乙酸生產(chǎn)中醛類的脫除的制作方法
【專利說明】乙酸生產(chǎn)中醛類的脫除
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請要求于2012年10月31日申請的美國專利申請第13/664，549號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其在此全文引入作為參考。
關(guān)于聯(lián)邦政府資助聲明研究或開發(fā)
[0002]不適用。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及乙酸生產(chǎn)。更具體地，本公開涉及乙酸生產(chǎn)中醛類的脫除。
【背景技術(shù)】
[0004]該文獻的本部分引入了本領(lǐng)域有關(guān)的信息和/或來自本領(lǐng)域的信息，這可提供有關(guān)或涉及本文所述主題和/或下面權(quán)利要求書的上下文。它提供了背景信息以便于更好地理解本發(fā)明的各個方面。這是“相關(guān)”技術(shù)的討論。這種相關(guān)技術(shù)決不意味著它也是“現(xiàn)有”技術(shù)。相關(guān)技術(shù)可以是也可以不是現(xiàn)有技術(shù)。從這個角度閱讀該文獻的本部分的討論，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0005]通過甲醇羰基化生產(chǎn)乙酸是公知的。在當(dāng)前的乙酸生產(chǎn)方法中，將反應(yīng)混合物從反應(yīng)器排出并在閃蒸罐中分離成液體餾分和蒸汽餾分，蒸汽餾分具有羰基化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的乙酸。液體餾分可以再循環(huán)到羰基化反應(yīng)器中，并且蒸汽餾分傳送至分離單元，作為示例，這種分離單元可以是輕質(zhì)餾分蒸餾塔。輕質(zhì)餾分蒸餾塔分離粗乙酸產(chǎn)物和其它組分。該粗乙酸產(chǎn)物傳送至干燥塔以脫除水，然后進行進一步分離以回收乙酸。
[0006]工業(yè)面對的一個挑戰(zhàn)是在乙酸生產(chǎn)中存在醛類，這可以存在于進料中并且也形成為羰基化反應(yīng)的不希望的副產(chǎn)物。脫除醛類的方法存在；然而，仍然需要對目前的醛類脫除方法改進，并提供了可選方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個方面涉及一種用于從乙酸體系中脫除乙醛的方法，包括:提供一種來自乙酸體系的溶液，該流具有甲基碘和乙醛；以及使所述溶液與離子交換樹脂接觸。
[0008]本發(fā)明的另一個方面涉及一種操作乙酸生產(chǎn)體系的方法，包括:將乙酸生產(chǎn)反應(yīng)器中排出的反應(yīng)混合物閃蒸成蒸汽流和液體流，蒸汽流含有乙酸、水、甲醇、乙酸甲酯、甲基碘，以及乙醛；將蒸汽流蒸餾成乙酸和水的產(chǎn)物流、塔底物流，以及具有甲基碘、水、乙酸甲酯、乙酸和乙醛的塔頂物流；將塔頂物流冷凝成含有水、乙酸和乙酸甲酯的輕水相，以及含有甲基碘、乙酸、水和乙醛的重有機相；并且將所述重有機相的至少一部分中的乙醛轉(zhuǎn)化成低聚物。
[0009]另一個方面涉及一種生產(chǎn)乙酸的方法，包括:使甲醇與一氧化碳在羰基化催化劑存在下反應(yīng)以產(chǎn)生包含乙酸的粗產(chǎn)物流；純化粗產(chǎn)物流以產(chǎn)生包括乙酸的產(chǎn)物流，其中，所述純化生成含甲基碘乙醛的甲基碘流；以及使甲基碘流與離子交換樹脂接觸以將乙醛轉(zhuǎn)化為巴豆醛，以在生產(chǎn)乙酸的乙酸體系中減少一定量的乙醛。
