JP6053905B2 - 残渣流中のhi濃度を制御する方法 - Google Patents

残渣流中のhi濃度を制御する方法 Download PDF

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Description

関連出願
[0001]本出願は、2015年5月28日に出願された米国同時係属出願第14/724,197号の一部継続出願であって、2015年2月4日に出願された米国特許仮出願第62/112,120号の優先権の利益を主張するものであり、これら出願の開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002]カルボニル化による酢酸の製造には、反応器内で触媒の存在下、メタノールと一酸化炭素を連続的に反応させることが含まれる。反応器内に存在する反応混合物は、遷移金属(例えば、イリジウム及び/又はロジウム又はニッケル等のVIII族の金属)を含み、更に1種以上の溶媒、水、種々の安定剤、助触媒、促進剤等を含むこともある。当技術分野で知られている反応混合物は、酢酸、酢酸メチル、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、ヨウ化水素促進剤等を含むこともある。
[0003]液状酢酸反応成分に関わる相互依存平衡の複雑なネットワークが反応器内の反応混合物中に存在し、これには、酢酸の生成に向かうものと、反応器内での種々の不純物の生成に向かうものとがある。酢酸中に存在し得る不純物としては、アセトアルデヒド等の過マンガン酸還元性化合物(PRC)が挙げられる。
[0004]ヨウ化水素(HI)は、ヨウ化水素としての分子形態、或いは溶媒中で解離したヨウ化水素酸としての形態に関わらず、様々な製造スキームに係る反応混合物中に存在する。しかし、HIは金属に対する腐食性が強く、酢酸の製造においては様々な困難をもたらす。
[0005]当技術分野においては、反応器の外部でHIを最小限に抑える試みがなされており、最終的な目標はHIを反応器の外部で排除することである。例えば、蒸留塔にメタノールを注入し、蒸留塔内に存在するHIにメタノールを反応させてヨウ化メチルと水を生成させることを意図した方法がある(1998年8月31日出願の特願平10−244590号(特開2000−72712号)を参照。この出願の全開示内容が参照により本明細書に組み込まれる)。しかし、HIを最小限に抑えて腐食の問題を抑制又は排除しようとする方法においては、反応器外部の特定濃度のHIに関する利益を実現することができなかった。酢酸製造方法の様々な側面においては、HI濃度を特定の範囲内に制御する必要がある。
[0006]本開示のある態様では、酢酸を製造する方法は、カルボニル化反応器外部の1種以上の流れにおいて、特に、アルデヒド除去方法に用いる蒸留塔において、HI濃度を最小濃度よりも高い値、及び/又は該最小濃度よりも高い選択された濃度範囲内に制御する方法を含む。
[0007]ある態様では、方法は、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、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。
[0008]ある態様では、方法は、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、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、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、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、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含む。
[0009]更に他の態様では、方法は、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、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、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、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、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。
[0010]上述の概要は、詳細な説明にて更に後述する概念の選択を導入するものである。上述の概要は、特許請求された発明主題の鍵又は本質的な特徴を特定するものでもなく、特許請求された発明主題の範囲を限定するのに役立たせるものでもない。
[0011]一態様に係る酢酸を製造する方法の概略図である。 [0012]一態様に係る他の精製方法の概略図である。 [0013]一態様に係る第2の蒸留塔の断面図である。 [0014]一態様に係る第2の蒸留塔の液体再分配器の断面図である。 [0015]他の態様に係る第2の蒸留塔の液体再分配器の断面図である。 [0016]他の態様に係る第2の蒸留塔の液体再分配器の断面図である。
[0017]先ず、当然のことながら、このような実際の態様を開発するにあたって、実施毎に変わり得る、システム関連や業務関連の制約を順守すること等、数多くの実行に特有な決断を行って開発者らの特定の目標を達成していく必要がある。更に、当業者には明らかなように、本明細書に開示の方法は、引用又は具体的に言及された構成部品以外のものを含んでもよい。
[0018]発明の概要及び詳細な説明においては、文脈で特に明記されていない限り、各数値は、(明確な修飾が既になされていない場合には)一旦は「約」という用語で修飾して読み取った後、その修飾を外して再度読み取るべきである。また、発明の概要及び詳細な説明においては、当然のことながら、有用な濃度範囲、適切な濃度範囲等と記載されている場合には、その範囲内(終点を含む)のあらゆる濃度が記載されていると考えるべきである。例えば、「1〜10の範囲」の場合には、約1と約10との間の連続体に沿ったあ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。
[0019]特に明記しない限り、本明細書全体(特許請求の範囲を含む)を通して、次の用語は以下に記された意味を有する。
[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。
[0021]特に明記しない限り、全ての割合は、特定の流れ、又はそこに存在する組成の全重量に対する重量%(wt%)で表す。特に明記しない限り、室温は25℃であり、大気圧は101.325kPaである。
[0022]本明細書では、
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。
[0023]HIは、ヨウ化水素分子、又は極性媒体(通常は、少なくとも多少の水を含む媒体)中で少なくとも一部イオン化する際に解離するヨウ化水素酸を意味する。特に明記しない限り、この2つは区別しないで用いられる。特に明記しない限り、HI濃度は、電位差滴定終点を用いた酸−塩基滴定によって求める。特にHI濃度は、標準酢酸リチウム溶液を用いた電位差滴定終点までの滴定によって求める。当然のことながら、本明細書では、HIの濃度は、腐食金属や他の非Hカチオンの測定値に伴うと思われるヨウ化物の濃度を試料中に存在する全ヨウ化物から差し引いて求めるものではない。
[0024]当然のことながら、HI濃度はヨウ化物イオン濃度を意味するものではない。HI濃度は、具体的には、電位差滴定によって求めたHI濃度を意味する。
[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。
[0026]本明細書では、蒸留塔の「オーバーヘッド」とは、蒸留塔の頂部又はその近傍(例えば、頂部付近)で留出する低沸点の凝縮性留分の少なくとも1つ、及び/又はオーバーヘッド流や組成物の凝縮した形態を意味する。最終的には全ての留分が凝縮性であることは明らかであるが、当業者であれば容易に理解できるように、本明細書では、凝縮性留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。
[0027]蒸留塔の残渣とは、蒸留塔の底部又はその近傍で出てくる最も沸点が高い留分の1種以上を意味すると共に、本明細書では、蒸留塔の底部貯留域から流出するものも意味する。当然のことながら、残渣は、蒸留塔の実際の底部出口のすぐ上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、蒸留塔で生成した最も底部の留分は、塩、利用できないタール、固形廃棄物、又は微少な流れである。
[0028]本明細書では、蒸留塔は蒸留域と底部貯留域を有する。蒸留域は、底部貯留域の上方(即ち、底部貯留域と塔頂部との間)にある全てのものを含む。本明細書では、底部貯留域とは、高沸点成分の液体貯留層が存在する蒸留塔の下部(例えば、蒸留塔の底部)を意味し、そこから底部流や残渣流が流れて蒸留塔外に排出される。底部貯留域はリボイラや制御装置等を含む。
[0029]当然のことながら、蒸留塔の内部構成部品に関連する「通路」や「流路」、「流導管」等の用語は区別しないで用いられて孔や管、溝、スリット、ドレーン等を意味し、これらは、内部構成部品の一方から他方へ液体及び/又は蒸気が移動する経路中に配置される、及び/又はその経路を形成する。蒸留塔の液体分配器等の構造体内に配置される通路の例としては、ドレーン孔やドレーン管、ドレーンスリット等が挙げられるが、これらによって液体が構造体の一方から他方へと流れる。
