BR112019008340A2 - método para produzir ácido acético - Google Patents

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Abstract

é fornecido um método para a produção de ácido acético, que suprime a precipitação e acumulação de catalisador num evaporador, pode reciclar eficientemente catalisadores para um reator, e pode contribuir para a manutenção e melhoria na produtividade de ácido acético e garantia de operação de segurança. no método, o evaporador tem uma estrutura de prevenção de acumulação e precipitação de catalisador: (a) estrutura onde o ângulo de inclinação ¿ da superfície da parede interna de uma porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido é de 5° a 85°; e/ou (b) estrutura onde um quebrador de vórtice compreendendo um corpo principal de quebrador de vórtice em forma de prato, e uma perna, se dispõem, tal que o corpo principal do quebrador de vórtice cobre logo acima da parte de conexão de uma parte inferior de evaporador até uma linha de reciclo da corrente de líquido residual e a velocidade linear r da corrente de líquido residual que passa através de uma folga entre o corpo principal do quebrador de vórtice e a parte inferior do evaporador é maior que 10 m/h.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR ÁCIDO ACÉTICO
CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção refere-se a um método para produzir ácido acético. O presente pedido reivindica as prioridades do Pedido de Patente Japonesa No. 2016-211922 depositado no Japão em 28 de outubro de 2016 e o Pedido de Patente Japonesa No. 2017-039388 apresentado no Japão em 2 de março de 2017, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência na sua totalidade.
TÉCNICA EXISTENTE [0002] Um processo de carbonilação de um método de metanol é conhecido como um método industrial para a produção de ácido acético. Neste processo, por exemplo, o metanol e o monóxido de carbono são reagidos na presença de um catalisador em um reator para produzir ácido acético. A mistura reacional obtida é separada num evaporador na forma de uma fase vapor contendo ácido acético e componentes de baixo ponto de ebulição, e uma fase de líquido residual contendo ácido acético e o catalisador. A fase de líquido residual é reciclada para o reator enquanto a fase vapor é separada por destilação em componentes de baixo ponto de ebulição e ácido acético em bruto. O ácido acético bruto é ainda purificado para obter o produto ácido acético.
[0003] Este processo de carbonilação do método do metanol tem a grande vantagem de que o ácido acético pode ser eficientemente produzido a partir de matérias-primas baratas, mas apresenta o problema de que o catalisador é facilmente precipitado. Neste processo, a prevenção da precipitação do catalisador é um desafio importante do ponto de vista de
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2/55 garantir a produtividade pela manutenção de uma concentração de catalisador no reator e garantir a segurança operacional pela prevenção da variação da concentração do catalisador no reator. Entre outros, os desafios mais importantes são evitar a precipitação do catalisador em um evaporador onde o catalisador é mais facilmente precipitado, e melhorar a taxa de reciclagem do catalisador do fundo do evaporador para o reator.
[0004] Até o momento é sabido que um estabilizante de catalisador, tal como iodeto de lítio, é contido numa solução reacional a fim de prevenir a precipitação do catalisador. Além disso, uma técnica para melhorar a estabilidade do monóxido de carbono e um complexo de um íon iodeto e um metal é conhecida, a qual envolve introduzir um gás contendo monóxido d carbono ao fundo de um evaporador para aumentar a pressão parcial de CO ou a quantidade de CO dissolvida numa fração de fundo de evaporador. Por exemplo, a Literatura de Patentes 1 divulga um método para prevenir a precipitação de catalisador numa etapa de evaporação mediante introduzir uma corrente gasosa contendo monóxido de carbono a uma zona de separação na etapa de transferir uma solução de produto de carbonilação para a zona de separação mantida numa pressão mais baixa que a de ma zona reacional, submetendo uma parcela do produto de carbonilação a uma separação rápida, e fazendo circular uma solução do produto da carbonilação não rapidamente separado, a uma zona reacional.
Lista da Citação da Literatura de Patentes [0005] Literatura de Patente 1: Patente Japonesa 'Laid Open' No. 194300
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SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA TÉCNICO [0006] Entretanto, no método descrito acima, a precipitação do catalisador num evaporador não pode ser sempre suficientemente suprimida, e um fenômeno é observado, no qual um catalisador precipitado no evaporador se acumula. Assim, um objetivo da presente invenção é proporcionar um método para produzir ácido acético, que suprime a precipitação e acumulação de catalisador num evaporador, pode reciclar eficientemente catalisadores para um reator e pode contribuir para a manutenção e melhoria da produtividade e retenção de ácido acético e assegurar segurança operacional.
SOLUÇÃO DO PROBLEMA [0007] Os presentes inventores conduziram estudos diligentes para atingir o objetivo e consequentemente completaram o presente invento descobrindo que um evaporador é fornecido com uma especifica precipitação do catalisador e estrutura de prevenção da acumulação, pelo que os catalisadores podem ser eficientemente reciclados a um reator, e a redução na concentração do catalisador no reator pode ser suprimida e, portanto, isso pode contribuir para a manutenção e melhoria na produtividade e garantia da segurança operacional.
[0008] Especificamente, a presente invenção fornece um método para produzir ácido acético, compreendendo:
uma etapa de reação de carbonilação de reagir metanol com monóxido de carbono em presença de um sistema catalisador compreendendo um catalisador metálico e iodeto de metila, ácido acético, acetato de metila, e água num reator para produzir ácido acético;
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4/55 uma etapa de evaporação de separação da mistura reacional obtida na etapa da reação de carbonilação na forma de uma corrente de vapor e uma corrente de liquido residual num evaporador;
uma etapa de reciclo da corrente de líquido residual, para trazer a corrente de líquido residual de volta para o reator; e uma etapa de destilação, para destilar a corrente de vapor para purificar o ácido acético, em que o evaporador tem uma parte do corpo conectada com uma linha de alimentação da mistura reacional, uma parte de topo conectada com uma linha de descarga de vapor, e uma parte de fundo conectada com uma linha de reciclo da corrente de líquido residual, a parte de corpo possuindo uma porção cilíndrica possuindo um diâmetro maior, uma porção cilíndrica inferior possuindo um diâmetro menor, e uma porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido que junta a porção cilíndrica superior e a porção cilíndrica inferior, e tem pelo menos uma dentre estrutura de precipitação de catalisador e estrutura de prevenção de acumulação (a) e (b):
(a) uma estrutura em que um ângulo de inclinação Θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido do evaporador é de 5o a 85°; e (b) uma estrutura em que um quebrador de vórtice compreendendo um corpo principal de quebrador de vórtice em forma de prato e uma perna que suporta horizontalmente o corpo principal do quebrador de vórtice fica disposta tal que o corpo principal do quebrador de vórtice cobre logo acima da porção conectante da parte inferior do evaporador relativamente à linha de reciclo da corrente de líquido
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5/55 residual e a estrutura é designada tal que uma velocidade linear r da corrente de líquido residual passante através de uma folga entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice e a superfície interna do fundo da parte de fundo do evaporador é maior que 10 m/h.
[0009] O sistema catalisador pode ainda compreender um iodeto iônico.
[00010] Na estrutura (a), é preferível que o ângulo de inclinação θ da superfície da parede interna da parte de ligação cilíndrica cônica truncada invertida do evaporador seja de 10° a 80°. O ângulo de inclinação θ é ainda preferencialmente de 20° a 75°, com particular preferência de 30° a 75°.
[00011] Na estrutura (b) , prefere-se que a parte inferior da linha de reciclagem do evaporador e/ou da linha de reciclo da corrente de líquido residual seja ainda conectada com uma linha de introdução do gás contendo monóxido de carbono. Neste caso, é preferido que um gás contendo monóxido de carbono seja introduzido a não menos do que 0,02 NL/kg em relação à quantidade de corrente de líquido residual descarregada, a de gás contendo monóxido de carbono. [00012] É preferido que a etapa etapa de remoção do componente partir da linha de introdução de destilação compreenda uma de ponto de ebulição mais baixo, de separação da corrente de vapor por destilação numa corrente de topo rica em pelo menos um componente de baixo ponto de ebulição selecionado de iodeto de metila e acetaldeído e uma corrente de ácido acético rica em ácido acético. Neste caso, o método pode ter uma etapa de separação e remoção de acetaldeído para separar pelo menos o acetaldeído da corrente de topo.
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6/55 [00013] É preferido que o método de produção da presente invenção compreenda ainda uma etapa de depuração (etapa de lavagem) da separação do efluente gasoso proveniente do processo na forma de uma corrente rica em monóxido de carbono e uma corrente rica em ácido acético mediante tratamento de absorção com um solvente de absorção contendo pelo menos ácido acético e/ou metanol.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [00014] De acordo com a presente invenção, um evaporador tem uma estrutura onde um ângulo de inclinação da superfície da parede interna de uma porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido que une uma porção cilíndrica superior possuindo um diâmetro grande e uma porção cilíndrica inferior possuindo um diâmetro pequeno em uma parte de corpo evaporador está numa faixa específica, e/ou uma estrutura concebida tal que uma velocidade linear de uma corrente de líquido residual passante através de uma folga entre um quebrador de vórtice disposto no evaporador e a superfície inferior não seja menor do que um valor especificado. Portanto, a precipitação de catalisador e a acumulação de catalisador no evaporador podem ser eficientemente suprimidas, e os catalisadores podem ser eficientemente reciclados para o reator. Portanto, uma concentração de catalisador no reator é mantida constante. Isso pode produzir uma significativa contribuição para a manutenção e melhoria na produtividade do ácido acético e garantir uma segurança operacional.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00015] A Figura 1 é um fluxograma de produção de ácido acético, mostrando uma modalidade da presente invenção.
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7/55 [00016] A Figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal de um evaporador mostrando uma modalidade da presente invenção.
[00017] A Figura 3 é uma vista plana de um quebrador de vórtice que é colocado no evaporador mostrando uma modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [00018] A Figura 1 é um fluxograma de produção de ácido acético, mostrando uma modalidade da presente invenção. Um equipamento de produção de ácido acético associado a esse fluxo de produção de ácido acético possui um reator 1, um evaporador 2, uma coluna de destilação 3, um decantador 4, uma coluna de destilação 5, uma coluna de destilação 6, uma coluna de resina de troca iônica 7, um sistema depurador 8, um sistema de separação e remoção de acetaldeído 9, condensadores la, 2a, 3a, 5a e 6a, um trocador de calor 2b, refervedores 3b, 5b e 6b, linhas 11 a 56, e uma bomba 57, sendo configurado para ser capaz de produzir continuamente ácido acético. No método para produzir ácido acético de acordo com a presente modalidade, uma etapa de reação, uma etapa de evaporação (etapa flash), uma primeira etapa de destilação, uma segunda etapa de destilação, uma terceira etapa de destilação, e uma etapa de remoção por adsorção são realizadas no reator 1, evaporador 2, a coluna de destilação 3, a coluna de destilação 5, coluna de destilação 6 e coluna de resina de troca iônica 7, respectivamente. A primeira etapa de destilação é também referida como uma etapa de remoção do componente de ponto de ebulição mais baixo, a segunda etapa de destilação é também referida como uma etapa de desidratação, e a terceira etapa de destilação é também referida como uma etapa de remoção do
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8/55 componente de ponto de ebulição mais alto. A primeira etapa de destilação, a segunda etapa de destilação e a terceira etapa de destilação são incluídas na etapa de destilação para purificar o ácido acético de acordo com a presente invenção. Na presente invenção, as etapas não ficam limitadas àquelas descritas acima e podem excluir, particularmente, o equipamento da coluna de destilação 6, a coluna de resina de
troca iônica 7, o sistema de separação e remoção de
acetaldeído 9 (coluna de remoção de acetaldeído, etc.).
