DE69107308T2

DE69107308T2 - Verfahren zur Abtrennung von Aceton.

Info

Publication number: DE69107308T2
Application number: DE69107308T
Authority: DE
Inventors: Steven Cook; Charles Outlaw; Robert Schisla; Joseph Zoeller
Original assignee: Eastman Chemical Co
Current assignee: Eastman Chemical Co
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: KR930702266A; ES2067955T3; EP0552253B1; JP3085467B2; DE69107308D1; WO1992006062A1; CN1061400A; KR100194116B1; CA2092901A1; CA2092901C; ATE118206T1; CN1030909C; EP0552253A1; JPH06501015A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Aceton, das sich während der Herstellung von Essigsäureanhydrid und einer Mischung aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure mittels eines Carbonylierungs-Verfahrens bildet.
Die Herstellung von Essigsäureanhydrid durch Kontaktierung einer Mischung die Methyliodid und Methylacetat und/oder Dimethylether mit Kohlenstoffmonoxid in Gegenwart eines Rhodium-Katalysatoren umfaßt, wurde in der Patentliteratur umfassend referiert. Siehe beispielsweise die US-Patente 3 927 078, 4 046 807, 4 374 070 und 4 559 183 und die europäischen Patente 8396 und 87 870. Diese Patente offenbaren, daß die Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert werden kann, falls das Katalysatorsystem einen Promotor aufweist wie beispielsweise bestimmte Amine, quaternäre Ammonium-Verbindungen, Phosphine und anorganische Verbindungen wie Lithium-Verbindungen. Das rohe oder teilweise raffinierte und aus einem solchen Essigsäureanhydrid-Herstellungsverfahren erhaltene Produkt umfaßt typischerweise eine Mischung aus Essigsäureanhydrid und Essigsäure infolge der Verwendung von Essigsäure als Prozeß-Lösungsmittel und/oder der Koproduktion von Essigsäure durch Einschluß von Methanol und/oder Wasser in der Speisung des Carbonylierungsreaktors.
Aceton wird in dem vorstehend beschriebenen Carbonylierungs- Verfahren gebildet, aber da es sich in dem Essigsäure-Herstellungssystem in einer maximalen Konzentration von etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Inhalts in dem Carbonylierungs-Reaktor, anreichert, ist dessen Entfernung für das Herstellungsverfahren nicht wesentlich. Darüber hinaus rechtfertigt der Wert der relativ geringen Menge gebildeten Acetons nicht die Kosten für dessen Auftrennung und Reinigung zu einem verkaufsfertigen Aceton-Produkt. Obgleich der Mechanismus, durch den das Aceton eine maximale Fließgleichgewichtskonzentration erreicht, nicht bekannt ist, wird allgemein angenommen, daß es bei der Bildung von Prozeß-"Teeren" verbraucht wird.
Eine Vielzahl von Aceton-Entfernungsverfahren wurde in der Patentliteratur beschrieben, obgleich es dafür keine offensichtlich wirtschaftliche Anregung gab. Die US-A-4 252 748 beschriebt ein komplexes Verfahren, bei dem die Gesamtmenge des Methyliodids, des Acetons und etwas Methylacetat aus einem niedrig siedenden Recycle-Strom entfernt werden. Dieser Strom wird dann fraktioniert, wobei ein Methylacetat/Aceton-reicher Strom erhalten wird, der dann einer azeotropen Destillation mit Pentan unterworfen wird, wobei Methylacetat und ein Aceton enthaltender Pentan-Strom erhalten werden. Das Aceton wird dann mit Wasser extrahiert und das Pentan recycliert. Dieses komplexe Schema erfordert die Verarbeitung großer Volumina an Abfluß und umfaßt insgesamt 5 Verfahrensschritte (4 Destillationsschritte und eine Extraktion). Darüber hinaus würde man erwarten, daß ein Teil des Methyliodids, das wertvollste Prozeßmaterial in diesem Strom, sich in dem Pentan anreichern würde.
Die US-A-4 444 624 beschreibt ein ähnliches System zu dem '748- Patent wobei ein Teil des niedrig siedenden Abflusses mit einem Gegenstrom Essigsäure destilliert wird, wobei eine Fraktion erhalten wird, die reich an Methyliodid und Methylacetat ist und eine zweite Fraktion, die reich an Methylacetat und Aceton ist, wovon beide sehr große Mengen Essigsäure enthalten. Die Aceton enthaltende Fraktion wird weiter destilliert, wobei eine Fraktion erhalten wird, die im wesentlichen Methylacetat und den größten Teil des Acetons enthält. Das Verhältnis Methylacetat zu Aceton ist sehr hoch, im allgemeinen etwa 50:1. Das Aceton wird aus der größeren Menge Methylacetat mittels azeotroper Destillation mit Pentan und anschließender wäßriger Extraktion entfernt. Dieses Verfahren setzt ein großes Volumen Essigsäure ein, im allgemeinen etwa 1 Teil Essigsäure für je 2 Teile der niedrig siedenden Fraktion, die extraktiv destilliert werden soll, und es umfaßt 4 Verfahrensstufen (3 Destillationen und eine Extraktion). Dieses Verfahren erfordert einen Schritt weniger als das Verfahren des '748-Patents, allerdings nur, da es nicht versucht, das Aceton aus der Aceton/Wasser-Mischung aufzureinigen. Die Verfahren sowohl der '748- und '624-Patente erfordern den Einsatz von Pentan, was das Risiko einer Produkt Verunreinigung steigert, da Pentan nicht an anderer Stelle in dem Essigsäureanhydrid-Herstellungssystem eingesetzt wird.
Schließlich kann Aceton nach der US-A-4 717 454 dadurch entfernt werden, daß es in Kondensationsprodukte umgewandelt wird, die aus dem Herstellungssystem bei der Destillation als ein Teil des Ethylidendiacetates entfernt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Entfernung von Aceton aus einem Herstellungssystem, bei dem Essigsäureanhydrid erzeugt wird, erzeugt wird durch Inkontaktbringen von Kohlenstoffmonoxid mit einer Mischung aus Methyliodid und Methylacetat und/oder Dimethylether in Gegenwart eines Katalysatorsystems und Essigsäure, mittels der folgenden Schritte:
(1) Erhalten eines Stroms mit niedrig siedenden Substanzen, enthaltend Methylacetat, Methyliodid, Essigsäure und Aceton, aus dem Herstellungssystem;
(2) Destillieren des Stroms aus Schritt (1) um zu erhalten:
(a) einen Kopfstrom, der Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält, und
(b) einen Ablaufstrom, der Methylacetat, Aceton und im wesentlichen die Gesamtmenge Essigsäure enthält;
(3) Extrahierung des Stroms aus Schritt (2) (a) mit Wasser, um zu erhalten:
(a) eine Methyliodid-Phase, die Methylacetat enthält, und
(b) eine wäßrige Phase, die Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält; und
(4) Destillierung des wäßrigen Phase, um zu erhalten:
(a) eine Dampfphase, die Methylacetat, Methyliodid und kleinere Mengen Aceton und Wasser enthält, und
(b) einen wäßrigen Strom der Methylacetat und Aceton enthält.
Die Durchführung des beschriebenen Aceton-Entfernungsverfahrens führt zu einer Steigerung der Aceton-Menge, die in dem Carbonylierungs-Reaktor vorhanden ist, beispielsweise liegt die Aceton-Konzentration bei 2,0 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Reaktorinhalts. Die Durchführung des Carbonylierungs-Verfahrens in Gegenwart kleinerer Aceton-Konzentrationen führt zur Herstellung von Essigsäureanhydrid mit kleineren Konzentrationen an "reduzierenden Substanzen". Eine der Reinheitsvorgaben für Essigsäureanhydrid, die schwierig zu erreichen sind, ist die Konzentration der "reduzierenden Substanzen", eine Vorgabe, die ganz besonders wichtig ist bei der Herstellung von Celluloseacetat. Eine typische Vorgabe bedeutet, daß der Permanganat-Test