RS62180B1

RS62180B1 - Proizvodnja sirćetne kiseline sa povećanom stopom proizvodnje

Info

Publication number: RS62180B1
Application number: RS20210968A
Authority: RS
Inventors: G Paull Torrence; Raymond Zinobile
Original assignee: Celanese Int Corp
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2021-08-31
Also published as: CN105001071B; CN103153934B; US8461379B2; EP3444235B1; EP3444235A1; CN103153934A; EP2627623A1; TWI532712B; RS58426B1; SG189860A1; CN105001071A; ES2882144T3; JP5961172B2; TW201229022A; US20120088929A1; JP2013543508A; WO2012050996A1; EP2627623B1

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupke za proizvodnju sirćetne kiseline iz ugljen monoksida i, naročito, na poboljšane procese, gde se bar jedan reaktant dovodi u petlju za pumpanje.

STANJE TEHNIKE

[0002] Široko korišćen i uspešan komercijalni postupak za sintezu sirćetne kiseline uključuje katalizovanu karbonilaciju metanola sa ugljen monoksidom. Kataliza sadrži rodijum i/ili iridijum i halogeni promoter, tipično metil jodid. Reakcija se sprovodi neprekidnim penušanjem ugljen monoksida kroz tečni reakcioni medijum u kom je rastvoren katalizator. Reakcioni medijum takođe sadrži metil acetat, vodu, metil jodid i katalizator. Uobičajeni komercijalni postupci za karbonilaciju metanola uključuju one opisane u SAD patentima br. 3,769,329, 5,001,259, 5,026,908, i 5,144,068. Još jedan uobičajeni postupak karbonilacije metanola uključuje Cativa™ postupak, o kome se govori kod Jones, J. H. (2002), „The Cativa™ Process for the Manufacture of Acetic Acid,“ Platinum Metals Review, 44 (3): 94-105.

US 2004/122257 A1 obelodanjuje postupak za proizvodnju sirćetne kiseline karbonilacijom metanola i njegovih reaktivnih derivata u reakcionoj smeši koja koristi katalizator na bazi rodijuma u uslovima niske vode. Postupak se koristi za postizanje brzine reakcije od najmanje 15 g mol/l/sat. Reakcije velike brzine odvijaju se u koncentracijama vode manjim od 2,0% težine. Pod određenim uslovima, koncentracija vode u reakcionoj smeši postupka se održava na željenoj koncentraciji u najmanje jednom koraku postupka, uključujući dodavanje jedinjenja kao što su metil acetat, dimetil etar, sirćetni anhidrid ili smeše ovih jedinjenja u reakcioni sistem. Korak postupka sa dodavanjem komponenti u reakcionu smešu može se kombinovati sa drugim koracima postupka za kontrolu koncentracije vode u reakcionim smešama za karbonilaciju metanola.

US 2009/209786 A1 odnosi se na karbonilaciju metanola, metil acetata, dimetil etra ili njihovih smeša za proizvodnju ledene sirćetne kiseline, i tačnije na proizvodnju ledene sirćetne kiseline reakcijom metanola, metil acetata, dimetil etra ili njihovih smeša sa ugljen monoksidom gde je proizvod glacijalna sirćetna kiselina koja sadrži malo nečistoća. US 2005/197506 A1 obelodanjuje poboljšani postupak za proizvodnju sirćetne kiseline, uključujući naredne korake: reakcija karbonilacionog reaktanta kao što su metanol, metil acetat, metilformat ili dimetil etar sa ugljen monoksidom u reakcionom medijumu koji sadrži vodu, metil jodid i katalizator za proizvodnju proizvoda reakcije koji sadrži sirćetnu kiselinu; odvajanje proizvoda reakcije kako bi se dobila isparljiva faza koja sadrži sirćetnu kiselinu, vodu i metil jodid i manje isparljivu fazu; destilacija isparljive faze kako bi se dobio prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i prvi višak koji sadrži vodu, metil acetat i metil jodid; faza razdvajanja prvog viška kako bi se dobila prva tečna faza koja sadrži vodu i druga tečna faza koja sadrži metil jodid; i dodavanje dimetil etra u postupak u količini koja je efikasna da pojača odvajanje prvog viška kako bi se formirale prva i druga tečna faza.

[0003] US 6140535 A obelodanjuje postupak kako je predviđen za dobijanje procesnog toka sirćetne kiseline koji ima manje od 400 ppm propionske kiseline i manje od 1500 ppm vode. Metanol ili njegov reaktivni derivat i ugljen monoksid dovode se u reaktor karbonilacije u kom se tokom postupka održava tečni reakcioni sastav koji sadrži katalizator karbonilacije iridijuma, metil jodidni katalizator, promoter, vodu u koncentraciji manje od oko 8% težine, metil acetat, sirćetnu kiselinu i nusproizvod propionske kiseline i njihove prekursore. Tečni reakcioni sastav se povlači iz reaktora karbonilacije i uvodi u zonu procesora kako bi se formirao fragment pare koja sadrži vodu, proizvod sirćetne kiseline, nusproizvod propionske kiseline, metil acetat, prekursore metil jodida i propionske kiseline i tečni fragment koji sadrži neisparljiv iridijumov katalizator, neisparljiv opcioni promoter ili promotere, sirćetnu kiselinu i vodu. Tečni fragment se reciklira iz zone procesora u reaktor karbonilacije i uvodi u prvu destilacionu zonu gde se reciklirani laki završetak reciklira i uklanja u reaktor karbonilacije. Procesni tok se uklanja iz prve destilacione zone koja sadrži sirćetnu kiselinu, nusproizvod propionske kiseline i manje od 1500 ppm vode. Ako procesni tok sadrži više od 400 ppm propionske kiseline, procesni tok se uvodi u drugu destilacionu zonu gde se nusproizvod propionske kiseline uklanja zajedno sa procesnim tokom sirćetne kiseline koji sadrži manje od 400 ppm propionske kiseline i manje od 1500 ppm vode