[00019] 0 reator 1 é uma unidade para realizar a etapa de
reação. Esta etapa de reação é uma etapa para a produção
contínua de ácido acético através de uma reação (reação de carbonilação de metanol) representada pela fórmula química (1) dada abaixo. Num estado contínuo de funcionamento do equipamento de produção do ácido acético, por exemplo, uma mistura reacional sob agitação com um agitador está presente no reator 1. A mistura reacional contém metanol e monóxido de carbono que são matérias-primas, um catalisador metálico, um co-catalisador, água, um ácido acético alvo de produção, e uma fase líquida e uma fase gasosa estão em equilíbrio.
CH3OH + CO CH3COOH (1) [00020] As matérias-primas na mistura reacional são metanol em estado líquido e monóxido de carbono em estado gasoso. O metanol é alimentado continuamente numa vazão predeterminada ao reator 1 a partir do reservatório (não mostrado) por meio da linha 11. O monóxido de carbono é alimentado continuamente numa vazão predeterminada ao reator 1 a partir de um reservatório de monóxido de carbono (não mostrado) por meio da linha 12. O monóxido de carbono não é necessariamente exigido que seja monóxido de carbono puro e pode conter, por exemplo,
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9/55 outros gases, tais como nitrogênio, hidrogênio, dióxido de carbono, e oxigênio numa pequena quantidade (por exemplo, não mais de 5% em passa, mais preferentemente não mais de 1% em massa) .
[00021] O catalisador metálico na mistura reacional promove a reação de carbonilação do metanol e, por exemplo, pode ser utilizado um catalisador de ródio ou um catalisador de iridio.
Por exemplo, um complexo de ródio representado pela fórmula quimica [Rh(CO)2Í2]~ pode ser usado como catalisador de ródio. Por exemplo, um complexo de iridio representado pela fórmula quimica [Ir(CO)2Í2]~ pode ser usado como catalisador de iridio. Um catalisador de complexo metálico é preferido como o catalisador metálico. A concentração (em termos do metal) do catalisador na mistura reacional é, por exemplo, de 200 a 5000 ppm em massa, preferivelmente de 400 a 2000 ppm em massa, em relação a toda a fase liquida da mistura reacional.
[00022] O co-catalisador é um iodeto para auxiliar a ação do catalisador mencionado acima, e, por exemplo, é usado o iodeto de metila ou um iodeto iônico. O iodeto de metila pode exibir o efeito de promover o efeito catalítico do catalisador mencionado acima. A concentração do iodeto de metila é, por exemplo, de 1 a 20% em massa em relação a toda a fase liquida da mistura reacional. O iodeto iônico é um iodeto que gera ions de iodeto em uma solução de reação (particularmente, um iodeto de metal iônico) e pode exibir o efeito de estabilizar o catalisador mencionado acima e o efeito de suprimir a reação lateral. Exemplos do iodeto iônico incluem iodetos de metal alcalino tais como iodeto de litio, iodeto de sódio e iodeto de potássio. A concentração do iodeto iônico na mistura reacional é, por exemplo, de 1 a 25% em massa, preferivelmente
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10/55 de 5 a 20% em massa, em relação a toda a fase liquida da mistura reacional. Além disso, quando se utiliza um catalisador de iridio ou semelhante, por exemplo, pode utilizar-se um composto de rutênio ou um composto de ósmio como co-catalisador. A quantidade destes compostos a ser utilizada como a quantidade total é, por exemplo, de 0,1 a 30 moles (em termos de metal), preferivelmente de 0,5 a 15 moles (em termos de metal) com base em 1 mol de iridio (em termos do metal) .
[00023] A água na mistura reacional é um componente necessário para gerar ácido acético no mecanismo de reação da reação de carbonilação de metanol e também é um componente necessário para a solubilização de um componente solúvel em água no sistema de reação. A concentração de água na mistura reacional é, por exemplo, de 0,1 a 15% em massa, preferivelmente de 0,8 a 10% em massa, em relação a toda fase liquida da mistura reacional. A concentração de água é preferencialmente não superior a 15% em massa para alcançar eficiente produção de ácido acético mediante redução da energia requerida para a remoção da água no curso da purificação do ácido acético. A fim de controlar a concentração da água, a água pode ser continuamente acrescentada numa predeterminada vazão ao reator 1.
[00024] O ácido acético na mistura reacional inclui o ácido acético alimentado antecipadamente no reator 1 antes da operação do equipamento de produção de ácido acético e do ácido acético gerado como produto principal da reação de carbonilação do metanol. Tal ácido acético pode funcionar como um solvente no sistema de reação. A concentração do ácido acético na mistura reacional é, por exemplo, de 50 a 90% em
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11/55 massa, preferivelmente de 60 a 80% em massa, em relação a toda a fase liquida da mistura reacional.
[00025] Exemplos dos principais subprodutos contidos na mistura reacional incluem acetato de metila. Este acetato de metila pode ser gerado através da reação entre o ácido acético e o metanol. A concentração do acetato de metila na mistura reacional é, por exemplo, de 0,1 a 30% em massa, preferivelmente de 1 a 10% em massa, em relação a toda a fase liquida da mistura reacional. Outro exemplo dos subprodutos contidos na mistura reacional inclui iodeto de hidrogênio. Este iodeto de hidrogênio é inevitavelmente gerado sob o mecanismo reacional da reação de carbonilação de metanol no caso em que o catalisador ou o co-catalisador tal como mencionado acima é utilizado. A concentração do iodeto de hidrogênio na mistura reacional é, por exemplo, de 0,01 a 2% em massa em relação ao total da fase liquida da mistura reacional. Outros exemplos dos subprodutos incluem hidrogênio, metano, dióxido de carbono, acetaldeido, crotonaldeído, 2etil-crotonaldeido, éter dimetilico, ácido fórmico, ácido propilico e iodetos de alquila; tais como o iodeto de hexila e iodeto de decila.
[00026] No reator 1, onde a mistura reacional, como descrita acima, está presente, a temperatura reacional é ajustada, por exemplo, entre 150 °C e 250 °C. A pressão de reação como a pressão total é ajustada para, por exemplo, de 2,0 a 3,5 MPa (pressão absoluta), e a pressão parcial de monóxido de carbono é ajustada para, por exemplo, de 0,4 a 1,8 MPa (pressão absoluta), preferencialmente de 0,6 a 1,5 MPa (pressão absoluta).
[00027] O vapor de uma porção de fase gasosa no reator 1
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12/55 durante a operação do equipamento contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido, ácido fórmico e ácido propiônico. Este vapor pode ser retirado do reator 1 através da linha 13. A pressão interna do reator 1 pode ser controlada pelo ajuste da quantidade de vapor retirada e, por exemplo, a pressão interna do reator 1 é mantida constante. 0 vapor retirado do reator 1 é introduzido no condensador la.
[00028] O condensador la separa o vapor do reator 1 em uma porção de condensado e uma porção gasosa por resfriamento e condensação parcial. A porção condensada contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido, ácido fórmico, e ácido propiônico sendo introduzida ao reator 1 a partir do condensador la por meio da linha 14 e reciclada. A porção gasosa contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico sendo alimentada ao sistema de depuração 8 a partir do condensador la por meio da linha 15. No sistema de depuração 8, os componentes úteis (por exemplo, iodeto de metila, água, acetato de metila e ácido acético) são separados e recuperados da porção gasosa a partir do condensador la. Nesta separação e recuperação, um método a úmido que é realizado usando um liquido absorvente para a captura dos componentes úteis na porção gasosa é usado na presente modalidade. Um solvente de absorção contendo pelo menos ácido
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13/55 acético e/ou metanol é preferido como o líquido absorvente. 0 líquido absorvente pode conter acetato de metila. Por exemplo, uma porção condensada de um vapor da coluna de destilação 6 mencionada mais adiante pode ser usada como o líquido absorvente. Na separação e recuperação, um método de adsorção por oscilação de pressão pode ser usado. Os componentes úteis separados e recuperados (por exemplo, iodeto de metila) são introduzidos no reator 1 a partir do sistema de depuração 8 através da linha de reciclagem 48 e reciclados. Um gás após a captura dos componentes úteis é descartado através da linha 49. 0 gás descarregado a partir da linha 49 pode ser usado como uma fonte de CO a ser introduzida na parte inferior 205 do evaporador 2 mencionado mais adiante ou a linha de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19. Quanto ao tratamento no sistema de depuração 8 e subsequente reciclagem para o reator 1 e descarte, o mesmo é válido para as porções gasosas descritas mais adiante que são alimentadas ao sistema de depuração 8 proveniente dos outros condensadores. Para o método de produção da presente invenção, é preferido ter uma etapa de lavagem de separar o efluente gasoso proveniente do processo na forma de uma corrente rica em monóxido de carbono e uma corrente rica em ácido acético através do tratamento de absorção com um solvente de absorção contendo pelo menos ácido acético.
[00029] No reator 1 durante o funcionamento do equipamento, como mencionado acima, o ácido acético é produzido continuamente. A mistura reacional contendo esse ácido acético é continuamente retirada a uma predeterminada vazão a partir do reator 1 e introduzida no próximo evaporador 2 por meio da linha 16.
