優(yōu)先權(quán)要求
本發(fā)明要求2010年8月16日提交的美國申請?zhí)?2/857,323的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及通過將來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流導(dǎo)向輕餾分塔從而對輕餾分塔進(jìn)行加熱的方法。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，其中來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量。
背景技術(shù)：
用于合成乙酸的廣泛使用的和成功的商業(yè)方法包括甲醇與一氧化碳的催化羰基化。該催化劑包含銠和/或銥和鹵素促進(jìn)劑，典型地為甲基碘。通過使一氧化碳連續(xù)鼓泡通過其中溶解催化劑的液體反應(yīng)介質(zhì)來進(jìn)行該反應(yīng)。反應(yīng)介質(zhì)包含乙酸，乙酸甲酯，水，甲基碘和催化劑。用于甲醇羰基化的常規(guī)商業(yè)方法包括在美國專利號3,769,329，5,001,259，5,026,908，和5,144,068中描述的那些，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。另一常規(guī)的甲醇羰基化方法包括在Jones，J.H.(2002),"The CativaTM Process for the Manufacture of Acetic Acid,"Platinum Metals Review，44(3):94-105中描述的CativaTM方法，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。
將來自反應(yīng)器的粗乙酸產(chǎn)物在純化部分進(jìn)行處理以除去雜質(zhì)和回收乙酸?？赡芤院哿看嬖诘倪@些雜質(zhì)影響乙酸的質(zhì)量，特別地當(dāng)雜質(zhì)通過反應(yīng)工藝循環(huán)時(shí)，這尤其可導(dǎo)致這些雜質(zhì)隨著時(shí)間而累積。除去這些雜質(zhì)的常規(guī)純化技術(shù)包括使用氧化劑，臭氧，水，甲醇，活性-碳，胺，和類似物對乙酸產(chǎn)物物流進(jìn)行處理。該處理也可與粗乙酸產(chǎn)物的蒸餾組合。通常，在許多化學(xué)方法例如乙酸生產(chǎn)中，蒸餾塔消耗大量的能量。蒸餾塔可各自獨(dú)立地接受驅(qū)動(dòng)塔內(nèi)分離所需的能量。本發(fā)明通過從系統(tǒng)內(nèi)另一位置提供驅(qū)動(dòng)分離體系，優(yōu)選輕餾分塔中的分離所需的能量來提供新型的和改進(jìn)的方法以有利地增加乙酸生產(chǎn)方法的整體效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明涉及通過從系統(tǒng)內(nèi)另一位置提供驅(qū)動(dòng)分離體系，優(yōu)選輕餾分塔中的分離所需的能量來有利地增加乙酸生產(chǎn)方法的整體效率。目前已發(fā)現(xiàn)可對干燥塔中的能量有利地控制并轉(zhuǎn)移到分離體系的其它部分，特別地輕餾分塔。例如，在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括以下步驟：在輕餾分塔中純化粗產(chǎn)物物流以產(chǎn)生產(chǎn)物物流，將產(chǎn)物物流導(dǎo)向干燥塔以產(chǎn)生干燥的產(chǎn)物物流和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流，其中該一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流提供能量至一個(gè)或多個(gè)分離體系。
在第二實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及加熱輕餾分塔的方法，該方法包括以下步驟：使一氧化碳與至少一種反應(yīng)物在含反應(yīng)介質(zhì)的第一反應(yīng)器中反應(yīng)以產(chǎn)生包含乙酸的粗產(chǎn)物物流，其中該至少一種反應(yīng)物選自甲醇，乙酸甲酯，甲酸甲酯，二甲基醚和它們的混合物，和其中反應(yīng)介質(zhì)包含水，乙酸，甲基碘，乙酸甲酯，和催化劑，在輕餾分塔中純化粗產(chǎn)物物流以產(chǎn)生產(chǎn)物物流，將該產(chǎn)物物流導(dǎo)向干燥塔以產(chǎn)生干燥的產(chǎn)物物流和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流，和將該一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流導(dǎo)向輕餾分塔，其中該一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流加熱輕餾分塔中的粗產(chǎn)物物流。在一些實(shí)施方案中，再沸器沒有與輕餾分塔的塔底部分連接。在一些實(shí)施方案中，干燥塔與再沸器連接。
在第三實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)乙酸的羰基化方法，該方法包括以下步驟：在輕餾分塔中純化粗產(chǎn)物物流以除去甲基碘和乙酸甲酯并產(chǎn)生產(chǎn)物物流，該產(chǎn)物物流的甲基碘和乙酸甲酯濃度比粗產(chǎn)物物流低，和從輕餾分塔的側(cè)餾分取出產(chǎn)物物流，將產(chǎn)物物流導(dǎo)向干燥塔以產(chǎn)生干燥的產(chǎn)物物流和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流，其中來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流加熱輕餾分塔中的粗產(chǎn)物物流。
