通过引入锂化合物生产乙酸的方法技术

公开了用于生产乙酸的方法，其中将锂化合物加入反应介质中以将乙酸锂的浓度维持在0.3‑0.7重量％。在反应介质中将铑催化剂的浓度维持在300‑3000wppm，在反应介质中将水的浓度维持在0.1‑4.1重量％，和在反应介质中将乙酸甲酯的浓度维持在0.6‑4.1重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过引入锂化合物生产乙酸的方法相关申请的交叉引用本专利申请要求2014年11月14日提交的题为“ProcessesForProducingAceticAcidbyIntroducingaLithiumCompound”的美国临时申请序列号62/080,035的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及用于生产乙酸的方法，特别地，涉及用于将锂化合物引入反应介质以控制碘化氢形成的改善方法。
技术介绍
在当前采用的合成乙酸方法之中，商业上最有用的一者是如美国专利号3,769,329中教导的用一氧化碳催化羰基化甲醇，其以全文引用的方式并入本文。羰基化催化剂含有诸如铑的第VIII族金属催化剂，所述催化剂连同如由甲基碘所例示的含卤素催化剂促进剂溶解或以其它方式分散于液体反应介质中或者负载在惰性固体上。最通常和有用地，反应通过将一氧化碳气体连续鼓泡经过溶解有催化剂的液体反应介质来进行。通过甲醇羰基化生产乙酸需要在反应介质中使用大量的碘化物。反应介质的组成是有效生产乙酸、稳定铑催化剂和减少副产物形成的关键方面。特别地，应该减少促进水煤气变换反应和增加腐蚀的副产物如碘化氢的形成。Haynes(2010)“CatalysticMethanolCarbonylation”报道，提高乙酸甲酯浓度导致较低的碘化氢浓度，其倾向于抑制[Rh(CO)2I2]-的氧化得到[Rh(CO2)2I4]-，从而显著抑制了水煤气变换反应。美国公开号2013/0310603公开了一种乙酸生产方法，其包括在包含金属催化剂(例如铑催化剂)、离子型碘(例如碘化锂)和甲基碘的催化剂体系存在下在羰基化反应器中连续允许甲醇与一氧化碳反应的反应步骤；在该方法中，(i)在反应器的整个液相中，将金属催化剂的浓度基于重量维持在不低于860ppm，将水的浓度维持在0.8至15重量％，将甲基碘的浓度维持在不大于13.9重量％，和将乙酸甲酯的浓度维持在不小于0.1重量％，和/或(ii)在反应器的整个液相中，将金属催化剂的浓度基于重量维持在不小于660ppm，将水的浓度维持在0.8-3.9重量％，将离子型碘的浓度维持在不大于13重量％，将甲基碘的浓度维持在不大于13.9重量％，和将乙酸甲酯的浓度维持在不小于0.1重量％。许多其它的，如美国专利号4,994,608号、6,211,405、6657078、7005541、7476761和7,884,241描述了反应介质中重叠的组分范围。美国专利申请公开号2013/0310603声称具有这些浓度的反应介质抑制了羰基化反应器中碘化氢浓度的增加。美国专利号4,733,006公开了一种方法，其中所述醇的烯烃、醇或酯、卤化物或醚衍生物在含有(a)铑组分和(b)碘化物或溴组分的催化剂体系存在下在液相中与一氧化碳反应。通过将至少一部分液体反应物质从反应区通至基本上较低的CO分压的分离区，使至少一部分羰基化产物以及未反应的一氧化碳、惰性气体和未反应的烯烃、醇或醇衍生物蒸发，并可从分离区抽取。通过添加到为锗(IV)化合物、碱金属化合物及其混合物的催化剂稳定剂体系的一氧化碳缺乏区来防止或延缓在一氧化碳缺乏条件下铑催化剂的沉淀。碱金属化合物可以包括乙酸锂。美国专利号5,001,259公开了一种在以特定比例含有用碘盐，特别是碘化锂稳定的铑催化剂以及烷基碘如甲基碘和乙酸烷基酯如乙酸甲酯的液体反应介质中与一氧化碳反应的甲醇。美国专利号5,001,259涉及在碘化锂和乙酸锂之间的反应介质中存在的平衡：LiI+随着水含量的降低，反应介质的乙酸锂含量增加，当相比于4重量％存在12重量％乙酸甲酯时，该效应更大。美国专利号5,001,259报告指出，已经发现依赖于反应介质的水浓度的碘化锂和乙酸锂之间的平衡对催化剂体系的行为没有不利影响。如果希望，通过添加乙酸锂或其它锂盐，该平衡将允许增加反应介质的碘化锂浓度。由于这种平衡，不能区别碘化锂与乙酸锂对反应速率的影响，和碘化锂和乙酸锂两者都可以提高反应速率，特别是在具有低水浓度的催化剂溶液的情况下。添加乙酸锂或碘化锂可以使得最终获得溶液中两种盐的相同平衡混合物。美国专利号8,168,822公开了一种制备乙酸的方法，其包括：(a)在反应器容器中在包含乙酸、水、乙酸甲酯、甲基碘和均相催化剂的液相反应混合物中，在均相第VIII族金属催化剂和甲基碘促进剂的存在下，将甲醇或其反应性衍生物与一氧化碳催化反应，反应器容器在反应器压力下操作；(b)从反应容器中抽取反应混合物并将抽取的反应混合物连同另外的一氧化碳进料至在低于反应器容器压力的压力下操作的预闪蒸器/后反应器容器；(c)在预闪蒸器容器中排放轻馏分，同时在预闪蒸器/后反应器容器中消耗乙酸甲酯。碘盐稳定剂/共促进剂可以是碱金属或碱土金属或季铵盐或盐的可溶性盐的形式，特别是碘化锂、乙酸锂或其混合物。在无水条件下，美国专利号4,302,432公开了一种使用均相铑催化剂通过氢气和碘化物在非醇溶剂中的反应来制备碘化氢、碘化锂和甲基碘的方法。通过在反应介质中包括乙酸锂和/或乙酸甲酯来获得碘化锂和/或甲基碘。鉴于上述情况，需要改善的反应介质以产生具有商业上可接受的产率和低副产物形成的乙酸。