酸的方法，包括以下步骤：通过乙烷氧化由乙烷生产包含甲酸的粗乙酸组合物；并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产乙酸的方法，包括：a.通过乙烷氧化由乙烷生产包含甲酸的粗乙酸组合物；并且之后b.通过结晶除去所述甲酸来纯化所述粗乙酸组合物，从而获得纯化的乙酸组合物；其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，低于按重量计0.2％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.13 US 61/822,6741.一种生产乙酸的方法，包括：a.通过乙烷氧化由乙烷生产包含甲酸的粗乙酸组合物；并且之后b.通过连续分级结晶除去所述甲酸来纯化所述粗乙酸组合物，从而获得纯化的乙酸组合物；其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，低于按重量计0.2％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，小于按重量计0.1％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，小于按重量计0.05％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，小于按重量计0.03％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述甲酸以基于所述纯化的乙酸组合物的总重量，小于按重量计0.01％的量存在于所述纯化的乙酸组合物中。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述乙烷提取自天然气。7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述乙烷氧化利用O2和/或空气作为氧化剂。8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述乙烷氧化利用催化剂。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述催化剂包含混合的Mo-V-Nb氧化物。10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述粗乙酸组合物不包括丁烷、丁烯、丙烷，或丙烯。11.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述粗乙酸组合物进一步包含乙醛。12.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述粗乙酸组合物包含水。13.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述粗乙酸组合物不包括乙烷、乙烯、丁烷、丙烷、丙烯，或丁烯。14.根据权利要求1-5中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆斯塔法·N·卡里梅，
申请(专利权)人：沙特基础工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA