ES2327401T3 - Control del proceso para la produccion de acido acetico mediante el uso de la medicion de la densidad de la fase pesada. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para efectuar el control del proceso en una reacción para la producción de ácido acético a través de la reacción del metanol y del monóxido de carbono en una mezcla de reacción que comprende acetato de metilo, que comprende las etapas de: medir la densidad de la fase pesada de una columna de destilación de la fracción ligera que comprende yoduro de metilo y acetato de metilo con un densitómetro; y controlar las condiciones de la reacción en el reactor en respuesta a la densidad medida.
Description
Control del proceso para la producción de ácido
acético mediante el uso de la medición de la densidad de la fase
pesada.
Esta invención se refiere a un procedimiento
para mejorar el control del proceso para la fabricación de ácido
acético y a un procedimiento para fabricar ácido acético utilizando
un control del proceso mejorado.
Entre los procesos empleados en la actualidad
para sintetizar ácido acético, uno de los más útiles desde el punto
de vista comercial es la carbonilación catalizada del metanol con
monóxido de carbono como se describe en la patente de EEUU nº
3.769.329. Esta patente describe el uso de un catalizador de la
carbonilación con una base de rodio, disuelto o disperso de otra
manera en un medio de reacción líquido, o bien sostenido sobre un
soporte sólido, junto con un promotor catalizador que contiene
halógeno, por ejemplo yoduro de metilo. Sin embargo, se entiende
que pueden utilizarse diversos sistemas catalizadores, en particular
los que incorporan metales del grupo VIII, para la producción de
ácido acético a través de la carbonilación del metanol. En general,
la reacción de carbonilación se lleva a cabo disolviendo el
catalizador en un medio de reacción líquido a través del cual se
burbujea monóxido de carbono gaseoso de forma continua. La patente
de EEUU nº 3.769.329 indica que puede añadirse agua a la mezcla de
reacción para ejercer un efecto beneficioso sobre la velocidad de
reacción, y se emplean una concentraciones típicas de agua entre
aproximadamente 14-15% en peso. Este es el
denominado proceso de carbonilación de "alto contenido en
agua".
Una alternativa al proceso de carbonilación de
"alto contenido en agua" es el proceso de carbonilación de
"bajo contenido en agua", como se describe en las patentes de
EEUU nº 5.001.259, 5.026.908 y 5.144.068. Pueden utilizarse unas
concentraciones de agua por debajo de 14% en peso e incluso por
debajo de 10% en peso en el proceso de carbonilación de "bajo
contenido en agua". El empleo de una baja concentración de agua
simplifica el procesamiento corriente abajo del ácido carboxílico
deseado a su forma glacial.
La patente de EEUU nº 5.144.068 indica que, a
bajas concentraciones de agua, existe un efecto sinérgico entre la
concentración de acetato de metilo en el reactor de carbonilación y
la concentración de la sal yoduro utilizada para estabilizar el
catalizador de rodio. También indica que una ventaja inesperada de
hacer funcionar el reactor con un alto contenido en acetato de
etilo es la reducción de la formación de productos de la reacción
indeseables. En particular se reduce el ácido propiónico en un orden
de magnitud. También se reducen el dióxido de carbono y el
hidrógeno, que se forman por la reacción de desplazamiento de agua y
gas.
Se han propuesto diversos medios para controlar
los procesos para la producción de ácido acético. Por ejemplo, la
patente de EEUU nº 5.474.774 describe un sistema para controlar los
niveles de líquido en una combinación de
reactor-evaporador instantáneo utilizada para la
carbonilación del metanol para producir ácido acético. Se logra
controlar el nivel de líquido mediante controladores proporcionales
u otros controladores que cambian proporcionalmente los caudales de
líquido desde el respectivo reactor y evaporador instantáneo. Pueden
ajustarse los controladores de nivel para que cambien los caudales
de líquido mediante un generador de funciones, que ajusta el caudal
según una función obtenida empíricamente que correlaciona los
cambios en la velocidad de alimentación del metanol con los
caudales de líquido procedentes del reactor y del evaporador
instantáneo.