[0030]平均滞留時間は、蒸留域内の所定相の全液体容積ホールドアップの総量を、この蒸留域を通る相の平均流量で割ったものである。所定相のホールドアップ容積は、収集器や分配器等を含む蒸留塔の様々な内部構成部品中に含有される液体容積、並びに、トレイ上に、下降管内に、及び/又は構造化された床部又はランダムに充填された床部内に含有される液体も包含する。
[0031]蒸留塔の蒸留域内の供給流の平均総滞留時間は、蒸留塔内の供給流の総滞留時間よりも必ず短い(即ち、平均総滞留時間は総滞留時間ではない)。蒸留塔内の流れの総滞留時間は、蒸留域内の供給流の総滞留時間と蒸留塔の底部貯留域内の供給流の総滞留時間双方の合計である。
[0032]本明細書では、塔の蒸留域内の内部構成部品として、充填部、液体分配器、液体収集器、液体再分配器、トレイ、支持体等が挙げられる。
[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。
[0034]本明細書では、カルボニル化可能な反応物質は、酢酸、即ち、目的生成物を製造する反応条件下で一酸化炭素と反応するあらゆる物質である。カルボニル化可能な反応物質としては、メタノール、酢酸メチル、ジメチルエーテル、ギ酸メチル等が挙げられる。
[0035]本明細書では、流れや他の組成の少なくとも一部を、例えば、リサイクルさせたり、方法の他の部分に戻したりして更に処理する場合、当然のことながら、「一部」とは前記流れや組成の一部分を意味する。換言すれば、「一部」とは、流れの全質量流量の一部、又は全組成の一部を意味する。当然のことながら、流れや組成の「一部」とは、そこに存在する選択的成分を指すものではない。従って、流れの一部のリサイクルには、起点における流れ中の成分が処分点では存在しないような方法は含まれない。
[0036]流れや組成の一部を直接リサイクルさせるか、或いは処分点まで移送する場合、流れに元々存在している各成分の質量は、処分点においても同じ相対比率で存在する。
[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。
[0038]本明細書では、他の流れに「由来する」流れや組成は、他の流れ全体を含んでもよく、他の流れに当初存在していた個々の成分の全てより少ない成分を含んでもよい。即ち、他の流れに由来する流れをリサイクルさせた場合、他の流れに元々存在する各成分の質量が処分点で必ずしも存在しているとは限らない。従って、特定の流れに「由来する」流れや組成は、更に処理又は精製に付されてから処分される流れを含んでもよい。例えば、蒸留後に最終処分点までリサイクルされる流れは元々の流れに由来する。
[0039]本明細書では、過マンガン酸還元性化合物(PRC)として、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、ブチルアルデヒド、クロトンアルデヒド、2−エチルクロトンアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド等、及びこれらのアルドール縮合物や交差アルドール縮合物が挙げられる。ある態様では、PRCはJIS K1351(2007)によって確認する。
[0040]HIの物性は、商業的酢酸方法内に通常存在する様々なプロセス成分に対し、腐食の問題に起因して一般に悪影響を及ぼすと考えられる。特に、蒸留塔内にHIが存在すると、リボイラ等の熱交換面に対して特に悪影響を及ぼすと考えられる。
[0041]しかし、酢酸方法の蒸留系内の1種以上の流れ中にHIが特定の濃度で存在すると、1つ以上のこれまで知られていなかった利益が得られることが分かった。例えば、アルデヒド除去系(ARS)の蒸留塔内に存在する以下の平衡式に従う条件下では、ジメチルエーテル(DME)の生成にHIが有益であることが示唆された。
Figure 0006053905
[0042]このジメチルエーテルは、意外にも、米国特許第7223883号、米国特許第7223886号及び米国特許第8076507号等(これらの特許全てが参照により本明細書に組み込まれる)で開示されているようなアルデヒド除去系で生成される水性廃棄物流中のヨウ化メチル濃度を低下させる機能を有する。従って、HIの排除を対象とした先行技術の開示では、本明細書に開示の態様に係るHI濃度に由来する利益を得ることができない。本明細書に開示の態様では、アルデヒド除去系の蒸留塔内でのHIの生成及びこの蒸留塔の貯留部内のHI濃度を制御することができる方法が更に提供される。ARS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。
[0043]ある態様では、方法は、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、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供給流を蒸留することを含む。ある態様では、残渣流は約0.6重量%〜約1.2重量%のHIを含む。
[0044]ある態様では、蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分である。ある態様では、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、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では、第1の液相の平均滞留時間と第2の液相の平均滞留時間が30分未満である。ある態様では、少なくとも1個の内部構成部品の成分液体保持容積内において、第1の液相の平均滞留時間は第2の液相の平均滞留時間と等しいか又はそれを超える。
[0045]ある態様では、前記方法は、水を含む頂部フラッシュ流を蒸留域に導入することを更に含んでもよい。ある態様では、頂部フラッシュ流の質量流量は供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える。ある態様では、頂部フラッシュ流は約20重量%又はそれを超える量の水、底部残渣流の一部、又はその組み合わせを含む。
[0046]ある態様では、前記方法は、酢酸を含む底部フラッシュ流を蒸留域、底部貯留域又はその両方に導入することを更に含んでもよい。ある態様では、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。ある態様では、底部フラッシュ流の質量流量は、供給流の質量流量の約0.1%又はそれを超える。
[0047]ある態様では、オーバーヘッド流はジメチルエーテルを含む。
[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。
[0049]ある態様では、前記方法は、水を含む頂部フラッシュ流を第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蒸留域に導入すること、酢酸を含む底部フラッシュ流を第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蒸留域及び/又は底部貯留域に導入すること、又はこれらの組み合わせを更に含んでもよい。
[0050]ある態様では、第2の蒸留塔の底部温度、第2の蒸留塔の圧力、頂部フラッシュ流の組成、頂部フラッシュ流の質量流量、底部フラッシュ流の組成、底部フラッシュ流の質量流量、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(例えば、選択)して約0.11重量%から0.9重量%又はそれを下回る量のHIを含む残渣流を生成させる。
[0051]ある態様では、前記方法は、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の少なくとも一部を水で抽出して、この少なくとも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、及びラフィネート流の少なくとも第1の部分を第2の蒸留塔内に戻すことを更に含んでもよい。ある態様では、第2の塔供給流は、第2の塔供給流の総量に対して少なくとも10重量%の軽質相と少なくとも10重量%の重質相を含む。
[0052]ある態様では、第2の塔オーバーヘッドはジメチルエーテルを含む。ある態様では、前記方法は、ヨウ化メチル及びジメチルエーテルを含むラフィネート流の第2の部分を反応媒体内に戻すことを更に含んでもよい。ある態様では、ラフィネート流の第1の部分の質量流量は、ラフィネート流の第2の部分の質量流量と等しいか又はそれを超える。
[0053]ある態様では、前記方法の蒸留域内の平均液相滞留時間は約1分〜約60分である。ある態様では、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。ある態様では、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、各内部構成部品の寸法及び配置は、成分液体保持容積の各々において第1の液相の平均滞留時間と第2の液相の平均滞留時間が約30分未満であるようになっている。
[0054]ある態様では、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第1の液相の平均滞留時間が第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。ある態様では、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)を含み、及び/又は少なくとも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、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。
