KR20190120814A - 아세트산의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

아세트산 중의 유기 요오드 화합물을 제거하기 위한 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있는 아세트산의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 아세트산의 제조 방법에서는, 메탄올법 카르보닐화 프로세스에 있어서, 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 재질을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 하고, 또한 상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 한다.

Description

아세트산의 제조 방법
본 발명은, 아세트산을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원은 2017년 3월 8일에, 일본에 출원한 특원2017-044341호의 우선권을 주장하고, 그의 내용을 여기에 원용한다.
아세트산의 공업적 제조법으로서 메탄올법 카르보닐화 프로세스(메탄올법 아세트산 프로세스)가 알려져 있다. 이 프로세스에서는, 예를 들어 반응조에서 메탄올과 일산화탄소를 촉매의 존재 하에서 반응시켜 아세트산을 생성시키고, 반응 혼합물을 증발조에서 증발시켜, 그 증기상을 탈저비탑, 이어서 탈수탑에서 정제하여 아세트산이 제품화되거나, 또는 탈수탑에 이어 탈고비탑이나 추가로는 제품탑을 경유하여 아세트산이 제품화된다.
이러한 아세트산 제조 프로세스에서는, 반응계에서 요오드화헥실 등의 유기 요오드 화합물이 부생하고, 제품 아세트산 중에 미량 불순물로서 포함된다. 유기 요오드 화합물을 포함한 아세트산을 아세트산비닐 제조의 원료에 사용하면, 팔라듐 촉매를 열화시키기 때문에, 아세트산 중의 유기 요오드 화합물 농도를 수ppb 오더까지 저감시킬 필요가 있다. 그 때문에, 종래, 은 이온으로 교환한 양이온 교환 수지를 사용하여, 아세트산 중의 유기 요오드 화합물 농도를 극한까지 저하시키고 있다. 그러나, 이와 같은은 치환 이온 교환 수지(이하, 「IER」이라 약칭하는 경우가 있음)를 사용한 유기 요오드 화합물의 흡착 제거 방법은, 프로세스류 중에 존재하고 있는 철, 니켈, 크롬, 몰리브덴 등의 장치의 부식에서 유래하는 부식 금속(부식성 금속이라고도 함) 등과 이온 교환 수지 중의 은이 이온 교환되고, 유효한 은이 아세트산 중에 용입되어 계 밖으로 유출되어버려, 이온 교환 수지의 유기 요오드 화합물 제거 수명이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 그 결과로서, 제품 아세트산 중의 부식 금속 등의 농도나 은 농도를 증가시켜, 제품 아세트산의 품질 저하를 초래한다는 문제도 있다.
특허문헌 1은, 부식 금속에 의한 이온 교환 수지의 수명 저하를 억제하는 것을 목적으로 하여, 특정량의 금속-관능기화 활성 부위를 포함하는 금속-활성화 교환 수지와, 비금속- 관능기화 활성 부위를 포함하는 비금속-관능기화 교환 수지를 포함하는 이온 교환 수지 조성물을 사용한 아세트산의 정제 프로세스를 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2는, 탈수탑의 부식을 억제하기 위해서, 탈수탑 또는 탈수탑 공급액에 장치 부식의 원인이 되는 요오드화수소를 중화하기 위한 알칼리 성분을 첨가, 혼합하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기 어느 방법도 부식 금속에 의한 상기 이온 교환 수지의 수명 저하를 충분히 억제할 수 있는 것은 아니었다.
일본 특허 공표 제2014-508820호 공보 국제 공개 제2012/086386호 팸플릿
따라서, 본 발명의 목적은, 아세트산 중의 유기 요오드 화합물을 제거하기 위한 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있는 아세트산의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 탈수탑의 재질 및 탈수탑의 투입액 중의 불순물에 착안하여 예의 검토한 결과, 탈수탑의 재질을 특정한 재질로 하고, 또한 탈수탑 투입액 중의 특정 금속 이온의 농도를 제어함으로써, 탈수탑으로부터 얻어지는 아세트산 중의 금속 이온 농도를 저레벨로 유지할 수 있고, 그 후에 이어지는 흡착 제거 공정에서의 IER 투입 아세트산 중의 금속 이온 농도를 저레벨로 제어할 수 있고, 이로써 IER의 수명을 대폭 향상시킬 수 있고, 나아가서는 제품 아세트산의 품질 저하를 방지할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은, 금속 촉매 및 요오드화메틸을 포함하는 촉매계, 그리고 아세트산, 아세트산메틸, 물의 존재 하, 메탄올과 일산화탄소를 반응조에서 반응시켜 아세트산을 생성시키는 카르보닐화 반응 공정과,
상기 카르보닐화 반응 공정에서 얻어진 반응 혼합물을 증발조에 있어서 증기류와 잔액류로 분리하는 증발 공정과,
상기 증기류를 증류에 부쳐, 요오드화메틸 및 아세트알데히드로부터 선택된 적어도 1종의 저비 성분이 풍부한 오버헤드류와, 아세트산이 풍부한 제1 아세트산류로 분리하는 탈저비 공정과,
상기 제1 아세트산류를 증류에 부쳐, 물이 풍부한 오버헤드류와 제1 아세트산류보다도 아세트산이 풍부한 제2 아세트산류로 분리하는 탈수 공정과,
상기 제2 아세트산류, 또는 상기 제2 아세트산류를 추가로 정제한 보다 아세트산이 풍부한 아세트산류를 이온 교환 수지로 처리하는 흡착 제거 공정
을 구비한 아세트산의 제조 방법으로서,
상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 재질을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 하고, 또한 상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법을 제공한다.
상기 촉매계는 추가로 이온성 요오드화물을 포함하고 있어도 된다.
탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 아연 이온 농도는 1000질량ppb 미만인 것이 바람직하다.
탈수 공정에 있어서의 증류탑의 조작 조건은, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만인 것이 바람직하다.
탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 철 이온 농도는 21000질량ppb 미만인 것이 바람직하다.
탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 금속 이온 농도는, 철 이온 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 3000질량ppb 미만, 또한 아연 이온 1000질량ppb 미만인 것이 바람직하다.
탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이, 실제 단수로 1단 이상인 것이 바람직하다.
탈수 공정에 있어서의 증류탑으로의 투입 배관의 재질은, 니켈기 합금 또는 지르코늄인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄이며, 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이 실제 단수로 1단 이상인 증류탑에, 철 이온 농도 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 3000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 2000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만, 요오드화헥실 농도 510질량ppb 미만, 아세트산 농도 80질량％ 이상의 미가공 아세트산을, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인 투입 배관을 통하여 상기 투입액 공급단에 투입하고, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만에서 증류하고, 물이 풍부한 오버헤드와, 철 이온 농도 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 3000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만의 정제 아세트산을 얻는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 탈수 공정에 있어서의 증류탑(이하, 「탈수탑」이라고 칭하는 경우가 있음)을 특정한 재질로 구성하고, 탈수탑으로의 투입액 중의 특정한 금속 이온 농도를 일정값 이하로 규정하므로, 탈수탑에서 얻어지는 정제 아세트산 중의 금속 이온 농도를 저감시킬 수 있고, 그 때문에 그 후의 흡착 제거 공정에 제공하는 아세트산 중의 금속 이온 농도도 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 흡착 제거 공정에서 사용하는 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있고, 또한 제품 아세트산 중의 금속 이온 농도도 저감시킬 수 있다. 이렇게 하여 얻어지는 금속 이온 농도가 낮은 아세트산은 전자 재료 용도에 사용되는 저금속 아세트산으로서 이용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태를 나타내는 아세트산 제조 흐름도이다.
도 2는 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 일례를 나타내는 개략 흐름도이다.
도 3은 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 다른 예를 나타내는 개략 흐름도이다.
도 4는 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 또 다른 예를 나타내는 개략 흐름도이다.
도 5는 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 또 다른 예를 나타내는 개략 흐름도이다.
본 발명의 아세트산의 제조 방법에서는, 금속 촉매 및 요오드화메틸을 포함하는 촉매계, 그리고 아세트산, 아세트산메틸, 물의 존재 하, 메탄올과 일산화탄소를 반응조에서 반응시켜 아세트산을 생성시키는 카르보닐화 반응 공정과, 상기 카르보닐화 반응 공정에서 얻어진 반응 혼합물을 증발조에 있어서 증기류와 잔액류로 분리하는 증발 공정과, 상기 증기류를 증류에 부쳐, 요오드화메틸 및 아세트알데히드로부터 선택된 적어도 1종의 저비 성분이 풍부한 오버헤드류와, 아세트산이 풍부한 제1 아세트산류로 분리하는 탈저비 공정과, 상기 제1 아세트산류를 증류에 부쳐, 물이 풍부한 오버헤드류와 제1 아세트산류보다도 아세트산이 풍부한 제2 아세트산류로 분리하는 탈수 공정과, 상기 제2 아세트산류, 또는 상기 제2 아세트산류를 추가로 정제한 보다 아세트산이 풍부한 아세트산류를 이온 교환 수지로 처리하는 흡착 제거 공정을 구비한 아세트산의 제조 방법에 있어서, 상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑(탈수탑)의 재질을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 하고, 또한 탈수탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 제어한다. 탈수탑의 투입액 중의 아연 이온 농도는, 1000질량ppb 미만인 것이 바람직하다. 또한, 탈수탑의 투입액이란, 탈수탑에 공급되는 흐름 전체를 말하고, 상기 제1 아세트산류의 적어도 일부를 포함하고 있고, 제1 아세트산류 이외의 흐름(예를 들어 하류의 공정으로부터의 리사이클류)이 부가되어 있어도 된다. 상기 촉매계는 추가로 이온성 요오드화물을 포함하고 있어도 된다.
