ES2897636T3 - Proceso para evaporar un medio de reacción - Google Patents

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Yaw-Hwa Liu
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Abstract

Un proceso para producir ácido acético, que comprende: separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso; y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprenda ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso, preferentemente menor o igual a 50 ppm en peso, y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para evaporar un medio de reacción
Campo de la invención
Esta invención se refiere a procesos para producir ácido acético y, en particular, a procesos que se mejoran para evaporar un producto de ácido acético crudo en un sistema de producción de ácido acético.
Antecedentes de la invención
Entre los procesos empleados actualmente para sintetizar ácido acético, uno de los más útiles comercialmente, es la carbonilación catalizada de metanol con monóxido de carbono como se enseña en la patente de EE. UU. No.
3,769,329. El catalizador de la carbonilación contiene un catalizador metálico, tal como el rodio, que se disuelve o se dispersa de cualquier otra manera en un medio de reacción líquido o que se soporta sobre un sólido inerte, junto con un promotor de un catalizador que contiene halógeno, como se ejemplifica con yoduro de metilo. La reacción se realiza mediante burbujeo continuo de gas monóxido de carbono a través de un medio de reacción líquido en el que se disuelve el catalizador.
El metanol y el monóxido de carbono se alimentan a un reactor como materias primas. Una porción del medio de reacción se extrae continuamente y se suministra a un recipiente de evaporación donde el producto se evapora y se envía como vapor a un tren de purificación. El tren de purificación incluye una columna de fracciones ligeras que elimina los componentes "ligeros" o de bajo punto de ebullición como parte superior y proporciona una corriente de extracción lateral para una purificación adicional. El tren de purificación puede incluir además columnas para deshidratar la corriente de extracción lateral o columnas para eliminar componentes "pesados" o de alto punto de ebullición, tales como ácido propiónico, de la corriente de extracción lateral. Es deseable en un proceso de carbonilación para producir ácido acético minimizar el número de operaciones de destilación para minimizar el uso de energía en el proceso.
La patente de EE. UU. No. 5,416,237 describe un proceso para la producción de ácido acético por carbonilación de metanol en presencia de un catalizador de carbonilación de rodio, yoduro de metilo y un estabilizador de sal de yoduro que mantiene una concentración finita de agua de hasta aproximadamente el 10 % en peso y una concentración de acetato de metilo de al menos 2 % en peso en el medio de reacción líquido y recuperación del producto de ácido acético que pasa el medio de reacción líquido a través de una zona de evaporación para producir una fracción de vapor que se pasa a una única columna de destilación de la que se extrae un producto de ácido acético. La fracción de vapor comprende agua hasta aproximadamente un 8 % en peso, producto de ácido acético, subproducto de ácido propiónico y la mayoría del acetato de metilo y yoduro de metilo.
La patente de EE. UU. No. 7,820,855 describe un proceso de carbonilación para producir ácido acético que incluye: (a) la carbonilación de metanol o sus derivados reactivos en presencia de un catalizador metálico del Grupo VIII y un promotor de yoduro de metilo para producir una mezcla de reacción líquida que incluye ácido acético, agua, acetato de metilo y yoduro de metilo; (b) alimentar la mezcla de reacción líquida a una temperatura de alimentación a un recipiente de evaporación que se mantiene a una presión reducida; (c) calentar el recipiente de evaporación mientras se evapora simultáneamente la mezcla de reacción para producir una corriente de vapor de producto crudo. Se controlan la selección de la mezcla de reacción y la velocidad de flujo de la mezcla de reacción que se alimenta al recipiente de evaporación, así como también la cantidad de calor que se suministra al recipiente de evaporación, de modo que la temperatura de la corriente de vapor del producto crudo se mantenga a una temperatura menor de 90 °F más fría que la temperatura de alimentación de la mezcla de reacción líquida al recipiente de evaporación, y la concentración de ácido acético en la corriente de vapor del producto crudo es superior al 70 % en peso de la corriente de vapor del producto crudo. A través del recipiente de evaporación, el producto de ácido acético y la mayoría de las fracciones ligeras (yoduro de metilo, acetato de metilo y agua) se separan de la solución de catalizador del reactor, y la corriente de proceso en crudo se envía con gases disueltos a la sección de destilación o purificación en una sola etapa de evaporación. Las concentraciones de yoduro de metilo disminuyen a medida que aumenta la temperatura del recipiente de evaporación y disminuyen el régimen de flujo.
La patente de EE. UU. No. 9,006,483 describe un proceso de producción de ácido acético que busca inhibir la concentración de yoduro de hidrógeno y proporcionar una separación líquido-líquido de una parte superior de una columna de destilación. El ácido acético se produce por destilación de una mezcla que contiene yoduro de hidrógeno, agua, ácido acético y acetato de metilo en una primera columna de destilación para formar una corriente superior y una corriente de corte lateral o una corriente de fondo que contiene ácido acético, se enfría y se condensa la parte superior en un condensador para formar fases superior e inferior separadas en un decantador. De acuerdo con este proceso, se forma una zona que tiene una alta concentración de agua en la columna de destilación por encima de la posición de alimentación de la mezcla al alimentar una mezcla que tiene una concentración de agua de no menos de una cantidad efectiva a no más del 5 % en peso (por ejemplo, de 0,5 a 4,5 % en peso) y una concentración de acetato de metilo de 0,5 a 9 % en peso (por ejemplo, de 0,5 a 8 % en peso) como la mezcla a la columna de destilación y destilación de la mezcla. En la zona que tiene una alta concentración de agua, se deja reaccionar yoduro de hidrógeno con acetato de metilo para producir yoduro de metilo y ácido acético.
El documento WO 2004/33407 describe un proceso para producir un ácido carboxílico que comprende permitir que un alcohol que tiene "n" átomo(s) de carbono o un derivado del mismo reaccione con monóxido de carbono de forma continua en presencia de un sistema catalítico, y purificar la mezcla de reacción resultante para dar un ácido carboxílico purificado que tiene "n 1" átomos de carbono, en donde un componente catalizador de pb superior se separa de la mezcla de reacción para dar una mezcla cruda que contiene al menos un ácido carboxílico que tiene "n 2" átomos de carbono, un ácido carboxílico que tiene "n 1" átomos de carbono, un éster del ácido carboxílico que tiene "n 1" átomos de carbono con el alcohol y agua; la mezcla cruda se alimenta a una columna de separación de componentes de pb superior y se separa en una fracción de fondo y una fracción superior, la fracción de fondo contiene al menos el ácido carboxílico que tiene "n 2" átomos de carbono, y la fracción superior contiene al menos el ácido carboxílico que tiene "n 1" átomos de carbono, el éster del ácido carboxílico que tiene "n 1" átomos de carbono con el alcohol y agua; y la fracción superior de la columna de separación de componentes de pb superior se separa mediante una columna de separación de ácido carboxílico en una fracción de fondo y una fracción superior, la fracción de fondo contiene el ácido carboxílico que tiene "n 1" átomos de carbono, y la fracción superior contiene al menos el éster y agua.
El documento EP 2 826 767 describe un proceso de producción de ácido acético mediante la destilación de una mezcla que contiene yoduro de hidrógeno, agua, ácido acético y acetato de metilo en una primera columna de destilación para formar una corriente superior y una corriente de corte lateral o corriente de fondo que contiene ácido acético, se enfría y se condensa la parte superior en un condensador para formar las fases superior e inferior separadas en un decantador.
Continúa la necesidad de mejorar los procesos de producción de ácido acético que tengan etapas de separación mejoradas, mayores capacidades de producción y menores costos operativos.
Resumen de la invención
En una modalidad, la presente invención se dirige a un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad del 25 al 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad del 0,5 al 6,5 % en peso, agua en una cantidad del 1 al 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad del 0,01 al 0,7 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad de menos de o igual a 300 ppm en peso, por ejemplo, menor o igual a 50 ppm en peso, y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo. La corriente de producto de ácido acético puede comprender acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso, la concentración de agua se mantiene en la corriente de producto de ácido acético de 1 a 9 % en peso y/o yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso. La corriente de producto de ácido acético puede comprender cada uno del yoduro de metilo y el acetato de metilo en una cantidad dentro del intervalo de ± 0,9 % en peso de la concentración de agua en la corriente lateral. En una modalidad, la corriente superior se separa en fases para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada. La fase líquida ligera puede comprender ácido acético en una cantidad de 1 a 40 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 10 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 50 % en peso, agua en una cantidad de 40 a 80 % en peso, acetaldehído en una cantidad menor o igual al 5 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso. En una modalidad preferida, la fase líquida ligera comprende ácido acético en una cantidad de 5 a 15 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 3 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 15 % en peso, agua en una cantidad de 70 a 75 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,1 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,001 a 0,5 % en peso. En una modalidad adicional, una porción de la fase líquida pesada puede tratarse para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
En una modalidad adicional, la presente invención es un proceso para producir ácido acético que comprende la carbonilación de una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, se separa el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida que comprende un catalizador de rodio en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso, metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso, ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso, agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso, y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor que o igual a 0,1 % en peso de yoduro de hidrógeno, y la destilación de al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo. La corriente de producto de ácido acético puede comprender acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso, la concentración de agua se mantiene en la corriente de producto de ácido acético de 1 a 9 % en peso y/o yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso. La corriente de producto de ácido acético puede comprender cada uno del yoduro de metilo y el acetato de metilo en una cantidad dentro del intervalo de ± 0,9 % en peso de la concentración de agua en la corriente lateral. En una modalidad, la corriente superior se separa en fases para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada. La fase líquida ligera puede comprender ácido acético en una cantidad de 1 a 40 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 10 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 50 % en peso, agua en una cantidad de 40 a 80 % en peso, acetaldehído en una cantidad menor o igual al 5 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso. En una modalidad preferida, la fase líquida ligera comprende ácido acético en una cantidad de 5 a 15 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 3 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 15 % en peso, agua en una cantidad de 70 a 75 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,1 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,001 a 0,5 % en peso. En una modalidad adicional, una porción de la fase líquida pesada puede tratarse para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá mejor a la vista de la figura adjunta no limitante, en donde:
La Figura. 1 es un dibujo esquemático para producir ácido acético de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada de la invención
En el resumen y en esta descripción detallada, debe entenderse que un intervalo de concentración enumerado o que se describe como útil, adecuado, o similar, pretende que cualquier concentración dentro del intervalo, incluidos los puntos extremos, se considere declarado. Por ejemplo, un intervalo "de 1 a 10" debe leerse como que indica todos y cada uno de los números posibles a lo largo de los números reales entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10. Así, incluso si los puntos de datos específicos dentro del intervalo, o incluso si no hay puntos de datos dentro del intervalo, se identifican explícitamente o se refieren solo a unos pocos puntos de datos específicos, debe entenderse que los inventores aprecian y entienden que cualquiera y todos los puntos de datos dentro del intervalo deben considerarse especificados, y que los inventores tenían conocimiento del intervalo completo y de todos los puntos dentro del intervalo.
A lo largo de toda la descripción, incluidas las reivindicaciones, los siguientes términos tienen los significados indicados a menos que se especifique de otra manera.
Como se usa en la descripción y las reivindicaciones, "cerca" incluye "en". El término "y/o" se refiere tanto al caso inclusivo como al caso "y", como al exclusivo "o", y se usa en la presente descripción por brevedad. Por ejemplo, una mezcla que comprende ácido acético y/o acetato de metilo puede comprender ácido acético solo, acetato de metilo solo, o tanto ácido acético como acetato de metilo.
Todos los porcentajes se expresan cómo por ciento en peso (% en peso), basado en el peso total de la corriente particular o composición presente, a menos que se indique de otra manera. La temperatura ambiente es de 25 °C y la presión atmosférica es de 101,325 kPa a menos que se indique de otra manera.
Para los fines de la presente descripción:
ácido acético puede abreviarse como "AcOH";
acetaldehído puede abreviarse como "AcH";
acetato de metilo puede abreviarse "MeAc";
metanol puede abreviarse "MeOH";
yoduro de metilo puede abreviarse como "MeI";
yoduro de hidrógeno puede abreviarse como "HI";
monóxido de carbono puede abreviarse "CO"; y
dimetiléter puede abreviarse "DME".
HI se refiere al yoduro de hidrógeno molecular o al ácido yodhídrico que se disocia cuando se ioniza al menos parcialmente en un medio polar, típicamente un medio que comprende al menos algo de agua. A menos que se especifique de otra manera, los dos se mencionan indistintamente. A menos que se especifique de otra manera, la concentración de HI se determina mediante la valoración ácido-base mediante el uso de un criterio de valoración principal potenciométrico. En particular, la concentración de HI se determina mediante valoración con una solución estándar de acetato de litio hasta un criterio de valoración principal potenciométrico. Debe entenderse que, para los fines de la presente descripción, la concentración de HI no se determina por sustracción de una concentración de yoduro que se supone asociada con una medición de metales de corrosión u otros cationes no H+ del yoduro iónico total presente en una muestra.