[0055]ある態様では、第2の蒸留塔の底部温度は約90℃〜約130℃、第2の蒸留塔の圧力は大気圧〜大気圧を約700kPa超える圧力、又はこれらの組み合わせである。請求項8の方法では、第2の塔供給流は、第2の塔供給流の総量に対して少なくとも10重量%の軽質相と少なくとも10重量%の重質相を含む。
[0056]ある態様では、前記方法は、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反応媒体に導入して、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んでもよい。
[0057]ある態様では、前記方法は、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、反応媒体中のロジウム触媒濃度を反応媒体の総重量に対して300〜3000wppmに維持すること、反応媒体中の水濃度を0.1〜4.1重量%に維持すること、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んでもよい。
[0058]ある態様では、前記方法は、酢酸生成物流から酢酸ブチルを直接除去せずに、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んでもよく、酢酸ブチル濃度の制御は、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、反応器内の温度を150〜250℃に制御すること、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、反応媒体中のロジウム金属触媒濃度を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われる。
[0059]ある態様では、前記方法は、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んでもよく、酢酸生成物流に含まれるプロピオン酸は、酢酸生成物流からプロピオン酸を直接除去しなくとも250wppm未満である。ある態様では、反応媒体中のヨウ化エチルと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、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、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、反応媒体中のヨウ化エチル濃度の制御は、反応器内の水素分圧、反応媒体中の酢酸メチル濃度、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われる。
酢酸製造系
[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。
[0061]反応系には、カルボニル化反応器、フラッシャ等が含まれる。内部精製系には、軽質留分回収/酢酸生成物分離系、アルデヒド除去系等が含まれる。
[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。
[0063]本開示に係る蒸留塔供給流を生成させるのに適した方法の例としては、米国特許第3769329号、第3772156号、第4039395号、第4255591号、第4615806号、第5001259号、第5026908号、第5144068号、第5237097号、第5334755号、第5625095号、第5653853号、第5683492号、第5831120号、第5227520号、第5416237号、第5731252号、第5916422号、第6143930号、第6225498号、第6255527号、第6339171号、第6657078号、第7208624号、第7223883号、第7223886号、第7271293号、第7476761号、第7838701号、第7855306号、第8076507号、米国特許公開第20060247466号、第20090036710号、第20090259072号、第20090062525号、第20110288333号、第20120090981号、第20120078012号、第20130116470号、第20130261334号、第20130264186号、第20130281735号、第20130261334号、第20130281735号、欧州特許第0161874号、国際公開WO9822420号、WO0216297号、WO2013137236号等に記載のものが挙げられるが、これらの全開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
反応系及び方法
[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。
[0065]反応媒体105の一部を反応器104から連続的に抜き出し、ライン113を経由させてフラッシャ112に移送する。この流れをフラッシャ112でフラッシュ蒸留又は低圧蒸留に付し、酢酸及び他の揮発性成分を反応媒体中に存在する不揮発性成分から分離する。不揮発性成分をリサイクルさせ、流れ110経由で反応媒体内に戻す。反応媒体の揮発性成分はオーバーヘッドに向い、ライン122を経由して軽質分留塔124に入る。
[0066]図1に示すように、この方法は複数のリサイクルラインを含み、このラインを経由して種々の流れがリサイクルされ、方法の他の部分から反応媒体へと戻る。また、この方法は様々な蒸気パージライン等も含む。当然のことながら、全ての通気口や他の蒸気ラインは1個以上のスクラバ又は通気系に接続されており、スクラバ系に排出される全ての凝縮性成分は最終的にはカルボニル化反応器にリサイクルされる。
[0067]ある態様では、反応媒体は金属触媒、VIII族金属触媒、又はロジウム、ニッケル及び/又はイリジウムを含む触媒を含む。ある態様では、反応媒体は、反応媒体の総重量に対して約200〜約5000重量ppmのロジウム触媒を通常含む。
[0068]ある態様では、反応媒体はハロゲン含有触媒促進剤、通常はヨウ化メチル(MeI)を更に含む。ある態様では、反応媒体は約5重量%又はそれを超える量のMeI、又は約5重量%〜約50重量%のMeIを含む。ある態様では、反応媒体は約50重量%又はそれを超える量のAcOHを含む。
[0069]ある態様では、反応媒体は限界濃度の水を含む。いわゆる低水方法では、反応媒体は約14重量%又はそれを下回る量の限界濃度の水を含む。
[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。
[0071]ある態様では、反応媒体は約0.5重量%から20重量%未満の酢酸メチル(MeAc)を更に含む。
[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。
[0073]ある態様では、反応媒体は水素を更に含んでもよく、これは、反応器内の水素分圧によって確認される。ある態様では、反応器内の水素分圧は約0.7kPa(0.1psia)、3.5kPa(0.5psia)、又は6.9kPa(1psia)又はそれを超え、約1.03MPa(150psia)、689kPa(100psia)、345kPa(50psia)、又は138kPa(20psia)又はそれを下回る。
[0074]ある態様では、反応器温度、即ち、反応媒体の温度は約150℃又はそれを超える。ある態様では、反応器温度は約150℃又はそれを超え、約250℃又はそれを下回る。ある態様では、反応器温度は約180℃又はそれを超え、約220℃又はそれを下回る。
[0075]ある態様では、反応器内の一酸化炭素分圧は約200kPa又はそれを超える。ある態様では、CO分圧は約200kPa又はそれを超え、約3MPa又はそれを下回る。ある態様では、反応器内のCO分圧は約300kPa、400kPa又は500kPa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。
[0076]ある態様では、フラッシャ112からの蒸気生成物流122は、酢酸、ヨウ化メチル、酢酸メチル、水及びアセトアルデヒドを含む。一態様では、蒸気生成物流122は、蒸気生成物流の総重量に対して45〜75重量%の酢酸、20〜50重量%のヨウ化メチル、9重量%又はそれを下回る量の酢酸メチル、及び15重量%又はそれを下回る量の水を含む。他の態様では、蒸気生成物流122は、蒸気生成物流の総重量に対して45〜75重量%の酢酸、24重量%から36重量%未満のヨウ化メチル、9重量%又はそれを下回る量の酢酸メチル、及び15重量%又はそれを下回る量の水を含む。ある態様では、蒸気生成物流122は、55〜75重量%の酢酸、24〜35重量%のヨウ化メチル、0.5〜8重量%の酢酸メチル、及び0.5〜14重量%の水を含む。更に他の態様では、蒸気生成物流122は、60〜70重量%の酢酸、25〜35重量%のヨウ化メチル、0.5〜6.5重量%の酢酸メチル、及び1〜8重量%の水を含む。蒸気生成物流中のアセトアルデヒド濃度は、蒸気生成物流の総重量に対して0.005〜1重量%、例えば、0.01〜0.8重量%、又は0.01〜0.7重量%であってもよい。ある態様では、存在するアセトアルデヒドは0.01重量%又はそれを下回る量であってもよい。蒸気生成物流122はヨウ化水素を含んでいてもよく、その量は蒸気生成物流の総重量に対して1重量%又はそれを下回る、0.5重量%又はそれを下回る、又は0.1重量%又はそれを下回る。蒸気生成物流122は実質的にプロピオン酸を含んでいなくてもよく、即ち、プロピオン酸の含有量は蒸気生成物流の総重量に対して0.0001重量%又はそれを下回ってもよい。