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术涉及用于生产乙酸的方法，其包括在反应器中在水、铑催化剂、碘盐和甲基碘的存在下使包含甲醇、乙酸甲酯、二甲醚或其混合物的反应物进料流羰基化以形成反应介质；将锂化合物引入反应器中；和维持反应介质中乙酸锂的浓度在0.3-0.7重量％，例如，0.3-0.6重量％，和反应介质中碘化氢的浓度在0.1-1.3重量％，例如，0.1-1重量％或0.2-0.8重量％，其中将反应介质中铑催化剂的浓度以铑的形式维持在300-3000wppm，将反应介质中水的浓度维持在0.1-4.1重量％，和将反应介质中乙酸甲酯的浓度维持在0.6-4.1重量％。锂化合物可选自乙酸锂，羧酸锂，碳酸锂，氢氧化锂，及其混合物。反应介质可包含甲基碘，和在一个实施方案中，将反应介质中甲基碘的浓度维持在4-13.9重量％，优选4-13重量％。反应介质可包含碘盐，例如碘化锂，和在一个实施方案中，将反应介质中碘盐的浓度维持在2-20重量％，优选8-14重量％。碘盐与锂化合物的重量比大于或等于5:1。此外，反应介质中乙酸甲酯的浓度大于或等于乙酸锂的浓度。在反应器中维持一氧化碳分压为2-30atm和氢气分压小于或等于0.04atm的同时，进行反应。也可以在150℃-250℃的温度和在15-40atm的压力进行反应。在另一个实施方案中，在反应介质中，将乙酸锂的浓度维持在0.3-0.6重量％，将铑催化剂的浓度维持在800-3000wppm，将水的浓度维持在0.1-3.1重量％，将乙酸甲酯的浓度维持在1.8-3.9重量％，和将碘化氢的浓度维持在0.1-1重量％。在另一个实施方案中，在反应介质中，将乙酸锂的浓度维持在0.35-0.55重量％，将铑催化剂的浓度维持在900-1500wppm，将水的浓度维持在0.5-2.8重量％，将乙酸甲酯的浓度维持在2-3.5重量％，和将碘化氢的浓度维持在0.2-0.8重量％。在另一个实施方案中，乙酸的生产速率为10mol/L·h-40mol/L·h并且其中在反应介质中，将乙酸锂的浓度维持在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产乙酸的方法，其包括：在反应器中在水、铑催化剂、碘盐和甲基碘的存在下使包含甲醇、乙酸甲酯、二甲醚或其混合物的反应物进料流羰基化以形成反应介质；将锂化合物引入反应器中；和维持反应介质中乙酸锂的浓度在0.3‑0.7重量％，和反应介质中碘化氢的浓度在0.1‑1.3重量％；其中将反应介质中铑催化剂的浓度以铑的形式维持在300‑3000wppm，将反应介质中水的浓度维持在0.1‑4.1重量％，和将反应介质中乙酸甲酯的浓度维持在0.6‑4.1重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.14 US 62/080,0351.用于生产乙酸的方法，其包括：在反应器中在水、铑催化剂、碘盐和甲基碘的存在下使包含甲醇、乙酸甲酯、二甲醚或其混合物的反应物进料流羰基化以形成反应介质；将锂化合物引入反应器中；和维持反应介质中乙酸锂的浓度在0.3-0.7重量％，和反应介质中碘化氢的浓度在0.1-1.3重量％；其中将反应介质中铑催化剂的浓度以铑的形式维持在300-3000wppm，将反应介质中水的浓度维持在0.1-4.1重量％，和将反应介质中乙酸甲酯的浓度维持在0.6-4.1重量％。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂化合物选自乙酸锂，羧酸锂，碳酸锂，氢氧化锂，及其混合物。3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中将反应介质中甲基碘的浓度维持在4-13.9重量％，和优选4-13重量％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中将反应介质中碘盐的浓度维持在2-20重量％。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中将反应介质中碘盐的浓度维持在8-14重量％。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中乙酸的生产速率为5mol/L·h-50mol/L·h。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中在维持在反应器中氢气分压小于或等于0.04atm和一氧化碳分压为2-30atm的同时，进行反应。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中反应介质中乙酸甲酯的浓度大于或等于乙酸锂的浓度。9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中反应在150℃-250℃的温度和在15-40atm的压力进行。10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中碘盐与锂化合物的重量比大于或等于5:1。11.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中在反应介质中，将乙酸锂的浓度维持在0.3-0.6重量％，将铑催化剂的浓度维持在800-3000wppm，将水的浓度维持在0.1-3.1重量％，将乙酸甲酯的浓度维持在1.8-3.9重量％，和将碘化氢的浓度维持在0.1-1重量％。12.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中在反应介质中，将乙酸锂的浓度维持在0.35-0.55重量％，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·O·斯盖茨，YH·刘，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：发明
国别省市：美国,US