在第四實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及加熱輕餾分塔的方法，該方法包括以下步驟：在輕餾分塔中純化粗產(chǎn)物物流以產(chǎn)生產(chǎn)物物流，將純化的產(chǎn)物物流導(dǎo)向干燥塔以產(chǎn)生干燥的產(chǎn)物物流，和將熱量從干燥塔轉(zhuǎn)移到輕餾分塔。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移熱量的步驟還包括從干燥塔取出一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流，和將該一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流導(dǎo)向輕餾分塔。
附圖說明
參考非限制性附圖將更好地理解本發(fā)明，其中
附圖1說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示例性方案。
發(fā)明詳述
本發(fā)明總體上涉及用來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流供給乙酸生產(chǎn)方法中部分分離體系的至少一些能量需求。在優(yōu)選實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流導(dǎo)向輕餾分塔，和提供其中驅(qū)動(dòng)分離所需的能量。換句話說，本發(fā)明一些實(shí)施方案涉及從干燥塔轉(zhuǎn)移熱量，優(yōu)選過多的熱量，以驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離。在常規(guī)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的部分能量由給進(jìn)到塔的粗乙酸產(chǎn)物提供。該粗乙酸產(chǎn)物典型地在蒸氣相中。對于常規(guī)系統(tǒng)，除了來自粗乙酸產(chǎn)物提供的能量，輕餾分塔也可從在輕餾分塔基底的分立的再沸器接受能量。
本發(fā)明通過消除對再沸器的需要并使用來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流中的能量來驅(qū)動(dòng)輕餾分塔的分離從而有利地改進(jìn)乙酸生產(chǎn)的效率。在優(yōu)選實(shí)施方案中，從干燥塔和更優(yōu)選從干燥塔基底獲得該一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流。一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流各自可包含乙酸和水。類似于給進(jìn)到輕餾分塔的粗乙酸產(chǎn)物，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流直接給進(jìn)到輕餾分塔中。
如下描述本發(fā)明的說明性實(shí)施方案。為了清楚的目的，在本說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。當(dāng)然，將意識到在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方案的發(fā)展中，必須做出許多實(shí)施-特定的決定以達(dá)到發(fā)展者的特定目的，例如遵循系統(tǒng)-相關(guān)的和商業(yè)-相關(guān)的約束，這將從一個(gè)實(shí)施到另一實(shí)施變化，而對受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將是常規(guī)的任務(wù)。
與例如，甲醇與一氧化碳在均相催化反應(yīng)體系中的羰基化結(jié)合可領(lǐng)會(huì)到本發(fā)明，該均相催化反應(yīng)體系包含反應(yīng)溶劑，甲醇和/或它們的反應(yīng)性衍生物，VIII族催化劑，至少有限濃度的水，和任選的碘化物鹽。
適合的VIII族催化劑包括銠和/或銥催化劑。在本領(lǐng)域中眾所周知，當(dāng)使用銠催化劑時(shí)，可以任何適合的形式加入銠催化劑使得銠在催化劑溶液中作為包含[Rh(CO)2I2]-陰離子的平衡混合物。任選地，催化劑可以是離子地結(jié)合到適合的樹脂，例如，聚乙烯基吡啶的二羰基二碘化銠陰離子。任選地維持在本文描述的方法的反應(yīng)混合物中的碘化物鹽可以是堿金屬或堿土金屬或季銨的溶解性鹽或鏻鹽的形式。在某些實(shí)施方案中，催化劑共-促進(jìn)劑為碘化鋰，乙酸鋰，或它們的混合物。鹽共-促進(jìn)劑可以作為將產(chǎn)生碘化物鹽的非-碘化物鹽而加入。碘化物催化劑穩(wěn)定劑可直接引入到反應(yīng)體系中?；蛘撸?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)以產(chǎn)生對應(yīng)的共-促進(jìn)劑碘化物鹽穩(wěn)定劑，碘化物鹽可在原位產(chǎn)生。對于關(guān)于銠催化和碘化物鹽產(chǎn)生的其它細(xì)節(jié)，參見美國專利號5,001,259；5,026,908；和5,144,068，將其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