[0077]液体リサイクル流110は、酢酸、金属触媒及び腐食性金属を含むと共に、他の様々な化合物を含む。ある態様では、液体リサイクル流110は、60〜90重量%の酢酸、0.01〜0.5重量%の金属触媒、10〜2500wppmの腐食性金属(例えば、ニッケル、鉄及びクロム)、5〜20重量%のヨウ化リチウム、0.5〜5重量%のヨウ化メチル、0.1〜5重量%の酢酸メチル、0.1〜8重量%の水、1重量%又はそれを下回る量のアセトアルデヒド(例えば、0.0001〜1重量%のアセトアルデヒド)、及び0.5重量%又はそれを下回る量のヨウ化水素(例えば、0.0001〜0.5重量%のヨウ化水素)を含む。
軽質留分回収/酢酸生成物分離系及び方法
[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。
[0079]本方法で使用する各蒸留塔は、従来の蒸留塔、例えば、棚段塔、充填塔及びその他の塔であってもよい。棚段塔としては、多孔板塔、泡鐘塔、キッテルトレイ塔、ユニフラックストレイ又はリップルトレイ塔を挙げることができる。蒸留塔の材料は限定されず、ガラス、金属又はセラミックを挙げることができ、或いは他の好適な材料を用いることもできる。棚段塔の場合、理論段数は特に限定されず、分離される成分の種類に依存し、分離対象の成分に依存することがある。ある態様では、蒸留塔に含まれる段数は、80段以下、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。
[0080]蒸留系における蒸留温度及び圧力は、目的とするカルボン酸の種類、蒸留塔の種類、又は供給流の組成に従って低沸点不純物及び高沸点不純物から選択される除去対象物等の条件に応じ、好適に選択することができる。例えば、蒸留塔によって酢酸の精製を行う場合、蒸留塔の内部圧力(通常は塔頂部の圧力)は、ゲージ圧で0.01〜1MPa、例えば、0.02〜7MPaとしてもよいが、より好ましくは0.05〜0.5MPaである。また、蒸留塔の蒸留温度、即ち、塔の内部温度(塔頂部の温度)は、塔の内部圧力を調整して制御することができ、例えば、20〜200℃、例えば、50〜180℃としてもよいが、より好ましくは100〜160℃である。
[0081]塔、バルブ、凝縮器、受器、ポンプ、リボイラ、内部構造物及び各種ライン(これらの各々は蒸留系に連通している)を含む蒸留系に関連する各部位又はユニットの材料は、ガラス、金属、セラミック又はこれらの組み合わせ等の好適な材料であり、特に特定のものには限定されない。ある態様では、上述の蒸留系及び各種ラインの材料は、遷移金属又は鉄合金等の遷移金属基合金、例えば、ステンレス鋼、ニッケル又はニッケル合金、ジルコニウム又はジルコニウム合金、チタン又はチタン合金、又はアルミニウム合金である。好適な鉄基合金としては、鉄を主成分として含む合金、例えば、クロム、ニッケル、モリブデン及び他の金属も含むステンレス鋼が挙げられる。好適なニッケル基合金としては、ニッケルを主成分とし、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、タングステン、マンガン及び他の金属の1種以上を含む合金、例えば、HASTELLOY(商標)やINCONEL(商標)が挙げられる。蒸留系及び各種ラインの材料として耐食性金属が特に好適な場合もある。
[0082]ある態様では、方法の生成物精製部(例えば、乾燥塔130)で酢酸流128を更に精製して水を除去し、最終生成物酢酸流を生成させる。ある態様では、酢酸流128を重質分留塔で更に精製してもよく(国際公開WO0216297号参照)、及び/又はガード塔200内の1種以上の吸収剤、吸着剤又は精製樹脂に接触させて種々の不純物を除去し(米国特許第6657078号参照)、図1に精製物として示す精製物酢酸流を生成させてもよい。
[0083]ある態様では、第1のオーバーヘッド126を凝縮した後に、オーバーヘッド相分離装置134(オーバーヘッドデカンタ134)に導入する。第1のオーバーヘッド126はヨウ化メチル、酢酸メチル、酢酸、水及び少なくとも1種のPRCを含む。ある態様では、凝縮した第1のオーバーヘッド流126を、水、酢酸、ヨウ化メチル、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む軽質水相135と、ヨウ化メチル、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む重質相137に分離する。水へのヨウ化メチルの溶解性又はその逆の溶解性を考慮すると、重質相137は多少の水を含み、軽質相135は多少のヨウ化メチルを含む。
[0084]これら2種の流れの正確な組成は、軽質留分オーバーヘッド流126にも存在する酢酸メチル、酢酸、アセトアルデヒド及び他の成分の関数である。軽質液相135の具体的な組成は大きく変動し得るが、いくつかの例示的な組成を以下の表1に示す。
Figure 0006053905
[0085]ある態様では、界面水準を低く維持し、ヨウ化メチルの過剰なホールドアップを防ぐようにオーバーヘッドデカンタ134を配置・構成する。重質液相137の具体的な組成は大きく変動し得るが、いくつかの例示的な組成を以下の表2に示す。
Figure 0006053905
[0086]ある態様では、重質相137の少なくとも一部、或いは軽質相135、又はその両方をライン114経由で反応媒体に戻す。ある態様では、基本的に全ての重質相137を反応器に再循環させて、軽質相135をアルデヒド除去方法108に移送する。他の態様では、基本的に全ての軽質相135を反応器に再循環させ、重質相137をアルデヒド除去方法108に移送する。本明細書では、軽質相135をアルデヒド除去方法108に移送する場合を例に取る。しかし当然のことながら、重質相137のみをアルデヒド除去方法108に移送してもよく、軽質相135と一緒に移送してもよい。ある態様では、重質相137の一部(通常は約5〜40体積%)をアルデヒド除去系108に移送し、その残りを反応媒体にリサイクルさせてもよい。ある態様では、凝縮した第2の塔オーバーヘッド138の少なくとも一部を、流れ140経由で還流させて軽質分留塔124内に戻す。
[0087]ある態様では、第1の塔オーバーヘッド126に由来する流れ、即ち、軽質相135、重質相137、又はこれら2種の流れの組み合わせを供給流142としてアルデヒド除去系108(ARS)に導入する。供給流142はヨウ化メチル、水、酢酸、酢酸メチル及び少なくとも1種のPRCを含む。
[0088]ある態様では、供給流142は、少なくとも10重量%の軽質相135、20重量%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。
[0089]ある態様では、第2の塔供給流142は、第2の塔供給流142中に存在する第1の塔オーバーヘッド流126の総量に対して10重量%〜90重量%の軽質相135、及び10重量%〜90重量%の重質相137を含む。従って、供給流142は、第1の塔オーバーヘッド流126の少なくとも一部を含み、供給流142中に存在するこの第1の塔オーバーヘッド流126の総量は、X%の軽質相135とY%の重質相137から成り、X%+Y%=100%である。この計算の目的上当然のことながら、供給流142は流れ126の相対比以外の更なる成分及び/又は流れを含んでもよい。
[0090]ある態様では、アルデヒド除去系は少なくとも1個の蒸留塔150を有する。蒸留塔150は蒸留域312及び底部貯留域314を有する(図3参照)。
[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。
[0092]図2に示すように、別の態様では、アルデヒド除去系108は、少なくとも2基の蒸留塔170及び172を有してもよい。この多重塔ARSをまとめて133で示す。アセンブリ133では、供給流142を分離塔170に導入し、残渣流174として水と酢酸を抜き出す。オーバーヘッド178はヨウ化メチル、酢酸メチル及びPRCを含む。オーバーヘッド178の一部を還流させ、流れ181として分離塔に戻してもよい。
[0093]次にオーバーヘッド流178を流れ179として第2の蒸留塔172に導入する。本明細書では、流れ179を別の第2の塔供給流179と称する。供給流179を第2の蒸留塔172で蒸留し、ヨウ化メチル及び少なくとも1種のPRCを含む第2のオーバーヘッド流152を生成させる。別の第2の塔供給流179を蒸留することによって、塔172の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154が更に生成する。
[0094]本明細書ではこれら両方のARS系については同様の説明を行い、各々の系で本質的に同一の流れの説明に関しては同様の符号を用いている。アセンブリ132を用いて生成した第2の塔オーバーヘッド152及び第2の塔残渣154は、アセンブリ133を用いて生成した流れ152及び154と本質的には同一である。即ち、本明細書では、各種流量や各種流れの方向等は、132と133で示すアセンブリ間において区別することなく用いられている。ある態様では、第2のオーバーヘッド流152はジメチルエーテルを更に含んでもよい。ある態様では、第2の蒸留塔150又は172内でDMEがin−situで生成するように前記方法を運転してもよい。前記方法内でDMEを意図的に生成させる態様では、DMEは第2の塔オーバーヘッド152、オーバーヘッド蓄積タンク160、及びARS系の残りの部分に蓄積することが知られている。