Debe entenderse que la concentración de HI no se refiere a la concentración de iones yoduro. La concentración de HI se refiere específicamente a la concentración de HI que se determina mediante valoración potenciométrica. Este método de sustracción es un método poco confiable e impreciso para determinar concentraciones de HI relativamente más bajas (es decir, menos de aproximadamente 5 por ciento en peso) debido al hecho de que asume todos los cationes no H+ (como los cationes de Fe, Ni, Cr, Mo) están asociados con el anión yoduro exclusivamente. En realidad, una porción significativa de los cationes metálicos en este proceso puede estar asociada con el anión acetato. Además, muchos de estos cationes metálicos tienen múltiples estados de valencia, lo que añade aún más falta de confiabilidad a la suposición sobre la cantidad de anión yoduro que podría asociarse con estos metales. Finalmente, este método da lugar a una determinación no confiable de la concentración real de HI, especialmente en vista de la capacidad de realizar una valoración simple directamente representativa de la concentración de HI.
Para los fines de la presente descripción, una " parte superior" o "destilado" de una columna de destilación se refiere al menos a una de las fracciones condensables de ebullición inferior que sale en o cerca de la parte superior (por ejemplo, próxima a la parte superior) de la columna de destilación, y/o la forma condensada de esa corriente o composición. Obviamente, todas las fracciones son finalmente condensables, sin embargo, para los fines de la presente descripción, una fracción condensable es condensable en las condiciones presentes en el proceso, tal como lo entiende fácilmente un experto en la técnica. Los ejemplos de fracciones no condensables pueden incluir nitrógeno, hidrógeno, y similares. Del mismo modo, una corriente de destilado superior puede tomarse justo debajo de la salida más alta de una columna de destilación, por ejemplo, en donde la fracción de ebullición más baja es una corriente no condensable o representa una corriente de mínimos, como se entendería fácilmente por una persona de habilidad en la técnica.
Los "fondos" o "residuos" de una columna de destilación se refieren a una o más de las fracciones de ebullición más alta que salen en o cerca del fondo de la columna de destilación, a las que también se hace referencia en la presente descripción como que fluyen desde el sumidero inferior de la columna. Debe entenderse que puede tomarse un residuo justo por encima de la salida del fondo de una columna de destilación, por ejemplo, en donde la fracción del fondo que se produce por la columna es una sal, un alquitrán inutilizable, un producto de desecho sólido o una corriente de mínimo como entendería fácilmente un experto en la técnica.
Para los fines de la presente descripción, las columnas de destilación comprenden una zona de destilación y una zona de sumidero del fondo. La zona de destilación incluye todo por encima de la zona del sumidero del fondo, es decir, entre la zona del sumidero del fondo y la parte superior de la columna. Para los fines de la presente descripción, la zona del sumidero del fondo se refiere a la porción inferior de la columna de destilación en la que está presente un depósito de líquido de los componentes de más alta ebullición (por ejemplo, el fondo de una columna de destilación) desde el cual fluye la corriente de fondo o de residuo al salir de la columna. La zona del sumidero del fondo puede incluir calderas, equipos de control y similares.
Debe entenderse que el término "pasajes", "vías de flujo", "conductos de flujo" y similares en relación con los componentes internos de una columna de destilación se usan indistintamente para referirse a agujeros, tubos, canales, rendijas, desagües, y similares, que están dispuestos a través y/o que proporcionan un camino para que el líquido y/o el vapor se muevan desde un lado del componente interno al otro lado del componente interno. Los ejemplos de pasajes dispuestos a través de una estructura como un distribuidor de líquido de una columna de destilación incluyen agujeros de drenaje, tubos de drenaje, hendiduras de drenaje y similares, que permiten que un líquido fluya a través de la estructura de un lado a otro.
El tiempo de residencia promedio se define como la suma total de todo el volumen de líquido retenido para una fase dada dentro de una zona de destilación dividido por el promedio de la velocidad de flujo a través de la zona de destilación. El volumen de retención para una fase dada puede incluir el volumen de líquido contenido en los diversos componentes internos de la columna, incluidos los colectores, distribuidores y similares, así como el líquido contenido en bandejas, dentro de tubos de bajada y/o en secciones de lechos estructurados empaquetados aleatoriamente.
Corriente de vapor de producto
La producción de ácido acético a través de la carbonilación de metanol implica la formación de un medio de reacción en un reactor y la evaporación del medio de reacción en un recipiente evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto. La corriente de vapor de producto se destila luego en una o más columnas de destilación para eliminar los subproductos y formar un producto de ácido acético. La presente invención proporciona procesos para producir ácido acético mientras se reduce la formación de subproductos al mantener una concentración específica de yoduro de metilo en la corriente de vapor de producto que se forma en la etapa de evaporación. El yoduro de metilo es un promotor útil para el catalizador de carbonilación. Sin embargo, durante la separación, el yoduro de metilo tiende a concentrarse con el ácido acético que se separa del medio de reacción. En consecuencia, para evitar pérdidas costosas por emisiones fugitivas y reducir las impurezas de yoduro en el producto de ácido acético, el yoduro de metilo debe separarse del ácido acético y devolverse al medio de reacción.
De acuerdo con la presente invención, las concentraciones de yoduro de metilo se mantienen a un nivel suficiente en el producto de vapor para soportar velocidades de producción incrementadas mientras se reduce la cantidad de yoduro de metilo que debe recuperarse de la corriente de vapor de producto. La reducción de la cantidad de yoduro de metilo desagrega ventajosamente los cuellos de botella de las columnas de destilación debido a las bajas cantidades de yoduro de metilo que deben separarse. La eliminación de cuellos de botella en las columnas de destilación aumenta ventajosamente las capacidades de producción y reduce los costes operativos. Mantener el yoduro de metilo a los niveles deseados en el producto de vapor también mantiene de manera beneficiosa las concentraciones de yoduro de hidrógeno en las columnas de destilación aguas abajo a niveles bajos y, por lo tanto, minimiza la corrosión de las columnas.
En una modalidad, la presente invención se dirige a un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos del 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad menor o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad menor o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
En otra modalidad, la presente invención es un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual a 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual a 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
Como se muestra en la patente de EE.UU. No. 7,820,855, las tasas de producción disminuyen a medida que disminuyen las concentraciones de yoduro de metilo, en base a la tasa de flujo másico desde el reactor al recipiente de evaporación. La presente invención puede mantener tasas de producción más altas sin incurrir en la disminución en la tasa de flujo másico como se describe en la patente de Ee .UU. No. 7,820,855. El yoduro de metilo a una concentración menor del 24 % en peso da como resultado tasas de producción indeseablemente bajas. Por otro lado, las corrientes de productos de vapor que tienen yoduro de metilo en concentraciones mayores o iguales al 36 % en peso aumentan la carga en las columnas de destilación necesaria para eliminar el yoduro de metilo, lo que impacta negativamente en la capacidad de producción. El yoduro de metilo no se puede eliminar en la corriente de vapor de producto mediante el uso del recipiente de evaporación y, por lo tanto, debe recuperarse a través de las columnas de destilación. Mantener la concentración de yoduro de metilo en el intervalo de 24 a menos de 36 % en peso en el producto de vapor es importante para controlar la formación de yoduro de hidrógeno, que es el resultado de la hidrólisis del yoduro de metilo. Se conoce que el yoduro de hidrógeno es un compuesto que causa corrosión y puede concentrarse indeseablemente con concentraciones de yoduro de metilo por encima del 36 % en peso en la corriente de vapor de producto. Por tanto, tener una corriente de vapor de producto con un 24 % en peso a menos de un 36 % en peso de yoduro de metilo puede proporcionar el control de yoduro de hidrógeno que se desea.
El producto de vapor se puede muestrear mediante el uso de técnicas de medición en línea para medir el contenido de yoduro de metilo y proporcionar retroalimentación en tiempo real o casi en tiempo real. El muestreo de la corriente de vapor de producto en línea es más fácil que el muestreo del medio de reacción líquido. Además, la concentración de yoduro de metilo en el producto de vapor está relacionada y proporciona una indicación indirecta de la concentración de yoduro de metilo en el reactor. La capacidad de mantener una concentración constante de yoduro de metilo en la corriente de vapor de producto es útil para establecer un programa para añadir yoduro de metilo al reactor. Por ejemplo, en un proceso comercial, se pierden pequeñas cantidades de yoduro de metilo debido a emisiones fugitivas y al uso de varias corrientes de purga en el sistema de separación. A medida que disminuye la concentración de yoduro de metilo en el producto de vapor, se puede añadir más yoduro de metilo al reactor. Por el contrario, cuando la concentración de yoduro de metilo es demasiado alta, una porción de la fase líquida pesada de la columna de fracciones ligeras puede purgarse del sistema.
Además del yoduro de metilo, la corriente de vapor de producto también comprende ácido acético, acetato de metilo y agua. También pueden estar presentes en la corriente de vapor de producto subproductos tales como yoduro de hidrógeno, acetaldehído y ácido propiónico. Los reactantes, es decir, metanol y monóxido de carbono, cuando no se consumen, pueden recuperarse en la corriente de vapor de producto. En una modalidad, la corriente de vapor de producto comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad menor o igual a 9 % en peso, y agua en una cantidad menor o igual a 14 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto. Con mayor preferencia, la corriente de vapor de producto comprende ácido acético en una cantidad de 55 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 8 % en peso, agua en una cantidad de 0,5 a 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,8 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,5 % en peso. En otra modalidad preferida adicional, la corriente de vapor de producto comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso.
La concentración de acetaldehído en la corriente de vapor de producto puede estar en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, por ejemplo, de 0,01 a 0,8 % en peso, o de 0,01 a 0,7 % en peso basado en el peso total de la corriente de vapor de producto. En modalidades, el acetaldehído puede estar presente en cantidades menores o iguales al 1 % en peso, por ejemplo, menor o igual al 0,9 % en peso, menor o igual al 0,8 % en peso, menor o igual al 0,7 % en peso, menor o igual a 0,6 % en peso, o menor o igual a 0,5 % en peso, y/o el acetaldehído puede estar presente en cantidades mayores o iguales a 0,005 % en peso, por ejemplo, mayor o igual a igual a 0,01 % en peso, mayor o igual a 0,05 % en peso, o mayor o igual a 0,1 % en peso. Además del acetaldehído, también puede haber otros compuestos reductores de permanganato ("PRC"), como acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etil crotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica. En una modalidad, una prueba adecuada de permanganato de potasio es JIS K1351 (2007). Estos compuestos, si están presentes en la corriente de vapor de producto, están generalmente en una cantidad similar o menor que las concentraciones de acetaldehído. En una modalidad, es deseable eliminar los PRC, lo que incluye el acetaldehído, para mantener bajas concentraciones de PRC en la corriente de vapor de producto. Esto puede reducir la formación de impurezas/subproductos en el reactor.
La corriente de vapor de producto puede comprender yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto, por ejemplo, menor o igual a 0,5 % en peso, o menor o igual a 0,1 % en peso. En términos de intervalos, el yoduro de hidrógeno puede estar presente en cantidades de 0,0001 a 1 % en peso, por ejemplo, de 0,0001 a 0,5 % en peso, de 0,0001 a 0,1 % en peso. En algunas modalidades, cuando se controla el yoduro de hidrógeno en el reactor, el yoduro de hidrógeno puede estar presente en una cantidad inferior al 0,0001 % en peso. Estas cantidades inferiores suelen estar ligeramente por encima de los límites de detección.
La corriente de vapor de producto está preferentemente sustancialmente libre de ácido propiónico, es decir, contiene menos que o igual a 0,0001 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto.
La presente invención también facilita ventajosamente el mantenimiento de un equilibrio hídrico en el sistema de separación y, en particular, durante las etapas de destilación lo que controla la producción neta de agua. Como resultado, la invención inhibe o evita beneficiosamente los aumentos en el contenido de agua que pueden requerir la purga de agua del sistema. La purga de agua también puede resultar adversamente en la pérdida de promotores del catalizador tales como yoduro de metilo. En modalidades ejemplares, la producción neta de agua en la etapa de destilación aumenta en menos de o igual a 0,5 % sobre la concentración de agua en la corriente de vapor de producto que se alimenta a la etapa de destilación, por ejemplo, en menos de o igual a 0,1 % o en menos igual o superior al 0,05 %. Por el contrario, la patente de e E. UU. No. 9,006,483 describe la promoción de reacciones que conducen a la formación de agua y permite añadir más agua a la etapa de destilación. Se esperaría que los aumentos en la producción neta de agua fueran mayores debido a la promoción de estas reacciones y adiciones, lo que llevaría a una mayor carga en el equipo de destilación.