當(dāng)使用銥催化劑時(shí)，銥催化劑可包括在液體反應(yīng)組合物中可溶解的任何含銥-化合物?？梢栽谝后w反應(yīng)組合物中溶解或可轉(zhuǎn)化為可溶解形式的任何適合的形式將銥催化劑加入到用于羰基化反應(yīng)的液體反應(yīng)組合物?？杉尤氲揭后w反應(yīng)組合物的適合的含銥-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)2I2]-H+，[Ir(CO)-2Br2]-H+，[Ir(CO)2I4]-H+，[Ir(CH3)I3(CO)2]-H+，Ir4(CO)12，IrCl3·3H2O，IrBr3·3H2O，銥金屬，Ir2O3，Ir(乙酰丙酮化物)(CO)2，Ir(乙酰丙酮化物)3，乙酸銥，[Ir3O(OAc)6(H2O)3][OAc]，和六氯銥酸[H2IrCl6]。不含氯化物的銥配合物例如乙酸鹽，草酸鹽和乙酰乙酸鹽通常用作初始物料。液體反應(yīng)組合物中的銥催化劑濃度可以為100-6000wppm。使用銥催化劑的甲醇羰基化是眾所周知的和整體上描述于美國專利號5,942,460；5,932,764；5,883,295；5,877,348；5,877,347和5,696,284中，將其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
鹵素助催化劑/促進(jìn)劑通常與VIII族金屬催化劑組分組合使用。優(yōu)選甲基碘作為鹵素促進(jìn)劑。優(yōu)選地，液體反應(yīng)組合物中鹵素促進(jìn)劑的濃度為按重量計(jì)1-50％，優(yōu)選按重量計(jì)為2-30％。
烷基鹵化物促進(jìn)劑可與鹽穩(wěn)定劑/共-促進(jìn)劑化合物組合，該鹽穩(wěn)定劑/共-促進(jìn)劑化合物可包括IA族或IIA族金屬的鹽，或季銨鹽或鏻鹽。特別優(yōu)選的是碘化物鹽或乙酸鹽，例如，碘化鋰或乙酸鋰。
其它促進(jìn)劑和共-促進(jìn)劑可用作本發(fā)明催化體系的一部分，如在歐洲專利公布EP 0 849 248中所述，將其全部內(nèi)容通過引用并入本文。適合的促進(jìn)劑選自釕，鋨，鎢，錸，鋅，鎘，銦，鎵，汞，鎳，鉑，釩，鈦，銅，鋁，錫，銻，和更優(yōu)選選自釕和鋨。特定的共-促進(jìn)劑描述于美國專利號6,627,770中，將其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
促進(jìn)劑可以直到其在液體反應(yīng)組合物中和/或從乙酸回收階段循環(huán)至羰基化反應(yīng)器的任何液體工藝物流中的溶解度的極限的有效量存在。當(dāng)使用時(shí)，促進(jìn)劑以0.5:1-15:1，優(yōu)選2:1-10:1，更優(yōu)選2:1-7.5:1的促進(jìn)劑與金屬催化劑的摩爾比適宜地存在于液體反應(yīng)組合物中。適合的促進(jìn)劑濃度為400-5000wppm。
在一個(gè)實(shí)施方案中，第一反應(yīng)器105中羰基化反應(yīng)的溫度優(yōu)選為150℃-250℃，例如，155℃-235℃，或160℃-220℃。羰基化反應(yīng)的壓力優(yōu)選為10-200bar，優(yōu)選10-100bar，最優(yōu)選15-50bar。典型地在約160-220℃的溫度和約20-約50bar的總壓力的液相反應(yīng)中制備乙酸。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的用于生產(chǎn)乙酸的示例性羰基化系統(tǒng)100。可用于本發(fā)明實(shí)施方案的其它羰基化系統(tǒng)包括在美國專利號7,223,886，7,005,541，6,6657,078，6,339,171，5,731,252，5,144,068，5,026,908，5,001,259，4,994,608，和美國公開號2008/0287706，2008/0293966，2009/0107833，2009/0270651中描述的那些，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。系統(tǒng)100包括羰基化部分101和純化部分102。應(yīng)理解在圖1中所示的羰基化部分101是示例性的和在本發(fā)明范圍之內(nèi)可使用其它組成部分。
羰基化部分101包括一氧化碳進(jìn)料物流103，反應(yīng)物進(jìn)料物流104，反應(yīng)器105，閃蒸器106和回收裝置107。優(yōu)選地分別通過進(jìn)料物流103和104將一氧化碳和至少一種反應(yīng)物連續(xù)地給進(jìn)到反應(yīng)器105。反應(yīng)物進(jìn)料物流104可將選自甲醇，乙酸甲酯，甲酸甲酯，二甲基醚，和/或它們的混合物的至少一種反應(yīng)物供給到反應(yīng)器105。在優(yōu)選實(shí)施方案中，反應(yīng)物進(jìn)料物流104可供給甲醇和/或乙酸甲酯。任選地，反應(yīng)物進(jìn)料物流104可連接到存儲(chǔ)用于羰基化方法的新鮮反應(yīng)物的一個(gè)或多個(gè)容器(未示出)。此外，雖然沒有顯示，但是可能存在甲基碘存儲(chǔ)容器和/或催化劑容器，其連接到反應(yīng)器105以根據(jù)需要供給新鮮的甲基碘和催化劑以維持反應(yīng)條件。
可將優(yōu)選來自純化部分的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)進(jìn)料物流108，108’，給進(jìn)到反應(yīng)器105。雖然在圖1中顯示兩個(gè)循環(huán)進(jìn)料物流108，108’，但是可能存在分別給進(jìn)到反應(yīng)器105的多個(gè)物流。如下所討論，循環(huán)進(jìn)料物流108可包含反應(yīng)介質(zhì)的組分，以及殘余的和/或夾帶的催化劑和乙酸。
