JP2018508566A - 残渣流中のhi濃度を制御する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
りとあらゆる可能な数を示すものとして理解すべきである。従って、その範囲内で所定のデータ点がごくわずかにしか示されていない場合やデータ点が明確に特定されていない場合であっても、当然のことながら、発明者らは、その範囲内のありとあらゆるデータ点が特定されているものとして考慮すべきであることを理解しており、発明者らは、範囲全体及びその範囲内の全ての点に関する知見を有している。
[0020]本明細書及び特許請求の範囲で用いる「(ある値や場所の)近傍」とは「(その値や場所)自体」を含む。「及び/又は」という用語は、包含的な「及び」の場合と排他的な「又は」の場合の両方を意味するが、本明細書では簡潔にするために用いている。例えば、酢酸及び/又は酢酸メチルを含む混合物は、酢酸のみを含んでもよく、酢酸メチルのみを含んでもよく、酢酸と酢酸メチルの両方を含んでもよい。
酢酸を「AcOH」と略記し、
アセトアルデヒドを「AcH」と略記し、
酢酸メチルを「MeAc」と略記し、
メタノールを「MeOH」と略記し、
ヨウ化メチルを「MeI」と略記し、
一酸化炭素を「CO」と略記し、
ジメチルエーテルを「DME」と略記することがある。
[0025]上述の減算法は、全ての非H+カチオン(例えば、FeやNi、Cr、Moのカチオン)がヨウ化物アニオンとのみ結合することを推定しているため、比較的低いHI濃度(即ち、約5重量%未満)を求めるためには、信頼性を欠く不正確な方法である。実際には、この方法における金属カチオンの大部分が酢酸アニオンと結合し得る。更に、このようなカチオンの多くは多価の状態であり、そのため、これらの金属に結合し得るヨウ化物アニオンの量に関する仮定についての信頼性がますます低くなる。結局のところ、HI濃度の直接の指標が得られる簡単な滴定ができることを考慮すれば、この方法で実際のHI濃度を求めるのは信頼性が低い。
分は本方法における条件下で凝縮可能である。非凝縮性留分の例としては、窒素や水素等が挙げられる。同様に、オーバーヘッド流は、蒸留塔の最上部出口のすぐ下から取り出すことができるが、当業者であれば容易に理解できるように、例えば、最も沸点が低い留分は非凝縮性流又は微少な流れである。
[0033]本明細書では、特に明記しない限り、質量流量はkg/時間を指し、直接求めてもよく、容積測定値から算出してもよい。
[0037]間接的にリサイクル又は移送する流れや組成の一部を他の流れと合流させてもよいが、元の流れに存在するあらゆる成分の絶対質量は処分点でも存在し、組成全体の変化は特定の流れを他の流れと合流させた結果である。
蒸留塔の貯留部内のHI濃度を制御することによって、蒸留塔内で生成するDMEの量を制御することができ、それに由来する利益が得られる。
[0048]ある態様では、方法は、メタノール、酢酸メチル、ジメチルエーテル、又はこれらの混合物、水、ロジウム触媒、ヨウ化物塩、及びヨウ化メチルを含む反応物質供給流を含む反応媒体をカルボニル化して酢酸を生成させること、反応媒体に由来する流れを第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って生成物酢酸流を生成させる酢酸側部流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、第1のオーバーヘッド流を二相分離して、ヨウ化メチル、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超える水を含む軽質相と、水、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超えるヨウ化メチルを含む重質相とを得ること、軽質相の一部、重質相、又はこれらの組み合わせを含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、及び、ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、底部貯留域から第2の塔外に流出し、水及び0.11重量%〜0.9重量%のHIを含む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で第2の塔供給流を蒸留することを含み、蒸留塔から出るHIであってオーバーヘッド流と残渣流中のHIの総量は、蒸留塔に入るHIであって供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い。
[0060]メタノールのカルボニル化によって酢酸を製造する方法は便宜上、主に3種類の領域、即ち、反応系、内部精製系、及び生成物精製系に分けられる。
[0062]生成物精製系には、酢酸を精製して最終製品を製造するための乾燥塔、樹脂床等が含まれる。
[0064]図1に示すように、方法100は、メタノール含有供給流101と一酸化炭素含有供給流102をカルボニル化反応器104の液相反応媒体105に導入することを含み、触媒、水、ヨウ化メチル、酢酸メチル、酢酸、ヨウ化物塩、及び他の反応媒体成分の存在下でこれらの供給流を接触させて酢酸を生成させる。
[0070]ある態様では、反応媒体は限界水濃度を有する。ある態様では、反応媒体中の水濃度は0.1重量%、0.5重量%、1重量%、2重量%、3.5重量%、4重量%、又は5重量%又はそれを超え、10重量%、7重量%、又は6重量%又はそれを下回る。ある態様では反応器の水濃度は、存在する反応媒体の総量に対して0.1〜5重量%、0.2〜4重量%、又は1〜3重量%である。
[0072]ある態様では、反応媒体はヨウ化水素及び1種以上のヨウ化物塩(通常はヨウ化リチウム(LiI))を更に含み、その量は全ヨウ化物イオン濃度が反応媒体の約2重量%又はそれを超え、且つ約30重量%又はそれを下回るために十分な量である。
又はそれを超え、約2MPa又は1MPa又はそれを下回る。全反応器圧は、反応器内に存在する全ての反応物質、生成物及び副生物の分圧を合わせたものである。ある態様では、全反応器圧は約1MPa又はそれを超え、約4MPa又はそれを下回る。
