CN1319636C - 气体反应物的进料控制方法和控制装置 - Google Patents

气体反应物的进料控制方法和控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1319636C
CN1319636C CNB038047705A CN03804770A CN1319636C CN 1319636 C CN1319636 C CN 1319636C CN B038047705 A CNB038047705 A CN B038047705A CN 03804770 A CN03804770 A CN 03804770A CN 1319636 C CN1319636 C CN 1319636C
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow rate
reaction system
carbon monoxide
feed
feed pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNB038047705A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1638855A (zh
Inventor
中岛英彦
原野嘉行
山田学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
Publication of CN1638855A publication Critical patent/CN1638855A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1319636C publication Critical patent/CN1319636C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/02—Feed or outlet devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/02—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices for feeding measured, i.e. prescribed quantities of reagents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/12—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on an oxygen-containing group in organic compounds, e.g. alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/08—Acetic acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00065—Pressure measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00195—Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/002—Sensing a parameter of the reaction system inside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00207—Sensing a parameter other than of the reactor heat exchange system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/00216—Parameter value calculated by equations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/0022—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value calculating difference
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B01J2219/00229—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system
    • B01J2219/00231—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system at the reactor inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B01J2219/0024—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions other than of the reactor or heat exchange system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种用于控制气体反应组分的进料的方法，其中连续地将醇供送到加压反应体系，一氧化碳通过在第一进料管(22)上的压缩机(8)加压，并在标准流动速率(F)下通过第二进料管(23)连续地供送到反应体系，允许反应体系中过量的一氧化碳通过分支的循环管(24)加入到第一进料管(22)中的流体中以用于反应，其中标准流动速率(F)是：得自于反应的标准消耗流量(Fcs)与相对于变化的消耗流量(ΔFcv)的过量流量(F1)的总和(F＝Fcs+F1，F1＞ΔFcv)，并且其中基于反应体系的气相中压力的变化，将循环管(24)中的流动速率控制到流量Fr＝F1-ΔFcv，和将第一进料管(22)中的进料流动速率控制到流量Fsu＝Fcs+ΔFcv，以由此在反应体系中补偿对消耗变化的一氧化碳的进料。该方法使得液相加压反应体系(羰基化反应体系等)中气体反应组分的排出得以抑制，并从而有效使用组分。

Description

气体反应物的进料控制方法和控制装置
                           技术领域
本发明涉及一种气体反应物的进料控制方法(feed controlling method)及其进料装置(或控制装置)，其用于有效地采用气体反应物用于羰基化反应或其他反应。
                           背景技术
工业上已经通过利用羰基化反应生产了羧酸(例如醋酸)或其衍生物(例如甲基丙烯酸甲酯)。例如，日本专利申请特开No.54011/1973(JP-48-54011A)披露了一种羰基化方法，其中在含有铑或铱组分和碘或溴组分的催化体系的存在下，使烯烃、醇或其酯、卤化物、或醚的衍生物在液相中与一氧化碳反应。在该方法中，不用加热将至少部分液体反应产物供送到分离区，该分离区基本是低压的以汽化或蒸发至少部分上述的羰基化产物，取出汽化的羰基化产物，并将残余的液体反应产物再循环到上述的反应区。该文献描述了从反应器中除去未反应的一氧化碳。日本专利申请特开No.321847/1994(JP-6-321847A)披露了其中铱催化剂用作羰基化催化剂的一种羰基化产物回收方法，用来将液体成分中的水的浓度保持在至少0.5wt％，其中通过反应产物的汽化作用生产含有羰基化产物的气体组分和含有铱催化剂的液体组分，并且气体组分从液体组分中分离。该文献阐述了未反应的一氧化碳作为废气从反应器中排出。
日本专利申请特开No.508594/1998(JP-10-508594A)建议了一种方法，包括以下步骤：在铑催化剂的存在下，在第一区中通过液相羰基化作用生产羧酸，在第二区中部分汽化反应混合物，纯化含有所生产的羧酸的蒸汽级分(vapor fraction)并将含有催化剂的非-汽化液体级分再循环到第一区，其中通过避免一氧化碳返回到第二区，将一氧化碳供应到由第二区产生的非-汽化的液体级分，以达到防止一氧化碳损耗的目的。
日本专利申请特开No.95723/2000(JP-2000-95723A)披露了一种用于通过羰基化作用生产醋酸的工艺的控制方法，其中测量通过控制阀的一氧化碳的流量，计算每一预定时间一氧化碳流量的平均值，将固定的值加到该平均的一氧化碳流量中以计算一氧化碳的最大流动速率，进行该操作以使得进入反应器的一氧化碳的流动速率(flow rate)不超过最大流动速率。