任選地，可能存在可給進(jìn)到反應(yīng)器105的至少一個(gè)新鮮的水物流(未示出)。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，反應(yīng)器105是液相羰基化反應(yīng)器。反應(yīng)器105優(yōu)選為具有或不具有攪拌器的攪拌容器或鼓泡-塔類型容器，其中優(yōu)選自動(dòng)地維持反應(yīng)的液體內(nèi)容物在預(yù)定水平，該預(yù)定水平優(yōu)選在正常操作期間基本保持恒定。將來自進(jìn)料物流104的新鮮的甲醇，來自進(jìn)料物流103的一氧化碳，和循環(huán)物流108，與任選的甲基碘物流，催化劑物流，和/或水物流一起，連續(xù)地引入到反應(yīng)器105中，根據(jù)需要以維持反應(yīng)介質(zhì)中水濃度至少為0.1wt.％-14wt.％。
在典型的羰基化方法中，優(yōu)選通過分布器將一氧化碳連續(xù)地引入到羰基化反應(yīng)器中，和期望地在可用于攪拌內(nèi)容物的攪拌器下方。優(yōu)選地通過攪拌措施將氣體進(jìn)料充分分散遍及反應(yīng)液體。期望地將氣態(tài)/蒸氣吹掃物流109從反應(yīng)器105排出以避免氣態(tài)副-產(chǎn)物，惰性物的累積，和在給定的總反應(yīng)器壓力下維持設(shè)定的一氧化碳分壓。可控制反應(yīng)器的溫度和將一氧化碳進(jìn)料以足以維持總反應(yīng)器壓力的速率引入。在回收裝置107中可用乙酸和/或甲醇洗滌氣態(tài)吹掃物流109以回收低沸點(diǎn)組分，例如甲基碘?？蓪鈶B(tài)吹掃物流109冷凝并給進(jìn)到可將低沸點(diǎn)組分110返回到反應(yīng)器105頂部的回收裝置107。低沸點(diǎn)組分110可包含乙酸甲酯和/或甲基碘。氣態(tài)吹掃物流109中的一氧化碳可在管線111中進(jìn)行吹掃或通過管線111’給進(jìn)到閃蒸器106的基底以提高銠的穩(wěn)定性。
將羰基化產(chǎn)物以足以維持其中恒定水平的速率從羰基化反應(yīng)器105取出并通過物流112提供至閃蒸器106。在閃蒸器106中，將羰基化產(chǎn)物在具有或不具有添加的熱量的閃蒸分離步驟中分離以獲得包含乙酸的粗產(chǎn)物物流113，和催化劑循環(huán)物流114，其包含優(yōu)選通過物流108循環(huán)至反應(yīng)器的含催化劑的溶液。如上所述，含催化劑的溶液主要包含乙酸，銠催化劑，和碘化物鹽，以及少量的乙酸甲酯，甲基碘，和水。粗產(chǎn)物物流113包含乙酸，乙酸甲酯，甲基碘，水，烷烴，和高錳酸鹽還原化合物(PRC’s)。PRC’s可包括，例如，化合物例如乙醛，丙酮，甲基乙基酮，丁醛，巴豆醛，2-乙基巴豆醛，2-乙基丁醛和類似物，和它們的醛醇縮合產(chǎn)物。離開反應(yīng)器105和進(jìn)入閃蒸器106的溶解的氣體包含部分一氧化碳和也可包含氣態(tài)副-產(chǎn)物例如甲烷，氫，和二氧化碳，和惰性物例如氮和氬，和氧。這樣的溶解的氣體作為部分粗產(chǎn)物物流113離開閃蒸器106。將來自閃蒸器106的粗產(chǎn)物物流113導(dǎo)向純化部分102。
在一個(gè)實(shí)施方案中，純化部分102包含輕餾分塔120和干燥塔130。在其它的實(shí)施方案中，純化部分102可包含用于脫除PRC’s的一個(gè)或多個(gè)塔，保護(hù)床，排空洗滌器，和/或重質(zhì)尾部餾分塔。PRC脫除塔描述于美國專利號6,143,930，6,339,171，和7,223,886，和美國公開號2005/0197513，2006/0247466，和2006/0293537中，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。保護(hù)床描述于美國專利號4,615,806，4,894,477，和6,225,498中，將其全部內(nèi)容和公開通過引用并入本文。
將來自羰基化部分101的粗產(chǎn)物物流113給進(jìn)到輕餾分塔120以獲得低沸點(diǎn)塔頂餾出物蒸氣物流121，產(chǎn)物側(cè)線物流122，和任選的塔底物流123。在輕餾分塔120的基底的溫度，即，任選的離開的塔底物流123的溫度，優(yōu)選為120℃-170℃。此外，輕餾分塔頂部的溫度，即，低沸點(diǎn)塔頂餾出物蒸氣物流121的溫度，優(yōu)選為100℃-145℃。
低沸點(diǎn)塔頂餾出物蒸氣物流121可包含甲基碘，乙酸甲酯，水，PRC’s，乙酸，烷烴，和溶解的氣體。如所示，優(yōu)選將低沸點(diǎn)塔頂餾出物蒸氣物流121冷凝并導(dǎo)向塔頂餾出物相分離裝置，如由塔頂餾出物接收器或傾析器124所示。期望維持這樣的條件使得低沸點(diǎn)塔頂餾出物蒸氣物流121，一旦在傾析器124中，將分離為輕相125和重相126。不可冷凝性氣體可通過排出物流127移出并任選地給進(jìn)到一個(gè)或多個(gè)洗滌器(未示出)以回收任何低沸點(diǎn)組分。
輕相125優(yōu)選包含水，乙酸，和PRC’s，以及甲基碘和乙酸甲酯。如在圖1中所示，可將輕相125回流到輕餾分塔120。也可將部分輕相125分離和在一個(gè)或多個(gè)塔(未示出)中處理以通過管線128移除PRC’s。任選地，也可將部分輕相125返回到羰基化部分101和與循環(huán)物流108'共-給進(jìn)到反應(yīng)器105?？蓪碜詢A析器124的重相126方便地循環(huán)，直接或間接地通過循環(huán)物流108'至反應(yīng)器105。例如，可將部分重相126與滑流(未示出)循環(huán)至反應(yīng)器105，通常地將少量，例如，5-40vol.％，或5-20vol.％的重相126，導(dǎo)向一個(gè)或多個(gè)塔以脫除PRC's。
