DE1115234B - Process for the preparation of acetic acid or its mixture with methyl acetate - Google Patents

Process for the preparation of acetic acid or its mixture with methyl acetate

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DE1115234B DEB56372A DEB0056372A DE1115234B DE 1115234 B DE1115234 B DE 1115234B DE B56372 A DEB56372 A DE B56372A DE B0056372 A DEB0056372 A DE B0056372A DE 1115234 B DE1115234 B DE 1115234B
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Description

Verfahren zur Herstellung von Essigsäure oder deren Gemisch mit Methylacetat Es ist bekannt, daß man durch Umsetzung von Methanol oder Methylacetat mit Kohlenoxyd unter Druck und bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Katalysatoren Essigsäure oder deren Gemische mit Methylacetat erhalten kann. Man führt die Reaktion zweckmäßig in Gegenwart von Wasser durch und benutzt als Katalysatoren carbonylbildende Metalle der Eisengruppe oder deren Verbindungen und elementares oder chemisch gebundenes Halogen, vorteilhaft Jod oder eine Jodverbindung. Process for the preparation of acetic acid or its mixture with methyl acetate It is known that by reacting methanol or methyl acetate with carbon oxide acetic acid under pressure and at elevated temperature in the presence of catalysts or mixtures thereof with methyl acetate. The reaction is carried out appropriately in the presence of water and uses carbonyl-forming metals as catalysts the iron group or its compounds and elementary or chemically bound Halogen, advantageously iodine or an iodine compound.

Die Durchführung der Reaktion im technischen Maßstab zeigte, daß durch Nebenreaktionen Kohlendioxyd und Methan entstehen. Diese Inertgase reichern sich bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens im Kohlenoxyd an, das im Interesse einer möglichst guten Begasung des Reaktionsraumes meist im Kreis geführt wird, und verursachen dadurch eine erhebliche Verlangsamung der Reaktion. Zur Entfernung der Inertgase muß daher ständig ein Anteil des Reaktionsgases als Abgas aus dem Reaktionsraum herausgenommen werden. Carrying out the reaction on an industrial scale showed that side reactions produce carbon dioxide and methane. These inert gases enrich when the process is carried out continuously in the carbon monoxide, which is in the interest the best possible aeration of the reaction space is usually carried out in a circle, and thereby cause a considerable slowdown in the reaction. To the distance the inert gases must therefore always have a proportion of the reaction gas as exhaust gas from the Reaction chamber can be removed.

Es zeigte sich, daß mit diesem Abgas auf Grund ihrer hohen Flüchtigkeit wertvolle Bestandteile des Reaktionsgemisches, wie Methyljodid, Methylacetat, Dimethyläther und Acetaldehyd, verlorengehen, was niedrigere Ausbeuten an Essigsäure, bezogen auf das eingesetzte Methanol, und höhere Katalysatorverluste, vor allem an Jod, zur Folge hat und außerdem die Weiterverwendung des Abgases, z. B. zur Energieerzeugung, erschwert. Die im Abgas enthaltenen Substanzen können durch Auswaschen mit Wasser oder durch Tiefkühlung nur zum Teil aus diesem gewonnen werden. It was found that with this exhaust gas due to its high volatility valuable components of the reaction mixture, such as methyl iodide, methyl acetate, dimethyl ether and acetaldehyde, are lost, resulting in lower yields of acetic acid on the methanol used, and higher catalyst losses, especially iodine, has the consequence and also the further use of the exhaust gas, z. B. for power generation, difficult. The substances contained in the exhaust gas can be washed out with water or can only be partially obtained from this by deep-freezing.