auf reduzierende Substanzen mindestens 30 min ergibt gemäß einer Abwandlung des "Substances Reducing Permanganate Test", der American Chemical Society Specification, veröffentlicht in Reagent Chemicals, 6. Auflage, American Chemical Society, Washington, D.C., Seiten 66 und 68. Die Verwendung von Essigsäureanhydrid mit einer geringeren Konzentration an reduzierenden Substanzen vermindert die Menge an Bleichmitteln, die erforderlich sind bei der Herstellung von Celluloseacetat, was folglich eine Verminderung der Herstellungskosten mit sich bringt und darüber hinaus den Wert des Essigsäureanhydrids steigert. Das erfindungsgemäß bereitgestellte Verfahren ermöglicht die Herstellung von Essigsäureanhydrid durch das vorstehend beschriebene Carbonylierungs-Verfahren, wobei das Essigsäureanhydrid beständiger den Test auf reduzierende Substanzen bestehen wird.
Die anhängenden Figuren 1 und 2 sind Verfahrensfließdiagramme, die die Systeme erläutern, die die Prinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens verwirklichen. Es ist selbstverständlich möglich, daß das Aceton-Entfernungsverfahren durchgeführt wird unter Modifizierung der angegeben Verfahren wie sie in den Figuren erläutert sind. Die Siedepunkte (ºC) der in den Verfahren eingesetzten flüchtigen Materialien sind: Material Siedepunkt Aceton
wobei MeI Methyliodid ist, MeOAc Methylacetat, und MeI/Aceton, MeI/MeOAc und MeOAc/Aceton konstant siedende Mischungen (binäre azeotrope) sind mit, in Gew.-%, 95 % Methyliodid und 5 % Aceton, 97,3 % Methyliodid und 2,7 % Methylacetat und 50 % Methylacetat und 50 % Aceton, jeweils.
Gemäß Fig. 1 wird ein niedrig siedende Mischung, die Methylacetat, Methyliodid, Essigsäure und Aceton enthält, durch die Leitung 10 der Destilliersäule 12 zugeführt. Die niedrig siedende Mischung kann erhalten werden aus einem Essigsäureanhydrid-Herstellungssystem, wie es in Beispiel 1 der US-A- 4 374 070 beschrieben wird, sowie andere Essigsäureanhydrid-Herstellungsverfahren. Die niedrig siedende Mischung ist der Teil des Reaktorablaufs, der zurückbleibt nach Entfernung der Katalysatorbestandteile, einer deutlichen Menge der niedrig siedenden Bestandteile und im wesentlichen der Gesamtheit des Essigsäureanhydrids und der höher siedenden Nebenprodukte. Typischerweise besteht die niedrig siedende Mischung aus 75 bis 45 Gew.-% Methylacetat, 30 bis 15 Gew.-% Methyliodid und 20 bis 5 Gew.-% Essigsäure, wobei die Aceton-Konzentration zwischen 8 und 4 Gew.-% schwankt, jeweils in Abhängigkeit von der Dauer des Aceton-Entfernungsverfahrens. Die Mischung kann auch Spuren Essigsäureanhydrid enthalten, beispielsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%. Obgleich die Mischung beträchtliche Mengen Essigsäureanhydrid enthalten kann, d.h. beispielsweise 30 bis 40 Gew.-%, wird unser Verfahren normalerweise unter Einsatz einer Mischung durchgeführt aus der im wesentlichen die Gesamtmenge des Essigsäureanhydrids und der anderen hochsiedenden Substanzen, wie beispielsweise Ethylidendiacetat an irgendeiner Stelle in dem Produktionssystem entfernt wurden.