상기 니켈기 합금은 니켈을 베이스로 한 합금이며, 하스텔로이(하스텔로이 B2, 하스텔로이 C 등), 모넬, 인코넬, 인콜로이 등이 포함된다.
상기 철 이온, 크롬 이온, 니켈 이온, 몰리브덴 이온은, 장치의 부식에 의해 발생하는 금속 이온(부식 금속 이온)이다. 한편, 아연 이온은 반응 원료로서 사용되는 메탄올 중에 불순물로서 포함되어 있는 아연 이온에서 유래하는 것이다.
탈수탑의 재질을 니켈기 합금 또는 니켈기 합금보다도 내식성이 높은 지르코늄으로 함으로써, 반응계에서 생성되어 탈수탑의 투입액 중에 포함되어 있는 요오드화수소나 아세트산에 의한 장치의 부식과 그것에 수반하는 부식 금속 이온의 용출이 대폭 억제된다. 따라서, 탈수탑에 유입하는 특정 금속 이온의 양의 규제와, 탈수탑 내에서의 특정 금속 이온의 용출 억제와 함께, 탈수탑에서 얻어지는 정제 아세트산 중의 특정 금속 이온 농도를 대폭 저감시킬 수 있다. 따라서, 이후의 흡착 제거 공정에 유입하는 특정 금속 이온의 양을 저감시킬 수 있어, 당해 공정에서 사용되는 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 그 결과로서, 흡착 제거 공정에서 얻어지는 정제 아세트산 중의 금속 이온 농도를 저감시킬 수 있어, IER을 장기간 교환하지 않고 장기에 걸쳐 고품질의 제품 아세트산을 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 탈수탑의 재질을 예를 들어 스테인리스강으로 한 경우에는, 요오드화수소나 아세트산에 의해 탈수탑 내부가 부식되고, 철, 크롬, 니켈, 몰리브덴 등의 부식 금속이 정제 아세트산 중에 다량으로 혼입되어, 후속 공정에서 사용하는 IER의 수명을 저하시킨다. 또한, 탈수탑의 투입액 중의 상기 특정 금속 이온의 농도가 상기 범위보다 많은 경우에도, 상기 정제 아세트산 중의 금속 농도가 높아지고, 역시 이후의 공정에서 사용하는 IER의 수명을 짧게 한다.
상기 탈수탑의 투입액 중의 철 이온 농도는 바람직하게는 9000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 5000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 800질량ppb 미만(예를 들어 400질량ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 크롬 이온 농도는 바람직하게는 4000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 750질량ppb 미만, 특히 400질량ppb 미만(예를 들어 200ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 니켈 이온 농도는 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 250질량ppb 미만(예를 들어 150질량ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 몰리브덴 이온 농도는 바람직하게는 1700질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1200질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 700질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 350질량ppb 미만, 특히 170질량ppb 미만이다. 또한, 상기 투입액 중의 아연 이온 농도는 바람직하게는 800질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 650질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 200질량ppb 미만이다.
탈수탑의 투입액 중의 특정 금속 이온의 농도를 상기 특정한 범위 내로 제어하는 방법으로서는, 예를 들어, (i) 탈수탑으로의 투입 배관의 재질을 니켈기 합금, 지르코늄 등의 고내부식성 금속으로 하거나, (ii) 반응조의 출구로부터 탈수탑의 입구까지의 적당한 개소에 상기 특정한 금속 이온을 흡착 제거하기 위한 이온 교환 수지(특히 양이온 교환 수지) 탑(또는 조)을 마련하거나, (iii) 반응조에 공급하는 메탄올로서 금속 이온 함유량(예를 들어 아연 이온 함유량)이 매우 적은 메탄올을 사용하거나 하는 방법을 들 수 있다. 탈수탑의 투입액에는 물 및 요오드화수소 그리고 아세트산이 존재하므로, 탈수탑으로의 투입 배관이 부식되기 쉽지만, 이 투입 배관의 재질을 니켈기 합금, 지르코늄 등의 고내부식성 금속으로 함으로써, 투입 배관 내부의 부식 및 그것에 수반하는 부식 금속 이온의 탈수탑 투입액으로의 용출을 억제할 수 있고, 이로써 탈수탑 투입액 중의 금속 이온 농도를 저감시킬 수 있다. 또한, 반응조의 출구로부터 탈수탑의 입구까지의 적당한 개소에 상기 특정한 금속 이온을 흡착 제거하기 위한 이온 교환 수지 처리탑(또는 조)을 마련함으로써, 반응계로부터 이온 교환 수지 처리탑(또는 조)의 직전까지의 경로에서 유입하였거나 또는 생성된 금속 이온을 제거할 수 있어, 탈수탑 투입액 중의 상기 특정 금속 이온의 농도를 상기 특정한 범위 내까지 저감시킬 수 있다. 또한, 메탄올의 수송 및 저장에 사용되는 탱커 및 탱크의 내면에는 건조 시에 녹이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 무기 아연계 도료가 코팅되어 있으며, 이 도료 중의 아연이 장기간의 수송 및 저장 중에 메탄올 중에 용출되는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 시장에 유통되고 있는 메탄올 중에는 아연이 포함되어 있는 것이 많다. 이 아연도 흡착 제거 공정에서 사용하는 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 반응계에 있어서 원료로서 사용하는 메탄올로서는, 아연 이온 함유량이 가능한 한 적은 메탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 아연 이온 함유량이 많은 메탄올에 대하여는, 예를 들어 양이온 교환 수지로 처리하여, 아연 이온 농도를 저감시킨 후에 반응에 제공하는 것이 바람직하다. 반응계에서 사용하는 원료 메탄올 중의 아연 이온 농도로서는, 예를 들어 10질량ppm 미만, 바람직하게는 1 질량ppm 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 100질량ppb 미만이다. 또한, 원료 메탄올에서 유래하는 아연 이온은, 상술한 바와 같이, 반응조의 출구로부터 탈수탑의 입구까지의 적당한 개소에 이온 교환 수지(특히 양이온 교환 수지)탑(또는 조)을 마련함으로써 제거할 수도 있다.
탈수 공정에 있어서의 증류탑(탈수탑)의 조작 조건은, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만인 것이 바람직하다. 탑정 온도 및 탑저 온도를 상기 범위로 제어함으로써, 전술한 요오드화수소나 아세트산에 의한 증류탑 내부의 부식이 억제되어, 탈수 공정에서 얻어지는 정제 아세트산 중의 부식 금속 이온 농도를 억제할 수 있다. 탈수탑의 탑정 온도는, 보다 바람직하게는 163℃ 미만, 더욱 바람직하게는 161℃ 미만, 특히 바람직하게는 160℃ 미만이다. 탈수탑의 탑정 온도의 하한은, 예를 들어 110℃이다. 또한, 탈수탑의 탑저 온도는, 보다 바람직하게는 173℃ 미만, 더욱 바람직하게는 171℃ 미만, 특히 바람직하게는 165℃ 미만이다. 탑저 온도의 하한은, 예를 들어 120℃이다.
탈수탑 공급단과 탑정 증기 발취단의 단수가 적은 경우, 비말 동반에 의해, 투입액 중의 부식 금속이 탑정으로부터 유출되고, 예를 들어 반응계에 리사이클되어, 정제 아세트산 중의 금속 농도는 저감되기는 하지만, 원래 목적으로 하는 물의 농축 분리의 효율이 저하된다. 그 때문에, 탈수탑의 투입액 공급단(투입단)과 탑정 증기 발취단의 단 간격(단수)은, 실제 단수로 1단 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3단 이상, 더욱 바람직하게는 5단 이상, 특히 바람직하게는 8단 이상(그 중에서도 10단 이상)이다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 탈수탑의 재질을 특정한 재질로 하고, 탈수탑 투입액 중의 특정 금속 이온 농도를 특정값 이하로 제어하므로, 탈수탑의 측류 또는 관출류로서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 금속 이온 농도를 저감시킬 수 있다. 제2 아세트산류 중의 철 이온 농도는, 예를 들어 21000질량ppb 미만, 바람직하게는 16000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 6000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 200질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 크롬 이온 농도는, 예를 들어 7100질량ppb 미만, 바람직하게는 5000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 100질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 니켈 이온 농도는, 예를 들어 4000질량ppb 미만, 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1800질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 700질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 70질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 몰리브덴 이온 농도는, 예를 들어 3000질량ppb 미만, 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 50질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 아연 이온 농도는, 예를 들어 1000질량ppb 미만, 바람직하게는 850질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 710질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 150질량ppb 미만이다.