[0010]本發(fā)明的又一方面涉及一種乙酸生產(chǎn)體系，包括:反應(yīng)器，其使甲醇和一氧化碳在羰基化催化劑存在下反應(yīng)形成乙酸；閃蒸器，其接收包含來自反應(yīng)器的乙酸的反應(yīng)混合物；蒸餾塔，其接收來自閃蒸器的蒸汽流；傾析器，其接收來自蒸餾塔的冷凝的塔頂物流；以及樹脂容器，其接收來自傾析器的含有甲基碘和乙醛的重有機相，樹脂容器含有離子交換樹脂以將乙醛轉(zhuǎn)化為低聚物。
[0011]上述段落提出一種本發(fā)明公開的主題的簡化概述，以提供對本發(fā)明公開的主題的一些方面的基本理解。該概述不是詳盡的概觀，也不旨在標(biāo)識關(guān)鍵或重要元件以描述下面所要求的主題的范圍。其唯一目的是以簡化形式給出一些概念，作為稍后提出的更為詳細描述的序言。
【附圖說明】
[0012]本要求保護的主題可以通過參考下面的描述并結(jié)合附圖進行理解，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0013]圖1列出了根據(jù)本技術(shù)實施方式認(rèn)為參與了在銠催化劑存在下的甲醇羰基化的一些相關(guān)的反應(yīng)和平衡；
[0014]圖2是根據(jù)本技術(shù)實施方式的示例性乙酸生產(chǎn)體系的示意圖；
[0015]圖2A是根據(jù)本技術(shù)實施方式的圖2的示例性延續(xù)的示意圖；
[0016]圖2B是根據(jù)本技術(shù)實施方式的圖2的另一示例性延續(xù)的示意圖；
[0017]圖3是根據(jù)本技術(shù)實施方式的與離子交換樹脂接觸的乙醛(“HAc”)和甲基碘(“Mel”)的溶液所用的原位紅外光譜的重疊曲線圖；
[0018]圖4是根據(jù)本技術(shù)實施方式的與離子交換樹脂接觸的HAc和MeI的溶液所用的原位紅外光譜的重疊曲線圖；
[0019]圖5是根據(jù)本技術(shù)實施方式的與甲磺酸(MSA)接觸的HAc和MeI的溶液所用的紅外吸光度隨時間變化的曲線圖；
[0020]圖6是根據(jù)本技術(shù)實施方式的在三種不同溫度下與離子交換樹脂接觸的MeI和HAc的溶液所用的HAc如巴豆醛隨時間變化的百分?jǐn)?shù)的曲線圖；
[0021]圖7是根據(jù)本技術(shù)實施方式的在三種不同的樹脂濃度下與離子交換樹脂接觸的重相型溶液所用的在溶液中剩余的巴豆醛隨時間變化的百分?jǐn)?shù)的曲線圖；
[0022]圖8是根據(jù)本技術(shù)實施方式在MSA三個不同量下的與MSA接觸的HAc和MeI的溶液所用的剩余三聚乙醛隨時間變化的百分?jǐn)?shù)的曲線圖；以及
[0023]圖9是在溶液中的未反應(yīng)的巴豆醛隨時間變化的百分?jǐn)?shù)的曲線圖。
[0024]雖然本發(fā)明容易進行各種修改和獲得替換形式，【附圖說明】了本文通過示例的方法詳細描述的特定實施方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的特定實施方式不是想要將本發(fā)明限制于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明覆蓋落入由所附的權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有改進、等同物和替代物。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述所公開方法的實施方式。然而，應(yīng)理解，所描述的實施方式僅僅是示例性的方法，這種方法可按各種各樣的和可替代形式的所述實施方式實施。因此，在這里描述的實施方式中特定的過程、結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)解釋為限制性的，而僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式實施所公開方法的代表性基礎(chǔ)。