La corriente de vapor de producto se alimenta a una columna de destilación, por ejemplo, una primera columna, que también puede denominarse columna de fracciones ligeras. En una modalidad opcional, se puede condensar una porción de la corriente de vapor de producto. La primera columna separa la corriente de vapor de producto para formar una corriente superior, una corriente de producto y, opcionalmente, una corriente de fondo. La corriente de producto de ácido acético se puede extraer como una corriente de extracción lateral y más preferentemente como una corriente de extracción lateral de líquido. En una modalidad, la corriente de producto de ácido acético comprende principalmente ácido acético y también puede comprender agua, yoduro de metilo, acetato de metilo o yoduro de hidrógeno. La corriente de producto de ácido acético que se extrajo en la extracción lateral comprende preferentemente ácido acético en una cantidad mayor o igual al 90 % en peso de ácido acético, basado en el peso total de la corriente de extracción lateral, por ejemplo, mayor o igual al 94 % en peso o mayor o igual al 96 % en peso. En términos de intervalos, la corriente de producto de ácido acético comprende ácido acético en una cantidad del 90 al 99,5 % en peso, por ejemplo, del 90 al 99 % en peso, o del 91 al 98 % en peso. Tales concentraciones permiten que la mayor parte del ácido acético que se alimentó a la primera columna se extraiga en la corriente de extracción lateral para una purificación adicional. Aunque pueden estar presentes cantidades menores de ácido acético, el ácido acético preferentemente no se recupera como producto en la parte superior o el fondo de la primera columna.
El proceso incluye preferentemente una etapa de mantener una concentración de agua en la corriente de extracción lateral en una cantidad de 1 a 9 % en peso, por ejemplo, de 1 a 3 % en peso, y más preferiblemente de 1,1 a 2,5 % en peso. En modalidades, la concentración de agua en la corriente lateral se mantiene mayor o igual al 1 % en peso, o mayor o igual al 1,1 % en peso, o mayor o igual al 1,3 % en peso, o mayor o igual al 1,5 % en peso, o mayor o igual al 2 % en peso, y/o en modalidades, la concentración de agua en la corriente lateral se mantiene menor o igual al 3 % en peso, o menor o igual al 2,8 % en peso, o menor o igual al 2,5 % en peso, o menor o igual al 2,1 % en peso. En modalidades, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral se mantiene a menos de o igual a 300 ppm en peso, por ejemplo, menor o igual a 275 ppm en peso, menor o igual a 250 ppm en peso, menor o igual a 225 ppm en peso, menor mayor o igual a 175 ppm en peso, o menor o igual a 50 ppm en peso, y/o en las modalidades, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral se mantiene en un valor mayor o igual a 0,05 ppm en peso, por ejemplo, mayor o igual a 0,1 ppm en peso, mayor o igual a 1 ppm en peso, mayor o igual a 5 ppm en peso, mayor o igual a 10 ppm en peso o mayor o igual a 50 ppm en peso. En términos de intervalos, la corriente de extracción lateral comprende preferentemente yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,05 a 300 ppm en peso, basado en el peso total de la corriente de extracción lateral, por ejemplo, de 0,1 a 50 ppm en peso, o de 5 a 30 ppm en peso. El yoduro de hidrógeno es soluble en mezclas de ácido acético-agua que contienen agua en una cantidad de 3 a 8 % en peso, y la solubilidad del yoduro de hidrógeno disminuye a medida que disminuye la concentración de agua. Esta correlación da como resultado un aumento de la volatilidad del yoduro de hidrógeno, lo que conduce a que se recojan cantidades reducidas de yoduro de hidrógeno en la parte superior de la columna. Aunque se indican que el yoduro de hidrógeno es corrosivo, una cierta cantidad de yoduro de hidrógeno en algunas condiciones puede actuar beneficiosamente como catalizador, tal como un catalizador para formar dimetiléter como se describe en la patente de EE. UU. No. 7,223,883 (que describe los beneficios de la formación de dimetiléter en ciertos procesos de separación de ácido acético).
Además de ácido acético y agua, la corriente de extracción lateral también puede comprender uno o más C1-C14 yoduros de alquilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso, por ejemplo, de 0,5 a 5 % en peso, del 0,6 al 4 % en peso, de 0,7 a 3,7 % en peso, o de 0,8 a 3,6 % en peso. En una modalidad, uno o más C1-C14 yoduros de alquilo comprenden yoduro de metilo. También se pueden formar otros yoduros de alquilo tales como yoduro de hexilo a partir de impurezas de carbonilo tales como acetaldehído. Más preferentemente, la corriente de extracción lateral comprende uno o más C1-C14 yoduros de alquilo en una cantidad de 0,5 a 3 % en peso. Debido a la presencia de agua, la corriente de extracción lateral también puede contener acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso, por ejemplo, de 0,5 a 5 % en peso, de 0,6 a 4 % en peso, de 0,7 a 3,7 % en peso, o de 0,8 a 3,6 % en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual a 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo. El proceso incluye preferentemente una etapa de mantener una concentración de agua en la corriente de extracción lateral en una cantidad de 1 a 9 % en peso, por ejemplo, de 1 a 3 % en peso. En una modalidad, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral se mantiene a menos de o igual a 300 ppm en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo. El proceso incluye preferentemente una etapa de mantener una concentración de agua en la corriente de extracción lateral en una cantidad de 1 a 9 % en peso, por ejemplo, de 1 a 3 % en peso. En una modalidad, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral se mantiene a menos de o igual a 300 ppm en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1% en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético, yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso, y acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo. El proceso incluye preferentemente una etapa de mantener una concentración de agua en la corriente de extracción lateral en una cantidad de 1 a 9 % en peso, por ejemplo, de 1 a 3 % en peso. En una modalidad, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral se mantiene a menos de o igual a 300 ppm en peso.
Como se proporciona en la presente descripción, en las modalidades, puede haber una cantidad estable de otros componentes del reactor e impurezas, tales como C1-C14 yoduros de alquilo, a saber, yoduro de metilo y acetato de metilo en la corriente de extracción lateral en base a la concentración de agua. Por cantidad estable se entiende que la concentración de uno o más C1-C14 yoduros de alquilo y la concentración de acetato de metilo está dentro del intervalo de ± 0,9 % en peso de la concentración de agua en la corriente lateral, por ejemplo, ± 0,7 % en peso, ± 0,6 % en peso, ± 0,5 % en peso, ± 0,4 % en peso, ± 0,3 % en peso, ± 0,2 % en peso o ± 0,1 % en peso. Por ejemplo, cuando la concentración de agua es 2,5 % en peso, la concentración de C1-C14 yoduros de alquilo es de 1,6 a 3,4 % en peso, y la concentración de acetato de metilo es de 1,6 a 3,4 % en peso. Esto se puede lograr al controlar la tasa de reciclaje de una porción de la fase líquida ligera al reactor. En algunas modalidades, controlar la tasa de reciclaje de una porción de la fase líquida ligera al reactor puede lograr una concentración estable de yoduro de metilo en la corriente lateral dentro del rango de ± 0,6 % en peso de la concentración de agua en la corriente lateral, por ejemplo, ± 0,5 % en peso, ± 0,4 % en peso, ± 0,3 % en peso, ± 0,2 % en peso o ± 0,1 % en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1% en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende cada uno del yoduro de metilo y el acetato de metilo en una cantidad de ± 0,9 % en peso del agua concentración en la corriente lateral. En una modalidad, la corriente de vapor también puede comprender acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, separar el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida que comprende catalizador de rodio en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso, metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso, ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso, agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso, y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso de acetato de metilo, agua en una cantidad de menos de o igual al 15 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso de yoduro de hidrógeno, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético ácido y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende cada uno del yoduro de metilo y el acetato de metilo en una cantidad de ± 0,9 en peso de la concentración de agua en la corriente lateral. En una modalidad, la corriente de vapor también puede comprender acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso.
Mantener la concentración deseada de yoduro de metilo en la corriente de vapor de producto es una mejora con respecto a otros procesos que se centran en las concentraciones de agua y acetato de metilo en el producto de vapor que alimenta la primera columna, como los que se describen en la patente de EE. UU. No. 9,006,483. A diferencia del agua y el acetato de metilo, el yoduro de metilo tiene un valor significativo y cuya pérdida puede representar una pérdida sustancial en el costo. Una de las ventajas del proceso que se describen en la presente descripción es que separa el yoduro de metilo del resto y lo devuelve al reactor, lo que permite la recuperación de este valioso promotor de catalizador.
La concentración de yoduro de hidrógeno de la corriente de extracción lateral se determina mediante valoración potenciométrica mediante el uso de acetato de litio como valorante. Otros determinaron el contenido de yoduro de hidrógeno indirectamente por cálculo. La publicación de EE. UU. No. 2013/0310603, por ejemplo, indica que la concentración de iones de yoduro puede calcularse tras restar la concentración de iones de yoduro derivada de la forma de sal de yoduro (incluidos los yoduros derivados de cocatalizadores y yoduro metálico) de la concentración total de iones de yoduro (I-). Dichas técnicas de cálculo indirecto son típicamente inexactas, lo que da como resultado una pobre indicación de la concentración real de yoduro de hidrógeno debido en gran parte a las inexactitudes de los métodos de medición de iones subyacentes. Además, esta técnica de cálculo indirecto no tiene en cuenta otras formas de yoduro porque los cationes metálicos se miden y se supone incorrectamente que están completamente asociados solo con aniones de yoduro, mientras que, de hecho, los cationes metálicos pueden estar asociados con otros aniones, como acetato y aniones del catalizador. Por el contrario, la medición directa de la concentración de yoduro de hidrógeno de acuerdo con la presente invención refleja ventajosamente la concentración real de yoduro de hidrógeno en el sistema, y puede dar como resultado una exactitud tan baja como 0,01 %. En una modalidad, la concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente lateral puede determinarse mediante valoración potenciométrica mediante el uso de acetato de litio como valorante.
Etapa de reacción
Una reacción ilustrativa y el sistema de recuperación de ácido acético 100 se muestran en la Figura 1. Como se muestra, la corriente de alimentación que contiene metanol 101 y la corriente de alimentación que contiene monóxido de carbono 102 se dirigen al reactor de carbonilación en fase líquida 105, en el que se produce la reacción de carbonilación para formar ácido acético.
La corriente de alimentación que contiene metanol 101 puede comprender al menos un miembro que se selecciona del grupo que consiste en metanol, dimetiléter y acetato de metilo. La corriente de alimentación que contiene metanol 101 puede derivarse en parte de una alimentación nueva o puede reciclarse del sistema. Al menos parte del metanol y/o del derivado reactivo de este pueden convertirse a acetato de metilo en el medio líquido de reacción mediante reacción de esterificación con ácido acético.
Las temperaturas de reacción típicas para la carbonilación pueden ser de 150 a 250 °C, con el intervalo de temperatura de 180 a 225 °C como intervalo preferido. La presión parcial de monóxido de carbono en el reactor puede variar ampliamente, pero típicamente es de 2 a 30 atm, por ejemplo, de 3 a 10 atm. La presión parcial de hidrógeno en el reactor es típicamente de 0,05 a 2 atm, por ejemplo, de 0,25 a 1,9 atm. En algunas modalidades, la presente invención se puede operar con una presión parcial de hidrógeno de 0,3 a 2 atm, por ejemplo, de 0,3 a 1,5 atm, o de 0,4 a 1,5 atm. Debido a la presión parcial de los subproductos y la presión de vapor de los líquidos contenidos, la presión total del reactor puede variar de 15 a 40 atm. La velocidad de producción de ácido acético puede ser de 5 a 50 mol/L-h, por ejemplo, de 10 a 40 mol/L-h, y preferentemente de 15 a 35 mol/L-h.
El reactor de carbonilación 105 preferentemente es un recipiente de agitación mecánica, un recipiente con una mezcla evacuada o que se bombea, o un recipiente de tipo columna de burbujas, con o sin agitador, dentro del cual se mantienen los contenidos reactivos líquidos o en suspensión, preferentemente automáticamente, a un nivel predeterminado, que preferentemente permanece sustancialmente constante durante el funcionamiento normal. En el reactor de carbonilación 105, se introducen continuamente metanol nuevo, monóxido de carbono, y agua suficiente según sea necesario para mantener concentraciones adecuadas en el medio de reacción.