[0095]ある態様では、第2の塔オーバーヘッド152を凝縮し、オーバーヘッド分離器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。
[0096]ある態様では、ラフィネート流158の少なくとも一部をリサイクルさせ、ライン161経由で第2の蒸留塔内に戻すが、これによって、第2の塔オーバーヘッド152に存在するPRCの量が大きく増加する。
[0097]ある態様では、ラフィネート流158を2個の部分、即ち、第1の部分161と第2の部分163に分ける。ラフィネート流の第1の部分161はリサイクルさせて第2の蒸留塔内に戻す。ラフィネート流の第2の部分163はリサイクルさせ、流れ155を経由させて(例えば、流れ155を流れ116、118等と合流させ)反応媒体内に戻す。ラフィネート流の一部をリサイクルさせて反応媒体内に戻すことにより、流れに存在するDMEが消費される。これにより、第2の蒸留塔150又は172にDMEが過度に蓄積することが抑制され、第2の蒸留塔150又は172の加圧を防ぐことができる(米国特許第7223883号参照)。塔150又は172で圧力が上昇すると、スクラバ系139へのオーバーヘッド分離器160の通気が生じる。この通気が生じると、アルデヒドがリサイクルされて反応媒体へ戻ることになり望ましくない。
[0098]ある態様では、ラフィネートの第1の部分161の質量流量は、ラフィネートの第2の部分163の質量流量と等しいか又はそれを超える。ある態様では、ラフィネートの第1の部分161の質量流量は、ラフィネートの第2の部分163の質量流量の約1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%又は90%又はそれを超え、500%未満である。ある態様では、ラフィネートの第2の部分163の質量流量は、ラフィネートの第1の部分161の質量流量の約1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%又は90%又はそれを超え、500%未満である。
[0099]ある態様では、第2の蒸留塔(150又は172)は任意に側部流157を有してもよく、そこから酢酸メチルを含む流れが生成する。任意の側部流157により、第2の塔オーバーヘッド流152中のアセトアルデヒド濃度を高くするために望ましい条件で第2の蒸留塔を運転することができる一方、通常であれば第2の蒸留塔の中心部(例えば、酢酸メチル隆起(methyl acetate bulge))で蓄積し、最終的には第2の塔オーバーヘッド流152に入り込む酢酸メチル及び/又はメタノールを除去する機構が得られる。酢酸メチルを含む任意の側部流157を利用する場合には、これをリサイクルさせて前記方法に戻すことが好ましい。
[0100]本方法の態様では、水を含む頂部フラッシュ流164を第2の蒸留塔150又は172の蒸留域に導入することを更に含んでもよい。頂部フラッシュ流164は新たな材料を含んでもよいが、系内の水分量を制御する方法によって生成した流れから生じることが好ましい。ある態様では、頂部フラッシュ流164は、水、酢酸、メタノール又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
[0101]アセンブリ133を用いる態様では、分離塔残渣流174の一部を流れ156及び164を経由させ、頂部フラッシュ流164として別の第2の蒸留塔172に導入する。装置132を用いる態様では、頂部フラッシュ流は、流れ156〜164を経由させた残渣流154の少なくとも一部を含んでもよい。ある態様では、頂部フラッシュ流164は、軽質相オーバーヘッド流135の一部を含んでもよい。
[0102]ある態様では、頂部フラッシュ流164の質量流量は、該当する供給流142、第2の塔供給流143又は供給流179の全質量流量の約1%又はそれを超える。ある態様では、頂部フラッシュ流164の質量流量は、該当する供給流142、第2の塔供給流143又は供給流179の質量流量の約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は150%又はそれを超え、500%未満である。
[0103]ある態様では、前記方法は、第2の蒸留塔の蒸留域及び/又は第2の蒸留塔の底部貯留域に底部フラッシュ流165を導入することを更に含んでもよい。底部フラッシュ流165は、水、酢酸又はその両方を含んでもよい。ある態様では、底部フラッシュ流165は、少なくとも10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%又は95重量%の酢酸を含む。ある態様では、底部フラッシュ流は酢酸で構成されるか、又は本質的に酢酸で構成される。
[0104]ある態様では、第2の蒸留塔150又は172に導入する底部フラッシュ流165の質量流量は、供給流142、第2の塔供給流143又は179の全質量流量の約0.1%又はそれを超える。ある態様では、底部フラッシュ流165の質量流量は、該当する供給流142、第2の塔供給流143又は供給流179の質量流量の約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%又は300%又はそれを超え、500%未満である。
[0105]ある態様では、頂部フラッシュ流164と底部フラッシュ流165の総質量流量は、該当する供給流142、第2の塔供給流143又は供給流179の質量流量の約1.1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%又は300%であり、500%未満である。
[0106]ある態様では、頂部フラッシュ流164の質量流量、底部フラッシュ流165の質量流量、又は頂部フラッシュ流164と底部フラッシュ流165の総質量流量は、残渣流154の質量流量の約1%〜約50%である。
[0107]ある態様では、第2の蒸留塔残渣流154は、水、酢酸及び少なくとも約0.11重量%のHIを含む。ある態様では、残渣流154は、約5重量%又はそれを超える量の水、又は10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%又は95重量%の水を含む。ある態様では、残渣流154は、約5重量%又はそれを超える量の酢酸、又は10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%又は95重量%の酢酸を含む。ある態様では、残渣流154は、約5重量%又はそれを超える量のヨウ化メチル、又は10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%又は95重量%のヨウ化メチルを含む。
[0108]ある態様では、第2の塔残渣流154は、約0.11重量%又はそれを超える量のHIを含む。ある態様では、残渣流154は、約0.21重量%又はそれを超える量の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。
[0109]ある態様では、HIは第2の蒸留塔内で生成するが、通常はヨウ化メチルの加水分解によってメタノールとHIが生成し、蒸留塔からオーバーヘッド流(存在する場合には)及び残渣流に排出されるHIの総量は、蒸留塔に入るHI、即ち(存在する場合には)供給流中のHIの量よりも多くなる。「存在する場合には」とは、HIが塔供給流中に必ずしも存在するとは限らないが、存在する場合もあることを示す。従って、塔供給流142中に存在し蒸留塔に入るHIに比べて、より多くのHIが蒸留塔(150又は172)からオーバーヘッド流152及び/又は残渣流154を経由して排出される。腐食を考慮すると、過剰量のHIは一般に望ましくない。上述のように、蒸留塔内で量を制御したDMEの生成を触媒するためには、所定範囲内でHIの量を制御することが望ましい。米国特許第7223883号、第7223886号及び第8076507号で例示されているように、このDMEは、アセトアルデヒド除去系に共通する液−液抽出系での相分離に対し有益な効果を示すことが分かっている。ある態様では、残渣流154は、残渣流の全重量に対して約10重量%又はそれを下回る量のHI、約5重量%又はそれを下回る量のHI、約2重量%又はそれを下回る量のHI、約1.5重量%又はそれを下回る量のHI、約1.2重量%又はそれを下回る量のHI、約1.1重量%又はそれを下回る量のHI、約1.0重量%又はそれを下回る量のHI、約0.9重量%又はそれを下回る量のHI、0.75重量%のHI、約0.7重量%又はそれを下回る量のHI、約0.65重量%又はそれを下回る量のHI、約0.6重量%又はそれを下回る量のHI、約0.55重量%又はそれを下回る量のHI、約0.5重量%又はそれを下回る量のHI又は約0.45重量%又はそれを下回る量のHIを含む。第2の塔残渣流154中の最大HI濃度は、本明細書に示す条件下における腐食の許容程度により選択してもよい。即ち、特定の材料を選択することによって、残渣中のHI濃度を0.11重量%よりも高くすることができる。
[0110]ある態様では、残渣流154はヨウ化メチル、メタノール、酢酸メチル及び/又はアセトアルデヒドを更に含んでもよい。ある態様では、残渣流154の一部を、例えば、乾燥塔デカンタ148に由来する還流を経由させて乾燥塔130に移送してもよく、反応器104に移送してもよく、又はその両方に移送してもよい。