Die Destilliersäule 12 wird bei Umgebungsdruck betrieben, einer Basistemperatur von 60 bis 70ºC, aufrechterhalten durch eine Wärmequelle wie beispielsweise einem Aufkocher 14, und einer Kopftemperatur von 40 bis 50ºC, um die niedrig siedende Mischung zu fraktionieren in (1) einen Kopfstrom der Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält, und (2) einen Ablaufstrom, d.h. einen Basisproduktstrom, der Methylacetat, im wesentlichen die Gesamtmenge der Essigsäure, das ist beispielsweise mit mindestens 95 Gew.-% der Essigsäurespeisung in die Säule, und Aceton enthält. Der Ablaufstrom wird aus der Destilliersäule 12 über die Leitung 16 entfernt und kann in den Carbonylierungsreaktor recycliert werden, zusammen mit zusätzlichem Methylacetat, Methyliodid und Katalysatorbestandteilen. Die Primärfunktion der Säule 12 besteht darin, die Gesamtmenge oder im wesentlichen die Gesamtmenge der Essigsäure aus der niedrig siedenden Mischung zu entfernen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein beträchtlicher Teil der Methyliodid-Acetonspeisung zur Säule 12 mit Essigsäure im Unterlauf entfernt.
Der verdampfte Kopfstrom wird aus der Destilliersäule 12 entfernt mittels einer Leitung 18 und einem Kondensierer 20 zugeführt, in dem im wesentlichen die Gesamtheit des Stroms in Flüssigkeit umgewandelt wird. Ein Teil des Kondensats des Kondensierers 20 kann über die Leitungen 22 und 24 als Rücklauf der Destilliersäule 12 zugeführt werden. Der Rest des Kondensats wird mittels der Leitungen 22 und 26 dem oberen Teil der Extraktionssäule 28 zugespeist. Typische Rückflußverhältnisse für das Kondensat (Leitungsvolumen 24:Leitungsvolumen 26) liegen bei 2:1 bis 4:1. Wasser wird über die Leitung 32, die nahe dem Bodenteil der Extraktionssäule 28 angeordnet ist, zugeführt, die darüber hinaus mit vier Schichten bestückt ist, die mit einem 0,625-Inch-Ring Stapelpackungsmaterial gepackt sind. Das aufwärtsfließende Wasser extrahiert im wesentlichen die Gesamtheit des Acetons, d.h. mindestens 98 Gew.-%, und einen deutlichen Teil des Methylacetats, d.h. 92 bis 99 Gew.-%. Eine kleine Menge, beispielsweise 5 Gew.-%, Methylacetatspeisung verläßt den Extraktor über Kopf mit der wäßrigen Phase. Der Großteil des Methyliodids, das den Rest des Methylacetats enthält, wird aus der Basis der Extraktionssäule 28 über die Leitung 30 entfernt und kann in den Carbonylierungsreaktor recycliert oder als Methyliodid-Quelle in dem in der US-A-4 388 217 beschriebenen Verfahren zur Entfernung von Teer eingesetzt werden. Der aus dem Extraktor 28 erhaltene Methyliodid-Strom hat im allgemeinen eine Reinheit von mindestens 95 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 98 Gew.-%.
Die wäßrige Phase verläßt die Extraktionssäule 28 bei oder nahe des oberen Endes und wird über die Leitung 34, den Wasserextraktionstank 36 und Leitung 38 dem mittleren Bereich der Fraktionier-Destilliersäule 40 zugeführt. Die Säule 40 enthält zwei gepackte Schichten aus 0,625 Klemmringen und wird bei etwa Atmosphärendruck betrieben mit einer Basistemperatur von 98 bis 105ºC, die durch eine Wärmequelle 42 aufrecht erhalten wird und eine Kopftemperatur von 50 bis 55ºC. Der Dampfstrom der Methylacetat, Methyliodid und kleinere Mengen Aceton und Wasser enthält, wird aus dem oberen Teil der Destilliersäule 40 über die Leitung 44 entnommen, im Kondensierer 46 kondensiert und das erhaltene Kondensat kann über die Leitungen 48 und 50 in das Carbonylierungs-Verfahren zurückgeführt werden. Ein Teil des Kondensats aus dem Kondensierer 44 wird normalerweise der Destilliersäule 40 über die Leitungen 48 und 52 zurückgeführt.