El catalizador metálico puede comprender un metal del Grupo VIII. Los catalizadores del Grupo VIII adecuados incluyen catalizadores de rodio y/o iridio. Cuando se usa el catalizador de rodio, puede añadirse en cualquier forma adecuada de modo que el rodio esté en la solución de catalizador como una mezcla de equilibrio que incluye el anión [Rh (CO)2h], como bien se conoce en la técnica. Las sales de yoduro opcionalmente que se mantienen en las mezclas de reacción de los procesos que se describen en la presente descripción pueden estar en forma de una sal soluble de un metal alcalino o alcalinotérreo, sal de amonio cuaternario, fosfonio o mezclas de estos. En ciertas modalidades, el copromotor del catalizador es yoduro de litio, acetato de litio o mezclas de estos. El copromotor del catalizador puede añadirse como una sal sin yoduro que generará una sal de yoduro. El copromotor del catalizador puede introducirse directamente en el sistema de reacción. Alternativamente, la sal de yoduro puede generarse in situ, ya que, bajo las condiciones de funcionamiento del sistema de reacción, una amplia gama de precursores de sal sin yoduro reaccionará con yoduro de metilo o ácido yodhídrico en el medio de reacción para generar el copromotor del catalizador correspondiente. Para detalles adicionales sobre la catálisis de rodio y la generación de sal de yoduro, ver las Patentes de EE. UU. Nos. 5,001,259; 5,026,908; 5,144,068 y 7,005,541. La carbonilación de metanol que utiliza catalizador de iridio es bien conocida y generalmente se describe en las patentes de EE. UU. Nos. 5,942,460, 5,932,764, 5,883,295, 5,877,348, 5,877,347 y 5,696,284.
El promotor del catalizador que contiene halógeno del sistema catalítico puede incluir un haluro orgánico, tal como un alquilo, arilo y haluros de alquilo o arilo sustituidos. Preferentemente, el promotor catalítico que contiene halógeno está presente en forma de un haluro de alquilo. Incluso con mayor preferencia, el promotor catalítico que contiene halógeno está presente en forma de un haluro de alquilo en el cual el radical alquilo corresponde al radical alquilo del alcohol de alimentación, que está en proceso de carbonilación. Así, en la carbonilación de metanol a ácido acético, el promotor de haluro incluirá haluro de metilo, y con mayor preferencia yoduro de metilo. En una modalidad, la concentración de yoduro de metilo se mantiene en la corriente de vapor de producto a una concentración de 24 % en peso a menos de 36 % en peso. En una modalidad, el medio de reacción puede tener una concentración de yoduro de metilo de 7 % en peso o menos, por ejemplo, de 4 a 7 % en peso.
Los componentes del medio de reacción se mantienen dentro de límites definidos para asegurar una producción suficiente de ácido acético. El medio de reacción contiene una concentración del catalizador metálico, por ejemplo, catalizador de rodio, en una cantidad de 200 a 3000 ppm en peso, por ejemplo, de 800 a 3000 ppm en peso, o de 900 a 1500 ppm en peso. La concentración de agua en el medio de reacción se mantiene para que sea menor o igual a 14 % en peso, por ejemplo, de 0,1 % en peso a 14 % en peso, de 0,2 % en peso a 10 % en peso o de 0,25 % en peso a 5 % en peso. Preferentemente, la reacción se realiza en condiciones de poca agua y el medio de reacción contiene agua en una cantidad de 0,1 a 4,1 % en peso, por ejemplo, de 0,1 a 3,1 % en peso o de 0,5 a 2,8 % en peso. La concentración de yoduro de metilo en el medio de reacción se mantiene de 3 a 20 % en peso, por ejemplo, de 4 a 13,9 % en peso, de 4 a 7 % en peso. La concentración de sal de yoduro, por ejemplo, yoduro de litio, en el medio de reacción se mantiene de 1 a 25 % en peso, por ejemplo, de 2 a 20 % en peso, de 3 a 20 % en peso. La concentración de acetato de metilo en el medio de reacción se mantiene de 0,5 a 30 % en peso, por ejemplo, de 0,3 a 20 % en peso, de 0,6 a 9 % en peso o de 0,6 a 4,1 % en peso. Estas cantidades se basan en el peso total del medio de reacción. La concentración de ácido acético en el medio de reacción es generalmente mayor o igual a 30 % en peso, por ejemplo, mayor o igual a 40 % en peso o mayor o igual a 50 % en peso.
Acetato de Litio en el Medio de Reacción
En modalidades, el proceso para producir ácido acético incluye, además, introducir un compuesto de litio en el reactor para mantener la concentración de acetato de litio en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso en el medio de reacción. Sin ceñirse a la teoría, el acetato de litio en el medio de reacción en estas concentraciones puede reducir el yoduro de metilo en el medio de reacción y así permitir controlar el yoduro de metilo en la corriente de vapor para que sea menor del 36 % en peso como se describió en la presente descripción. Además, la introducción del compuesto de litio en el reactor ayuda a estabilizar el catalizador de rodio y, por lo tanto, reduce la cantidad de yoduro de metilo en el medio de reacción que se requiere para lograr la actividad adecuada. Sin introducir el compuesto de litio, se necesitaría más rodio cuando la concentración de yoduro de metilo en el medio de reacción disminuya.
En modalidades, se introduce una cantidad del compuesto de litio en el reactor para mantener la concentración de yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,1 a 1,3 % en peso en el medio de reacción. En modalidades, la concentración del catalizador de rodio se mantiene en una cantidad de 200 a 3000 ppm en peso en el medio de reacción, la concentración de agua se mantiene en una cantidad de 0,1 a 4,1 % en peso en el medio de reacción y la concentración de acetato de metilo se mantiene de 0,6 a 4,1 % en peso en el medio de reacción, basado en el peso total del medio de reacción presente dentro del reactor de carbonilación.
En modalidades, el compuesto de litio que se introduce en el reactor se selecciona del grupo que consiste en acetato de litio, carboxilatos de litio, carbonatos de litio, hidróxido de litio, otras sales orgánicas de litio y mezclas de los mismos. En modalidades, el compuesto de litio es soluble en el medio de reacción. En una modalidad, puede usarse acetato de litio dihidratado como la fuente del compuesto de litio.
El acetato de litio reacciona con el yoduro de hidrógeno de acuerdo con la siguiente reacción de equilibrio (I) para formar yoduro de litio y ácido acético:
LiOAc HI ^ LiI HOAc (I)
Se cree que el acetato de litio proporciona un control mejorado de la concentración de yoduro de hidrógeno en relación con otros acetatos, como el acetato de metilo, presente en el medio de reacción. Sin ceñirse a la teoría, el acetato de litio es una base conjugada de ácido acético y, por lo tanto, es reactivo frente al yoduro de hidrógeno mediante una reacción ácido-base. Se cree que esta propiedad da como resultado un equilibrio de la reacción (I) que favorece los productos de reacción por encima de los producidos por el equilibrio correspondiente de acetato de metilo y yoduro de hidrógeno. Este equilibrio mejorado se ve favorecido por concentraciones de agua de menos de 4,1 % en peso en el medio de reacción. Además, la volatilidad relativamente baja del acetato de litio en comparación con el acetato de metilo permite que el acetato de litio permanezca en el medio de reacción, excepto por las pérdidas de volatilidad y pequeñas cantidades de arrastre en el producto crudo de vapor. Por el contrario, la volatilidad relativamente alta del acetato de metilo permite que el material se destile en el tren de purificación, lo que hace que el acetato de metilo sea más difícil de controlar. El acetato de litio es mucho más fácil de mantener y controlar en el proceso a bajas concentraciones consistentes de yoduro de hidrógeno. Por consiguiente, puede emplearse una cantidad relativamente pequeña de acetato de litio en relación con la cantidad de acetato de metilo necesaria para controlar las concentraciones de yoduro de hidrógeno en el medio de reacción. Se descubrió, además, que el acetato de litio es al menos tres veces más efectivo que el acetato de metilo para promover la adición oxidativa de yoduro de metilo al complejo de rodio[I].
En modalidades, la concentración de acetato de litio en el medio de reacción se mantiene mayor o igual a 0,3 % en peso, o mayor o igual a 0,35 % en peso, o mayor o igual a 0,4 % en peso, o mayor o igual a 0,45 % en peso, o mayor o igual a 0,5 % en peso, y/o en modalidades, la concentración de acetato de litio en el medio de reacción se mantiene menor o igual a 0,7 % en peso, o menor o igual a 0,65 % en peso, o menor o igual a 0,6 % en peso, o menor o igual a 0,55 % en peso.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético, que comprende carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, introducir un compuesto de litio en el reactor, mantener la concentración de acetato de litio en el medio de reacción en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso, separar el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad menor o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad menor o igual a 14 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
Se descubrió que un exceso de acetato de litio en el medio de reacción puede afectar negativamente a los otros compuestos en el medio de reacción, lo que conduce a una disminución de la productividad. Por el contrario, se descubrió que una concentración de acetato de litio en el medio de reacción por debajo de 0,3 % en peso es incapaz de mantener las concentraciones deseadas de yoduro de hidrógeno en el medio de reacción por debajo de 1,3 % en peso.
En modalidades, el compuesto de litio puede introducirse de forma continua o intermitente en el medio de reacción. En modalidades, el compuesto de litio se introduce durante el arranque del reactor. En modalidades, el compuesto de litio se introduce intermitentemente para reemplazar las pérdidas por arrastre.
En algunas modalidades, las velocidades de reacción deseadas se obtienen incluso a bajas concentraciones de agua al mantener en el medio de reacción una concentración de éster del ácido carboxílico deseado y un alcohol, deseablemente el alcohol que se usa en la carbonilación, y un ion yoduro adicional que está por encima del ion yoduro que está presente como yoduro de hidrógeno. Un éster deseado es el acetato de metilo. El ion yoduro adicional es deseablemente una sal de yoduro, con preferencia el yoduro de litio. Se encontró que, con bajas concentraciones de agua, el acetato de metilo y el yoduro de litio actúan como promotores de la velocidad solo cuando están presentes concentraciones relativamente altas de cada uno de estos componentes y que la promoción es mayor cuando ambos componentes están presentes simultáneamente.
Reacción de carbonilación
La reacción de carbonilación de metanol a un producto de ácido acético puede llevarse a cabo tras poner en contacto la alimentación de metanol con monóxido de carbono gaseoso burbujeado a través de un medio de reacción con solvente de ácido acético que contiene el catalizador de rodio, un promotor de yoduro de metilo, acetato de metilo, y una sal de yoduro soluble adicional, en condiciones de temperatura y presión adecuadas para formar el producto de carbonilación. Se reconocerá generalmente que lo importante es la concentración de iones yoduro en el sistema catalítico y no el catión asociado con el yoduro, y que, a una concentración molar dada de yoduro, la naturaleza del catión no es tan significativa como el efecto de la concentración de yoduro. Cualquier sal de yoduro metálico, o cualquier sal de yoduro de cualquier catión orgánico, u otros cationes tales como los basados en compuestos de amina o fosfina (opcionalmente, cationes ternarios o cuaternarios), pueden mantenerse en el medio de reacción siempre que la sal sea suficientemente soluble en el medio de reacción para proporcionar el nivel deseado de yoduro. Cuando el yoduro es una sal de metal, preferentemente es una sal de yoduro de un miembro del grupo que consiste en los metales del Grupo IA y el Grupo IIA de la tabla periódica como se establece en el "Handbook of Chemistry and Physics" publicado por CRC Press, Cleveland, Ohio, 2002-03 (83ra edición). En particular, los yoduros de metales alcalinos son útiles, y el yoduro de litio es particularmente adecuado. En el proceso de carbonilación con bajo contenido de agua, el ion yoduro adicional por encima del ion yoduro presente como yoduro de hidrógeno generalmente está presente en la solución del catalizador en cantidades tales que la concentración total de iones yoduro es de 1 a 25 % en peso y el acetato de metilo está generalmente presente en cantidades de 0,5 a 30 % en peso, y el yoduro de metilo generalmente está presente en cantidades de 1 a 25 % en peso. El catalizador de rodio generalmente está presente en cantidades de 200 a 3000 ppm en peso.
El medio de reacción también puede contener impurezas que deben controlarse para evitar la formación de subproductos. Estas impurezas tienden a concentrarse en la corriente de vapor. Una impureza en el medio de reacción puede ser yoduro de etilo, que es difícil de separar del ácido acético. El solicitante descubrió, además, que la formación de yoduro de etilo puede verse afectada por numerosas variables, incluida la concentración de acetaldehído, acetato de etilo, acetato de metilo y yoduro de metilo en el medio de reacción. Además, se descubrió que el contenido de etanol en la fuente de metanol, la presión parcial de hidrógeno y el contenido de hidrógeno en la fuente de monóxido de carbono afecta la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción y, en consecuencia, la concentración de ácido propiónico en el producto final de ácido acético.
En modalidades, la concentración de ácido propiónico en el producto de ácido acético puede mantenerse adicionalmente por debajo de 250 ppm en peso si se mantiene la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción menor o igual a 750 ppm en peso sin eliminar el ácido propiónico del producto de ácido acético.
En modalidades, la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción y el ácido propiónico en el producto de ácido acético pueden estar presentes en una relación en peso de 3:1 a 1:2. En modalidades, la concentración de acetaldehído: yoduro de etilo en el medio de reacción se mantiene en una relación en peso de 2:1 a 20:1.