[0111]図3に示すように、ある態様では、第2の蒸留塔(図3には塔150を示すが、これは図面の目的上、150又は172の一方を代表するものである)は、蒸留域312及び底部貯留域314を有する。蒸留域312は底部貯留域314の上方にある全てのものであり、様々な内部構成部品を含んでもよく、その例としては、充填部、液体収集器/再分配器、トレイ、支持体等が挙げられるが、これらに限定されない。
[0112]ある態様では、第2の蒸留塔は少なくとも100個のトレイを含み、底部約101℃〜頂部約60℃の範囲の温度で運転する。他の態様では、第2の蒸留塔はトレイの代わりに構造化充填部を有する。ある態様では、界面面積が150〜400m/mの構造化充填部、ランダム充填部又はその組み合わせを有し、セラミック、高分子、オーステナイト−フェライト系金属合金又はその組み合わせを含んでもよい。ある態様では、第2の蒸留塔の底部温度は約90℃〜約130℃であり、第2の蒸留塔の圧力は大気圧又は大気圧を約150kPa超える圧力〜大気圧を約700kPa超える圧力、又はその組み合わせである。
[0113]ある態様では、蒸留域の寸法と配置を設定し、ヨウ化メチルと水との接触時間を制御して第2の蒸留塔残渣154中のHI濃度を制御する。
[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。
[0115]ある態様では、蒸留域312、特に、蒸留域内の種々の内部構成部品の寸法と配置を設定して、ヨウ化メチル相と水相との接触時間を、HI濃度が約0.11重量%又はそれを超える第2の塔残渣流154を生成させるのに必要な最小限の値に制御する。
[0116]ある態様では、方法条件下で蒸留塔内に存在する液相の滞留時間を最小限に抑えるように内部構成部品の設計(寸法と配置の設定)を行う。底部貯留域から流出し、水及び約0.11重量%のHIを含む残渣流を生成させるためには、第2の蒸留塔内の水相とヨウ化メチル相との間に最低限の接触時間が必要であることが分かっている。ある態様では、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。しかし、水相の個別の部分とヨウ化メチル相との接触時間が長くなると、残渣流中のHI量を制御する能力に対して悪影響を及ぼすことも分かっている。蒸留塔の特定の内部構成部品内の特定相の個別の部分を貯留及び/又は捕捉して、蒸留塔内の液相の総滞留時間に影響を及ぼすことなく接触時間を長くしてもよい。
[0117]図3に示すように、ある態様では、第2の蒸留塔150又は172は、複数の内部構成部品(例えば、液体収集器310や液体分配器300等)を有してもよく、これらの構成部品は、構造化充填部、ランダム充填部又はその組み合わせを有する複数の充填部302と304との間に配置してもよい。他の態様では、内部構成部品は蒸留板やトレイであると共に各種支持体308や収集器であってもよい。
[0118]ある態様では、蒸留域312は、蒸気相と液相を含み、液相は第1の液相326(図4参照)と第2の液相328(図4参照)を含み、第1の液相は約50重量%を超える水を含み、第2の液相は約50重量%を超えるヨウ化メチルを含む。多少の内部可溶性を別にすれば、この2種類の液相は通常は混ざり合わない。
[0119]図4に示すように、各内部構成部品は、それに関連又は対応する液相保持容積を有するが、この保持容積は構成部品の寸法及び配置によって決まる。2種類の液相が蒸留塔内に存在する態様では、特定の構成部品に関連する液相の総保持容積は、この特定の構成部品の範囲内の第1の液相326の保持容積と第2の液相328の保持容積の合計に等しい。従って、蒸留域の液体ホールドアップ容積は、蒸留域内の構成部品の各液相保持容積の合計に蒸留塔の側面及び他の非機能面に存在する量を加えたものと等しい。
[0120]各構成部品の保持容積は、運転条件下での第1の液相の滞留時間に対応すると共に、第2の液相の滞留時間にも対応する。内部構成部品の特定の液相の滞留時間は、この特定の液相の個別の量が運転条件下で構成部品の保持容積内に保持される平均時間と等しい。しかし、この2種類の液相の物性、内部構成部品のドレーンや流路の位置、及び/又は内部構成部品の他の側面によっては、この液相の1種が保持容積内に貯留又は捕捉されることがある。特定の構成部品の保持容積内に液相が捕捉される場合、この特定の構成部品内での液相の平均滞留時間は、蒸留塔の蒸留域における全液相の平均滞留時間を超えることがある。
[0121]即ち、蒸留塔の内部構成部品内の特定の液相の滞留時間は直接測定するか、或いは、液相の物性や特定の構成部品の設計及び配置に基づいて運転条件下で算出及び/又はモデル化する必要がある。
[0122]図4に示すように、蒸留時には2種の液相326及び328が存在するため、底部ドレーンを保持しない、或いは寸法や配置が適切に設定された底部ドレーンを保持しない塔の内部においては、ヨウ化メチル相の沸点が水相より低いにも関わらず、軽質水性である第1の液相326の下方に重質ヨウ化メチルの第2の液相328が蓄積する傾向にある。その後重質ヨウ化メチル相は、軽質水相と共に移送される場合に塔を通過する傾向にある。重質相は保持容積内に蓄積した後、塔内の各種構造体からあふれ出ることもある。このような塔の設計により、第2の液相の個別の部分の滞留時間は長くなり、予測できなくなる。
[0123]同様に図4に示すように、底部ドレーンを有するが頂部ドレーンを有しない、或いは寸法や配置が適切に設定された頂部ドレーンを有しない塔の内部においては、内部構成部品の保持容積内に軽質水性の第1の液相326が蓄積する傾向にある。その後、第1の液相326は捕捉されることがあるのに対し、重質の第2の液相328はうまく排出され、蓄積した第1の液相326及び1個以上の底部ドレーン孔340を経由して排出される。その後、軽質の第1の液相は、重質相と共に移送された場合にのみ、或いは塔内の各種構造体からあふれ出ることによってのみ塔を通過する傾向にあり、この結果所定の内部構成部品の保持容積内における第1の水性液相の個別の部分の滞留時間が長くなる。
[0124]図4に示すように、ある態様では、液体再分配器、トレイ又は他の塔内部300には、蒸気相が構造体を流れるようにする1個以上の蒸気ライザ316と、液体が構造体の一方から他方へ通過するようにする1個以上の滴下管318が設けられていてもよい。ある態様では、1個以上の滴下管318の各々には、第1の通路(複数)324の少なくとも1個が管を貫通するように設けられている。この通路は、第2の液相328よりも密度が低い(軽い)第1の液相326が排出されるように配置された孔であり、構造体の底部から離れて位置する。各滴下管318には、更に第2の通路(複数)330の少なくとも1個が管を貫通するように設けられていてもよい。この通路は、構造体の底部に近接して配置された孔であり、第2の重質液相328をそこから排出するものである。
[0125]図5は、滴下管320の各々が第1の通路(複数)の少なくとも1個を有すると共に、スリット形状の第2の通路(複数)332が、滴下管320の内部にその垂直壁に沿うように設けられている態様を示す。この通路により、第1の軽質相326と第2の重質相328の両方が構造体を経由して排出される。
[0126]図6は、滴下管322の各々がスリット形状の第1の通路(複数)334の少なくとも1個を有し、この通路が滴下管322の内部にその垂直壁の一部のみに沿うように設けられている態様を示す。この通路は、第1の軽質相326が構造体を経由して排出されるように配置されており、各滴下管322には、更に第2の通路(複数)336の少なくとも1個が管を貫通するように設けられていてもよい。この通路は、構造体の底部に近接して配置された孔であり、第2の重質液相328をそこから排出するものである。
[0127]ある態様では、図4に示すように、構造体に側面高さ338を有する堰(例えば、液体再分配器300又は塔トレイの側面)を設けてもよく、これによって軽質の第1の相326が側面を超えてあふれ出るようにすると共に、1個以上の底部ドレーン孔340をトレイに設けて重質相をそこから排出させるようにする。
[0128]ある態様では、当業者等であれば通常理解できるように、塔の充填物が存在する場合には、液体ホールドアップを減らすように選択してもよい。
[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。
[0130]蒸留域内の平均液相滞留時間が約1分〜約60分である、本明細書に開示の態様に係る第2の蒸留塔を用い、各々が成分液体保持容積を有する複数の内部構成部品を蒸留域に設け、各内部構成部品の寸法及び配置を、各成分液体保持容積内の第1の液相の平均滞留時間と第2の液相の平均滞留時間が約30分未満となるように設定した結果、第2の塔残渣流のHI濃度は0.11重量%〜0.9重量%となった。
[0131]ある態様では、第2の蒸留塔の蒸留域内の供給流の平均滞留時間は約1分〜約60分、約1分〜約30分又は約1分〜約15分である。
[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。
[0133]ある態様では、蒸留域内に存在する少なくとも1個の内部構成部品、又は全ての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、対応する成分液体保持容積において第1の液相の平均滞留時間が第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。