Es wurde nun gefunden, daß man Essigsäure oder deren Gemisch mit Methylacetat durch Umsetzung von Methanol oder Methylacetat mit Kohlenoxyd bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart von Katalysatoren besonders vorteilhaft erhält und gleichzeitig Verluste an den obenerwähnten wertvollen Bestandteilen durch die Abgase weitgehend vermeidet, wenn man das zur Entfernung der entstandenen Inertgase entnommene Abgas bei niedriger Temperatur und niederem Druck mit einem Teil oder der ganzen Menge des zur Umsetzung benötigten Methanols oder Methylacetats in Berührung bringt und dieses zusammen mit den aufgenommenen Stoffen in den Reaktionsraum einführt. Auf diese Weise werden fast alle im Abgas enthaltenen organischen Verbindungen im Methanol gelöst und so der Synthese wieder zugeführt. Alle Schwierigkeiten, die bei einer Tiefkühlung des Abgases durch Eisbildung und bzw. oder beim Waschen mit reaktionsfremden Lösungs- mitteln durch die dann notwendige Aufarbeitung des verwendeten Lösungsmittels entstehen können, werden dadurch vermieden. It has now been found that you can use acetic acid or a mixture thereof Methyl acetate by reacting methanol or methyl acetate with carbon oxide at increased Temperature and elevated pressure in the presence of catalysts are particularly advantageous and at the same time losses of the valuable components mentioned above the exhaust gases largely avoided if one removes the resulting inert gases withdrawn exhaust gas at low temperature and low pressure with a part or the whole amount of the methanol or methyl acetate required for the reaction in contact brings and introduces this together with the absorbed substances into the reaction chamber. In this way, almost all organic compounds contained in the exhaust gas are in the Dissolved methanol and thus fed back into the synthesis. All the trouble that when the exhaust gas is frozen by ice formation and / or when washing with non-reactive solution average through the then necessary processing of the used Solvents can be avoided.

Das Auswaschen des Abgases wird zweckmäßig bei einer Temperatur von - 30 bis + 30° C durchgeführt. Es können jedoch auch tiefere oder höhere Temperaturen angewendet werden. Die gegebenenfalls erforderliche Abkühlung kann in bekannter Weise, z. B. durch Wärmeaustausch des Methanols mit einer gekühlten Salzlösung oder mit einer niedrigsiedenden Kühlflüssigkeit, z. B. Ammoniak, bewirkt werden. Ein großer Teil der für das Verfahren notwendigen Energie für die Abkühlung der Lösung kann durch Wärmeaustausch zwischen der dem Waschturm zugeführten und der abgeführten Flüssigkeit gewonnen werden. Das Auswaschen kann bei Normaldruck oder bei erhöhtem Druck bis 10 atü erfolgen. Zweckmäßig wird bei dem Druck gewaschen, auf den das Reaktionsgemisch nach dem Verlassen des Reaktionsraumes entspannt wird. Liegt dieser Druck über 1 atü, so wird beim Entspannen der Waschlösung und des Reaktionsgemisches von dem im Waschturm herrschenden Druck auf Normaldruck nochmals Gas frei. Auch dieses Gas kann mit Methanol gewaschen und die Lösung in das Reaktionsgefäß zurückgeführt werden. Das den Waschturm verlassende, auf Normaldruck entspannte Abgas enthält noch Methanoldampf. Dieses Methanol kann anschließend durch Waschen mit Wasser aus dem Abgas entfernt werden. Aus dem methanolhaltigen Waschwasser kann man das Methanol durch Destillation zurückgewinnen. The scrubbing of the exhaust gas is expedient at a temperature of - 30 to + 30 ° C carried out. However, lower or higher temperatures can also be used be applied. The cooling that may be required can be carried out in a known manner Way, e.g. B. by heat exchange of the methanol with a cooled salt solution or with a low-boiling coolant, e.g. B. ammonia, can be effected. A large part of the energy required for the process to cool the solution can by heat exchange between the washing tower supplied and discharged Liquid can be obtained. The washout can take place at normal pressure or at increased pressure Pressure up to 10 atm. It is advisable to wash at the pressure to which the The reaction mixture is depressurized after leaving the reaction chamber. Is this If the pressure is above 1 atm, the washing solution and the reaction mixture are let down from the pressure prevailing in the washing tower to normal pressure again gas free. Even this gas can be washed with methanol and the solution returned to the reaction vessel will. The exhaust gas leaving the scrubbing tower and expanded to normal pressure contains still methanol vapor. This methanol can then be removed by washing with water removed from the exhaust gas. The methanol can be extracted from the methanol-containing washing water recover by distillation.

Als Waschflüssigkeit kann statt Reinmethanol oder Methylacetat auch undestilliertes Rohmethanol, wie es bei der Methanolsynthese anfällt, verwendet werden. Instead of pure methanol or methyl acetate, the washing liquid can also be used Undistilled crude methanol, such as that obtained from methanol synthesis, is used will.

Die erhaltenen Lösungen werden in der gleichen Weise in den Reaktionsraum eingeführt wie das Methanol.The solutions obtained are introduced into the reaction chamber in the same way introduced like methanol.