En modalidades, la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción puede mantenerse si se controla al menos una de las presiones parciales de hidrógeno, la concentración de acetato de metilo, la concentración de yoduro de metilo y/o la concentración de acetaldehído en el medio de reacción.
En modalidades, la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción se mantiene/controla para que sea menor o igual a 750 ppm en peso, o, por ejemplo, menor o igual a 650 ppm en peso, o menor o igual a 550 ppm en peso, o menor o igual a 450 ppm en peso, o menor o igual a 350 ppm en peso. En modalidades, la concentración de yoduro de etilo en el medio de reacción se mantiene/controla a mayor o igual a 1 ppm en peso o, por ejemplo, 5 ppm en peso, o 10 ppm en peso, o 20 ppm en peso, o 25 ppm en peso, y menor o igual a 650 ppm en peso, o, por ejemplo, 550 ppm en peso, o 450 ppm en peso, o 350 ppm en peso.
En modalidades, la relación en peso de yoduro de etilo en el medio de reacción a ácido propiónico en el producto de ácido acético puede variar de 3:1 a 1:2, o, por ejemplo, de 5:2 a 1:2, o de 2:1 a 1:2, o de 3:2 a 1:2.
En modalidades, la relación en peso de acetaldehído a yoduro de etilo en el medio de reacción puede variar de 20:1 a 2:1, o, por ejemplo, de 15:1 a 2:1 o de 9:1 a 2:1.
En un proceso de carbonilación típico, el monóxido de carbono se introduce continuamente en el reactor de carbonilación, deseablemente por debajo del agitador, el cual puede usarse para agitar los contenidos. La alimentación gaseosa preferentemente se dispersa completamente a través del líquido de reacción por este medio de agitación. La temperatura del reactor puede controlarse y la alimentación de monóxido de carbono se introduce a una velocidad suficiente para mantener la presión total deseada del reactor. La corriente 113 que comprende el medio de reacción líquido sale del reactor 105.
Deseablemente, la corriente de purga gaseosa 106 se descarga del reactor 105 para evitar la acumulación de subproductos gaseosos y para mantener una presión parcial establecida de monóxido de carbono a una presión total dada del reactor. En una modalidad, la corriente de purga gaseosa 106 contiene cantidades bajas de yoduro de hidrógeno menor o igual a 1 % en peso, por ejemplo, menor o igual a 0,9 % en peso, menor o igual a 0,8 % en peso, menor o igual a 0,7 % en peso, menor o igual a 0,5 % en peso. El yoduro de hidrógeno en exceso de estas cantidades puede aumentar la carga sobre el depurador para evitar que se purgue el yoduro de hidrógeno. En una modalidad, al mantener la concentración de acetato de litio en el medio de reacción en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso también puede controlar ventajosamente la concentración de yoduro de hidrógeno en el medio de reacción en una cantidad de 0,1 a 1,3 % en peso. Reducir el yoduro de hidrógeno en el medio de reacción también puede reducir ventajosamente el yoduro de hidrógeno en la corriente gaseosa. Las modalidades que usan acetato de litio en el medio de reacción reducen ventajosamente el yoduro de hidrógeno y dan como resultado que se extraiga menos yoduro de hidrógeno al recipiente de evaporación, así como también menos hidrógeno en la corriente gaseosa.
Esta modalidad adicional también puede comprender lavar la corriente gaseosa para eliminar el yoduro de hidrógeno de una corriente de purga. Típicamente, el sistema de tratamiento es un depurador, decapante o un absorbente, como un absorbente de oscilación de presión.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético, que comprende carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, introducir un compuesto de litio en el reactor, mantener la concentración de acetato de litio en el medio de reacción en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso, ventilar una corriente gaseosa del reactor que comprende yoduro de hidrógeno en una cantidad de menos de o igual al 1 % en peso, separar el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad menor o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad menor o igual al 14 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
El sistema de producción de ácido acético incluye preferentemente el sistema de separación 108 que se emplea para recuperar el ácido acético y reciclar el catalizador metálico, el yoduro de metilo, el acetato de metilo, y otros componentes del sistema dentro del proceso. Una o más de las corrientes de reciclaje pueden combinarse antes de introducirse en el sistema de reacción, que comprende el reactor y el recipiente de evaporación. El sistema de separación también controla preferentemente el contenido de agua y ácido acético en el reactor de carbonilación, así como también a lo largo del sistema, y facilita la eliminación del compuesto reductor de permanganato ("PRC"). Los PRC pueden incluir acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
El medio de reacción se extrae del reactor de carbonilación 105 a una velocidad suficiente para mantener un nivel constante en el mismo y se proporciona al recipiente de evaporación 110 a través de la corriente 113. El reactor 105 y el recipiente de evaporación 110, junto con las bombas, conductos de ventilación, tuberías y valores asociados, componen el sistema de reacción. La separación por evaporación puede llevarse a cabo a una temperatura de 80 °C a 280 °C, bajo una presión absoluta de 0,25 a 10 atm y con mayor preferencia de 100 °C a 260 °C y de 0,3 a 10 atm. En una modalidad, el recipiente de evaporación puede funcionar a presión reducida con respecto al reactor. En el recipiente de evaporación 110, el medio de reacción se separa en una etapa de separación por evaporación para obtener una corriente de vapor de producto 112 que comprende ácido acético y yoduro de metilo, como se describió en la presente descripción, y una corriente de reciclaje líquida 111 que comprende una solución que contiene el catalizador. La solución que contiene el catalizador puede ser predominantemente ácido acético que contiene el rodio y la sal de yoduro junto con cantidades menores de acetato de metilo, yoduro de metilo, y agua y se recicla al reactor, como se discutió anteriormente. Antes de devolver el líquido que se recicla al reactor, una corriente de deslizamiento puede pasar a través de un lecho de eliminación de metales de corrosión, tal como un lecho de intercambio iónico, para eliminar cualquier metal de corrosión que se arrastra, como níquel, hierro, cromo y molibdeno, como se describió en la patente de EE. UU. No. 5,731,252. Además, el lecho de eliminación de metales de corrosión se puede usar para eliminar compuestos de nitrógeno, tales como aminas, como se describió en la patente de EE. UU. No. 8,697,908.
Se describió anteriormente que la corriente de vapor de producto 112 comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad menor o igual al 9 % en peso, y agua en una cantidad menor o igual al 14 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto. La concentración de acetaldehído en la corriente de vapor de producto puede estar en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto, por ejemplo, de 0,01 a 0,8 % en peso, o de 0,01 a 0,7 % en peso. La corriente de vapor de producto 112 puede comprender yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, basado en el peso total de la corriente de vapor de producto, por ejemplo, menor o igual al 0,5 % en peso, o menor o igual al 0,1 % en peso.
La corriente de reciclaje líquida 111 comprende ácido acético, el catalizador metálico, metales de corrosión, así como también otros diversos compuestos. En una modalidad, la corriente de reciclaje líquida comprende ácido acético en una cantidad del 60 al 90 % en peso, catalizador metálico en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso; metales de corrosión (por ejemplo, níquel, hierro y cromo) en una cantidad total de 10 a 2500 ppm en peso; yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso; yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso; acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso; agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso; acetaldehído en una cantidad menor o igual al 1 % en peso (por ejemplo, de 0,0001 a 1 % en peso de acetaldehído); y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,5 % en peso (por ejemplo, de 0,0001 a 0,5 % en peso de yoduro de hidrógeno).
En una modalidad se proporciona un proceso para producir ácido acético al carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, se separa el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida que comprende catalizador de rodio en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso, metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso, ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso, agua en un cantidad de 0,1 a 8 % en peso, y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos que o igual al 9 % en peso de acetato de metilo, agua en una cantidad menor o igual al 15 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad de menos de o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
Los regímenes de flujo respectivos de la corriente de vapor de producto 112 y la corriente de reciclaje de líquida 111 pueden variar, y en una modalidad ejemplar del 15 % a 55 % del flujo en el recipiente de evaporación 110 se elimina como corriente de vapor de producto 112, y de 45 % a 85 % del flujo se elimina como corriente de reciclaje líquido 111. La solución que contiene catalizador puede ser predominantemente ácido acético que contiene el catalizador metálico, por ejemplo, rodio y/o iridio, y la sal de yoduro junto con cantidades menores de acetato de metilo, yoduro de metilo y agua y se reciclan al reactor 105, como se discutió anteriormente. Antes de devolver la corriente de reciclaje líquida al reactor, una corriente de deslizamiento puede pasar a través de un lecho de eliminación de metales de corrosión, tal como un lecho de intercambio iónico, para eliminar cualquier metal de corrosión que se arrastra como se describió en la patente de EE. UU. No. 5,731,252. Además, el lecho de eliminación de metales de corrosión se puede usar para eliminar compuestos de nitrógeno, tales como aminas, como se describió en la patente de EE. UU. No. 8,697,908.
Además de ácido acético, yoduro de metilo y acetaldehído, la corriente de vapor de producto 112 también puede comprender acetato de metilo, agua, yoduro de hidrógeno y otros PRC, por ejemplo, crotonaldehído. Los gases disueltos que salen del reactor 105 y entran en el recipiente de evaporación 110 comprenden una porción del monóxido de carbono y pueden contener, además, subproductos gaseosos tales como metano, hidrógeno, y dióxido de carbono. Dichos gases disueltos salen del recipiente de evaporación 110 como parte de la corriente de vapor de producto 112. En una modalidad, el monóxido de carbono en la corriente de purga gaseosa 106 puede alimentarse a la base del recipiente de evaporación 110 para mejorar la estabilidad del rodio.
Recuperación de Ácido Acético
La destilación y recuperación del ácido acético no se limita particularmente para los fines de la presente invención. En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético, que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1% en peso; destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo; condensar la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición y separar bifásicamente la corriente condensada para formar una fase líquida pesada y una fase líquida ligera, y destilar la corriente de producto de ácido acético en una segunda columna para obtener un producto de ácido acético.
Primera columna
Como se muestra en la Figura 1, la corriente de vapor de producto 112 que comprende yoduro de metilo de 24 a menos de 36 % en peso se dirige a una primera columna 120, también denominada columna de fracciones ligeras. En una modalidad, la corriente de vapor de producto 112 comprende ácido acético, acetato de metilo, agua, yoduro de metilo y acetaldehído, junto con otras impurezas tales como yoduro de hidrógeno y/o crotonaldehído, y/o subproductos tales como ácido propiónico. La destilación produce una corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122, un producto de ácido acético purificado que preferentemente se elimina a través de una corriente de extracción lateral 123, y una corriente residual de alto punto de ebullición 121. La mayor parte del ácido acético se elimina en la corriente de extracción lateral 123 y preferiblemente se recupera poco o nada de ácido acético de la corriente residual de alto punto de ebullición 121. Aunque la concentración de ácido acético puede ser relativamente alta en la corriente residual de alto punto de ebullición 121, el flujo másico de la corriente residual de alto punto de ebullición 121 con respecto a la corriente lateral 123 es muy pequeño. En modalidades, el flujo másico de la corriente residual de alto punto de ebullición 121 es menor o igual al 0,75 % de la corriente lateral 123, por ejemplo, menor o igual al 0,55 %, o menor o igual al 0,45 %.
En una modalidad, corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122 comprende agua en una cantidad mayor o igual al 5 % en peso, por ejemplo, mayor o igual al 10 % en peso, o mayor o igual al 25 % en peso. En términos de intervalos, la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 112 puede comprender agua en una cantidad de 5 % en peso a 80 % en peso, por ejemplo, de 10 % en peso a 70 % en peso o de 25 % en peso a 60 % en peso. Reducir la concentración de agua a menos del 5 % en peso generalmente no es ventajoso porque da como resultado una gran corriente de reciclaje de ácido acético de regreso al sistema de reacción y aumenta la corriente de reciclaje a lo largo de todo el sistema de purificación. Además del agua, la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122 también puede comprender acetato de metilo, yoduro de metilo e impurezas de carbonilo, tales como PRC, que se concentran preferiblemente en la corriente de vapor superior para eliminarse del ácido acético en la corriente de extracción lateral 123.
Como se muestra, la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122 preferentemente se condensa y se dirige a una unidad de separación de fase superior, como se muestra por el decantador de destilado superior 124. Es deseable que se mantengan las condiciones de modo que la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122 condensada, una vez en el decantador 124, pueda separarse y formar una fase líquida ligera 133 y una fase líquida pesada 134. La separación de fases debe mantener dos fases separadas, sin formar una tercera fase o emulsión entre las fases. Un componente de gas de escape puede descargarse a través de la línea 132 del decantador 124. En modalidades, el tiempo de residencia promedio de la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición 122 condensada en el decantador de destilado superior 124 puede ser mayor o igual a 1 minuto, por ejemplo, mayor o igual a 3 minutos, mayor o igual a 5 minutos, o mayor o igual a 10 minutos, y/o el tiempo de residencia promedio es menor o igual a 60 minutos, por ejemplo, menor o igual a 45 minutos, menor o igual a 30 minutos, o menor o igual a 25 minutos.
