用于制备乙酸的方法技术

本发明专利技术公开了用于制备乙酸的方法。本发明专利技术涉及一种通过在低水高酸性条件下、在催化剂存在下羰基化甲醇的用于生产乙酸的方法，通过形成液体混合物（D）并且在0‑35℃的温度下分配所述液体混合物，可以促进并加速在倾析器中的相分离，其中所述液体混合物（D）的水含量基于液体混合物的重量为至多10重量%，其乙酸含量基于液体混合物的重量为至少10重量%，并且碘甲烷和乙酸甲酯的重量比至少为1.5：1。

Method for preparation of acetic acid

The invention discloses a method for preparing acetic acid. The present invention relates to a method for producing acetic acid by carbonylation of methanol in the presence of catalyst under low water and high acidity. By forming a liquid mixture (D) and distributing the liquid mixture at a temperature of 0 35 C, the phase separation in the precipitator can be promoted and accelerated. The water content of the liquid mixture (D) is based on the weight of the liquid mixture. The acetic acid content is based on the weight of the liquid mixture at least 10% and the weight ratio of iodomethane to methyl acetate is at least 1.5:1.

【技术实现步骤摘要】
用于制备乙酸的方法本申请是申请号为“201280061109.5”，专利技术名称为“用于制备乙酸的方法”的专利技术申请的分案申请。相关申请的交叉参考本申请要求申请日为2012年12月13日的美国非临时申请号为13/713,930，申请日为2011年12月21日的美国临时申请号为61/578,709，以及申请日为2011年12月21日的美国临时申请号为61/578,705的优先权，所有这些文献通过引用将其全文并入本文。
本专利技术涉及一种通过在催化剂的存在下羰基化甲醇的用于制备乙酸的改进方法。更具体地说，本专利技术涉及一种方法，它提高了冷凝轻馏分塔顶流的相分离,其中塔顶流包括高含量的乙酸和低含量的水。
技术介绍
由于各种广泛应用中都使用乙酸，所以通过在催化剂存在下羰基化甲醇制备乙酸在工业上极其重要。虽然反映本身可以表示为CH3OH+CO→CH3COOH但是背后的化学是复杂的，背后的化学涉及到多重相互关联的反应、副产物和平衡。因此，可行的制备方法应该平衡这些反应、相关的副产品和产品的纯化。在1970年以前，使用钴催化剂制备乙酸。在1970年由Monsanto开发了羰基碘化铑催化剂。铑催化剂比钴催化剂显著地更具活性，其允许较低的反应压力和温度。更重要的是，铑催化剂给出高的乙酸选择性。与原来的Monsanto方法相关的问题之一在于，经由水煤气变换反应（CO+H2O↔CO2+H2）在反应器中产生氢气需要大量的水（大约反应混合物重量的14%）。需要水和氢气与沉淀Rh(III)和非活性[Rh4(CO)2]反应，以再生活性Rh(I)催化剂。然而，大量的水会增加碘化氢的形成，反过来增加了不希望产生的副产物的形成，如很难从乙酸产物中分离的长链烷基碘。另外，从乙酸产物中除去大量的水使该过程更昂贵。在70年代后期，Celanese通过向反应混合物中加入碘化锂改进该羰基化方法。碘化锂通过使产生非活性Rh(III)物种的副反应减至最小从而提高催化剂的稳定性。结果，可以减少对稳定催化剂必需的水的量。