然而，这些羰基化方法是其中通过用压缩机对一氧化碳进行加压而进行反应的加压反应体系。为了抑制在这种加压反应体系中发生气压波动(surging)，在压缩机的入口和出口处保持恒定的压力和恒定的流动速率的同时，将一氧化碳供送到反应体系。同时，在预定的外加压力下进行反应的加压反应体系引起一氧化碳消耗速率的波动或变化以及变化的反应温度。特别地，在实际的生产或制造装置中，即使当反应体系中的反应温度轻微变化时，一氧化碳的消耗速率也显著地波动。因此，为了防止反应体系中的压力下降，假设消耗速率大，将相对于稳态下的一氧化碳的消耗速率(参考消耗速率)为过量的一氧化碳从压缩机的出口供送到反应体系，作为参考流动速率。从而，在一氧化碳的消耗速率小于反应体系中的参考消耗速率的情况下，放出或排出反应体系中过量的一氧化碳并在反应体系的外面燃烧成火焰，以将反应体系的压力保持在给定的值并确保稳定的操作。然而，在这种体系中不可能有效地利用一氧化碳，导致了大的经济损失。
另外，在一氧化碳-生产设备(一氧化碳-制造设备)，和其中用通过一氧化碳-生产设备生产的一氧化碳进行羰基化反应的生产设备(例如醋酸-生产设备)中，每一个一氧化碳进料系统和羰基化反应体系(或包括分离和净化的反应体系)是独立控制的。因此，当控制一氧化碳-生产设备和进料系统时，不可能反映出反应体系中的波动因素(例如压力波动)。从而，难以更有效地减少一氧化碳的放出或排出并难以有效地利用一氧化碳用于羰基化反应。
因此，本发明的一个目的是提供一种控制方法和一种控制装置，在该控制装置中，气体反应物(例如一氧化碳)被有效地用于加压反应体系中的反应。
本发明的另一个目的是提供一种控制方法和一种控制装置，在该控制装置中，防止或抑制了气体反应物的放出(或排出)并且该控制装置可用于将气体反应物进行具有经济利益的反应。
本发明的再一个目的是在加压反应体系(例如羰基化反应体系)中提供一种用于利用气体反应物有效地反应的控制方法和一种控制装置，在该加压反应体系中，即使当反应体系中一氧化碳的消耗速率变化时，在工业上连续地供给相对于参考流动速率过量的气体反应物。
                           发明内容
本发明的发明人作了深入的研究以实现上述目的，并且最终发现：在加压反应体系(例如羰基化反应体系)中，其中采用稳态下的参考消耗流动速率(参考反应消耗速率)Fcs供给的气体反应物伴随着波动流动速率ΔFcv被消耗，通过采用具有相对于参考消耗流动速率Fcs过量为F1的参考流动速率F，将气体反应物通过进料管供送到反应体系、将过量的气体反应物(F1-ΔFcv)通过(或经过)循环管循环到进料管，以通过从气体进料系统到进料管的气体反应物的进料速率(Fcs+ΔFcv)补偿或吸收反应体系中气体反应物的消耗速率波动ΔFcv，气体反应物的放出或排出可以减少到几乎为0，同时即使在气体反应物的消耗速率随着反应温度和其他因素的波动而变化时，将进料管上的压力(和参考流动速率F)保持恒定。基于上述发现完成本发明。
即，本发明的方法包括：连续地将气体反应物通过进料管从气体进料系统供送到加压反应体系，和将反应体系中过量的气体反应物经过循环管从进料管循环到反应体系，其中基于(或相对于)反应体系中气相的压力波动，将来自气体进料系统的气体反应物的进料流动速率(或进料压力)连同循环管中的气体反应物的循环流动速率(返回流动速率)一起进行控制，并且采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供应到反应体系。而且，本发明的装置包括：用于将气体反应物供送到加压反应体系的进料管；用于将气体反应物供送到进料管的进料单元；配置在进料管的加压装置，用于加压来自进料单元的气体反应物；用于将反应体系中过量的气体反应物循环到反应体系的循环管；和控制单元，用于控制循环管中气体反应物的流动速率和控制基于(或相对于)反应体系中气相的压力波动，从进料单元到进料管的气体反应物的进料速率以采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供送到反应体系。这种方法和装置通过参照循环流动速率相对于循环管中的参考流动速率的偏差而控制气体反应物的进料流动速率，确保了采用预定的流动速率将气体反应物经过进料管供应到反应体系。
在本方法中，在进料管和循环管中汇集的气体反应物可以采用参考流动速率F连续供送到反应体系，F定义成：反应体系中参考消耗流动速率Fcs和反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv为过量的过量流动速率F1的总流动速率。而且，可以通过用来自气体进料系统的气体反应物的进料速率补偿或吸收反应体系中气体反应物的消耗速率波动，采用参考流动速率F将气体反应物送入反应体系。气体进料系统的气体进料源可以是液态的(或液化的气体反应物)。
另外，根据本发明的方法或装置，可以基于反应体系中气相的至少压力波动，将进料管中气体反应物的流动速率控制到参考流动速率。例如，反应体系中气相的压力波动传送(propagated)到气相或经过循环管传送到气体进料系统的进料管。因此，可以通过使用相对于反应体系中气相的压力变化而产生的压力波动而控制气体反应物的流动速率。例如，可以基于反应体系中气相的压力波动控制循环管中气体反应物的循环流动速率，并且可以基于气体进料系统中气相的压力波动控制来自气体进料系统的气体反应物的进料流动速率，以采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供送到反应体系。而且，本发明的装置包括：第一压力传感器，用于探测反应体系中气相的压力；第一流动速率控制单元，用于响应来自第一压力传感器的探测信号而控制循环管中气体反应物的流动速率；第二压力传感器，用于探测相对于加压装置上游侧(进料单元或进料管的)气相的压力波动；和第二流动速率控制单元，用于响应来自第二压力传感器的探测信号而控制进料管中气体反应物的流动速率。
可以采用本发明的方法用于使用气体反应物的各种反应，例如羰基化反应。更特别地，该方法包括：连续地将醇供送到含有羰基化催化体系的液相加压反应体系；将一氧化碳经过第一进料管供送到压缩机(compressor)；采用参考流动速率F连续地将由压缩机加压的一氧化碳经过第二进料管供送到反应体系；和经过从第二进料管分支的循环管，在第一进料管中汇集反应体系中过量的一氧化碳，以通过反应体系中的羰基化反应连续地生产羧酸；其中采用参考流动速率F连续地将第一进料管和循环管结合的一氧化碳经过第二进料管供送到反应体系，F定义成：反应体系中参考消耗流动速率Fcs和反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1的总速率，响应于反应体系的气相的压力波动，将循环管的一氧化碳的流动速率控制到总的循环速率Fr，Fr定义成：过量流动速率F1和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率，并且响应于气体进料系统的气相的压力波动，将从气体进料系统到第一进料管的一氧化碳的流动速率控制到：参考消耗流动速率Fcs和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总供给流动速率Fsu，以通过来自第一进料管的一氧化碳调节(或补充)第二进料管中相对于参考流动速率F的过量或不足量的一氧化碳。在本发明的方法中，反应体系可以包括加压反应体系，其中通过一氧化碳与C1-4醇或其衍生物反应生产羧酸或其衍生物，且例如，可以包括液相加压反应体系，用于在羰基化催化体系存在下通过使甲醇与一氧化碳在液相中反应生产醋酸或其衍生物。
本发明的装置包括用于上述羰基化反应的装置，例如，一种装置，该装置包括第一进料管，用于将一氧化碳供送到压缩机；第二进料管，用于连续地将由压缩机加压的一氧化碳供送到加压反应体系；从第二进料管分支的循环管，用于在第一进料管中汇集反应体系中过量的一氧化碳，从而采用参考流动速率F连续地将第一进料管和循环管结合的一氧化碳经过第二进料管供送到反应体系，F定义成：反应体系中参考消耗流动速率Fcs和反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1的总速率；其还包括第一压力传感器，用于探测反应体系中气相的压力；第一流动速率控制单元，用于控制循环管中一氧化碳的流动速率；第二压力传感器，用于探测第一进料管中的压力；第二流动速率控制单元，用于控制第一进料管中一氧化碳的流动速率；控制单元，用于通过响应于来自第一压力传感器的探测信号而驱动第一流动速率控制单元，将循环管中一氧化碳的流动速率控制到总的循环速率Fr，Fr定义成：过量流动速率F1和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率，和通过响应于来自第二压力传感器的探测信号而驱动第二流动速率控制单元，将从气体进料系统到第一进料管的一氧化碳的流动速率控制到总的供给流动速率Fsu，Fsu定义成：参考消耗流动速率Fcs和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率，以用来自第一进料管的一氧化碳在第二进料管中调节(或补充)相对于参考流动速率F的过量或不足量的一氧化碳。在本装置中，用于将一氧化碳供送到第一进料管的进料单元可以包括净化单元(柱)，用于保存(或储存)液体一氧化碳；第二流动速率控制单元，用于控制由净化单元提供的液体一氧化碳的流动速率；气化单元(gasifying unit)，用于采用通过流动速率控制单元控制的流动速率由液体一氧化碳生产气体一氧化碳；缓冲罐(buffer tank)，用于保存气化单元中生产的气体一氧化碳；和第二压力传感器，用于探测缓冲罐或第一进料管的压力波动；并由此，响应于来自第二压力传感器的探测信号，所述的控制单元可以通过第二流动速率控制单元控制液体一氧化碳的流动速率，以在第二进料管中提供相对于参考流动速率F的过量或不足量的一氧化碳。