Ein wäßriger Strom, der aus Wasser, Methylacetat und den größten Teil des Acetons besteht, das ist beispielsweise mindestens 75 Gew.-% der Acetonspeisung in die Destilliersäule 40, wird als Flüssigkeit aus der Destilliersäule 40 über die Leitung 54 entfernt und in eine übliche Abwasserbehandlungsanlage überführt. Das Aceton-Entfernungssystem kann in einer Weise betrieben werden, die einen Prozeßausfluß über die Leitung 54 erzeugt, der ein Methylacetat:Aceton-Gewichtsverhältnis von nicht mehr als 6 und vorzugsweise nicht mehr als 3 enthält. Darüber hinaus ermöglicht der Betrieb des Systems die Rückgewinnung von mindestens 95 Gew.-% normalerweise mindestens 99 Gew.-% des Methyliodids, der wertvollsten Chemikalie, die dem System zugeführt wird. Folglich überschreitet die Iodidmenge die in dem Prozeßablauf enthalten und über die Leitung 54 aus dem System entfernt wird, nicht 200 ppm normalerweise weniger als 100 ppm.
Typische Zusammensetzung der Leitungen nach Fig. 1 sind im folgenden angegeben, wobei Methylacetat (MeOAc), Methyliodid (MeI), Essigsäure (HOAc), Aceton und Wasser als Bestandteil jeden Stroms in Gew.-% angegeben sind, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stroms. Bestandteile Leitung Aceton Wasser
Die Fig. 2 stellt eine Modifizierung des in Fig. 1 beschriebenen Verfahrens dar. In der Fig. 2 wird eine wäßrige Phase, die als Überlauf die Extraktionssäule 28 verläßt versorgt über eine Leitung 34, einen Wasserextraktionstank 36 und eine Leitung 38 zu dem unteren Teil der Extraktionsdestilliersäule 60, wobei eine flüssige Phase, die im wesentlichen aus Wasser mit einer kleineren Menge Aceton besteht, sich an dem unteren Ende der Säule sammelt. Eine flüssige Phase wird aus der Basis der Säule 60 über die Leitung 62 abgeleitet und ein Teil wird der Wärmequelle 64 über die Leitung 66 zugeführt und der Säulenbasis über die Leitung 68 recycliert, um die Basistemperatur auf 90 bis 95ºC zu halten. Der Rest der flüssigen Phase wird über die Leitung 70 in den oberen Teil der Extraktionsdestilliersäule 60 recycliert, d.h. bei einem Punkt oberhalb der Speisung der wäßrigen Phase aus dem Extraktor 36. Gegebenenfalls kann ein Teil, das ist bis zu 60 Gew.-% der flüssigen Phase, die über die Leitung 70 transportiert wird, in den Extraktor 28 über die Leitungen 72 und 32 recycliert werden, um als Wasserquelle für den Extraktor zusammen mit dem über Leitung 74 zugeführten Wasser eingesetzt zu werden.
Im Betrieb der Extraktionsdestillation sammelt sich eine Dampfphase die im wesentlichen Methylacetat und Methyliodid mit kleineren Mengen Aceton und Wasser enthält im oberen Teil der Säule 60 und diese wird bei oder nahe dem oberen Ende der Säule 60 über die Leitung 76 entfernt. Der Dampf aus Leitung 76 wird durch einen Wärmeaustauscher 78 kondensiert und in das Carbonylierungs-Verfahren über die Leitungen 80 und 82 zurückgeführt. Ein Teil des Kondensats vom Wärmeaustauscher 78 kann in die Säule 60 über die Leitungen 80 und 84 an einem Punkt nahe dessen oberen Ende zurückgeführt werden.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung sammelt sich eine wäßrige Phase in Form einer zweiten Dampfphase die im wesentlichen aus Methylacetat, Aceton, typischerweise mindestens 80 Gew.-% der Aceton-Speisung über Leitung 38, und Wasser besteht in dem unteren Teil der Säule 60. Die wäßrige Phase wird als ein zweiter Dampfstrom aus dem niederen Teil der Säule 60 über die Leitung 86 entfernt, im Kondensierer 88 kondensiert und über die Leitung 60 einer geeigneten industriellen Abwasserentsorgungsvorrichtung zugeführt.
Typische Zusammensetzungen in den Leitungen gemäß dem Fließdiagramm wie in Fig. 2 modifiziert, werden im folgenden angegeben, wobei Methylacetat (MeOAc), Methyliodid (MeI), Essigsäure (HOAc), Aceton und Wasser als Bestandteile jeden Stromes in Gew.-% angegeben sind, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stroms. Bestandteile Leitung Aceton Wasser