Aunque las composiciones específicas de la fase líquida ligera 133 pueden variar ampliamente, a continuación, se proporcionan algunas composiciones ilustrativas en la Tabla 1.
TABLA 1
Fase líquida ligera ilustrativa del destilado superior de fracciones ligeras
conc. (% en peso) conc. (% en peso) conc. (% en peso)
Agua 40-80 50-75 70-75
Acetato de metilo 1-50 1-25 1-15
Ácido acético 1-40 1-25 5-15
PRC (AcH) <5 <3 <1
Yoduro de metilo <10 <5 <3
Yoduro de hidrógeno <1 <0,5 0,001-0,5
En una modalidad, el decantador de destilado superior 124 está dispuesto y construido para mantener un nivel de interfaz bajo para evitar un exceso de retención de yoduro de metilo. Aunque las composiciones específicas de la fase líquida pesada 134 pueden variar ampliamente, a continuación, se proporcionan algunas composiciones ilustrativas en la Tabla 2.
TABLA 2
Fase líquida pesada ilustrativa del destilado superior de fracciones ligeras
conc. (% en peso) conc. (% en peso) conc. (% en peso)
Agua <3 0,05-1 0,01-1
Acetato de metilo 0,1-25 0,5-20 0,7-15
Ácido acético 0,1-10 0,5-10 0,7-10
PRC (AcH) <5 <3 0,05-0,5
Yoduro de metilo 60-98 60-95 80-90
Yoduro de hidrógeno <1 <0,5 0,001-0,5
La densidad de la fase líquida pesada 134 puede ser de 1,3 a 2, por ejemplo, de 1,5 a 1,8, de 1,5 a 1,75 o de 1,55 a 1,7. Como se describió en la patente de EE. UU. No. 6,677,480, la densidad medida en la fase líquida pesada 134 puede correlacionarse con la concentración de acetato de metilo en el medio de reacción. A medida que disminuye la densidad, aumenta la concentración de acetato de metilo en el medio de reacción. En una modalidad de la presente invención, la fase líquida pesada 134 se recicla al reactor y la fase líquida ligera 133 se controla para que se recicle a través de la misma bomba. Puede ser deseable reciclar una porción de la fase líquida ligera 133 que no interrumpa la bomba y mantenga una densidad de la fase líquida ligera combinada 133 y la fase líquida pesada mayor o igual a 1,3, por ejemplo, mayor o igual a 1,4, mayor o igual a 1,5, o mayor o igual a 1,7. Como se describe en la presente descripción, una porción de la fase líquida pesada 134 puede tratarse para eliminar impurezas tales como acetaldehído.
Como se indica en las Tablas 1 y 2, la concentración de agua en la fase líquida ligera 133 es mayor que la fase líquida pesada 134 y, por tanto, la presente invención puede controlar la concentración de agua de la corriente lateral mediante el reciclaje de la fase líquida ligera. La concentración de componentes en la corriente de extracción lateral 123, tales como agua y/o yoduro de hidrógeno, puede controlarse mediante la velocidad de reciclaje de la fase líquida ligera 133 al sistema de reacción. La relación de reflujo (el flujo másico del reflujo dividido por el flujo másico total que sale por la parte superior de la columna 120, que incluye tanto la fase líquida pesada 134, que puede o no reciclarse por completo, como la fase líquida ligera 133) a la primera columna de la fase líquida ligera 133 a través de la línea 135 es preferentemente de 0,05 a 0,4, por ejemplo, de 0,1 a 0,35 o de 0,15 a 0,3. En una modalidad, para reducir la relación de reflujo, el número de platos teóricos por encima de la corriente de extracción lateral y la parte superior de la primera columna puede ser superior a 5, por ejemplo, preferentemente superior a 10. En una modalidad, para reducir la relación de reflujo, el número de platos teóricos por encima de la corriente lateral y la parte superior de la primera columna puede ser mayor o igual a 5, por ejemplo, preferiblemente mayor o igual a 10. En una modalidad, se puede usar una válvula de flujo y/o un monitor de flujo (no mostrado) para controlar el reflujo en la línea 135 y el reciclaje en la línea 136.
En una modalidad, el reciclaje de la fase líquida ligera en la línea 136 de regreso al reactor 105 es hasta o igual al 20%, por ejemplo, hasta o igual al 10 %, de la fase líquida ligera total 133 condensada de la columna superior (reflujo más reciclar). En términos de intervalos, el reciclaje de la fase líquida ligera en la línea 136 puede ser de 0 a 20 %, por ejemplo, de 0,1 a 20 %, de 0,5 a 20 %, de 1 a 15 %, o de 1 a 10 %, de la fase líquida ligera total 133 condensada a partir de la corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición (reflujo más reciclaje). La porción restante puede usarse como reflujo en la columna de fracciones ligeras o alimentarse a un sistema de eliminación de PRC. Por ejemplo, el reciclaje en la línea 136 puede combinarse con la corriente de reciclaje líquido 111 y devolverse al reactor 105. En una modalidad, el reciclaje en la línea 136 se puede combinar con otra corriente que se recicla al sistema de reacción, por ejemplo, el reactor 105 o el recipiente de evaporación 110. Cuando la corriente superior condensada 138 de la columna de secado 125 se separa en fases para formar una fase acuosa y una fase orgánica, el reciclaje en la línea 136 se puede combinar preferentemente con la fase acuosa. Alternativamente, el reciclaje en la línea 136 puede combinarse, o al menos combinarse parcialmente, con la fase líquida pesada 134 y/o la fase orgánica de la corriente superior 138.
Sistema de eliminación de PRC
Aunque no se muestra, una porción de la fase líquida ligera 133 y/o la fase líquida pesada 134 puede separarse y dirigirse al acetaldehído o al sistema de eliminación de PRC para recuperar yoduro de metilo y acetato de metilo durante el proceso de eliminación de acetaldehído. Como se muestra en las Tablas 1 y 2, la fase líquida ligera 133 y/o la fase líquida pesada 134 contienen cada una PRC y el proceso puede incluir la eliminación de impurezas de carbonilo, tal como el acetaldehído, que deterioran la calidad del producto de ácido acético y pueden eliminarse en columnas de eliminación de impurezas y absorbentes adecuados como se describió en las patentes de EE. UU. Nos. 6,143,930; 6,339,171; 7,223,883; 7,223,886; 7,855,306; 7,884,237; 8,889,904; y la publicación de EE. UU. No.
2006/0011462.
Las impurezas de carbonilo, como el acetaldehído, pueden reaccionar con los promotores catalíticos de yoduro para formar yoduros de alquilo, por ejemplo, yoduro de etilo, yoduro de propilo, yoduro de butilo, yoduro de pentilo, yoduro de hexilo, etc. Además, debido a que muchas impurezas se originan con acetaldehído, es deseable eliminar las impurezas de carbonilo de la fase líquida ligera.
La porción de la fase líquida ligera 133 y/o la fase líquida pesada 134 que se alimenta al sistema de eliminación de PRC o acetaldehído puede variar de 1 % a 99 % del flujo de masa de la fase líquida ligera 133 y/o de la fase líquida pesada 134, por ejemplo, de 1 a 50 %, de 2 a 45 %, de 5 a 40 %, de 5 a 30 % o de 5 a 20 %. Además, en algunas modalidades, una porción de la fase líquida ligera 133 y de la fase líquida pesada 134 puede alimentarse al sistema de eliminación de acetaldehído o PRC. La porción de la fase líquida ligera 133 que no se alimenta al sistema de eliminación de PRC o acetaldehído puede refluir a la primera columna o reciclarse al reactor, como se describió en la presente descripción. La porción de la fase líquida pesada 134 que no se alimenta al sistema de eliminación de PRC o acetaldehído puede reciclarse al reactor. Aunque una porción de la fase líquida pesada 134 puede refluir a la primera columna, es más deseable devolver al reactor la fase líquida pesada 134 enriquecida con yoduro de metilo. En una modalidad, una porción de la fase líquida ligera 133 y/o de la fase líquida pesada 134 se alimenta a una columna de destilación que enriquece el destilado superior con acetaldehído y yoduro de metilo. En dependencia de la configuración, puede haber dos columnas de destilación separadas, y el destilado superior de la segunda columna puede enriquecerse en acetaldehído y yoduro de metilo. El dimetiléter, que puede formarse in situ, puede estar presente también en el destilado superior. El destilado superior puede estar sujeto a una o más etapas de extracción para eliminar un refinado enriquecido en yoduro de metilo y un extractante. Una porción del refinado puede devolverse a la columna de destilación, primera columna, decantador de destilado superior y/o reactor. Por ejemplo, cuando se trata la fase líquida pesada 134 en el sistema de eliminación de PRC, puede ser deseable devolver una porción del refinado a la columna de destilación o al reactor. Además, por ejemplo, cuando se trata la fase líquida ligera 133 en el sistema de eliminación de PRC, puede ser deseable devolver una porción del refinado a la primera columna, al decantador del destilado superior o al reactor. En algunas modalidades, el extracto puede destilarse adicionalmente para eliminar el agua, que se devuelve a una o más etapas de extracción. Los fondos de columna, que contienen más acetato de metilo y yoduro de metilo que la fase líquida ligera 133, pueden reciclarse también al reactor 105 y/o refluirse a la primera columna 120.
En una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo, que condensa la corriente superior y separa la fase de condensación superior para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada; y tratar una porción de la fase líquida pesada para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
También se describe un proceso para producir ácido acético que comprende carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor, que separa el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida que comprende catalizador de rodio en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso, metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso, ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso, agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso, y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso de acetato de metilo, agua en una cantidad menor o igual al 15 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual al 1 % en peso de yoduro de hidrógeno, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad de menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo, que condensa la corriente superior y separa la fase de condensación superior para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada; y tratar una porción de la fase líquida pesada para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
En algunas modalidades, el proceso incluye uno o más analizadores en línea para medir las concentraciones de varios componentes en las diversas corrientes. Por ejemplo, puede usarse un analizador en línea para determinar la concentración de yoduro de hidrógeno de la corriente de extracción lateral 123 que alimenta una corriente de muestra, por ejemplo, una corriente de purga de muestra, a un analizador en línea (no se muestra).
Segunda columna
El ácido acético que se eliminó mediante la corriente de extracción lateral 123 se somete preferentemente a una purificación adicional, tal como en una segunda columna 125, también denominada columna de secado. La segunda columna separa la corriente de extracción lateral 123 para formar una corriente superior acuosa 126 que comprende principalmente agua, y la corriente de producto 127 que comprende principalmente ácido acético. El agua de la corriente lateral se concentra en la corriente superior acuosa y el destilado superior acuoso comprende una cantidad mayor o igual a 90 % de agua en la corriente lateral, por ejemplo, mayor o igual a 95 %, mayor o igual a 97 %, mayor o igual a 99 %. La corriente superior acuosa 126 puede comprender agua en una cantidad de 50 a 90 % en peso, por ejemplo, de 50 a 85 % en peso, de 55 a 85 % en peso, de 60 a 80 % en peso o de 60 a 75 % en peso. En modalidades, la corriente superior acuosa puede comprender agua en una cantidad menor o igual al 90 % en peso, por ejemplo, menor o igual al 75 % en peso, menor o igual al 70 % en peso o menor o igual al 65 % en peso. El acetato de metilo y el yoduro de metilo también se eliminan de la corriente lateral y se concentran en la corriente de destilado superior. La corriente de producto 127 preferentemente comprende o consiste esencialmente en ácido acético y puede retirarse en el fondo de la segunda columna 125 o una corriente lateral cerca del fondo. Cuando se retira como una corriente lateral cerca del fondo, la corriente lateral puede ser una corriente líquida o de vapor. En modalidades preferidas, la corriente de producto 127 comprende ácido acético en una cantidad mayor que o igual al 90 % en peso, por ejemplo, mayor que o igual al 95 % en peso o mayor que o igual al 98 % en peso. La corriente de producto 127 puede procesarse adicionalmente, por ejemplo, tras pasar a través de una resina de intercambio iónico, antes de almacenarse o transportarse para su uso comercial.
De manera similar, la corriente superior acuosa 126 de la segunda columna 125 contiene un componente de reacción, tal como yoduro de metilo, acetato de metilo, y agua, y se prefiere retener estos componentes de reacción dentro del proceso. La corriente superior acuosa 126 se condensa en un intercambiador de calor para formar la corriente 138, que se recicla al reactor 105 y/o refluye a la segunda columna 125. Un componente de gas de escape puede descargarse a través de la línea 137 desde la corriente de vapor superior condensada de bajo punto de ebullición 126. De manera similar a la corriente de vapor superior condensada de bajo punto de ebullición de la primera columna 120, también puede separarse la corriente superior condensada 138 para formar una fase acuosa y una fase orgánica, y estas fases pueden reciclarse o refluirse según sea necesario para mantener las concentraciones en el medio de reacción.
