CN107108430B - 具有倾析器控制的生产乙酸的方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产乙酸的方法包括以下步骤：在反应介质中使甲醇羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将所述粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸所述粗乙酸产物以形成包含乙酸的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的液体残留物流；分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘的第二蒸气流、包含纯化乙酸和水的侧馏分以及液体残留物流。所述方法进一步包括冷凝所述第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相并且以回流速率将所述至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔的步骤。所述回流速率基于所述闪蒸流量的改变来调整。

Description

具有倾析器控制的生产乙酸的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2014年11月14日提交的美国临时专利申请号62/079,918的优先权，此申请的公开内容以全文引用的方式并入本文。
发明领域
本发明涉及用于生产乙酸的方法，并且特别是涉及展现有效轻馏分塔控制和/或倾析器液位控制的生产乙酸的改进方法。
发明背景
用于合成乙酸的广泛使用和成功的商业化方法涉及利用一氧化碳对甲醇、例如甲醇(进料)组合物催化羰基化。催化剂可含有铑和/或铱和通常为甲基碘的卤素促进剂。通过将一氧化碳连续鼓泡经过其中溶解有催化剂的液体反应介质来进行反应。反应介质包含乙酸、乙酸甲酯、水、甲基碘和催化剂。甲醇和一氧化碳在反应介质中接触并且彼此反应形成粗乙酸。用于甲醇羰基化的常规商业化方法包括美国专利号3,769,329、5,001,259、5,026,908和5,144,068中描述的方法，其全文以引用的方式并入本文。另一种常规甲醇羰基化方法包括CativaTM方法，该方法论述于Jones J.H.(2002)，“The CativaTM Process for theManufacture of Acetic Acid”，Platinum Metals Review，44(3)：94-105中，其全文以引用的方式并入本文。
通常，粗乙酸使用尤其具有羰基化反应器、闪蒸容器、轻馏分塔和倾析器的分离组列来分离。全文以引用方式并入本文的美国专利号7,855,306公开了一种方法，例如，包括分离区的方法，用于通过以下者来从羰基化产物中减少和/或去除PRC：(a)分离羰基化产物以提供蒸气塔顶馏出物流；(b)蒸馏蒸气塔顶馏出物流以产生低沸点塔顶蒸气流；(c)冷凝并分离低沸点塔顶蒸气流以形成冷凝的轻液相；(d)在单蒸馏塔中蒸馏冷凝的轻液相以形成富含PRC的第二蒸气相流；以及(e)用水冷凝并提取第二蒸气相流以获得包含PRC的含水乙醛流。
美国专利号8,940,932公开了用于稳定生产高纯度乙酸同时有效去除乙醛的方法。用于生产乙酸的所述方法包括在金属催化剂、卤盐和甲基碘的存在下使甲醇与一氧化碳反应的反应步骤；用反应混合物连续进料闪蒸容器并且分离含有乙酸和甲基碘的较低沸点组分以及含有金属催化剂和卤盐的较高沸点组分的步骤；用较低沸点组分进料蒸馏塔并且分离含有甲基碘和乙醛的较低沸点组分以及含有乙酸的料流来收集乙酸的步骤；在倾析器中冷凝并暂时保存较低沸点组分并且从倾析器中排放较低沸点组分的冷凝步骤；以及将从倾析器中排放的较低沸点组分分成乙醛和液体残留物并且使液体残留物再循环至反应系统的步骤。在冷凝步骤中，待保存的较低沸点组分的量基于待进料至倾析器的较低沸点组分的波动流量来控制。
尽管上述方法已提供了一些用于分离粗乙酸、特别是用于维持倾析器/冷凝器中液位的方法，但这些方法通过测量轻馏分塔顶馏出物流并且然后变化至反应区的再循环流来建立控制，这可能产生关于反应系统中总体水平衡的问题，并且在一些情况下可能提供不充足的控制。这些方法还可能需要使用另外的过程组件或调整过程组件，例如具有缓冲能力的倾析器。因此，存在对用于维持一致轻馏分和倾析器运行的改进方法的需要，所述改进方法提供：1)更一致的纯化产物组成，例如，更一致的轻馏分塔作为侧馏分组成，和2)更精确的液位控制，而不干扰反应系统中的水平衡或需要另外的过程组件或过程调整。
发明内容
本发明涉及用于生产乙酸的方法。在一些实施方案中，所述方法包括在包含金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的反应介质中使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物的步骤。所述方法可进一步包括以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器的步骤。粗乙酸至闪蒸容器的流(“闪蒸流”)优选为液态。闪蒸流量可通过例如流量计的常规方法来测量。在使用或不使用热的情况下闪蒸粗乙酸产物以形成第一蒸气流和第一液体残留物流。第一蒸气流包含乙酸和甲基碘。第一液体残留物流包含金属催化剂和卤盐并且可再循环至反应器。在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成第二蒸气流、侧馏分和第二液体残留物流。第二蒸气流包含甲基碘和任选的乙醛。侧馏分包含纯化乙酸产物和任选的水。第二残留物流包含乙酸、水和催化剂并且可再循环至反应器。在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻相。在一些实施方案中，至少一种液相包含重相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻液相和重相两者。在倾析器中通过冷凝第二蒸气流来建立液位。液位通常为液相上升到达的水平。维持液位从而避免倾析器的扰动(upset)或溢出。将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔，因此建立回流回路。在一些情况下，回流轻相来建立回流回路。在一些情况下，回流重相来建立回流回路。还设想回流重相和轻相两者来建立一个或多个回流回路。回流回路具有回流速率，其为至少一种液相返回轻馏分塔的流量。回流速率通常可通过例如流量计的常规方法来测量。回流速率基于闪蒸流量的改变来调整。例如，随着闪蒸流量提高，可调整回流速率用于进入闪蒸容器的更大量的流。更大量的流还可具有对进入轻馏分塔的流和倾析器液位的后续效果。在一些情况下，所述方法可包括基于闪蒸流量和回流速率中的至少一者，例如基于闪蒸流量、基于回流速率、或基于闪蒸流量和回流速率两者来控制倾析器中液位的步骤。改进了侧馏分浓度的变化。例如，在稳态运行下，侧馏分中的水浓度可变化+/-0.3％，例如，+/-0.2％或+/-0.1％，和/或侧馏分中的水浓度可为1.1重量％至3重量％，例如，1.3重量％至2.7重量％或1.5重量％至2.5重量％。
本发明还涉及用于生产乙酸的方法。所述方法包括在反应介质中使甲醇羰基化以形成粗乙酸产物的步骤。反应介质包含金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的水。所述方法进一步包括在使用或不使用热的情况下闪蒸以形成包含乙酸和任选的甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流的步骤；在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物的侧馏分以及第二液体残留物流；以及在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相，例如重相和/或轻相。所述方法进一步包括以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔的步骤。所述方法进一步包括经由回流速率来控制倾析器中液位的步骤。控制可包括以下步骤：测量倾析器中的液位，并且响应于液位来调整回流速率，并且如果液位升高则提高回流速率或如果液位降低则降低回流速率。优选地，在稳态运行下，倾析器中的液位基本上恒定。羰基化可在反应器中发生，并且在稳态运行下，反应器中的含水量可维持在基本上恒定的水平。所述方法可进一步包括在干燥塔中对侧馏分脱水以形成包含乙酸和少量水的脱水乙酸产物的步骤，并且在稳态运行下，进料至干燥塔的侧馏分中的水浓度基本上恒定，例如，基于侧馏分的总重量，水浓度变化+/-0.3％，例如为1.1重量％至3重量％。在一个实施方案中，形成重相，在稳态运行下，重相的比重基本上恒定，例如，重相的比重变化+/-0.05，例如为1.5至1.8。所述方法可进一步包括以PRS进料速率将至少一种液相引导至高锰酸盐还原化合物去除系统的步骤，并且在稳态运行下，PRS进料速率基本上恒定。在一个实施方案中，至少一种液相包含轻相，并且将轻相回流至轻馏分塔。在稳态运行下，轻相的比重可基本上恒定，例如，在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05，例如为0.9至1.2。
附图简要说明
本发明将鉴于非限制性附图来更好地理解，其中：
图1显示出根据本发明的乙酸生产方法的示意图。
图2显示出根据本发明的乙酸生产方法的示意图。
具体实施方式