Der Waschturm, in dem die Abgase durch übliche Methoden, z. B. durch eingebaute Glockenböden oder Füllkörper, in innige Berührung mit der Waschlösung gebracht werden müssen, kann im Gleichstrom- oder vorzugsweise im Gegenstromverfahren betrieben werden.The washing tower, in which the exhaust gases by conventional methods, e.g. B. by built-in bubble cap trays or packing, in intimate contact with the washing solution must be brought, can in cocurrent or preferably in countercurrent process operate.

Das Verfahren wird durch das folgende Beispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert: Beispiel In das Reaktionsrohr 1 werden mit Hilfe der Zulaufpumpe 2 stündlich 4001 einer Mischung aus 35 Gewichtsprozent Methanol, 15 Gewichtsprozent Methylacetat, 8 Gewichtsprozent höhermolekularen Estern, 35 Gewichtsprozent Wasser, 5 Gewichtsprozent Essigsäure, 0,8 Gewichtsprozent Jod (in Form von Jodwasserstoffsäure und Methyljodid) und 0,2 Gewichtsprozent Kobalt (in Form von Kobaltacetat) eingepumpt. Gleichzeitig wird mit dem Kompressor 3 so viel Kohlen oxyd eingepreßt, daß der Druck im Reaktor etwa 650 ata beträgt. Die Temperatur wird auf 230"C gehalten. Das aus dem Reaktionsrohr zusammen mit überschüssigem Gas abströmende Gemisch wird im Kühler 4 auf 25"C gekühlt und im Abscheider 5 vom Gas getrennt. Aus dem Gasraum des Abscheiders 5 werden stündlich 150 m3 Gas noch unter dem Betriebsdruck von 650 ata abgezogen und mit Hilfe der Kreisgaspumpe 8 von unten wieder in das Reaktionsrohr eingepreßt. The procedure is illustrated in the following example with reference to the drawing explained in more detail: Example In the reaction tube 1 are with the help of the feed pump 2 hourly 4001 of a mixture of 35 percent by weight methanol, 15 percent by weight Methyl acetate, 8 percent by weight of higher molecular weight esters, 35 percent by weight of water, 5 percent by weight acetic acid, 0.8 percent by weight iodine (in the form of hydriodic acid and methyl iodide) and 0.2 percent by weight cobalt (in the form of cobalt acetate). At the same time so much carbon is injected with the compressor 3 that the pressure in the reactor is about 650 ata. The temperature is kept at 230 "C. That out The mixture flowing off the reaction tube together with excess gas is placed in the cooler 4 cooled to 25 "C and separated from the gas in separator 5. From the gas space of the separator 5 150 m3 of gas are drawn off every hour, still under the operating pressure of 650 ata and pressed back into the reaction tube from below with the aid of the circulating gas pump 8.

Das Reaktionsgemisch wird aus dem Abscheider 5 über das Ventil 6 in den Behälter 7 auf 2 ata entspannt und dann über das Ventil 9 der Aufarbeitung 16 zugeführt. Durch Destillation werden hier die Essigsäure und die über 1180 C siedenden Nebenprodukte von den übrigen Bestandteilen des Reaktionsgutes getrennt und auf reine Essigsäure fraktioniert. Wasser, Methylacetat, kleinere Mengen nicht umgesetzten Methanols, unter 118"C siedende Nebenprodukte und Katalysator werden mit dem aus dem Waschturm 11 abfließenden Methanol im Mischer 17 vereinigt. Zu der Lösung wird die verlorengegangene Katalysatormenge und gegebenenfalls frisches Methanol zugegeben. Die erhaltene Mischung wird der Synthese wieder zugeführt. The reaction mixture is discharged from the separator 5 via the valve 6 relaxed in the container 7 to 2 ata and then via the valve 9 of the work-up 16 supplied. The acetic acid and the over 1180 ° C are here by distillation boiling by-products separated from the other components of the reaction mixture and fractionated to pure acetic acid. Water, methyl acetate, not smaller amounts converted methanol, by-products boiling below 118 "C and catalyst combined with the methanol flowing out of the washing tower 11 in the mixer 17. To the The solution is the lost amount of catalyst and, if necessary, fresh methanol admitted. The mixture obtained is fed back into the synthesis.