來自輕餾分塔的產(chǎn)物側(cè)線物流122可包含乙酸和水。在一個(gè)實(shí)施方案中，產(chǎn)物側(cè)線物流122可包含至少70wt.％，例如，至少80wt.％或至少85wt.％的乙酸，和可包含小于15wt.％，例如，小于10wt.％或小于5wt.％的水。就范圍而言，產(chǎn)物物流122包含0.01wt.％-20wt.％，0.1wt.％-10wt.％，或1wt.％-5wt.％的水。產(chǎn)物側(cè)線物流122優(yōu)選地在液相中和在115℃-160℃，例如，125℃-155℃的溫度從輕餾分塔120取出?？蓪a(chǎn)物側(cè)線物流122給進(jìn)到干燥塔130以獲得干燥的產(chǎn)物物流131和主要包含分離的水的塔頂餾出物物流132。干燥的純化的產(chǎn)物物流131優(yōu)選包含大于90wt.％，例如，大于95wt.％或大于98wt.％的量的乙酸。任選地，可將干燥的純化的產(chǎn)物物流131在一個(gè)或多個(gè)保護(hù)床(未示出)和/或重質(zhì)尾部餾分塔(未示出)中進(jìn)一步處理以進(jìn)一步除去雜質(zhì)?？蓪⒏稍锼乃旔s出物物流132冷凝并在接收器133中分離?？蓪碜越邮掌?33的部分液體通過管線134回流到干燥塔130和可將另一部分通過管線135返回到羰基化部分101。在干燥塔130的基底的溫度，即，離開的干燥的純化的產(chǎn)物物流131的溫度，優(yōu)選為130℃-185℃。此外，在干燥塔130的頂部溫度，即，塔頂餾出物物流132的溫度，優(yōu)選為110℃-150℃。
為分離干燥塔130中的產(chǎn)物側(cè)線物流122的組分所引入的外部能量(例如來自再沸器的熱交換或直接注入的能量)通常比輕餾分塔120所需的外部能量多。在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥塔130的再沸器136提供在正常或部分條件下基本上相同量的能量，和因此可導(dǎo)致過多的潛能，該過多的潛能可用作驅(qū)動(dòng)輕餾分塔120中的分離的能量的外部來源。如在圖1中所示，再沸器136可用于供給干燥塔130的能量需求?？蓪⒉糠指稍锏募兓漠a(chǎn)物物流131通過再沸器136再循環(huán)到干燥塔130。
返回到輕餾分塔120，因?yàn)槿芜x的輕餾分塔底物流123典型地將包含重組分，乙酸，水，和夾帶的催化劑，所以將全部或部分輕餾分塔底物流123通過一個(gè)或多個(gè)循環(huán)物流108循環(huán)到反應(yīng)器105可能是有利的。輕餾分塔底物流123可與來自閃蒸器106的催化劑循環(huán)物流114組合并一起返回到反應(yīng)器105，如在圖1中所示。任選地，可將輕餾分塔底物流123給進(jìn)到閃蒸器106的基底。
在常規(guī)的系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離的能量可由粗產(chǎn)物物流的熱量和/或再沸器供給。粗產(chǎn)物物流113在115℃-170℃，例如，125℃-165℃或130℃-160℃的溫度離開閃蒸器106。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量為至少6,000,000BTU/hr，例如，至少10,000,000BTU/hr，或至少15,000,000BTU/hr。
當(dāng)在穩(wěn)態(tài)條件或在正常操作操作時(shí)，粗產(chǎn)物物流113通常提供足夠的能量以驅(qū)動(dòng)輕餾分塔120中的分離。然而，正常操作或部分操作條件之外，例如在開車或反應(yīng)器停車模式，粗產(chǎn)物物流113單獨(dú)可能不提供足夠的能量以驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離。在這些條件下，通常需要單獨(dú)的再沸器以將能量供給到輕餾分塔基底以驅(qū)動(dòng)分離。甚至在正常條件下，超過粗產(chǎn)物物流的能力之外，可能需要將另外的能量供給到輕餾分塔。
在生產(chǎn)乙酸期間，該方法優(yōu)選在正常的穩(wěn)態(tài)條件下連續(xù)操作。然而，由于開車，反應(yīng)器停車，反應(yīng)器速率降低，跳脫(trip)，或蒸餾組列不正常(upset)，生產(chǎn)蒸餾方法可在部分條件(partial condition)下操作。當(dāng)在這些部分條件下和正產(chǎn)操作之外操作時(shí)，驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量需要除了粗產(chǎn)物物流113的來源。本發(fā)明實(shí)施方案使用來自干燥塔130的一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140從而有利地提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔120中的分離的能量。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140允許輕餾分塔在正常和部分條件下操作。更優(yōu)選地，該一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140允許不需要專門的再沸器而操作輕餾分塔。