[0026]此處所用的元素周期表各族的名稱是根據(jù)當(dāng)前的IUPAC公約。本文使用的表述“OAc”或“AcO”作為乙酸根陰離子的縮寫，即H3CC( = 0)0_。本文所用的表達“acac”是作為乙酰乙酸酯陰離子的縮寫，即H3CC( = O)CH2C( = 0)0_。除非特別指出，否則本文所用的表達”是指特定組分在引用組合物中的重量百分比。對于本文公開的所有范圍，這些范圍旨在包括提到的上限和下限的任何組合，即使沒有具體列出特定組合。
[0027]所公開的方法和體系的實施方式涉及在羰基化反應(yīng)中通過羰基化甲醇生產(chǎn)乙酸。所述羰基化反應(yīng)可以表示為:
CH30H+C0 — CH3COOH
[0028]基本的化學(xué)過程涉及許多相關(guān)的反應(yīng)、副產(chǎn)物和平衡。圖1給出一些認(rèn)為參與了羰基化反應(yīng)的相關(guān)的反應(yīng)和平衡。從圖1中可以看出，碘化氫(“HI”)可以是在用于生產(chǎn)乙酸的基本的化學(xué)過程中的組分。
[0029]所公開的方法的實施方式通常包括:(a)在乙酸生產(chǎn)體系中獲得HI ;以及(b)將絡(luò)合劑連續(xù)地引入體系，其中所述絡(luò)合劑和HI相互作用，形成復(fù)合物。下面的描述詳細闡述了所公開的方法。
[0030]圖2是實現(xiàn)羰基化反應(yīng)的示例性乙酸生產(chǎn)體系200的示意圖。在某些實施方式中，乙酸體系200可以包括反應(yīng)區(qū)域202、輕質(zhì)餾分區(qū)域204，以及純化區(qū)域206。反應(yīng)區(qū)域202可以包括反應(yīng)器210、閃蒸器220和相關(guān)設(shè)備。反應(yīng)器210是反應(yīng)器或容器，其中甲醇在催化劑的存在下羰基化以在升高的壓力和溫度下形成乙酸。
[0031]該閃蒸器220是槽或容器，其中在反應(yīng)器中得到的反應(yīng)混合物至少部分地減壓和/或冷卻以形成蒸汽流和液體流。該液體流221可以是產(chǎn)物或組合物，它在形成流的處理步驟的條件下具有液態(tài)的組分。該蒸汽流226可以是產(chǎn)物或組合物，它在形成流的處理步驟的條件下具有氣態(tài)的組分。
[0032]該輕質(zhì)餾分區(qū)域204可以包括分離塔，例如輕質(zhì)餾分塔230，以及相關(guān)設(shè)備如傾析器234。輕質(zhì)餾分塔是分餾塔或蒸餾塔，并且包括與塔相關(guān)的設(shè)備，例如熱交換器、傾析器、泵、壓縮機、閥門等。該純化區(qū)域206可以包括干燥塔240，任選地包括重質(zhì)餾分塔250，以及相關(guān)設(shè)備等。該重質(zhì)餾分塔是分餾塔或蒸餾塔，并包括與塔相關(guān)的任何設(shè)備，例如熱交換器、傾析器、泵、壓縮機、閥門等。此外，如下文所述，各種再循環(huán)流可包含流221、238、239、248。再循環(huán)流可以是在閃蒸器220的下游從處理步驟中回收的產(chǎn)物或組合物，并且回收到反應(yīng)器210、閃蒸器220，或輕質(zhì)餾分塔230等等。
[0033]在一個實施方式中，反應(yīng)器210可以配置成接收一氧化碳進料流214和甲醇進料流212?？梢詫⒎磻?yīng)混合物從反應(yīng)器中以流211排出。按照本領(lǐng)域已知的可以包括其他流，例如，可以再循環(huán)反應(yīng)器210的塔底混合物返回到反應(yīng)器210中的流，或可以被包括以從反應(yīng)器210中釋放氣體的流。