[0004] U proizvodnji sirćetne kiseline može postojati nekoliko ograničenja kapaciteta sistema. Jedno takvo ograničenje je količina reaktanata koja se može dovesti u reaktor. Povećavanje napajanja može zahtevati povećanje kapaciteta pumpi da podnesu veći tok. Rekonfigurisanje cevovoda, temelja i instalacija, kao i pridruženi zastoji u rekonfiguraciji, čine prelazak na pumpe većeg kapaciteta ekonomski neprivlačnim. Takođe su ove pumpe obično skuplje pumpe visokog pritiska.

[0005] I dalje ostaje potreba za unapređenjem kapaciteta za proizvodnju sirćetne kiseline. Predmetni pronalazak zadovoljava takvu potrebu.

SAŽETAK PRONALASKA

[0006] Predmetni pronalazak se odnosi na postupke za proizvodnju sirćetne kiseline iz ugljen monoksida i, naročito, na poboljšane postupke, gde se bar jedan reaktant dovodi u petlju za pumpanje. Konkretno, postupak predmetnog pronalaska obuhvata korake reakcije ugljen monoksida sa najmanje jednim reaktantom u reaktoru koji sadrži reakcioni medijum kako bi se dobio proizvod reakcije koji sadrži sirćetnu kiselinu, gde reakcioni medijum sadrži vodu, sirćetnu kiselinu, metil acetat, promoter halogena i katalizator; povlačenje dela proizvoda reakcije u petlju za pumpanje; i dodavanje dela najmanje jednog reaktanta u petlju za pumpanje, gde je najmanje jedan reaktant izabran iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i njihovih smeša. Poželjno je da je udeo najmanje jednog reaktanta dovedenog u petlju za pumpanje oko 0,5% težine do 20% težine najmanje jednog reaktanta dovedenog u reaktor. U poželjnom otelotvorenju, postupak prema predmetnom pronalasku dalje uključuje razdvajanje preostalog dela proizvoda reakcije u procesoru na tok reciklirane tečnosti i tok sirovog proizvoda koji sadrži sirćetnu kiselinu, halogeni promoter, metil acetat i vodu; uvođenje barem dela toka reciklirane tečnosti u reaktor preko jedne ili više pumpi; i napajanje dela reaktanata uzvodno od najmanje jedne od jedne ili više pumpi; gde tok reciklirane tečnosti sadrži najmanje jedan reaktant. Poželjno je da se deo najmanje jednog reaktanta dovodi u donji deo procesora. U ovom slučaju, dalje je poželjno da je donji deo procesora ispod mesta gde se proizvod reakcije dovodi u procesor. Alternativno, deo bar jednog reaktanta se dovodi u tok reciklirane tečnosti. Poželjno je da je udeo najmanje jednog reaktanta koji se dovodi uzvodno od pumpe od 0,1% težine do 50% težine najmanje jednog reaktanta koji se dovodi u reaktor. Poželjno otelotvorenje postupka iz predmetnog pronalaska može dalje obuhvatati hlađenje dela najmanje jednog reaktanta pre napajanja uzvodno od jedne ili više pumpi na temperaturu od 10°C do 30°C

[0007] Reakcioni medijum sadrži vodu, sirćetnu kiselinu, metil acetat, halogeni promoter i katalizator. Reaktanti su poželjno izabrani iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i njihovih smeša.

[0008] Poželjno, postupak prema pronalasku dalje obuhvata hvatanje jednog ili više toka pare dobijenih iz kolone sa lakim krajevima, sistema za uklanjanje PRC, kolone sa teškim krajevima, kolone za sušenje, dekantera, gornjih prijemnika i/ili posuda za skladištenje u rekuperacionoj jedinici ventilacije; prečišćavanje jednog ili više toka pare sa rastvaračem za prečišćavanje koji sadrži najmanje jedan reaktant kako bi se dobio rekuperacioni tok; i napajanje barem dela rekuperacionog toka uzvodno od najmanje jedne od jedne ili više pumpi.

KRATAK OPIS SLIKA

[0009] Pronalazak je detaljno opisan u daljem tekstu sa pozivanjem na priložene slike, gde slični brojevi označavaju slične delove.

SLIKA 1A ilustruje šemu u kojoj se bar jedan reaktant dovodi u procesor (ne spada pod obim patentnih zahteva).

SLIKA 1B ilustruje primer šeme u kojoj se rekuperacioni tok koji sadrži najmanje jedan reaktant dovodi u procesor (ne spada pod obim patentnih zahteva).

SLIKA 2A ilustruje šemu u kojoj se najmanje jedan reaktant dovodi u tok reciklirane tečnosti (ne spada pod obim patentnih zahteva).

SLIKA 2B ilustruje primer šeme u kojoj se rekuperacioni tok koji sadrži najmanje jedan reaktant dovodi u tok reciklirane tečnosti (ne spada pod obim patentnih zahteva).

