由羰基化工艺过程中除去丙酮的方法技术

本发明专利技术公开了一种由一个在有羰基化催化剂或催化剂系统存在的情况下使含有甲基碘和乙酸甲酯和／或二甲醚的混合物与一氧化碳接触来生产乙酸酐的生产系统中除去丙酮的方法。这一方法包括两道蒸馏工序，通过这二道蒸馏工序将丙酮从乙酸甲酯、甲基碘和丙酮的混合物中分离出来。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于在通过羰基化工艺过程生产乙酸酐或乙酸酐与乙酸混合物的过程中除去所生成的丙酮的方法。在有铑催化剂存在的情况下通过使包含甲基碘和乙酸甲酯和/或二甲醚的混合物与一氧化碳接触来制备乙酸酐的方法在专利文献中已有大量报道。例如，参见美国专利No.3927078、4046807、4374070和4559183以及欧洲专利No.8396和87870。这些专利中指出，如果催化剂系统中包含有助催化剂如某种胺、季铵化合物、膦以及无机化合物例如锂化合物，那么反应速度就可以加快。由于使用乙酸作为操作溶剂和/或由于在送入羰基化反应器的进料中含有甲醇和/或水付产乙酸的缘故，由这类乙酸酐制造方法得到的粗产物或部分精制的产物是乙酸酐和乙酸的混合物。在上述羰基化工艺过程中产生了丙酮，不过它在乙酸酐生产系统中累积达到的最高含量只占羰基化反应器内物料总重量的大约5%，因此不一定非要将它除去。另外，所产生的丙酮数量比较少，将它分离出来并提纯制成可以销售的丙酮产品，从经济角度上看未必合算。丙酮达到一个最大稳定状态浓度的机理目前尚未搞清楚，但一般认为，它被消耗掉而形成了工艺过程“焦油”。迄今为止，专利文献中已经介绍了许多种去除丙酮的方法，不过从经济角度讲没有哪一种具有实用价值。美国专利No.4252748中描述了一种复杂的方法，在该方法中将所有甲基碘、所有丙酮和部分乙酸甲酯从低沸点的再循环液流中排除出去，然后将该液流分馏，得到富含乙酸甲酯-丙酮的液流，然后将其与戊烷一起共沸蒸馏，得到乙酸甲酯和含有丙酮的戊烷液流。用水萃取丙酮，将戊烷循环重复利用。这种复杂的流程需要处理大量的废液，并且总共需要5个操作步骤(4次蒸馏和一次萃取)。此外，予计在戊烷中聚集了该液流中最有价值的工艺物料即甲基碘的一部分。美国专利No.4444624中描述了一种与No.4252748的方法相类似的系统，其中，在有乙酸逆流的情况下对低沸化合物进行蒸馏，得到富含甲基碘和乙酸甲酯的馏分和富含乙酸甲酯和丙酮的第二馏分，这两种馏分都含有大量的乙酸。进一步蒸馏上述含丙酮的馏分，得到主要含乙酸甲酯并含有大部分丙酮的馏分。乙酸甲酯与丙酮的比值非常高，通常大约是50∶1。通过与戊烷共沸蒸馏然后用水萃取除掉丙酮，从占较大数量的乙酸甲酯中除去丙酮。这种方法使用了大量的乙酸，通常每2份要萃取蒸馏的低沸化合物馏分需要使用约1份乙酸，此外该方法需要4个操作步骤(3次蒸馏和1次萃取)。这种方法之所以比美国专利No.4252748的方法减少了一个步骤仅仅是因为它不打算从丙酮-水混合物中提纯丙酮。这两个美国专利(US 4444624和US 4252748)的方法都需要使用戊烷，戊烷带来了使产物遭受污染的危险。因为用其它的方法时在乙酸酐生产系统中是不使用戊烷的。最后，根据美国专利No.4717454，可按下述方法除去丙酮，即将其转变成缩合产物，该缩合产物作为亚乙基双乙基酯的一部分在蒸馏过程中可以从生产系统中排除出去。本专利技术提供了通过下述工艺步骤从一个在有催化剂系统和乙酸存在的情况下使一氧化碳与由甲基碘和乙酸甲酯和/或二甲醚构成的混合物接触而生产乙酸酐的生产系统中除去丙酮的方法(1)由该生产系统中得到含有乙酸甲酯、甲基碘、乙酸和丙酮的低沸点液流;(2)蒸馏步骤(1)的液流，得到(a)含有乙酸甲酯、甲基碘和丙酮的塔顶馏出物流;(b)含有乙酸甲酯、甲基碘、丙酮和基本上所有的乙酸的底流液流;(3)(a)将(2)步骤的物流送入蒸馏柱的中部;(b)将水供入蒸馏柱的上部;或者以下面的工艺步骤取代(3)(a)和(3)(b);(c)将水输送到工艺步骤(2)(a)的物流中，再将所得到的混合物送入蒸馏柱的中部;(4)从蒸馏柱中除去下列物质(a)塔顶馏出的含有甲基碘和乙酸甲酯的蒸汽流;(b)由水构成的底流液流;(c)从蒸馏柱的下部排除含有丙酮和水的蒸汽流;或者，不是排除(4)(b)和(4)(c)的物流，而是(d)由水和丙酮构成的底流液流。本专利技术提供了一种采用最少的工艺步骤和处理设置去除丙酮，同时在排除的丙酮液流中没有明显物料损失的方法。