起先，应注意，在任何此类实际实施方案的开发中，必须作出众多实施方法(特定决定)以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关性限制，这将因实施方法而异。另外，本文所公开的方法还可包括除了所引用或特定提及的组分以外的组分，如具有本领域平均或公知技术的人员所显而易见的。
在发明内容和此详述中，每个数值应如由术语“约”修饰来读取一次(除非已经明显如此修饰)，并且然后如不被如此修饰来再次读取，除非在上下文中有另外指示。此外，在发明内容和此详述中，应理解所列出或描述为有用、适合等的浓度范围意图认为该范围内的任何和每个浓度、包括端点已经规定。例如，“1至10”的范围将读取为指示沿约1与约10之间闭联集的每一个可能数值。因此，即使范围内的特定数据点或即使范围内无数据点被明确标识或者仅指代几个特定数据点，要理解发明人领会并理解范围内的任何和所有数据点被认为已指定，并且发明人拥有范围内的全范围和所有点的知识。
贯穿整个说明书、包括权利要求，除非另外指定，以下术语具有所指示含义。
如说明书和权利要求中使用的，“在...附近”包括“在...处”。术语“和/或”指的是包括性“和”情况和排他性“或”情况两者，并且为简洁起见在本文中使用。例如，包含乙酸和/或乙酸甲酯的混合物可包含仅乙酸、仅乙酸甲酯、或乙酸和乙酸甲酯两者。
除非另外指出，所有百分数表达为重量百分数(重量％)，基于所存在具体料流或组合物的总重量。除非另外指出，室温为25℃并且大气压为101.325kPa。
出于本文的目的：
乙酸可缩写为“AcOH”；
乙醛可缩写为“AcH”；
乙酸甲酯可缩写“MeAc”；
甲醇可缩写“MeOH”；
甲基碘可缩写为“MeI”；
碘化氢可缩写为“HI”；
一氧化碳可缩写“CO”；以及
二甲醚可缩写“DME”。
HI指的是当在极性介质、通常为包含至少一些水的介质中至少部分离子化时的分子碘化氢或解离氢碘酸。除非另外指定，两者可交换指代。除非另外指定，HI浓度经由酸碱滴定使用电位测定终点来测定。具体而言，HI浓度经由用标准乙酸锂溶液滴定至电位测定终点来测定。要理解出于本文的目的，HI浓度不通过从样品中存在的总离子型碘化物中扣除假定与腐蚀金属或其它非H+阳离子的测量相关联的一定浓度的碘离子来测定。
要理解HI浓度并不指碘离子浓度。HI浓度具体地指如经由电位滴定所测定的HI浓度。
此扣除法是用来测定相对较低HI浓度、例如小于约5重量百分数的不可靠和不精确的方法，因为它假定所有非H+阳离子(诸如Fe、Ni、Cr、Mo的阳离子)仅与碘阴离子缔合的事实。事实上，在此方法中金属阳离子的很大部分可与乙酸根阴离子缔合。另外，这些金属阳离子中的许多者具有多种价态，这向对可与这些金属缔合的碘阴离子量的假设增加了甚至更多不可靠性。最后，这种方法导致实际HI浓度的不可靠测定，尤其考虑到执行直接表示HI浓度的简单滴定的能力。
出于本文的目的，蒸馏塔的“塔顶馏出物”或“馏出物”指的是在蒸馏塔的顶部处或顶部附近(例如，邻近顶部)离开的较低沸点可冷凝馏分中的至少一者，和/或该料流或组合物的冷凝形式。明显地，所有馏分可最后冷凝，仍出于本文的目的，可冷凝馏分可在如由本领域技术人员容易理解的方法中存在的条件下冷凝。不可冷凝馏分的实例可包括氮气、氢气以及类似物。同样地，塔顶馏出物流可恰好在蒸馏塔的最上部出口下方取出，例如，其中最低沸点馏分是不可冷凝流或表示微量流，如将由具有本领域公知技术的人员所容易理解的。
蒸馏塔的“塔底物”或“残留物”指的是在蒸馏塔底部处或底部附近离开的最高沸点馏分中的一者或多者，本文中还称为来自塔底部槽的流。要理解的是，残留物可取自恰好蒸馏塔的最底部出口上方，例如，其中由塔产生的最底部馏分是盐、无用焦油、固体废产物或微量流，如将由具有本领域公知技术的人员容易理解的。
出于本文的目的，蒸馏塔包括蒸馏区和底部槽区。蒸馏区包括底部槽区上方、例如底部槽区与塔顶部之间的一切。出于本文的目的，底部槽区指的是其中存在较高沸点组分的贮液器的蒸馏塔的下部(例如，蒸馏塔底部)，塔底物或残留物流在离开塔时从所述底部槽区流动。底部槽区可包括再沸器、控制设备以及类似物。
要理解的是，相对于蒸馏塔内部组件的术语“通路”、“流动路径”、“流动导管”以及类似物可交换地用来指代孔、管、通道、狭缝、排放管道以及类似物，其经设置穿过路径和/或提供路径，用于使液体和/或蒸气从内部组件的一侧移动至内部组件的另一侧。经设置穿过诸如蒸馏塔液体分配器的结构的通路的实例包括排放孔、排放管、排放狭缝以及类似物，其使液体从一侧至另一侧流过结构。
平均停留时间定义为对于蒸馏区内给定相而言所有液体体积滞留量的总和除以该相经过蒸馏区的平均流量。对于给定相的滞留体积可包括各种塔内部组件中含有的液体体积，所述内部组件包括收集器、分配器以及类似物，以及塔盘上、降液管内和/或结构化或随机填充床段内含有的液体。
典型的乙酸反应和分离方法利用尤其具有羰基化反应器、闪蒸容器、轻馏分塔和倾析器的分离组列。
已记录了维持倾析器中一致液位的重要性，并且已开发了一些分离方案来试图实现此目标。例如，一种常规分离方案利用冷凝(倾析)步骤，其中冷凝轻馏分塔顶馏出物并且将所述塔顶馏出物的一部分再循环至反应区。在这种情况下，通过调整再循环至反应区的冷凝轻馏分塔顶馏出物的量来维持倾析器中的液位。不幸的是，再循环至反应系统的冷凝轻馏分的量的变化可产生反应系统中水平衡的干扰并且还可导致干燥塔进料中的更多波动。此外，在这种分离方案中，将未再循环的轻馏分塔顶馏出物的部分引导至醛分离过程。因为再循环的一个或多个部分在运行期间变化，所以引导至醛分离过程的部分同样地变化。因此，轻馏分塔顶馏出物至醛分离过程的流可能高度不一致，这对分离效率、例如醛分离效率有害。总而言之，在对控制倾析器中液位的尝试中，这种分离方案产生了反应系统中水平衡以及至醛分离过程的不一致流的问题。
除上文提及的不一致性以外，再循环至反应系统的冷凝轻馏分的量的变化可在轻馏分塔运行的过程中产生显著的不一致性。由于运行变化，轻馏分塔的总体运行将受负影响。因此，轻馏分侧馏分的组成将不一致。例如，侧馏分中的含水量将显著变化，例如大于+/-2％或大于+/-1％，意指对于3％的目标而言，组成可变化1％至5％或2％至4％。侧馏分中的不一致性产生下游分离区中、例如干燥塔中的另外问题。
另一种分离方案利用具有缓冲功能的倾析器，例如，倾析器具有足够的能力来减轻进出倾析器的进料波动。在这种分离方案中，倾析器必须经常存储轻馏分塔顶馏出物的大部分。此类型倾析器的使用涉及额外费用，并且其过程控制能力给改进留下很大空间。另外，缓冲倾析器的使用通常保留大量甲基碘，因此阻止了其使用。
现已意外和出乎意料地发现，粗乙酸产物从反应器至闪蒸容器的流、例如液体流可有效地用来控制轻馏分塔和倾析器运行。有利地，通过利用至闪蒸容器的粗产物流(和任选地从倾析器至轻馏分塔的回流)来建立更有效的控制方案。例如，当使用所公开的控制方案时，一旦注意到例如闪蒸流量改变的改变并且预期对塔有不可避免的影响，就可作出响应，这避免了干扰。相比之下，使用许多常规控制方案，例如基于轻馏分塔顶馏出物的控制，控制是反馈控制并且不采取行动直至干扰已经过塔并影响倾析器。在一些情况下，所得控制方案是基于闪蒸流量的前馈控制方案。因此，轻馏分塔运行和作为侧馏分离开的组成有利地显著更一致。例如，关于侧馏分中的含水量，在稳态运行下，侧馏分中的水浓度可变化+/-0.3％，例如+/-0.2％或+/-0.1％。
如上文指出的，还已发现倾析器中形成的液相中的至少一者至轻馏分塔的回流可用来有效控制倾析器中的液位(和轻馏分塔运行)。当冷凝轻馏分塔顶馏出物时，通常在倾析器中形成例如重相和/或轻相的液相。在大多数分离方案中，一部分这些液相返回轻馏分塔，因此建立回流回路。虽然回流回路的使用是已知的，但尚未考虑到其用于过程控制方案中的潜力。现已发现一种或多种液相返回轻馏分塔的速率、例如回流速率可有利地用来控制倾析器中的液位(和轻馏分塔运行)。通过以这种方式来控制液位，与变化再循环至反应器的一种或多种液相相对，对反应系统中水平衡的有害效果被最小化或消除。并且，甚至在再循环流可变化的情况下，这些再循环流将不太显著变化，因为对回流速率的调整将已经显著促进控制方案。因此，尽管可存在对水平衡的改变，但此类改变将最小化。
此外，因为回流回路已经存在，所以不需要向所述方法添加额外组件，例如具有缓冲能力的倾析器，也不需要作出其它方法调整。
本发明涉及用于生产乙酸的方法。在一些实施方案中，所述方法包括在包含金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的反应介质中使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物的步骤。所述方法可进一步包括以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器的步骤。粗乙酸至闪蒸容器的流(“闪蒸流”)优选为液态。闪蒸流量可通过例如流量计的常规方法来测量。在使用或不使用热的情况下闪蒸粗乙酸产物以形成第一蒸气流和第一液体残留物流。第一蒸气流包含乙酸和甲基碘。第一液体残留物流包含金属催化剂和卤盐并且可再循环至反应器。在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成第二蒸气流、侧馏分和第二液体残留物流。第二蒸气流包含甲基碘和任选的乙醛。侧馏分包含纯化乙酸产物和任选的水。第二残留物流包含乙酸、水和催化剂并且可再循环至反应器。在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻相。在一些实施方案中，至少一种液相包含重相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻液相和重相两者。在倾析器中通过冷凝第二蒸气流来建立液位。液位通常为液相上升到达的水平。维持液位从而避免倾析器的扰动或溢出。将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔，因此建立回流回路。在一些情况下，回流轻相来建立回流回路。在一些情况下，回流重相来建立回流回路。还设想回流重相和轻相两者来建立一个或多个回流回路。回流回路具有回流速率，其为至少一种液相返回轻馏分塔的流量。回流速率通常可通过例如流量计的常规方法来测量。回流速率基于闪蒸流量的改变来调整。例如，随着闪蒸流量提高，可调整回流速率用于进入闪蒸容器的更大量的流。更大量的流还可具有对进入轻馏分塔的流和倾析器液位的后续效果。在一些情况下，所述方法可包括基于闪蒸流量和回流速率中的至少一者，例如基于闪蒸流量、基于回流速率、或基于闪蒸流量和回流速率两者来控制倾析器中液位的步骤。改进了侧馏分浓度的变化。例如，在稳态运行下，侧馏分中的水浓度可变化+/-0.3％，例如，+/-0.2％或+/-0.1％，和/或侧馏分中的水浓度可为1.1重量％至3重量％，例如，1.3重量％至2.7重量％或1.5重量％至2.5重量％。