[0078]ある態様では、フラッシャ112からのオーバーヘッド流を流れ122として第1の蒸留塔124に導入するが、この蒸留塔は軽質分留塔又はストリッパー塔とも称する。即ち、第1の蒸留塔への供給流は、第1の蒸留塔に入る前に蒸留を経ているため、反応媒体に由来する。軽質分留塔124内での供給流の蒸留によって、低沸点の第1のオーバーヘッド蒸気流126(本明細書では第1のオーバーヘッド流126と称する)と精製酢酸流128が生成する。流れ128は粗酢酸流であり、後に精製する。ある態様では、酢酸流128を側部流として抜き出す。軽質分留塔124によって高沸点の残渣流116が更に生成するが、これは更に精製してもよく、及び/又はリサイクルさせて反応媒体に戻してもよい。
以下、例えば、2〜80段、5〜60段、5〜50段としてもよいが、より好ましくは7〜35段である。蒸留塔は様々な蒸留装置の組み合わせを備えてもよい。例えば、泡鐘塔と多孔板塔の組み合わせと共に、多孔板塔と充填塔の組み合わせを用いてもよい。
量%の軽質相135、30重量%の軽質相135、40重量%の軽質相135、50重量%の軽質相135、60重量%の軽質相135、70重量%の軽質相135、80重量%の軽質相135、又は90重量%の軽質相135を含むか、或いは本質的に軽質相135で構成される、及び/又は供給流142は、少なくとも10重量%の重質相137、20重量%の重質相137、30重量%の重質相137、40重量%の重質相137、50重量%の重質相137、60重量%の重質相137、70重量%の重質相137、80重量%の重質相137、又は90重量%の重質相137を含むか、或いは本質的に重質相137で構成される。
[0091]図1に示すように、アルデヒド除去系108は単一の蒸留塔150を有してもよい。図1では、単一の蒸留塔を用いたARSの態様をまとめて132で示す。この態様では、ARS供給流142を第2の蒸留塔150で蒸留して、残渣154から水、酢酸、ヨウ化メチル及び酢酸メチルを除去すると共に、ヨウ化メチル中で濃縮されたPRC(アセトアルデヒド)を含む第2のオーバーヘッド流152を生成させる。
160に移送する。凝縮した第2の塔オーバーヘッド162の一部を還流させ、ライン167及び164を経由させて第2の蒸留塔(150又は172)に戻してもよい。凝縮した第2の塔オーバーヘッド162の少なくとも一部を(例えば、熱交換器173によって)冷却し、少なくとも1個の抽出器169において、通常は約25℃未満、約20℃未満、15℃未満、約10℃未満又は約5℃未満の抽出温度にて水性流166(通常は水)と接触させる。しかしある態様では、抽出温度は50℃〜30℃であってもよい。第2の塔オーバーヘッド152の抽出によって、PRC及び少量のヨウ化メチルを含む水性廃棄物流168が生成するが、ヨウ化メチルは後に廃棄物として方法から除去する。この抽出によって、ヨウ化メチルを含むラフィネート流158も生成する。第2の塔オーバーヘッド152がジメチルエーテルを含む場合、ラフィネート流158もジメチルエーテルを含む。
HI、約0.25重量%又はそれを超える量のHI、約0.3重量%又はそれを超える量のHI、約0.35重量%又はそれを超える量のHI、約0.4重量%又はそれを超える量のHI、約0.5重量%又はそれを超える量のHI、約0.6重量%又はそれを超える量のHI、約0.65重量%又はそれを超える量のHI、又は約0.7重量%又はそれを超える量のHIを含む。
[0114]ある態様では、第2の蒸留塔内に存在する液相は、約50重量%を超える水を含む第1の液相(水相)と、約50重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相(ヨウ化メチル相)を含む。
モデル化する必要がある。
[0129]シミュレーションによって実験を行い、商業用酢酸製造方法のアルデヒド除去系
において、頂部フラッシュ流と部分的塔還流を用いて運転した第2の蒸留塔の水相の平均滞留時間を求めた。この方法によりHI濃度の制御が困難な残渣流が得られた。比較例では、液体再分配器に底部ドレーンのみを設けた第2の蒸留塔の蒸留域内の液相の平均滞留時間をシミュレーションによって求めた結果、約6時間であったが、これは蒸留塔内の供給流の総滞留時間には反映されなかった。即ち、水相は蒸留塔の各部分に捕捉された。次に別々のモデル実験において、図4、5及び6に示すような第1及び第2の複数の流体通路で構成された滴下管を設け、蒸留塔のシミュレーションを行った。比較例のシミュレーションと同一の条件において、本発明の蒸留塔の蒸留域内の水相の平均滞留時間を求めた結果、平均で約6時間から約11分間に短縮された。
[0132]ある態様では、蒸留域は複数の内部構成部品を有し、各構成部品は成分液体保持容積を有する。各内部構成部品の寸法及び配置は、各構成部品の液体保持容積内の第1の液相の平均滞留時間が約30分未満、約20分、約10分又は約5分となるように設定されている。ある態様では、各内部構成部品の寸法及び配置は、モデル実験又は直接測定によって求めた時に、各構成部品の液体保持容積内の第2の液相の平均滞留時間が約30分未満、約20分、約10分又は約5分となるように設定されている。
供給流量に対する底部フラッシュ流量を増やし、塔貯留部中に存在するHIを希釈して洗い流してもよい。
LiOAc+HI←→LiI+HOAc(I)
[0142]酢酸リチウムは反応媒体に存在する他の酢酸エステル(例えば、酢酸メチル)に比べ、ヨウ化水素濃度の制御を向上させると考えられる。理論に束縛されるものではないが、酢酸リチウムは酢酸の共役塩基であるため、酸−塩基反応によりヨウ化水素に対する反応性が高い。この特性により反応(I)の平衡が、対応する酢酸メチルとヨウ化水素の平衡により生成する以上の反応生成物をもたらすと考えられる。この改良された平衡は、反応媒体中の水濃度が4.1重量%未満であると都合がよい。また、酢酸リチウムの揮発性は酢酸メチルに比べて相対的に低いため、揮発損失や蒸気粗生成物への少量の同伴を除き、酢酸リチウムを反応媒体中に残すことができる。これに対し、酢酸メチルの揮発性は比較的高いため、材料を蒸留して精製系にすることができるが、酢酸メチルの制御はより困難になる。本方法では、酢酸リチウムによって、容易にヨウ化水素は一定の低い濃度に維持・制御される。従って、反応媒体中のヨウ化水素濃度を制御するのに必要な酢酸メチルの量に比べて、使用する酢酸リチウムの量は相対的に少なくてもよい。ヨウ化メチルのロジウム[I]錯体への酸化的付加を促進する上で、酢酸リチウムは酢酸メチルに比べて少なくとも3倍有効であることが更に分かった。
