[发明专利]具有腐蚀抑制作用的催化性组合物、用于抑制腐蚀的方法以及该催化性组合物的用途

说明书

本发明涉及一种催化性组合物，该组合物对于与酯化反应介质相接触的金属表面具有腐蚀抑制作用，该酯化反应介质包含羧酸、醇以及酸催化剂。

本发明还涉及一种用于抑制这类金属表面的腐蚀的方法，并且还涉及一种特定化合物作为腐蚀抑制剂在存在酸催化剂的情况下在羧酸与醇之间的酯化反应中的用途。

酯化方法，并且尤其是那些用于制造乙酸乙酯的酯化方法，必须在生产率方面尽是可能有效的并且带来合格产品。

确切的讲，由于乙酸乙酯是普遍的在工业设施中制造的大体积消费品，因此与它的生产有关的经济因素具有重大影响。

用于制造乙酸乙酯的标准方法在该方法是进行连接到蒸馏步骤的酯化步骤时使用酸催化剂，经常是硫酸，例如，如专利GB 1 173 089中描述的。当这些方法使用如专利申请EP 1 220 829中描述的反应性蒸馏时，这些酸催化剂还可以是磺酸树脂。

然而，在相对高的温度(约100℃和更高温度)下起作用的这类方法中，乙酸、酸催化剂以及在反应过程中形成的杂质(例如硫酸盐)的存在是实质性腐蚀现象的原因。

这些现象由与这些酸接触的设备的壁的劣化和结垢反映出。术语“结垢”意指源自腐蚀过程的盐类，特别是铁、镍和铬盐沉积在这些壁上。这尤其涉及反应器、反应性蒸馏塔、再沸器以及管道、泵以及阀门的壁。对于设备如再沸器的壁来说，这些现象导致再沸器的交换面积和总传热系数的减小。因此这类现象迫使频繁停产，以便维护设备。这尤其涉及更换或处理这些被腐蚀或结垢的表面。制造乙酸乙酯中的这些频繁的中断代表生产率、设施的生产能力以及制造商的设备成本方面的损失。确切的讲，首先，再沸器的壁的结垢导致了乙酸乙酯的生产率的降低，因为加热反应器的蒸气与反应介质之间的交换系数降低。其次，频繁的停产代表装备未生产乙酸乙酯的时间。

已知的做法是使用被认为是不锈的材料制成的反应器，但是这种设备是昂贵的或是不足以抵抗乙酸和酸催化剂的腐蚀。

还已知的做法是使用腐蚀抑制剂以便减少腐蚀现象。这可能尤其是使用氧化性金属阳离子如呈硫酸盐形式的铜或铁的情况，尤其是在包含氧化性酸如硫酸的介质中。在该情况下，这类化合物不充分足以预防设备在包含乙酸和酸催化剂的介质中的腐蚀，尤其是在100℃以上的温度下，并且仍然观察到腐蚀现象。

因此本发明的目的是克服与由在存在酸催化剂的情况下在羧酸与醇之间进行的酯化反应过程中使用的羧酸和酸催化剂引起的设施腐蚀有关的上述缺陷。

出于这一目的，本发明提供一种组合物，尤其是一种对于与包含羧酸和醇的酯化介质接触的金属表面具有腐蚀抑制作用的催化性组合物，其特征在于该组合物至少包含一种强质子酸作为催化剂以及羧酸铁(III)作为腐蚀抑制剂。

本发明的另一主题是一种用于抑制与酯化介质接触的金属表面的腐蚀的方法，该酯化介质包含羧酸、醇以及作为催化剂的强质子酸，其特征在于，优选地对应于待酯化的羧酸的羧酸铁(III)被用于在存在所述强质子酸的情况下在所述羧酸与所述醇之间进行的酯化反应中。

本发明的另一主题是羧酸铁(III)作为腐蚀抑制剂用于与包含羧酸、醇以及强质子酸催化剂的酯化介质相接触的金属表面的用途。

根据本发明的组合物、方法以及用途明确地使以下成为可能：大幅度限制由在该酯化反应过程中使用的羧酸和酸催化剂造成的腐蚀和结垢现象，并且因此避免为更换或清洁结垢的表面而进行的停产。因此，本发明能够实现由于蒸气与待随时间的推移而被加热的介质之间的良好交换系数的维持所带来的生产率收益、与设备的更长的表面寿命有关的经济收益、以及设施的最大生产能力，该设施不再要求与腐蚀有关的停产。术语“腐蚀抑制”意指腐蚀速率必须小于0.125毫米/年，优选地小于0.05毫米/年并且甚至更优先地小于0.01毫米/年。

以下描述的本发明的具体实施方案适用于根据本发明的组合物、方法以及用途。

根据本发明的一个实施方案，羧酸铁(III)是对应于待酯化的羧酸，优选乙酸铁(III)。羧酸铁(III)有利的是在该酯化介质中可溶的化合物。

待酯化的羧酸有利地选自含有1至6个碳原子的脂肪族羧酸；优选地，该羧酸是乙酸。

待酯化的羧酸有利地以纯品或高浓度水溶液的形式被引入。本发明不排除羧酸中存在水。然而，优选使用纯羧酸，因为后续还需要去除获得的羧酸酯中存在的水。

涉及的醇优选是包含具有1至6个碳原子的直链或支链的烷基链的醇或包含具有5或6个碳原子的环烷基链的醇。

特别优选的是包含特别地小于170℃、优选地小于165℃的低沸点的醇。