在一些实施方案中，本发明的方法的控制方案提供在稳态运行至少6小时、例如至少12小时或至少24小时下基本上恒定的倾析器中的液位。例如，在此时间段期间，液位可变化+/-5％，例如+/-4％、+/-3％、+/-2％、+/-1％、+/-0.5％或+/-0.2％。
在一个实施方案中，控制包括测量倾析器中的液位并且响应于液位来调整闪蒸流量(和/或回流速率)。测量的液位可与预定的液位相比并且闪蒸流量(和/或回流速率)的调整可基于此比较。例如，如果液位已升高超过预定的液位，则控制可包括降低闪蒸流量(和/或提高回流速率)。因此，降低流量的液体将被引导至闪蒸容器(和至后续单元)，因而使液位降低。可维持降低的流量直至液位返回预定的液位(在误差容限内)。因此，控制可包括如果液位升高则降低闪蒸流量。
在一个实施方案中，控制可包括如果液位降低则提高闪蒸流量(和/或降低回流速率)。测量的液位可与预定的液位相比并且闪蒸流量(和/或回流速率)的调整可基于此比较。例如，如果液位已降低低于预定的液位，则控制可包括提高闪蒸流量(和/或降低回流速率)。因此，提高流量的液体将被引导至闪蒸容器(和至后续单元)，因而使液位升高。可维持提高的流量直至液位返回预定的液位(在误差容限内)。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；以及基于闪蒸流量和回流速率中的至少一者来控制倾析器中的液位；其中基于闪蒸流量的改变来调整回流速率，和/或其中控制包括测量闪蒸流量并且响应于测量来调整回流速率。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；其中基于闪蒸流量的改变来调整回流速率；并且其中在稳态运行下，侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％和/或侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；其中基于闪蒸流量的改变来调整回流速率；并且其中至少一种液相包含重相的至少一部分，并且在稳态运行下，重相的比重变化+/-0.05和/或在稳态运行下，重相的比重为1.5至1.8。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；以及以PRS进料速率将至少一种液相的第二部分引导至PRC去除系统；其中基于闪蒸流量的改变来调整回流速率；并且任选地其中在稳态运行下，PRS进料速率变化+/-25％。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；其中基于闪蒸流量的改变来调整回流速率；并且其中至少一种液相包含轻相的至少一部分，并且在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05和/或在稳态运行下，轻相的比重为0.9至1.2。
在一些实施方案中，所述方法包括在包含金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的反应介质中使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物、优选甲醇羰基化以形成粗乙酸产物的步骤。在使用或不使用热的情况下闪蒸粗乙酸产物以形成第一蒸气流和第一液体残留物流。第一蒸气流包含乙酸和甲基碘。第一液体残留物流包含金属催化剂和卤盐并且可再循环至反应器。在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成第二蒸气流、侧馏分和第二液体残留物流。第二蒸气流包含甲基碘和任选的乙醛。侧馏分包含纯化乙酸产物和水。第二残留物流包含乙酸、水和催化剂并且可再循环至反应器。在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻相。在一些实施方案中，至少一种液相包含重相。在一些实施方案中，至少一种液相包含轻液相和重相两者。在倾析器中通过冷凝第二蒸气流来建立液位。维持液位从而避免倾析器的扰动或溢出。将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔，因此建立回流回路。在一些情况下，回流轻相来建立回流回路。在一些情况下，回流重相来建立回流回路。还设想回流重相和轻相两者来建立一个或多个回流回路。回流回路具有回流速率，其为至少一种液相返回轻馏分塔的流量。所述方法进一步包括经由回流回路的回流速率来控制倾析器中液位的步骤。优选地，控制倾析器中的液位以使得在稳态运行下液位基本上恒定，并且重要的是，在稳态运行下，反应器中的含水量可维持在基本上恒定的水平。改进了侧馏分浓度的变化。例如，在稳态运行下，侧馏分中的水浓度可变化+/-0.3％，例如，+/-0.2％或+/-0.1％，和/或侧馏分中的水浓度可为1.1重量％至3重量％，例如，1.3重量％至2.7重量％或1.5重量％至2.5重量％。
在一个实施方案中，控制包括测量倾析器中的液位并且响应于液位来调整回流速率。测量的液位可与预定的液位相比并且对回流速率的调整可基于此比较。例如，如果液位已升高超过预定的液位，则控制可包括提高回流速率。因此，将从倾析器中抽取提高流量的液体(至轻馏分塔)，因而使液位降低。可维持提高的流量直至液位返回预定的液位(在误差容限内)。因此，控制可包括如果液位升高则提高回流速率。
在一个实施方案中，控制可包括如果液位降低则降低回流速率。测量的液位可与预定的液位相比并且对回流速率的调整可基于此比较。例如，如果液位已降低低于预定的液位，则控制可包括降低回流速率。因此，将从倾析器中抽取降低流量的液体(至轻馏分塔)，因而使液位升高。可维持降低的流量直至液位返回预定的液位(在误差容限内)。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；其中侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；其中在稳态运行下，倾析器中的液位变化+/-5％。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；其中侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％，并且其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重为1.5至1.8；和/或其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重变化+/-0.05。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；其中侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％，并且其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05；和/或其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重为0.9至1.2。
上述方法的一个有利方面是将闪蒸流量用作控制机制来维持一致的轻馏分塔运行和/或倾析器中的液位。在这点上，在本发明的设想内的是采用过程控制的一般原理来实施闪蒸流量的使用(和任选的回流回路的使用)。本文所公开的示例性过程控制机制仅为示例性的并且不意图限制本发明的范围。其它特定的过程控制机制在本发明的范围内，只要使用闪蒸流量(和任选的回流回路)来维持一致的轻馏分塔运行和/或倾析器中的液位。
上述方法的另一个有利方面是将回流回路用作控制机制来维持倾析器中的液位。在这点上，在本发明的设想内的是采用过程控制的一般原理来实施回流回路的使用。本文所公开的示例性过程控制机制仅为示例性的并且不意图限制本发明的范围。其它特定的过程控制机制在本发明的范围内，只要使用回流回路来维持倾析器中的液位。
由于本文中论述的控制方案，轻馏分塔可能够更一致运行，例如，建立并维持更一致的塔分布。当通过流出倾析器、例如再循环至反应器来控制倾析器液位时，回流保持恒定、不可变。尽管这种方案可对控制一些蒸馏塔稍微有效，但这种方案对于许多分离组列而言远非最优。在此种状况下保持回流恒定趋向于进一步放大塔干扰，并且可能超过塔处理干扰的能力。导致塔顶馏出物倾析器中材料增加的塔进料中的任何干扰可通过回流的相应增加来最佳处理，如本文中论述的。因此，例如当以稳态运行时，通过采用本文所公开的控制方案，离开轻馏分塔的料流将更一致。例如，离开轻馏分塔的侧馏分中的水浓度基本上恒定，例如，根据本文所公开的范围和限值。侧馏分中水浓度的一致性是塔运行、例如塔分布的一致性的指示物。在不利用本文所述的轻馏分运行控制和/或倾析器液位控制的情况下，离开轻馏分塔的侧馏分将更不一致。