这种控制装置用于将气体反应物-生产设备(例如一氧化碳-生产设备)中生产的气体反应物(例如一氧化碳)供送到化合物-生产设备的加压反应体系(例如羰基化设备的加压羰基化反应体系)，其中基于设备中加压反应体系(例如羰基化反应体系)的压力波动，该控制装置实现了控制来自气体反应物-生产设备(例如一氧化碳-生产设备)的气体反应物(例如一氧化碳)的进料速率。即，在对两种设备的操作统一或成套管理的系统中，可以反映出反应体系中的波动因素(例如压力波动)以对气体反应物的生产设备(例如一氧化碳-生产设备)和气体反应物(例如一氧化碳)的进料系统进行控制，并且可以整体地或单一地控制气体反应物(例如一氧化碳)的进料速率或进料量。
在这种方法中，反应体系中气体反应物的消耗流动速率Fc可以表示为：通过反应稳定消耗的参考消耗流动速率Fcs和取决于变化的反应温度和其他因素而波动的波动消耗流动速率ΔFcv的总速率(即Fc＝Fcs+ΔFcv)。用参考流动速率F(F＝Fcs+F1)将气体反应物供送到该反应体系，F表示为：参考消耗流动速率Fcs和相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1的总速率。因此，即使反应体系中气体反应物的消耗速率Fc随着波动消耗流动速率ΔFcv变化，可以采用具有相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1的参考流动速率F，将气体反应物供送到反应体系，以确保稳定的反应。循环管中反应物的循环流动速率(返回流动速率)可以表示为：过量流动速率F1和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率之间的差值(F1-ΔFcv)。在反应体系中气相的压力随着气体反应物变化的消耗量而波动的情况下，将来自气体进料系统的气体反应物的进料(供给)流动速率或补充(补给)流动速率连同循环管中反应物的循环流动速率Fr(＝F1-ΔFcv)一起控制到预定的流动速率Fsu(＝Fcs+ΔFcv)，以采用预定的参考流动速率F将气体反应物经过进料管供送到反应体系。
短语“反应体系中气相的压力波动”的含义不仅包括反应釜(reactionvessel)中气相的压力波动，而且包括其中反应釜中气相的压力波动传送的区域或领域(例如，与反应釜的气相相联系的区域，例如延伸到反应釜的气体进料管)的压力波动。因此，不仅可以通过配置在进料管以将气体反应物供送到反应釜的压力传感器，而且可以通过用于直接测量或探测反应釜的气相压力的压力传感器探测反应体系中气相的波动。“气体进料系统中气相的压力波动”的区域的含义包括用于容纳或储存气体反应物的空间，或者用于提供气体反应物的流体通道(例如，从气体反应物的气化系统延伸到加压装置的进料管)。
                           附图说明
图1表示用于说明本发明的控制方法和控制装置的工艺流程图。
图2表示用于说明操作图1的控制装置的流程图。
图3表示用于解释实施例和对比例的工艺流程图。
                           发明详述
如果必要，现在将参照附图详细描述本发明。图1是用于说明本发明的控制方法和控制装置的工艺流程图，图2是用于说明图1的控制装置的流程图。
在本实施方案中，将气体反应物(一氧化碳)连续地从气体反应物的生产设备(例如，一氧化碳-生产设备)供送到羰基化设备(例如，醋酸-生产设备)。即，该实施方案阐述了用于将一氧化碳从一氧化碳-生产设备供送到反应体系(液相反应体系的醋酸-生产设备，未示出)的控制工艺，以通过在包括铑催化剂、碘化锂和碘甲烷的羰基化催化体系的存在下，醇(例如甲醇)与一氧化碳(气体反应物)的羰基化反应而连续地生产羧酸(例如醋酸)。基于醋酸-生产设备中的波动因素(特别是，压力波动)，该控制工艺控制来自一氧化碳-生产设备的一氧化碳的进料。在该工艺中，分别将醇和加压的一氧化碳连续地供送到含有羰基化催化体系的液相加压反应体系。
该工艺包括进料单元(气体进料系统)1，用于从气体进料源提供或进料一氧化碳(气体反应物)；第一进料管22，用于将一氧化碳从进料单元供送到压缩机8；第二进料管23，用于将由作为加压装置的压缩机8加压的一氧化碳连续地供送到反应体系(未示出)；和从第二进料管分支并连接到第一进料管22的循环管24，用于将反应体系中一氧化碳的剩余物汇集到第一进料管。
进料单元(气体进料系统)1包括液体一氧化碳的净化单元(净化柱或气体进料源)2，用于保存或储存液体一氧化碳(液化一氧化碳)；第二流动速率控制单元(例如电磁阀)3，用于控制由净化单元提供的液化一氧化碳的流动速率；和气化单元(气体-生产单元)(例如热交换器)4，用于通过在由流动速率控制单元3控制的流动速率下蒸发液体一氧化碳，而生产气体一氧化碳。将由气化单元生产的一氧化碳供送到连接到第一进料管22的缓冲槽(buffertank)6，以保存或储存气体一氧化碳。顺便提及，从净化单元2延伸到缓冲槽6的汽化管21装有第二流动速率控制单元3、气化单元4和流量计(或流量传感器)5，该流量计用于探测由气化单元生产的气体的流动速率，并且用于探测缓冲槽6的内压的第二压力计(或压力传感器)7安装在缓冲槽6上。
来自第一进料管22的一氧化碳通过压缩机(气体加压单元或压缩单元)8加压到预定的压力，并且采用参考流动速率F经过第二进料管23连续地供送到反应体系。顺便提及，反应体系中一氧化碳的消耗流动速率Fc定义成：稳定地被消耗的参考消耗流动速率Fcs和取决于波动因素(例如温度变化)而波动的波动消耗流动速率ΔFcv的总量(Fc＝Fcs+ΔFcv)。在变化反应体系(醋酸-生产设备)中的波动消耗流动速率ΔFcv的情况下，为了确保稳定的反应或操作，将第二进料管23中的参考流动速率F设置成：反应体系中参考消耗流动速率Fcs和反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1(F1＞ΔFcv)的总流动速率(F＝Fcs+F1)。
另外，循环管24从第二进料管23分支并连接到第一进料管22。用于探测加压液相反应体系中气相的压力的第一压力计(或压力传感器)11安装在从循环管24的分支位置的第二进料管23的下游侧(醋酸-生产设备例)。此外，循环管24装有第一流动速率控制单元(例如电磁阀)12，用于响应来自第一压力计11的探测信号而控制循环管24中一氧化碳的流动速率。即，反应体系中气相的压力与波动消耗流动速率ΔFcv成反比；当波动消耗流动速率ΔFcv具有负值(Fc＜Fcs：CO过量)时，压力增加；当波动消耗流动速率ΔFcv具有正值(Fc＞Fcs：CO不足)时，压力降低。为了在反应体系中在预定的压力下进行反应，响应于来自第一压力计11的探测信号，控制安装在循环管24上的第一流动速率控制单元(例如电磁阀)12，以将反应体系中过量的一氧化碳通过循环管24循环到第一进料管22(然后是反应体系)。循环管24中的循环流动速率Fr可以表示为：过量流动速率F1和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率之间的差值(F1-ΔFcv)。
第二进料管23装有用于探测第二进料管的压力的压力计(压力传感器)9，和用于探测一氧化碳流动速率的流量计(或流量传感器)10。另外，排出管25连接到相对于第一流动速率控制单元12的循环管24的上游侧。为了对紧急情况采取措施，排出管装有紧急阀或电磁阀13，用于响应来自附在第二进料管23上的压力计9的探测信号而释放或排出气体。即，紧急电磁阀13总是关闭的，当来自第二进料管23的压力计9的探测信号达到相当于不正常事件(例如，显著增加的压力)的一个异常程度时，电磁阀13响应于异常的探测信号而打开以将过量的气体从排出管25中排出。
