[发明专利]以高的转化率生产乙酸

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2011年9月13日提交的美国申请No.13/231,205，该申请是2010年9月28日提交的美国申请No.12/892,348的部分继续申请并要求其优先权，通过引用将其公开内容并入本文。

发明领域

本发明涉及由一氧化碳生产乙酸的方法，和特别涉及改进的方法，该改进的方法使残余一氧化碳反应形成额外的乙酸，从而提高总的一氧化碳效率。

发明背景

用于合成乙酸的广泛使用和成功的商业方法涉及用一氧化碳将甲醇催化羰基化。该反应中所用的催化剂典型地含有铑和/或铱以及卤素促进剂例如甲基碘。羰基化反应可以通过连续地使一氧化碳鼓泡穿过其中溶解有催化剂的液体反应介质来进行。除催化剂外，反应介质还可以包含乙酸甲酯、水、甲基碘和催化剂。甲醇羰基化的常规商业方法包括美国专利No.3,769,329、5,001,259、5,026,908和5,144,068中所述的那些，通过引用将它们的披露内容并入本文。此外，美国专利No.6,617,471（通过引用将其披露内容并入本文）公开了由包含低级烷基醇、产生低级烷基醇的化合物和它们的混合物的反应物生产酯和羧酸的气相羰基化方法。另一种常规甲醇羰基化方法包括Cativa^TM方法，其描述于Jones,J.H.(2002),“The Cativa^TMProcess for the Manufacture of Acetic Acid”,Platinum Metals Review,44(3):94-105中,通过引用将其披露内容并入本文。

在甲醇羰基化反应中，在形成粗乙酸产物时一氧化碳，副产物气体和最初存在于一氧化碳进料中的进料杂质，例如氢气、氮气、氩气、甲烷和二氧化碳可以在反应器中发生积累。为了改善总反应和催化剂效率且为了防止这些气体发生积累，典型地将清洗料流例如废气(off-gas)料流从反应器排出。排出的清洗料流可以包含一氧化碳，惰性物质，挥发性卤素促进剂，乙酸，水，未反应的甲醇，乙酸甲酯和/或进料杂质。典型地，将清洗料流作为整体直接从反应器取出，例如不单独取出清洗料流组分。因为将清洗料流中的一氧化碳从工艺排出，所以不将其转化为乙酸。如此，一氧化碳的这种损失致使系统的一氧化碳效率降低。除经由清洗料流的一氧化碳损失外，经常将初级反应后保留在粗乙酸产物中的残余一氧化碳进行分离和清洗，这进一步促使一氧化碳的效率降低。因此，为了改善总一氧化碳效率，尝试常规甲醇羰基化系统来减少排出的清洗料流的规模（size）和其中一氧化碳的量。

即使通常使常规清洗料流的规模最小化，但是仍可以对清洗料流进行处理以回收和/或使用其组分。例如，清洗料流，一旦取出，可以进行处理以回收挥发性卤素促进剂、乙酸、水、未反应的甲醇、和/或乙酸甲酯，进而可以将它们再循环到反应器中。作为另一个实例，可以使用排出物料流（vent stream）中少量的一氧化碳来提高催化剂稳定性以例如减少系统多个单元中的催化剂沉淀。

作为另一个实例，美国专利No.5,917,089公开了可以将来自反应器的清洗料流例如“废气”与新鲜甲醇一起直接给进到第二反应器中以产生额外的羰基化产物即乙酸。如本领域所已知的，废气不是衍生物料流。虽然可以使清洗料流中的一氧化碳转化并且在该情形中效率可得到稍微提高，但可获得的用于催化剂稳定化的一氧化碳的量减少。

此外，如上文所指出，还通过废气排出常规一氧化碳进料杂质。因为将废气料流作为整体从反应器排出，所以常规工艺使一氧化碳进料流中杂质的量保持尽可能地低，以例如使可伴随不希望杂质且被清洗出的一氧化碳的损失最小化。因此，常规羰基化方法通常使用高纯度一氧化碳进料流，其含有非常低量的杂质。作为非常低量的杂质的结果，仅需要从反应器排出较少量的废气。

一般而言，然后通过纯化组列（train）对来自反应器的粗乙酸产物进行处理以除去杂质和提供高质量的乙酸产物。纯化组列可以包含若干个排出口（vent），所述排出口清洗出不凝性气体。如美国公开No.2008/0293966（通过引用将其全部内容和披露并入本文）中所述，通过纯化组列排出口进行清洗的气体可以在回收单元中处理以回收轻沸点组分，例如卤素促进剂。在大多数情形中，至少部分不凝性气体例如一氧化碳，无论它们是否穿过回收单元，通常都进行清洗或放空燃烧。如上文所指出，残余一氧化碳的这种损失促成一氧化碳效率的另外降低。