在一些实施方案中，本发明的方法的控制方案提供在稳态运行至少6小时、例如至少12小时或至少24小时下基本上恒定的倾析器中的液位。例如，在此时间段期间，液位可变化+/-5％，例如+/-4％、+/-3％、+/-2％、+/-1％、+/-0.5％或+/-0.2％。
在一个实施方案中，所述方法进一步包括以PRS进料速率将至少一种液相的剩余部分的至少一些引导至高锰酸盐还原化合物(PRC)去除系统的步骤。利用PRS来从轻馏分蒸馏塔的低沸点塔顶蒸气流(第二蒸气流)中、例如从轻相和/或重相中去除主要为诸如乙醛的醛的PRC。可将至少一种液相的至少一部分引导至PRS。引导至PRS的至少一种液相的部分不是回流至轻馏分塔的至少一种液相的部分。由于本文所公开的控制方案，引导至PRS的至少一种液相的部分在数量(PRS进料速率)和组成上更一致。在一个实施方案中，在稳态运行下，PRS进料速率基本上恒定。例如，PRS进料速率可变化+/-25％，例如+/-15％、+/-10％、+/-5％或+/-3％。进料至PRS的料流的一致性提供PRS的更一致运行。
在一个实施方案中，至少一种液相包含轻相。在一些情况下，可将轻相回流至轻馏分塔。在这些情况下，在稳态运行下，轻相的比重可有利地基本上恒定。例如，轻相的比重变化+/-0.15，例如+/-0.05、+/-0.03，例如或+/-0.01。在范围方面，轻相的比重可为0.9至1.2，例如，1.0至1.1、1.03至1.07、或1.04至1.06。轻相的比重的一致性是塔运行、例如塔分布的一致性的指示物。
在一个实施方案中，至少一种液相包含重相。在一些情况下，可将重相回流至轻馏分塔。在这些情况下，在稳态运行下，重相的比重可有利地基本上恒定。例如，重相的比重变化+/-0.05，例如+/-0.03，例如或+/-0.01。在范围方面，重相的比重可为1.5至1.8、1.55至1.75、或1.6至1.7。重相的比重的一致性是塔运行、例如塔分布的一致性的指示物。如果塔分布上升，则重相密度将降低。
在一个实施方案中，可在干燥塔中对侧馏分进一步加工、例如脱水或干燥以形成包含乙酸和少量水的脱水乙酸产物。如上文指出的，由于本文所公开的控制方案，进料至干燥塔的侧馏分中的水浓度将有利地基本上恒定。因此，对塔分布的干扰被最小化，并且由此，与当回流保持恒定并且允许塔组成分布波动时相比，侧馏分组成保持更一致。进料至干燥塔的料流的一致性允许干燥塔中更一致的分布，这进而提供改进的分离效率。在一个实施方案中，由于本文所公开的控制方案，相比于产生自不经由回流速率或闪蒸流量维持倾析器液位的方法的类似料流，进料至干燥塔的碘化氢的量将减少。
在一个实施方案中，本发明的方法允许轻馏分塔与干燥塔之间的分离平衡。如上文指出的，本文所公开的控制方案的使用导致轻馏分塔的更稳定运行和轻馏分塔中更一致的组成分布。这些一致性进而允许管理至反应器的更广泛范围的轻相再循环。侧流的组成也可更容易地控制。这些运行的一个益处在于，与恰好一个塔相反，水与产物乙酸的总体分离可在两个塔之间平衡，以实现实际运行设备的限制内的最优性能。
“稳态运行”是本领域中众所周知的。稳态运行意指特定运行的参数随时间恒定(或仅标称地变化)。例如，对于塔运行而言，稳态意指进入运行的料流总量等于离开运行的料流的总流。稳态不涉及启动或停工时段。如本文所使用的，术语“在稳态运行下”可解释为在稳态运行下至少6小时、例如，至少12小时、至少24小时、或至少48小时。
乙酸生产系统
下文描述示例性乙酸生产方法。为了清楚，并非实际实施方法的所有特征都在本说明书中描述。方法描述仅为示例性的并且不意图限制本发明的范围。
甲醇至乙酸产物的羰基化反应可通过在适合形成羰基化产物的温度和压力条件下，使甲醇进料与气态一氧化碳接触来进行，所述一氧化碳鼓泡经过含有金属催化剂如铑催化剂、含卤素催化剂促进剂如甲基碘、另外的可溶性卤盐如诸如碘化锂的碘盐以及任选的乙酸甲酯和/或水的乙酸溶剂反应介质。
催化剂可为诸如铑的第VIII族金属催化剂以及含卤素催化剂促进剂。特别有用的方法是甲醇至乙酸的低水铑催化羰基化，如美国专利号5,001,259中例示的。也设想了例如铱基催化剂的其它金属催化剂。通常，催化剂体系的金属组分如铑组分被认为以铑的配位化合物的形式存在，其中卤素组分提供此种配位化合物的配体中的至少一者。除铑和卤素的配位以外，还认为一氧化碳将与铑配位。催化剂体系的铑组分可通过将铑引入反应区中来提供，铑呈以下形式：铑金属，铑盐诸如氧化物、乙酸盐、碘化物、碳酸盐、氢氧化物、氯化物等或导致在反应环境中形成铑的配位化合物的其它化合物。在一些实施方案中，金属催化剂如铑催化剂以200至2000百万分之重量份(wppm)的量存在。
催化剂体系的含卤素催化剂促进剂由包含有机卤化物的卤素化合物组成。因此，可使用烷基、芳基和取代的烷基或芳基卤化物。优选地，含卤素催化剂促进剂以烷基卤的形式存在。甚至更优选地，含卤素催化剂促进剂以烷基卤的形式存在，其中烷基对应于被羰基化的进料醇的烷基。因此，在使甲醇羰基化至乙酸的过程中，卤化物促进剂将包括甲基卤，并且更优选甲基碘。
将一般公认的是，催化剂体系中碘离子的浓度是重要的，而不是与碘离子缔合的阳离子的浓度；以及在给定摩尔浓度的碘离子下，阳离子的性质并不如碘离子浓度的效果显著。任何金属碘盐、或者任何有机阳离子或诸如基于胺或膦化合物的那些的其它阳离子(任选地，叔或季阳离子)的任何碘盐可维持在反应介质中，前提是所述盐于反应介质中充分可溶以提供碘离子的所需水平。当碘化物是金属盐时，优选它是由周期表第IA族和IIA族金属组成的组中成员的碘盐，如由俄亥俄州、克利夫兰、CRC出版社、2002年3月出版的“化学与物理学手册(Handbook of Chemistry and Physics)”(第83版)中阐述的。具体而言，碱金属碘化物是有用的，其中碘化锂特别适合。在低水羰基化方法中，除了以碘化氢的形式存在的碘离子以外的另外碘离子通常以使得总碘离子浓度为2重量％至20重量％的量存在于催化剂溶液中，并且乙酸甲酯通常以0.5重量％至30重量％的量存在，并且甲基碘通常以5重量％至20重量％的量存在。
在一些实施方案中，通过维持反应介质中的所需羧酸和醇的酯、期望地在羰基化中使用的醇和除了以碘化氢的形式存在的碘离子以外的另外碘离子来甚至在低水浓度下获得所需反应速率。所需酯为乙酸甲酯。已发现，如美国专利号5,001,259中所描述的，在低水浓度下，仅当存在相对较高浓度的这些组分中每一者时乙酸甲酯和碘化锂充当速率促进剂，并且当同时存在这些组分中两者时促进作用更高。碘离子含量的绝对浓度仅作为实例来提供，并且不应解释为限制性的。
在实施方案中，用于生产乙酸的方法进一步包括将锂化合物引入反应器中以在反应介质中维持0.3重量％至0.7重量％的量的乙酸锂的浓度。在实施方案中，将一定量的锂化合物引入反应器中以在反应介质中维持0.1重量％至1.3重量％的量的碘化氢的浓度。在实施方案中，基于羰基化反应器内存在的反应介质的总重量，在反应介质中维持200wppm至3000wppm的量的铑催化剂的浓度，在反应介质中维持0.1重量％至4.1重量％的量的水的浓度，并且在反应介质中维持0.6重量％至4.1重量％的乙酸甲酯的浓度。
在实施方案中，引入反应器中的锂化合物选自由乙酸锂、羧酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、其它有机锂盐和它们的混合物组成的组。在实施方案中，锂化合物可溶于反应介质中。在实施方案中，乙酸锂二水化物可用作锂化合物的来源。
乙酸锂与碘化氢根据以下平衡反应(I)反应形成碘化锂和乙酸：
相对于反应介质中存在的诸如乙酸甲酯的其它乙酸酯，乙酸锂被认为提供对碘化氢浓度的改进控制。在不受理论约束的情况下，乙酸锂是乙酸的共轭碱，并且因此经由酸碱反应对碘化氢有反应性。这种性质被认为导致反应(I)的平衡，这有利于除了由乙酸甲酯和碘化氢的相应平衡产生的产物以外的反应产物。这种改进的平衡受益于反应介质中小于4.1重量％的水浓度。另外，相比于乙酸甲酯而言乙酸锂相对较低的挥发性使乙酸锂除了挥发性损失和少量夹带至蒸气粗产物中以外保留在反应介质中。相比之下，乙酸甲酯的相对较高挥发性使材料蒸馏至纯化组列中，致使乙酸甲酯更难以控制。在一致的低浓度碘化氢下，乙酸锂更加容易在所述方法中维持和控制。因此，相对于控制反应介质中碘化氢浓度所需的乙酸甲酯的量，可采用相对较少量的乙酸锂。已进一步发现，在促进甲基碘氧化加成至铑[I]络合物方面，乙酸锂比乙酸甲酯更有效，是其至少三倍。
在实施方案中，反应介质中乙酸锂的浓度维持在大于或等于0.3重量％，或者大于或等于0.35重量％，或者大于或等于0.4重量％，或者大于或等于0.45重量％，或者大于或等于0.5重量％，和/或在实施方案中，反应介质中乙酸锂的浓度维持在小于或等于0.7重量％，或者小于或等于0.65重量％，或者小于或等于0.6重量％，或者小于或等于0.55重量％。
已发现反应介质中过量的乙酸锂可不利影响反应介质中的其它化合物，从而导致生产力降低。相反地，已发现反应介质中低于约0.3重量％的乙酸锂浓度不能使反应介质中的所需碘化氢浓度维持低于1.3重量％。
在实施方案中，可将锂化合物连续或间歇地引入反应介质中。在实施方案中，在反应器启动期间引入锂化合物。在实施方案中，间歇引入锂化合物以替换夹带损失。
反应介质还可能含有应控制以避免副产物形成的杂质。反应介质中的一种杂质可为乙基碘，其难以与乙酸分离。申请人已进一步发现乙基碘的形成可受众多变量影响，包括反应介质中乙醛、乙酸乙酯、乙酸甲酯和甲基碘的浓度。另外，已发现甲醇源中的乙醇含量、一氧化碳源中的氢气含量和氢气分压影响反应介质中的乙基碘浓度，并且因此影响最终乙酸产物中的丙酸浓度。
在实施方案中，可通过使反应介质中的乙基碘浓度维持在小于或等于750wppm来进一步维持乙酸产物中的丙酸浓度低于250wppm，而不从乙酸产物中去除丙酸。
在实施方案中，反应介质中的乙基碘浓度和乙酸产物中的丙酸可以3:1至1:2的重量比存在。在实施方案中，反应介质中的乙醛:乙基碘浓度维持在2:1至20:1的重量比。