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder semikontinuierlich durchgeführt werden, soweit erforderlich, um die Konzentration des Acetons in dem Carbonylierungsreaktor in dem vorbestirnmten Bereich zu halten. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht der Betrieb des Carbonylierungs-Verfahrens mit verminderten Aceton-Konzentrationen die Herstellung von Essigsäureanhydrid mit höherer Qualität hinsichtlich der Vorgaben für reduzierende Substanzen. Wir haben auch festgestellt, daß solche niederen Aceton-Konzentrationen zu einer erhöhten Umsetzungsgeschwindigkeit führen, eine Verbesserung in der Farbe des Essigsäureanhydrid-Produktes, einer niedrigeren Teer-Bildungsgeschwindigkeit und einer Absenkung in der Neigung des gebildeten Teers Rhodium zu binden. Mindestens ein Teil der Produktionsgeschwindigkeit steigert sich einfach wegen der Zurverfügungstellung eines Reaktorvolumens für Mehrreaktanten wegen des geringeren Volumens an vorhandenem Aceton. Beispielsweise führt die Verminderung der Aceton-Konzentration auf 1,4 Gew.-%, wie zuvor beschrieben, zu einer 2 %igen Steigerung der Herstellungsgeschwindigkeit infolge des gestiegenen einsetzbaren Reaktorvolumens.
Eine Verminderung der erzeugten Teermenge in dem Carbonylierungs-Verfahren erfordert die Verarbeitung geringerer Mengen an Katalysator/Teer-Mischungen, wie beispielsweise beschrieben in den US-Patenten 4 388 217 und 4 945 075, was zu einer deutlichen Verminderung der Rhodium-Verluste in solchen Verfahrenen führt. Wegen der dramatischen Steigerung der Kosten des Rhodiums ist jede Verfahrensverbesserung, die die Gefahr von Verlusten im Essigsäure-Herstellungssystem insgesamt vermindert, von ganz besonderer Wichtigkeit.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Durchführung unseres neuen Verfahrens in Zusammenarbeit mit dem Essigsäureanhydrid- Herstellungssystem wie es in der US-A 4 374 070 beschrieben wird, wobei eine Mischung von Methyliodid und Methylacetat mit Kohlenstoffmonoxid in Gegenwart eines Katalysatorsystems, das Rhodium- und ein Lithiumsalz enthält, in Kontakt gebracht werden, bei einer Temperatur von 160 bis 220ºC und einem Absolutdruck von 21,7 bis 83,7 bar (etwa 300 bis 1200 psig). In dem Carbonylierungs-Verfahren wird eine Speisemischung, die Methylacetat enthält, kontinuierlich einem Carbonylierungsreaktor zugeführt, und es wird eine Reaktionsproduktmischung, die Essigsäureanhydrid enthält, kontinuierlich entfernt. Die Speisung des Reaktors ist derart, daß ihn in der Mischung 500 bis 1000 ppm Rhodium, 1500 bis 3700 ppm Lithium, 7 bis 35 Gew.-% Methyliodid und 5 bis 40 Gew.-% Essigsäure eingehalten werden.
Der Ablauf aus dem Flüssigphasencarbonylierungsreaktor wird aufgearbeitet, um davon nicht umgesetztes Kohlenstoffmonoxid und andere nicht kondensierbare Gase und Katalysatorbestandteile zu entfernen. Jede Dimethylether-Speisung in den Carbonylierungsreaktor, die nicht in Methylacetat umgewandelt wird, wird als ein Bestandteil der nicht kondensierbaren Gase entfernt. Der Rest des Ablaufs wird dann einer Destilliersäule zugeleitet, aus der eine rohe Essigsäureanhydrid/Essigsäure-Mischung erhalten wird. Der verdampfte Strom niedrig siedender Substanzen der nahe oder an der Spitze der Destilliersäule abgenommen wird, enthält Methylacetat, Methyliodid, Essigsäure und Aceton. Der niedrig siedende Strom wird kondensiert und insgesamt oder ein Teil davon typischerweise 5 bis 25 Gew.-%, werden dem Aceton-Entfernungsverfahren unterworfen.
Am Beginn der Durchführung des Aceton-Entfernungsverfahrens ist die Konzentration des Acetons im Reaktor 4,0 bis 4,5 Gew.-%. Alle Teil-Angaben werden pro Volumen angegeben.