본 발명의 바람직한 일 양태에서는, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄이며, 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이, 실제 단수로 1단 이상(이론 단수로는, 예를 들어 0.5단 이상)인 증류탑에, 철 이온 농도 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 3000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 2000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만, 요오드화헥실 농도 510질량ppb 미만, 아세트산 농도 80질량％ 이상의 미가공 아세트산을, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인 투입 배관을 통하여 상기 투입액 공급단에 투입하고, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만에서 증류하고, 물이 풍부한 오버헤드와, 철 이온 농도 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 3000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만의 정제 아세트산을 얻는다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태를 나타내는 아세트산 제조 흐름도(메탄올법 카르보닐화 프로세스)의 일례이다. 이 아세트산 제조 플로우에 관한 아세트산 제조 장치는, 반응조(1)와, 증발조(2)와, 증류탑(3)과, 디캔터(4)와, 증류탑(5)과, 증류탑(6)과, 이온 교환 수지탑(7)과, 스크러버 시스템(8)과, 아세트알데히드 분리 제거 시스템(9), 콘덴서(1a, 2a, 3a, 5a, 6a)와, 열교환기(2b)와, 리보일러(3b, 5b, 6b)와, 라인(11 내지 56), 펌프(57)를 구비하고, 아세트산을 연속적으로 제조 가능하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태의 아세트산 제조법에서는, 반응조(1), 증발조(2), 증류탑(3), 증류탑(5), 증류탑(6) 및 이온 교환 수지탑(7)에 있어서, 각각 반응 공정, 증발 공정(플래시 공정), 제1 증류 공정, 제2 증류 공정, 제3 증류 공정 및 흡착 제거 공정이 행해진다. 제1 증류 공정은 탈저비 공정, 제2 증류 공정은 탈수 공정, 제3 증류 공정은 탈고비 공정이라고도 한다. 또한, 본 발명에 있어서, 공정은 상기에 한정되지 않고, 특히 아세트알데히드 분리 제거 시스템(9)(탈아세트알데히드탑 등)의 설비는 부대하지 않는 경우가 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이온 교환 수지탑(7)의 하류에 제품탑을 마련해도 된다.
반응조(1)는 반응 공정을 행하기 위한 유닛이다. 이 반응 공정은, 하기 화학식 (1)로 나타내는 반응(메탄올의 카르보닐화 반응)에 의해 아세트산을 연속적으로 생성시키기 위한 공정이다. 아세트산 제조 장치의 정상 가동 상태에 있어서, 반응조(1) 내에는, 예를 들어 교반기에 의해 교반되고 있는 반응 혼합물이 존재한다. 반응 혼합물은, 원료인 메탄올 및 일산화탄소와, 금속 촉매와, 조촉매와, 물과, 제조 목적인 아세트산과, 각종 부생성물을 포함하고, 액상과 기상이 평형 상태에 있다.
CH3OH + CO → CH3COOH (1)
반응 혼합물 중의 원료는, 액체 상태의 메탄올 및 기체 상태의 일산화탄소이다. 메탄올은, 메탄올 저류부(도시 생략)로부터 라인(11)을 통하여 반응조(1)에 소정의 유량으로 연속적으로 공급된다. 전술한 바와 같이, 시장에 유통되고 있는 메탄올에는 아연이 포함되어 있는 것이 많다. 이 아연은 이후의 흡착 제거 공정에서 사용하는 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 아연 함량이 많은 메탄올에 대하여는, 미리 양이온 교환 수지로 처리하여 메탄올 중의 아연 이온 농도를 저하시킨 후에 반응에 사용하는 것이 바람직하다.
일산화탄소는, 일산화탄소 저류부(도시 생략)로부터 라인(12)을 통하여 반응조(1)에 소정의 유량으로 연속적으로 공급된다. 일산화탄소는 반드시 순수한 일산화탄소가 아니어도 되고, 예를 들어 질소, 수소, 이산화탄소, 산소 등의 다른 가스가 소량(예를 들어 5질량％ 이하, 바람직하게는 1질량％ 이하) 포함되어 있어도 된다.
반응 혼합물 중의 금속 촉매는, 메탄올의 카르보닐화 반응을 촉진시키기 위한 것이고, 예를 들어 로듐 촉매나 이리듐 촉매를 사용할 수 있다. 로듐 촉매로서는, 예를 들어 화학식 [Rh(CO)2I2]-로 표시되는 로듐 착체를 사용할 수 있다. 이리듐 촉매로서는, 예를 들어 화학식 [Ir(CO)2I2]-로 표시되는 이리듐 착체를 사용할 수 있다. 금속 촉매로서는 금속 착체 촉매가 바람직하다. 반응 혼합물 중의 촉매의 농도(금속 환산)는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여, 예를 들어 200 내지 5000질량ppm이며, 바람직하게는 400 내지 2000질량ppm이다.
조촉매는, 상술한 촉매의 작용을 보조하기 위한 요오드화물이며, 예를 들어 요오드화메틸이나 이온성 요오드화물이 사용된다. 요오드화메틸은, 상술한 촉매의 촉매 작용을 촉진시키는 작용을 나타낼 수 있다. 요오드화메틸의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 1 내지 20질량％이다. 이온성 요오드화물은, 반응액 중에서 요오드화물 이온을 발생시키는 요오드화물(특히, 이온성 금속 요오드화물)이며, 상술한 촉매를 안정화시키는 작용이나, 부반응을 억제하는 작용을 나타낼 수 있다. 이온성 요오드화물로서는, 예를 들어 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨 등의 알칼리 금속 요오드화물 등을 들 수 있다. 반응 혼합물 중의 이온성 요오드화물의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 1 내지 25질량％이며, 바람직하게는 5 내지 20질량％이다. 또한, 예를 들어 이리듐 촉매 등을 사용하는 경우에는, 조촉매로서, 루테늄 화합물이나 오스뮴 화합물을 사용할 수도 있다. 이들 화합물의 사용량은 총합으로, 예를 들어 이리듐 1몰(금속 환산)에 대하여 0.1 내지 30몰(금속 환산), 바람직하게는 0.5 내지 15몰(금속 환산)이다.
반응 혼합물 중의 물은, 메탄올의 카르보닐화 반응의 반응 기구 상, 아세트산을 발생시키는 데 필요한 성분이며, 또한 반응계의 수용성 성분의 가용화를 위해서도 필요한 성분이다. 반응 혼합물 중의 물의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 0.1 내지 15질량％이며, 바람직하게는 0.8 내지 10질량％, 더욱 바람직하게는 1 내지 6질량％, 특히 바람직하게는 1.5 내지 4질량％이다. 물 농도는, 아세트산의 정제 과정에서의 물의 제거에 요하는 에너지를 억제하여 아세트산 제조의 효율화를 진행시키기 위해서는, 15질량％ 이하가 바람직하다. 물 농도를 제어하기 위해서, 반응조(1)에 대하여 소정 유량의 물을 연속적으로 공급해도 된다.
반응 혼합물 중의 아세트산은, 아세트산 제조 장치의 가동 전에 반응조(1) 내에 미리 투입된 아세트산, 및 메탄올의 카르보닐화 반응의 주생성물로서 발생하는 아세트산을 포함한다. 이러한 아세트산은, 반응계에서는 용매로서 기능할 수 있다. 반응 혼합물 중의 아세트산의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 50 내지 90질량％이며, 바람직하게는 60 내지 80질량％이다.
반응 혼합물에 포함되는 주된 부생성물로서는, 예를 들어 아세트산메틸을 들 수 있다. 이 아세트산메틸은, 아세트산과 메탄올의 반응에 의해 발생할 수 있다. 반응 혼합물 중의 아세트산메틸의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 0.1 내지 30질량％이며, 바람직하게는 1 내지 10질량％이다. 반응 혼합물에 포함되는 부생성물로서는, 요오드화수소도 들 수 있다. 이 요오드화수소는, 상술한 바와 같은 촉매나 조촉매가 사용되는 경우, 메탄올의 카르보닐화 반응의 반응 기구 상, 불가피하게 발생하게 된다. 반응 혼합물 중의 요오드화수소의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 0.01 내지 2질량％이다. 또한, 부생성물로서는, 예를 들어 수소, 메탄, 이산화탄소, 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 2-에틸크로톤알데히드, 디메틸에테르, 알칸류, 포름산 및 프로피온산, 그리고 요오드화에틸, 요오드화프로필, 요오드화부틸, 요오드화헥실 및 요오드화데실 등의 요오드화알킬 등을 들 수 있다. 또한, 요오드화헥실의 농도는, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 예를 들어 0.1 내지 10000질량ppb, 통상 0.5 내지 1000질량ppb이며, 1 내지 100질량ppb(예를 들어 2 내지 50질량ppb)인 것이 많다. 또한, 반응 혼합물에는, 장치의 부식에 의해 발생하는 철, 니켈, 크롬, 망간, 몰리브덴 등의 금속(부식 금속), 및 기타 금속으로서 코발트나 아연, 구리 등이 포함될 수 있다. 상기 부식 금속과 기타 금속을 함께 「부식 금속 등」이라 칭하는 경우가 있다.
이상과 같은 반응 혼합물이 존재하는 반응조(1) 내에 있어서, 반응 온도는 예를 들어 150 내지 250℃로 설정되고, 전체 압력으로서의 반응 압력은 예를 들어 2.0 내지 3.5MPa(절대압)로 설정되고, 일산화탄소 분압은, 예를 들어 0.4 내지 1.8MPa(절대압), 바람직하게는 0.6 내지 1.6MPa(절대압), 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.4MPa(절대압)으로 설정된다.
장치 가동 시의 반응조(1) 내의 기상부의 증기에는, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드, 포름산 및 프로피온산 등이 포함된다. 이 증기는, 반응조(1) 내에서 라인(13)을 통하여 발취하는 것이 가능하다. 증기의 발취량의 조절에 의해, 반응조(1) 내의 압력을 제어하는 것이 가능하며, 예를 들어 반응조(1) 내의 압력은 일정하게 유지된다. 반응조(1) 내에서 발취된 증기는, 콘덴서(1a)에 도입된다.