在实施方案中，反应介质中的乙基碘浓度可通过控制反应介质中的氢气分压、乙酸甲酯浓度、甲基碘浓度和/或乙醛浓度中的至少一者来维持。
在实施方案中，反应介质中乙基碘的浓度维持/控制至小于或等于750wppm、或例如小于或等于650wppm、或者小于或等于550wppm、或者小于或等于450wppm、或者小于或等于350wppm。在实施方案中，反应介质中乙基碘的浓度维持/控制在大于或等于1wppm、或例如5wppm、或10wppm、或20wppm、或25wppm，并且小于或等于650wppm、或例如550wppm、或450wppm、或350wppm。
在实施方案中，反应介质中的乙基碘与乙酸产物中的丙酸的重量比可为3:1至1:2、或例如5:2至1:2、或2:1至1:2、或3:2至1:2。
在实施方案中，反应介质中的乙醛比乙基碘的重量比可为20:1至2:1，或例如15:1至2:1或9:1至2:1。
在一个实施方案中，吹扫气流106含有小于或等于1重量％、例如小于或等于0.9重量％、小于或等于0.8重量％、小于或等于0.7重量％、小于或等于0.5重量％的低量的碘化氢。超过这些量的碘化氢可增加对洗涤器的负荷以阻止碘化氢被吹扫。
在一个实施方案中，适合的高锰酸钾试验是JIS K1351(2007)。
所采用的液体反应介质可包括与催化剂体系相容的任何溶剂，并且可包括纯醇、或醇原料的混合物和/或所需羧酸和/或这两种化合物的酯。低水羰基化方法的优选溶剂和液体反应介质含有所需的羧酸产物。因此，在使甲醇羰基化至乙酸的过程中，优选的溶剂体系含有乙酸。
在反应介质中含有水，但期望水处在低浓度以实现充足的反应速率。先前已例如在美国专利号3,769,329中教导了在铑催化的羰基化反应中，水的添加施加对反应速率的有利效果。因此，一些商业运行通常在大于14重量％的水浓度下进行。然而，在一些实施方案中，可利用小于或等于14重量％、例如小于或等于10重量％、小于或等于1重量％或者小于或等于0.1重量％的水浓度。在范围方面，基于反应介质的总重量，反应介质可包含0.1重量％至14重量％水、例如0.2重量％至10重量％或0.25重量％至5重量％。
羰基化的典型反应温度可为150℃至250℃，其中180℃至225℃的温度范围是优选范围。反应器中的一氧化碳分压可广泛变化，但通常为2至30大气压，例如3至10大气压。由于副产物的分压和所含液体的蒸气压，总反应器压力将为15至40大气压。
示例性反应和乙酸回收系统100显示于图1中。如所显示的，将甲醇进料流101和含一氧化碳进料流102引导至液相羰基化反应器104，在其中发生羰基化反应以形成乙酸。
羰基化反应器104优选为具有或不具有搅拌器的搅拌容器或泡罩塔型容器，在其内反应液体或浆料内容物优选自动地维持在预定水平，其在正常运行期间优选保持基本上恒定。将甲醇组合物、一氧化碳和充足的水按需要连续引入羰基化反应器104中以在反应介质中维持至少有限浓度的水，例如0.1重量％。
在典型的羰基化方法中，将一氧化碳连续引入羰基化反应器中，期望在可用来搅拌内容物的搅拌器下方。气态进料优选通过这种搅拌手段来充分分散经过反应液体。吹扫气流106期望从反应器104排放以防止气态副产物积聚并且使设定一氧化碳分压维持在给定总反应器压力。反应器的温度可控制，并且一氧化碳进料以足够维持所需总反应器压力的速率引入。包含未闪蒸粗乙酸产物的料流113离开反应器104。
粗乙酸产物可在分离区108中纯化以回收乙酸并且再循环催化剂溶液、甲基碘、乙酸甲酯、和过程内的其它系统组分。因此，还将诸如来自闪蒸容器112的料流110的再循环催化剂溶液以及任选的再循环流114、116、118和120中的一者或多者引入反应器104中。毫无疑问，再循环流中的一者或多者可在引入反应器104中之前进行组合。然而，如上文指出的，鉴于本文所公开的控制方案，可减少或消除这些再循环流用于过程控制的使用。然而，在一些情况下，这些再循环流可仅仅用来使组分返回反应器。
以足够维持其中恒定水平的速率从羰基化反应器104中抽取粗产物，并且将粗产物经由料流113提供至闪蒸容器112。在闪蒸容器112中，粗产物在闪蒸分离步骤中分离以获得包含乙酸的挥发性(“蒸气”)塔顶馏出物流(第一蒸气流)122以及包含含催化剂溶液(主要为含有铑和碘盐连同更少量乙酸甲酯、甲基碘和水的乙酸)的不太挥发性(液体)残留物流110，所述残留物流110优选再循环至反应器，如上文论述的。因此，粗乙酸产物的纯化可包括在使用或不使用热的情况下闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和残留一氧化碳的第一蒸气流(料流122)以及包含催化剂的第一液体残留物流(料流110)并且将第一液体残留物再循环至第一反应器的步骤。
在一个实施方案中，蒸气产物流包含乙酸、甲基碘、乙酸甲酯、水、乙醛和碘化氢。在一个实施方案中，基于蒸气产物流的总重量，蒸气产物流包含45重量％至75重量％的量的乙酸、20重量％至50重量％的量的甲基碘、小于或等于9重量％的量的乙酸甲酯，和小于或等于15重量％的量的水。在另一个实施方案中，基于蒸气产物流的总重量，蒸气产物流包含45重量％至75重量％的量的乙酸、24重量％至小于36重量％的量的甲基碘、小于或等于9重量％的量的乙酸甲酯，和小于或等于15重量％的量的水。更优选地，蒸气产物流包含55重量％至75重量％的量的乙酸、24重量％至35重量％的量的甲基碘、0.5重量％至8重量％的量的乙酸甲酯、和0.5重量％至14重量％的量的水。在仍另一优选实施方案中，蒸气产物流包含60重量％至70重量％的量的乙酸、25重量％至35重量％的量的甲基碘、0.5重量％至6.5重量％的量的乙酸甲酯，和1重量％至8重量％的量的水。基于蒸气产物流的总重量，蒸气产物流中的乙醛浓度可为0.005重量％至1重量％的量，例如0.01重量％至0.8重量％，或0.01重量％至0.7重量％。在一些实施方案中，乙醛可以小于或等于0.01重量％的量存在。基于蒸气产物流的总重量，蒸气产物流可包含小于或等于1重量％的量的碘化氢，例如小于或等于0.5重量％，或小于或等于0.1重量％。碘化氢优选存在于蒸气产物流中。基于蒸气产物流的总重量，蒸气产物流优选基本上不含丙酸，例如含有小于或等于0.0001重量％的丙酸。
液体再循环流包含乙酸、金属催化剂、腐蚀金属以及其它各种化合物。在一个实施方案中，液体再循环流包含60重量％至90重量％的量的乙酸；0.01重量％至0.5重量％的量的金属催化剂；10wppm至2500wppm的总量的腐蚀金属(例如，镍、铁和铬)；5重量％至20重量％的量的碘化锂；0.5重量％至5重量％的量的甲基碘；0.1重量％至5重量％的量的乙酸甲酯；0.1重量％至8重量％的量的水；小于或等于1重量％的量的乙醛(例如，0.0001重量％至1重量％乙醛)；以及小于或等于0.5重量％的量的碘化氢(例如，0.0001重量％至0.5重量％碘化氢)。
将来自闪蒸容器112的塔顶馏出物流作为料流122引导至轻馏分塔124，在其中蒸馏产生低沸点塔顶蒸气流126、优选经由侧馏分128去除的纯化乙酸产物以及高沸点残留物流116。经由侧馏分128去除的乙酸优选诸如在干燥塔130中经受进一步纯化以选择性分离乙酸与水。因此，纯化可进一步包括在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含一氧化碳的第二蒸气流(料流126)、包含纯化乙酸产物的侧馏分(料流128)以及第二液体残留物流(料流116)的步骤。
美国专利号6,143,930和6,339,171中已公开了与离开轻馏分塔的高沸点残留物流相比，在离开轻馏分塔的低沸点塔顶蒸气流中通常存在更高浓度的PRC，并且特别是乙醛浓度。因此，在一些情况下，含有PRC的低沸点塔顶蒸气流126在PRS 132中经受另外的加工以减少和/或去除所存在PRC的量。如所显示的，因此，将低沸点塔顶蒸气流126冷凝并引导至塔顶馏出物相分离单元，如由塔顶馏出物接收器倾析器134所显示的。除PRC以外，低沸点塔顶蒸气流126可通常含有甲基碘、乙酸甲酯、乙酸和水。
在所述方法中期望维持条件以使得低沸点塔顶蒸气流126一旦在倾析器134中可分离以形成至少一种液相，例如轻相和/或重相。通常，将低沸点塔顶蒸气流126冷却至足够冷凝并且分离可冷凝的甲基碘、乙酸甲酯、乙醛和其它羰基组分以及水的温度以形成两个分离相。料流126的一部分可包括诸如一氧化碳、二氧化碳、氢气以及类似物的不可冷凝气体，所述气体可如由图1中料流136所示排放，可将料流136引导至低压吸收器单元(未示出)。倾析器中的液相可在倾析器134中建立液位135。测量装置137设置于倾析器134中或周围。测量装置137测量液位。此液位可在所公开的控制方案中用来控制轻馏分塔运行和/或倾析器液位控制。优选地，测量装置137与其它与倾析器相关联的控制硬件(未示出)连通。在本领域的范围内很好的是选择适当的控制硬件来实施所公开的控制方案。
在倾析器134中冷凝的轻相通常可包含水、乙酸和PRC，以及一定量的甲基碘和乙酸甲酯。冷凝的轻相经由管线131离开倾析器134。在倾析器134中冷凝的重相可通常包含甲基碘、乙酸甲酯和PRC。冷凝的重相经由管线118离开倾析器。如图1中所示，轻相和/或重相的至少一部分可回流回到轻馏分塔124。管线131中轻相的一部分可经由管线131'回流至轻馏分塔124，因此与管线126、倾析器134、管线131'和轻馏分塔124建立回流回路。管线118中重相的一部分可经由管线118'回流回到轻馏分塔124(与或不与管线131'中的轻相一起)，因此与管线126、倾析器134、管线118'和轻馏分塔124建立回流回路。料流131'和/或118'的回流速率可用来维持倾析器134中的液位。虽然料流131'和118'用实线指示，但在本发明的设想内仅131'或仅118'可与管线126、倾析器134和轻馏分塔124组合使用来建立回流回路。