采用这种去除丙酮的方法，减少了羰基化反应器中的丙酮数量，例如以反应器内物料的总重量计算，丙酮的浓度为2.0%-2.5%(重量)。由于在存在较低含量丙酮的情况下进行羰基化工艺过程，生产出的乙酸酐中“还原物质”的含量比较低。对于乙酸酐的纯度技术要求之一是“还原物质”的含量，这个技术要求很难达到，但它对于乙酸纤维素的制造来说又是十分重要的。有一种常用的技术规范要求按美国化学学会高锰酸盐还原物质试验规程(the Substances Reducing Permanganate Test，American Chemical Society Pablished in Reagent Chemicals，6th Ed.American Chemical Society，Washington，D.C.，pp.and 68)修正方案至少30分钟的高锰酸盐还原物质试验值。使用还原物质的含量比较低的乙酸酐可以减少乙酸纤维素生产过程中漂白剂的用量，从而降低了制造成本并进一步提高乙酸酐的价值。本专利技术的方法提供了通过上述羰基化工艺过程生产乙酸酐的方法，所生产的乙酸酐可以毫无例外地通过上述还原物质试验。附附图说明图1和2是用来说明将本专利技术方法的原理具体化的若干个系统的工艺流程图。当然，在实施这种丙酮去除方法时可以对附图所示的具体工艺加以改进。这种方法中使用的挥发性物质的沸点(℃)为特质 沸点MeI 42.5丙酮 56.2MeOAc 57.0MeI/丙酮 42.4MeI/MeOAc 42.1MeOAc/丙酮 55.8其中，MeI是甲基碘，MeOAc是乙酸甲酯，MeI/丙酮、MeI/MeOAc和MeOAc/丙酮分别是按重量百分比由95%甲基碘和5%丙酮、97.3%甲基碘和2.7%乙酸甲酯以及50%乙酸甲酯和50%丙酮构成的恒沸混合物(二元共沸物)。参看图1和图2，含有乙酸甲酯、甲基碘、乙酸和丙酮的低沸点混合物经管道10送入蒸馏柱12中。该低沸点混合物可以由美国专利No.4374070的实施例1中所描述的乙酸酐生产系统以及其它的乙酸酐制造工艺过程得到。这种低沸点混合物是反应器流出物经过去除催化剂组分、大部分低沸点组分及基本上全部乙酸酐和高沸点副产物之后剩余的那一部分。依据去除丙酮的工艺过程已经进行的时间长短，通常，这种低沸点混合物由75%-45%(重量)乙酸甲酯、30%-15%(重量)甲基碘和20%-5%(重量)乙酸以及浓度变动于12%-4%(重量)之间的丙酮组成。该组合物还可能含有微量例如0.1%-0.5%(重量)的乙酯酐。尽管该混合物可以含有大量例如30-40%(重量)的乙酸酐，但实施本专利技术的方法时一般情况下使用的是在所述生产系统的其它工序中已将基本上所有的乙酸酐和其它高沸点化合物如亚乙基双乙酸酯排除掉的混合物。蒸馏柱12是在环境压力下，底部温度通过热源例如再沸器20保持在60-70℃，顶部温度为40-50℃的条件下运行，以便将所述低沸点混合物分馏成为(1)含乙酸甲酯、甲基碘和丙酮的塔顶蒸汽流，(2)含有乙酸甲酯、基本上所有的乙酸(例如供入蒸馏柱内的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过下列工艺步骤由一个在有催化剂系统和乙酸存在的情况下使一氧化碳与含有甲基碘和乙酸甲酯和／或二甲醚的混合物接触来生产乙酸酐的生产系统中除去丙酮的方法，所述工艺步骤包括：（１）由该生产系统中得到含有乙酸甲酯、甲基碘、乙酸和丙酮的低沸点液流；（２）蒸馏第（１）工艺步骤的液流，得到：（３）含有乙酸甲酯、甲基碘和丙酮的塔顶馏出汽流；（ｂ）由乙酸甲酯、甲基碘、丙酮和基本上所有的乙酸构成的底流液流；（３）（ａ）将工艺步骤（２）（ａ）的物流送入一个蒸馏柱的中部；（ｂ）向该蒸馏柱的上部供水；或者以下面的工艺步骤取代（３）（ａ）和（３）（ｂ）；（ｃ）将水供入工艺步骤（２）（ａ）的物流中，所得到的混合物被送入一个蒸馏柱的中部；（４）由该蒸馏柱中排出：（ａ）含有甲基碘和乙酸甲酯的塔顶蒸汽流；（ｂ）由水构成的底流液流；以及（ｃ）含有丙酮和水的蒸汽流，由该蒸馏柱的下部；或者以下面的工艺步骤取代（４）（ｂ）和（４）（ｃ），（ｄ）含有水和丙酮的底流液流。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SL库克，小RM施斯拉，CE奥特洛，JR佐勒，
申请(专利权)人：伊斯曼化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]