SLIKA 3A ilustruje primer šeme u kojoj se bar jedan reaktant dovodi u petlju za pumpanje.

SLIKA 3B ilustruje primer šeme u kojoj se rekuperacioni tok koji sadrži najmanje jedan reaktant dovodi u petlju za pumpanje.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Uvod

[0010] Predmetni pronalazak se generalno odnosi na proizvodnju sirćetne kiseline dodavanjem najmanje jednog reaktanta u petlju za pumpanje. Reaktanti su izabrani iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i/ili njihovih smeša. Poželjno je da reaktant sadrži metanol. Uzvodno od reciklažne pumpe reaktora odnosi se na bilo koje mesto pre pumpe koja vraća tok reciklirane tečnosti u reaktor za karbonilaciju. Treba razumeti da sistem karbonilacije može sadržati nekoliko reciklažnih pumpi reaktora, i dodatni reaktanti mogu se dovoditi iznad bilo koje od tih pumpi. Reaktant se dovodi u petlju za pumpanje. Otelotvorenja predmetnog pronalaska povoljno omogućavaju uvođenje reaktanta u proces karbonilacije metanola na mestu pored reaktora karbonilacije. Iako nije vezan za neku određenu teoriju, predmetni pronalazak poboljšava ukupnu proizvodnju sirćetne kiseline povećanjem količine dostupnih reaktanata u reaktoru za karbonilaciju.

[0011] Pod stabilnim radnim uslovima, količina reagensa koji se može dovesti u reaktor karbonilacije može biti ograničena. Jedno potencijalno ograničenje može biti kapacitet dovodnih pumpi za napajanje. Stoga, iako reaktor može imati kapacitet za povećanu proizvodnju, možda će biti teško pružiti potrebnu količinu napajanja. Otelotvorenja predmetnog pronalaska mogu povećati ukupnu količinu reaktanata koji se pružaju u reaktor za karbonilaciju uvođenjem reaktanata na mesta koja nisu izvor napajanja.

[0012] U jednom otelotvorenju, izvor reaktanata mogu biti sveži reaktanti koji se dovode u reaktor za karbonilaciju. U nekim otelotvorenjima, dodatna količina tih svežih reaktanata može se isporučiti uzvodno od pumpe. U predmetnom pronalasku dodatna količina tih svežih reaktanata se doprema u petlju za pumpanje

[0013] U još jednom otelotvorenju pronalaska, ventilacioni tok se prečišćava rastvaračem za prečišćavanje koji sadrži najmanje jedan reagens za rekuperaciju komponenti sa niskom tačkom ključanja. Te komponente sa niskom tačkom ključanja, zajedno sa rastvaračem za prečišćavanje, čine povratni tok. Povratni tok se može koristiti kao izvor reaktanata i napajati u mlaznicu, tok reciklirane tečnosti i/ili u petlju za pumpanje.

[0014] Veruje se da, bez vezivanja za teoriju, dodavanje najmanje jednog reaktanta na opisani način može smanjiti određene nečistoće, poput acetaldehida i propionske kiseline, u sirovom proizvodu sirćetne kiseline. Smanjenje nečistoća može dalje poboljšati efikasnost razdvajanja i prečišćavanja. Veruje se da će otelotvorenja predmetnog pronalaska povećati koncentraciju metil acetata u procesoru karbonilacije, čime će se smanjiti koncentracija vodonik-jodida pomeranjem reakcije vodonik-jodida sa metil-acetatom u korist metil-jodida, kao što je opisano u Jednačini 1 u nastavku. Shodno tome, smanjena koncentracija vodonik jodida u procesorma smanjiće stvaranje acetaldehida kako je opisano u Jednačini 2 u nastavku. Smanjenjem acetaldehida u sistemu karbonilacije smanjuje se stvaranje nečistoća kao što su jedinjenja za redukciju permanganata (PRC) i propionska kiselina.

Jednačina 1: HI CH3OAc → CH3I HOAc

Jednačina 2: [RhI3(CO)(COCH3)<->+ HI → [RhI4(CO)]<->+ CH3CHO

[0015] Ilustrativna otelotvorenja pronalaska su opisana u nastavku. Zarad jasnoće, u ovoj specifikaciji nisu opisane sve karakteristike stvarne primene. Naravno, biće jasno da se u razvoju bilo kog takvog stvarnog otelotvorenja moraju doneti brojne odluke specifične za implementaciju kako bi se postigli specifični ciljevi izvođača, poput usklađenosti sa sistemskim i poslovnim ograničenjima, koja će se razlikovati od jedne do druge implementacije. Štaviše, jasno je da bi takav razvojni napor mogao biti složen i dugotrajan, ali bi ipak bio rutinski poduhvat za stručnjake u oblasti koja ima koristi od predmetnog obelodanjenja.

[0016] Predmetni pronalazak može biti cenjen u vezi, na primer, sa karbonilacijom metanola sa ugljen monoksidom u homogenom katalitičkom reakcionom sistemu koji sadrži reakcionog rastvarača, metanol i/ili njihove reaktivne derivate, katalizator grupe VIII, najmanje konačnu koncentraciju vode i opciono jodidne soli.