在正常操作期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的少部分能量，即，小于50％的總所需能量。就范圍而言，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供1％-50％，例如，1％-25％的總所需能量。輕餾分塔可同時(shí)使用來自粗產(chǎn)物物流113和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140的能量。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)來自閃蒸器106的能量不足以驅(qū)動(dòng)輕餾分塔120中的分離時(shí)，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可從干燥塔130的過多的潛能提供能量。
在部分操作期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的大部分能量。在向輕餾分塔提供很少至沒有粗產(chǎn)物物流113的某些條件下，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的全部能量。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在部分條件下，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的1％-100％，例如，10％-85％的總能量。一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140優(yōu)選提供輕餾分塔所需的全部能量或至少20％，例如，至少50％或至少70％的總能量。在一些實(shí)施方案中，例如在反應(yīng)器停車操作期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的90％-100％的總能量。此外，在蒸餾系統(tǒng)開車期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的1％-100％的總能量。在一些實(shí)施方案中，例如，在初始反應(yīng)器開車操作期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的50％-100％的能量。在一些實(shí)施方案中，在反應(yīng)器開車操作期間，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的1％-50％的能量。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)從正常操作條件使反應(yīng)器進(jìn)料速率降低50％或更小時(shí)，干燥塔130可為輕餾分塔120供給1-60％的能量。在反應(yīng)器跳脫期間，提供來自干燥塔130的外部能量允許維持蒸餾系統(tǒng)在穩(wěn)定的，穩(wěn)固的條件使得反應(yīng)器可更快速地重啟并重新開始以正常操作速率生產(chǎn)乙酸產(chǎn)物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥塔可具有過多的潛能和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140可轉(zhuǎn)移該過多的能量和/或潛能。過多的能量或潛能指從再沸器提供至干燥塔的能量，該能量不用于驅(qū)動(dòng)干燥塔中的分離和可取決于該方法的條件而變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，可將來自干燥塔的至少3％，例如，至少20％或至少45％的潛能轉(zhuǎn)移。在優(yōu)選實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140可轉(zhuǎn)移來自干燥塔的全部的過多的潛能。
將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140從干燥塔130的下部137取出，并導(dǎo)向輕餾分塔120的下部129。優(yōu)選地，在其中純化的產(chǎn)物物流122給進(jìn)至干燥塔130的下方位置取出干燥塔的下部137。在一個(gè)實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流在接近于其中將來自再沸器136的返回給進(jìn)至干燥塔的蒸氣附近從干燥塔的基底部分取出。當(dāng)將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140導(dǎo)向輕餾分塔120的下部129時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流在其中排出產(chǎn)物側(cè)線物流122的下方的位置給進(jìn)至輕餾分塔120中。在一些實(shí)施方案中，輕餾分塔120包含分層遍及塔長度的許多塔板(未示出)。在一些實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流在從基底的第一塔板(或第一填料部分)下方的位置給進(jìn)到輕餾分塔120中。在一些實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流在從基底第十個(gè)塔板下方的位置給進(jìn)到輕餾分塔120中。在一些實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流在其中物流122離開輕餾分塔下方的位置給進(jìn)到輕餾分塔120中。