0.3重量%未満であると、反応媒体内でヨウ化水素濃度に対する制御ができなくなることが分かった。
のプロピオン酸濃度を250wppm未満に更に維持してもよい。
E1.ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む供給流を蒸留域及び底部貯留域を有する蒸留塔に提供すること、及び
ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含むオーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該供給流を蒸留することを含み、該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中のHIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い方法。
E2.該残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む、態様E1に記載の方法。
E3.該蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分である、態様E1又はE2に記載の方法。
E4.該液相は、約50重量%を超える水を含む第1の液相と、約50重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相を含む、態様E1〜E3のいずれか1態様に記載の方法。
E5.該蒸留域は複数の内部構成部品を含み、各構成部品は成分液体保持容積を有し、該内部構成部品の各々の寸法及び配置は、該成分液体保持容積の各々において該第1の液相の平均滞留時間と該第2の液相の平均滞留時間が約30分未満であるように設定されている、態様E1〜E4のいずれか1態様に記載の方法。
E6.少なくとも1種の内部構成部品の寸法及び配置は、対応する成分液体保持容積において該第1の液相の平均滞留時間が該第2の液相の平均滞留時間と等しいか又はそれを超えるように設定されている、態様E5に記載の方法。
E7.少なくとも1種の内部構成部品は、対応する成分液体保持容積において該第1の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分となるように寸法及び配置が設定された第1の流路(複数)を含む、態様E5又はE6に記載の方法。
E8.該少なくとも1種の内部構成部品は、対応する成分液体保持容積において該第2の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分となるように寸法及び配置が設定された第2の流路(複数)を更に含む、態様E5〜E7のいずれか1態様に記載の方法。
E9.水を含む頂部フラッシュ流を該蒸留域に導入することを更に含む、態様E1〜E8のいずれか1態様に記載の方法。
E10.該頂部フラッシュ流の質量流量は、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える、態様E9に記載の方法。
E11.該頂部フラッシュ流は約20重量%又はそれを超える量の水、該底部残渣流の一
部、又はその組み合わせを含む、態様E9又はE10に記載の方法。
E12.酢酸を含む底部フラッシュ流を該蒸留域、該底部貯留域、又はその両方に導入することを更に含む、態様E1〜E11のいずれか1態様に記載の方法。
E13.該底部フラッシュ流は約20重量%又はそれを超える量の酢酸を含む、態様E12に記載の方法。
E14.該底部フラッシュ流の質量流量は、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える、態様E12又はE13に記載の方法。
E15.該オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む、態様E1〜E14のいずれか1態様に記載の方法。
E16.a.カルボニル化反応器の反応媒体の一部を第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って酢酸生成物を生成させる酢酸流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、
b.該第1のオーバーヘッド流を含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、
c.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留すること、
d.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む該第2の塔オーバーヘッド流の少なくとも一部を水で抽出して、該少なくとも1種のPRCを含む水性廃棄物流とヨウ化メチルを含むラフィネート流とを生成させること、及び
e.該ラフィネート流の少なくとも第1の部分を該第2の蒸留塔内に戻すことを更に含み、該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中HIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い、態様E1〜E15のいずれか1態様に記載の方法。
E17.a.カルボニル化反応器の反応媒体の一部を第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って酢酸生成物を生成させる酢酸流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、
b.該第1のオーバーヘッド流を含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、
c.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留すること、
d.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む該第2の塔オーバーヘッド流の少なくとも一部を水で抽出して、該少なくとも1種のPRCを含む水性廃棄物流とヨウ化メチルを含むラフィネート流とを生成させること、及び
e.該ラフィネート流の少なくとも第1の部分を該第2の蒸留塔内に戻すことを含む方法。