Beispiel 1

Gemäß dem Fließdiagramm der Fig. 1 wird der zuvor beschriebene Strom niedrig siedender Substanzen mit einer Geschwindigkeit von 16 Teilen/min über die Leitung 10 der unteren mittleren Sektion der Destilliersäule 12 zugeleitet, der bei einer Basistemperatur von 60 bis 65ºC betrieben wird, um einen Essigsäure-Unterlaufstrom zu erhalten, der über die Leitung 16 entfernt wird. Der Dampf der vom Kopf der Säule 12 entfernt wird, wird kondensiert und das Kondensat wird mit 1,65 Teilen/min nahe dem oberen Teil der Extraktionssäule 28 zugespeist. Das Wasser wird nahe dem unteren Teil des Extraktors 28 mit 6,5 Teilen/min über die Zuleitung 32 zugeführt. Methyliodid mit einer Reinheit von 98,6 % oder darüber wird aus dem Unterlauf der Extraktionssäule über die Leitung 30 entnommen.
Die wäßrige Phase wird nahe dem oberen Teil des Extraktors 28 entfernt und über die Leitung 34, den Wasserextraktionstank 36 und die Leitung 38 mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Teilen/min der Destilliersäule 40 zugeführt, die mittels der Wärmequelle 42 bei einer Basistemperatur von 98 bis 100ºC gehalten wird. Ein Dampfstrom der aus Methylacetat, Methyliodid und kleineren Mengen Aceton und Wasser besteht, wird aus der Destilliersäule 40 abgeführt und durch den Kondensierer 46 kondensiert. Ein Teil des Kondensats wird in den oberen Teil der Säule über die Leitungen 48 und 52 mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Teilen/min zugeführt und der Rest wird über die Leitungen 48 und 50 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Teilen/min gewonnen. Wasser, das Methylacetat und Aceton enthält wird von der Säule über die Leitung 54 mit einer Geschwindigkeit von 7,0 Teilen/min entfernt. Üblicherweise ist das Gewichtsverhältnis Methylacetat:Aceton, das von der Basis der Säule entfernt wird, im Bereich von 4:1 bis 2:1.
Die Zusammensetzungen der über die Leitungen 10, 26, 38, 50 und 54 transportierten Ströme wird im folgenden angegeben, wobei Methylacetat (MeOAc), Methyliodid (MeI), Essigsäure (HOAc), Aceton und Wasser als Bestandteile des Stroms in Gew.-% angegeben sind, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stroms. Der für jeden Bestandteil angegebene Wert kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Destilliersäule des Essigsäureanhydrid- Herstellungssystems, aus dem die niedrig siedende Mischung erhalten wird, variieren. Bestandteile Leitung Aceton Wasser
Nach Durchführung des Aceton-Entfernungsverfahrens über 30 bis 40 Tage wird die Aceton-Konzentration in dem Carbonylierungsreaktor auf 2,0 bis 2,5 Gew.-% reduziert. Die Wirkung der Aceton-Konzentration auf die Carbonylierungsreaktionsgeschwindigkeit, die Teerbildung und die Qualität (reduzierende Substanzen und Farbe) des raffinierten Essigsäureanhydrids, das aus dem Produktsystem erhalten wird, sind in Tabelle I angegeben. Die Aceton-Konzentration wird in Gew.-% Aceton in dem Carbonylierungsreaktor angegeben, die Teerbildungsgeschwindigkeit ist:
Kilogramm erzeugtes Teer/ Millionen Kilogramm hergestelltes Essigsäureanhydrid
wie bestimmt durch die Menge an Teer, die aus der Essigsäureanhydrid-Produktionseinrichtung herausgespült wurde, die reduzierenden Substanzen werden angegeben als Milliäquivalente an Kaliumpermanganat, die in 30 min/100 ml raffiniertes Essigsäureanhydrid verbraucht werden, und wie spektrophotometrisch bestimmt, und die Farbe ist der Wert, der gemäß der ASTM D 1209-84 für das raffinierte Essigsäureanhydrid erhalten wird. Die relative Reaktionsgeschwindigkeitswerte wurden bestimmt, indem (1) die verbrauchten Kohlenstoffmonoxidmole/h bei jeder Aceton-Konzentration geteilt wurden durch die vorhandene Menge Rhodium in ppm und (2) durch Teilen jeden so erhaltenen Wertes
durch den Wert der bei einer Aceton-Konzentration von 4 Gew.-% erhalten wurde. Tabelle I Aceton-Konzentration Relative Reaktionsgeschwindigkeit Teerbildungsgeschwindigkeit Reduzierende Substanzen Farbe