一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140包含乙酸和水。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140包含大部分的乙酸和少部分的水。就范圍而言，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140包含90wt.％-99.9wt.％，例如，95wt.％-99.95wt.％的乙酸，和0.01wt.％-10wt.％，例如，0.05wt.％-1wt.％的水。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140的組成的水含量比從輕餾分塔120給進(jìn)至干燥塔130的產(chǎn)物側(cè)線物流122的低。一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流優(yōu)選具有130℃-185℃，例如，130℃-180℃，150℃-180℃，155℃-180℃，或160℃-175℃的溫度，和可具有2.5atm-5atm，例如，3atm-4.5atm的壓力。在一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140具有比粗乙酸產(chǎn)物113高，例如，高至少5℃，10℃，20℃，或30℃的溫度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140具有比產(chǎn)物側(cè)線物流122高的溫度。
將在一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140中給進(jìn)的乙酸優(yōu)選在輕餾分塔120中分離并返回到干燥塔130和最終作為干燥的純化的產(chǎn)物物流131而取出。在優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)塔130不在內(nèi)部回流模式，沒有干燥的純化的產(chǎn)物物流131時(shí)，與干燥塔130的基底區(qū)域137中氣化的乙酸相比，導(dǎo)向一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流的乙酸是較少量的。
在一些實(shí)施方案中，可將部分輕餾分塔底物流123導(dǎo)向系統(tǒng)的其它部分，這取決于系統(tǒng)的操作條件。例如，在反應(yīng)器停車操作期間，可將部分輕餾分塔底物流123通過返回管線141引入到輕餾分塔120。返回管線141優(yōu)選地在其中取出產(chǎn)物側(cè)線物流122的位置或該位置下方進(jìn)入輕餾分塔120。在一些實(shí)施方案中，可將部分側(cè)線物流122返回到輕餾分塔120。如上所述，一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流140具有大部分的乙酸。因此，可預(yù)期塔底物流123中的乙酸濃度增加返回到反應(yīng)器105的乙酸的量。為促進(jìn)乙酸到干燥塔130的返回，返回141將部分富含乙酸的塔底物流123進(jìn)一步引入到輕餾分塔120。
在常規(guī)方法中，可分配部分產(chǎn)物物流122并在較低塔板處返回到輕餾分塔120。這稱做至輕餾分塔120的較低部分的回流物流，并提供至較低部分的洗滌用于脫除夾帶的催化劑(通常為wppm水平)。此外，回流物流提供在輕餾分塔120的較低部分129的工作基底存量(working base inventory)。在本發(fā)明實(shí)施方案中，通過管線141使用用于該目的的物流123的一部分，可降低和/或消除對來自產(chǎn)物物流122的回流物流的需要。有利地，本發(fā)明實(shí)施方案可允許將較高的凈百分比的物流122送至干燥塔130。物流141可降低邊際量(a marginal amount)的用于輕餾分塔120的精餾負(fù)荷。
在其它實(shí)施方案中，可將部分輕餾分塔底物流123通過管線142導(dǎo)向干燥塔130。管線142可與側(cè)線物流122共-給進(jìn)或任選地單獨(dú)給進(jìn)至干燥塔130。例如，在干燥塔總循環(huán)操作期間，管線142中的部分輕餾分塔底物流123可提供直接的循環(huán)以維持干燥塔130基底液體存量。
在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明方法還包括調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140。通過一個(gè)或多個(gè)閥143可達(dá)到一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140的調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)閥包括手動(dòng)的逆止類別的閥，流量控制類別的閥，正隔離類別的閥(positive isolation type valve)，和它們的組合。雖然不受特殊理論限制，一個(gè)或多個(gè)閥的存在提供控制輕餾分塔基底溫度和/或抑制交叉污染/逆流到干燥塔中的能力。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)閥143提供調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流140單向流動(dòng)到輕餾分塔120的較低蒸氣部分129的能力。有利地，一個(gè)或多個(gè)閥143抑制來自進(jìn)入干燥塔130的在輕餾分塔120基底的任何物質(zhì)的逆流。
為了可更有效地理解本文所公開的本發(fā)明，下面提供非限制性實(shí)施例。下面的實(shí)施例描述本發(fā)明方法的各種實(shí)施方案。