E18.該第2の塔残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む、態様E16又はE17に記載の方法。
E19.該第2の塔オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む、態様E16〜E18のいずれか1態様に記載の方法。
E20.該第2の蒸留塔の該蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分である、態様E16〜E19のいずれか1態様に記載の方法。
E21.水を含む頂部フラッシュ流を第2の蒸留塔の該蒸留域に導入することを更に含む、態様E16〜E20のいずれか1態様に記載の方法。
E22.該頂部フラッシュ流の質量流量は、該第2の塔供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える、態様E16〜E21のいずれか1態様に記載の方法。
E23.該頂部フラッシュ流は約20重量%又はそれを超える量の水、該底部残渣流の一部、又はその組み合わせを含む、態様E22に記載の方法。
E24.酢酸を含む底部フラッシュ流を、該第2の蒸留塔の該蒸留域及び/又は該底部貯
留域に導入することを更に含む、態様E16〜E23のいずれか1態様に記載の方法。
E25.該底部フラッシュ流は約20重量%又はそれを超える量の酢酸を含む、態様E24に記載の方法。
E26.f.ヨウ化メチル及びジメチルエーテルを含む該ラフィネート流の第2の部分を該反応媒体内に戻すことを更に含む、態様E16〜E25のいずれか1態様に記載の方法。
E27.該ラフィネート流の該第1の部分の質量流量は、該ラフィネート流の該第2の部分の質量流量と等しいか又はそれを超える、態様E26に記載の方法。
E28.該第2の蒸留塔の底部温度は約90℃〜約130℃であり、該第2の蒸留塔の圧力は大気圧〜大気圧を約700kPa超える圧力であり、又はこれらの組み合わせである、態様E1〜E27のいずれか1態様に記載の方法。
E29.a.カルボニル化反応器の反応媒体の一部を第1の蒸留塔内で蒸留して、更なる精製を行って酢酸生成物を生成させる酢酸流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流を得ること、
b.該第1のオーバーヘッド流を含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、
c.ヨウ化メチル、ジメチルエーテル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%〜約0.9重量%のHIを含む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留すること、
d.水を含む頂部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域に導入すること、及び
e.酢酸を含む底部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域及び/又は該底部貯留域に導入することを含む方法。
E30.該第2の蒸留塔の底部温度、該第2の蒸留塔の圧力、該頂部フラッシュ流の組成、該頂部フラッシュ流の質量流量、該底部フラッシュ流の組成、該底部フラッシュ流の質量流量、該蒸留域内の平均液相滞留時間、又はこれらの組み合わせを選択して約0.6重量%から1.2重量%又はそれを下回る量のHIを含む該残渣流を生成させる、態様E1〜E29のいずれか1態様に記載の方法。
E31.酢酸リチウム、カルボン酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、及びこれらの混合物から成る群から選択されるリチウム化合物を該反応媒体に導入して、該反応媒体中の酢酸リチウム濃度を0.3〜0.7重量%に維持することを更に含む、態様E1〜E30のいずれか1態様に記載の方法。
E32.a.該反応媒体中のヨウ化水素濃度を0.1〜1.3重量%に維持すること、
b.ロジウム金属として求めた該反応媒体中の該ロジウム触媒の濃度を300〜3000wppmに維持すること、
c.該反応媒体中の水濃度を0.1〜4.1重量%に維持すること、
d.該反応媒体中の酢酸メチル濃度を0.6〜4.1重量%に維持すること、
e.又はこれらの組み合わせを更に含む、態様E31に記載の方法。
E33.該酢酸生成物から酢酸ブチルを直接除去することなく、該酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度を10wppm又はそれを下回る量に制御することを更に含む、態様E1〜E32のいずれか1態様に記載の方法。
E34.該酢酸ブチル濃度の制御は、該反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を1500ppm又はそれを下回る量に維持すること、該カルボニル化反応器内の温度を150〜250℃に制御すること、該カルボニル化反応器内の水素分圧を0.3〜2atmに制御すること、該反応媒体中のロジウム金属触媒濃度を該反応媒体の総重量に対して100〜3000wppmに制御すること、又はこれらの組み合わせによって行う、態様E33に記載の方法。
E35.該反応媒体中のヨウ化エチル濃度を750wppm又はそれを下回る量に制御することを更に含み、該酢酸生成物からプロピオン酸を直接除去しなくとも該酢酸生成物に
含まれるプロピオン酸は250wppm未満である、態様E1〜E34のいずれか1態様に記載の方法。
E36.該反応媒体中のヨウ化エチルと該酢酸生成物中のプロピオン酸は3:1〜1:2の重量比で存在する、態様E35に記載の方法。
E37.該反応媒体中のアセトアルデヒドとヨウ化エチルは2:1〜20:1の重量比で存在する、態様E35又はE36に記載の方法。
E38.メタノールが、1〜150wppmのエタノールを含むメタノール源中で該反応器に導入される、態様E35〜E37のいずれか1態様に記載の方法。
E39.該反応媒体中のヨウ化エチル濃度の制御は、該カルボニル化反応器内の水素分圧、該反応媒体中の酢酸メチル濃度、及び該反応媒体中のヨウ化メチル濃度の少なくとも1つを調整して行う、態様E35〜E38のいずれか1態様に記載の方法。
E40.a.水、ロジウム触媒、ヨウ化物塩、及びヨウ化メチルの存在下、メタノール、酢酸メチル、ジメチルエーテル、又はこれらの混合物を含む反応物質供給流を反応器内でカルボニル化して反応媒体を生成させること、