Bei der Entspannung des Reaktionsgemisches aus dem Abscheider 5 in den Behälter 7 werden stündlich 20 m3 Abgas, die vorher im Gemisch gelöst waren, in Freiheit gesetzt. Dieses Abgas wird aus dem Behälter noch unter 2 ata Druck durch die Leitung 10 am Fuße des Waschturmes 11 eingeleitet. Gleichzeitig werden am Kopf dieses Turmes mit Hilfe der Pumpe 12 110 1 Methanol, das im Kühler 13 auf -10"C abgekühlt wurde, eingeführt und mit dem aufwärts strömenden Abgas in innige Berührung gebracht. Das gewaschene Gas wird am Kopf des Waschturms 11 über das Ventil 14 entspannt. When the reaction mixture is released from the separator 5 in the container 7 is every hour 20 m3 of exhaust gas that was previously dissolved in the mixture, set in freedom. This exhaust gas is still under 2 ata pressure from the container the line 10 initiated at the foot of the washing tower 11. At the same time be on the head this tower with the help of the pump 12 110 1 methanol, which in the cooler 13 to -10 "C was cooled, introduced and with the upward flowing Exhaust in intimate contact brought. The scrubbed gas is depressurized at the head of the scrubbing tower 11 via the valve 14.

Die Lösung der aus dem Abgas ausgewaschenen Stoffe in Methanol wird über das Ventil 15 abgezogen und dem Mischer 17 zugeführt. The solution of the substances washed out of the exhaust gas in methanol is withdrawn via the valve 15 and fed to the mixer 17.

Die folgende Tabelle zeigt die Menge der wertvollen organischen Verbindungen in Gramm, die vor und nach dem Waschen in erfindungsgemäßer Weise in 1 m3 Abgas enthalten sind. The following table shows the amount of valuable organic compounds in grams, which before and after washing in a manner according to the invention in 1 m3 of exhaust gas are included.

Gehalt des Abgases in g/Nm3 Gas 1 Nm3 Abgas enthält vor dem I nach dem Auswaschen | Auswaschen Methyljodid 0 7,3 g 0,1 g Methylacetat 95 g 0 g Essigsäure 6 g 0 g Acetaldehyd 71 g 5 g Dimethyläther 30 g 3 g Bei der Herstellung von 100 kg Essigsäure gehen nur 20 g Jod verloren.Content of the exhaust gas in g / Nm3 gas Contains 1 Nm3 exhaust gas before the I after the Wash out | Wash out Methyl iodide 0 7.3 g 0.1 g Methyl acetate 95 g 0 g Acetic acid 6 g 0 g Acetaldehyde 71 g 5 g Dimethyl ether 30 g 3 g In the production of 100 kg of acetic acid, only 20 g of iodine are lost.

Wird unter sonst gleichen Bedingungen das Abgas nicht ausgewaschen, so beträgt der Jodverlust 150 bis 200 g je 100 kg hergestellte Essigsäure. Ebenso hoch bleibt der Jodverlust, wenn statt Methanol oder Methylacetat Wasser als Waschflüssigkeit verwendet wird. If the exhaust gas is not washed out under otherwise identical conditions, the iodine loss is 150 to 200 g per 100 kg of acetic acid produced. as well The iodine loss remains high if water is used as the washing liquid instead of methanol or methyl acetate is used.

Auch wenn das Abgas unter Verzicht auf das Auswaschen auf -10"C abgekühlt wird, können nur etwa zwei Drittel des im Abgas enthaltenen Jods zurückgewonnen werden.Even if the exhaust gas has cooled down to -10 "C without washing only about two thirds of the iodine contained in the exhaust gas can be recovered will.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Essigsäure oder deren Gemisch mit Methylacetat durch Carbonylierung von Methanol oder Methylacetat bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in Gegenwart von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man das dem Reaktionsraum entnommene Abgas bei niedriger Temperatur mit Methanol oder Methylacetat wäscht und die hierbei erhaltene Lösung in den Reaktionsraum zurückführt. PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of acetic acid or their mixture with methyl acetate by carbonylation of methanol or methyl acetate at elevated pressure and elevated temperature in the presence of catalysts, thereby characterized in that the exhaust gas withdrawn from the reaction chamber is taken at a low temperature Washed with methanol or methyl acetate and the resulting solution into the reaction chamber returns. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Waschen des Abgases bei 1 bis 10 atü durchführt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Carries out washing of the exhaust gas at 1 to 10 atmospheres. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auswaschen bei -30 bis +30"C durchführt. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that one the washing is carried out at -30 to +30 "C. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Entspannung der Waschlösung frei werdende Gas ebenfalls mit Methanol oder Methylacetat wäscht und die erhaltene Lösung in das Reaktionsgefäß zurückführt. 4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that one the gas released when the washing solution is depressurized also with methanol or methyl acetate washes and the solution obtained is returned to the reaction vessel.
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