用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的方法
【專利說明】用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的方法
[0001] 本發(fā)明涉及用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的連續(xù)方法。具體地，本發(fā)明涉及通過乙 酸甲酯、二甲醚或其混合物的羰基化來聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐。
[0002] 可以通過在基本無水條件下，在第VIII族金屬催化劑(例如銠)和甲基碘存在下乙 酸甲酯、二甲醚或其混合物的羰基化來生產(chǎn)乙酸酐及其與乙酸的混合物。在這樣的液相羰 基化方法中，可以通過從羰基化反應(yīng)器取出液體反應(yīng)組合物，并將取出的液體反應(yīng)組合物 引入到閃蒸分離區(qū)以生產(chǎn)包含乙酸、乙酸酐和甲基碘的蒸氣餾分以及包含乙酸酐和催化劑 的液體餾分來回收乙酸酐和乙酸的粗混合物。然后可以將蒸氣餾分傳送至一個(gè)或多個(gè)蒸餾 階段以回收乙酸酐和乙酸產(chǎn)品，同時(shí)通常將液體餾分再循環(huán)至反應(yīng)器。乙酸酐具有比乙酸 更高的沸點(diǎn)，并且通常，乙酸比乙酸酐更易揮發(fā)，因此優(yōu)先于乙酸回收乙酸酐仍有困難。
[0003] 在用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的方法中使用第IA族和/或第IIA族金屬鹽作為 銠催化劑的助催化劑是已知的。因此，US6, 541，666描述了用于通過以下步驟來聯(lián)合生產(chǎn) 乙酸酐和乙酸的方法：將包含乙酸甲酯和/或二甲醚的可羰基化原料引入羰基化反應(yīng)器， 在其中保留有包含乙酸酐、乙酸、銠羰基化催化劑、烷基碘共催化劑和基本由堿金屬碘化物 和/或堿土金屬碘化物組成的碘化物鹽助催化劑的液體反應(yīng)組合物，使所述可羰基化原料 與一氧化碳在所述液體反應(yīng)組合物中接觸以生產(chǎn)乙酸和乙酸酐，并將范圍為〇. 1至20重 量％的至反應(yīng)器的液體組分總進(jìn)料的甲酸甲酯和/或甲酸引入羰基化反應(yīng)器。
[0004] W0 2007/145795公開了用于在液相中生產(chǎn)乙酸或乙酸與乙酸酐的混合物的方法。 TO2007/145795中公開的催化劑體系包含助催化劑組分，其可以是（1)無機(jī)鹽，例如碘化 鋰或季有機(jī)磷或有機(jī)氮化合物的碘化物鹽，或（2)在羰基化區(qū)形成碘化物鹽的無機(jī)化合物 或者有機(jī)磷或有機(jī)氮化合物。
[0005] W0 99/55658公開了用于在液相中制備乙酸酐的方法。W0 99/55658中公開的 催化劑體系包含助催化劑組分，其可以是（1)無機(jī)鹽，例如碘化鋰或季有機(jī)磷或有機(jī)氮化 合物的碘化物鹽，或（2)在羰基化區(qū)形成碘化物鹽的無機(jī)化合物或者有機(jī)磷或有機(jī)氮化合 物。
[0006] CH152249描述了在水溶液或非水溶液中使用堿或堿土乙酸鹽分離乙酸酐和乙 酸。CH152249未公開用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的方法。
[0007] 已知的是在用于通過連續(xù)羰基化方法聯(lián)合生產(chǎn)乙酸酐和乙酸的方法期間，丙酮作 為不期望的副產(chǎn)品形成。通常，丙酮可以在反應(yīng)器中和/或在包含乙酸甲酯和甲基碘的工 藝再循環(huán)物流中積累，并且可以導(dǎo)致進(jìn)一步不期望的副產(chǎn)品(例如焦油）和/或降低總方法 效率。用于將丙酮與丙酮、乙酸甲酯和甲基碘的混合物分離的幾種方法是已知的。
[0008] 因此，US4, 717, 454描述了用于從通過乙酸甲酯和/或二甲醚的羰基化得到的反 應(yīng)混合物中移除副產(chǎn)品丙酮的方法，其中副產(chǎn)品丙酮在50°C至250°C的溫度下，在0. 01至 150bar的壓力下經(jīng)過冷凝以主要得到在連續(xù)蒸餾區(qū)待蒸餾分離的較高沸點(diǎn)的次級產(chǎn)品。
[0009] 已經(jīng)觀察到，在用于乙酸甲酯和/或二甲醚的羰基化以聯(lián)合生產(chǎn)乙酸酐和乙酸的 方法中，反應(yīng)器中乙酸酐的濃度影響不期望的副產(chǎn)品的形成。不希望受理論束縛，據(jù)信在這 樣的羰基化方法中，反應(yīng)器中的一些乙酸酐分解以形成丙酮和二氧化碳。因此，提高反應(yīng)器 中乙酸酐的濃度通常導(dǎo)致相應(yīng)的和不期望的副產(chǎn)品形成的增加。然而，降低反應(yīng)器中乙酸 酐的濃度產(chǎn)生不期望的乙酸酐生產(chǎn)率的降低。
[0010] 乙酸酐具有比乙酸更高的沸點(diǎn)，并且通常乙酸比乙酸酐更易揮發(fā)。因此，優(yōu)先于乙 酸回收乙酸酐仍有困難。然而，相對于乙酸盡可能多地回收乙酸酐是有利的，因?yàn)橐宜狒?經(jīng)濟(jì)上更有價(jià)值的產(chǎn)品。