b.該反応媒体に由来する流れを第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って生成物酢酸流を生成させる酢酸流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、
c.該第1のオーバーヘッド流を、約30重量%を超える水、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRCを含む軽質相と、水、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超えるヨウ化メチルを含む重質相とに二相分離すること、
d.該軽質相、該重質相、又はこれらの組み合わせを含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入することを含み、
該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中のHIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い、態様E1〜E39のいずれか1態様に記載の方法。
E41.該第2の塔供給流は、該第2の塔供給流に存在する該第1の塔オーバーヘッドの総量に対して10重量%〜90重量%の該軽質相と10重量%〜90重量%の該重質相を含む、態様40に記載の方法。
E42.該酢酸流の更なる精製は、乾燥塔で蒸留して水を除去する、重質分留塔で蒸留する、及び/又はガード塔内の1種以上の吸収剤、吸着剤又は精製樹脂に接触させることによって行い、該酢酸生成物流を生成させる、態様E1〜E41のいずれか1態様に記載の方法。
E43.a.ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に提供すること、及び
b.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む残渣流とを生成させるために十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留することを含み、該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中のHIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い方法。E44.該残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む、態様E43に記載の方法。
E45.該蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分であり、該蒸留域内の該液相は、約50重量%を超える水を含む第1の液相と約50重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相を含み;
該蒸留域は複数の内部構成部品を含み、各構成部品は成分液体保持容積を有し、該内部構成部品の各々の寸法及び配置は、該成分液体保持容積の各々において該第1の液相の平均滞留時間と該第2の液相の平均滞留時間が約30分未満であるように設定されている;
又はこれらの組み合わせである、態様E43又はE44に記載の方法。
E46.少なくとも1個の内部構成部品の寸法及び配置は、対応する成分液体保持容積において該第1の液相の平均滞留時間が該第2の液相の平均滞留時間と等しいか又はそれを
超えるように設定されており;
少なくとも1個の内部構成部品は第1の複数の流路を有し、第1の複数の流路の寸法及び配置は、対応する成分液体保持容積における該第1の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分となるように設定されており;
少なくとも1個の内部構成部品は更に第2の複数の流路を有し、第2の複数の流路の寸法及び配置は、対応する成分液体保持容積における該第2の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分となるように設定されている;
又はこれらの組み合わせである、態様E45に記載の方法。
E47.水を含む頂部フラッシュ流を該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域に導入することを更に含み;
酢酸を含む底部フラッシュ流を該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域、該底部貯留域、又はその両方に導入すること、又はその組み合わせを更に含む、態様E43〜E46のいずれか1態様に記載の方法。
E48.該第2の塔オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む、態様E43〜E47のいずれか1態様に記載の方法。
E49.該第2の塔供給流の生成は、カルボニル化反応器の反応媒体に由来する流れを第1の塔内で蒸留して、後に精製を行って生成物酢酸流を生成させる酢酸流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流を得ること、及び該第1の塔オーバーヘッドを二相分離して、ヨウ化メチル、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超える水を含む軽質相と、水、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超えるヨウ化メチルを含む重質相とを生成することによって行い、該第2の塔供給流は、該軽質相の少なくとも一部、該重質相、又はこれらの組み合わせを含む、態様E43〜E48のいずれか1態様に記載の方法。
E50.該第2の塔供給流は、該供給流に存在する該第1の塔オーバーヘッドの総量に対して10重量%〜90重量%の該軽質相と90重量%〜10重量%の該重質相を含む、態様49に記載の方法。
E51.該第2の塔オーバーヘッド流の少なくとも一部を水で抽出して、該少なくとも1種のPRCを含む水性廃棄物流とヨウ化メチルを含むラフィネート流とを生成させること、及び該ラフィネート流の少なくとも第1の部分を該第2の蒸留塔内に戻すことを更に含む、態様E49又はE50に記載の方法。