在第一进料管22中，控制来自进料单元1的一氧化碳的流动速率以将第二进料管23中一氧化碳的进料速率连同循环管24中的循环流动速率一起保持在参考流动速率F。即，响应于来自用于探测反应体系中气相压力的第一压力计(压力传感器)11的探测信号，通过驱动第一流动速率控制单元12，将循环管24的一氧化碳的流动速率控制到总循环速率Fr(＝F1-ΔFcv，F1＞ΔFcv)，Fr定义为：过量流动速率F1与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总流动速率。换句话说，为了将反应体系的压力保持在参考压力，通过与相对于反应体系中气相参考压力的压力波动相联系的第一流动速率控制单元12控制循环管24的打开和关闭，以在循环管24中的参考循环流动速率F1的基础上将一氧化碳的循环流动速率控制到循环流动速率Fr(＝F1-ΔFcv，F1＞ΔFcv)。
另外，反应体系中气相的压力波动也通过第二进料管23和循环管24传送到第一进料管22和缓冲槽6。借此，通过响应于来自安装在缓冲槽6上的第二压力计7的探测信号而驱动进料单元1的第二流动速率控制单元(例如电磁阀)3，控制液化一氧化碳的流动速率，以采用总的供给流动速率Fsu(Fsu＝Fcs+ΔFcv)从第一进料管22供给一氧化碳，Fsu是参考消耗流动速率Fcs与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总流动速率。即，用来自第一进料管22的一氧化碳调节(或补偿)第二进料管23中相对于参考流动速率F过量或不足量的一氧化碳，以允许第一进料管22中的补充流动速率(Fsu＝Fcs+ΔFcv)与循环管中的循环流动速率(Fr＝F1-ΔFcv)汇集在一起，作为总的流动速率Fsu+Fr(＝Fcs+F1＝F)将汇集的一氧化碳供送到压缩机8，以将第二进料管23中一氧化碳的流动速率控制到参考流动速率F。
因此，可以通过来自气体进料系统的一氧化碳(气体反应物)的进料速率补偿或吸收反应体系中一氧化碳(气体反应物)消耗速率的变化，并且反应可以平稳地进行，一氧化碳的排出几乎为0。因为一氧化碳几乎100％速率用于反应并且因为稳定和连续地生产醋酸，因此在工业上和经济上是极其有利的。而且，一氧化碳到压缩机8的进料速率可以保持在几乎恒定的速率，并且可以减少对压缩机8的负载波动以有效地抑制波动的发生。另外，由于液化一氧化碳被用作进料单元1中的气体进料源，可以通过具有预定可控制变量的第二流动速率控制单元3准确地控制可控制体系(液化一氧化碳)。而且，由于使用液化一氧化碳，可以减小(downsize)蓄水池容积，并且通过与气体一氧化碳进料速率的波动相比，一氧化碳-净化单元(净化柱)2中液体水平的轻微波动(或取出少量)来补充一氧化碳消耗速率的波动ΔFcv，可以减小装置的尺寸，结果是，不必使用大规模的设备。
在这种控制方法或控制装置中，将来自用于探测反应体系中气相压力的压力计11的探测信号送到第一控制单元。该控制单元包括储存电路(或置位电路(setting circuit))，用于储存相对于反应体系中气相参考压力的参考值(临界值)；比较单元(比较电路)，用于将储存电路的参考值(临界值)与来自压力计11的探测信号水平相比较，运算(或操作)单元(运算电路)，用于当比较单元发现探测信号水平偏离了参考值时，在参考值与探测信号水平之间的偏差的基础上计算相对于一氧化碳流动速率的可控制变量；和驱动或开动单元(驱动电路)，用于在由运算单元计算的可控制变量的基础上驱动循环管24的第一流动速率控制单元12。
而且，将来自用于探测缓冲槽6的压力的第二压力计7的探测信号送到第二控制单元。该控制单元包括储存电路(或置位电路)，用于储存相对于第一进料管22中的参考压力的参考值(临界值)；比较单元(比较电路)，用于将储存电路的参考值(临界值)与来自第二压力计7的探测信号水平相比较；运算(或操作)单元(运算电路)，用于当比较单元发现探测信号水平偏离了参考值时，在参考值与探测信号水平之间的偏差的基础上计算或估算相对于一氧化碳补充流动速率的可控制变量；和驱动或开动单元(驱动电路)，用于在由运算单元计算的可控制变量的基础上驱动连接到汽化管(vaporization line)21的第二流动速率控制单元3。
如图2中所示，在步骤S1中，当响应起始信号而驱动控制单元(或控制装置)时，基于来自第一压力计11的探测信号和相对于储存电路的参考压力的参考值(临界值)，区分反应体系中气相的压力是否发生变化。当探测信号水平通过压力波动偏离了参考值(临界值)时，在由运算电路计算的可控制变量的基础上，在步骤S2中驱动和控制第一流动速率控制单元，并且在步骤S3中，区分驱动速率(或量)是否达到可控制变量(Fr＝F1-ΔFcv)。而且，当在步骤S2中驱动第一流动速率控制单元时，基于来自第二压力计7的探测信号和相对于储存电路参考压力的参考值(临界值)，区分缓冲槽6中气相的压力是否发生变化。当探测信号水平通过压力波动偏离了参考值(临界值)时，在由运算电路计算的可控制变量的基础上，在步骤S5中驱动和控制第二流动速率控制单元，并且在步骤S6中，区分驱动速率(或量)是否达到可控制变量(Fsu＝Fcs+ΔFcv)。
在步骤S3和S6中驱动速率没有达到可控制变量的情况下，还继续驱动控制单元。在步骤S3和S6中，驱动速率达到了可控制变量而停止驱动控制的操作，并且，在步骤S7中，区分操作是否应该停止(即，是否应该通过控制装置终止流动速率控制)。在流动速率控制不会终止的情况下，区分气相的压力是否通过返回到步骤S1而波动。
可以在这样的基础上决定终止步骤S7中流动速率控制的必要性：流动速率是否达到相对于时间基础(例如累积的操作时间)的参考值或相对于作为指数的流动速率基础(例如通过流动速率10累积的流动速率)的参考值。
顺便提及，在本发明中，进料管可以包括多根进料管，并且气体反应物的流动速率可以通过至少一根进料管进行控制。例如，进料管可以包括用于采用参考消耗流动速率将气体反应物供送到反应体系的管，和用于采用波动消耗流动速率供送气体反应物的管(用于波动消耗速率的专用进料管)。而且，压缩机(加压装置)也可以包括多根以串联和/或并联排列而设置的压缩机。另外，循环管也可以包括多根管，并且可以通过至少一根循环管控制流动速率。而且，循环管可以从用于将气体反应物供送到反应釜的进料管(特别是第二进料管)分支，并且如果必要的话，可以通过冷凝器或其他连接到反应釜。
基于(或参考)反应体系中气相的压力波动，可以通过采用压力波动与气体反应物消耗速率之间的相关性而进行流动速率控制，并且可以将来自气体进料系统的气体反应物的进料速率连同循环管中气体反应物的循环流动速率一起控制，以实现采用预定的参考流动速率将气体反应物的进料通过进料管供送到反应体系。更特别的是，为了通过来自气体进料系统的气体反应物的进料速率补充或吸收反应体系中气体反应物的消耗速率波动，以实现气体反应物的排出基本为0，如上所述，有利的是：通过控制单元(或控制装置)分别控制与气体反应物的波动消耗速率相联系或相关的循环管中气体反应物的流动速率和从进料单元到进料管的气体反应物的流动速率，以采用参考流动速率F将从进料管和循环管汇集的气体反应物连续地供送到反应体系，F定义为：反应体系中参考消耗流动速率Fcs和反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv过量的过量流动速率F1的总流动速率。参考流动速率F仅仅具有相对于如上所述的参考消耗流动速率Fcs剩余或过量的速率F1，并且消耗流动速率Fc的反应物的消耗伴随有参考消耗流动速率Fcs和波动消耗流动速率ΔFcv(F1＞ΔFcv)。
顺便提及，流动速率的控制流(control flow)并不限于特定的上述实施方案，可以使用各种控制流。例如，不必并行操作：步骤S2和步骤S5中控制单元的驱动或控制操作与步骤S3和步骤S6中的区别操作。控制流可以包括，例如，用于通过基于来自第一压力计11的探测信号控制第一流动速率控制单元12，而控制循环管的循环流动速率的控制流，和用于基于来自第二压力计7的探测信号，独立于来自第一压力计11的探测信号，控制第二流动速率单元3，而控制第一进料管中的流动速率的控制流。这些独立的控制系统可以同时或并行地控制每一流动速率。
而且，第二流动速率控制单元可以这样控制：通过响应于来自第一压力计的探测信号而控制第一流动速率控制单元，和通过响应于来自第一压力计的探测信号，基于来自第二压力计的探测信号区别或对比探测是否引起了压力波动。