La solicitud de patente europea EP 1002785 A1
describe un proceso para la producción de ácido acético en el que
la concentración de acetato de metilo en la composición de reacción
líquida se mantiene en un valor predeterminado controlando la
proporción entre el metanol y/o sus derivados reactivos a monóxido
de carbono que se convierte en ácido acético, y ajustando la
velocidad de alimentación del metanol y/o sus derivados reactivos en
respuesta.
La patente de EEUU nº 6.103.934 describe un
proceso de producción de ácido acético con un proceso de control
que mide diversas concentraciones de componentes del reactor, de
manera específica la especie catalizadora activa, el yoduro de
metilo, el agua y el acetato de metilo con un analizador de
infrarrojos, y realizando ajustes en las concentraciones de las
especies catalizadoras, el yoduro de metilo y el agua en respuesta a
las mediciones, para controlar la reacción del ácido acético.
La patente de EEUU nº 6.255.527 B1 describe un
sistema de producción de ácido acético con un procedimiento para
controlar el flujo de monóxido de carbono al reactor midiendo el
flujo del monóxido de carbono a través de una válvula de control;
realizando un cálculo de fondo para determinar un caudal de monóxido
de carbono ponderado en el tiempo; determinando un caudal máximo de
dióxido de carbono; y controlando el caudal del monóxido de carbono
de forma que no sea mayor que el caudal máximo calculado.
En los documentos
WO-A-0204394,
EP-A-0768215 y
EP-A-0677505 puede encontrarse más
información acerca de los antecedentes.
La presente invención se refiere a un proceso
para supervisar y controlar las condiciones del reactor durante la
producción de ácido acético mediante la carbonilación catalizada del
metanol. El proceso de la presente invención comprende medir la
densidad de la fase pesada de la columna de destilación de la
fracción ligera en el sistema de purificación del proceso de
carbonilación. Se emplea la medición de la densidad para ajustar la
alimentación del metanol para regular la temperatura en la zona de
reacción para optimizar las condiciones del reactor. La medición de
la densidad también puede utilizarse para ajustar otros parámetros
en el sistema del reactor. La invención también se refiere a un
sistema para fabricar ácido acético basado en el procedimiento de
control del proceso descrito.
El control de la densidad de la fase pesada
según la presente invención puede realizarse cercano al momento de
retirar una muestra o, como alternativa, el control puede realizarse
en línea. El control en línea se refiere al análisis de la fase
pesada a tiempo real mediante la inserción directa de una sonda de
densitómetro en el recipiente del proceso de la fase pesada o
haciendo circular rápidamente la disolución del proceso de la fase
pesada a través de un densitómetro y posteriormente devolver esta
disolución al proceso. La medición fuera de línea se refiere a la
retirada irreversible de una muestra de la fase pesada del proceso y
realizando su posterior análisis con instrumentos de laboratorio.
Además, los ajustes de las concentraciones de los componentes y de
los parámetros de la reacción según se requiera deben producirse
inmediatamente después de la caracterización de la muestra. Este
ajuste puede realizarse de modo automático en respuesta a las
mediciones de densidad de la fase pesada. Por último, se prefiere
que la toma de muestras se realice a menudo para minimizar una
deriva indeseable desde la eficiencia óptima de la reacción.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente
invención serán más evidentes haciendo referencia a los dibujos
adjuntos y a sus descripción.
La figura 1 es un diagrama esquemático de un
típico proceso continuo para la producción de ácido acético.
La figura 2 es un diagrama de la disposición del
equipo utilizada según una realización de la presente invención.
