[发明专利]以高的转化率生产乙酸

说明书

优先权要求

本申请涉及2010年9月28日提交的美国申请No.12/892,348的优先权，通过引用将其全部内容和披露并入本文。

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，其中使残余一氧化碳反应形成额外的乙酸，从而改善一氧化碳进料的总转化率。

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。催化剂含有铱和/或铱与卤素促进剂，典型地是甲基碘。该反应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。反应介质还包含乙酸甲酯、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，通过引用将它们的全部内容和披露并入本文。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，通过引用将其全部内容和披露并入本文。

在甲醇羰基化反应期间，在将粗乙酸产物取入到闪蒸器中时副产物气体在反应器中发生积累。反应器中这些气体的积累通常通过从该反应器排出废气(off-gas)来控制以使该反应器内的一氧化碳分压保持在可接受的水平从而使催化剂的活性和稳定性最大化。排出的废气可以包含一氧化碳、惰性气体和副产物气体，挥发性卤素促进剂，乙酸，水，未反应的甲醇，和/或乙酸甲酯。在大多数的甲醇羰基化过程中，在一个或多个回收单元中处理废气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，并将这些回收的化合物返回到反应器。可以将穿过回收单元出来的气体进行清洗和/或导向闪蒸器容器来增强催化剂稳定性。回收单元的实例描述于美国公开No.2008/0293996和2009/0270651中，通过引用将它们的全部内容和披露并入本文。

美国专利No.5,917,089公开了可以将来自反应器的“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。然而，如本领域所已知的，废气不是衍生物料流。

纯化段(section)对来自反应器的粗乙酸产物进行处理以除去杂质从而提供高质量的乙酸产物。这些可以以痕量存在的杂质，影响乙酸的质量，特别是在所述杂质循环通过反应过程时，这尤其可导致这些杂质随时间发生积累。除去这些杂质的常规纯化技术包括用氧化剂例如臭氧、还原剂例如氢气、水、甲醇、活性炭、胺等处理乙酸产物料流。可以或者可以不将所述处理与粗乙酸产物的蒸馏组合。典型地，在纯化期间，有数个排放口来清洗反应器中形成的不凝性气体。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，可以在回收单元中处理排出的气体以回收轻沸点组分，例如卤素促进剂。典型地将穿过回收单元的排出气体（其还含有一氧化碳）进行清洗或放空燃烧(flare)。一氧化碳的损失代表了反应物的损失。

液相甲醇羰基化方法的替代方法描述于美国专利No.6,617,471中，通过引用将其全部内容和披露并入。美国专利No.6,617,471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。所述方法包括在羰基化反应器的羰基化区中于气相条件下使反应物和一氧化碳与催化剂接触，所述催化剂具有催化有效量的与固体载体材料结合的铱和锡。

鉴于这些参考文献，需要在粗乙酸产物的纯化和分离期间处理排出的气体以回收反应物且改善乙酸生产效率的方法。

发明概述

本发明是用于生产乙酸的方法。在第一实施方案中，所述方法包括以下步骤：在第一反应器中于有效产生粗乙酸产物的条件下使一氧化碳与甲醇和甲醇衍生物中的至少一种进行反应。所述粗乙酸产物包含乙酸和残余一氧化碳。所述方法还包括将粗乙酸产物分离成至少一个衍生物料流。所述衍生物料流包含残余一氧化碳。所述方法还包括以下步骤：在第二反应器中于金属催化剂上使至少部分所述残余一氧化碳与甲醇和甲醇衍生物，优选乙酸甲酯中的至少一种进行反应以产生额外的乙酸。优选地，第二反应器是滴流床反应器或固定床反应器，第二反应器中的金属催化剂包含选自铑、铱、钌、镍和钴的至少一种金属。在优选方面中，一氧化碳的总转化率大于90%。