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14/55 [00030] 0 evaporador 2 é uma unidade para realizar a etapa de evaporação (etapa flash). Este etapa de evaporação é uma etapa para a separação da mistura reacional continuamente introduzida ao evaporador 2 por meio da linha 16 (linha de alimentação da mistura reacional), na forma de uma corrente de vapor (fase volátil) e uma corrente de líquido residual (fase de baixa volatilidade) através de evaporação parcial. A evaporação pode ser induzida mediante reduzir a pressão sem aquecimento da mistura reacional, ou a evaporação pode ser induzida mediante reduzir a pressão durante o aquecimento da mistura reacional. No caso da etapa de evaporação, a temperatura da corrente de vapor é, por exemplo, de 100 °C a 260 °C, preferentemente de 120 °C a 200 °C, e a temperatura da corrente de líquido residual é, por exemplo, de 80 °C a 200 °C, preferentemente de 100 °C a 180 °C. A pressão interna do evaporador é, por exemplo, de 50 kPa a 1000 kPa (pressão absoluta). A relação entre a corrente de vapor e a corrente de líquido residual a serem separadas na etapa de evaporação é, por exemplo, de 10/90 a 50/50 (corrente de vapor/corrente de líquido residual) em termos de uma relação mássica. O vapor gerado nesta etapa contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetílico, metanol, acetaldeído, ácido fórmico e ácido propiônico sendo continuamente retirado para a linha 17 (linha de descarga da corrente de vapor) proveniente do evaporador 2. Uma porção da corrente de vapor retirada do evaporador 2 é continuamente introduzida no condensador 2a, e outra porção da corrente de vapor é continuamente introduzida na próxima coluna de destilação 3 através da linha 21. A corrente de ácido acético é de, por exemplo, de 50 a 85% em passa,
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15/55 preferentemente de 55 a 75% em massa. A corrente de liquido residual gerada nessa etapa contém, por exemplo, o catalisador e o co-catalisador (iodeto de metila, iodeto de lítio, etc.) contidos na mistura reacional, e água, acetato de metila, ácido acético, ácido fórmico e ácido propiônico restantes sem serem volatilizados nessa etapa, e sendo continuamente introduzidos no trocador de calor 2b proveniente do evaporador 2 por meio da linha 18 usando a bomba 57. 0 trocador de calor 2b resfria a corrente de líquido residual proveniente do evaporador 2. A corrente de líquido residual resfriada é continuamente introduzida ao reator 1 proveniente do trocador de calor 2b por meio da linha 19 e reciclada. A linha 18 e a linha 19 são coletivamente referidas como linhas de reciclagem da corrente de líquido residual. A concentração de ácido acético da corrente de líquido residual é, por exemplo, de 55 a 90% em massa, de preferência de 60 a 85% em massa.
[00031] A Figura 2 é uma vista esquemática em seção transversal de um evaporador que mostra uma modalidade da presente invenção. O evaporador 2 tem uma parte do corpo em conexão com a linha de alimentação da mistura reacional 16, uma parte de topo 201 ligada à linha de descarga da corrente de vapor 17, e uma parte inferior 205 ligada à linha de reciclo da corrente de líquido residual 18. A parte de corpo 18 tem uma porção cilíndrica superior 202 possuindo um diâmetro maior, uma porção cilíndrica inferior 204 possuindo um diâmetro menor, e uma porção conectante cilíndrica na forma de tronco de cone 202 e a porção cilíndrica inferior 204. A mistura reacional proveniente do reator 1 é introduzida no evaporador 2 da linha de alimentação da mistura reacional 16, e uma porção da mistura reacional é evaporada em um vapor, que
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16/55 é então descarregada a partir da linha de descarga da corrente de vapor 17. Um componente que não tenha sido evaporado na mistura reacional fica retido na porção cilíndrica inferior 204 e trazido como uma fração de fundo do evaporador (corrente de líquido residual) de volta para o reator 1 através da linha de reciclo da corrente de líquido residual 18 conectada à parte de fundo 205, e linha 19. A parte cilíndrica superior 202 funciona como espaço a ser alimentado com um vapor, e a porção cilíndrica inferior 204 funciona como um reservatório para um líquido residual que tem não tenha sido volatilizado. Por conseguinte, a porção cilíndrica superior 202 é concebida para ter um diâmetro grande, e a porção cilíndrica inferior 204 é concebida para ter um diâmetro pequeno.
[00032] É preferível que a parte inferior 205 do evaporador 2 e/ou da linha de reciclo da corrente de líquido residual (linha 18 e/ou linha 19) seja ligada a uma linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono 54 para a introdução de um gás contendo monóxido de carbono. O monóxido de carbono é introduzido ao líquido residual retido na porção cilíndrica inferior 204 do evaporador 2 ou a uma corrente de líquido residual passante através das linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19 (particularmente, a linha 18) para assim aumentar a quantidade de monóxido de carbono dissolvido na corrente de líquido residual. Assim, a estabilidade do catalisador é aumentada e a precipitação e acumulação do catalisador podem ser evitadas. O teor de monóxido de carbono no gás contendo monóxido de carbono a ser introduzido é, por exemplo, não inferior a 10% em massa, preferencialmente não inferior a 20% em massa, ainda preferivelmente não inferior a 40% em massa, de preferência não inferior a 60% em massa.
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17/55 [00033] No evaporador 2, é preferível que um quebrador de vórtice x seja disposto próximo à parte inferior 205 do evaporador 2, a fim de evitar que um vapor temporariamente volatilizado flua para dentro da linha de reciclo da corrente de liquido residual 18 devido ao arrastamento por um liquido que não tenha sido volatilizado. Se uma grande quantidade de gás fluir para a parte inferior 205, a bomba 57 (bomba de circulação de catalisador) para enviar o fluxo de liquido residual para o reator 1 pode causar cavitação, resultando na quebra da bomba. A Figura 3 é uma vista plana (vista de cima) de um quebrador de vórtice que é colocado no evaporador mostrando uma modalidade da presente invenção. O quebrador de vórtice x consiste de um corpo principal de quebrador de vórtice tipo prato 206 e pernas 207 para suportar horizontalmente o corpo principal do quebrador de vórtice 206. Uma pluralidade de pernas 207 é preferida para a estabilização. As pernas 207 podem ser fixas à superfície inferior interna da parte de fundo 205 do evaporador interna inferior da parte de fundo 205 do evaporador 2. É preferido que o corpo principal do quebrador de vórtice do tipo prato 206 deva ser disposto de modo a cobrir logo acima da porção conectante da parte de fundo 205 do evaporador 2 com a linha de reciclo da corrente de liquido residual 18. O corpo principal do quebrador de vórtice tipo prato 206 pode ter uma forma de prato plana ou pode ter uma forma de prato possuindo uma superfície superior ou inferior de forma convexa.
[00034] Na presente invenção, o evaporador 2 tem pelo menos uma das seguintes estruturas de prevenção de precipitação e acumulação de catalisador (a) e (b):
(a) uma estrutura em que um ângulo de inclinação
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18/55 (ângulo em relação ao plano horizontal) Θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido 203 do evaporador 2 é de 5o a 85°; e (b) uma estrutura onde o quebrador de vórtice x consistindo do corpo principal de quebrador de vórtice tipo prato 206 e as pernas 207 que suportam horizontalmente o corpo principal do quebrador de vórtice 206 são dispostos tal que o corpo principal de quebrador de vórtice 206 cobre logo acima da porção conectante da parte inferior do evaporador 205 relativamente à linha de reciclo da corrente de liquido residual 18, e a estrutura é concebida de tal modo que uma velocidade linear r da corrente de liquido residual passante através de uma folga c entre a extremidade circunferencial do corpo principal 206 do quebrador de vórtice e o interior a superfície inferior da parte inferior do evaporador 205 é maior que 10 m/h.
[00035] No caso em que o evaporador 2 tem a estrutura (a), mesmo que um catalisador precipitado no evaporador 2 seja acumulado na superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido 203, tal catalisador é arrastado por um liquido não volatilizado penetrante na mistura reacional introduzido proveniente da linha 16 e que chega até a parte inferior 205 do evaporador 2, porque o ângulo de inclinação da superfície da parede interna da porção conectante 203 não é menor que um dado valor. Em seguida, o catalisador é reciclado para o reator 1 através das linhas de reciclo da corrente de liquido residual 18 e 19. As partículas finas do catalisador precipitado reciclado para o reator 1 sem permanecer no evaporador 2 são redissolvidas no reator 1 possuindo uma alta pressão parcial de monóxido de carbono.
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Como resultado, a redução da concentração de catalisador no reator é suprimida. Assim, a redução ou variação na quantidade de ácido acético produzido pode ser evitada. 0 ângulo de inclinação θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido 203 pode estar na faixa de 5o a 85°. O limite inferior do ângulo de inclinação θ é preferencialmente de 10°, mais preferencialmente de 20°, ainda mais preferencialmente de 30°, com particular preferência de 35° (em particular, de 40°), e o limite superior do ângulo de inclinação θ é de preferência 80°, mais preferivelmente de 75°, ainda mais preferencialmente 70°. Se o ângulo de inclinação θ for inferior a 5o, o catalisador precipitado é facilmente depositado na superfície da parede interna da porção conectante 203. Assim, a quantidade do catalisador reciclado para o reator 1 é diminuída de modo a reduzir a concentração de catalisador no reator 1, resultando na redução da quantidade de ácido acético produzida. Um ângulo de inclinação θ superior a 85° é não é preferido porque o comprimento no sentido da altura da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido 203 é aumentado de modo a que o tamanho total do evaporador 2 fica aumentado.
[00036] No caso em que o evaporador 2 tem a estrutura (b) , mesmo se um catalisador é precipitado na vizinhança da parte inferior 205 do evaporador 2, o catalisador precipitado é arrastado vigorosamente pela corrente de liquido residual e flui para a linha de reciclo da corrente de liquido residual 18, porque a velocidade linear r da corrente de liquido residual que passa através da folga c entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice 206 e a superfície interna do fundo da parte inferior 205 do
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20/55 evaporador é grande. Em seguida, o catalisador é reciclado para o reator 1 através da linha 19. O catalisador precipitado assim reciclado é redissolvido no reator 1 como descrito acima. Portanto, a concentração de catalisador no reator 1 pode ser mantida no valor desejado. Assim, a redução ou variação na quantidade de ácido acético produzida pode ser evitada. Particularmente, no caso em que um gás contendo monóxido de carbono é introduzido na parte inferior do evaporador 2 ou nas linhas de recirculação de corrente de líquido residual 18 e 19, o gás monóxido de carbono é impedido de ascender ao evaporador 2, numa rápida velocidade linear r da corrente de líquido residual, e facilmente flui para as linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19 a partir da parte inferior 205 do evaporador 2. Portanto, as concentrações de monóxido de carbono (quantidades de monóxido de carbono dissolvidas) na parte inferior 205 do evaporador 2 e linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19 onde a precipitação do catalisador ocorre significativamente são elevadas para desse modo melhorar a estabilidade do catalisador. Portanto, a redução ou variação na quantidade de ácido acético produzida no reator 1 pode ser mais facilmente prevenida. A velocidade linear r pode ser de um valor maior que 10 m/h e preferivelmente não inferior a 20 m/h, mais preferencialmente não inferior a 30 m/h, ainda preferivelmente não inferior a 50 m/h, particularmente preferivelmente não
inferior de 80 m/h (em particular, não menos de 100 m/h) . 0
limite superior de r é, por exemplo, de 6000 m/h
(particularmente, 4000 m/h) .