實(shí)施例
使用ASPEN RadfracTM計(jì)算機(jī)模型，模擬了在正常操作條件下圖1的部分102所示的方法。對于正常操作條件，輕餾分塔接收來自干燥塔的一個(gè)或多個(gè)蒸氣物流的熱量而不需要接受來自在輕餾分塔基底附著的專門的再沸器(在Radfrac建模能力之內(nèi))的任何熱量。
實(shí)施例1
在用于乙酸生產(chǎn)的設(shè)計(jì)的生產(chǎn)速率時(shí)，干燥塔的再沸器提供足夠的能量至干燥塔以驅(qū)動(dòng)分離而沒有過多的能量。驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量由來自閃蒸器的能量提供。
實(shí)施例2
當(dāng)使實(shí)施例1的生產(chǎn)速率降低一半，來自閃蒸器的能量提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的約90％的總能量。輕餾分塔需要約另外的10％的能量。干燥塔具有可獲得的約38％的相對過多的能量。一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流從干燥塔轉(zhuǎn)移部分過多能量到輕餾分塔和提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的另外的約10％的能量。
實(shí)施例3
當(dāng)實(shí)施例1的生產(chǎn)速率為四分之一時(shí)，來自閃蒸器的能量提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的約25％的總能量。輕餾分塔需要約另外的75％的能量。干燥塔具有可獲得的約49％的相對過多的能量，和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流從干燥塔轉(zhuǎn)移部分過多能量到輕餾分塔和提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的另外的約75％的能量。
實(shí)施例4
在當(dāng)反應(yīng)器跳脫和純化部分保持操作的部分條件期間，沒有從閃蒸器提供能量至輕餾分塔。干燥塔具有可獲得的約49％的相對過多的能量，和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流從干燥塔轉(zhuǎn)移部分過多能量和提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量。
實(shí)施例5
在當(dāng)純化部分在反應(yīng)器開車之前開車的部分條件期間，沒有從閃蒸器提供能量至輕餾分塔。干燥塔具有可獲得的約49％的相對過多的能量，和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流從干燥塔轉(zhuǎn)移部分過多能量以提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量。在這些條件下所需的總能量可能小于在實(shí)施例4中所述的部分條件下所需的能量。預(yù)期改變實(shí)施例4中的反應(yīng)器操作速率也改變用于輕餾分塔所需的總能量。
實(shí)施例6
在當(dāng)反應(yīng)器和純化部分正在開車的部分條件期間，來自閃蒸器的能量提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的約25％的總能量。與實(shí)施例3類似，輕餾分塔需要約另外的75％的總能量。干燥塔具有可獲得的約49％的相對過多的能量，和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流轉(zhuǎn)移部分過多能量以提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量。
實(shí)施例7
在當(dāng)反應(yīng)器和純化部分繼續(xù)轉(zhuǎn)變到實(shí)施例1的操作速率的部分條件期間，來自閃蒸器的能量提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的約85％的總能量。輕餾分塔需要約另外的15％的能量。干燥塔具有可獲得的約49％的相對過多的能量，和一個(gè)或多個(gè)蒸氣側(cè)線物流從干燥塔轉(zhuǎn)移部分過多能量以提供驅(qū)動(dòng)輕餾分塔中的分離所需的能量。
雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明，但在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。根據(jù)之前的討論、本領(lǐng)域中相關(guān)的知識和上文與背景技術(shù)和發(fā)明詳述相關(guān)討論的參考文獻(xiàn)，將其公開通過引用并入本文。此外，應(yīng)理解在本文和/或在所附權(quán)利要求書中引述的本發(fā)明的各個(gè)方面以及多個(gè)實(shí)施方案和多個(gè)特征的各個(gè)部分可以部分或全部地進(jìn)行組合或者互換。在前述各個(gè)實(shí)施方案的描述中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所可認(rèn)識到的，引用另一個(gè)實(shí)施方案的那些實(shí)施方案可以與其它實(shí)施方案適當(dāng)?shù)亟M合。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到前述描述僅僅是舉例方式，并且不意欲限制本發(fā)明。