另外，反应体系中气相的压力波动传送到缓冲槽6，并且来自第一压力计11的探测信号(或反应体系的压力波动)与通过第二流动速率控制单元3控制的变量之间存在有关联性。根据本发明，可以相对于反应体系中气相的压力波动(即，参照来自第一压力计11的探测信号)，不采用来自第二压力计7的探测信号，而控制第一流动速率控制单元12和第二流动速率控制单元3。换句话说，可以通过下列步骤进行流动速率控制：采用至少第一压力传感器探测反应体系中气相的压力，和响应于来自第一压力传感器的探测信号，用控制单元控制进料管的流动速率和循环管的流动速率。而且，在使用第一压力传感器控制进料管流动速率和循环管流动速率的情况下，通过第二流动速率控制单元的控制可以这样进行：考虑到从循环管到进料管的气体反应物的到达时间或其他因素，通过从驱动第一流动速率单元开始采用预定的衰减时间常数(预定的时间延迟)进行驱动。
本发明的优选方法或装置包括：第一压力传感器，用于探测反应体系中气相的压力；第一流动速率控制单元，用于控制或调节循环管中气体反应物的流动速率；第二压力传感器，用于探测相对于连接到进料管的加压装置为上游侧的气相(与循环管相联系的空间的气相，例如进料单元或第一进料管的气相)的压力波动；和第二流动速率控制单元，用于响应来自第二压力传感器的探测信号而控制或调节第一进料管中气体反应物的流动速率。另外，该方法或装置包括控制单元，用于响应来自第一和第二压力传感器的探测信号，通过第一和第二流动速率-控制单元控制流动速率。该控制单元驱动或开动第一流动速率控制单元，以将循环管的一氧化碳的流动速率控制到总循环速率Fr，Fr是过量流动速率F1与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总流动速率，并驱动或开动第二流动速率控制单元，以将从气体进料系统到第一进料管的一氧化碳的流动速率控制到总的供给流动速率Fsu，Fsu对应于：参考消耗流动速率Fcs与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总流动速率。这种控制单元确保了：使用来自第一进料管的一氧化碳，有效调节或补充了第二进料管中相对于参考流动速率F过量或不足量的一氧化碳。
可以在用于将由气体进料源提供的气体反应物供送到加压装置(特别是从缓冲槽通到加压装置)的进料系统中实际探测气体进料系统中气相的压力波动。例如，可以通过不仅安装在缓冲槽上而且连接到第一进料管的合适位置的压力计探测压力波动。
气体进料源可以不限于液化的气体，其可以是汽化的气体。使用液体(或液化反应物)确保了显著地减少体积上的可控制变量并且因为源是液态的而实现了准确的流动速率控制。而且，液化反应物确保了压实与气体一氧化碳相比的储存体积(reserve volume)，并且确保了补充少量供给所面临的波动的气体消耗速率。即，可以用一氧化碳-净化单元(净化柱)中液体水平的轻微波动补充气体消耗速率的波动，使得不需要大规模的设备。因此，通过使用控制单元，可以响应于来自压力传感器的探测信号，由第二流动速率控制单元(更进一步是净化柱中液体水平的高度)将液化反应物的流动速率高度准确地控制到作为汽化气体反应物的补充流动速率Fsu，以在第二进料管中，对相对于参考流动速率F过量或不足量的一氧化碳提供补偿量的一氧化碳。
关于流量控制，各种工艺控制模式或形式例如反馈控制可以用于流动速率的控制，这种工艺控制作用的例子包括：比例控制作用(P控制作用)，用它以相对于流动速率与参考流动速率的偏差成比例地控制可控变量；积分(integral)控制作用(I控制作用)，用它以通过或依靠对流动速率偏差进行积分而控制可控变量；微分(differential)控制作用(D控制作用)，用它以根据流动速率偏差的变化而控制可控变量，上述作用结合的作用(例如，PI作用、PD作用和PID作用)。例如，根据I作用，相对于参考流动速率的流动速率偏差可以在每一进料管和循环管中预定的时间段而分别积分，并且当流动速率偏差的积分量达到预定的流动速率时，可以控制每一管中气体反应物的流动速率。
在加压反应体系(特别是液相加压反应体系)中，波动消耗流动速率ΔFcv根据各种波动因素(例如反应体系中的温度波动，和催化剂的用量)而显著地变化。特别地，在工业生产设备中，反应温度的轻微变化导致气体反应物(例如一氧化碳)的大量放出(或排出)。即使在这样的反应体系中，本发明也实现了达到气体反应物的放出基本为0的工业上有利的反应体系。
本发明可以应用到各种工艺，所述工艺包括：连续地将气体反应物通过进料管从气体进料系统供送到加压反应体系和将反应体系中剩余(或过量)的气体反应物通过循环管从进料管循环到反应体系。工艺的反应包括，例如，使用一氧化碳的羰基化反应、使用气体氧化物(例如氧气或臭氧)的氧化反应、加氢还原反应(hydrogen reduction reaction)，和使用气体反应物[例如，二氧化碳、氧化氮、氧化硫(例如二氧化硫)、卤素，或卤化物]的各种其他反应。可以根据反应类型选择反应物，但并不特别限制于特定的一种。例如，用于羰基化反应的组分的例子包括：一氧化碳和醇(例如C1-10烷基醇例如甲醇)或其衍生物(例如羧酸酯，如醋酸甲酯、C1-10烷基碘化物如碘甲烷、二C1-6烷基醚如甲醚)的组合[用于生产羧酸(例如醋酸)或其衍生物]；一氧化碳、烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯、丙二烯)，和氢气的组合[用于生产醛(例如乙醛)]；一氧化碳、烯烃，和水的组合(用于生产羧酸)；一氧化碳、烯烃，和醇的组合(用于生产羧酸酯)；一氧化碳、炔(例如乙炔、甲基乙炔)，和水的组合[用于生产不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸)]；一氧化碳、炔，和醇(例如甲醇)的组合[用于生产不饱和羧酸酯(例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯)]；一氧化碳、醇，和氧气的组合(用于生产二酯碳酸盐)；以及其他。
优选的加压反应体系包括：用于通过使用一氧化碳和作为液体反应物的醇，优选C1-4醇或其衍生物(例如甲醇、醋酸甲酯、甲基碘化物，和二乙基醚)而获得羧酸或其衍生物(例如羧酸酐)的反应体系；特别是用于在羰基化催化体系的存在下，通过使甲醇与一氧化碳在液相反应体系中反应而生产醋酸或其衍生物的液相加压反应体系。
可以根据羰基化反应的类型选择上述的羰基化催化剂。羰基化催化剂包括，例如过渡金属系列的催化剂如铑催化剂、铱催化剂、铂催化剂、钯催化剂、铜催化剂、镍催化剂和钴催化剂。羰基化催化剂可以通过结合助催化剂或促进剂(accelerator)例如碱金属卤化物(如碘化锂)、卤化氢(如碘化氢)和烷基卤化物(如碘甲烷)而用作催化体系。而且，为了生产(甲基)丙烯酸或其酯等，胺(例如链胺或环叔胺)或有机磺酸(例如烷基磺酸如甲磺酸或其盐)可以用作助催化剂或促进剂。
一氧化碳可以用作纯的气体或者可以用通过惰性气体(例如氮气、氦，和二氧化碳)稀释而使用。可以根据反应的类型或模式等合适地选择反应体系中一氧化碳的分压。例如，为了通过醇的羰基化反应生产羧酸，反应体系中一氧化碳的分压为，例如，约200-3000KPa，优选约400-1500KPa，更优选约500-1000KPa。
在装有加压反应系统的羰基化反应体系中，可以根据反应的类型或模式合适地选择反应压力和温度，反应压力可以为，例如，约1000-5000KPa(如约1500-4000KPa)，反应温度可以为，例如，约100-250℃(优选约150-220℃，更优选约170-200℃)。
根据本发明，反应体系中气体反应物消耗速率的波动可以由来自气体进料系统的气体反应物的进料速率补充或吸收，以确保在加压反应体系中将气体反应物(例如一氧化碳)有效地用于反应。特别地，即使在气体反应物的过量流动速率被送入的加压反应体系中，气体反应物的排出或释放基本可以抑制到零排出，导致了气体反应物在经济上有利的反应。另外，在相对于参考流动速率为过量的气体反应物被连续供送到反应体系的工业加压反应体系(例如羰基化反应体系)中，即使当一氧化碳的消耗量在反应体系中波动时，也可以有效地将气体反应物用于反应。更进一步，基于羰基化设备(例如醋酸-生产设备)中的波动因素，本发明确保了在气体反应物的生产设备中气体反应物的进料速率的控制并实现了羰基化设备和气体反应物生产设备的统一管理。
                          工业实用性
本发明优选应用于使用气体反应物的各种工艺或设备，例如，通过采用羰基化反应生产羧酸或其衍生物的工艺或设备。
                            实施例
下列实施例意在更详细地描述本发明，并且决不应该解释成限定本发明的范围。
对比例
在与图1有关的图3的工艺流程(process flow)中，分别用流量计和压力计测量用于将一氧化碳送到醋酸生产工艺的系统中的流动速率和压力，流量计和压力计连接或安装到下列管：
(1)汽化管21，
(2)从与循环管24的连接位置(juncture site)，第一进料管22的下游侧，