除可回流的轻相的部分131'以外，可将料流131的分离部分引导至PRS 132。料流131”经由管线138将料流131的分离部分引导至PRS 132。除可回流的重相118'以外，可将料流118的分离部分引导至PRS 132。料流118”在与管线131”组合之后将料流118的分离部分引导至PRS 132(任选地料流118”可直接进料至PRS 132)。鉴于本文所公开的控制方案，料流118”和131”的组成可更一致，这将有利地导致PRS 132中的更有效分离。
倾析器134中冷凝的重液相可便利地经由料流118直接或间接再循环至反应器104，尽管此再循环出于过程控制原因可能不是必需的。例如，此冷凝重液相的一部分可与滑流(未示出)一起再循环至反应器，所述滑流通常为引导至PRS的少量、例如5体积％至40体积％或5体积％至20体积％的重液相。此重液相的滑流可单独处理或可与冷凝的轻液相流138组合以进一步蒸馏和提取羰基杂质。
虽然轻相流的特定组成可广泛变化，但一些优选组成在下表1中提供。
在一个实施方案中，塔顶馏出物倾析器经布置和构造来维持低界面水平以防止甲基碘过量滞留。虽然重液相的特定组成可广泛变化，但一些示例性组成在下表2中提供。
重液相134的密度可为1.3至2，例如1.5至1.8、1.5至1.75或1.55至1.7。如美国专利号6,677,480中所描述的，重液相134中的测量密度与反应介质中的乙酸甲酯浓度相关。随着密度降低，反应介质中的乙酸甲酯浓度升高。在本发明的一个实施方案中，重液相134再循环至反应器并且轻液相133受控制再循环经过相同的泵。可期望再循环轻液相133的一部分，所述部分不干扰泵并且使组合轻液相133和重液相的密度维持大于或等于1.3，例如大于或等于1.4、大于或等于1.5、或者大于或等于1.7。如本文所描述的，重液相134的一部分可经处理以去除诸如乙醛的杂质。
如图1中所示，轻相经由料流131离开倾析器134。将轻相流的一部分、例如等分部分131”引导至PRS 132。当反应器104中期望或需要另外的水时，轻相流131的另一部分、例如等分部分任选地可如由再循环流114所显示的再循环至反应器104，尽管此再循环出于过程控制原因可能不是必需的。
轻馏分塔124还优选形成残留物或塔底物流116，其主要包含乙酸和水。因为轻馏分塔底物流116通常可包含一些残留催化剂，所以可有利的是将轻馏分塔残留物流116的全部或一部分再循环至反应器104，尽管此再循环出于过程控制原因可能不是必需的。任选地，轻馏分塔残留物流116可与来自闪蒸容器112的液体残留物流110组合并且一起返回反应器104，如图1中所示。
如上文所示，除塔顶馏出物相以外，轻馏分塔124还形成乙酸侧馏分128，其优选主要包含乙酸和水。为了维持有效的产物分离，重要的是侧馏分128的组成在正常运行期间不显著变化或波动。如先前论述的，本文所公开的控制方案提供在侧馏分128的组成一致性方面的改进。
任选地，侧馏分128的一部分可再循环至轻馏分塔124，优选再循环至这样的点，在该点下方将侧馏分128从轻馏分塔124中去除，以便改进分离。
因为侧馏分128除乙酸以外含有水，所以优选将来自轻馏分塔124的侧馏分128引导至干燥塔130，在其中乙酸和水彼此分离。因此，所述方法可包括在干燥塔中干燥侧馏分(料流128)以从其中去除水的步骤。如所显示的，干燥塔130分离乙酸侧馏分128以形成主要包含水的塔顶馏出物流144和主要包含乙酸的塔底物流146。塔顶馏出物流144优选在相分离单元、例如倾析器148中冷却并冷凝以形成轻相和重相。如所显示的，轻相的一部分回流，如由料流150和152所示，并且轻相的剩余部分返回反应器104，如由料流120所示。任选地在与料流120组合之后，通常为包含水和甲基碘的乳液的重相优选整体返回反应器104，如由料流122所显示的。干燥塔塔顶馏出物的轻相的示例性组成在下表3中提供。
干燥塔塔底物流146优选包含乙酸或基本上由乙酸组成，具有少量的碘化氢。在优选实施方案中，干燥塔塔底物流146包含大于90重量％、例如大于95重量％或大于98重量％的量的乙酸。任选地，干燥塔塔底物流146可例如通过经离子交换树脂来进一步加工，之后存储或运输以用于商业用途。
另一种反应和乙酸回收系统200显示于图2中。图2显示出许多与图1相同的组件，并且相似数值反映以类似方式运行的类似组件。例如，图2中的元件212指代与图1的闪蒸容器112类似的闪蒸容器并且以与闪蒸容器112类似的方式运行。
如所显示的，将甲醇进料流201和含一氧化碳进料流202引导至液相羰基化反应器204，在其中发生羰基化反应以形成乙酸。将甲醇组合物、一氧化碳和充足的水按需要连续引入羰基化反应器204中以在反应介质中维持至少有限浓度的水，例如0.1重量％。吹扫气流206期望从反应器204排放以防止气态副产物积聚并且使设定一氧化碳分压维持在给定总反应器压力。包含未闪蒸粗乙酸产物的料流113离开反应器204。
粗乙酸产物可在分离区208中纯化以回收乙酸并且再循环催化剂溶液、甲基碘、乙酸甲酯、和过程内的其它系统组分。
从羰基化反应器204中抽取粗产物并且将其经由料流213提供至闪蒸容器212。如图2中所示，可将料流213引导至任选冷凝器214，在其中冷凝可能存在的蒸气。测量装置215沿管线213设置。测量装置215测量粗乙酸产物至闪蒸容器的流量，例如闪蒸流量。此闪蒸流量可在所公开的控制方案中用来控制轻馏分塔运行和/或倾析器液位控制。优选地，测量装置215与其它与轻馏分塔和或倾析器相关联的控制硬件(未示出)连通。在本领域的范围内很好的是选择适当的控制硬件来实施所公开的控制方案。
在闪蒸容器212中，粗产物在闪蒸分离步骤中分离以获得包含乙酸的挥发性(“蒸气”)塔顶馏出物流(第一蒸气流)222以及包含含催化剂溶液(主要为含有铑和碘盐连同更少量乙酸甲酯、甲基碘和水的乙酸)的不太挥发性(液体)残留物流210，所述残留物流210优选再循环至反应器，如上文论述的。
将来自闪蒸容器212的塔顶馏出物流作为料流222引导至轻馏分塔224，在其中蒸馏产生低沸点塔顶蒸气流226、优选经由侧馏分228去除的纯化乙酸产物以及高沸点残留物流116。经由侧馏分228去除的乙酸优选诸如在干燥塔230中经受进一步纯化以选择性分离乙酸与水。
美国专利号6,143,930和6,339,171中已公开了与离开轻馏分塔的高沸点残留物流相比，在离开轻馏分塔的低沸点塔顶蒸气流中通常存在更高浓度的PRC，并且特别是乙醛浓度。因此，在一些情况下，含有PRC的低沸点塔顶蒸气流226在PRS 232中经受另外的加工以减少和/或去除所存在PRC的量。如所显示的，因此，将低沸点塔顶蒸气流226冷凝并引导至塔顶馏出物相分离单元，如由塔顶馏出物接收器倾析器234所显示的。除PRC以外，低沸点塔顶蒸气流226可通常含有甲基碘、乙酸甲酯、乙酸和水。
在所述方法中期望维持条件以使得低沸点塔顶蒸气流226一旦在倾析器234中可分离以形成至少一种液相，例如轻相和/或重相。通常，将低沸点塔顶蒸气流226冷却至足够冷凝并且分离可冷凝的甲基碘、乙酸甲酯、乙醛和其它羰基组分以及水的温度以形成两个相。料流226的一部分可包括诸如一氧化碳、二氧化碳、氢气以及类似物的不可冷凝气体，所述气体可如由图2中料流236所示排放，可将料流236引导至低压吸收器单元(未示出)。
冷凝的轻相经由管线231离开倾析器234。冷凝的重相经由管线218离开倾析器。如图2中所示，轻相和/或重相的至少一部分可回流回到轻馏分塔224。管线231中轻相的一部分可经由管线231'回流至轻馏分塔224，因此与管线226、倾析器234、管线231'和轻馏分塔224建立回流回路。管线218中重相的一部分可经由管线218'回流回到轻馏分塔224(与或不与管线231'中的轻相一起)，因此与管线226、倾析器234、管线218'和轻馏分塔224建立回流回路。料流231'和/或218'的回流速率可用来维持轻馏分塔运行和/或倾析器234中的液位。
除可回流的轻相的部分231'以外，可将料流231的分离部分引导至PRS 232。料流231”经由管线238将料流231的分离部分引导至PRS 232。除可回流的重相218'以外，可将料流218的分离部分引导至PRS 232。料流218”在与管线231”组合之后将料流218的分离部分引导至PRS 232(任选地料流218”可直接进料至PRS 232)。鉴于本文中论述的控制方案，料流218”和231”的组成可更一致，这将有利地导致PRS 232中的更有效分离。
如图2中所示，轻相经由料流231离开倾析器234。将轻相流的一部分、例如等分部分231”引导至PRS 232。当反应器204中期望或需要另外的水时，轻相流231的另一部分、例如等分部分任选地可如由再循环流214所显示的再循环至反应器204，尽管此再循环出于过程控制原因可能不是必需的。
如上文所示，除塔顶馏出物相以外，轻馏分塔224还形成乙酸侧馏分228，其优选主要包含乙酸和水。为了维持有效的产物分离，重要的是侧馏分228的组成在正常运行期间不显著变化或波动。如先前论述的，本文所公开的控制方案提供在侧馏分228的组成一致性方面的改进。
因为侧馏分228除乙酸以外含有水，所以优选将来自轻馏分塔224的侧馏分228引导至干燥塔230，在其中乙酸和水彼此分离。如所显示的，干燥塔230将乙酸侧馏分228分成主要包含水的塔顶馏出物流244和主要包含乙酸的塔底物流246。
干燥塔塔底物流246优选包含乙酸或基本上由乙酸组成，具有少量的碘化氢。在优选实施方案中，干燥塔塔底物流246包含大于90重量％、例如大于95重量％或大于98重量％的量的乙酸。任选地，干燥塔塔底物流246可例如通过经离子交换树脂来进一步加工，之后存储或运输以用于商业用途。
PRC去除系统(PRS)