E52.該第2の塔オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含み、ヨウ化メチル及びジメチルエーテルを含む該ラフィネート流の第2の部分を該反応媒体内に戻すことを更に含む、態様51に記載の方法。
E53.該ラフィネート流の該第1の部分の質量流量は、該ラフィネート流の該第2の部分の質量流量と等しいか又はそれを超え;
該第2の蒸留塔の底部温度は約90℃〜約130℃であり、該第2の蒸留塔の圧力は大気圧〜大気圧を約700kPa超える圧力であり、又はこれらの組み合わせである、態様E52に記載の方法。
も一部」等の用語が用いられている場合、請求の範囲に反する具体的な記述がない限り、請求の範囲を1個の項目のみに限定することは意図していないものとする。
例示的なものであって限定的なものではないと考慮すべきであり、当然のことながら、上
で示した態様はごく一部に過ぎず、これらの態様の主旨に沿った全ての変更や改変も保護
されることが望ましい。また、当然のことながら、上述の説明で用いた、理想的、所望、
好適、望ましい、好ましい、より好ましい、例示的といった用語は特性を説明する上で望
ましく特徴的であるが、必ずしも用いる必要はなく、このような用語を用いない態様であ
っても、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内であることが意図されよう。
特許請求の範囲の解釈において、「ある(a, an)」や「少なくとも1つ」、「少なくと
も一部」等の用語が用いられている場合、請求の範囲に反する具体的な記述がない限り、
請求の範囲を1個の項目のみに限定することは意図していないものとする。
以下に、出願時の特許請求の範囲の記載を示す。
[請求項1]
i.ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む供給流を
蒸留域及び底部貯留域を有する蒸留塔に提供すること、及び
ii.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含むオーバーヘッド流と、該底部貯
留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む残渣流とを生
成させるのに十分な圧力と温度で該供給流を蒸留することを含む方法であって、
該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中のHIの総量は、該蒸
留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い
方法。
[請求項2]
該残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む、請求項1に記載の方法。
[請求項3]
該蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分であり、
該蒸留塔内に存在する該液相は、約50重量%を超える水を含む第1の液相と、約50
重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相を含み、
該蒸留域は複数の内部構成部品を含み、各構成部品は対応する成分液体保持容積を有し
、
各成分液体保持容積が、30分未満である、該第1の液相の平均滞留時間と、該第2の
液相の平均滞留時間とを有する、請求項1に記載の方法。
[請求項4]
少なくとも1個の内部構成部品の該成分液体保持容積内において、該第1の液相の平均
滞留時間は該第2の液相の平均滞留時間と等しいか又はそれを超える、請求項3に記載の
方法。
[請求項5]
水を含む頂部フラッシュ流を、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質量
流量で該蒸留域に導入することを更に含む、請求項1に記載の方法。
[請求項6]
酢酸を含む底部フラッシュ流を、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質
量流量で該蒸留域、該底部貯留域、又はその両方に導入することを更に含む、請求項1に
記載の方法。
[請求項7]
該オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む、請求項1に記載の方法。
[請求項8]
a.メタノール、酢酸メチル、ジメチルエーテル、又はこれらの混合物、水、ロジウム
触媒、ヨウ化物塩、及びヨウ化メチルを含む反応物質供給流を含む反応媒体を反応器中で
カルボニル化して酢酸を生成させること、
b.該反応媒体に由来する流れを第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って生成物酢
酸流を生成させる酢酸側部流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1
種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、
c.該第1のオーバーヘッド流を、ヨウ化メチル、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種
のPRC、及び約30重量%を超える水を含む軽質相と、水、酢酸、酢酸メチル、少なく
とも1種のPRC、及び約30重量%を超えるヨウ化メチルを含む重質相とに二相分離す
ること、
d.該軽質相の一部、該重質相、又はこれらの組み合わせを含むか又はそれに由来する
第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、及び
e.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該
底部貯留域から該第2の塔外に流出し、水及び0.11重量%〜0.9重量%のHIを含
む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留するこ
とを含む方法であって、
該第2の蒸留塔から出るHIであって該第2のオーバーヘッド流と該第2の塔残渣流中の
HIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該第2の塔供給流中のHIが存在する場合に
は、そのHIの量よりも多い方法。
[請求項9]