콘덴서(1a)는, 반응조(1)로부터의 증기를, 냉각하여 부분적으로 응축시킴으로써 응축분과 가스분으로 나눈다. 응축분은, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드, 포름산 및 프로피온산 등을 포함하고, 콘덴서(1a)로부터 라인(14)을 통하여 반응조(1)에 도입되어, 리사이클된다. 가스분은, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(1a)로부터 라인(15)을 통하여 스크러버 시스템(8)에 공급된다. 스크러버 시스템(8)에서는, 콘덴서(1a)로부터의 가스분으로부터 유용 성분(예를 들어 요오드화메틸, 물, 아세트산메틸, 아세트산 등)이 분리 회수된다. 이 분리 회수에는, 본 실시 형태에서는, 가스분 중의 유용 성분을 포집하기 위한 흡수액을 사용하여 행하는 습식법이 이용된다. 흡수액으로서는, 적어도 아세트산 및/또는 메탄올을 포함하는 흡수 용매가 바람직하다. 흡수액에는 아세트산메틸이 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 흡수액으로서 후술하는 증류탑(6)으로부터의 증기의 응축분을 사용할 수 있다. 분리 회수에는, 압력 변동 흡착법을 이용해도 된다. 분리 회수된 유용 성분(예를 들어 요오드화메틸 등)은, 스크러버 시스템(8)으로부터 리사이클 라인(48)을 통하여 반응조(1)에 도입되어, 리사이클된다. 유용 성분을 포집한 후의 가스는 라인(49)을 통하여 폐기된다. 또한, 라인(49)으로부터 배출되는 가스는, 후술하는 증발조(2)의 저부 또는 잔액류 리사이클 라인(18, 19)에 도입하는 CO원으로서 이용할 수 있다. 스크러버 시스템(8)에서의 처리 및 그 후의 반응조(1)로의 리사이클 및 폐기에 대하여는, 다른 콘덴서로부터 스크러버 시스템(8)에 공급되는 후술하는 가스분에 대해서도 동일하다. 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 프로세스로부터의 오프 가스를, 적어도 아세트산을 포함하는 흡수 용매로 흡수 처리하고, 일산화탄소가 풍부한 스트림과 아세트산이 풍부한 스트림을 분리하는 스크러버 공정을 갖는 것이 바람직하다.
장치 가동 시의 반응조(1) 내에서는, 상술한 바와 같이, 아세트산이 연속적으로 생성된다. 그러한 아세트산을 포함하는 반응 혼합물이, 연속적으로 반응조(1) 내로부터 소정의 유량으로 발취되어 라인(16)을 통하여 다음 증발조(2)에 도입된다.
증발조(2)는 증발 공정(플래시 공정)을 행하기 위한 유닛이다. 이 증발 공정은, 라인(16)(반응 혼합물 공급 라인)을 통하여 증발조(2)에 연속적으로 도입되는 반응 혼합물을, 부분적으로 증발시킴으로써 증기류(휘발상)와 잔액류(저휘발상)로 나누기 위한 공정이다. 반응 혼합물을 가열하지 않고 압력을 감소시킴으로써 증발을 일으켜도 되고, 반응 혼합물을 가열하면서 압력을 감소시킴으로써 증발을 일으켜도 된다. 증발 공정에 있어서, 증기류의 온도는 예를 들어 100 내지 260℃, 바람직하게는 120 내지 200℃이고, 잔액류의 온도는 예를 들어 80 내지 200℃, 바람직하게는 100 내지 180℃이고, 조 내 압력은 예를 들어 50 내지 1000kPa(절대압)이다. 또한, 증발 공정에서 분리되는 증기류 및 잔액류의 비율에 대하여는, 질량비로, 예를 들어 10/90 내지 50/50(증기류/잔액류)이다. 본 공정에서 발생하는 증기는, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드, 포름산 프로피온산, 및 요오드화에틸, 요오드화프로필, 요오드화부틸, 요오드화헥실 및 요오드화데실 등의 요오드화알킬 등을 포함하고, 증발조(2) 내에서 라인(17)(증기류 배출 라인)으로 연속적으로 발취된다. 증발조(2) 내에서 발취된 증기류의 일부는 콘덴서(2a)에 연속적으로 도입되고, 당해 증기류의 다른 일부는 라인(21)을 통하여 다음 증류탑(3)에 연속적으로 도입된다. 상기 증기류의 아세트산 농도는, 예를 들어 50 내지 85질량％, 바람직하게는 55 내지 75질량％이며, 요오드화메틸 농도는, 예를 들어 2 내지 50질량％(바람직하게는 5 내지 30질량％), 물 농도는, 예를 들어 0.2 내지 20질량％(바람직하게는 1 내지 15질량％), 아세트산메틸 농도는, 예를 들어 0.2 내지 50질량％(바람직하게는 2 내지 30질량％)이다. 또한, 상기 증기류의 요오드화헥실 농도는, 예를 들어 0.1 내지 10000질량ppb, 통상 0.5 내지 1000질량ppb이며, 1 내지 100질량ppb(예를 들어 2 내지 50질량ppb)인 것이 많다. 본 공정에서 발생하는 잔액류는, 반응 혼합물에 포함되어 있던 촉매 및 조촉매(요오드화메틸, 요오드화리튬 등)나, 본 공정에서는 휘발하지 않고 잔존하는 물, 아세트산메틸, 아세트산, 포름산 및 프로피온산 등을 포함하고, 펌프(57)를 사용하여, 연속적으로 증발조(2)로부터 라인(18)을 통하여 열교환기(2b)에 도입된다. 열교환기(2b)는 증발조(2)로부터의 잔액류를 냉각시킨다. 강온된 잔액류는, 연속적으로 열교환기(2b)로부터 라인(19)을 통하여 반응조(1)에 도입되어, 리사이클된다. 또한, 라인(18)과 라인(19)을 모두 잔액류 리사이클 라인이라 칭한다. 상기 잔액류의 아세트산 농도는, 예를 들어 55 내지 90질량％, 바람직하게는 60 내지 85질량％이다.
콘덴서(2a)는, 증발조(2)로부터의 증기류를, 냉각하여 부분적으로 응축시킴으로써 응축분과 가스분으로 나눈다. 응축분은, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드, 포름산 및 프로피온산 등을 포함하고, 콘덴서(2a)로부터 라인(22, 23)을 통하여 반응조(1)에 도입되어, 리사이클된다. 가스분은, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(2a)로부터 라인(20, 15)을 통하여 스크러버 시스템(8)에 공급된다. 상술한 반응 공정에서의 아세트산의 생성 반응은 발열 반응인 바, 반응 혼합물에 축적되는 열의 일부는, 증발 공정(플래시 공정)에 있어서, 반응 혼합물로부터 발생한 증기로 이행된다. 이 증기의 콘덴서(2a)에서의 냉각에 의해 발생한 응축분이 반응조(1)에 리사이클된다. 즉, 이 아세트산 제조 장치에 있어서는, 메탄올의 카르보닐화 반응에서 발생하는 열이 콘덴서(2a)에서 효율적으로 제거되게 된다.
증류탑(3)은 제1 증류 공정을 행하기 위한 유닛이며, 본 실시 형태에서는 소위 탈저비탑에 위치 부여된다. 제1 증류 공정은, 증류탑(3)에 연속적으로 도입되는 증기류를 증류 처리하여 저비 성분을 분리 제거하는 공정이다. 보다 구체적으로는, 제1 증류 공정에서는, 상기 증기류를 증류하여, 요오드화메틸 및 아세트알데히드로부터 선택된 적어도 1종의 저비 성분이 풍부한 오버헤드류와, 아세트산이 풍부한 아세트산류로 분리한다. 증류탑(3)은, 예를 들어 붕단탑 및 충전탑 등의 정류탑을 포함한다. 증류탑(3)으로서 붕단탑을 채용하는 경우, 그 이론단은 예를 들어 5 내지 50단이며, 환류비는 이론 단수에 따라서 예를 들어 0.5 내지 3000이다. 증류탑(3)의 내부에 있어서, 탑정 압력은 예를 들어 80 내지 160kPa(게이지압)로 설정되고, 탑저 압력은 탑정 압력보다 높고, 예를 들어 85 내지 180kPa(게이지압)로 설정된다. 증류탑(3)의 내부에 있어서, 탑정 온도는, 예를 들어 설정 탑정 압력에서의 아세트산의 비점보다 낮은 온도이며 90 내지 130℃로 설정되고, 탑저 온도는, 예를 들어 설정 탑저 압력에서의 아세트산의 비점 이상의 온도이며 120 내지 165℃(바람직하게는 125 내지 160℃)로 설정된다.
증류탑(3)에 대하여는, 증발조(2)로부터의 증기류가 라인(21)을 통하여 연속적으로 도입되고, 증류탑(3)의 탑정부로부터는, 오버헤드류로서의 증기가 라인(24)에 연속적으로 발취된다. 증류탑(3)의 탑저부로부터는, 관출액이 라인(25)에 연속적으로 발취된다. 3b는 리보일러이다. 증류탑(3)에 있어서의 탑정부와 탑저부 사이의 높이 위치로부터는, 측류로서의 아세트산류(제1 아세트산류; 액체)가 라인(27)으로부터 연속적으로 발취된다.