此外，已经发现碘化锂减少了水的蒸发倾向，参见例如EP506240。因此，所述方法对于水和乙酸的分离具有优势。已经发现，可以通过将至少一定浓度的水、乙酸甲酯和碘甲烷，一定浓度的超出作为碘甲烷或其他有机碘化物存在的碘含量的碘离子，与催化有效量的铑一起，保持在反应介质中，将催化剂稳定性和羰基化反应器的生产率维持在令人惊奇的高水平，甚至在反应介质中非常低的水浓度下，即4重量％或更小（尽管通常工业实践保持约14重量％或15重量％的水）。通过使用相对高浓度的乙酸甲酯和碘化物盐，已经使催化剂的稳定性和反应器生产率达到令人吃惊的程度，即使在液体反应介质中水的含量低至约0.1重量％，参见例如美国专利第5,001,259号、美国专利第5,026,908号和美国专利第5,144,068号。然而，虽然用于生产乙酸的低水羰基化方法减少了如二氧化碳、氢气和丙酸的副产物，但是增加了其它通常微量存在的杂质的量，并且当试图通过改进催化剂或改变反应条件以增加产率时，乙酸的质量有时变差。通常，在可方便地将生产乙酸的设备分成三个功能区中，所述三个功能区即反应区、轻馏分回收区和纯化区。在一般情况下，反应区域包括反应器或反应区和闪蒸罐或闪蒸区。轻馏分回收区包括轻馏分蒸馏塔或分馏区（本领域中也称为“分离器”或“分离塔”）和分配区或相分离容器，例如倾析器。轻馏分蒸馏塔也可以是纯化区的一部分，纯化区又进一步包括干燥塔和任选地重馏分蒸馏塔，参见例如美国专利第6,552,221号。轻馏分回收区特别用于分离不需要的副产物，例如链烷烃、羰基杂质和烷基碘杂质。从轻馏分蒸馏塔循环的塔顶流在倾析器中进行冷凝和相分离，以得到主要含有乙酸和水的轻水相以及主要含有碘甲烷、乙酸甲酯和烷烃杂质的重有机相。可以处理以这种方式得到的水相，以在将乙醛和其它羰基杂质循环到例如轻馏分蒸馏塔之前除去乙醛和其它羰基杂质，参见例如美国专利第5,599,970号、美国专利第5,625,095号、美国专利第5,732,660号、美国专利第5,783,731号、美国专利第6,143,930号、EP0487284。可以进一步纯化有机相，以除去例如烷烃杂质，并且将至少一部分纯化的碘甲烷返回到工艺过程中，参见例如美国专利第4,102,922号、美国专利第5,371,286号、美国专利第5,723,660号和美国专利第7,812,191号。倾析器的正确操作是制造乙酸方法的整体性能的重要部分。分配时间（即对在倾析器完成有机相和水相的分离所必要的时间）必须比倾析器中要进行相分离的混合物驻留时间更短，以便保证碘甲烷促进剂到反应区足够的再循环，这反过来确保了在反应区保持反应速率。如果在倾析器中相分离不完全，那么从倾析器回收的碘甲烷相就被稀释。稀释后的碘甲烷的再循环导致所述反应器条件的不稳定，所述所述反应器条件的不稳定表现为，例如-反应器中水平衡的混乱；-增加的能量的消耗；-降低的反应速率；以及-增加的催化剂的消耗。此外，碘甲烷相的稀释改变其密度，这干扰了下游的泵和其它在线设备的操作。然而，随着在反应混合物中水的浓度的降低（也称为“低水高酸”或“低水”条件）以及乙酸甲酯浓度增加，轻馏分蒸馏塔的水蒸汽负荷增加了，这反过来使高携带的（highcarry-over）乙酸进入倾析器。乙酸在碘甲烷和水相两者中的可溶性会导致相分离的恶化，最终造成了倾析器中单一的液相。当这种情况发生时，从倾析器返回到轻馏分蒸馏塔的流包括大量的碘甲烷及杂质。这个附加的碘甲烷和杂质的存在进一步干扰了轻馏分蒸馏塔干净地从乙酸产品中分离例如乙酸甲酯和杂质等轻馏分物质的能力。因此，冷凝轻馏分蒸馏塔顶无法在倾析器中、在低水高酸工艺条件下分离出两个相与除去所述方法产生的不希望的副产物相互干扰。此外，当这种情况发生时，从倾析器再循环到反应区的碘甲烷促进剂的量由于稀释而减少，这反过来对反应速率是不利的。在低水的工艺条件下、在该倾析器中有效和彻底相分离的问题在本领域中是已知的，并且已作出确保在倾析器中冷凝塔顶流的合适的相分离的尝试。例如，美国专利第5,723,660号提出显著降低温度直至在进入倾析器之前就冷却轻馏分蒸馏塔，以间歇式将水进给到轻馏分蒸馏塔，或者进行多次蒸馏以保证乙酸甲酯的浓度低于40重量％。但是，显示了冷凝塔顶流的冷却（甚至到低于0℃的温度）不足以完成相分离。另一方面，进行多次蒸馏以减少乙酸甲酯的浓度增加了方法步骤，从而增加了开支。另外，每一次添加水时，将水进给到轻馏分蒸馏塔很可能显著改变整个方法过程中的水平衡。因此，仍然需要进一步改进低水高酸性条件下乙酸的制备。特别是，仍然需要改进和稳定在倾析器中的相分离，以确保稳定的反应器条件，以及连续和可靠的去除杂质。