[0011] 另外可以期望在聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐中保持彈性，使得可以容易地改變乙酸產(chǎn) 品或乙酸酐產(chǎn)品的相對量。操作上，可以期望以過量的乙酸量保持連續(xù)生產(chǎn)乙酸，其可在乙 酸甲酯的制備中用于與甲醇酯化，乙酸甲酯可用作羰基化方法的原料。這樣的過量的乙酸 可用于保持通過乙酸純化系統(tǒng)的足夠的乙酸流量，使得在純化系統(tǒng)上保持足夠的載荷，以 滿足某些操作閾值和/或確保在某些情況(例如過程啟動或過程間斷）下，所述純化系統(tǒng)將 不需要啟動以響應(yīng)乙酸輸出量的增加，以及能夠響應(yīng)對兩種產(chǎn)品的相對需求的改變。
[0012] 因此，將期望提供改進(jìn)的用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的方法，其中乙酸酐的生產(chǎn) 量增加并且不需要提高反應(yīng)區(qū)中乙酸酐的濃度。還將期望增加乙酸酐生產(chǎn)量，同時(shí)抑制或 至少保持副產(chǎn)品的形成速率。
[0013] 因此，本發(fā)明提供用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸和乙酸酐的連續(xù)方法，其包括以下步驟： (a) 在反應(yīng)區(qū)使一氧化碳與液體反應(yīng)組合物接觸，所述液體反應(yīng)組合物包含乙酸甲 酯、二甲醚或其混合物、第VIII族金屬催化劑、甲基碘、乙酸、乙酸酐、濃度為0. 1重量％或 更低的水； (b) 從反應(yīng)區(qū)取出液體反應(yīng)組合物并將至少一部分取出的液體反應(yīng)組合物引入到閃 蒸分離區(qū)；和 (c) 從閃蒸分離區(qū)移除包含乙酸酐、乙酸和甲基碘的蒸氣餾分以及包含乙酸酐和第 VIII族金屬催化劑的液體餾分； 其中液體反應(yīng)組合物和引入到閃蒸分離區(qū)的取出的液體反應(yīng)組合物的至少一個(gè)包含 至少一種選自第IA族和第IIA族金屬的鹽的金屬鹽，并且從閃蒸分離區(qū)移除的蒸氣餾分中 乙酸與乙酸酐的摩爾比保持在大于或等于1，優(yōu)選大于或等于1. 2。
[0014] 有利地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過保持從閃蒸分離區(qū)移除的蒸氣餾分中乙酸與乙酸酐的摩爾 比大于或等于1，優(yōu)選大于或等于1. 2,可以提高乙酸酐的凈生產(chǎn)量，同時(shí)保持羰基化反應(yīng) 區(qū)中乙酸酐的濃度在預(yù)定值，并且沒有相應(yīng)增加副產(chǎn)品的形成。
[0015] 通常，通過甲醇與乙酸的酯化方法產(chǎn)生在用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸酐和乙酸的方法中用 作反應(yīng)物的乙酸甲酯。可以由用于聯(lián)合生產(chǎn)乙酸酐和乙酸的方法中生產(chǎn)的至少一部分乙酸 提供用于這樣的酯化方法的乙酸。因此，本發(fā)明另一優(yōu)點(diǎn)是通過保持從閃蒸分離區(qū)移除的 蒸氣餾分中乙酸與乙酸酐的摩爾比大于或等于1，生產(chǎn)足夠的乙酸（至少1摩爾乙酸），使 得可用于酯化方法從而由甲醇和乙酸反應(yīng)物產(chǎn)生乙酸甲酯；優(yōu)選地，通過保持從閃蒸分離 區(qū)移除的蒸氣餾分中乙酸與乙酸酐的摩爾比大于或等于1. 2,生產(chǎn)足夠的乙酸，使得可用于 酯化方法從而由甲醇和乙酸反應(yīng)物產(chǎn)生乙酸甲酯，同時(shí)保持可以任選地作為產(chǎn)品本身回收 和/或通過乙酸純化系統(tǒng)以保持所述乙酸純化系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行的乙酸的量。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，一氧化碳在反應(yīng)區(qū)與包含乙酸甲酯、二甲醚或其混合物、第VIII族 金屬催化劑、烷基碘、乙酸、乙酸酐、濃度為〇. 1重量％或更低的水的液體反應(yīng)組合物接觸。
[0017] 乙酸甲酯、二甲醚或其混合物與一氧化碳的羰基化發(fā)生在反應(yīng)區(qū)。要理解的是所 述反應(yīng)區(qū)可以由單個(gè)反應(yīng)區(qū)或多個(gè)反應(yīng)區(qū)組成。
[0018] 反應(yīng)區(qū)可以包括一個(gè)或多個(gè)壓力容器，其可以具有攪拌裝置。
[0019] 合適地，反應(yīng)區(qū)保持在高溫和高壓下，例如在150至220°C，優(yōu)選175至200°C的溫 度下和在1000kPa至10000kPa(10至100bara)的總壓力下，優(yōu)選在2000至5000kPa(20 至50bara)的總壓力下。
[0020] 用于本發(fā)明的一氧化碳可以作為基本純的進(jìn)料，優(yōu)選至少95%純的進(jìn)料使用，但 如果需要可以存在惰性稀釋劑，例如二氧化碳、氮?dú)?、甲烷和惰性氣體。或者，