(3)从循环管24的分支位置(branched site)，第二进料管23的上游侧，
(4)从循环管24的分支位置，第二进料管23的下游侧，
(5)从与排出管25的连接位置，循环管24的上游侧，
(6)排出管25，和
(7)从与排出管25的连接位置，循环管24的下游侧。
液相反应体系中的羰基化反应这样进行：在一氧化碳的参考分压为700-755kPa、参考压力为2775kPa，和参考温度为187.5℃下，通过将由压缩机加压的3236kPa的加压一氧化碳供送到反应釜与采用294kPa的压力从第一进料管供给一氧化碳，以及采用29kg/H(kg/小时)的流动速率将甲醇供送到反应釜。在液相中的碘化铑浓度为550-600ppm、碘甲烷浓度为12-13wt％、碘化锂浓度为4.7-4.9wt％、醋酸甲酯浓度为1.5-1.7wt％，和水浓度为7.8-8.0wt％下进行反应。而且，随着连续从反应釜中取出，部分所得的反应产物被供送到闪蒸柱(distillation vessel)，并且由闪蒸柱(含有催化剂等)分离的高沸点组分返回到反应釜。另外，由闪蒸柱分离的低沸点组分被供送到净化柱，并且由净化柱(含有碘甲烷等)分离的低沸腾组分返回到反应釜。
至于流动速率控制，为了通过在恒定的流动速率(21.8Nm3/H)下从第一进料管供给一氧化碳流而将第二进料管的压力保持到大约恒定的压力(3236kPa)，由压力计9探测反应体系中气相的压力波动，并且响应于探测信号而驱动排出管25的流动速率控制阀13，且基于来自流量计10的信号将流动速率维持或保持在23Nm3/H，且过量的一氧化碳随着从排出管25中排出而燃烧。
实施例
在图3所示的工艺流程中，以与对比例中同样的方式进行反应，除了通过下列步骤补充对应于反应釜中气相压力波动的一氧化碳的量或速率。用压力计11探测反应体系中气相的压力波动，响应于探测信号而驱动第一流动速率控制单元12，以将循环管中的循环流动速率控制到一流动速率(Fr＝F1-ΔFcv)，用安装在缓冲槽6上的压力传感器7探测压缩机8入口侧的压力波动，并且响应于探测信号而驱动第二流动速率控制单元3，以将来自第一进料管的一氧化碳的进料流动速率控制到一流动速率(Fsu＝Fcs+ΔFcv)。为了减少对压缩机的负载波动(load fluctuation)，将循环管和第一进料管合并的一氧化碳的压力设置到294kPa的大约恒定的压力。而且，在通过安装到第二进料管的压力计9探测到反常或异常压力的情况下，驱动连接到排出管25的流动速率控制阀13，以将过量的一氧化碳随着从排出管25中排出而燃烧。
结果示于表1中。关于一氧化碳的流动速率，通过假设从一氧化碳-生产设备的第一进料管供给的一氧化碳的流动速率为“100”来表示每根管中一氧化碳的流动速率。
                      表1
  对比例   实施例
汽化管(1)   流动速率   100   98.6-101.4
压力(kPa) 294 294
 第一进料管(2)   流动速率   105.5   105.5
  压力(kPa) 294 294
  流动速率   105.5   105.5
 第二进料管(3)   压力(kPa) 3236 3236
 第二进料管(4)   流动速率   97.2-100   98.6-101.4
  压力(kPa) 3138 3138
 循环管(5)   流动速率   5.5-8.3   4.1-6.9
  压力(kPa) 3236 3236
 排出管(6)   流动速率   0-2.8   0
  压力(kPa) - -
 循环管(7)   流动速率   5.5   4.1-6.9
  压力(kPa) 294 294
与上述对比例相比，实施例的方法通过响应于反应体系的压力波动而控制第一进料管的流动速率和循环管的流动速率，明确地将一氧化碳的排出减少到基本为0，以使得有效地使用一氧化碳用于羰基化反应。

Claims (12)

1.一种控制方法，其包括：
连续地将气体反应物通过进料管从气体进料系统供送到加压反应体系，和
将反应体系中过量的气体反应物经过循环管从进料管循环到反应体系，
其中基于反应体系中气相的压力波动，控制循环管中气体反应物的循环流动速率和来自气体进料系统的气体反应物的进料流动速率，并且采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供送到反应体系。
2.根据权利要求1的控制方法，其中采用参考流动速率F将进料管和循环管中汇集的气体反应物连续地供送到反应体系，F定义为：反应体系中参考消耗流动速率Fcs与反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv为过量的过量流动速率F1的总流动速率。
3.根据权利要求1的控制方法，其中气体进料系统的气体进料源为液态，并且通过来自气体进料系统的气体反应物的进料速率补充或吸收反应体系中气体反应物的消耗速率波动。
4.根据权利要求1的控制方法，其中基于反应体系中气相的压力波动，控制循环管中气体反应物的循环流动速率，并且基于气体进料系统中气相的压力波动，控制来自气体进料系统的气体反应物的进料流动速率，以采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供送到反应体系。
5.根据权利要求1的控制方法，其包括：
连续地将作为加压反应体系组分的醇供送到含有羰基化催化体系的液相加压反应体系，
将作为气体反应物的一氧化碳经过第一进料管供送到压缩机，
采用参考流动速率F连续地将由压缩机加压的一氧化碳经过第二进料管供送到反应体系，和
经过从第二进料管分支的循环管，在第一进料管中汇集反应体系中过量的一氧化碳，以在反应体系中通过羰基化反应连续地生产羧酸，
其中采用参考流动速率F将第一进料管与循环管合并的一氧化碳经过第二进料管连续地供送到反应体系，F定义为：反应体系中参考消耗流动速率Fcs与反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv为过量的过量流动速率F1的总速率；响应于反应体系的气相的压力波动，将循环管的一氧化碳的流动速率控制到总循环速率Fr，Fr定义为：过量流动速率F1与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率；响应于气体进料系统的气相的压力波动，将从气体进料系统到第一进料管的一氧化碳的流动速率控制到：参考消耗流动速率Fcs和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总的供给流动速率Fsu，以通过来自第一进料管的一氧化碳在第二进料管中调节相对于参考流动速率F的过量或不足的一氧化碳。
6.根据权利要求1的控制方法，其中反应体系包括加压反应体系，在该加压反应体系中，通过作为气体反应物的一氧化碳与作为加压反应体系组分的C1-4醇或其衍生物的反应生产羧酸或其衍生物。
7.根据权利要求1的控制方法，其中反应体系包括液相加压反应体系，用于通过在羰基化催化剂体系存在下使作为加压反应体系组分的甲醇与作为气体反应物的一氧化碳在液相中反应而生产醋酸或其衍生物。
8.一种控制装置，其包括：
进料管，用于将气体反应物供送到加压反应体系，
进料单元，用于将气体反应物供送到进料管，
设置在进料管上的加压装置，用于加压来自进料单元的气体反应物，
循环管，用于将反应体系中过量的气体反应物循环到反应体系，和
控制单元，用于控制循环管中气体反应物的流动速率和基于反应体系中气相的压力波动而控制从进料单元到进料管的气体反应物的进料速率，以采用预定的参考流动速率将气体反应物经过进料管供送到反应体系。
9.根据权利要求8的控制装置，其中所述控制单元包含第一流动速率控制单元和第二流动速率控制单元；
所述控制装置包括：
第一压力传感器，用于探测反应体系中气相的压力，
第一流动速率控制单元，用于响应来自第一压力传感器的探测信号而控制循环管中气体反应物的流动速率，
第二压力传感器，用于探测相对于加压装置为上游侧的气相的压力波动，和
第二流动速率控制单元，用于响应来自第二压力传感器的探测信号而控制进料管中气体反应物的流动速率。
10.根据权利要求8的控制装置，其中所述控制单元包含第一流动速率控制单元、第二流动速率控制单元和第三控制单元；
该控制装置包括：
第一进料管，用于将作为气体反应物的一氧化碳供送到作为加压装置的压缩机，
第二进料管，用于将由压缩机加压的一氧化碳连续地供送到加压反应体系，
从第二进料管分支的循环管，用于在第一进料管中汇集反应体系中过量的一氧化碳，从而采用参考流动速率F将第一进料管和循环管合并的一氧化碳经过第二进料管连续地供送到反应体系，F定义为：反应体系中参考消耗流动速率Fcs与反应体系中相对于波动消耗流动速率ΔFcv为过量的过量流动速率F1的总速率，