En una modalidad, la concentración de agua de la corriente lateral se controla para equilibrar el agua tanto en la primera como en la segunda columna. Cuando se usa menos de o igual al 14 % en peso de agua en el medio de reacción, más preferentemente, menos de o igual al 4,1 % en peso de agua puede que no haya suficiente agua en la segunda columna para operar de manera estable la columna. Aunque puede ser posible reducir la concentración de agua en la corriente lateral a menos del 1 % en peso, esto daría como resultado un desequilibrio en la segunda columna que puede causar que la recuperación de ácido acético se vuelva más difícil y, por lo tanto, resulte en un producto fuera de especificación. Además, al tener agua en la corriente lateral, la segunda columna puede eliminar esa agua en la parte superior acuosa. La relación de recirculación entre la fase líquida ligera de la primera columna y la superior acuosa de la segunda columna ayuda a mantener las concentraciones de agua deseables en el reactor mientras mantiene operaciones estables en la primera y segunda columnas de destilación. En una modalidad, la relación de recirculación del flujo másico de la fase líquida ligera reciclada al reactor respecto al flujo másico de la parte superior acuosa al reactor es menor o igual a 2, por ejemplo, menor o igual a 1,8, menor que o igual a 1,5, menor que o igual a 1, menor que o igual a 0,7, menor que o igual a 0,5, menor que o igual a 0,35, menor que o igual a 0,25 y/o la relación de recirculación del flujo másico de la fase líquida ligera reciclada al reactor respecto al flujo másico de la parte superior acuosa al reactor es mayor que o igual a 0, por ejemplo, mayor que o igual a 0,05, mayor que o igual a 0,1, mayor que o igual a 0,15, o mayor que o igual a 0,2.
Por lo tanto, en una modalidad, se proporciona un proceso para producir ácido acético que comprende separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 45 a 75 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 24 a menos de 36 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de menos de o igual al 9 % en peso, agua en una cantidad de menos de o igual al 14 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,005 a 1 % en peso, y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor que o igual al 1 % en peso, y destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprende ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo, se condensa la segunda corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición para obtener una corriente de reciclaje acuosa, que comprende agua en una cantidad menor o igual al 90 % en peso; y reciclar la segunda corriente de vapor superior de bajo punto de ebullición al reactor, en donde la relación de recirculación del flujo másico de la fase líquida ligera reciclada al reactor respecto al flujo másico de la corriente de recirculación acuosa al reactor es menor o igual a 2, por ejemplo, de 0 a 2.
Para recuperar los líquidos residuales de la corriente de ventilación, en particular las líneas 106, 132 y 137, estas líneas pueden alimentar a un depurador que funciona con metanol frío y/o ácido acético para eliminar el acetato de metilo y el yoduro de metilo. Un depurador adecuado se describió en la patente de EE. UU. No. 8,318,977.
Las columnas de destilación de la presente invención pueden ser una columna de destilación convencional, por ejemplo, una columna de plato, una columna de relleno y otras. Las columnas de platos pueden incluir una columna de plato perforado, una columna de burbujeo, una columna de bandeja de Kittel, una bandeja uniflux o una columna de bandeja ondulada. Para una columna de platos, el número teórico de platos no está particularmente limitado y, en dependencia de la especie del componente a separar, puede incluir hasta 80 platos, por ejemplo, de 2 a 80, de 5 a 60, de 5 a 50, o con mayor preferencia de 7 a 35. La columna de destilación puede incluir una combinación de diferentes aparatos de destilación. Por ejemplo, puede usarse una combinación de columna de burbujeo y columna de plato perforado, así como también una combinación de columna de plato perforado y una columna de relleno.
La temperatura y la presión de destilación en el sistema de destilación pueden seleccionarse adecuadamente en dependencia de la condición tal como la especie del ácido carboxílico objetivo y las especies de la columna de destilación, o el objetivo de eliminación seleccionado de la impureza de punto de ebullición inferior y la impureza de punto de ebullición más alto de acuerdo con la composición de la corriente de alimentación. Por ejemplo, en un caso donde la purificación del ácido acético se lleva a cabo por la columna de destilación, la presión interna de la columna de destilación (generalmente, la presión de la parte superior de la columna) puede ser de 0,01 a 1 MPa, por ejemplo, de 0,02 a 0,7 MPa, y con mayor preferencia de 0,05 a 0,5 MPa en términos de presión manométrica. Además, la temperatura de destilación de la columna de destilación, a saber, la temperatura interna de la columna a la temperatura de la parte superior de la columna, puede controlarse al ajustar la presión interna de la columna y, por ejemplo, puede ser de 20 a 200 °C, por ejemplo, de 50 a 180 °C, y con mayor preferencia de 100 a 160 °C.
El material de cada miembro o unidad asociada con el sistema de destilación, que incluye las columnas, válvulas, condensadores, recipientes, bombas, calderas y componentes internos, y varias líneas, cada una de las cuales se comunica con el sistema de destilación puede fabricarse de materiales adecuados, tales como vidrio, metal, cerámica, o combinaciones de estos, y no está particularmente limitada a uno específico. De acuerdo con la presente invención, el material del sistema de destilación anterior y de varias líneas es un metal de transición o una aleación a base de metal de transición tal como una aleación de hierro, por ejemplo, una aleación de acero inoxidable, níquel o aleación de níquel, circonio o aleación de circonio, titanio o aleación de titanio, o aleación de aluminio. Las aleaciones a base de hierro adecuadas incluyen aquellas que contienen hierro como componente principal, por ejemplo, un acero inoxidable que comprenda, además, cromo, níquel, molibdeno y otros. Las aleaciones a base de níquel adecuadas incluyen aquellas que contienen níquel como componente principal y uno o más de cromo, hierro, cobalto, molibdeno, tungsteno, manganeso, y otros, por ejemplo, HASTELLOy ™ e INCONEL™. Los metales resistentes a la corrosión pueden ser particularmente adecuados como materiales para el sistema de destilación y de varias líneas.
Lecho protector
Una concentración baja de yoduro total, por ejemplo, hasta 5 ppm en peso, por ejemplo, hasta 1 ppm en peso, en el producto de ácido acético purificado, permite la eliminación del yoduro mediante es uso de un lecho de protección. El uso de uno o más lechos de protección para eliminar el yoduro residual mejora en gran medida la calidad del producto de ácido acético purificado. Las corrientes de ácido carboxílico, por ejemplo, las corrientes de ácido acético, que están contaminadas con haluros y/o metales de corrosión pueden ponerse en contacto con la composición de resina de intercambio iónico bajo una amplia gama de condiciones de funcionamiento. Preferentemente, la composición de resina de intercambio iónico se proporciona en un lecho protector. El uso de lechos protectores para purificar corrientes de ácido carboxílico contaminadas está bien documentado en la técnica, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. Nos. 4,615,806; 5,653,853; 5,731,252; y 6,225,498. Generalmente, una corriente de ácido carboxílico líquido contaminado se pone en contacto con la composición de resina de intercambio iónico, que preferentemente está dispuesta en el lecho protector. Los contaminantes de haluro, por ejemplo, los contaminantes de yoduro, reaccionan con el metal para formar yoduros metálicos. En algunas modalidades, las porciones hidrocarbonadas, por ejemplo, los grupos metilo, que pueden estar asociados con el yoduro pueden esterificar el ácido carboxílico. Por ejemplo, en el caso del ácido acético contaminado con yoduro de metilo, se produciría acetato de metilo como un subproducto de la eliminación del yoduro. La formación de este producto de esterificación típicamente no tiene un efecto perjudicial sobre la corriente de ácido carboxílico tratada.
En una modalidad, la resina de intercambio iónico es una resina de intercambio iónico intercambiada con metal y puede comprender al menos un metal que se selecciona del grupo que consiste en plata, mercurio, paladio y rodio. En una modalidad, al menos el 1 % de los sitios de intercambio ácido fuertes de dicha resina intercambiada con metal están ocupados por plata. En otra modalidad, al menos el 1 % de los sitios de intercambio ácido fuertes de dicha resina intercambiada con metal están ocupados por mercurio. El proceso puede comprender además tratar el producto de ácido acético purificado con una resina de intercambio catiónico para recuperar plata, mercurio, paladio o rodio.
La presión durante la etapa de contacto está limitada principalmente por la resistencia física de la resina. En una modalidad, el contacto se realiza a presiones que varían de 0,1 MPa a 1 MPa, por ejemplo, de 0,1 MPa a 0,8 MPa o de 0,1 MPa a 0,5 MPa. Sin embargo, por conveniencia, tanto la presión como la temperatura pueden establecerse preferentemente de modo que la corriente de ácido carboxílico contaminada se procese como un líquido. Así, por ejemplo, cuando se opera a presión atmosférica, que generalmente se prefiere en base a consideraciones económicas, la temperatura puede variar de 17 °C (el punto de congelación del ácido acético) a 118 °C (el punto de ebullición del ácido acético). Está dentro del alcance de los expertos en la técnica determinar intervalos análogos para corrientes de productos que comprenden otros compuestos de ácido carboxílico. La temperatura de la etapa de contacto preferentemente se mantiene relativamente baja para minimizar la degradación de la resina. En una modalidad, el contacto se realiza a una temperatura que varía de 25 °C a 120 °C, por ejemplo, de 25 °C a 100 °C o de 50 °C a 100 °C. Algunas resinas catiónicas macrorreticulares típicamente comienzan a degradarse (a través del mecanismo de desulfonación aromática catalizada por ácido) a temperaturas de 150 °C. Los ácidos carboxílicos que tienen hasta 5 átomos de carbono, por ejemplo, hasta 3 átomos de carbono, permanecen líquidos a estas temperaturas. Por lo tanto, la temperatura durante el contacto debe mantenerse por debajo de la temperatura de degradación de la resina que se utiliza. En algunas modalidades, la temperatura de funcionamiento se mantiene por debajo del límite de temperatura de la resina, de acuerdo con el funcionamiento en fase líquida y la cinética deseada para la eliminación del haluro.
La configuración del lecho protector dentro de un tren de purificación de ácido acético puede variar ampliamente. Por ejemplo, el lecho protector puede configurarse después de una columna de secado. Adicional o alternativamente, el protector puede configurarse después de una columna de eliminación de fracciones pesadas o una columna de acabado. Preferentemente, el lecho protector se configura en una posición en donde la temperatura de la corriente del producto de ácido acético es baja, por ejemplo, menor o igual a 120 °C o menor o igual a 100 °C. Además de las ventajas discutidas anteriormente, la operación a temperatura más baja proporciona menos corrosión en comparación con la operación a temperatura más alta. La operación a temperaturas más bajas proporciona menos formación de contaminantes metálicos de corrosión, que, como se discutió anteriormente, puede disminuir la vida útil general de la resina. Además, debido a que las temperaturas de operación más bajas dan como resultado menos corrosión, los recipientes ventajosamente no necesitan estar hechos de metales caros resistentes a la corrosión, y pueden usarse metales de menor grado, por ejemplo, puede usarse acero inoxidable estándar.
En una modalidad, el régimen de flujo a través del lecho de protección varía de 0,1 volúmenes de lecho por hora ("BV/h") a 50 BV/h, por ejemplo, 1 bV h a 20 BV/h o de 6 BV/h a 10 BV/h. Un volumen de lecho de medio orgánico es un volumen de medio igual al volumen que ocupa por el lecho de resina. Un régimen de flujo de 1 BV/h significa que una cantidad de líquido orgánico igual al volumen que ocupa el lecho de resina pasa a través del lecho de resina en un período de tiempo de una hora.