[0017] Pogodni katalizatori Grupe VIII uključuju rodijumove i/ili iridijumove katalizatore. Kada se koristi rodijumov katalizator, rodijumov katalizator se može dodati u bilo kom pogodnom obliku tako da je rodijum u rastvoru katalizatora kao ravnotežna smeša koja uključuje [Rh(CO)2I2]<->anjon kao što je dobro poznato u struci. Jodidne soli koje se opciono održavaju u reakcionim smešama ovde opisanih postupaka mogu biti u obliku rastvorljive soli alkalnog metala ili zemnoalkalnog metala ili kvaternarne amonijumove ili fosfonijumove soli ili njihove smeše. U određenim otelotvorenjima, ko-promoter katalizatora je litijum jodid, litijum acetat ili njihove smeše. Ko-promoter soli može se dodati kao ne-jodidna so koja će generisati jodidnu so. Jodidni stabilizator katalizatora može se uvesti direktno u reakcioni sistem. Alternativno, jodidna so može da se generiše in-situ, jer će u radnim uslovima reakcionog sistema, širok spektar prekursora nejodidne soli reagovati sa metil jodidom ili hidrojodidnom kiselinom u reakcionom medijumu, dajući odgovarajući kopromoter jodid stabilizator soli. U nekim otelotvorenjima, koncentracija rodijumovog katalizatora u tečnom reakcionom medijumu može biti u rasponu od 100 ppm do 6000 ppm. Za dodatne detalje u vezi sa rodijumovim katalizatorom i stvaranjem jodidne soli, pogledati SAD patente br. 5,001,259; 5,026,908; 5,144,068; i 7,005,541.

[0018] Kada se koristi iridijumov katalizator, iridijumov katalizator može sadržati bilo koje jedinjenje koje sadrži iridijum i rastvorljivo je u tečnom reakcionom sastavu. Iridijumov katalizator se može dodati tečnom reakcionom sastavu za reakciju karbonilacije u bilo kom pogodnom obliku koji se rastvara u tečnom reakcionom sastavu ili je konvertibilan u rastvorljiv oblik. Primeri pogodnih jedinjenja koja sadrže iridijum i koja se mogu dodati tečnom reakcionom sastavu uključuju: 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, Ir4(CO)12, iridijum metal, Ir2O3, Ir(acac)(CO)2, Ir(acac)3, iridijum acetat, [Ir3O(OAc)6(H2O)3][OAc], i heksakloroiridnu kiselinu [H2IrCl6]. Kompleksi iridijuma bez hlorida, poput acetata, oksalata i acetoacetata, obično se koriste kao polazni materijali. Koncentracija iridijumovog katalizatora u tečnom reakcionom sastavu može biti u rasponu od 100 do 6000 ppm. Karbonilacija metanola pomoću iridijumovog katalizatora je dobro poznata i opšte je opisana u SAD patentima br. 5,942,460; 5,932,764; 5,883,295; 5,877,348; 5,877,347; i 5,696,284.

[0019] Halogeni ko-katalizator/promoter se obično koristi u kombinaciji sa komponentom metalnog katalizatora Grupe VIII. Metil jodid je poželjan kao promoter halogena. Poželjno je da je koncentracija halogenog promotera u tečnom reakcionom sastavu u rasponu od 1 do 50% težine, poželjno 2 do 30% težine.

[0020] Halogeni promoter se može kombinovati sa jedinjenjem stabilizatora soli/ko-promotera, koje može sadržati soli metala Grupe IA ili Grupe IIA, kvaternarni amonijum, fosfonijumovu so ili njihove smeše. Naročito su poželjne jodidne ili acetatne soli, npr. litijum jodid ili litijum acetat.

[0021] Ostali promoteri i ko-promoteri mogu se koristiti kao deo katalitičkog sistema predmetnog pronalaska kako je opisano u SAD patentu br. 5,877,348. Pogodni promoteri se biraju između rutenijuma, osmijuma, volframa, renijuma, cinka, kadmijuma, indijuma, galijuma, žive, nikla, platine, vanadijuma, titana, bakra, aluminijuma, kalaja, antimona, a poželjnije je da se biraju između rutenijuma i osmijuma. Specifični kopromoteri su opisani u SAD patentu br.6,627,770.

[0022] Promoter može biti prisutan u efikasnoj količini do granice svoje rastvorljivosti u tečnom reakcionom sastavu i/ili u bilo kom tečnom procesnom toku koji se reciklira u reaktor karbonilacije iz rekuperacione faze sirćetne kiseline. Kada se koristi, promoter je pogodno prisutan u tečnom reakcionom sastavu u molarnom odnosu promotera i metalnog katalizatora od 0,5:1 do 15: 1, poželjno 2:1 do 10:1, još poželjnije 2:1 do 7,5:1. Pogodna koncentracija promotera je 400 do 5000 ppm.

[0023] U jednom aspektu, temperatura reakcije karbonilacije u prvom reaktoru 103 je poželjno od 150°C do 250°C, npr. od 155°C do 235°C ili od 160°C do 220°C. Pritisak reakcije karbonilacije je od 10 do 200 bara, poželjno 10 do 100 bara, i najpoželjnije 15 do 50 bara. Sirćetna kiselina se obično proizvodi u reakciji tečne faze na temperaturi od oko 160 do 220°C i ukupnom pritisku od oko 15 do oko 50 bara.