증류탑(3)의 탑정부로부터 발취되는 증기는, 아세트산보다도 비점이 낮은 성분(저비점 성분)을 증류탑(3)으로부터의 상기 관출액 및 측류와 비교하여 많이 함유하고, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함한다. 이 증기에는 아세트산도 포함된다. 이러한 증기는, 라인(24)을 통하여 콘덴서(3a)에 연속적으로 도입된다.
콘덴서(3a)는 증류탑(3)으로부터의 증기를, 냉각하여 부분적으로 응축시킴으로써 응축분과 가스분으로 나눈다. 응축분은, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(3a)로부터 라인(28)을 통하여 디캔터(4)에 연속적으로 도입된다. 디캔터(4)에 도입된 응축분은 수상(상상(上相))과 유기상(요오드화메틸상; 하상(下相))으로 분액된다. 수상에는, 물과, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등이 포함된다. 유기상에는, 예를 들어 요오드화메틸과, 예를 들어 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등이 포함된다. 본 실시 형태에서는, 수상의 일부는 라인(29)을 통하여 증류탑(3)에 환류되고, 수상의 다른 일부는 라인(29, 30, 23)을 통하여 반응조(1)에 도입되어 리사이클된다. 유기상의 일부는 라인(31, 23)을 통하여 반응조(1)에 도입되어 리사이클된다. 유기상의 다른 일부, 및/또는 수상의 다른 일부는, 라인(31, 50) 및/또는 라인(30, 51)을 통하여 아세트알데히드 분리 제거 시스템(9)에 도입된다.
아세트알데히드 분리 제거 시스템(9)을 사용한 아세트알데히드 분리 제거 공정에서는, 유기상 및/또는 수상에 포함되는 아세트알데히드를 공지된 방법, 예를 들어 증류, 추출 또는 이들의 조합에 의해 분리 제거한다. 분리된 아세트알데히드는 라인(53)을 통하여 장치 밖으로 배출된다. 또한, 유기상 및/또는 수상에 포함되는 유용 성분(예를 들어 요오드화메틸 등)은, 라인(52, 23)을 통하여 반응조(1)에 리사이클되어 재이용된다.
도 2는 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 일례를 나타내는 개략 흐름도이다. 이 플로우에 의하면, 예를 들어 상기 유기상을 아세트알데히드 분리 제거 공정에서 처리하는 경우에는, 유기상을 라인(101)을 통하여 증류탑(제1 탈아세트알데히드탑)(91)에 공급하여 증류하고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류(라인(102))와, 요오드화메틸이 풍부한 잔액류(라인(103))로 분리한다. 상기 오버헤드류를 콘덴서(91a)에서 응축시켜, 응축액의 일부를 증류탑(91)의 탑정부에 환류시키고(라인(104)), 응축액의 다른 부분을 추출탑(92)에 공급한다(라인(105)). 상기 추출탑(92)에 공급된 응축액은 라인(109)으로부터 도입된 물에 의해 추출 처리된다. 추출 처리에 의해 얻어진 추출액은 라인(107)을 통하여 증류탑(제2 탈아세트알데히드탑)(93)에 공급하여 증류하고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류(라인(112))와 물이 풍부한 잔액류(라인(113))로 분리한다. 그리고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류를 콘덴서(93a)에서 응축시켜, 응축액의 일부를 증류탑(93)의 탑정부에 환류시키고(라인(114)), 응축액의 다른 부분은 계 밖으로 배출한다(라인(115)). 또한, 제1 탈아세트알데히드탑(91)의 관출액인 요오드화메틸이 풍부한 잔액류, 추출탑(92)에서 얻어진 요오드화메틸이 풍부한 라피네이트(라인(108)), 및 제2 탈아세트알데히드탑(93)의 관출액인 물이 풍부한 잔액류는, 각각 라인(103, 111, 113)을 통하여 반응조(1)에 리사이클되거나, 또는 프로세스가 적당한 개소에 리사이클되어, 재이용된다. 예를 들어, 추출탑(92)에서 얻어진 요오드화메틸이 풍부한 라피네이트는 라인(110)을 통하여 증류탑(91)에 리사이클할 수 있다. 113의 액은 통상적으로 배수로서 외부로 배출된다. 콘덴서(91a, 93a)에서 응축되지 않은 가스(라인(106, 116))는 스크러버 시스템(8)에서 흡수 처리되거나, 또는 폐기 처분된다.
또한, 도 2의 플로우에 의해 상기 수상을 아세트알데히드 분리 제거 공정에서 처리하는 경우에는, 예를 들어 수상을 라인(101)을 통하여 증류탑(제1 탈아세트알데히드탑)(91)에 공급하여 증류하고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류(라인(102))와, 물이 풍부한 잔액류(라인(103))로 분리한다. 상기 오버헤드류를 콘덴서(91a)에서 응축시켜, 응축액의 일부를 증류탑(91)의 탑정부에 환류시키고(라인(104)), 응축액의 다른 부분을 추출탑(92)에 공급한다(라인(105)). 상기 추출탑(92)에 공급된 응축액은 라인(109)으로부터 도입된 물에 의해 추출 처리된다. 추출 처리에 의해 얻어진 추출액은 라인(107)을 통하여 증류탑(제2 탈아세트알데히드탑)(93)에 공급하여 증류하고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류(라인(112))와 물이 풍부한 잔액류(라인(113))로 분리한다. 그리고, 아세트알데히드가 풍부한 오버헤드류를 콘덴서(93a)에서 응축시켜, 응축액의 일부를 증류탑(93)의 탑정부에 환류시키고(라인(114)), 응축액의 다른 부분은 계 밖으로 배출한다(라인(115)). 또한, 제1 탈아세트알데히드탑(91)의 관출액인 물이 풍부한 잔액류, 추출탑(92)에서 얻어진 요오드화메틸이 풍부한 라피네이트(라인(108)), 및 제2 탈아세트알데히드탑(93)의 관출액인 물이 풍부한 잔액류는, 각각 라인(103, 111, 113)을 통하여 반응조(1)에 리사이클되거나, 또는 프로세스의 적당한 개소에 리사이클되어, 재이용된다. 예를 들어, 추출탑(92)에서 얻어진 요오드화메틸이 풍부한 라피네이트는 라인(110)을 통하여 증류탑(91)에 리사이클할 수 있다. 113의 액은 통상적으로 배수로서 외부로 배출된다. 콘덴서(91a, 93a)에서 응축되지 않은 가스(라인(106, 116))는 스크러버 시스템(8)에서 흡수 처리되거나, 또는 폐기 처분된다.
상기 물, 아세트산(AC), 요오드화메틸(MeI) 및 아세트알데히드(AD)를 적어도 포함하는 프로세스류에서 유래하는 아세트알데히드는, 상기 방법 이외에도, 추출 증류를 이용하여 분리 제거할 수도 있다. 예를 들어, 상기 프로세스류를 분액시켜 얻어진 유기상 및/또는 수상(투입액)을 증류탑(추출 증류탑)에 공급함과 함께, 증류탑 내의 요오드화메틸 및 아세트알데히드가 농축되는 농축 영역(예를 들어, 탑정으로부터 투입액 공급 위치까지의 공간)에 추출 용매(통상, 물)를 도입하고, 상기 농축 영역으로부터 강하하는 액(추출액)을 측류(사이드 커트류)로서 발취하고, 이 측류를 수상과 유기상으로 분액시켜, 상기 수상을 증류함으로써 아세트알데히드를 계 밖으로 배출할 수 있다. 또한, 증류탑 내에 비교적 많은 물이 존재하는 경우에는, 상기 추출 용매를 증류탑에 도입하지 않고, 상기 농축 영역으로부터 강하하는 액을 측류로서 발취해도 된다. 예를 들어, 이 증류탑에 상기 농축 영역으로부터 강하하는 액(추출액)을 받을 수 있는 유닛(침니 트레이 등)을 배치하고, 이 유닛에서 받은 액(추출액)을 측류로서 발취할 수 있다. 추출 용매의 도입 위치는 상기 투입액의 공급 위치보다도 상방이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탑정 부근이다. 측류의 발취 위치는, 탑의 높이 방향에 있어서, 추출 용매의 도입 위치보다도 하방이며, 상기 투입액의 공급 위치보다도 상방이 바람직하다. 이 방법에 의하면, 추출 용매(통상, 물)에 의해, 요오드화메틸과 아세트알데히드의 농축물로부터 아세트알데히드를 고농도로 추출할 수 있음과 함께, 추출 용매의 도입 부위와 사이드 커트 부위 사이를 추출 영역으로서 이용하므로, 소량의 추출 용매에 의해 아세트알데히드를 효율적으로 추출할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 추출 증류에 의한 추출액을 증류탑(추출 증류탑)의 탑저부로부터 발취하는 방법과 비교하여 증류탑의 단수를 대폭 저감시킬 수 있음과 함께, 증기 부하도 저감시킬 수 있다. 또한, 소량의 추출 용매를 사용하여, 상기 도 2의 탈알데히드 증류와 물 추출을 조합하는 방법보다도, 물 추출액 중의 아세트알데히드에 대한 요오드화메틸의 비율(MeI/AD비)을 작게 할 수 있으므로, 요오드화메틸의 계 밖으로의 손실을 억제할 수 있는 조건에서 아세트알데히드를 제거 가능하다. 상기 측류 중의 아세트알데히드 농도는, 상기 투입액 및 관출액(탑저액) 중의 아세트알데히드 농도보다도 현저히 높다. 또한, 상기 측류 중의 요오드화메틸에 대한 아세트알데히드의 비율은, 투입액 및 관출액 중의 요오드화메틸에 대한 아세트알데히드의 비율보다도 크다. 또한, 상기 측류를 분액시켜 얻어지는 유기상(요오드화메틸상)을 이 증류탑에 리사이클해도 된다. 이 경우, 상기 측류를 분액시켜 얻어지는 유기상의 리사이클 위치는, 탑의 높이 방향에 있어서 상기 측류 발취 위치보다도 하방이 바람직하고, 상기 투입액의 공급 위치보다도 상방이 바람직하다. 또한, 상기 프로세스류를 분액시켜 얻어진 유기상을 구성하는 성분(예를 들어 아세트산메틸 등)에 대한 혼화성 용매를 이 증류탑(추출 증류탑)에 도입해도 된다. 상기 혼화성 용매로서, 예를 들어 아세트산, 아세트산에틸 등을 들 수 있다. 상기 혼화성 용매의 도입 위치는, 탑의 높이 방향에 있어서, 상기 측류 발취 위치보다도 하방이 바람직하고, 상기 투입액의 공급 위치보다도 상방이 바람직하다. 또한, 상기 혼화성 용매의 도입 위치는, 상기 측류를 분액시켜 얻어지는 유기상을 이 증류탑에 리사이클하는 경우에는 그 리사이클 위치보다도 하방이 바람직하다. 상기 측류를 분액시켜 얻어지는 유기상을 증류탑에 리사이클하거나, 상기 혼화성 용매를 증류탑에 도입함으로써, 측류로서 발취되는 추출액 중의 아세트산메틸 농도를 저하시킬 수 있고, 상기 추출액을 분액시켜 얻어지는 수상 중의 아세트산메틸 농도를 저감시킬 수 있고, 이로 인해 수상으로의 요오드화메틸의 혼입을 억제할 수 있다.