[00037] No caso em que a velocidade linear r não é superior a
m/h, a proporção de um catalisador precipitado que flui
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21/55 para a linha de reciclo da corrente de líquido residual 18 devido ao arrastamento pela corrente de líquido residual é diminuída. Portanto, a quantidade do catalisador reciclado para o reator 1 também é diminuída de modo que a quantidade de ácido acético produzida é diminuída. Além disso, mesmo no caso em que um gás contendo monóxido de carbono é introduzido na parte inferior 205 do evaporador 2 ou nas linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19, o gás contendo monóxido de carbono introduzido ascende facilmente no evaporador 2 quando a velocidade linear r não é superior a 10 m/h. Assim, o gás contendo monóxido de carbono se movimenta, juntamente com o gás instantâneo do evaporador 2, para a próxima etapa (coluna de destilação (coluna de remoção do componente de baixo ponto de ebulição) 3 ou condensador (condensador de remoção de calor) 2a) . Portanto, o efeito (efeito de estabilização do catalisador) da introdução do monóxido de carbono é reduzido. No caso em que a velocidade linear r é muito grande, a perda de pressão é aumentada de modo que uma corrente de líquido residual gerada não pode ser reciclada. Alternativamente, surge a necessidade de aumentar a profundidade do líquido no evaporador 2. A velocidade linear r (m/h) é determinada mediante dividir a quantidade da corrente de líquido residual descarregado (vazão de um líquido que flui através da linha de reciclo da corrente de líquido residual 18) (m3/h) por um produto do comprimento (distância) (m) da folga c entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice 206 e a superfície interna inferior da parte inferior do evaporador 205, e o comprimento circunferencial (m) do corpo principal do quebrador de vórtice 206. A velocidade linear r pode ser ajustada mediante alterar
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22/55 o comprimento (distância) da folga c ou o comprimento circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice 206.
[00038] No caso da introdução de um gás contendo monóxido de carbono na parte inferior 205 do evaporador 2 ou nas linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19, a quantidade
total de gás contendo monóxido de carbono introduzida é, por
exemplo, não inferior a 0, 02 NL (litragem normal)/kg,
preferivelmente não inferior a 0,05 NL/kg, ainda
preferivelmente não inferior a 0,1 NL/kg, em relação à
quantidade de corrente de líquido residual descarregada (vazão de um líquido que flui através da e um líquido que flui através da linha de reciclo da corrente de líquido residual 18) . O limite superior da quantidade do gás contendo monóxido de carbono introduzido é, por exemplo, de 5 NL/kg (preferencialmente de 3 NL/kg, mais preferivelmente de 1 NL/kg). Se a quantidade introduzida de gás contendo monóxido de carbono é muito pequena, a quantidade de CO dissolvido é diminuída tal que o catalisador se torna facilmente instável. No caso em que a quantidade introduzida do gás contendo monóxido de carbono é muito grande, a bomba 57 pode sofrer cavitação e ser danificada.
[00039] No método de produção da presente invenção, numa rápida velocidade linear r' da corrente de líquido residual que passa através das linhas 18 e 19 de recirculação da corrente de líquido residual, mesmo se um catalisador for precipitado, o catalisador precipitado é transportado para o reator 1 enquanto arrastado pela corrente de líquido residual que tem a velocidade linear rápida. Por conseguinte, o catalisador precipitado pode ser impedido de se acumular nas
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23/55 linhas de reciclo da corrente de líquido residual 18 e 19. É preferido que a velocidade linear r' seja maior que 10 m/h em não menor de 80% (de preferência não inferior a 90%, ainda preferencialmente não inferior a 95%) de todo o canal proveniente do fundo (ponto de origem da linha de reciclo da corrente de líquido residual 18) da parte inferior do evaporador 205 para o reator 1. A velocidade linear r' é mais preferencialmente não inferior a 100 m/h, ainda mais preferencialmente não inferior a 500 m/h, com particular preferência não inferior a 1000 m/h, mais preferivelmente não inferior a 2000 m/h. A velocidade linear r' (m/h) é determinada mediante dividir a quantidade da corrente de líquido residual reciclado (taxa de fluxo de um líquido que flui através da linha de reciclo da corrente de líquido residual) (m3/h) pela área da seção transversal (m2) da linha de reciclo da corrente de líquido residual.
[00040] Mesmo no caso em que o evaporador 2 tem apenas uma da estrutura (a) e da estrutura (b) , a precipitação e a acumulação de catalisador no evaporador 2 podem ser suprimidas a um nível considerável. No entanto, a precipitação e a acumulação de catalisadores no evaporador 2, possuindo tanto a estrutura (a) como a estrutura (b) , podem ser significativamente diminuídas. Assim, a produtividade de ácido acético no reator 1 e a segurança operacional podem ser drasticamente melhoradas.
[00041] O condensador 2a separa a corrente de vapor do evaporador 2 na forma de uma porção de condensado e uma porção gasosa por resfriamento e condensação parcial. A porção de condensado contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter
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24/55 dimetilico, metanol, acetaldeído, ácido fórmico e ácido propiônico e introduzido no reator 1 a partir do condensador 2a através das linhas 22 e 23 e reciclado. A porção gasosa contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeído e ácido fórmico sendo alimentado ao sistema depurador 8 proveniente do condensador 2a por meio das linhas 20 e 15. Uma vez que a reação para produzir ácido acético na etapa reacional mencionada acima é uma reação exotérmica, uma parcela do calor acumulado na mistura reacional é transferida para o vapor gerado a partir da mistura reacional na etapa de evaporação (etapa flash). A parcela de condensado gerada pelo resfriamento desse vapor no condensador 2a é reciclada para o reator 1. Especificamente, neste equipamento de produção de ácido acético, o calor gerado através da reação de carbonilação de metanol é removido eficientemente no condensador 2a.
[00042] A coluna de destilação 3 é uma unidade para realizar a primeira etapa de destilação e serve como a assim chamada coluna de remoção do componente de mais baixo ponto de ebulição na presente modalidade. A primeira etapa de destilação é a etapa de sujeitar a corrente de vapor continuamente introduzida na coluna de destilação 3 ao tratamento de destilação para separar e remover os componentes de baixo ponto de ebulição. Mais especificamente, na primeira etapa de destilação, a corrente de vapor é separada por destilação em uma corrente de topo rica em pelo menos um componente de baixo ponto de ebulição selecionado de iodeto de metila e acetaldeído, e uma corrente de ácido acético rica em
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25/55 ácido acético. A coluna de destilação 3 consiste, por exemplo, numa coluna de destilação, tal como uma coluna de pratos ou uma coluna de enchimento. No caso da adoção de uma coluna de pratos como a coluna de destilação 3, o número teórico de suas pratos é, por exemplo, de 5 a 50, e a taxa de refluxo é, por exemplo, de 0,5 a 3000 de acordo com o número teórico de pratos. No interior da coluna de destilação 3, a pressão de topo na coluna é ajustada para, por exemplo, de 80 a 160 kPa (pressão manométrica), e a pressão de fundo da coluna é maior que a pressão de topo da coluna sendo ajustada para, por exemplo, de 85 a 180 kPa (pressão manométrica). No interior da coluna de destilação 3, a temperatura de topo da coluna é de,
por exemplo, uma temperatura mais baixa que o ponto de
ebulição do ácido acético na ajustada pressão de topo da
coluna sendo ajustada para 90 a 130 °C, e a temperatura de
fundo da coluna é de, por exemplo, uma temperatura não
inferior que a do ponto de ebulição do ácido acético à
definida pressão de fundo da coluna sendo ajustada para 120 a 165 °C.
[00043] A corrente de vapor do evaporador 2 é continuamente introduzida na coluna de destilação 3 através da linha 21. A partir do topo da coluna, da coluna de destilação 3, um vapor como corrente de topo é continuamente extraído para a linha 24. A partir do fundo da coluna, da coluna de destilação 3, uma fração de fundo é continuamente retirada para a linha 25. 3b indica um refervedor. A partir da posição da altura entre o topo da coluna e o fundo da coluna, da coluna de destilação 3, o fluxo de ácido acético (primeiro fluxo de ácido acético; líquido) como uma corrente lateral, é continuamente retirado através da linha 27.
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26/55 [00044] O vapor retirado do topo da coluna da coluna de destilação 3 contém uma quantidade maior de componentes com um ponto de ebulição mais baixo (componentes de ponto de ebulição mais baixo) do que aquele de ácido acético como comparado com a fração de fundo e a corrente lateral proveniente da coluna de destilação 3 e contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico. Este vapor também contém ácido acético. Tal vapor é continuamente introduzido ao condensador 3a por meio da linha 24.
[00045] O condensador 3a separa o vapor proveniente da coluna de destilação 3 numa porção condensada e uma porção gasosa por resfriamento e condensação parcial. A porção de condensado contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico e introduzido continuamente no decantador 4 a partir do condensador 3a através da linha 28. A porção de condensado introduzida no decantador 4 é separada numa fase aquosa (fase superior) e uma fase orgânica (fase de iodeto de metila; fase inferior). A fase aquosa contém água e, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico. A fase orgânica contém, por exemplo, iodeto de metila e, por exemplo, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico. Na presente modalidade, uma porção da fase aquosa é submetida a refluxo para a coluna de destilação 3 através da linha 29, e outra porção da fase aquosa é introduzida no reator 1 através das linhas 29, 30 e 23 e reciclada. Uma porção da fase
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27/55 orgânica é introduzida no reator 1 através das linhas 31 e 23 e reciclada. Uma outra porção da fase orgânica e/ou uma porção remanescente da fase aquosa é introduzida no sistema de separação e remoção de acetaldeido 9 através das linhas 31 e 50 e/ou das linhas 30 e 51.
[00046] Na etapa de separação e remoção de acetaldeido utilizando o sistema de separação e de remoção de acetaldeido 9, o acetaldeido contido na fase orgânica e/ou na fase aquosa é separado e removido por meio de um modo conhecido na técnica, por exemplo, destilação, extração ou uma combinação desses. O acetaldeido separado é descarregado para fora do equipamento por meio da linha 53. Os componentes úteis (por exemplo, iodeto de metila) contidos na fase orgânica e/ou na fase aquosa são reciclados para o reator 1 através das linhas 52 e 23 e reutilizado.
[00047] A porção gasosa gerada no condensador 3a contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico sendo alimentado ao sistema de depuração 8 a partir do condensador 3a através das linhas 32 e 15. Por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeido e ácido fórmico na porção gasosa que adentra ao sistema de depuração 8 é absorvido a um liquido absorvente no sistema de depuração 8. O iodeto de hidrogênio gera iodeto de metila através da reação com metanol ou acetato de metila no liquido absorvente. Em seguida, uma porção liquida contendo componentes úteis; tais como o iodeto de metila, é reciclada para o reator 1
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28/55 proveniente do sistema de depuração 8 através das linhas de reciclagem 48 e 23 e reutilizada.
[00048] A fração de fundo retirada do fundo da coluna de destilação 3 contém uma maior quantidade de componentes com um ponto de ebulição mais elevado (componentes de ponto de ebulição mais elevado) do que o ácido acético em comparação com a corrente de topo e o fluxo lateral da coluna de destilação 3 e contém, por exemplo, ácido propiônico e o catalisador e co-catalisador arrastados acima mencionados. Esta fração de fundo também contém, por exemplo, ácido acético, iodeto de metila, acetato de metila e água. Na presente modalidade, uma porção de tal fração de fundo é continuamente introduzida ao evaporador 2 por meio das linhas 25 e 26 e reciclada, e a outra porção da fração de fundo é continuamente introduzida ao reator 1 por meio das linhas 25 e 23 e reciclada.