其还包括：
第一压力传感器，用于探测反应体系中气相的压力，
第一流动速率控制单元，用于控制循环管中一氧化碳的流动速率，
第二压力传感器，用于探测第一进料管中的压力，
第二流动速率控制单元，用于控制第一进料管中一氧化碳的流动速率，和
第三控制单元，用于通过响应来自第一压力传感器的探测信号而驱动第一流动速率控制单元，将循环管中一氧化碳的流动速率控制到总循环速率Fr，Fr定义为：过量流动速率F1与相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率；并且通过响应来自第二压力传感器的探测信号而驱动第二流动速率控制单元，将从作为进料单元的气体进料系统到第一进料管的一氧化碳的流动速率控制到总的供给流动速率Fsu，Fsu定义为：参考消耗流动速率Fcs和相当于波动消耗流动速率ΔFcv的流动速率的总速率，以用来自第一进料管的一氧化碳在第二进料管中调节相对于参考流动速率F过量或不足量的一氧化碳。
11.根据权利要求8的控制装置，其中
所述进料管包含第一进料管和第二进料管；
所述控制单元包含第二流动速率控制单元和第三控制单元；
用于将作为气体反应物的一氧化碳供送到第一进料管的进料单元包括：
净化单元，用于储存液体一氧化碳，
第二流动速率控制单元用于控制从净化单元供给的液体一氧化碳的流动速率，
气化单元，用于采用由第二流动速率控制单元控制的流动速率，由液体一氧化碳生产气体一氧化碳，
缓冲槽，用于储存气化单元中所生产的气体一氧化碳，和
第二压力传感器，用于探测缓冲槽或第一进料管的压力波动，以及
从而，响应来自第二压力传感器的探测信号，所述的第三控制单元通过第二流动速率控制单元控制液体一氧化碳的流动速率，以在第二进料管中调节相对于预定的参考流动速率F为过量或不足量的一氧化碳。
12.根据权利要求10或11的控制装置，其用于将一氧化碳-生产设备中生产的作为气体反应物的一氧化碳供送到羰基化设备的加压羰基化反应体系，其中该控制装置基于羰基化设备中反应体系的压力波动，控制来自一氧化碳-生产设备的一氧化碳的进料速率。
CNB038047705A 2002-02-27 2003-02-26 气体反应物的进料控制方法和控制装置 Expired - Lifetime CN1319636C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002051797A JP4245298B2 (ja) 2002-02-27 2002-02-27 気体反応成分の供給制御方法および制御装置
JP51797/2002 2002-02-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1638855A CN1638855A (zh) 2005-07-13
CN1319636C true CN1319636C (zh) 2007-06-06

Family

ID=27764322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038047705A Expired - Lifetime CN1319636C (zh) 2002-02-27 2003-02-26 气体反应物的进料控制方法和控制装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7381837B2 (zh)
EP (1) EP1484104B1 (zh)
JP (1) JP4245298B2 (zh)
KR (1) KR100929479B1 (zh)
CN (1) CN1319636C (zh)
AU (1) AU2003220831A1 (zh)
TW (1) TWI273100B (zh)
WO (1) WO2003072236A1 (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8519182B2 (en) * 2010-10-18 2013-08-27 Lyondell Chemical Technology, L.P. Acetic acid production process
AU2013207783B2 (en) 2012-01-13 2017-07-13 Lummus Technology Llc Process for providing C2 hydrocarbons via oxidative coupling of methane and for separating hydrocarbon compounds
US9969660B2 (en) 2012-07-09 2018-05-15 Siluria Technologies, Inc. Natural gas processing and systems
US9598328B2 (en) 2012-12-07 2017-03-21 Siluria Technologies, Inc. Integrated processes and systems for conversion of methane to multiple higher hydrocarbon products
WO2015081122A2 (en) 2013-11-27 2015-06-04 Siluria Technologies, Inc. Reactors and systems for oxidative coupling of methane
US10301234B2 (en) 2014-01-08 2019-05-28 Siluria Technologies, Inc. Ethylene-to-liquids systems and methods
EP3097068A4 (en) 2014-01-09 2017-08-16 Siluria Technologies, Inc. Oxidative coupling of methane implementations for olefin production
US10377682B2 (en) 2014-01-09 2019-08-13 Siluria Technologies, Inc. Reactors and systems for oxidative coupling of methane
CN103756900B (zh) * 2014-02-10 2015-07-22 北京化工大学 酶反应设备及酶反应体系水含量的自动控制方法
KR101610476B1 (ko) * 2014-06-27 2016-04-20 현대자동차주식회사 차량 화재 발생시 수소 탱크 안전성 경보 장치 및 방법
US10793490B2 (en) 2015-03-17 2020-10-06 Lummus Technology Llc Oxidative coupling of methane methods and systems
US9334204B1 (en) 2015-03-17 2016-05-10 Siluria Technologies, Inc. Efficient oxidative coupling of methane processes and systems
US20160289143A1 (en) 2015-04-01 2016-10-06 Siluria Technologies, Inc. Advanced oxidative coupling of methane
US9328297B1 (en) 2015-06-16 2016-05-03 Siluria Technologies, Inc. Ethylene-to-liquids systems and methods
EP3362425B1 (en) 2015-10-16 2020-10-28 Lummus Technology LLC Separation methods and systems for oxidative coupling of methane
WO2017180910A1 (en) 2016-04-13 2017-10-19 Siluria Technologies, Inc. Oxidative coupling of methane for olefin production
CN106190271A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 河南利源化工科技有限公司 一种对煤焦油加氢装置放散氢气的回收方法