[0134]ある態様では、少なくとも1個の内部構成部品(例えば、蒸留トレイ、液体収集器、分配器又は再分配器)は第1の複数の流路(例えば、324、322及び/又は334)を有し、第1の複数の流路の寸法及び配置は、モデル実験又は直接測定によって求めた時に、対応する成分液体保持容積における第1の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分、約0.1分〜約10分、又は約0.1分〜約5分となるように設定されている。
[0135]ある態様では、前記少なくとも1個の内部構成部品は更に第2の複数の流路(例えば、330、322、336及び/又は340)を有し、第2の複数の流路の寸法及び配置は、モデル実験又は直接測定によって求めた時に、対応する成分液体保持容積における第2の液相の平均滞留時間が約0.1分〜約20分、約0.1分〜約10分、又は約0.1分〜約5分となるように設定されている。
[0136]ある態様では、第2の蒸留塔に関連する様々な条件を選択して第2の塔残渣中のHI濃度を制御してもよい。ある態様では、蒸留の温度と圧力、即ち、第2の蒸留塔の底部温度と第2の蒸留塔の圧力を選択して第2の塔残渣中のHI濃度を0.1重量%〜0.9重量%に制御してもよい。
[0137]ある態様では、頂部フラッシュ流の組成、頂部フラッシュ流の質量流量、底部フラッシュ流の組成、及び/又は底部フラッシュ流の質量流量を選択して第2の塔残渣中のHI濃度を制御してもよい。例えば、第2の塔残渣中のHI濃度を低下させるために、塔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。
[0138]ある態様では、本明細書に記載のように、蒸留域内の平均液相滞留時間を選択する、及び/又は1個以上の内部構成部品の保持容積内の1種以上の液相の平均滞留時間を制御して第2の塔残渣中のHI濃度を制御してもよい。更に、上述の制御スキームのいずれかの組み合わせを選択して、約0.11重量%から0.9重量%又はそれを下回る量のHIを含む残渣流を生成させてもよい。
[0139]ある態様では、酢酸を製造する方法は、反応器にリチウム化合物を導入して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んでもよい。ある態様では、所定量のリチウム化合物を反応器に導入して、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。ある態様では、カルボニル化反応器内に存在する反応媒体の総重量に対し、反応媒体中のロジウム触媒濃度を300〜3000wppmに維持し、反応媒体中の水濃度を0.1〜4.1重量%に維持し、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。
[0140]ある態様では、反応器に導入するリチウム化合物は、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、他の有機リチウム塩、及びこれらの混合物から成る群から選択される。ある態様では、リチウム化合物は反応媒体に可溶である。ある態様では、酢酸リチウム二水和物をリチウム化合物の源として用いてもよい。
[0141]酢酸リチウムは次の平衡反応(I)に従ってヨウ化水素と反応し、ヨウ化リチウムと酢酸が生成する。
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。
[0143]電位差滴定終点までの過塩素酸滴定によって酢酸リチウム濃度を求める際、ある態様では、反応媒体中の酢酸リチウム濃度を0.3重量%又はそれを超える量、0.35重量%又はそれを超える量、0.4重量%又はそれを超える量、0.45重量%又はそれを超える量、又は0.5重量%又はそれを超える量に維持し、及び/又は、ある態様では、反応媒体中の酢酸リチウム濃度を0.7重量%又はそれを下回る量、0.65重量%又はそれを下回る量、0.6重量%又はそれを下回る量、又は0.55重量%又はそれを下回る量に維持する。
[0144]反応媒体中の酢酸リチウムが過剰であると、反応媒体中の他の化合物に悪影響を及ぼし、生産性が低下し得ることが分かった。逆に、反応媒体中の酢酸リチウム濃度が約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。
[0145]ある態様では、リチウム化合物を反応媒体中に連続的又は断続的に導入してもよい。ある態様では、反応器の起動時にリチウム化合物を導入する。ある態様では、リチウム化合物を断続的に導入して同伴損失を補う。
[0146]カルボニル化反応器内での酢酸リチウムの促進効果を実証すると共に、ロジウム錯体Li[RhI(CO)]へのヨウ化メチルの酸化的付加に及ぼす酢酸リチウムの効果を確認するために一連の実験を行った結果、反応速度に及ぼす酢酸リチウムの促進効果が確認された。酢酸リチウム濃度の上昇に相関して反応速度の直線的な上昇が見られた。この相関は、ヨウ化メチルとLi[RhI(CO)]との反応の一次促進効果を示した。これらの実験によって非ゼロ切片(non-zero intercept)が更に示され、MeI−Rh(I)反応が起こることに対し酢酸リチウムは必要ではないものの、酢酸リチウムはそれが低濃度であってもかなりの促進効果をもたらすことが確認された。
[0147]ある態様では、本方法は、酢酸生成物から酢酸ブチルを直接除去せずに、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維持することを更に含んでもよい。ある態様では、反応媒体からアセトアルデヒドを除去する(例えば、反応媒体に由来する流れからアセトアルデヒドを除去する)、及び/又は、反応温度及び/又は水素分圧及び/又は反応媒体中の金属触媒濃度を制御することによって最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度を10wppm未満に維持してもよい。ある態様では、カルボニル化反応温度(150℃〜250℃)、カルボニル化反応器内の水素分圧(0.3〜2atm)、反応媒体の総重量に対する反応媒体中のロジウム金属触媒濃度(100〜3000wppm)、及び/又は反応媒体中のアセトアルデヒド濃度(1500ppm又はそれを下回る量)の1つ以上を制御することによって最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度を維持する。
[0148]ある態様では、本明細書に開示の方法の態様に従って生成する酢酸生成物の酢酸ブチル濃度は、酢酸生成物の総重量に対して10wppm又はそれを下回る量、9wppm又はそれを下回る量、8wppm又はそれを下回る量、6wppm又はそれを下回る量、又は2wppm又はそれを下回る量である。ある態様では、酢酸生成物は実質的に酢酸ブチルを含まず、即ち、酢酸ブチル濃度は0.05wppm未満であるか、又は当該技術分野で知られている検出手段では検出不可能である。また、ある態様では、酢酸生成物のプロピオン酸濃度は、250wppm未満、225ppm未満、又は200wppm未満であってもよい。
[0149]ある態様では、酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度は、反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を制御することによって制御してもよい。理論に束縛されるものではないが、酢酸ブチルは、アセトアルデヒドのアルドール縮合に起因する副生物であると考えられる。出願人は、反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を1500wppm未満に維持することによって、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度を10wppm未満に制御できることを見出した。ある態様では、反応媒体中のアセトアルデヒド濃度を、反応媒体の総重量に対して1500wppm又はそれを下回る量、900wppm又はそれを下回る量、500wppm又はそれを下回る量、又は400wppm又はそれを下回る量に維持する。
[0150]ある態様では、カルボニル化反応器の反応温度を150℃又は180℃又はそれを超える値、250℃又は225℃又はそれを下回る値に制御することによって酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度を制御してもよく、及び/又は、カルボニル化反応器内の水素分圧を0.3atm、0.35atm、0.4atm又は0.5atm又はそれを超え、2atm、1.5atm又は1atm又はそれを下回る値に制御してもよい。
[0151]水素分圧を比較的高くすることによって反応速度が上昇し、選択性が向上し、触媒活性が向上し、温度が低下するが、出願人は、水素分圧が上昇するにつれて、酢酸ブチル等の不純物の生成量も増加することを見出した。
[0152]ある態様では、一酸化炭素源に存在する水素の量を変更する、及び/又は反応器の排気流量を増加又は減少させて水素分圧を制御し、カルボニル化反応器内を所望の水素分圧にしてもよい。