상기 증류탑(추출 증류탑)의 이론단은, 예를 들어 1 내지 100단, 바람직하게는 2 내지 50단, 더욱 바람직하게는 3 내지 30단, 특히 바람직하게는 5 내지 20단이며, 종래의 탈아세트알데히드에 사용하는 증류탑이나 추출 증류탑의 80 내지 100단과 비교하여, 적은 단수로 효율적으로 아세트알데히드를 분리 제거할 수 있다. 추출 용매의 유량과 투입액(프로세스류를 분액시켜 얻어진 유기상 및/또는 수상)의 유량의 질량 비율(전자/후자)은, 0.0001/100 내지 100/100의 범위로부터 선택해도 되지만, 통상 0.0001/100 내지 20/100, 바람직하게는 0.001/100 내지 10/100, 보다 바람직하게는 0.01/100 내지 8/100, 더욱 바람직하게는 0.1/100 내지 5/100이다. 상기 증류탑(추출 증류탑)의 탑정 온도는, 예를 들어 15 내지 120℃, 바람직하게는 20 내지 90℃, 보다 바람직하게는 20 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 25 내지 70℃이다. 탑정 압력은, 절대 압력으로 예를 들어 0.1 내지 0.5MPa 정도이다. 상기 증류탑(추출 증류탑)의 다른 조건은, 종래의 탈아세트알데히드에 사용하는 증류탑이나 추출 증류탑과 동일해도 된다.
도 3은 상기 추출 증류를 이용한 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 일례를 나타내는 개략 흐름도이다. 이 예에서는, 상기 프로세스류를 분액시켜 얻어진 유기상 및/또는 수상(투입액)을 공급 라인(201)을 통하여 증류탑(94)의 중단(탑정과 탑저 사이의 위치)에 공급함과 함께, 탑정 부근으로부터 물을 라인(202)을 통하여 도입하고, 증류탑(94)(추출 증류탑) 내에서 추출 증류를 행한다. 증류탑(94)의 상기 투입액의 공급 위치보다 상방에는, 탑 내의 요오드화메틸 및 아세트알데히드가 농축되는 농축 영역으로부터 강하하는 액(추출액)을 받기 위한 침니 트레이(200)가 배치되어 있다. 이 추출 증류에 있어서는, 침니 트레이(200) 상의 액을 바람직하게는 전체량 발취하고, 라인(208)을 통하여 디캔터(95)에 도입하여 분액시킨다. 디캔터(95)에 있어서의 수상(아세트알데히드를 포함함)을 라인(212)을 통하여 냉각 쿨러(95a)에 도입하여 냉각시키고, 수상에 용해되어 있던 요오드화메틸을 2상 분리시켜, 디캔터(96)로써 분액시킨다. 디캔터(96)에 있어서의 수상을 라인(216)을 통하여 증류탑(97)(탈아세트알데히드탑)에 공급하여 증류하고, 탑정의 증기를 라인(217)을 통하여 콘덴서(97a)에 유도하여 응축시키고, 응축액(주로 아세트알데히드 및 요오드화메틸)의 일부는 증류탑(97)의 탑정에 환류시키고, 나머지는 폐기하거나, 또는 라인(220)을 통하여 증류탑(98)(추출 증류탑)에 공급한다. 증류탑(98)의 탑정 부근으로부터 물을 라인(222)을 통하여 도입하고, 추출 증류한다. 탑정의 증기는 라인(223)을 통하여 콘덴서(98a)에 유도하여 응축시키고, 응축액(주로 요오드화메틸)의 일부는 탑정부에 환류시키고, 나머지는 라인(226)을 통하여 반응계에 리사이클하지만, 계 밖으로 제거하는 경우도 있다. 디캔터(95)에 있어서의 유기상(요오드화메틸상)은, 바람직하게는 전체량을 라인(209, 210)을 통하여 증류탑(94)의 침니 트레이(200)의 위치로부터 하방으로 리사이클한다. 디캔터(95)의 수상의 일부 및 디캔터(96)의 유기상은, 각각 라인(213, 210), 라인(214, 210)을 통하여 증류탑(94)에 리사이클하지만, 리사이클하지 않는 경우도 있다. 디캔터(95)의 수상의 일부는 증류탑(94)에 있어서의 추출 용매(물)로서 이용해도 된다. 디캔터(96)의 수상의 일부는 라인(210)을 통하여 증류탑(94)에 리사이클해도 된다. 경우에 따라서(예를 들어, 상기 투입액 중에 아세트산메틸이 포함되어 있는 경우 등), 상기 프로세스류를 분액시켜 얻어진 유기상을 구성하는 성분(예를 들어 아세트산메틸 등)에 대한 혼화성 용매(아세트산, 아세트산에틸 등)를 라인(215)을 통하여 증류탑(94)에 투입하고, 증류 효율을 향상시킬 수도 있다. 혼화성 용매의 증류탑(94)으로의 공급 위치는 상기 투입액 공급부(라인(201)의 접속부)보다도 상방이면서 또한 리사이클 라인(210)의 접속부보다도 하방이다. 증류탑(94)의 관출액은 반응계에 리사이클한다. 증류탑(94)의 탑정의 증기는 라인(203)을 통하여 콘덴서(94a)에 유도하여 응축시키고, 응축액을 디캔터(99)로 분액시켜, 유기상은 라인(206)을 통하여 증류탑(94)의 탑정부에 환류시키고, 수상은 라인(207)을 통하여 디캔터(95)에 유도한다. 증류탑(97)의 관출액(물이 주성분)이나 증류탑(98)(추출 증류탑)의 관출액(소량의 아세트알데히드를 포함하는 물)은, 각각 라인(218, 224)을 통하여 계 밖으로 제거하거나, 반응계에 리사이클한다. 콘덴서(94a, 97a, 98a)에서 응축되지 않은 가스(라인(211, 221, 227))는 스크러버 시스템(8)에서 흡수 처리되거나, 또는 폐기 처분된다.
도 4는 상기 추출 증류를 이용한 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 다른 예를 나타내는 개략 흐름도이다. 이 예에서는, 증류탑(94)의 탑정의 증기 응축액을 홀드 탱크(100)에 유도하고, 그 전체량을 라인(206)을 통하여 증류탑(94)의 탑정부에 환류시킨다. 이 외에는 도 3의 예와 동일하다.
도 5는 상기 추출 증류를 이용한 아세트알데히드 분리 제거 시스템의 또 다른 예를 나타내는 개략 흐름도이다. 이 예에서는, 침니 트레이(200) 상의 액을 전체량 발취하고, 라인(208)을 통하여, 디캔터(95)를 거치지 않고, 직접 냉각 쿨러(95a)에 도입하여 냉각시키고, 디캔터(96)에 공급한다. 이 외에는 도 4의 예와 동일하다.
상기 도 1에 있어서, 콘덴서(3a)에서 발생하는 가스분은, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(3a)로부터 라인(32, 15)을 통하여 스크러버 시스템(8)에 공급된다. 스크러버 시스템(8)에 이른 가스분 중의 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등은, 스크러버 시스템(8)에서 흡수액에 흡수된다. 요오드화수소는 흡수액 중의 메탄올 또는 아세트산메틸과의 반응에 의해 요오드화메틸이 발생한다. 그리고, 당해 요오드화메틸 등의 유용 성분을 함유하는 액분이 스크러버 시스템(8)으로부터 리사이클 라인(48, 23)을 통하여 반응조(1)에 리사이클되어 재이용된다.
