[发明专利]具有增大的降液管的蒸馏塔和增大降液管的方法

说明书

优先权要求

本申请要求2011年12月2日提交的美国专利申请号13/309,783的优先权，所述美国专利申请号13/309,783的全文以引用方式并入本文。

本发明领域

本发明大体上涉及用于使高锰酸盐还原化合物(例如，醛)与含水物流分离的类型的蒸馏塔，并且特别涉及具有增大的降液管，用于适应较高操作速率的塔板式蒸馏塔，以及用于在这样的蒸馏塔中改造增大的降液管的方法。

本发明背景技术

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。羰基化催化剂通常含有铑和/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。除甲醇之外，反应介质还包含乙酸甲酯、水、甲基碘和催化剂。

在纯化系统中处理来自反应器的粗乙酸产物以除去杂质。这些杂质(其可以以痕量存在)影响乙酸品质，尤其是在杂质循环通过反应过程时。这些杂质包括通常称为高锰酸盐还原化合物(PRC)的饱和和不饱和羰基化合物。PRC可以包括，例如如下的化合物：乙醛、丙酮、甲基乙基酮、丁醛、巴豆醛、2-乙基巴豆醛、2-乙基丁醛和类似物，及其羟醛缩合产物。

这样的PRC可以通过一个或多个蒸馏塔除去。例如，美国专利6,143,930和6,339,171，其全部内容以引用方式并入本文，其公开了用于生产高纯度乙酸的两步蒸馏方法，其中中间体工艺物流的轻相，例如，来自轻质馏分塔的馏出物的轻相，在第一蒸馏塔中蒸馏。工艺物流的该轻相主要包含水，伴随有各个浓度的乙酸甲酯、甲醇、甲基碘、二甲醚、乙酸和乙醛，并且第一蒸馏塔浓缩PRC，并且特别是其塔顶物流中的乙醛。然后将PRC和烷基碘从第二蒸馏塔中的工艺物流中移出，所述第二蒸馏塔包含精馏和汽提段中垂直布置的蒸气-液体接触塔板组件的堆栈(stack)。蒸气-液体接触塔板组件用于传质塔或质量交换塔以促进，例如，向上流动的蒸气物流和向下流动的液体物流之间的接触。各个塔板组件包含塔板板件、降液管和液泛堰(weir)。塔板板件布置在塔内以提供水平表面，液体物流可以横跨所述水平表面流动。塔板板件的大部分面积包括孔口样式，以允许蒸气向上流动通过塔板板件，用于与横跨塔板板件顶部表面流动的液体相互作用。塔板板件的包含孔口的面积称为活性塔板面积，因为蒸气-液体相互作用在该面积中发生。

在操作中，工艺物流的前述轻相进料至蒸馏塔中部中并且以级联方式在底部塔板之上流动，所述底部塔板形成塔的汽提段。从进料沸腾出的蒸气上升至塔的顶部，在此将其收集并且冷凝并且在塔的顶部塔板之上作为回流重新接纳，所述顶部塔板形成塔的精馏段。

第二蒸馏塔的一个目标是回收>98％的伴随馏出物物流的进入进料组分乙醛。这是通过在固定压力下改变回流与进料的比例和塔底温度实现的。另一目标是具有尽可能高的生产率。随着进料速率和回流速率都增加，现在已经发现蒸馏塔内顶部(精馏)和底部(汽提)段的水力处理能力(hydraulics capacity)有差异，并且变得不平衡。具体地，随着水力(蒸气和液体)负荷增加，顶部段压降基本上线性地增加。对比之下，底部段压降以快速的指数方式增加，导致其变得液泛(flooded)，并且由此破坏整个塔操作。特别地，现在已经观察到汽提段中的液泛是由底部塔板上液体进料的起泡导致的，这归因于顶部和底部塔板两者的顶部降液管区域中不足的开放面积。

避免起泡问题并且增加生产量的一个方法会是使用新塔板完全替换蒸馏塔现有塔板，改变所述新塔板的尺寸提供具有更大面积的降液管。然而，这样的解决方案会是昂贵的，要求重新设计塔板，定制制造重新设计的塔板的所有部件，完全移除旧塔板并且安装新塔板。此外，会要求大量停工期以移除所有现有塔板并且安装新塔板。另一个解决方案可以是调节蒸馏塔内的温度、压力，和回流与进料的比例以处理更大的进料速率和回流流量，同时避免导致液泛的塔板上的起泡。然而，就操作参数而言这样的调整会导致最终产物中更大量的杂质，因此，危害回收>98％的伴随馏出物物流的进入进料组分乙醛的目标。

存在对如下的需要：蒸馏塔和用于使用这样的蒸馏塔的方法，其能够处理高进料速率和回流流量，其降低或消除塔板液泛和与完全重新设计和替换现有塔板相关的高成本。

发明内容