La presente invención se refiere a un proceso
continuo de carbonilación para la producción de ácido acético y,
en particular, a un proceso para la producción de ácido acético
mediante la carbonilación del metanol y/o su derivado reactivo en
presencia de un sistema catalizador que puede comprender, por
ejemplo, un elemento metálico del grupo VIII, en particular Rh, Ir,
Co, Ni, Ru, Pd o Pt, y más a menudo Rh o Ir, un promotor de
hálógeno, más a menudo un haluro de hidrógeno o un haluro orgánico,
en particular un yoduro de alquilo, tal como yoduro de metilo, un
estabilizante/copromotor, que es una sal de un metal del grupo IA o
IIA de la tabla periódica, o una sal de amonio cuaternario o de
fosfosio, en particular una sal yoduro o acetato, y más a menudo
yoduro de litio o acetato de litio.
Puede considerarse que el proceso continuo de
carbonilación comprende tres secciones básicas: las secciones de
reacción, de purificación y de tratamiento del gas de emisión. Este
proceso se represente de modo esquemático en la figura 1. El
reactor 4, que puede ser un reactor de tanque con agitación, se hace
funcionar a temperaturas y presiones elevadas ajustables. A medida
que la reacción avanza en el reactor 4, la mezcla de reacción
líquida se retira del reactor y se hace pasar a un tanque de
evaporación instantánea 7 en el que la mayoría de los componentes
más ligeros de la mezcla de reacción líquida (yoduro de metilo,
acetato de metilo, metanol sin reaccionar y agua), junto con el
producto de ácido acético, se vaporizan. La fracción de vapor
entonces se dirige a la sección de purificación y la fracción
líquida (que comprende el catalizador noble disuelto en ácido
acético) y cualquier componente ligero remanente se recicla al
reactor 4. La sección de purificación comprende, de forma típica,
una primera columna de destilación 13 (la columna de la fracción
ligera), una segunda columna de destilación (la columna de secado,
no se muestra) y una tercera columna de destilación (la columna de
la fracción pesada, no se muestra). En la columna de la fracción
ligera 13 se retiran el yoduro de metilo, el acetato de metilo y el
metanol sin reaccionar por la cabeza junto con algo de agua y ácido
acético en la corriente 16. El vapor se condensa y se deja que se
separe en dos fases en un decantador 17; normalmente, ambas fases
se devuelven al reactor. Una fase de este condensado, la fase
superior, es la fase más ligera 18 formada principalmente por agua
y ácido acético pudiendo estar presentes cantidades menores de
acetato de metilo y yoduro de metilo. La fase ligera puede
devolverse al reactor a través de la tubería de reciclaje de la
fase ligera 22. La otra fase, la fase inferior, es la fase pesada 19
formada principalmente por yoduro de metilo y acetato de metilo
pudiendo estar presentes cantidades menores de agua, metanol y ácido
acético. La fase pesada puede devolverse al reactor a través de la
tubería de reciclaje de la fase pesada 21. Es la densidad de esta
fase pesada la que proporciona los datos de retroalimentación para
controlar la composición del reactor según la presente invención.
En particular, la presente invención implica controlar la densidad
de esta fase pesada durante el funcionamiento continuo del reactor
como un indicador del nivel de acetato de metilo en la zona de
reacción. Basándose en esta medición de la densidad, el proceso
continuo de carbonilación puede alterarse para evitar excursiones
del proceso indeseables durante la producción de ácido acético.
El ácido acético húmedo se retira como una
corriente lateral 14 desde la columna de la fracción ligera y se
introduce en una columna de secado (no se muestra) en la que el agua
se elimina por la cabeza, y una corriente de ácido acético seco se
retira desde la base de la zona de destilación. La corriente de agua
de cabeza procedente de la columna de secado se recicla hacia la
sección de reacción. Los subproductos líquidos pesados se retiran
desde la base de la columna de la fracción pesada, retirándose el
producto de ácido acético como una corriente lateral.