증류탑(3)의 탑저부로부터 발취되는 관출액은, 아세트산보다도 비점이 높은 성분(고비점 성분)을 증류탑(3)으로부터의 상기 오버헤드류 및 측류와 비교하여 많이 포함하고, 예를 들어 프로피온산, 및 비말 동반의 상술한 촉매나 조촉매를 포함한다. 이 관출액에는, 아세트산, 요오드화메틸, 아세트산메틸 및 물 등도 포함된다. 본 실시 형태에서는, 이러한 관출액의 일부는, 라인(25, 26)을 통하여 증발조(2)에 연속적으로 도입되어 리사이클되고, 관출액의 다른 일부는, 라인(25, 23)을 통하여 반응조(1)에 연속적으로 도입되어 리사이클된다.
증류탑(3)으로부터 측류로서 연속적으로 발취되는 제1 아세트산류는, 증류탑(3)에 연속적으로 도입되는 증기류보다도 아세트산이 풍부화되어 있다. 즉, 제1 아세트산류의 아세트산 농도는 상기 증기류의 아세트산 농도보다도 높다. 제1 아세트산류의 아세트산 농도는, 예를 들어 90 내지 99.9질량％, 바람직하게는 93 내지 99질량％이다. 또한, 제1 아세트산류는, 아세트산에 더하여, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드, 포름산 및 프로피온산, 그리고 요오드화에틸, 요오드화프로필, 요오드화부틸, 요오드화헥실 및 요오드화데실 등의 요오드화알킬 등을 포함한다. 제1 아세트산류에 있어서, 요오드화메틸 농도는, 예를 들어 0.1 내지 8질량％, 바람직하게는 0.2 내지 5질량％, 물 농도는, 예를 들어 0.1 내지 8질량％, 바람직하게는 0.2 내지 5질량％, 아세트산메틸 농도는, 예를 들어 0.1 내지 8질량％, 바람직하게는 0.2 내지 5질량％이다. 또한, 제1 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도는, 예를 들어 0.2 내지 10000질량ppb, 통상 1 내지 1000질량ppb이며, 2 내지 100질량ppb(예를 들어 3 내지 50질량ppb)인 것이 많다. 또한, 증류탑(3)에 대한 라인(27)의 연결 위치는, 증류탑(3)의 높이 방향에 있어서, 도시되어 있는 바와 같이, 증류탑(3)에 대한 라인(21)의 연결 위치보다 상방이어도 되지만, 증류탑(3)에 대한 라인(21)의 연결 위치보다 하방이어도 되고, 증류탑(3)에 대한 라인(21)의 연결 위치와 동일해도 된다. 증류탑(3)으로부터의 제1 아세트산류는, 소정의 유량으로 연속적으로, 라인(27)을 통하여 다음 증류탑(5)에 도입된다. 라인(27)의 재질 증류탑(5)의 재질(적어도 접액, 접가스부의 재질)은 스테인리스강이어도 되지만, 요오드화수소나 아세트산에 의한 배관 내부의 부식을 억제하기 위해서, 니켈기 합금이나 지르코늄 등의 고내부식성 금속으로 하는 것이 바람직하다.
라인(27)을 통류하는 제1 아세트산류에, 라인(55)(수산화칼륨 도입 라인)을 통해서 수산화칼륨을 공급 내지 첨가할 수 있다. 수산화칼륨은, 예를 들어 수용액 등의 용액으로서 공급 내지 첨가할 수 있다. 제1 아세트산류에 대한 수산화칼륨의 공급 내지 첨가에 의해 제1 아세트산류 중의 요오드화수소를 감소시킬 수 있다. 구체적으로는, 요오드화수소는 수산화칼륨과 반응하여 요오드화칼륨과 물이 발생한다. 그에 의해, 요오드화수소에서 기인하는 증류탑 등의 장치의 부식을 저감시킬 수 있다. 또한, 수산화칼륨은 본 프로세스에 있어서 요오드화수소가 존재하는 적절한 장소에 공급 내지 첨가할 수 있다. 또한, 프로세스 중에 첨가된 수산화칼륨은 아세트산과도 반응하여 아세트산칼륨을 발생시킨다.
증류탑(5)은 제2 증류 공정을 행하기 위한 유닛이며, 본 실시 형태에서는 소위 탈수탑에 위치 부여된다. 제2 증류 공정은, 증류탑(5)에 연속적으로 도입되는 제1 아세트산류를 증류 처리하여 아세트산을 더 정제하기 위한 공정이다. 본 발명에서는, 증류탑(5)의 재질(적어도 접액, 접가스부의 재질)을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 한다. 이러한 재질을 사용함으로써, 요오드화수소나 아세트산에 의한 증류탑 내부의 부식을 억제할 수 있어, 부식 금속 이온의 용출을 억제할 수 있다.
증류탑(5)의 투입액은, 제1 아세트산류의 적어도 일부(라인(27))를 포함하고 있고, 제1 아세트산류 이외의 흐름[예를 들어 하류 공정으로부터의 리사이클류(예를 들어 라인(42))]이 부가되어 있어도 된다. 본 발명에서는, 증류탑(5)의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 한다. 증류탑(5)의 재질을 상기 특정한 재질로 하며 또한 증류탑(5)으로의 투입액 중의 금속 이온 농도를 상기 범위로 제어함으로써, 이 공정에서 얻어지는 정제 아세트산 중의 부식 금속 농도를 현저하게 저감시킬 수 있고, 나아가서는 이후의 흡착 제거 공정에 제공하는 아세트산 중의 금속 농도도 저감시킬 수 있어, 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 증류탑(5)의 투입액 중의 철 이온 농도는 바람직하게는 9000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 5000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 800질량ppb 미만(예를 들어 400질량ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 크롬 이온 농도는 바람직하게는 4000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 750질량ppb 미만, 특히 400질량ppb 미만(예를 들어 200ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 니켈 이온 농도는 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 250질량ppb 미만(예를 들어 150질량ppb 미만)이다. 상기 투입액 중의 몰리브덴 이온 농도는 바람직하게는 1700질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1200질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 700질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 350질량ppb 미만, 특히 170질량ppb 미만이다. 또한, 상기 투입액 중의 아연 이온 농도는, 예를 들어 1000질량ppb 미만, 바람직하게는 800질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 650질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 200질량ppb 미만이다. 또한, 상기 투입액 중의 요오드화헥실 농도는, 예를 들어 0.2 내지 10000질량ppb, 통상 1 내지 1000질량ppb이며, 2 내지 100질량ppb(예를 들어 3 내지 50질량ppb, 특히 5 내지 40질량ppb)인 것이 많다.
증류탑(5)은, 예를 들어 붕단탑 및 충전탑 등의 정류탑을 포함한다. 증류탑(5)으로서 붕단탑을 채용하는 경우, 그 이론단은 예를 들어 5 내지 50단이며, 환류비는 이론 단수에 따라서 예를 들어 0.2 내지 3000이다.
제2 증류 공정에 있는 증류탑(5)의 내부에 있어서, 탑정 압력은, 예를 들어 0.10 내지 0.28MPa(게이지압), 바람직하게는 0.15 내지 0.23MPa(게이지압), 더욱 바람직하게는 0.17 내지 0.21MPa(게이지압)이다. 탑저 압력은 탑정 압력보다 높고, 예를 들어 0.13 내지 0.31MPa(게이지압), 바람직하게는 0.18 내지 0.26MPa(게이지압), 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.24MPa(게이지압)이다. 제2 증류 공정에 있는 증류탑(5)의 내부에 있어서, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만인 것이 바람직하다. 탈수탑의 탑정 온도 및 탑저 온도를 상기 범위로 함으로써, 요오드화수소나 아세트산에 의한 증류탑 내부의 부식이 보다 억제되어, 부식 금속 이온의 용출을 보다 억제할 수 있다. 탑정 온도는, 보다 바람직하게는 163℃ 미만, 더욱 바람직하게는 161℃ 미만, 특히 바람직하게는 160℃ 미만이고, 특히 155℃ 미만이 바람직하다. 탑정 온도의 하한은, 예를 들어 110℃이다. 탑저 온도는, 보다 바람직하게는 173℃ 미만, 더욱 바람직하게는 171℃ 미만, 특히 바람직하게는 166℃ 미만이다. 탑저 온도의 하한은, 예를 들어 120℃이다.
탈수탑에 있어서의 물의 농축 분리 효율을 확보하기 위해서, 탈수탑의 투입액 공급단(투입단)과 탑정 증기 발취단의 단 간격(단수)은, 실제 단수로 1단 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3단 이상, 더욱 바람직하게는 5단 이상, 특히 바람직하게는 8단 이상(그 중에서도 10단 이상)이다.
증류탑(5)의 탑정부로부터는, 오버헤드류로서의 증기가 라인(33)에 연속적으로 발취된다. 증류탑(5)의 탑저부로부터는, 관출액이 라인(34)에 연속적으로 발취된다. 5b는 리보일러이다. 증류탑(5)에 있어서의 탑정부와 탑저부 사이의 높이 위치로부터, 측류(액체 또는 기체)가 라인(34)에 연속적으로 발취되어도 된다.
증류탑(5)의 탑정부로부터 발취되는 증기는, 아세트산보다도 비점이 낮은 성분(저비점 성분)을 증류탑(5)으로부터의 상기 관출액과 비교하여 많이 포함하고, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함한다. 이러한 증기는, 라인(33)을 통하여 콘덴서(5a)에 연속적으로 도입된다.