[00049] A primeira corrente de ácido acético continuamente retirada como uma corrente lateral da coluna de destilação 3 é mais enriquecida com ácido acético do que a corrente de vapor continuamente introduzida na coluna de destilação 3. Especificamente, a concentração de ácido acético da primeira corrente de ácido acético é maior do que a concentração de ácido acético da corrente de vapor. A concentração de ácido acético da primeira corrente de ácido acético é, por exemplo, de 90 a 99,9% em massa, de preferência de 93 a 99% em massa. Além disso, a primeira corrente de ácido acético contém, além do ácido acético, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, éter dimetilico, metanol, acetaldeido, ácido fórmico e ácido propiônico. A posição de conexão da linha 27 à coluna de destilação 3 pode ser, como
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29/55 mostrado no desenho, mais alta do que a posição de conexãoda linha 21 à coluna de destilação 3 na direção da alturada coluna de destilação 3, mas pode ser mais baixa que a posição da conexão da linha 21 à coluna de destilação 3 ou pode sera mesma como a posição de conexão da linha 21 à colunade destilação 3. A primeira corrente de ácido acético da coluna de destilação 3 é introduzida continuamente a uma vazão predeterminada para a próxima com de destilação 5 por meio da linha 27.
[00050] Ao primeiro fluxo de ácido acético que flui através da linha 27, o hidróxido de potássio pode ser alimentado ou adicionado através da linha 55 (linha de introdução de hidróxido de potássio) . O hidróxido de potássio pode ser alimentado ou adicionado, por exemplo, como uma solução tal como uma solução aquosa. O iodeto de hidrogênio na primeira corrente de ácido acético pode ser diminuído pela alimentação ou adição de hidróxido de potássio à primeira corrente de ácido acético. Especificamente, o iodeto de hidrogênio reage com o hidróxido de potássio para formar iodeto de potássio e água. Isto pode reduzir a corrosão de um equipamento, tal como de uma coluna de destilação, atribuível ao iodeto de hidrogênio. Neste processo, o hidróxido de potássio pode ser alimentado ou adicionado a um local apropriado onde o iodeto de hidrogênio está presente. O hidróxido de potássio adicionado durante o processo também reage com o ácido acético para formar o acetato de potássio.
[00051] A coluna de destilação 5 é uma unidade para realizar a segunda etapa de destilação e serve como a assim chamada coluna de desidratação na presente modalidade. A segunda etapa de destilação é uma etapa para purificar ainda mais o ácido
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30/55 acético mediante tratamento de destilação do primeiro fluxo de ácido acético introduzido continuamente na coluna de destilação 5. A coluna de destilação 5 consiste, por exemplo, numa coluna de destilação tal como uma coluna de pratos ou coluna de enchimento. No caso da adoção de uma coluna de pratos como a coluna de destilação 5, o número teórico de suas pratos é, por exemplo, de 5 a 50, e a taxa de refluxo é, por exemplo, de 0,2 a 3000 de acordo com o número teórico de pratos. No interior da coluna de destilação 5 na segunda etapa de destilação, a pressão de topo na coluna é ajustada para, por exemplo, de 150 a 250 kPa (pressão manométrica) , e a pressão de fundo na coluna é superior à pressão no topo da coluna sendo ajustada para, por exemplo, de 160 a 290 kPa (pressão manométrica). No interior da coluna de destilação 5 na segunda etapa de destilação, a temperatura de topo na coluna é, por exemplo, uma temperatura mais alta que a do ponto de ebulição da água e inferior que a do ponto de ebulição do ácido acético na ajustada pressão de topo da coluna sendo ajustada para de 130 a 160 °C, e a temperatura de fundo na coluna é, por exemplo, uma temperatura não inferior que a do ponto de ebulição do ácido acético na ajustada pressão de fundo da coluna sendo regulada para de 150 a 175 °C.
[00052] Um vapor como um fluxo de topo é continuamente retirado para a linha 33 a partir do topo da coluna, da coluna de destilação 5. Uma fração de fundo é continuamente retirada para a linha 34 a partir do fundo da coluna, da coluna de destilação 5. 5b denota um refervedor. Uma corrente lateral (líquido ou gás) pode ser continuamente retirada para a linha 34 a partir da posição da altura entre o topo da coluna e a
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31/55 parte inferior da coluna da coluna de destilação 5.
[00053] 0 vapor retirado do topo da coluna, da coluna de destilação 5 contém uma quantidade maior de componentes possuindo um ponto de ebulição mais baixo (componentes de ponto de ebulição mais baixo) do que o ácido acético em comparação com a fração de fundo da coluna de destilação 5 e contém, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetílico, metanol, acetaldeído e ácido fórmico. Um tal vapor é continuamente introduzido no condensador 5a através da linha 33.
[00054] O condensador 5a separa o vapor da coluna de destilação 5 em uma porção de condensado e uma porção gasosa por resfriamento e condensação parcial. A porção de condensado contém, por exemplo, água e ácido acético. Uma parcela da porção condensada é refluída continuamente para a coluna de destilação 5 a partir do condensador 5a através da linha 35. Outra parcela da porção condensada é continuamente introduzida no reator 1 proveniente do condensador 5a através das linhas 35, 36 e 23, e reciclada. A porção gasosa gerada no condensador 5a contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetílico, metanol, acetaldeído e ácido fórmico sendo alimentado ao sistema de depuração 8 a partir do condensador 5a através das linhas 37 e 15. O iodeto de hidrogênio na parte gasosa que entrou no sistema depurador 8 é absorvido a um líquido absorvente no sistema de depuração 8. O iodeto de metila é gerado através da reação do iodeto de hidrogênio com metanol ou acetato de metila no líquido
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32/55 absorvente. Depois, uma porção líquida contendo componentes úteis, tais como o iodeto de metila, é reciclada para o reator 1 a partir do sistema de depuração 8 através das linhas de reciclagem 48 e 23 e reutilizada.
[00055] A fração inferior (ou a corrente secundária) retirada da parte inferior da coluna da coluna de destilação 5 contém uma quantidade maior de componentes possuindo um ponto de ebulição mais elevado (componentes de ponto de ebulição mais elevado) do que a do ácido acético em comparação com a corrente de topo da coluna de destilação 5 e contém, por exemplo, ácido propiônico, acetato de potássio (no caso da alimentação de hidróxido de potássio à linha 27, etc.) e os arrastados catalisador e co-catalisador mencionados acima. Esta fração de fundo contém ácido acético e pode conter adicionalmente iodeto de hidrogênio. Essa fração de fundo (ou uma corrente lateral) é continuamente introduzida na forma de uma segunda corrente de ácido acético na coluna de destilação seguinte 6 através da linha 34.
[00056] A segunda corrente de ácido acético é mais enriquecida com ácido acético do que a primeira corrente de ácido acético introduzida continuamente na coluna de destilação 5. Especificamente, a concentração de ácido acético da segunda corrente de ácido acético é maior do que a concentração de ácido acético da primeira corrente de ácido acético. A concentração de ácido acético da segunda corrente de ácido acético é, por exemplo, de 99, 1 a 99, 99% em massa, desde que seja superior à concentração de ácido acético da primeira corrente de ácido acético. Além disso, a segunda corrente de ácido acético pode conter, como acima descrito, além do ácido acético, por exemplo, ácido propiônico e iodeto
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33/55 de hidrogênio. Na presente modalidade, no caso de extração de uma corrente lateral, a posição de extração da corrente lateral a partir da coluna de destilação 5 é mais baixa que a posição de introdução da primeira corrente de ácido acético na coluna de destilação 5 na direção da altura da coluna de destilação 5.
[00057] Ao o segundo fluxo de ácido acético que flui através da linha 34, o hidróxido de potássio pode ser alimentado ou adicionado através da linha 56 (linha de introdução de hidróxido de potássio) . O hidróxido de potássio pode ser alimentado ou adicionado, por exemplo, como uma solução tal como uma solução aquosa. O iodeto de hidrogênio na segunda corrente de ácido acético pode ser reduzido mediante alimentação ou adição de hidróxido de potássio à segunda corrente de ácido acético. Especificamente, o iodeto de hidrogênio reage com o hidróxido de potássio para formar iodeto de potássio e água. Isto pode reduzir a corrosão de um equipamento, tal como de uma coluna de destilação, atribuível ao iodeto de hidrogênio.
[00058] A coluna de destilação 6 uma unidade para realizar a terceira etapa de destilação e serve como a assim chamada coluna de remoção do componente de ponto de ebulição mais elevado na presente modalidade. A terceira etapa de destilação é uma etapa para purificar adicionalmente o ácido acético pelo tratamento de purificação da segunda corrente de ácido acético continuamente introduzida na coluna de destilação 6. A coluna de destilação 6 consiste, por exemplo, numa coluna de destilação, tal como uma coluna de pratos ou coluna de enchimento. No caso da adoção de uma coluna de pratos como a coluna de destilação 6, o número teórico de seus pratos é de,
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34/55 por exemplo, 5 a 50, e a taxa de refluxo é, por exemplo, de 0,2 a 3000 de acordo com o número teórico de pratos. No interior da coluna de destilação 6 na terceira etapa de destilação, a pressão de topo na coluna é ajustada para, por exemplo, -100 a 150 kPa (pressão manométrica) , e a pressão de fundo na coluna é maior que a pressão de topo na coluna sendo ajustada para, por exemplo, -90 a 180 kPa (pressão manométrica). No interior da coluna de destilação 6 na terceira etapa de destilação, a temperatura de topo na coluna é, por exemplo, uma temperatura mais alta que a do ponto de ebulição da água e mais baixa que a do ponto de ebulição do ácido acético na ajustada pressão de topo na coluna sendo ajustada para 50 a 150 °C, e a temperatura de fundo na coluna é, por exemplo, uma temperatura mais alta que a do ponto de
ebulição do ácido acético na ajustada pressão de fundo da
coluna sendo regulada para 70 a 160 °C.
[00059] Um vapor como uma corrente e topo é continuamente
retirado para a 1 inha 38 a partir do topo da coluna de
destilação 6 Uma fração de fundo é continuamente extraída
para a linha 39 a partir do fundo da coluna, da coluna de
destilação 6 . 6b denota um refervedor. Um fluxo lateral
(líquido ou gás) é continuamente retirado para a linha 46 a
partir da posição de altura entre o topo da coluna e o fundo da coluna de destilação 6. A posição de conexão da linha 46 à coluna de destilação 6 pode ser, como mostrado no desenho, mais alta que a posição de conexão da linha 34 à coluna de destilação 6 na direção da altura da coluna de destilação 6, mas pode ser mais baixa que a posição de conexão da linha 34 à coluna de destilação 6 ou pode ser a mesma como a posição de conexão da linha 34 à coluna de destilação 6.