En algunos procesos químicos es necesario
controlar el avance de la reacción química y ajustar el suministro
de los reactivos para asegurarse de que la reacción avance como se
desea. La producción de ácido acético es uno de estos procesos. Un
procedimiento para fabricar ácido acético mediante la carbonilación
del metanol o sus derivados, como acetato de metilo o yoduro de
metilo, implica una reacción química iniciada por un sistema
catalizador como se describió previamente. La carbonilación se ha
convertido en una vía preferida para fabricar ácido acético. No
obstante, existen consideraciones compensatorias que afectan a la
ejecución de este proceso. En primer lugar, la química subyacente
de la reacción es intrincada e implica una serie de reacciones
interrelacionadas, subproductos y equilibrios, todos los cuales
deben estar bien equilibrados, uno frente al otro, para que el
proceso sea practicable y para maximizar la eficacia de la
utilización de los materiales brutos. Además, los sistemas
catalizadores, como los compuestos de coordinación de rodio, iridio
y similares, requeridos para la carbonilación son, en general,
complejos y caros. Además, los sistemas catalizadores de la
carbonilación son extraordinariamente sensibles a los cambios en
cualquiera
de los parámetros de la reacción que, a su vez, afectan de forma adversa a la estabilidad y la actividad del catalizador.
de los parámetros de la reacción que, a su vez, afectan de forma adversa a la estabilidad y la actividad del catalizador.
A veces se realiza una toma de muestras manual
del efluyente del reactor y un análisis en laboratorio separado de
las concentraciones de los componentes utilizando diversas técnicas
de laboratorio. Este procedimiento requiere mucho trabajo y es muy
largo, dando como resultado unos largos periodos de tiempo entre la
toma de muestras y la caracterización de la muestra. Este
procedimiento de caracterización de muestras limita
significativamente el número de puntos de datos diarios para un
reactor dado, normalmente de 6 a 12. Además, y de manera más
importante, debido al retraso entre la toma de muestra y la
generación de datos, la caracterización de las muestras proporciona
una evaluación del sistema del reactor rezagada con respecto al
estado real del sistema en varias horas. Se han propuesto diversos
medios para remediar estos problemas. Por ejemplo, se utilizan
espectrómetros de infrarrojo de transformada de Fourier para
controlar de forma continua los componentes de un proceso de
reacción. Este tipo de sistema de control se describe en la patente
de EEUU nº 6.103.934. Además, se han utilizado sistemas de control
basados en la tecnología de cromatografía de gases. Sin embargo,
ambos tipos de sistemas tiene desventajas significativas en
términos de un alto nivel de mantenimiento y gastos necesarios para
mantener el equipo en un estado de funcionamiento preciso. Además,
los sistemas de cromatografía de gases pueden requerir un
considerable periodo de tiempo para analizar una muestra, dando como
resultado un retraso entre los resultados y el estado real del
sistema del proceso, como se mencionó anteriormente.
Por tanto, resulta deseable proporcionar un
sistema de control que facilite un control más frecuente de la
reacción química en la producción de ácido acético, de forma que los
cambios en la zona de reacción puedan detectarse antes y se pueda
generar una retroalimentación apropiada para cambiar las condiciones
de la reacción. La presente invención proporciona esta capacidad de
detección temprana basándose en muestras analíticas tomadas del
exterior de la zona de reacción. Según la presente invención, se
mide la densidad de la fase pesada. La densidad de la fase pesada
es una función de la concentración de yoduro de metilo y acetato de
metilo en la fase pesada. A su vez, la concentración de yoduro de
metilo y acetato de metilo en la fase pesada es indicativa de la
concentración de acetato de metilo en la zona de reacción. En
particular, a medida que el nivel de acetato de metilo aumenta en
la zona de reacción, la densidad de la fase pesada disminuye porque
más acetato de metilo se envía hacia delante, hacia la columna de
destilación de la fracción ligera, y después se concentra,
predominantemente en la fase pesada. Debido a que el acetato de
metilo es menos denso que el yoduro de metilo, la densidad de la
fase pesada disminuye a medida que aumenta la concentración de
acetato de metilo. Utilizando esta relación, la presente invención
proporciona un procedimiento conveniente, seguro y relativamente
barato para controlar de modo continuo el nivel de acetato de
metilo en la zona de reacción.