[0153]一連の実験を行い、水素分圧及び反応媒体中のアセトアルデヒド濃度が最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度に及ぼす影響について実証した。これらの実験によって、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度の低下と反応媒体中のアセトアルデヒド濃度が比較的低いこと及び/又はカルボニル化反応器内の水素分圧が比較的低いこととの間には相関があることが確認された。反応器内のアセトアルデヒド濃度を1500ppm未満に保ち、反応器の水素分圧を0.6atm未満に保つ実験を行った結果、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度は10wppm未満となった。反応器内のアセトアルデヒド濃度を1500wppm未満とし、反応器の水素分圧を0.46atmとする他の実験を行った結果、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度は8wppm未満となった。水素分圧を0.30atmとする同様の条件下では酢酸ブチル濃度は6wppm未満となり、水素分圧が0.60atmの場合には、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度は0.2wppm未満となった。しかし、水素分圧を0.4及び0.3とし、反応器内のアセトアルデヒド濃度が1500wppmを超えるようにアルデヒド除去系を用いずに比較実験を行った結果、最終酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度は、それぞれ13wppm及び16wppmとなった。
[0154]出願人は、最終酢酸生成物中のプロピオン酸濃度が酢酸生成物中の酢酸ブチル濃度により影響を受ける場合があることを更に見出した。即ち、最終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によりって、最終酢酸生成物中のプロピオン酸濃度を250wppm未満、225ppm未満、又は200wppm未満に制御することができる。同様に、メタノール源中に不純物として存在し得る反応器供給流中のエタノールの含量を制御することによって、最終酢酸生成物中のプロピオン酸及び酢酸ブチルの濃度を制御してもよい。ある態様では、カルボニル化反応器へのメタノール供給流中のエタノール濃度を150wppm又はそれを下回る量に制御する。ある態様では、メタノール供給流中にエタノールが存在する場合には、その濃度は100wppm、50wppm、又は25wppm又はそれを下回る。
[0155]出願人は、ヨウ化エチルの生成が様々な変動要素、例えば、反応媒体中のアセトアルデヒド、酢酸エチル、酢酸メチル及びヨウ化メチルの濃度により影響を受ける場合があることを更に見出した。更に、メタノール源中のエタノール含量、水素分圧、及び一酸化炭素源中の水素含量が反応媒体中のヨウ化エチル濃度に影響を及ぼし、その結果、最終酢酸生成物中のプロピオン酸濃度に影響を及ぼすことが分かった。
[0156]ある態様では、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、650wppm又はそれを下回る量、550wppm又はそれを下回る量、450wppm又はそれを下回る量、又は350wppm又はそれを下回る量に維持/制御する。他の態様では、反応媒体中のヨウ化エチル濃度を1wppm、5wppm、10wppm、20wppm、又は25wppm又はそれを超える量、650wppm、550wppm、450wppm、又は350wppm又はそれを下回る量に維持/制御する。
[0157]ある態様では、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維持することによって、酢酸生成物からプロピオン酸を除去せずに、酢酸生成物中のプロピオン酸濃度を250wppm未満に更に維持してもよい。
[0158]ある態様では、反応媒体中のヨウ化エチル濃度と酢酸生成物中のプロピオン酸は3:1〜1:2、5:2〜1:2、又は2:1〜1:2の重量比で存在してもよい。ある態様では、反応媒体中のアセトアルデヒド:ヨウ化エチル濃度は2:1〜20:1、15:1〜2:1、又は9:1〜2:1の重量比で維持される。
[0159]ある態様では、反応器内の水素分圧、酢酸メチル濃度、ヨウ化メチル濃度、及び/又はアセトアルデヒド濃度の少なくとも1つを制御して反応媒体中のヨウ化エチル濃度を維持してもよい。
[0160]一連の実験を行い、アセトアルデヒド及び他の反応条件がヨウ化エチルの生成に及ぼす影響を確認した結果、反応媒体中のアセトアルデヒド濃度とヨウ化エチル濃度との関係が示されると共に、反応器のヨウ化エチル濃度と最終酢酸生成物中のプロピオン酸濃度との関係が示された。通常、反応媒体中のヨウ化エチル濃度を750wppm未満とし、アセトアルデヒド濃度を1500wppm未満とした場合、酢酸生成物中のプロピオン酸濃度は250wppm未満となった。
[0161]上述の図面や説明から明らかなように、様々な態様が意図されている。
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。
[0162]図面及び上述の説明によって態様を詳述してきたが、これらの態様はその性質上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 (16)

  1. 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、当該反応媒体の一部をフラッシャに導入して、酢酸、水、ヨウ化メチル、酢酸メチル、及び少なくとも1種の過マンガン酸還元性化合物(PRC)を含む蒸気生成物流と、不揮発性物流とを生成させ、そして当該不揮発性物流を当該反応媒体へ戻すこと
    b.当該フラッシャからの当該蒸気生成物流を第1の蒸留塔に導入し、当該フラッシャからの当該蒸気生成物流を当該第1の蒸留塔内で蒸留して、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、第2の塔残渣流であって該底部貯留域から該第2の塔外に流出し、水及び当該第2の塔残渣流の総量に対して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。
  2. 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、請求項に記載の方法。
  3. 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、該第2の塔残渣流の総量に対して0.11重量%から0.9重量%のHIを含む該第2の塔残渣流を生成させる、請求項に記載の方法。
  4. 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、請求項に記載の方法。
  5. 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、請求項に記載の方法。
  6. 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、請求項に記載の方法。
  7. 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、請求項に記載の方法。
  8. 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、請求項に記載の方法。
  9. 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、請求項に記載の方法。
  10. 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、請求項に記載の方法。
  11. 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、請求項に記載の方法。
  12. 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11に記載の方法。
  13. 当該第2の塔残渣流は、当該第2の塔残渣流の総量に対して0.6重量%〜0.9重量
    %のHIを含む、請求項1に記載の方法。
  14. 当該第2の蒸留塔の該蒸留域内の平均液相滞留時間は1分〜60分であり、
    当該第2の蒸留塔内に存在する該液相は、第1の液相であって、存在する当該第1の液相の総量に対して50重量%を超える水を含む第1の液相と、第2の液相であって、存在する当該第2の液相の総量に対して50重量%を超えるヨウ化メチルを含む第2の液相を含み、
    当該第2の蒸留塔の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。
  15. 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14に記載の方法。
  16. 酢酸の製造法であって、
    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、当該反応媒体の一部をフラッシャに導入して、酢酸、水、ヨウ化メチル、酢酸メチル、及び少なくとも1種の過マンガン酸還元性化合物(PRC)を含む蒸気生成物流と、不揮発性物流とを生成させ、そして当該不揮発性物流を当該反応媒体へ戻すこと、
    b.当該フラッシャからの当該蒸気生成物流を第1の蒸留塔に導入し、当該フラッシャからの当該蒸気生成物流を当該第1の蒸留塔内で蒸留して、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、第2の塔残渣流であって該底部貯留域から該第2の塔外に流出し、水及び当該第2の塔残渣流の総量に対して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。
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