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35/55 [00060] O vapor retirado do topo da coluna de destilação 6 contém uma quantidade maior de componentes com um ponto de ebulição mais baixo (componentes do ponto de ebulição mais baixo) do que aquela do ácido acético em comparação com a fração de fundo proveniente da coluna de destilação 6 e contém, adicionalmente ao ácido acético, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, éter
dimetilico, metanol e ácido fórmico. Um tal vapor é
continuamente introduzido no condensador 6a atravé s da linha
38 .
[00061] 0 condensador 6a separa o vapor da coluna de
destilação 6 na forma de uma porção condensada e uma porção
gasosa por resfriamento e condensação parcial. A porção
condensada contém, além do ácido acético, por exemplo, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, éter dimetilico, metanol e ácido fórmico. Pelo menos uma parcela da porção condensada é continuamente operada em refluxo para a coluna de destilação 6 a partir do condensador 6a através da linha 40. Uma parcela (destilado) da porção condensada pode ser reciclada para a primeira corrente de ácido acético na linha 27 antes da introdução para a coluna de destilação 5 do condensador 6a através das linhas 40, 41 e 42. Juntamente com isto ou em vez disso, uma parcela (destilado) da porção condensada pode ser reciclada para a corrente de vapor na linha 21 antes da introdução na coluna de destilação 3 do condensador 6a através das linhas 40, 41 e 43. Também, uma porção (destilada) da porção condensada pode ser reciclada para o reator 1 a partir do condensador 6a através das linhas 40, 44 e 23. Além disso, como mencionado acima, uma parcela do destilado do condensador 6a pode ser alimentada ao sistema de
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36/55 depuração 8 e utilizada como um líquido absorvente nesse sistema. No sistema de depuração 8, uma porção gasosa após a absorção de uma parte útil é descarregada para fora do equipamento. Então, uma porção líquida contendo os componentes úteis é introduzida ou reciclada para o reator 1 do sistema de depuração 8 através das linhas de reciclagem 48 e 23 e reutilizada. Além disso, uma parcela do destilado do condensador 6a pode ser conduzida a várias bombas (não mostradas) operadas no equipamento, através de linhas (não mostradas) e usadas como soluções de vedação nestas bombas. Além disso, uma parcela do destilado do condensador 6a pode ser constantemente retirada para fora do equipamento através de uma linha de extração ligada à linha 40, ou pode ser retirada de forma não permanente para fora do equipamento, quando necessário. No caso em que uma porção (destilada) da porção condensada é removida do sistema de tratamento de destilação na coluna de destilação 6, a quantidade do destilado (relação do destilado) é, por exemplo, 0,01 a 30% em massa, de preferência 0,1 a 10% em massa, mais preferivelmente 0,3 a 5% em massa, mais preferivelmente 0,5 a 3% em massa, do condensado gerado no condensador 6a. Por outro lado, a porção gasosa gerada no condensador 6a contém, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, nitrogênio, oxigênio, iodeto de metila, iodeto de hidrogênio, água, acetato de metila, ácido acético, éter dimetilico, metanol, acetaldeído e ácido fórmico sendo alimentada ao sistema de depuração 8 a partir do condensador 6a através das linhas 45 e 15.
[00062] A fração de fundo retirada do fundo da coluna da coluna de destilação 6 através da linha 39 contém uma maior
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37/55 quantidade de componentes com um ponto de ebulição mais elevado (componentes de ponto de ebulição mais elevado) do que o ácido acético em comparação com o fluxo superior da coluna de destilação 6 e contém, por exemplo, ácido propiônico e acetato de potássio (no caso da alimentação de hidróxido de potássio para a linha 34, etc.). Além disso, a fração de fundo retirada do fundo da coluna de destilação 6 através da linha 39 também contém, por exemplo, um metal corroído all formado e liberado da parede interna de um componente constitutivo desse equipamento de produção de ácido acético, e um composto de iodo derivado do iodo corrosivo e do metal corroído. Na presente modalidade, tal fração de fundo é descarregada para fora do equipamento de produção de ácido acético.
[00063] A corrente lateral continuamente retirada para a linha 46 proveniente da coluna de destilação 6 é continuamente introduzida como uma terceira corrente de ácido acético para a próxima coluna de resina de troca iônica 7. Esta terceira corrente de ácido acético é mais enriquecida com ácido acético do que a segunda corrente de ácido acético introduzida na coluna de destilação 6. Especificamente, a concentração de ácido acético da terceira corrente de ácido acético é maior que a concentração de ácido acético da segunda corrente de ácido acético. A concentração de ácido acético da terceira corrente de ácido acético é, por exemplo, 99, 8 a 99, 999% em massa, desde que seja superior à concentração de ácido acético da segunda corrente de ácido acético. Na presente modalidade, a posição de extração da corrente lateral proveniente da coluna de destilação 6 é mais alta que a posição de introdução da corrente de ácido acético com respeito à coluna de destilação 6 na direção da altura da coluna de destilação 6.
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Em outra modalidade, a posição de extração da corrente lateral proveniente da coluna de destilação 6 é igual ou mais baixa que a posição de introdução da segunda corrente de ácido acético na coluna de destilação 6 na direção da altura da coluna de destilação 6. Um destilador simples (evaporador) pode ser usado em vez da coluna de destilação 6. Além disso, a coluna de destilação 6 pode ser omitida desde que a remoção de impurezas na coluna de destilação 5 seja realizada adequadamente.
[00064] A coluna de resina de troca iônica 7 é uma unidade de purificação para realizar a etapa de remoção por adsorção. Essa etapa de remoção por adsorção é uma etapa para purificar ainda mais o ácido acético pela remoção da adsorção de, principalmente, iodetos alquidicos (iodeto de hexila, iodeto de decila, etc.) contidos em uma quantidade muito pequena na terceira corrente de ácido acético continuamente introduzida na coluna de resina de troca iônica 7. Na coluna de resina de troca iônica 7, uma resina de troca iônica possuindo a capacidade para adsorver iodetos de alquila é preenchida na coluna para estabelecer um leito de resina de troca iônica. Exemplos de tal resina de troca iônica podem incluir resinas de troca catiônica nas quais uma porção de prótons abandonadores em um grupo de troca tal como um grupo ácido sulfônico, um grupo carboxila, ou um grupo ácido fosfônico é
substituído por um metal tal como prata ou cobre. Na etapa de
remoção por adsorção, por exemplo, a terceira corrente de
ácido acético (liquido) flui através do interior da coluna de
resina de troca iônica 7 recheada com tal resina de troca
iônica e, no transcurso desse fluxo impurezas; tais como iodetos de alquila na terceira corrente de ácido acético são
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39/55 adsorvidas pela resina de troca iônica e removidas da terceira corrente de ácido acético. Na coluna de resina de troca iônica 7 na etapa de remoção por adsorção, a temperatura interna é, por exemplo, de 18 a 100 °C, e a taxa da corrente de ácido acético [a produção de ácido acético por m3 de volume de resina (m3/h) ] é, por exemplo, de 3 a 15 m3/h*m3 (volume de resina) .
[00065] Uma quarta corrente de ácido acético é conduzida continuamente para a linha 47 proveniente da extremidade inferior da coluna de resina de troca iônica 7. A concentração de ácido acético da quarta corrente de ácido acético é superior à concentração de ácido acético da terceira corrente de ácido acético. Especificamente, a quarta corrente de ácido acético é mais enriquecida com ácido acético do que a terceira corrente de ácido acético introduzida continuamente na coluna de resina de troca iônica 7. A concentração de ácido acético da quarta corrente de ácido acético é, por exemplo, de 99, 9 a 99, 999% em massa ou não menos do que esta faixa, desde que seja maior do que a concentração de ácido acético da terceira corrente de ácido acético. Neste método de produção, esta quarta corrente de ácido acético pode ser retida num tanque de produto (não mostrado).
[00066] Neste equipamento de produção de ácido acético, uma assim chamada coluna de produto ou coluna de acabamento que é uma coluna de destilação pode ser colocada como uma unidade de purificação para purificar ainda mais a quarta corrente de ácido acético proveniente da resina de troca iônica 7. No caso de tal coluna do produto é disposta, a coluna do produto consiste, por exemplo, numa coluna de destilação, tal como uma coluna de pratos ou uma coluna empacotada. No caso da adoção de uma coluna de pratos como coluna de produto, o número
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40/55 teórico de seus pratos é, por exemplo, de 5 a 50 e a taxa de refluxo é, por exemplo, de 0,5 a 3000, de acordo com o número teórico de pratos. No interior da coluna do produto na etapa de purificação, a pressão de topo na coluna é ajustada para, por exemplo, -195 a 150 kPa (pressão manométrica), e a pressão de fundo na coluna é maior que a pressão de topo da coluna sendo definida como por exemplo, de -190 a 180 kPa (pressão manométrica) . No interior da coluna do produto, a temperatura máxima da coluna é, por exemplo, uma temperatura mais alta do que o ponto de ebulição da água e inferior que a do ponto de ebulição do ácido acético na ajustada pressão de topo da coluna sendo ajustada para 50 a 150 °C, e a temperatura do fundo da coluna é, por exemplo, uma temperatura mais alta do que o ponto de ebulição do ácido acético na ajustada pressão de fundo na coluna sendo ajustada para 70 a 160 °C. Um destilador simples (evaporador) pode ser usado no lugar da coluna do produto ou da coluna de acabamento.
[00067] No caso da disposição da coluna de produto, a totalidade ou uma parcela da quarta corrente de ácido acético (liquido) da coluna de resina de troca iônica 7 é introduzida continuamente na coluna de produto. Um vapor como uma corrente de topo contendo uma quantidade muito pequena de componentes de baixo ponto de ebulição (por exemplo, iodeto de metila, água, acetato de metila, éter dimetilico, crotonaldeido, acetaldeido e ácido fórmico) é continuamente retirado do topo da coluna de tal coluna de produto. Este vapor é separado em uma porção de condensado e uma porção gasosa em um predeterminado condensador. Uma parcela da porção de condensado reflui continuamente para a coluna de produto, e outra parcela da porção de condensado pode ser reciclada para
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41/55 o recipiente de reação 1 ou descartada para fora do sistema, ou ambos. A porção gasosa é alimentada ao sistema de depuração 8. Uma fração de fundo contendo uma quantidade muito pequena de componentes de ponto de ebulição mais alto é continuamente retirada do fundo da coluna, da coluna de produto. Esta fração de fundo é reciclada para, por exemplo, a segunda corrente de ácido acético na linha 34 antes da introdução para a coluna de destilação 6. Uma corrente secundária (liquido) é continuamente retirada como uma quinta corrente de ácido acético a partir da posição de altura entre o topo da coluna e a parte inferior de coluna, da coluna do produto. A posição de retirada da corrente lateral da coluna de produto é mais baixa do que, por exemplo, a posição de introdução da quarta corrente de ácido acético na coluna do produto na direção da altura da coluna do produto. A quinta corrente de ácido acético é mais enriquecida com ácido acético do que a quarta corrente de ácido acético introduzida continuamente na coluna do produto. Especificamente, a concentração de ácido acético da quinta corrente de ácido acético é superior à concentração de ácido acético da quarta corrente de ácido acético. A concentração de ácido acético da quinta corrente de ácido acético é, por exemplo, de 99, 9 a 99, 999% em massa ou não inferior a esta faixa desde que seja superior à concentração de ácido acético da quarta corrente de ácido acético. Esta quinta corrente de ácido acético é retida, por exemplo, num tanque de produto (não mostrado) . A coluna de resina de troca iônica 7 pode ser colocada a jusante da coluna de produto em vez de (ou para além de) a sua colocação a jusante da coluna de destilação 6 para tratar a corrente de ácido acético proveniente da coluna de produto.