La presente invención se refiere al control de
un proceso continuo de carbonilación basado en una retroalimentación
derivada de medir la densidad de la fase pesada de la columna de
destilación de la fracción ligera en la sección de purificación del
proceso de carbonilación. Durante el funcionamiento continuo es
habitual introducir monóxido de carbono a petición controlando la
presión, e introducir metanol al reactor con una composición líquida
que comprende concentraciones estándar de acetato de metilo, agua,
un sistema catalizador como se describió previamente, siendo el
resto de la composición ácido acético. En el reactor se produce la
carbonilación para producir ácido acético, que se retira con el
líquido de la reacción. Después el ácido acético se recupera como
se describió anteriormente. El monóxido de carbono sin convertir se
descarga del reactor, y después de la recuperación de los
componentes volátiles que contiene, en general se desecha. A unas
concentraciones de acetato de metilo en el líquido del reactor de
3% en peso o menores, estando asociados estos niveles con el uso de
catalizadores de rodio, la velocidad de la reacción depende en gran
medida de la concentración de acetato de metilo. Bajo estas
circunstancias apenas hay dificultades, si es que se presentan, para
controlar las concentraciones de acetato de metilo en la sección de
reacción utilizando la temperatura de la reacción. Sin embargo, a
medida que las concentraciones de acetato de metilo se aproximan a
5% en peso o mayor, la velocidad de la reacción depende
significativamente menos de la concentración de acetato de metilo.
En esta situación, existe un potencial mayor para que la
concentración de acetato de metilo en el reactor aumente con
rapidez. Este aumento provocará trastornos significativos en el
equipo corriente abajo y la planta puede interrumpir su marcha, lo
cual es indeseable porque interrumpe la producción y crea una
situación potencialmente peligrosa. Una concentración inestable de
acetato de metilo en el reactor también conduce a la inestabilidad
de la captación de monóxido de carbono en el reactor. Esto puede
conducir a la necesidad de descargar el monóxido de carbono con el
fin de realizar un control, dando como resultado una pérdida en la
eficacia de la conversión del monóxido de carbono. El control de
las concentraciones de acetato de metilo en el reactor a altas
concentraciones de acetato de metilo es, por tanto, un problema
significativo.
Aunque puede resultar más difícil controlar las
condiciones del reactor a concentraciones mayores de acetato de
metilo, no obstante resulta deseable funcionar a altas
concentraciones de acetato de metilo porque se observan ciertos
efectos beneficiosos a mayores niveles de concentración. Unos
efectos beneficiosos notables son la capacidad para funcionar con
menores concentraciones de catalizador, una reducida producción de
ácido propiónico, y una reducción en la reacción de desplazamiento
de agua y gas que produce una mayor eficacia de CO. Bajo ciertas
circunstancias, puede resultar deseable funcionar con unas
concentraciones de acetato de metilo de hasta 10% en peso o aún
mayores. La presente invención permite el funcionamiento estable del
sistema de reacción a estas concentraciones altas de acetato de
metilo.
La presente invención proporciona un medio para
prevenir estas excursiones del proceso durante los procesos
continuos para la producción de ácido acético, proporcionando un
medio para controlar de forma continua la concentración de acetato
de metilo en el reactor y para controlar el proceso de la reacción
en respuesta a esto para estabilizar la concentración de acetato de
metilo.
