[发明专利]用于产生乙酸乙烯酯的方法

说明书

优先权要求

本申请要求2013年8月26日提交的美国申请No.13/975,552的优先权，其要求2012年9月6日提交的美国临时申请No.61/697,611的优先权，所述申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于产生乙酸乙烯酯的方法，并且具体来说涉及过程控制技术，所述技术在用于乙酸乙烯酯方法时提供反应效率的改进。

背景技术

乙酸乙烯酯常规是经由乙烯、氧和乙酸的蒸气相反应(例如乙烯的乙酰氧基化)产生。该反应通常在固定床催化剂反应器中进行。该催化剂可包含钯或钯/金混合物，所述混合物负载在二氧化硅或氧化铝基底上。除了乙酸乙烯酯的形成，还发生形成二氧化碳和水的乙烯的不希望的燃烧。可能形成的其他不希望杂质包括乙醛、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、乙二醇二乙酸酯、丙烯醛和巴豆醛。

涉及该反应的选择性和转化率是若干变量的函数，所述变量包括反应器温度、组分浓度和催化剂的条件。特别是关于选择性而言，随时间推移由于焦油和聚合物物质在催化剂表面上的积累和/或催化剂金属的结构改变而常规发生的催化剂的失活可能不利地影响反应过程。反应器性能的这些改变可最终引起进入乙酸乙烯酯工厂的纯化区段的液流中的组成改变。

该反应产生粗制乙酸乙烯酯产物，该产物包含乙酸乙烯酯、水和二氧化碳以及过量使用的未反应的乙烯和乙酸。乙烯和乙酸从该单元的反应和纯化区段再循环回到反应器。回收产物乙酸乙烯酯，并且在纯化区段中纯化并发送至储罐。将废水发送至处理设施，并且二氧化碳排出至污染控制设备。惰性气体如氮和氩可能随时间推移而聚集，并且随后可被从反应区段吹扫出以使积累最小化。

一般而言，乙酰氧基化的速率随反应器中氧的浓度的增加而增加。然而，可引入反应器的氧的量受到反应混合物的可燃性极限限制。可燃性极限通常定义为混合物中氧的在其接触点火源时将导致压力上升的最低浓度。如果氧浓度超出该可燃性极限，则可能导致起火或爆炸。

已采取各种步骤来最小化这种起火或爆炸的风险。例如，在EP 0845 453的固定床反应器中，入口气体组合物中氧的浓度受到密切监测，并且维持在阈值处或接近阈值。用于定义该阈值的数学近似在EP0845453中有所描述，该专利以引用方式并入本文。当入口氧浓度超出该阈值时，激活停止信号，并且通过中止新鲜氧进入反应器来终止反应。

然而，可燃性极限的常规计算和/或非可燃性范围的建立可能先天不精确。用于发展数学相关性的常规实验技术和方法一般计算出低的可燃性极限。这些相关性提供真实可燃性极限的缓冲区。虽然实现安全性，但由于在较低的氧浓度下操作，反应效率受损失。

即便就常规方法来看，也需要一种计算更精确的可燃性极限相关性的乙酸乙烯酯生产方法，该方法提供工艺的安全控制以及改进的操作效率。

本文所述参考文献特此以引用方式并入。

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及一种用于形成乙酸乙烯酯的方法。该方法包括提供反应混合物的步骤。该反应混合物具有初始热容量并且包含乙酸、氧、乙烯和任选的水。该方法还可以包括增加反应混合物的热容量的步骤。优选地，通过向反应混合物添加至少一种热容量改性剂以形成热容量增大的反应混合物，来实现该步骤。该方法还包括在催化剂上在有效形成包含乙酸乙烯酯和水的粗制乙酸乙烯酯产物的条件下使所述乙酸、氧和乙烯接触的步骤。在一个实施方案中，将反应混合物的至少一种组分(例如乙酸)气化，然后添加至所述反应混合物。优选地，该反应混合物包含至少1摩尔％的至少一种热容量改性剂和20摩尔％至70摩尔％的乙烯。

在一个实施方案中，该方法包括在水存在下并且在催化剂上在有效形成包含(尤其)乙酸乙烯酯和水的粗制乙酸乙烯酯产物的条件下使乙酸、氧、乙烯接触的步骤。本发明方法还包括基于反应混合物中的水含量来计算可燃性极限的步骤。优选地，基于由粗制乙酸乙烯酯产物形成的衍生物流的水含量，计算反应混合物中的水含量。在一个实施方案中，经由红外分析器来测量衍生物流的水含量。该方法还包括基于可燃性极限来调整反应参数的步骤。

附图说明

下文参考所附附图详细描述本发明，其中类似数字标明类似部件。

图1为根据本发明的实施方案的示例性乙酸乙烯酯生产方法的示意图，所述方法包括反应区和分离区。

图2为根据本发明的实施方案的示例性乙酸乙烯酯生产方法的示意图，所述方法包括反应区和分离区。

本发明的详细描述