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EXEMPLOS [00068] Daqui em diante, a presente invenção será descrita em
mais detalhes, com referência aos Exemplos. C ontudo, a
presente Exemplos. invenção não se destina a ser limitada por estes
[00069] com base Exemplo 1 Um experimento foi conduzido no fluxo de produção de áci em uma planta do acético da de bancada Figura 1.
Iodeto de metila, água, acetato de metila, ácido acético, iodeto de lítio e um catalisador de ródio ( [Rh (CO) 2I2] ~) foram adicionados ao reator 1 a uma pressão total de 2,8 MPa (pressão manométrica) e 187 °C, e metanol e monóxido de carbono [pressão parcial de CO do reator (pressão absoluta): 1,2 MPa] foram continuamente reagidos para isolar uma mistura reacional líquida (7,9% em massa de iodeto de metila, 2,6% em massa de água, 2,0% em massa de acetato de metila, ácido acético (balanço), 13,9% em massa de iodeto de lítio e 910 ppm em massa do catalisador de ródio). A mistura reacional líquida obtida foi submetida a uma coluna flash [pressão: 0,15 MPa (pressão manométrica), temperatura: 143 °C] no evaporador 2 mostrado na Figura 2. Um vapor (componente volátil) do evaporador 2 foi alimentado à coluna de destilação 3 e destilado para obter ácido acético bruto como a corrente lateral 27. Os componentes que não o ácido acético bruto foram reciclados para o reator 1. A composição de um líquido residual (fração inferior) que não foi volatilizado no evaporador 2 foi de 1,1% por massa de iodeto de metila, 2,7% em massa de água, 1,1% em massa de acetato de metila, ácido acético (eguilíbrio) , 18% em massa de iodeto de lítio e 1290 ppm em massa (com base em Rh) do catalisador de ródio. A
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43/55 fração inferior do evaporador 2 foi reciclada para o reator 1 através das linhas de reciclo da corrente de liquido residual 18 e 19 utilizando a bomba de circulação de catalisador 57. Quando a quantidade da mistura reacional liquida alimentada ao evaporador 2 foi definida como 200 partes em massa, a quantidade da fração de fundo do evaporador 2 correspondeu a 76 partes em massa. Todas as restantes 24 partes em massa foram alimentadas à coluna de destilação 3. O gás de exaustão 15 do reator 1 foi introduzido no sistema de depuração 8 (nesta experiência, uma coluna de absorção de alta pressão). O gás de combustão 49 (CO: 72% em massa, H2: 1% em massa, CO2: 8% em massa, CH4: 9% em massa, N2: 10% em massa) do sistema de depuração 8 (coluna de absorção de alta pressão) foi ainda alimentado a 0,2 NL/kg em relação à quantidade da corrente de liquido residual descarregada (quantidade da fração de fundo) do evaporador 2 para a parte inferior do corpo principal 206 do quebrador de vórtice da parte inferior do evaporador 205 através da linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono 54 .
[00070] Nesta operação, no evaporador 2, o ângulo de inclinação Θ da superfície da parede interna da porção de conexão cilíndrica em tronco de cone invertido 203 que unia a porção cilíndrica superior 202 e a porção cilíndrica inferior 204 foi ajustado para 0o (ver Figura 2). Além disso, a velocidade linear r da corrente de líquido residual (fração de fundo) passando através da folga c entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice 206 e a superfície interna do fundo da parte inferior do evaporador 205 foi ajustada para 50 m/h. A velocidade linear r' da corrente de líquido residual nas linhas de reciclo da
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44/55 corrente de liquido residual 18 e 19 foi de 2900 m/h.
[00071] Desta forma, uma operação contínua de 100 horas foi realizada. Como resultado, uma taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,15 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha de reciclo da corrente de líquido residual (linha da fração de fundo) foram abertos, e seus interiores foram examinados. Como resultado, foi encontrada uma precipitação Rh na superfície da parede interna da porção conectante 203. Contudo, apenas uma quantidade muito pequena do catalisador foi fixada no interior da tubagem (superfície da parede interna) proveniente do fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
[00072] A taxa média de precipitação de Rh foi determinada de acordo com a seguinte expressão:
Taxa de precipitação média de Rh (g/h) = {Quantidade total (g) de Rh dissolvido no sistema no início da medição Quantidade total (g) de Rh dissolvido no sistema após 100 horas + Quantidade total (g) de Rh introduzido do lado de fora do sistema}/100 (h)
Exemplo 2 [00073] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi conduzido exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 45°, e a velocidade linear r foi ajustada para 10 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,15 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, o catalisador não se fixou na superfície da parede interna da porção conectante 203. No entanto, o Rh precipitado fixou no interior da tubagem
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45/55 desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
Exemplo 3 [00074] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi realizado, exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60°, e a velocidade linear r foi ajustada para 10 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,08 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, apenas uma quantidade muito pequena do catalisador foi fixada na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação do catalisador 57.
Exemplo 4 [00075] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi conduzido exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60°, e a velocidade linear r foi ajustada para 50 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,04 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, o Rh não estava fixado à superfície da parede interna da porção conectante 203, e apenas uma quantidade muito pequena do catalisador fixou no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até à bomba de circulação do catalisador 57.
Exemplo 5 [00076] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi conduzido exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60 °,
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46/55 e a velocidade linear r foi ajustada para 100 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,02 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, nenhum catalisador fixou na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
Exemplo 6 [00077] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi realizado, exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60°, e a velocidade linear r foi ajustada para 300 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,01 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, nenhum catalisador fixou na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
Exemplo 7 [00078] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi realizado, exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60°, e a velocidade linear r foi ajustada para 1000 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,007 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, nenhum catalisador fixou na porção conectante 203 e no interior da tubulação desde o fundo da parte inferior do evaporador 205
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47/55 até a bomba de circulação de catalisador 57.
Exemplo 8 [00079] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi conduzido exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 60°, e a velocidade linear r foi ajustada para 3000 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,005 g/h. Depois do experimento de 100 horas o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertas e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, nenhum catalisador fixou na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
Exemplo 9 [00080] O mesmo experimento que no Exemplo 1 foi conduzido exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi regulado para 60°, a velocidade linear r foi ajustada para 300 m/h, e a quantidade do efluente gasoso 49 alimentado através da linha de introdução do gás contendo monóxido de carbono 54 foi ajustada para 0,02 NL/kg em relação à quantidade da corrente de líquido residual descarregada (quantidade da fração de fundo) do evaporador 2. Como resultado, a taxa de precipitação média de Rh durante 100 horas foi de 0,10 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, uma quantidade muito pequena do catalisador fixou na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação do catalisador 57.
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48/55
Exemplo Comparativo 1 [00081] O mesmo experimento como no Exemplo 1 foi realizado, exceto que no evaporador 2, o ângulo θ foi ajustado para 0o, e a velocidade linear r foi ajustada para 10 m/h. Como resultado, a taxa média de precipitação de Rh por 100 horas foi de 0,2 g/h. Após o experimento de 100 horas, o evaporador 2 e a linha da fração de fundo foram abertos e suas partes internas foram examinadas. Como resultado, partículas finas de Rh fixaram na superfície da parede interna da porção conectante 203 e no interior da tubagem desde o fundo da parte inferior do evaporador 205 até a bomba de circulação de catalisador 57.
[00082] As configurações de acordo com a presente invenção e suas variações ou modificações serão listadas abaixo como um resumo da descrição acima.
[00083] Apêndice 1: Um método para produzir ácido acético, compreendendo:
uma etapa de reação de carbonilação de reação de metanol com monóxido de carbono na presença de um sistema catalisador compreendendo um catalisador metálico e iodeto de metila, ácido acético, acetato de metila e água num recipiente de reação para produzir ácido acético;
uma etapa de evaporação de separação da mistura reacional obtida na etapa da reação de carbonilação na forma de uma corrente de vapor e uma corrente de líquido residual num evaporador;
uma etapa de reciclagem do fluxo de líquido residual de trazer o fluxo de líquido residual de volta para o reator; e uma etapa de destilação, de destilar a corrente de
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49/55 vapor para purificar o ácido acético, em que o evaporador tem uma parte do corpo conectada a uma linha de alimentação da mistura reacional, uma parte de topo conectada com uma linha de descarga da corrente de vapor e uma parte inferior conectada com uma linha de recirculação da corrente de liquido residual, a parte do corpo possuindo uma porção cilíndrica superior com um diâmetro grande, uma porção cilíndrica inferior possuindo um diâmetro pequeno, e uma porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido que une a porção cilíndrica superior e a porção cilíndrica inferior, e tem pelo menos uma das seguintes estruturas de prevenção de precipitação e de acumulação de catalisador (a) e (b) :
(a) uma estrutura onde o ângulo de inclinação θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido do evaporador é de 5o a 85°; e (b) uma estrutura em que um quebrador de vórtice compreendendo um corpo principal quebrador de vórtice em forma de pratos e uma perna que suporta horizontalmente o corpo principal do quebrador de vórtice está disposta de modo a que o corpo principal do quebrador de vórtice cobre logo acima da porção conectante da parte inferior do evaporador até a linha de reciclo da corrente de líquido residual, e a estrutura é concebida tal que uma velocidade linear r da corrente de líquido residual passante através de uma folga entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice e a superfície interna inferior da parte inferior do evaporador é maior que 10 m/h.
[00084] Apêndice 2: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 1, em que o sistema catalisador
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50/55 compreende ainda um iodeto iônico.
[00085] Apêndice 3: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 1 ou 2, em que na estrutura (a), o ângulo de inclinação Θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido do evaporador é de 10° a 80° (preferencialmente de 20° a 75°, mais preferencialmente 30° a 75°).
[00086] Apêndice 4: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 3, em que na estrutura (b), a parte inferior do evaporador e/ou da linha de reciclo da corrente de liquido residual é adicionalmente conectada com uma linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono.
[00087] Apêndice 5: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 3, em que na estrutura (b), a parte inferior do evaporador está adicionalmente conectada a uma linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono.