Se ha descubierto que una concentración de
acetato de metilo de aproximadamente 2% en peso en la zona de
reacción se corresponde, en general, a una densidad de la fase
pesada en el intervalo de 1,90 a 2,0. A una concentración de
acetato de metilo de 4,5% en peso en la zona de reacción, la
densidad de la fase pesada estará, de forma típica, en el intervalo
de 1,70 a 1,80. Como se mencionó anteriormente, a medida que las
concentraciones de acetato de metilo en la zona de reacción durante
la producción de ácido acético se acercan a 5% en peso, aumenta la
probabilidad de una excursión del reactor. A unas concentraciones de
acetato de metilo de 6% en peso, la densidad de la fase pesada
estará, de forma típica, en el intervalo de 1,5 a 1,6. Sin embargo,
se entiende que éstos son sólo parámetros generales. La densidad
exacta para un modo de funcionamiento concreto depende de la
concentración de otras especies en el líquido del reactor, como agua
y yoduro de metilo, así como del manejo de la columna de la fracción
ligera.
La tabla 1 ofrece una serie de datos que
representan diversas concentraciones de acetato de metilo en el
intervalo de 2,0% en peso a 7,0% en peso, que se corresponden con
unos valores de densidad de la fase pesada medidos en un sistema de
producción de ácido acético típico.
\vskip1.000000\baselineskip
En general, estos datos demuestran que la
densidad de la fase pesada aumentará o disminuirá en el intervalo
de 0,05 a 0,1 con cada aumento o disminución en 1% en peso de la
concentración como porcentaje en peso de acetato de metilo en la
zona de reacción. Sin embargo, el intervalo de densidad
correspondiente específico variará según el sistema de reacción.
Por consiguiente, en general será necesario calibrar la relación
entre la concentración de acetato de metilo y la densidad de la
fase pesada para cada sistema de reacción en el que se practique la
presente invención.
Tras conocer la relación entre la concentración
de acetato de metilo en el reactor y la densidad de la fase pesada
para un sistema de reacción concreto, la presente invención
proporciona un medio para controlar, de forma precisa y continua,
la concentración de acetato de metilo en la zona de reacción y para
proporcionar una retroalimentación para cambiar o mantener los
parámetros de la reacción en respuesta a esta retroalimentación.
Los parámetros de la reacción pueden cambiarse
mediante una diversidad de formas. Una de estas formas es cambiar
la velocidad de alimentación del metanol al reactor. Otra forma es
cambiar la temperatura de la reacción. Esto a menudo se consigue
ajustando la temperatura de una corriente de reciclaje que fluye de
nuevo hacia el reactor a través de uno o más intercambidores de
calor. Además, la temperatura del sistema de reacción puede
regularse, en todo o en parte, ajustando la temperatura de otras
corrientes que entren en el sistema de reacción, tal como una
corriente de una bomba de succión. Otros parámetros que pueden
ajustarse según la presente invención incluyen la concentración de
agua en el reactor, la concentración del catalizador, la
concentración del yoduro de metilo, y la presión parcial de CO en
el sistema de reacción. Cambiando alguna de estas variables, o una
combinación de más de una de estas variables, es posible ejercer al
menos algo de control sobre la concentración de acetato de metilo en
el reactor.
Según una realización de la presente invención,
si la densidad de la fase pesada disminuye hasta un nivel que
indique que la concentración de acetato de metilo está aumentando
hasta alcanzar una zona propensa a que se produzca la pérdida del
control del sistema de reacción, el proceso de la presente invención
se programa para responder (o un operario responderá de forma
manual) disminuyendo la velocidad de alimentación de metanol hacia
el reactor, que disminuirá la velocidad de formación de acetato de
metilo en el reactor. En otra realización, el sistema de la
presente invención puede programarse para que responda (o un
operario responderá de forma manual) aumentando la temperatura en
el reactor para aumentar la velocidad a la cual el acetato de metilo
se convierte en ácido acético. En otra realización, el sistema de
la presente invención se programa para que responda (o un operario
responderá de forma manual) mediante una combinación de la
disminución de la velocidad de alimentación de metanol y el aumento
de la temperatura en el reactor.