i.水を含む頂部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれを超
える質量流量で該蒸留域に導入すること、
ii.酢酸を含む底部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれ
を超える質量流量で該蒸留域及び/又は該底部貯留域に導入すること、又はその組み合わ
せを更に含む、請求項8に記載の方法。
[請求項10]
該第2の蒸留塔の底部温度、該第2の蒸留塔の圧力、該頂部フラッシュ流の組成、該頂
部フラッシュ流の質量流量、該底部フラッシュ流の組成、該底部フラッシュ流の質量流量
、該蒸留域内の平均液相滞留時間、又はこれらの組み合わせを制御して約0.11重量%
から0.9重量%又はそれを下回る量のHIを含む該残渣流を生成させる、請求項9に記
載の方法。
[請求項11]
ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む該第2の塔オーバーヘッド流の少なく
とも一部を水で抽出して、該少なくとも1種のPRCを含む水性廃棄物流とヨウ化メチル
を含むラフィネート流を生成させること、及び該ラフィネート流の少なくとも第1の部分
を該第2の蒸留塔内に戻すことを更に含む、請求項8に記載の方法。
[請求項12]
該第2の塔オーバーヘッドはジメチルエーテルを含み、ヨウ化メチル及びジメチルエー
テルを含む該ラフィネート流の第2の部分を該反応媒体内に戻すことを更に含む、請求項
11に記載の方法。
[請求項13]
該ラフィネート流の該第1の部分の質量流量は、該ラフィネート流の該第2の部分の質
量流量と等しいか又はそれを超える、請求項12に記載の方法。
[請求項14]
該第2の塔供給流は、該第2の塔供給流の総量に対して少なくとも10重量%の該軽質
相と少なくとも10重量%の該重質相を含む、請求項8に記載の方法。
[請求項15]
酢酸リチウム、カルボン酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、及びこれらの混
合物から成る群から選択されるリチウム化合物を該反応媒体に導入して、該反応媒体中の
酢酸リチウム濃度を0.3〜0.7重量%に維持することを更に含む、請求項8に記載の
方法。
[請求項16]
i.該反応器内のヨウ化水素濃度を0.1〜1.3重量%に維持すること、
ii.該反応媒体中の該ロジウム触媒の濃度を該反応媒体の総重量に対して300〜3
000wppmに維持すること、
iii.該反応媒体中の水濃度を0.1〜4.1重量%に維持すること、
iv.該反応媒体中の酢酸メチル濃度を0.6〜4.1重量%に維持すること、又はこ
れらの組み合わせを更に含む、請求項15に記載の方法。
[請求項17]
該酢酸生成物流から酢酸ブチルを直接除去せずに、該酢酸生成物流中の酢酸ブチル濃度
を10wppm又はそれを下回る量に制御することを更に含み、該酢酸ブチル濃度の制御
は、該反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を1500ppm又はそれを下回る量に維持す
ること、該反応器内の温度を150〜250℃に制御すること、該カルボニル化反応器内
の水素分圧を0.3〜2atmに制御すること、該反応媒体中のロジウム金属触媒濃度を
該反応媒体の総重量に対して100〜3000wppmに制御すること、又はこれらの組
み合わせによって行う、請求項8に記載の方法。
[請求項18]
該反応媒体中のヨウ化エチル濃度を750wppm又はそれを下回る量に制御すること
を更に含み、該酢酸生成物流からプロピオン酸を直接除去しなくとも該酢酸生成物流に含
まれるプロピオン酸は250wppm未満である、請求項8に記載の方法。
[請求項19]
i.該反応媒体中のヨウ化エチルと該酢酸生成物流中のプロピオン酸は3:1〜1:2
の重量比で存在し、
ii.該反応媒体中のアセトアルデヒドとヨウ化エチルは2:1〜20:1の重量比で
存在し、
iii.該反応器に導入されるメタノールは150wppm未満のエタノールを含み、
iv.該反応媒体中のヨウ化エチル濃度の制御は、該反応器内の水素分圧、該反応媒体
中の酢酸メチル濃度、該反応媒体中のヨウ化メチル濃度、又はこれらの組み合わせを調整
して行う、請求項18に記載の方法。
Claims (19)
- i.ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む供給流を蒸留域及び底部貯留域を有する蒸留塔に提供すること、及び
ii.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含むオーバーヘッド流と、該底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該供給流を蒸留することを含む方法であって、
該蒸留塔から出るHIであって該オーバーヘッド流と該残渣流中のHIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い方法。 - 該残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む、請求項1に記載の方法。
- 該蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分であり、
該蒸留塔内に存在する該液相は、約50重量%を超える水を含む第1の液相と、約50重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相を含み、
該蒸留域は複数の内部構成部品を含み、各構成部品は対応する成分液体保持容積を有し、
各成分液体保持容積が、30分未満である、該第1の液相の平均滞留時間と、該第2の液相の平均滞留時間とを有する、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1個の内部構成部品の該成分液体保持容積内において、該第1の液相の平均滞留時間は該第2の液相の平均滞留時間と等しいか又はそれを超える、請求項3に記載の方法。