[0034]在一個實施方式中，閃蒸罐220可配置成接收來自反應(yīng)器210的流211。在閃蒸器220中，流211可以被分離成蒸汽流226和液體流221。該蒸汽流226可以被傳送給輕質(zhì)餾分塔230中，且可將液體流221傳送到反應(yīng)器210中。在一個實施方式中，流226可具有乙酸、水、甲基碘、乙酸甲酯、H1、它們的混合物等。
[0035]在一個實施方式中，輕質(zhì)餾分塔230可以是蒸餾塔，以及相關(guān)的設(shè)備，如傾析器234、泵、壓縮機、閥和其它相關(guān)設(shè)備。該輕質(zhì)餾分塔230可以配置為接收來自閃蒸器220的流226。在所示實施方式中，流232是來自輕質(zhì)餾分塔230的塔頂產(chǎn)物，并且流231為來自輕質(zhì)餾分塔230的塔底產(chǎn)物。如圖所示，輕質(zhì)餾分塔230可包括傾析器234并且流232可進入傾析器234。
[0036]流235可以從傾析器234排出并循環(huán)回輕質(zhì)餾分塔230。流238可從傾析器234排出，且可經(jīng)由例如流212循環(huán)回反應(yīng)器210或者也可以與供給反應(yīng)器的任何的其他流結(jié)合。流239可經(jīng)由例如流212再循環(huán)傾析器234的輕相的一部分返回到反應(yīng)器210。流236可以從輕質(zhì)餾分塔230排出。可以如本領(lǐng)域已知的包括其他流，例如，可以再循環(huán)輕質(zhì)餾分塔230的塔底混合物返回到輕質(zhì)餾分塔230的流。如本領(lǐng)域中常見的，由輕質(zhì)餾分塔230接收的或從輕質(zhì)餾分塔230排出的流可通過泵、壓縮機、熱交換器等。
[0037]在一個實施方式中，干燥塔240可以是容器，以及相關(guān)設(shè)備，如熱交換器、傾析器、泵、壓縮機、閥門等。所述干燥塔240可以配置為接收來自輕質(zhì)餾分塔230的流236。該干燥塔240可以將流236的組分分離成流242和流241。流242可以從干燥塔240排出，通過流245循環(huán)回干燥塔中，和/或通過流248(通過，例如，流212)循環(huán)回反應(yīng)器210。流241可以從干燥塔240中排出，并且可以包括脫水粗乙酸產(chǎn)物。流242可在流245或流248循環(huán)流242的組分之前通過本領(lǐng)域已知的設(shè)備，例如熱交換器或分離器。如本領(lǐng)域已知的，可以包括其他流，例如，流可以將干燥塔240的塔底混合物循環(huán)回干燥塔240。如本領(lǐng)域中常見的，由干燥塔240接收的或從干燥塔240排出的流可通過泵、壓縮機、熱交換器、分離器等等。
[0038]重質(zhì)餾分塔250可以是蒸餾塔，以及相關(guān)的設(shè)備，如熱交換器、傾析器、泵、壓縮機、閥門等。該重質(zhì)餾分塔250可以配置成接收來自干燥塔240的流241。該重質(zhì)餾分塔250可將來自流241的組分分離成流251、流252和流256。流251和流252可以被傳送到附加處理設(shè)備(未示出)，進行進一步處理。流252也可以例如循環(huán)到輕質(zhì)餾分塔240。流256可具有乙酸產(chǎn)物。
[0039]單塔(圖中未示)可用于代替輕餾分蒸餾塔230和干燥塔240的組合。根據(jù)來自閃蒸分離的蒸汽流的組成和所需的產(chǎn)品質(zhì)量，該單塔會有不同的直徑/高度比和級數(shù)。例如，美國專利N0.5，416，237 (其教導(dǎo)在此引入作為參考)公開了單塔蒸餾。乙酸生產(chǎn)體系200的替換實施方式也可以參看在此引入作為參考的美國專利證書6，552，221，7，524，9