在一些实施方案中，在乙醛去除过程期间，可将轻液相和/或重液相的一部分分离并引导至PRC去除系统以回收甲基碘和乙酸甲酯。如上表1和2中所示，轻液相和/或重液相各自含有PRC，并且所述方法可包括去除诸如乙醛的羰基杂质，所述杂质劣化乙酸产物的品质并且可在适合的杂质去除塔和吸收器中去除，如美国专利号6,143,930、6,339,171、7,223,883、7,223,886、7,855,306、7,884,237、8,889,904以及美国公开号2006/0011462中所描述的，其以全文引用的方式并入本文。诸如乙醛的羰基杂质可与碘化物催化剂促进剂反应形成烷基碘，例如乙基碘、丙基碘、丁基碘、戊基碘、己基碘等。此外，因为许多杂质源自乙醛，所以期望从轻液相中去除羰基杂质。
进料至乙醛或PRC去除系统的轻液相和/或重液相的部分可为轻液相和/或重液相的质量流量的1％至99％，例如1％至50％、2％至45％、5％至40％、5％至30％或5％至20％。此外，在一些实施方案中，可将轻液相和重液相两者的一部分进料至乙醛或PRC去除系统。未进料至乙醛或PRC去除系统的轻液相的部分可回流至第一塔或再循环至反应器，如本文所描述的。未进料至乙醛或PRC去除系统的重液相的部分可再循环至反应器。虽然重液相的一部分可回流至第一塔，但更期望富含甲基碘的重液相返回反应器。
在一些情况下，可有利地从轻馏分蒸馏塔的低沸点塔顶蒸气流中、更优选从来自轻馏分蒸馏塔的低沸点塔顶蒸气流的冷凝轻相中去除主要为诸如乙醛的醛的PRC。来自PRC去除系统的料流中的一者或多者可直接或间接返回，例如再循环至系统。在一些情况下，不将来自PRC去除系统的返回流引导至反应器或引导至到反应器的再循环管线。PRC去除系统优选包括至少一个蒸馏塔和至少一个提取塔来减少和/或去除PRC。特此以引用方式并入的美国专利公布号2011/0288333描述了可用于本发明方法的各种PRS实施方案。
图1和2中所示的PRC去除系统可含有单个提取步骤或可包括多个提取阶段，如例如美国专利号7,223,886中所描述的，并且任选地包括多阶段逆流提取。根据各种实施方案，例如，来源于(i)PRC去除系统蒸馏塔和/或(ii)PRC去除系统提取阶段中任一者或两者的一个或多个料流可返回系统，例如用于乙酸生产系统的分离系统的(i)轻馏分去除塔和/或(ii)干燥塔中任一者或两者。例如，可将来自PRC去除系统塔的塔底物流的第一部分、例如等分部分引导至轻馏分塔以进一步加工，或者可将来自PRC去除系统塔的第二部分、例如等分部分引导至干燥塔、优选干燥塔的上部以进一步加工。作为另一个实例，显著含有甲基碘的来自PRS提取单元的残液可返回系统，例如轻馏分塔或干燥塔，或者可将残液直接添加至倾析器和/或可返回反应器。
出于本说明书和权利要求的目的，轻馏分去除塔和干燥塔的塔顶馏出物流和塔顶馏出物倾析器被认为是轻馏分去除塔和干燥塔的部分。
如上文所示，可随后加工低沸点塔顶蒸气流的任一相来去除PRC。
出于本说明书的目的，应理解术语“等分部分”指代两者：(i)具有与所来源的母体流(parent stream)相同组成的母体流的一部分，和(ii)包含具有与所来源的母体流相同组成的母体流的一部分以及已与其组合的一个或多个另外料流的料流。因此，将包含PRS蒸馏塔底物流的等分部分的返回流引导至轻馏分塔涵盖了将PRS蒸馏塔底物流的一部分直接转移至轻馏分塔以及转移包含(i)PRS蒸馏塔底物流的一部分和(ii)在引入轻馏分塔中之前与其组合的一个或多个另外料流的衍生流。“等分部分”将不包括例如蒸馏步骤或相分离步骤中形成的料流，所述料流将不与所来源的母体流在组成上相同，也不来源于此种料流。
另外，现已发现采用多种洗涤器溶剂的(替代)使用的吸收器塔的使用可用来从数个乙酸生产过程流中的任一者中有效分离碘化氢。可用作吸收器塔进料的示例性过程流包括反应器排放流、闪蒸排放流、轻馏分馏出物、PRC去除系统塔顶馏出物(或来自随附接收器的排放物)以及这些过程流的衍生物。如本文所描述的，洗涤溶剂的特定组合从相应过程流中有效去除碘化氢，有利地降低其腐蚀效果。因此，反应和分离区各处的冶金问题最小化。另外，已意外地发现本发明的特定溶剂的使用可有利地导致形成另外的甲基碘，可随后利用所述甲基碘来提高反应区中(或别处)的催化剂稳定性。在不受理论约束的情况下，当甲醇和/或乙酸甲酯用作洗涤溶剂，例如第二洗涤溶剂时，甲醇和/或乙酸甲酯可与各个乙酸生产过程流中的碘化氢反应形成另外的甲基碘。本发明的方法通过改进碘化氢去除、增加甲基碘形成和有利地改进总体催化剂稳定性来改进粗乙酸产物的纯化。
本发明的蒸馏塔可为常规蒸馏塔，例如板式塔、填充塔和其它者。板式塔可包括多孔板式塔，泡罩塔，Kittel盘式塔，单流式塔盘、或波纹盘式塔。对于板式塔而言，理论塔板数不特别受限并且取决于待分离组分的种类，可包括至多80个塔板，例如2至80个、5至60个、5至50个，或更优选7至35个。蒸馏塔可包括不同蒸馏装置的组合。例如，可使用泡罩塔和多孔板式塔的组合以及多孔板式塔和填充塔的组合。
蒸馏系统中的蒸馏温度和压力可适合地选定，这取决于条件诸如目标羧酸的种类和蒸馏塔的种类，或根据进料流的组成选自较低沸点杂质和较高沸点杂质的去除目标。例如，在由蒸馏塔进行乙酸纯化的情况下，蒸馏塔的内部压力(通常为塔顶的压力)可按照表压为0.01MPa至1MPa，例如0.02MPa至0.7MPa，并且更优选0.05MPa至0.5MPa。此外，蒸馏塔的蒸馏温度、即在塔顶温度的塔内部温度可通过调整塔内部压力来控制，并且例如可为20℃至200℃、例如50℃至180℃，并且更优选100℃至160℃。
包括塔、阀、冷凝器、接收器、泵、再沸器和内部件以及各种管线且各自连通至蒸馏系统的与蒸馏系统相关联的各个构件或单元的材料可为诸如玻璃、金属、陶瓷或它们的组合的适合材料，并且不特别限于特定的一者。根据本发明，前述蒸馏系统和各种管线的材料为过渡金属或基于过渡金属的合金，诸如铁合金、例如不锈钢，镍或镍合金，锆或其锆合金，钛或其钛合金，或铝合金。适合的铁基合金包括含有铁作为主要组分的任何合金，例如还包含铬、镍、钼和其它者的不锈钢。适合的镍基合金包括含有镍作为主要组分并且含有铬、铁、钴、钼、钨、锰和其它者中一者或多者的合金，例如HASTELLOYTM和INCONELTM。抗腐蚀金属可特别适合用作蒸馏系统和各种管线的材料。
具有本公开权益的本领域普通技术人员可设计并运行PRS蒸馏塔以实现所需结果。因此，这种方法的实践未必局限于具体蒸馏塔的特定特性或其运行特性，诸如总级数、进料点、回流比、进料温度、回流温度、塔温度分布以及类似物。
如从附图和上文呈现的文本中明显可见的，设想了各种实施方案：
E1.用于生产乙酸的方法，所述方法包括：
在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；
以闪蒸流量将粗乙酸产物输送至闪蒸容器；
闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；
在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；
在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；
以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；
其中回流速率基于闪蒸流量的改变来调整。
E2.根据实施方案E1所述的方法，其进一步包括基于闪蒸流量和回流速率中的至少一者来控制倾析器中液位的步骤。
E3.根据实施方案E2所述的方法，其中控制包括测量闪蒸流量并且响应于测量来调整回流速率。
E4.根据实施方案E2所述的方法，其中控制包括当液位升高时降低闪蒸流量。
E5.根据实施方案E2所述的方法，其中控制包括当液位降低时提高闪蒸流量。
E6.根据实施方案E2所述的方法，其中在稳态运行下，倾析器中的液位变化+/-5％。
E7.根据实施方案E1至E6中任一者所述的方法，其中在稳态运行下，侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％。
E8.根据实施方案E1至E7中任一者所述的方法，其中侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
E9.根据实施方案E1至E8中任一者所述的方法，其中羰基化发生在反应器中，并且在稳态运行下，反应器中的含水量维持在基本上恒定的水平。
E10.根据实施方案E1至E9中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相的至少一部分，并且在稳态运行下，重相的比重变化+/-0.05。
E11.根据实施方案E1至E10中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相的至少一部分，并且在稳态运行下，重相的比重为1.5至1.8。
E12.根据实施方案E1至E11中任一者所述的方法，其进一步包括以PRS进料速率将至少一种液相的第二部分引导至PRC去除系统。
E13.根据实施方案E12所述的方法，其中在稳态运行下，PRS进料速率变化+/-25％。
E14.根据实施方案E1至E13中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相的至少一部分，并且在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05。
E15.根据实施方案E1至E14中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相的至少一部分，并且在稳态运行下，轻相的比重为0.9至1.2。
E16.用于生产乙酸的方法，所述方法包括：
在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；
闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；