A la inversa, si el mecanismo de
retroalimentación según la presente invención indica que la
concentración de acetato de metilo en el reactor está cayendo por
debajo de los niveles deseados, la información puede utilizarse
para aumentar los niveles de acetato de metilo en lugar de
disminuirlos. En una realización de la presente invención, si la
densidad de la fase pesada aumenta hasta un nivel que indique que la
concentración de acetato de metilo está cayendo por debajo del
nivel deseado en el reactor, el proceso de la presente invención se
programa para que responda (o un operario responderá de forma
manual) aumentando la velocidad de alimentación de metanol hacia el
reactor, lo cual aumentará la velocidad de formación de acetato de
metilo en el reactor. En otra realización, el sistema de la
presente invención puede programarse para que responda (o un
operario responderá de forma manual) disminuyendo la temperatura en
la zona de reacción para disminuir la velocidad a la cual el
acetato de metilo se convierte en ácido acético. En otra
realización, el sistema de la presente invención se programa para
que responda (o un operario responderá de forma manual) mediante una
combinación del aumento de la velocidad de alimentación de metanol
y la disminución de la temperatura en el reactor.
La figura 2 muestra una realización de la
presente invención que demuestra la colocación de los componentes
del sistema de control y retroalimentación. Se proporciona cualquier
dispositivo de medición de la densidad adecuado, tal como un
densitómetro nuclear u óptico 20, en la tubería de reciclaje de la
fase pesada 21. El densitómetro 20 puede ser cualquiera de diversos
densitómetros disponibles en el mercado, tales como los
densitómetros nucleares comerciales fabricados por Berthold. Un
modelo adecuado es el Berthold LB 386-1C. El
densitómetro permite el control continuo de la densidad del líquido
de la fase pesada. Como alternativa, pueden tomarse muestras de la
fase pesada y determinarse sus densidades fuera de línea mediante
cualquier dispositivo de medición de la densidad, tal como un
densitómetro óptico. Utilizando esta densidad, como se describió
anteriormente, puede determinarse la concentración de acetato de
metilo en la zona de reacción de una manera rápida y precisa.
El sistema puede diseñarse para permitir que un
operario del sistema pueda controlar la medición de la densidad.
Basándose en las concentraciones de acetato de metilo deseadas en la
zona de reacción, el operario puede utilizar la medición de la
densidad para determinar cuándo son necesarios diversos cambios en
el proceso para mantener la concentración de acetato de metilo al
nivel deseado. Por ejemplo, en respuesta a una medición de la
densidad de la fase pesada que se corresponde con una concentración
de acetato de metilo mayor que la deseada, el operario puede elegir
aumentar la temperatura en el reactor disminuyendo el caudal hacia
el intercambiador de calor 10, que tendrá el correspondiente efecto
de disminuir la concentración de acetato de metilo. Como
alternativa, el operario puede elegir disminuir la velocidad de
alimentación de metanol aumentando el flujo a través de la válvula
de control de la alimentación de metanol 2. Además, el operario
puede elegir ajustar la concentración de acetato de metilo hasta un
nivel de funcionamiento deseado empleando una combinación de
correcciones que implican al control de la temperatura y de la
velocidad de alimentación. En una situación en que el densitómetro
indica que la concentración de acetato de metilo es menor que la
deseada, el operario puede procurar una acción correctora en la
dirección opuesta aumentando el caudal a través del intercambiador
de calor 10 o aumentando el caudal a través de la válvula de
control de la alimentación de metanol, o una combinación de los dos
para aumentar la concentración de acetato de
metilo.
metilo.
En otra realización de la presente invención, el
sistema está equipado con un proceso de control de retroalimentación
automático. En esta realización, el densitómetro 20 puede estar
conectado o puede estar en comunicación de otra forma con un bucle
de control con un medio de control de retroalimentación 23 que
proporciona retroalimentación a la válvula de control del
intercambiador de calor 10 y/o a la válvula de control 2 para la
alimentación de metanol. En esta realización, el sistema puede
programarse para que controle automáticamente el funcionamiento del
intercambiador de calor o de la alimentación de metanol o una
combinación de los dos en respuesta a las desviaciones de la
concentración de acetato de metilo desde unos niveles deseados, como
se indica mediante la densidad de la fase pesada.