[0024] Sistem za odvajanje poželjno kontroliše sadržaj vode i sirćetne kiseline u reaktoru, kao i u čitavom sistemu i, opciono, kontroliše uklanjanje jedinjenja koja redukuju permanganat (PRC). PRC mogu da uključuju, na primer, jedinjenja kao što su acetaldehid, aceton, metil etil keton, butiraldehid, krotonaldehid, 2-etil krotonaldehid, 2-etil butiraldehid i slično, i njihovi aldolni proizvodi kondenzacije.

[0025] Generalno, sistem karbonilacije predmetnog pronalaska sadrži reakcionu zonu 100 i zonu prečišćavanja (nije prikazano). SLIKE 1A-3B prikazuju primernu reakcionu zonu 100 sistema karbonilacije za proizvodnju sirćetne kiseline, gde su SLIKE 3A i 3B u skladu sa otelotvorenjima predmetnog pronalaska. Dalje, dodatni sistemi karbonilacije koji se mogu koristiti sa otelotvorenjima predmetnog pronalaska uključuju one opisane u SAD patentima br. 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, i SAD publikacijama br.2008/0287706, 2008/0293966, 2009/0107833, 2009/0270651. Treba razumeti da je prikazana reakciona zona 100 primerna i da se druge komponente mogu koristiti unutar obima predmetnog pronalaska.

[0026] Pozivajući se na SLIKE 1A i 2A, reakciona zona 100 sadrži dovodni tok 101 ugljen monoksida, dovodni tok reaktanta 102, reaktor 103, rekuperacionu jedinicu reaktora 104, procesor 120 i reciklažnu pumpu reaktora 121. Na SLIKAMA 1B, 2B i 3B, pored reakcione zone 100, sistem karbonilacije takođe sadrži rekuperacionu jedinicu ventilacionog otvora 130, dovod toka ventilacionog otvora 131 i dovod rastvarača za prečišćavanje 132. Na SLIKAMA 3A i 3B, reakciona zona 100 dalje uključuje petlju za pumpanje 140 u skladu sa predmetnim pronalaskom.

[0027] Ugljen monoksid i najmanje jedan reagens se neprekidno napajaju dovodnim tokovima 101, odnosno 102, u reaktor 103. Dovodni tok 102 reaktanta može se dovoditi kroz jednu ili više pumpi visokog pritiska (nije prikazano). U nekim otelotvorenjima, pumpe visokog pritiska rade pod pritiskom ispuštanja koji je veći od radnog pritiska u reaktoru 103. U nekim otelotvorenjima pumpe visokog pritiska rade sa pritiskom ispuštanja od 10 do 60 barg, poželjno 15 do 55 barg. Dovodni tok reaktanta 102 može da u reaktor 103 dovede barem jedan reaktant izabran iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i/ili njihovih smeša. U poželjnim otelotvorenjima, dovodni tok 102 reaktanta može da dovede metanol i metil acetat u reaktor. Opciono, dovodni tok 102 reaktanta može biti povezan sa jednim ili više sudova (nisu prikazani) koji čuvaju sveže reaktante za proces karbonilacije. Pored toga, iako nije prikazano, može postojati posuda za skladištenje metil jodida i/ili posuda za katalizator povezana na reaktor 103 za dovod svežeg metil jodida i katalizatora po potrebi za održavanje reakcionih uslova.

[0028] Jedan ili više reciklirajućih izvora napajanja 125, poželjno iz reakcione zone 100, može se dovesti u reaktor 103. Iako je jedan tok recikliranog napajanja prikazan kao tok 125, može postojati više tokova koji se odvojeno napajaju u reaktor 103. U drugom otelotvorenju, jedan ili više recikliranih sirovinskih tokova iz zone prečišćavanja (nije prikazano) takođe se mogu dovoditi u reaktor 103. Reciklirajući hranljivi tokovi mogu sadržati komponente reakcionog medijuma, kao i rezidualni i/ili rekuperacioni katalizator i sirćetnu kiselinu. Po želji, može postojati najmanje jedan tok sveže vode (nije prikazan) koji se može dovesti u reaktor 103.

[0029] U poželjnom otelotvorenju reaktor 103 je reaktor karbonilacije u tečnoj fazi. Reaktor 103 je poželjno ili posuda sa mešanjem ili posuda sa penušanjem, sa ili bez agitatora, unutar koje se reakciona tečnost ili sadržaj guste suspenzije održavaju, poželjno automatski, na unapred određenom nivou, koji poželjno ostaje u osnovi konstantan tokom normalnog rada. U reaktor 103 se neprekidno uvodi sveži metanol iz dovodnog toka 102, dovodnog toka ugljen monoksida 101 i reciklažnih tokova 125, zajedno sa opcionim tokovima metil jodida, tokovima katalizatora i/ili vodenim tokovima kako bi se održala koncentracija vode od najmanje 0,1% težine do 14% težine u reakcionom medijumu.