技术实现思路
一般地，本专利技术提供一种用于制备乙酸的方法。在一个实施方案中，所述用于生产乙酸的方法包括以下步骤：（1）在反应区中让原料反应以形成包括乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷、催化剂和水的反应混合物；以及（2）将包括乙酸的反应混合物分离成包括乙酸的蒸汽流以及液体流；（3）将蒸汽流分离包括乙酸和水的混合物的产物流以及塔顶流；（4）在0-35℃的温度下冷凝塔顶流以形成液体混合物；以及（5）将液体混合物分配成轻水相和重有机相。在第一方面，本专利技术涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产乙酸的方法，包括：（a）在反应区中、在催化剂存在下羰基化甲醇，得到包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷、所述催化剂和水的反应混合物（A）；（b）在闪蒸区中分离所述反应混合物（A）的至少一部分，得到包含所述催化剂的液体物流（BL）以及包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷和水的蒸气物流（BV），并且从所述闪蒸区排出所述蒸气物流（BV）；（c）在分馏区中分离所述蒸气物流（BV），得到包含乙酸和少量水的产物物流（CP）以及包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷和水的塔顶物流（CO）；（d）冷凝所述塔顶物流（CO）并且形成液体混合物（D），所述液体混合物（D）包含：(i) 45‑75重量%的碘甲烷，(ii) 15‑25重量%的乙酸，(iii) 10‑30重量%的乙酸甲酯，和(iv)5‑7重量%的水，并且所述液体混合物（D）以碘甲烷和乙酸甲酯的重量比为至少1.5：1包含碘甲烷和乙酸甲酯；（e）在分配区中分配所述液体混合物（D），获得包含乙酸和水的轻水相（DA）以及包含碘甲烷和乙酸甲酯的重有机相（DO）；其中在0‑15℃的温度下分配所述液体混合物（D）。

【技术特征摘要】
2011.12.21 US 61/578709;2011.12.21 US 61/578705;201.一种用于生产乙酸的方法，包括：（a）在反应区中、在催化剂存在下羰基化甲醇，得到包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷、所述催化剂和水的反应混合物（A）；（b）在闪蒸区中分离所述反应混合物（A）的至少一部分，得到包含所述催化剂的液体物流（BL）以及包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷和水的蒸气物流（BV），并且从所述闪蒸区排出所述蒸气物流（BV）；（c）在分馏区中分离所述蒸气物流（BV），得到包含乙酸和少量水的产物物流（CP）以及包含乙酸、乙酸甲酯、碘甲烷和水的塔顶物流（CO）；（d）冷凝所述塔顶物流（CO）并且形成液体混合物（D），所述液体混合物（D）包含：(i)45-75重量%的碘甲烷，(ii)15-25重量%的乙酸，(iii)10-30重量%的乙酸甲酯，和(iv)5-7重量%的水，并且所述液体混合物（D）以碘甲烷和乙酸甲酯的重量比为至少1.5：1包含碘甲烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：NC哈利南，JD赫恩，ME菲茨帕特里克，MS帕特尔，
申请(专利权)人：利安德巴塞尔乙酰基有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US