Para evitar agotar la resina con un producto de ácido acético purificado que tiene una alta concentración de yoduro total, en una modalidad, el producto de ácido acético purificado en la corriente de fondo 127 se pone en contacto con un lecho de protección cuando la concentración total de yoduro del producto de ácido acético purificado es de hasta 5 ppm en peso, por ejemplo, preferentemente hasta 1 ppm en peso. En una modalidad ejemplar, la concentración de yoduro total del producto de ácido acético purificado puede ser de 0,01 ppm en peso a 5 ppm en peso, por ejemplo, de 0,01 ppm en peso a 1 ppm en peso. Las concentraciones de yoduro superiores a 5 ppm en peso pueden requerir un nuevo procesamiento del ácido acético fuera de las especificaciones. La concentración de yoduro total incluye tanto yoduro orgánico, C1-C14 yoduros de alquilo, y fuentes inorgánicas, tales como yoduro de hidrógeno. Se obtiene una composición de ácido acético purificado como resultado del tratamiento del lecho de protección. La composición de ácido acético purificado, en una modalidad, comprende menos de 100 ppb en peso de yoduros, por ejemplo, menos de 90 ppb en peso, menos de 50 ppb en peso o menos de 25 ppb en peso. En una modalidad, la composición de ácido acético purificado comprende menos de 1000 ppb en peso de metales de corrosión, por ejemplo, menos de 750 ppb en peso, menos de 500 ppb en peso o menos de 250 ppb en peso. Para los propósitos de la presente invención, los metales de corrosión incluyen metales que se seleccionan del grupo que consiste en níquel, hierro, cromo, molibdeno y combinaciones de los mismos. En términos de intervalos, la composición de ácido acético purificado puede comprender de 0 a 100 ppb en peso de yoduros, por ejemplo, de 1 a 50 ppb en peso; y/o de 0 a 1000 ppb en peso de metales de corrosión, por ejemplo, de 1 a 500 ppb en peso. En otras modalidades, el lecho de protección elimina al menos el 25 % en peso de los yoduros del producto de ácido acético crudo, por ejemplo, al menos el 50 % en peso o al menos el 75 % en peso. En una modalidad, el lecho de protección elimina al menos el 25 % en peso de los metales de corrosión del producto de ácido acético crudo, por ejemplo, al menos el 50 % en peso o al menos el 75 % en peso.
En otra modalidad, la corriente de producto puede ponerse en contacto con un intercambiador catiónico para eliminar los compuestos de litio. El intercambiador catiónico en la forma ácida comprende una resina macrorreticular de intercambio catiónico de ácido fuerte en forma ácida, macroporosas o mesoporosas. Sin ceñirse a la teoría, alimentar una corriente de producto a un intercambio iónico que comprende compuestos de litio en una cantidad mayor o igual a 10 ppm en peso da como resultado el desplazamiento de metales en el producto tratado. Ventajosamente, esto puede superarse mediante el uso de un intercambiador catiónico aguas arriba de la resina de intercambio iónico. Después de ponerse en contacto con el intercambiador catiónico, la corriente de producto puede tener una concentración de iones de litio menor o igual a 50 partes por billón en peso (wppb), por ejemplo, menor o igual a 10 wppb, o menor o igual a 5 wppb.
Aunque la corriente de producto puede ponerse en contacto con una resina de intercambio iónico para eliminar yoduros, es preferible no evaporar la corriente de producto o ponerla en contacto con la corriente de producto con un sistema de adsorción que contenga carbón activado. La evaporación de la corriente de producto no es eficaz porque no hay una caída de presión suficiente para recuperar más del 50 % del ácido acético de la corriente de producto. Por tanto, en una modalidad, se alimenta una porción no evaporada de la corriente de producto al lecho de intercambio iónico para eliminar los yoduros.
Como es evidente a partir de las figuras y el texto que se presentaron anteriormente, se describen una variedad de modalidades.
E1. Un proceso para producir ácido acético, que comprende:
separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso; y
destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprenda ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso, preferentemente menor o igual a 50 ppm en peso, y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
E2. El proceso de la modalidad E1, en donde la corriente de reciclaje líquida comprende un catalizador metálico en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso; metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso; ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso; yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso; acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso; agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso; acetaldehído en una cantidad de 0,0001 a 1 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,0001 a 0,5 % en peso.
E3 Un proceso para producir ácido acético, que comprende:
carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor;
separar el medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida que comprende catalizador de rodio en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso, metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso, ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso, agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso, y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso de yoduro de hidrógeno; y
destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprenda ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso, preferentemente menor o igual a 50 ppm en peso, y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
E4. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E3, en donde del 15 % al 55 % del medio de reacción que se alimenta en el recipiente de evaporación se elimina como la corriente de vapor de producto.
E5. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E4, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso.
E6. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E5, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso.
E7. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E6, en donde la concentración de agua se mantiene en la corriente de producto de ácido acético de 1 a 9 % en peso.
E8. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E7, en donde los metales de corrosión incluyen uno o más de hierro, níquel, cromo o molibdeno.
E9. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-8, en donde la corriente superior se separa en fases para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada.
E10. El proceso de la modalidad E9, en donde la fase líquida ligera comprende ácido acético en una cantidad de 5 a 15 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 3 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 15 % en peso, agua en una cantidad de 70 a 75 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,1 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,001 a 0,5 % en peso.
E11. El proceso de la modalidad E10, en donde una porción de la fase líquida pesada se trata para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
E12. El proceso de la modalidad E9, en donde una porción de la fase líquida ligera se recicla al reactor.
E13. El proceso de cualquiera de las modalidades E1-E12, que comprende además mantener la concentración de acetato de litio en el medio de reacción en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso.
Ejemplos
La presente invención se entenderá mejor a la vista de los ejemplos siguientes no limitantes.
Ejemplo 1
El reactor, que contiene aproximadamente 900 ppm en peso de rodio en forma de un compuesto de yoduro de rodio carbonilo y aproximadamente 9 % en peso de yoduro de metilo, así como también yoduro de litio, agua y acetato de metilo, se alimentó con metanol, monóxido de carbono e hidrógeno para mantener una presión parcial de hidrógeno de al menos aproximadamente 0,27 atm (es decir, al menos aproximadamente 4 psi). La concentración de agua fue inferior al 4 % en peso. El reactor mantuvo una temperatura entre aproximadamente 190 °C y 200 °C y funcionó a una presión superior a 28 atm (es decir, superior a 400 psig). Por medio de un control de nivel que detecta el nivel de líquido dentro del reactor, el medio de reacción líquido se extrajo continuamente y se alimentó a un recipiente de evaporación de bandeja única que funcionaba a aproximadamente a 150 °C y aproximadamente a 3,2 atm (es decir, 32,3 psig). El monóxido de carbono recuperado del respiradero del reactor se pulverizó en el medio de reacción que se retiró antes de entrar en el recipiente de evaporación. Aproximadamente el 28 % del medio de reacción sale como corriente de vapor de producto y la cantidad restante se devuelve como líquido al reactor. La corriente de vapor de producto se retiró a una temperatura de aproximadamente de 50 °C. La composición de la corriente de vapor de producto fue la siguiente: 66,35 % en peso de ácido acético, 25,01 % en peso de yoduro de metilo; 5,97 % en peso de acetato de metilo, 1,53 % en peso de agua, 0,1 % en peso de acetaldehído y menos de 1 % en peso de yoduro de hidrógeno.
La corriente de vapor de producto se alimentó a una columna de fracciones ligeras para obtener una corriente superior y una corriente de extracción lateral. Un ejemplo típico de la concentración de HI en la corriente de extracción lateral se determinó mediante la valoración de una cantidad suficiente de muestra de la corriente de extracción lateral con una solución de acetato de litio 0,01 M en 50 mL de acetona. Se usó un electrodo de pH con Metrohm 716 DMS Titrino para determinar el punto final en el modo de valoración de punto de equivalencia dinámica. La concentración de HI en % en peso se calculó en base al consumo de valorante de acetato de litio como se muestra en la siguiente ecuación.
Figure imgf000022_0001
Se ensayó una composición de muestra de la corriente de extracción lateral que tenía aproximadamente 1,9 % en peso de agua, aproximadamente 2,8 % en peso de yoduro de metilo y aproximadamente 2,5 % en peso de acetato de metilo, mediante el uso de este método de valoración de HI. Las concentraciones de HI variaron de 50 ppm en peso a 300 ppm en peso, cuando hubo un reciclaje de la fase líquida ligera de las fracciones ligeras de la parte superior al sistema de reacción. Por tanto, mantener la concentración de yoduro de metilo en la corriente de vapor de producto contribuyó a controlar las concentraciones de HI en la columna de fracciones ligeras.
Ejemplo 2
Se repitió la reacción del Ejemplo 1 excepto que el yoduro de metilo en el medio de reacción fue aproximadamente 12 % en peso y la presión del recipiente de evaporación fue ligeramente más baja, aproximadamente 3,1 atm (es decir, 30,8 psig). Aproximadamente el 31 % del medio de reacción salió como la corriente de vapor de producto y la cantidad restante se devolvió como líquido al reactor. La composición de la corriente de vapor de producto fue la siguiente: 61,97 % en peso de ácido acético, 30,34 % en peso de yoduro de metilo; 5,05 % en peso de acetato de metilo, 1,54 % en peso de agua, 0,09 % en peso de acetaldehído y menos de 1 % en peso de yoduro de hidrógeno.
Una porción de la fase líquida ligera de las fracciones ligeras de la parte superior recicló al sistema de reacción. La corriente de extracción lateral contenía 1,5 % en peso de agua, 3,6 % en peso de acetato de metilo, 2,1 % en peso de yoduro de metilo y menos de 25 ppm en peso de HI, y el resto comprendía ácido acético. Las concentraciones de HI fueron demasiado bajas para medirlas directamente con la valoración. La presencia de otros cationes en la extracción lateral dificultó la medición directa de HI. La medida del yoduro inorgánico total, es decir, e1HI maximizado posible total, se realizó directamente. Otros yoduros inorgánicos pueden incluir yoduro de litio, así como también yoduro de metales de corrosión. De nuevo, mantener la concentración de yoduro de metilo en la corriente de vapor de producto contribuyó de forma beneficiosa a controlar la concentración de HI en la columna de fracciones ligeras y finalmente en la corriente de extracción lateral.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para producir ácido acético, que comprende:
separar un medio de reacción en un recipiente de evaporación para formar una corriente de reciclaje líquida y una corriente de vapor de producto que comprende ácido acético en una cantidad de 60 a 70 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad de 25 a 35 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 0,5 a 6,5 % en peso, agua en una cantidad de 1 a 8 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,01 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 0,1 % en peso; y
destilar al menos una porción de la corriente de vapor de producto en una primera columna para obtener una corriente de producto de ácido acético que comprenda ácido acético y yoduro de hidrógeno en una cantidad menor o igual a 300 ppm en peso, preferentemente menor o igual a 50 ppm en peso, y una corriente superior que comprende yoduro de metilo, agua y acetato de metilo.
2. El proceso de la reivindicación 1, en donde la corriente de reciclaje líquida comprende un catalizador metálico en una cantidad de 0,01 a 0,5 % en peso, yoduro de litio en una cantidad de 5 a 20 % en peso; metales de corrosión en una cantidad de 10 a 2500 ppm en peso; ácido acético en una cantidad de 60 a 90 % en peso; yoduro de metilo en una cantidad de 0,5 a 5 % en peso; acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 5 % en peso; agua en una cantidad de 0,1 a 8 % en peso; acetaldehído en una cantidad de 0,0001 a 1 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,0001 a 0,5 % en peso.
3. El proceso de la reivindicación 2, que comprende, además:
carbonilar una corriente de alimentación de reactantes que comprende metanol, acetato de metilo, dimetiléter o mezclas de los mismos en un reactor en presencia de agua, catalizador de rodio, sal de yoduro y yoduro de metilo para formar un medio de reacción en un reactor.
4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde del 15 % al 55 % del medio de reacción que se alimenta en el recipiente de evaporación se elimina como la corriente de vapor de producto y/o del 45 % al 85 % del medio de reacción que se alimenta al recipiente de evaporación se elimina como la corriente de reciclaje líquida.
5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende yoduro de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso.
6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la corriente de producto de ácido acético comprende acetato de metilo en una cantidad de 0,1 a 6 % en peso.
7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la concentración de agua se mantiene en la corriente de producto de ácido acético de 1 a 9 % en peso.
8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 2-7, en donde los metales de corrosión incluyen uno o más de hierro, níquel, cromo o molibdeno.
9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la corriente superior se separa en fases para formar una fase líquida ligera y una fase líquida pesada.
10. El proceso de la reivindicación 9, en donde la fase líquida ligera comprende ácido acético en una cantidad de 5 a 15 % en peso, yoduro de metilo en una cantidad menor o igual al 3 % en peso, acetato de metilo en una cantidad de 1 a 15 % en peso, agua en una cantidad de 70 a 75 % en peso, acetaldehído en una cantidad de 0,1 a 0,7 % en peso y yoduro de hidrógeno en una cantidad de 0,001 a 0,5 % en peso.
11. El proceso de la reivindicación 9, en donde una porción de la fase líquida pesada se trata para eliminar al menos un compuesto reductor de permanganato que se selecciona del grupo que consiste en acetaldehído, acetona, metiletilcetona, butilaldehído, crotonaldehído, 2-etilcrotonaldehído, 2-etilbutiraldehído y sus productos de condensación aldólica.
12. El proceso de la reivindicación 9, en donde una porción de la fase líquida ligera se recicla al reactor.
13. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que comprende además mantener la concentración de acetato de litio en el medio de reacción en una cantidad de 0,3 a 0,7 % en peso.
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