[0030] U tipičnom procesu karbonilacije, ugljen monoksid se kontinuirano uvodi u reaktor karbonilacije, poželjno ispod mešalice, koja se može koristiti za mešanje sadržaja. Gasovito napajanje se poželjno temeljno rasprši kroz reakcionu tečnost ovim sredstvom za mešanje. Iz reaktora 103 se odvodi tok prečišćavanja gasova 106 kako bi se sprečilo nakupljanje gasovitih nusproizvoda i kako bi se održao podešeni parcijalni pritisak ugljen monoksida na datom ukupnom pritisku reaktora. Temperatura reaktora se može kontrolisati i dovod ugljen monoksida se uvodi brzinom dovoljnom da se održi željeni ukupni pritisak reaktora. Tok prečišćavanja gasova 106 može se ispirati sirćetnom kiselinom i/ili metanolom u rekuperacionoj jedinici 104 kako bi se povratile komponente sa niskim ključanjem. Tok prečišćavanja gasova 106 može se kondenzovati i dovesti u rekuperacionu jedinicu 104 koja može vratiti komponente sa niskim ključanjem 108 na vrh reaktora 103. Komponente sa niskim ključanjem 108 mogu sadržati metil acetat i/ili metil jodid. Ugljen monoksid u toku prečišćavanja gasova 106 može da se pročisti u liniji 107 ili dovesti putem linije 107' do osnove procesora 120 kako bi se poboljšala stabilnost rodijuma.

[0031] Proizvod karbonilacije izvlači se iz reaktora karbonilacije 103 brzinom koja je dovoljna da se u njemu održi konstantan nivo i isporučuje se mlaznici 120 putem toka 105. U procesoru 120 proizvod karbonilacije odvaja se u koraku razdvajanja procesora sa ili bez dodavanja zagrevanja kako bi se dobio sirovi tok proizvoda 122 koji sadrži sirćetnu kiselinu i tok reciklirane tečnosti 123. tok reciklirane tečnosti 123 sadrži rastvor koji sadrži katalizator i koji se poželjno reciklira u reaktor putem toka 125 pomoću reciklažne pumpe reaktora 121. U nekim otelotvorenjima, reciklažna pumpa reaktora 121 radi pod pritiskom pražnjenja koji je veći od radnog pritiska u reaktoru 103. U nekim otelotvorenjima, reciklažna pumpa reaktora 121 radi sa pritiskom pražnjenja od 10 do 60 barg, poželjno 15 do 55 barg. Rastvor koji sadrži katalizator pretežno sadrži sirćetnu kiselinu, rodijumov katalizator i jodidnu so, zajedno sa manjim količinama metil acetata, metil jodida i vode, kao što je gore pomenuto. Tok sirovog proizvoda 122 sadrži sirćetnu kiselinu, metil jodid, metil acetat, vodu, metanol i PRC. Tok sirovog proizvoda 122 iz procesora 120 usmeren je u zonu za prečišćavanje (nije prikazana) za dalje odvajanje i prečišćavanje.

[0032] Zona za prečišćavanje (nije prikazana) za upotrebu sa predmetnim pronalaskom može da sadrži kolonu sa lakim krajevima, kolonu za sušenje, jednu ili više kolona za uklanjanje PRC, zaštitne slojeve, uređaje za prečišćavanje/apsorbere za ventilaciju i/ili kolone sa teškim krajevima. Kolone za uklanjanje PRC opisane su u SAD patentima br. 6,143,930, 6,339,171, i 7,223,886, i SAD publikacijama br. 2005/0197513, 2006/0247466, i 2006/0293537. Zaštitni kreveti su opisani u SAD patentima br. 4,615,806, 4,894,477, i 6,225,498.

[0033] U jednom otelotvorenju, reaktant se može dovesti iz svežeg izvora, kao što je izvor za reaktor karbonilacije. Na SLICI 1A, sveži reaktant iz dovodnog toka reaktanta 102 dovodi se putem linije 124 do procesora 120. U opcionim otelotvorenjima, tok 124 se može dobiti iz zasebnog izvora reaktanata od dovodnog toka 102 za reaktor 103. U jednom otelotvorenju (ne spada u obim patentnih zahteva), deo reaktanata se dovodi u donji deo procesora 120 putem toka 124. Poželjno je da se tok 124 ohladi na temperaturu manju od 60°C, npr. manju od 40°C ili manju od 30°C. Potok za hlađenje 124 može povoljno da omogući povećanu brzinu toka kroz reciklažnu pumpu reaktora 121, mrežnim marginalnim hlađenjem celokupnog toka za reciklažu tečnosti 123 i poboljšanjem neto pozitivne usisne glave (NPSHa) za usisavanje pumpe.

[0034] U nekim otelotvorenjima (ne spadaju u obim patentnih zahteva), tok 124 se dovodi u procesor 120 na mestu ispod kog tok karbonilacionih proizvoda 105 ulazi u procesor. Poželjno je da tok 124 ulazi u procesor 120 u tački ispod površine tečnosti sadržane u procesoru 120, slično liniji 107' iz rekuperacione jedinice 104. To može omogućiti da se sadržaj toka 124 adijabatski meša sa recikliranjem tečnosti u toku 123 bez prenošenja u paru sirovog proizvoda 122 koji se šalje u zonu prečišćavanja. Dobijeni tokovi se kombinuju u procesoru 120, usmereni na reciklažnu pumpu reaktora 121 preko toka 123, i vraćaju se nazad u reaktor 103 preko reciklažnog toka 125.