Claims (16)
1. Un procedimiento para efectuar el control del
proceso en una reacción para la producción de ácido acético a
través de la reacción del metanol y del monóxido de carbono en una
mezcla de reacción que comprende acetato de metilo, que comprende
las etapas de:
medir la densidad de la fase pesada de una
columna de destilación de la fracción ligera que comprende yoduro
de metilo y acetato de metilo con un densitómetro; y
controlar las condiciones de la reacción en el
reactor en respuesta a la densidad medida.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que las condiciones de la mezcla de reacción se controlan
ajustando la temperatura de la mezcla de reacción.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que las condiciones de la mezcla de reacción se controlan
ajustando el flujo de metanol hacia la mezcla de reacción.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que las condiciones de la mezcla de reacción se controlan
ajustando la temperatura de la mezcla de reacción y ajustando el
flujo de metanol hacia la mezcla de reacción.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es de 2,0% a 10,0% en peso.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en
el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es mayor que 5% en peso.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, en
el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es de 4,0% a 7% en peso.
8. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que la densidad de la fase pesada es de 1,5 a 1,8.
9. El procedimiento de la reivindicación 5, en
el que una señal electrónica indicativa de la densidad medida de la
fase pesada se envía a un sistema de control que funciona de manera
que controla las condiciones de reacción en el reactor en respuesta
a la densidad de la fase pesada.
10. Un sistema de reacción para la carbonilación
del metanol para producir ácido acético, que comprende:
(a) un reactor que contiene un medio de reacción
líquido que comprende metanol, un catalizador, un disolvente y agua
para formar un producto del reactor que comprende ácido acético,
acetato de metilo y yoduro de metilo;
(b) un evaporador instantáneo para recibir el
producto del reactor desde el reactor y que es capaz de evaporar
instantáneamente una porción del producto del reactor para formar
una corriente de cabeza que comprende ácido acético, acetato de
metilo y yoduro de metilo;
(c) un medio para dirigir el producto del
reactor hacia el evaporador instantáneo;
(d) una columna de destilación de la fracción
ligera para recibir la corriente de cabeza y que es capaz de
destilar la corriente de cabeza para formar una fase ligera y una
fase pesada;
(e) un medio para dirigir al menos una porción
de la corriente de cabeza hacia la columna de destilación de la
fracción ligera;
(f) un densitómetro para medir la densidad de la
fase pesada; y
(g) un medio para controlar las condiciones de
reacción en el reactor en respuesta a la densidad de la fase pesada;
y
(h) un medio para generar una señal electrónica
indicativa de la densidad medida de la fase pesada y transmitir la
señal a un sistema de control que funciona de manera que controla
las condiciones de reacción en el reactor en respuesta a la
densidad de la fase pesada.
11. El sistema de reacción de la reivindicación
10, en el que las condiciones de la mezcla de reacción se controlan
ajustando el flujo de metanol hacia la mezcla de reacción.
12. El sistema de reacción de la reivindicación
10, en el que las condiciones de la mezcla de reacción se controlan
ajustando la temperatura de la mezcla de reacción y ajustando el
flujo de metanol hacia la mezcla de reacción.
13. El sistema de reacción de la reivindicación
10, en el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es de 2,0% a 10,0% en peso.
14. El sistema de reacción de la reivindicación
13, en el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es mayor que 5% en peso.
15. El sistema de reacción de la reivindicación
14, en el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla de
reacción es de 4,0% a 7% en peso.
16. El sistema de reacción de la reivindicación
15, en el que la densidad de la fase pesada es de 1,5 a 1,8.
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