在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；
在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；
以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；
通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；
其中在稳态运行下，侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％。
E17.根据实施方案E1至E16中任一者所述的方法，其包括：
在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；
闪蒸粗乙酸产物以形成包含乙酸和甲基碘的第一蒸气流以及包含金属催化剂和卤盐的第一液体残留物流；
在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；
在倾析器中冷凝第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相；
以回流速率将至少一种液相的至少一部分回流至轻馏分塔；
通过调整或控制回流速率来控制倾析器中的液位；
其中在稳态运行下，侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％。
E18.根据实施方案E17所述的方法，其中侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
E19.根据实施方案E17或E18所述的方法，其中在稳态运行下，倾析器中的液位变化+/-5％。
E20.根据实施方案E17至E19中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重变化+/-0.05。
E21.根据实施方案E17至E20中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重为1.5至1.8。
E22.根据实施方案E17至E21中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05。
E23.根据实施方案E17至E22中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重为0.9至1.2。
E24.根据实施方案E1至E17所述的方法，其中侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
E25.根据实施方案E1至E18中任一者所述的方法，其中在稳态运行下，倾析器中的液位变化+/-5％。
E26.根据实施方案E1至E19中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重变化+/-0.05。
E27.根据实施方案E1至E20中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，重相的比重为1.5至1.8。
E28.根据实施方案E1至E21中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重变化+/-0.05。
E29.根据实施方案E1至E22中任一者所述的方法，其中至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，轻相的比重为0.9至1.2。
尽管已详细描述了本发明，但本领域技术人员将显而易见地在本发明的精神和范围内进行修改。鉴于前述讨论、本领域有关知识和关于背景和详述的上述参考，所述公开以引用的方式全部并入本文。另外，应理解发明方面以及下文和/或随附权利要求中详述的各种实施方案和各种特征的部分可整体或部分地组合或互换。在各种实施方案的前文描述中，如将由本领域技术人员理解的，涉及另一个实施方案的那些实施方案可适当与其它实施方案组合。此外，本领域普通技术人员将理解前文描述仅以举例的方式，并且不意图限制本发明。

Claims (23)

1.用于生产乙酸的方法，所述方法包括：
在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；
以闪蒸流量将所述粗乙酸产物输送至闪蒸容器并且测量所述闪蒸流量；
闪蒸所述粗乙酸产物以形成包含乙酸的至少一些和甲基碘的至少一些的第一蒸气流以及包含金属催化剂的至少一些和卤盐的至少一些的第一液体残留物流；
在轻馏分塔中分离经闪蒸的第一蒸气流以形成包含甲基碘的至少一些和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和任选的水的侧馏分以及第二液体残留物流；
在倾析器中冷凝所述第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相，其包含轻相、重相或轻相和重相两者；
以回流速率将所述至少一种液相的至少一部分回流至所述轻馏分塔；和
所述回流速率基于测量的闪蒸流量来调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于闪蒸流量和回流速率中的至少一者来控制所述倾析器中液位的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述控制包括当所述液位升高时降低所述闪蒸流量。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述控制包括当所述液位降低时提高所述闪蒸流量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中在稳态运行下，所述倾析器中的液位变化+/-5％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在稳态运行下，所述侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述羰基化在所述反应器中发生，并且在稳态运行下，所述反应器中的含水量维持在基本上恒定的水平。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种液相包含所述重相的至少一部分，并且在稳态运行下，所述重相的比重变化+/-0.05。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种液相包含所述重相的至少一部分，并且在稳态运行下，所述重相的比重为1.5至1.8。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以PRS进料速率将所述至少一种液相的第二部分引导至PRC去除系统。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在稳态运行下，所述PRS进料速率变化+/-25％。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种液相包含所述轻相的至少一部分，并且在稳态运行下，所述轻相的比重变化+/-0.05。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种液相包含所述轻相的至少一部分，并且在稳态运行下，所述轻相的比重为0.9至1.2。
15.用于生产乙酸的方法，所述方法包括：
在金属催化剂、甲基碘、卤盐和任选的有限量水的存在下，使选自由甲醇、二甲醚、乙酸甲酯和它们的混合物组成的组的至少一种反应物羰基化以形成粗乙酸产物；
以闪蒸流量将所述粗乙酸产物输送至闪蒸容器并且测量所述闪蒸流量；
闪蒸所述粗乙酸产物以形成包含乙酸的至少一些和甲基碘的至少一些的第一蒸气流以及包含金属催化剂的至少一些和卤盐的至少一些的第一液体残留物流；
在轻馏分塔中分离经闪蒸的蒸气流以形成包含甲基碘的至少一些和任选的乙醛的第二蒸气流、包含纯化乙酸产物和水的侧馏分以及第二液体残留物流；
在倾析器中冷凝所述第二蒸气流的至少一部分以形成至少一种液相，其包含轻相、重相或轻相和重相两者；
以回流速率将所述至少一种液相的至少一部分回流至所述轻馏分塔；和
通过基于测量的闪蒸流量调整或控制所述回流速率来控制所述倾析器中的液位。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述侧馏分中的水浓度为1.1重量％至3重量％。
17.根据权利要求15所述的方法，其中在稳态运行下，所述倾析器中的液位变化+/-5％。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，所述重相的比重变化+/-0.05。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一种液相包含重相，并且在稳态运行下，所述重相的比重为1.5至1.8。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，所述轻相的比重变化+/-0.05。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一种液相包含轻相，并且在稳态运行下，所述轻相的比重为0.9至1.2。
22.根据权利要求15所述的方法，还包括测量所述闪蒸流量的步骤，并且其中所述回流速率基于测量的闪蒸流量的变化来调整。
23.根据权利要求15所述的方法，其中在稳态运行下，所述侧馏分中的水浓度变化+/-0.3％。
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