[0035] U pogledu težinskog procenta, količina (brzina) reaktanata dodatih u osnovnu površinu procesora 120 može biti od 0,01% težine do 20% težine ukupne brzine toka tečnosti koja izlazi iz osnove procesora 120, i još poželjnije od 0,5% težine do 8% težine. Što se tiče reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100, težinski procenat reaktanata koji se dovode u procesor 120 može biti od 0,1% do 50% ukupne količine reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100 i još poželjnije od 0,1% do 25 %

[0036] U nekim otelotvorenjima (koje ne spadaju pod obim patentnih zahteva), sveži reaktanti se takođe mogu dovoditi u tok reciklirane tečnosti 123 putem linije 124 kao što je prikazano na SLICI 2A. Poželjno je da se tok 124 dovodi u tok reciklirane tečnosti 123 u tački uzvodno od reciklažne pumpe reaktora 121. Dobijeni tok se vraća u reaktor 103 putem reciklažnog toka 125. Poželjno je da se, kada se sveži reaktanti dodaju preko linije 124, sveži reaktanti dodaju u tok reciklirane tečnosti 123. Poželjno je da se sveži reaktanti dodaju u tok reciklirane tečnosti 123 uzvodno od reciklažne pumpe reaktora 121. U pogledu težinskog procenta, količina reaktanata dodatih u tok reciklirane tečnosti 123 može biti od 0,1% težine do 20% težine od ukupne težine toka reciklirane tečnosti 123, i još poželjnije od 1% težine do 10% težine. U pogledu reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100, težinski procenat reaktanata koji se dovode u tok reciklirane tečnosti 123 može biti od 0,1% do 50% od ukupne količine reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100 i još poželjnije od 0,1% do 25%.

[0037] Iako je na SLICI 2A prikazan jedan tok reciklirane tečnosti 123 i reciklažna pumpa reaktora 121, u nekim otelotvorenjima može postojati više tokova reciklirane tečnosti i/ili pumpi 121. Na primer, deo toka reciklirane tečnosti može se odvojiti i vratiti u reaktor putem sekundarne pumpe sa visokim ukupnim dinamičkim pritiskom (TDH). Reaktanti se mogu dovoditi u odvojeni deo toka reciklirane tečnosti.

[0038] U još jednom otelotvorenju, sveži reaktanti se takođe mogu dovoditi u petlju za pumpanje 140, kao što je prikazano na SLICI 3A. Deo toka 105 usmeren je na pumpu 141, gde se deo vraća u reaktor 103. Petlja za pumpanje 140 takođe može da sadrži jedan ili više razmenjivača toplote. U jednom otelotvorenju, petlja za pumpanje može da kontroliše toplotu egzotermne reakcije karbonilacije. Na SLICI 3A, sveži reaktanti preko linije 124 mogu se dodati u bilo koji deo petlje za pumpanje 140, ali se poželjno dodaju nizvodno od pumpe 141 kako bi se sprečilo da reaktanti, posebno metanol, procesuiraju u usisu petlje za pumpanje 140. Pumpa 141 može biti pumpa sa niskim ukupnim dinamičkim pritiskom. U drugim otelotvorenjima, petlja za pumpanje može biti povezana za reaktor 103, kao što su one opisane u SAD patentima br. 7,465,823. Iako nije vezano za neku određenu teoriju, uvođenje reaktanata u petlju za pumpanje 140 povećava reakcionu aktivnost sa ugljen monoksidom u petlji, povećavajući tako energiju u petlji za pumpanje koja se može povratiti putem razmenjivača toplote (nije prikazano) i usmerena je na druga mesta u okviru procesa proizvodnje sirćetne kiseline i/ili drugih procesa.

[0039] U pogledu težinskog procenta, količina reaktanata dodatih u petlju za pumpanje može biti od 0,05% težine do 5% težine od ukupne težine petlje za pumpanje 140, i još poželjnije od 0,5% težine do 2% težine. U pogledu reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100, težinski procenat reaktanata koji se dovode u petlju za pumpanje može biti od 0,1 do 25% ukupne količine reaktanata koji se dovode u reakcionu zonu 100 i još poželjnije 0,5% do 20%.

[0040] U drugim otelotvorenjima, reaktanti se mogu isporučivati kao deo obrađenog toka, kao što je rekuperacioni tok iz uređaja za prečišćavanje/apsorbera. Pozivajući se na SLIKE 1B, 2B i 3B, prikazan je tok pare 131 koji hvata jedinica za rekuperaciju ventilacionog otvora kako bi se stvorio rekuperacioni tok 134 i tok prečišćavanja gasova 133. Rastvarač za prečišćavanje se dovodi u jedinicu za rekuperaciju ventilacionog sistema kroz tok 132. U jednom otelotvorenju, rastvarač za prečišćavanje sadrži najmanje jedan reaktant izabran iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i/ili njihovih smeša. U jednom otelotvorenju, rastvarač za prečišćavanje uzima se iz svežih reaktanata koji se dovode u reaktor 103. Rekuperacioni tok 134 sadrži rastvarač za prečišćavanje i komponente sa niskom tačkom ključanja, kao što je metil jodid. Na SLICI 1B rekuperacioni tok 134 dovodi se u procesor 120 kao što je gore opisano za SLIKU 1A. Rekuperacioni tok se takođe može dovesti u tok reciklirane tečnosti 123, kao što je prikazano na SLICI 2B slično kao za SLIKU 2A. Pored toga, rekuperacioni tok takođe se može dovesti u petlju za pumpanje 140, kao što je prikazano na SLICI 3B slično kao za SLIKU 3A.

[0041] Naravno, treba razumeti da se sveži reaktanti, kao i reaktanti u rekuperacionom toku mogu dovoditi uzvodno od reciklažne pumpe reaktora 121 i/ili u petlju za pumpanje. Na primer, sveži reaktanti koji sadrže metanol mogu se dovoditi u procesor kao što je prikazano na SLICI 1A i kombinovanovati sa rekuperacionim tokom koji sadrži metanol koji se dovodi u tok reciklirane tečnosti kao što je prikazano na SLICI 2B.