Beispiel 2

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung der Extraktiondestillierausführungsform wie nach Fig. 2 erläutert. Die wäßrige Phase aus dem Extraktor 36 wird über die Leitung 38 mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Teilen/min der Seitenwand der Extraktionsdestilliersäule 60 an einer Stelle zugeführt, die etwa 45 %, bezogen auf die Gesamthöhe der Säule, vom Boden der Säule entfernt ist. Bei Fließgleichgewichtsbedingungen (steady state) wird die Säule 60 bei einer Temperatur von 91 bis 94ºC mittels eines Aufkochers 64 gehalten. Es wird eine flüssige Phase von der Basis der Säule über die Leitung 62 entfernt und ein Teil wird mit über die Leitung 70 mit 6,5 Teilen/min der Säule 60 zugeführt, an einer Stelle, die etwa 75 % vom Boden der Säule entfernt ist. ein zweiter Teil der flüssigen Phase wird über die Leitungen 62, 70, 72 und 32 dem Boden des Extraktors 28 mit einer Geschwindigkeit von 6,5 Teilen/min zusammen mit Auffrischwasser zugeführt, das über die Leitung 74 mit einer Geschwindigkeit von 0,1 Teilen/min zugeführt wird.
Eine obere Dampfphase wird vom Kopfteil der Säule 60 über die Leitung 76 abgeleitet, in dem Kondensierer 78 kondensiert und das Kondensat wird mit einer Geschwindigkeit von 0,7 Teilen/min über die Leitungen 80 und 82 in das Essigsäureanhydrid-Herstellungsstellungssystem recycliert. Eine untere Dampfphase wird vom Boden der Säule 60 abgenommen an einer Stelle die etwa 20 % vom Boden der Säule entfernt ist, über die Leitung 86 kondensiert durch den Kondensierer 88 und abgeschieden über die Leitung 90 mit einer Geschwindigkeit von 0,3 Teilen/min.
Die Zusammensetzung der über die Leitungen 38, 62, 82 und 90 transportierten Ströme werden in Bezug auf Beispiel 2 im folgenden angegeben, wobei Methylacetat (MeOAc), Methyliodid (MeI), Essigsäure (HOAc), Aceton und Wasser als Strombestandteile jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ströme, angegeben werden. Bestandteile Leitung Aceton Wasser

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Aceton aus einem Herstellungssystem, bei dem Essigsäureanhydrid hergestellt wird durch Inkontaktbringen von Kohlenstoffmonoxid mit einer Mischung, welche Methyliodid und Methylacetat und/oder Dimethylether in Gegenwart eines Katalysatorsystems und Essigsäure enthält, mittels der folgenden Schritte:

(1) Erhalten eines Stromes mit niedrig-siedenden Substanzen, enthaltend Methylacetat, Methyliodid, Essigsäure und Aceton, aus dem Herstellungssystem;

(2) Destillieren des Stroins aus Schritt (1) um zu erhalten:

(a) einen Kopfstrom, der Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält, und

(b) einen Ablaufstrom, der Methylacetat, Aceton und im wesentlichen die Gesamtmenge der Essigsäure enthält;

(3) Extrahierung des Stromes aus Schritt (2) (a) mit Wasser um zu erhalten:

(a) eine Methyliodidphase, die Methylacetat enthält und

(b) eine wäßrige Phase, die Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält; und

(4) Destillierung der wäßrigen Phase um zu erhalten:

(a) eine Dampfphase, die Methylacetat, Methyliodid und kleinere Mengen Aceton und Wasser enthält, und

(b) einen wäßrigen Strom, der Methylacetat und Aceton enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (3) und (4) bestehen aus:

(3) Zuleitung des Stroms aus Schritt (2) (a), der im wesentlichen keine Essigsäure enthält, zum oberen Bereich, und Zuleitung vom Wasser zum unteren Bereich, eines Säulenextraktors und Erhalten (a) eines Stromes aus Methyliodid mit einer Reinheit von mindestens 90 Gew.-% aus dem unteren Ende des Extraktors und (b) einer wäßrigen Phase, die Methylacetat, Methyliodid und Aceton enthält, aus dem oberen Ende des Extraktors und

(4) Speisung des wäßrigen Stroms aus Schritt (3) (b) in eine Fraktionier-Destilliersäule und Erhalten von (a) einer Dampfphase, die aus Methylacetat, Methyliodid und kleineren Mengen Aceton und Wasser besteht, aus dem oberen Teil der Destilliersäule und (b) eines wäßrigen Stroms, der Wasser, Methylacetat und Aceton enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von Methylacetat : Aceton nicht 6 übersteigt, aus dem unteren Teil der Destilliersäule.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (4) mindestens ein Teil der Wasser-enthaltenden flüssigen Phase von der Basis der Destilliersäule in die Destilliersäule an einer Stelle oberhalb der Speisung mit der wäßrigen Phase aus Schritt (3) (b) recycelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ströme aus den Schritten (2) (b) und (3) (a) und die Dampfphase des Schrittes (4) (a) in den Carbonylierungsreaktor recycelt werden.