[00088] Apêndice 6: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 4 ou 5, em que um gás contendo monóxido de carbono é introduzido a não menos que 0,02 NL/kg (preferivelmente de 0,02 a 5 NL/kg, mais preferencialmente de 0,05 a 3 NL/kg, ainda mais preferivelmente de 0,1 a 1 NL/kg) relativamente à quantidade da corrente de liquido residual descarregada proveniente da linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono.
[00089] Apêndice 7: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 4 a 6, em que o teor do monóxido de carbono no gás contendo monóxido de carbono a ser introduzido não é inferior a 10% em massa (de preferência não
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51/55 inferior a 20 % em massa, mais preferivelmente não inferior a 40% em massa, ainda mais preferencialmente não inferior a 60% em massa).
[00090] Apêndice 8: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 7, em que na estrutura (b), uma velocidade linear r' da corrente de liquido residual que flui através da linha de reciclo da corrente de liquido residual não é inferior a 10 m/h (preferivelmente não inferior a 100 m/h, mais preferivelmente não inferior a 500
m/h, ainda mais preferencialmente não inferior a 1000 m/h,
particularmente preferivelmente não inf e rior a 2000 m/h) , não
inferior a 80% (preferencialmente não menos de 90%, mais
preferencialmente não menos de 95%) de todo o canal des de o
fundo da parte inferior do evaporador até o reator.
[00091] Apêndice 9: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 8, em que a etapa de destilação compreende uma etapa de remoção do componente de ponto de ebulição mais baixo, de separação da corrente de vapor por destilação na forma de uma corrente de topo rica em pelo menos um componente de ponto de ebulição mais baixo selecionado dentre iodeto de metila e acetaldeido, e uma primeira corrente de ácido acético rica em ácido acético.
[00092] Apêndice 10: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 9, em que a etapa de destilação compreende uma etapa de desidratação, de separação da primeira corrente de ácido acético por destilação na forma de uma segunda corrente de ácido acético mais enriquecida com ácido acético do que a primeira corrente de ácido acético, e um vapor de uma corrente de topo contendo uma quantidade maior de um componente possuindo um ponto de ebulição mais baixo que o
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52/55 do ácido acético em comparação com a segunda corrente de ácido acético.
[00093] Apêndice 11: O método para produzir ácido acético de acordo com o Apêndice 10, em que o hidróxido de potássio é alimentado ou adicionado à segunda corrente de ácido acético através de uma linha de introdução de hidróxido de potássio.
[00094] Apêndice 12: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 10 ou 11, em que a etapa de destilação compreende uma etapa de remoção do componente de ponto de ebulição mais alto, de separação da segunda corrente de ácido acético mediante destilação na forma de um vapor como uma corrente de topo contendo uma quantidade maior de um componente possuindo um ponto de ebulição mais baixo que aquele do ácido acético em comparação com uma fração de fundo, a fração de fundo contendo uma quantidade maior de um componente possuindo um ponto de ebulição mais alto que aquele do ácido acético em comparação com a corrente de topo, e uma terceira corrente de ácido acético mais enriquecida com ácido acético que a segunda corrente de ácido acético.
[00095] Apêndice 13: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 12, compreendendo adicionalmente a etapa de introduzir a terceira corrente de ácido acético numa coluna de resina de troca iônica tal que um iodeto de alquila na terceira corrente de ácido acético é removido por adsorção.
[00096] Apêndice 14: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 9 a 13, compreendendo adicionalmente uma etapa de separação e remoção de acetaldeido para separar pelo menos o acetaldeido da corrente de topo obtida na etapa de destilação.
[00097] Apêndice 15: O método para produzir ácido acético de
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53/55 acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 14, compreendendo adicionalmente uma etapa de depuração, de separação dos gases de processo na forma de uma corrente rica em monóxido de carbono e uma corrente rica em ácido acético, mediante tratamento com um solvente de absorção contendo pelo menos ácido acético.
[00098] Apêndice 16: O método para produzir ácido acético de acordo com o apêndice 15, em que na estrutura (b) , a parte inferior do evaporador e/ou a linha de reciclo da corrente de líquido residual está ligada a uma linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono, e a corrente rica em monóxido de carbono separada na etapa de depuração é usada como uma fonte de CO que é introduzida na parte de fundo do evaporador e/ou na linha de reciclo da corrente de líquido residual.
[00099] Apêndice 17: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 16, em que na estrutura (b) , a velocidade linear r é ajustada alterando o comprimento da folga entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice e a superfície inferior interna da parte inferior do evaporador, e/ou o comprimento circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice.
[000100] Apêndice 18: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 17, em que a pressão interna do evaporador é de 50 a 1000 kPa (pressão absoluta).
[000101] Apêndice 19: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 18, em que a relação entre a corrente de vapor e a corrente de líquido residual a ser separada na etapa de evaporação é de 10/90 a 50/50 (corrente de vapor/corrente de líquido residual) em termos de
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54/55 uma relação mássica.
[000102] Apêndice 20: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 19, em que a concentração de ácido acético da corrente de vapor separada na etapa de evaporação é de 50 a 85% em massa (preferencialmente 55 a 75% em massa).
[000103] Apêndice 21: O método para produzir ácido acético de acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 20, em que a concentração de ácido acético da corrente de liquido residual separada na etapa de evaporação é de 55 a 90% em massa (preferivelmente 60 a 85% em massa).
[000104] | Apêndice 22: 0 método para produzir ácido acético de
acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 21, em que o
evaporador tem a estrutura (b).
[000105] | Apêndice 23: 0 método para produzir ácido acético de
acordo com qualquer um dos apêndices 1 a 22, em que o
evaporador tem tanto a estrutura (a) como a estrutura (b).
APLICABILIDADE INDUSTRIAL [000106] O método para produzir ácido acético da presente invenção pode ser utilizado como método industrial para a produção de ácido acético por processo de carbonilação de um método de metanol (processo de ácido acético de um método de metanol).
[000107] Lista de Sinais de Referência
1: reator
2: evaporador
3, 5 e 6: coluna de destilação
4: decantador
7: coluna de resina de troca iônica
8: sistema de depuração
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55/55
9: separação de acetaldeido e sistema de remoção
16: linha de alimentação da mistura reacional
17: linha de descarga Da corrente de vapor e 19: linha de reciclo da corrente de líquido residual
54: linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono e 56: linha de introdução de hidróxido de potássio
57: bomba de circulação de catalisador
201: parte de topo do evaporador
202: parte cilíndrica superior de uma parte do corpo do evaporador
203: parte da conexão da parte do corpo do evaporador
204: parte cilíndrica inferior da parte do corpo do evaporador
205: parte inferior do evaporador
206: corpo principal do quebrador de vórtice
207 : perna c: folga x: quebrador de vórtice

Claims (9)

  1. - REIVINDICAÇÕES -
    1. MÉTODO PARA PRODUZIR ÁCIDO ACÉTICO, caracterizado por compreender:
    uma etapa de reação de carbonilação de reagir metanol com monóxido de carbono na presença de um sistema catalisador compreendendo um catalisador metálico e iodeto de metila, ácido acético, acetato de metila e água num recipiente de reação para produzir ácido acético;
    uma etapa de evaporação de separação da mistura reacional obtida na etapa da reação de carbonilação na forma de uma corrente de vapor e uma corrente de liquido residual num evaporador;
    uma etapa de reciclagem do fluxo de liquido residual de trazer o fluxo de liquido residual de volta para o reator; e uma etapa de destilação, de destilar a corrente de vapor para purificar o ácido acético, em que o evaporador tem uma parte do corpo conectada a uma linha de alimentação da mistura reacional, uma parte de topo conectada com uma linha de descarga da corrente de vapor e uma parte inferior conectada com uma linha de recirculação da corrente de liquido residual, a parte do corpo possuindo uma porção cilíndrica superior com um diâmetro grande, uma porção cilíndrica inferior possuindo um diâmetro pequeno, e uma porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido que une a porção cilíndrica superior e a porção cilíndrica inferior, e tem pelo menos uma das seguintes estruturas de prevenção de precipitação e de acumulação de catalisador (a) e (b) :
    (a) uma estrutura onde o ângulo de inclinação θ da
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  2. 2/4 superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido do evaporador é de 5o a 85°; e (b) uma estrutura em que um quebrador de vórtice compreendendo um corpo principal quebrador de vórtice em forma de pratos e uma perna que suporta horizontalmente o corpo principal do quebrador de vórtice está disposta de modo a que o corpo principal do quebrador de vórtice cobre logo acima da porção conectante da parte inferior do evaporador até a linha de reciclo da corrente de líquido residual, e a estrutura é concebida tal que uma velocidade linear r da corrente de líquido residual passante através de uma folga entre a extremidade circunferencial do corpo principal do quebrador de vórtice e a superfície interna inferior da parte inferior do evaporador é maior que 10 m/h.
    2. Método para produzir ácido acético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema catalisador adicionalmente compreender um iodeto iônico.
  3. 3. Método para produzir ácido acético, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por na estrutura (a), o ângulo de inclinação θ da superfície da parede interna da porção conectante cilíndrica em tronco de cone invertido do evaporador ser de 10° a 80° (preferencialmente de 20° a 75°, mais preferencialmente 30° a 75°).
  4. 4. Método para produzir ácido acético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por na estrutura (b), a parte inferior do evaporador e/ou da linha de reciclo da corrente de líquido residual ser adicionalmente conectada com uma linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono.
  5. 5. Método para produzir ácido acético, de acordo com
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    3/4 a reivindicação 4, caracterizado por um gás contendo monóxido de carbono ser introduzido a não menos que 0,02 NL/kg (preferivelmente de 0,02 a 5 NL/kg, mais preferencialmente de 0,05 a 3 NL/kg, ainda mais preferivelmente de 0,1 a 1 NL/kg) relativamente à quantidade da corrente de liquido residual descarregada proveniente da linha de introdução de gás contendo monóxido de carbono.
  6. 6. Método para produzir ácido acético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por na estrutura (b), uma velocidade linear r' da corrente de liquido residual que flui através da linha de reciclo da corrente de liquido residual não ser inferior a 10 m/h em não menos de 80% de todo o canal desde o fundo da parte inferior do evaporador até o reator.
  7. 7. Método para produzir ácido acético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a etapa de destilação compreender uma etapa de remoção do componente de ponto de ebulição mais baixo, de separação da corrente de vapor por destilação na forma de uma corrente de topo rica em pelo menos um componente de ponto de ebulição mais baixo selecionado dentre iodeto de metila e acetaldeido, e uma primeira corrente de ácido acético rica em ácido acético.
  8. 8. Método para produzir ácido acético, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por adicionalmente compreender uma etapa de separação e remoção de acetaldeido para separar pelo menos o acetaldeido da corrente de topo.
  9. 9. Método para produzir ácido acético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por adicionalmente compreender uma etapa de depuração, de
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    4/4 separação dos gases de processo na forma de uma corrente rica em monóxido de carbono e uma corrente rica em ácido acético, mediante tratamento de absorção com um solvente de absorção contendo pelo menos ácido acético.
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