[0042] Iako je prikazan samo jedan tok pare 131, postupak prema predmetnom pronalasku može sadržati jedan ili više tokova pare. Jedan ili više tokova pare 131 mogu se uzeti sa bilo kog mesta u sistemu, uključujući, ali bez ograničenja, reakcionu zonu 100 ili zonu prečišćavanja. U zoni prečišćavanja postoji nekoliko lokacija koja proizvode struju pare koja se može prečišćavati. Ova mesta uključuju kolonu sa lakim krajevima, sistem za uklanjanje PRC, kolonu sa teškim krajevima i kolonu za sušenje, kao i dekantere, gornje prijemnike i posude za skladištenje.

[0043] U nekim otelotvorenjima, rastvarač za prečišćavanje se hladi na temperaturu manju od 25°C pre dodavanja u rekuperacionu jedinicu ventilacionog otvora 130, a poželjno manju od 20°C. Rekuperacioni tok 134 poželjno ima temperaturu manju od 40°C, npr., manju od 30°C ili manju od 25°C. Iako nije vezano za bilo koju određenu teoriju, dodavanje najmanje jednog reaktanta na temperaturi manjoj od 40°C u tok reciklirane tečnosti procesora, pomaže u stabilizaciji katalizatora prisutnog u rastvoru u odredišnom toku. U jednom otelotvorenju, rekuperacioni tok 134 dodaje se uzvodno od reciklažne pumpe reaktora 121 kako bi se rashladio tok reciklirane tečnosti 123.

[0044] Stručnjak koji ima korist od predmetnog obelodanjenja može da dizajnira i upravlja destilacionim kolonama koje su ovde opisane kako bi postigao željene rezultate predmetnog pronalaska. Takvi napori, iako bi mogli potrajati i biti složeni, ipak bi bili uobičajeni za stručnjake u oblasti koja ima koristi od predmetnog obelodanjenja. Shodno tome, praksa predmetnog pronalaska nije nužno ograničena na specifične karakteristike određene destilacione kolone ili njene radne karakteristike, kao što su ukupan broj stepeni, tačka dodavanja, odnos refluksa, temperatura dovoda, temperatura refluksa, profil temperature kolone, i slično.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju sirćetne kiseline, koji obuhvata korake:

reagovanje ugljen monoksida sa najmanje jednim reaktantom u reaktoru koji sadrži reakcioni medijum kako bi se dobio proizvod reakcije koji sadrži sirćetnu kiselinu, gde reakcioni medijum sadrži vodu, sirćetnu kiselinu, metil acetat, halogeni promoter i katalizator;

povlačenje dela proizvoda reakcije u petlju za pumpanje; i

dovođenje dela bar jednog reaktanta u petlju za pumpanje, gde je najmanje jedan reaktant izabran iz grupe koja se sastoji od metanola, metil acetata, metil formata, dimetil etra i njihovih smeša.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde je deo bar jednog reaktanta dovedenog u petlju za pumpanje oko 0,5 do 20% težine najmanje jednog reaktanta koji je doveden u reaktor.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1, koji dalje sadrži korake:

odvajanje preostalog dela proizvoda reakcije u procesoru na tok reciklirane tečnosti i sirovi proizvod koji sadrži sirćetnu kiselinu, halogeni promoter, metil acetat i vodu;

uvođenje barem dela toka reciklirane tečnosti u reaktor preko jedne ili više pumpi; i dovođenje dela najmanje jednog reaktanta uzvodno od najmanje jedne od jedne ili više pumpi, gde tok reciklirane tečnosti sadrži najmanje jedan reaktant.

4. Postupak prema patentnom zahtevu 3, gde se deo najmanje jednog reaktanta dovodi u donji deo procesora.

5. Postupak prema patentnom zahtevu 4, gde je donji deo procesora ispod mesta gde se proizvod reakcije dovodi u procesor.

6. Postupak prema patentnom zahtevu 3, gde se deo najmanje jednog reaktanta dovodi u tok reciklirane tečnosti.

7. Postupak prema patentnom zahtevu 3, gde deo najmanje jednog reaktanta koji se dovodi uzvodno od pumpe ima od 0,1% težine do 50% težine najmanje jednog reaktanta koji se dovodi u reaktor.

8. Postupak prema patentnom zahtevu 3, koji dalje uključuje hlađenje dela najmanje jednog reaktanta pre dovođenja uzvodno od jedne ili više pumpi na temperaturu od 10°C do 30°C.

9. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 3, gde je najmanje jedan reaktant metanol.

10. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 3, gde postupak dalje sadrži:

hvatanje jednog ili više tokova pare dobijenih iz kolone sa lakim krajevima, sistema za uklanjanje PRC, kolone sa teškim krajevima, kolone za sušenje, dekantera, gornjih prijemnika i/ili posuda za skladištenje u rekuperacionoj jedinici ventilacije;

prečišćavanje jednog ili više tokova pare sa rastvaračem za prečišćavanje koji sadrži najmanje jedan reaktant kako bi se dobio rekuperacioni tok; i

dovođenje barem dela rekuperacionog toka uzvodno od najmanje jedne od jedne ili više pumpi.