WO2018118105A1 (en) 2016-12-19 2018-06-28 Siluria Technologies, Inc. Methods and systems for performing chemical separations
RU2764097C2 (ru) 2017-05-23 2022-01-13 Люммус Текнолоджи Ллс Интеграция окислительного сочетания в метановые установки
RU2020102298A (ru) 2017-07-07 2021-08-10 Люммус Текнолоджи Ллс Системы и способы окислительного сочетания метана
CN109529722B (zh) * 2018-12-20 2021-07-13 山东玉皇化工有限公司 一种低沸点物料向高压装置连续进料的方法与装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5681536A (en) * 1979-12-06 1981-07-03 Ube Ind Ltd Preparation of oxalic diester
EP0573920A2 (en) * 1992-06-12 1993-12-15 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Process for the manufacture of tetrachloroethylene
CN1213668A (zh) * 1997-09-05 1999-04-14 三井化学株式会社 气相聚合装置中控制气体流量的方法及该气相聚合装置
JP2000095723A (ja) * 1998-09-03 2000-04-04 Bp Chem Internatl Ltd カルボニル化方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3563887A (en) * 1968-10-25 1971-02-16 Gulf Research Development Co Asphaltene hydrodesulfurization with small catalyst particles disposed in a guard chamber-main reactor system
US3845121A (en) 1971-11-10 1974-10-29 Monsanto Co Process for separating carbonylation products from reaction mixture without catalyst decomposition
IN160886B (zh) 1983-04-25 1987-08-15 Babcock & Wilcox Co
GB9306409D0 (en) 1993-03-26 1993-05-19 Bp Chem Int Ltd Process
FR2726557B1 (fr) 1994-11-04 1996-12-20 Rhone Poulenc Chimie Procede de preparation d'acides carboxyliques par carbonylation en presence de rhodium
US6348278B1 (en) * 1998-06-09 2002-02-19 Mobil Oil Corporation Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells
JP2000025723A (ja) 1998-07-02 2000-01-25 Fumio Sonoda 袋保持枠
US6602628B2 (en) * 2000-03-24 2003-08-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for fuel cell
JP3678118B2 (ja) * 2000-06-01 2005-08-03 日産自動車株式会社 燃料改質システム
JP5069827B2 (ja) * 2001-02-28 2012-11-07 株式会社ダイセル 反応制御方法および制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5681536A (en) * 1979-12-06 1981-07-03 Ube Ind Ltd Preparation of oxalic diester
EP0573920A2 (en) * 1992-06-12 1993-12-15 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Process for the manufacture of tetrachloroethylene
CN1213668A (zh) * 1997-09-05 1999-04-14 三井化学株式会社 气相聚合装置中控制气体流量的方法及该气相聚合装置
JP2000095723A (ja) * 1998-09-03 2000-04-04 Bp Chem Internatl Ltd カルボニル化方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003220831A1 (en) 2003-09-09
EP1484104B1 (en) 2014-05-21
EP1484104A1 (en) 2004-12-08
JP2003251167A (ja) 2003-09-09
WO2003072236A1 (fr) 2003-09-04
US20050154228A1 (en) 2005-07-14
US7381837B2 (en) 2008-06-03
CN1638855A (zh) 2005-07-13
KR100929479B1 (ko) 2009-12-02
EP1484104A4 (en) 2008-03-12
TW200303857A (en) 2003-09-16
KR20040086448A (ko) 2004-10-08
TWI273100B (en) 2007-02-11
JP4245298B2 (ja) 2009-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1319636C (zh) 气体反应物的进料控制方法和控制装置
CN1232494C (zh) 控制反应的方法及控制装置
US10519089B2 (en) Method and apparatus for carbonylating methanol with acetic acid enriched flash stream
US9446363B2 (en) Methanol carbonylation system with multiple absorber feed options
CN1138748C (zh) 羰基化方法
CN1656053B (zh) 乙酸生产方法
CN1295998A (zh) 生产乙酸的方法
US7371313B2 (en) On-site generation, purification, and distribution of ultra-pure anhydrous ammonia
US8637698B2 (en) Production of acetic acid with an increased production rate
CN1299804A (zh) 生产乙酸的方法
JP2017014200A (ja) 酢酸を製造するための排出装置ベースの反応器及びポンプアラウンドループ
CN103153934B (zh) 以提高的生产率生产乙酸
CN100577624C (zh) 乙酸的制备工艺
CN115819217A (zh) 一种甲醇连续反应制备乙酸的工艺方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Osaka Japan

Patentee after: DAICEL Corp.

Address before: Osaka Japan

Patentee before: DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, Ltd.

CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20070606

CX01 Expiry of patent term