- 水を含む頂部フラッシュ流を、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域に導入することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 酢酸を含む底部フラッシュ流を、該供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域、該底部貯留域、又はその両方に導入することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 該オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む、請求項1に記載の方法。
- a.メタノール、酢酸メチル、ジメチルエーテル、又はこれらの混合物、水、ロジウム触媒、ヨウ化物塩、及びヨウ化メチルを含む反応物質供給流を含む反応媒体を反応器中でカルボニル化して酢酸を生成させること、
b.該反応媒体に由来する流れを第1の塔内で蒸留して、更なる精製を行って生成物酢酸流を生成させる酢酸側部流と、ヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第1のオーバーヘッド流とを得ること、
c.該第1のオーバーヘッド流を、ヨウ化メチル、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超える水を含む軽質相と、水、酢酸、酢酸メチル、少なくとも1種のPRC、及び約30重量%を超えるヨウ化メチルを含む重質相とに二相分離すること、
d.該軽質相の一部、該重質相、又はこれらの組み合わせを含むか又はそれに由来する第2の塔供給流を、蒸留域及び底部貯留域を有する第2の蒸留塔に導入すること、及び
e.ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2の塔オーバーヘッド流と、該底部貯留域から該第2の塔外に流出し、水及び0.11重量%〜0.9重量%のHIを含む第2の塔残渣流とを生成させるのに十分な圧力と温度で該第2の塔供給流を蒸留することを含む方法であって、
該第2の蒸留塔から出るHIであって該第2のオーバーヘッド流と該第2の塔残渣流中のHIの総量は、該蒸留塔に入るHIであって該第2の塔供給流中のHIが存在する場合には、そのHIの量よりも多い方法。 - i.水を含む頂部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域に導入すること、
ii.酢酸を含む底部フラッシュ流を該第2の塔供給流の質量流量の0.1%又はそれを超える質量流量で該蒸留域及び/又は該底部貯留域に導入すること、又はその組み合わせを更に含む、請求項8に記載の方法。 - 該第2の蒸留塔の底部温度、該第2の蒸留塔の圧力、該頂部フラッシュ流の組成、該頂部フラッシュ流の質量流量、該底部フラッシュ流の組成、該底部フラッシュ流の質量流量、該蒸留域内の平均液相滞留時間、又はこれらの組み合わせを制御して約0.11重量%から0.9重量%又はそれを下回る量のHIを含む該残渣流を生成させる、請求項9に記載の方法。
- ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む該第2の塔オーバーヘッド流の少なくとも一部を水で抽出して、該少なくとも1種のPRCを含む水性廃棄物流とヨウ化メチルを含むラフィネート流を生成させること、及び該ラフィネート流の少なくとも第1の部分を該第2の蒸留塔内に戻すことを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 該第2の塔オーバーヘッドはジメチルエーテルを含み、ヨウ化メチル及びジメチルエーテルを含む該ラフィネート流の第2の部分を該反応媒体内に戻すことを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 該ラフィネート流の該第1の部分の質量流量は、該ラフィネート流の該第2の部分の質量流量と等しいか又はそれを超える、請求項12に記載の方法。
- 該第2の塔供給流は、該第2の塔供給流の総量に対して少なくとも10重量%の該軽質相と少なくとも10重量%の該重質相を含む、請求項8に記載の方法。
- 酢酸リチウム、カルボン酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、及びこれらの混合物から成る群から選択されるリチウム化合物を該反応媒体に導入して、該反応媒体中の酢酸リチウム濃度を0.3〜0.7重量%に維持することを更に含む、請求項8に記載の方法。
- i.該反応器内のヨウ化水素濃度を0.1〜1.3重量%に維持すること、
ii.該反応媒体中の該ロジウム触媒の濃度を該反応媒体の総重量に対して300〜3000wppmに維持すること、
iii.該反応媒体中の水濃度を0.1〜4.1重量%に維持すること、
iv.該反応媒体中の酢酸メチル濃度を0.6〜4.1重量%に維持すること、又はこれらの組み合わせを更に含む、請求項15に記載の方法。 - 該酢酸生成物流から酢酸ブチルを直接除去せずに、該酢酸生成物流中の酢酸ブチル濃度を10wppm又はそれを下回る量に制御することを更に含み、該酢酸ブチル濃度の制御は、該反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を1500ppm又はそれを下回る量に維持すること、該反応器内の温度を150〜250℃に制御すること、該カルボニル化反応器内の水素分圧を0.3〜2atmに制御すること、該反応媒体中のロジウム金属触媒濃度を該反応媒体の総重量に対して100〜3000wppmに制御すること、又はこれらの組み合わせによって行う、請求項8に記載の方法。
- 該反応媒体中のヨウ化エチル濃度を750wppm又はそれを下回る量に制御することを更に含み、該酢酸生成物流からプロピオン酸を直接除去しなくとも該酢酸生成物流に含まれるプロピオン酸は250wppm未満である、請求項8に記載の方法。
- i.該反応媒体中のヨウ化エチルと該酢酸生成物流中のプロピオン酸は3:1〜1:2の重量比で存在し、
ii.該反応媒体中のアセトアルデヒドとヨウ化エチルは2:1〜20:1の重量比で存在し、
iii.該反応器に導入されるメタノールは150wppm未満のエタノールを含み、
iv.該反応媒体中のヨウ化エチル濃度の制御は、該反応器内の水素分圧、該反応媒体中の酢酸メチル濃度、該反応媒体中のヨウ化メチル濃度、又はこれらの組み合わせを調整して行う、請求項18に記載の方法。
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