콘덴서(5a)는 증류탑(5)으로부터의 증기를, 냉각하여 부분적으로 응축시킴으로써 응축분과 가스분으로 나눈다. 응축분은, 예를 들어 물 및 아세트산 등을 포함한다. 응축분의 일부는, 콘덴서(5a)로부터 라인(35)을 통하여 증류탑(5)에 연속적으로 환류된다. 응축분의 다른 일부는, 콘덴서(5a)로부터 라인(35, 36, 23)을 통하여 반응조(1)에 연속적으로 도입되어, 리사이클된다. 또한, 콘덴서(5a)에서 발생하는 가스분은, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(5a)로부터 라인(37, 15)을 통하여 스크러버 시스템(8)에 공급된다. 스크러버 시스템(8)에 이른 가스분 중의 요오드화수소는, 스크러버 시스템(8)에서 흡수액에 흡수되어, 흡수액 중의 요오드화수소와 메탄올 또는 아세트산메틸의 반응에 의해 요오드화메틸이 발생하고, 그리고 당해 요오드화메틸 등의 유용 성분을 함유하는 액분이 스크러버 시스템(8)으로부터 리사이클 라인(48, 23)을 통하여 반응조(1)에 리사이클되어 재이용된다.
증류탑(5)의 탑저부로부터 발취되는 관출액(또는 측류)은, 아세트산보다도 비점이 높은 성분(고비점 성분)을 증류탑(5)으로부터의 상기 오버헤드류와 비교하여 많이 포함하고, 예를 들어 프로피온산, 아세트산칼륨(라인(27) 등에 수산화칼륨을 공급한 경우), 및 비말 동반의 상술한 촉매나 조촉매 등을 포함한다. 이 관출액에는 아세트산도 포함될 수 있다. 이러한 관출액은 라인(34)을 통해서 제2 아세트산류를 이루고 다음의 증류탑(6)에 연속적으로 도입되게 된다.
제2 아세트산류는, 증류탑(5)에 연속적으로 도입되는 제1 아세트산류보다도 아세트산이 풍부화되어 있다. 즉, 제2 아세트산류의 아세트산 농도는 제1 아세트산류의 아세트산 농도보다도 높다. 제2 아세트산류의 아세트산 농도는, 제1 아세트산류의 아세트산 농도보다 높은 한에 있어서, 예를 들어 99.1 내지 99.99질량％이다. 또한, 제2 아세트산류는, 상기한 바와 같이 아세트산에 더하여, 예를 들어 프로피온산, 요오드화수소 등을 포함할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 측류를 발취하는 경우, 증류탑(5)으로부터의 측류의 발취 위치는, 증류탑(5)의 높이 방향에 있어서, 증류탑(5)으로의 제1 아세트산류의 도입 위치보다도 낮다.
본 발명에서는, 탈수탑의 재질을 특정한 재질로 하고, 탈수탑 투입액 중의 금속 이온 농도를 특정값 이하로 하므로, 탈수탑의 측류 또는 관출류로서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 금속 이온 농도를 현저하게 저감시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 아세트산류 중의 철 이온 농도는, 예를 들어 21000질량ppb 미만, 바람직하게는 16000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 6000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 200질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 크롬 이온 농도는, 예를 들어 7100질량ppb 미만, 바람직하게는 5000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 100질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 니켈 이온 농도는, 예를 들어 4000질량ppb 미만, 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1800질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 700질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 70질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 몰리브덴 이온 농도는, 예를 들어 3000질량ppb 미만, 바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 50질량ppb 미만이다. 제2 아세트산류 중의 아연 이온 농도는, 예를 들어 1000질량ppb 미만, 바람직하게는 850질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 710질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 150질량ppb 미만이다. 또한, 제2 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도는, 예를 들어 0.2 내지 10000질량ppb, 통상 1 내지 1000질량ppb이며, 2 내지 100질량ppb(예를 들어 3 내지 50질량ppb, 특히 5 내지 40질량ppb)인 것이 많다.
라인(34)을 통류하는 제2 아세트산류에, 라인(56)(수산화칼륨 도입 라인)을 통해서 수산화칼륨을 공급 내지 첨가할 수 있다. 수산화칼륨은, 예를 들어 수용액 등의 용액으로서 공급 내지 첨가할 수 있다. 제2 아세트산류에 대한 수산화칼륨의 공급 내지 첨가에 의해 제2 아세트산류 중의 요오드화수소를 감소시킬 수 있다. 구체적으로는, 요오드화수소는 수산화칼륨과 반응하여 요오드화칼륨과 물이 발생한다. 그에 의해, 요오드화수소에서 기인하는 증류탑 등의 장치의 부식을 저감시킬 수 있다.
증류탑(6)은 제3 증류 공정을 행하기 위한 유닛이며, 본 실시 형태에서는 소위 탈고비탑에 위치 부여된다. 제3 증류 공정은, 증류탑(6)에 연속적으로 도입되는 제2 아세트산류를 정제 처리하여 아세트산을 더 정제하기 위한 공정이다. 증류탑(6)은, 예를 들어 붕단탑 및 충전탑 등의 정류탑을 포함한다. 증류탑(6)으로서 붕단탑을 채용하는 경우, 그 이론단은 예를 들어 5 내지 50단이며, 환류비는 이론 단수에 따라서 예를 들어 0.2 내지 3000이다. 제3 증류 공정에 있는 증류탑(6)의 내부에 있어서, 탑정 압력은 예를 들어 -100 내지 150kPa(게이지압)로 설정되고, 탑저 압력은 탑정 압력보다 높고, 예를 들어 -90 내지 180kPa(게이지압)로 설정된다. 제3 증류 공정에 있는 증류탑(6)의 내부에 있어서, 탑정 온도는, 예를 들어 설정 탑정 압력에서의 물의 비점보다 높고 또한 아세트산의 비점보다 낮은 온도이며 50 내지 150℃로 설정되고, 탑저 온도는, 예를 들어 설정 탑저 압력에서의 아세트산의 비점보다 높은 온도이며 70 내지 160℃로 설정된다.
증류탑(6)의 탑정부로부터는, 오버헤드류로서의 증기가 라인(38)에 연속적으로 발취된다. 증류탑(6)의 탑저부로부터는, 관출액이 라인(39)에 연속적으로 발취된다. 6b는 리보일러이다. 증류탑(6)에 있어서의 탑정부와 탑저부 사이의 높이 위치로부터는, 측류(액체 또는 기체)가 라인(46)에 연속적으로 발취된다. 증류탑(6)의 높이 방향에 있어서, 증류탑(6)에 대한 라인(46)의 연결 위치는, 도시되어 있는 바와 같이, 증류탑(6)에 대한 라인(34)의 연결 위치보다 상방이어도 되지만, 증류탑(6)에 대한 라인(34)의 연결 위치보다 하방이어도 되고, 증류탑(6)에 대한 라인(34)의 연결 위치와 동일해도 된다.
증류탑(6)의 탑정부로부터 발취되는 증기는, 아세트산보다도 비점이 낮은 성분(저비점 성분)을 증류탑(6)으로부터의 상기 관출액과 비교하여 많이 포함하고, 아세트산 이외에도, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 디메틸에테르, 메탄올 및 포름산 등을 포함한다. 이러한 증기는, 라인(38)을 통하여 콘덴서(6a)에 연속적으로 도입된다.
콘덴서(6a)는 증류탑(6)으로부터의 증기를, 냉각하여 부분적으로 응축시킴으로써 응축분과 가스분으로 나눈다. 응축분은 아세트산 이외에도, 예를 들어 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 디메틸에테르, 메탄올 및 포름산 등을 포함한다. 응축분의 적어도 일부에 대하여는, 콘덴서(6a)로부터 라인(40)을 통하여 증류탑(6)에 연속적으로 환류된다. 응축분의 일부(유출분)에 대하여는, 콘덴서(6a)로부터 라인(40, 41, 42)을 통해서, 증류탑(5)에 도입되기 전의 라인(27) 중의 제1 아세트산류에 리사이클하는 것이 가능하다. 이것과 함께 또는 이것 대신에, 응축분의 일부(유출분)에 대하여는, 콘덴서(6a)로부터 라인(40, 41, 43)을 통해서, 증류탑(3)에 도입되기 전의 라인(21) 중의 증기류에 리사이클하는 것이 가능하다. 또한, 응축분의 일부(유출분)에 대하여는, 콘덴서(6a)로부터 라인(40, 44, 23)을 통해서, 반응조(1)에 리사이클해도 된다. 또한, 콘덴서(6a)로부터의 유출분의 일부에 대하여는, 전술한 바와 같이, 스크러버 시스템(8)에 공급하여 당해 시스템 내에서 흡수액으로서 사용하는 것이 가능하다. 스크러버 시스템(8)에서는, 유용분을 흡수한 후의 가스분은 장치 밖으로 배출되고, 그리고 유용 성분을 포함하는 액분이 스크러버 시스템(8)으로부터 리사이클 라인(48, 23)을 통하여 반응조(1)에 도입 내지 리사이클되어 재이용된다. 덧붙여, 콘덴서(6a)로부터의 유출분의 일부에 대하여는, 장치 내에서 가동하는 각종 펌프(도시 생략)와 도시하지 않은 라인을 통하여 유도하여 당해 펌프의 시일액으로서 사용해도 된다. 또한 덧붙여, 콘덴서(6a)로부터의 유출분의 일부에 대하여는, 라인(40)에 부설되는 발취 라인을 통해서, 정상적으로 장치 밖으로 발취해도 되고, 비정상적으로 필요 시에 있어서 장치 밖으로 발취해도 된다. 응축분의 일부(유출분)가 증류탑(6)에서의 증류 처리계로부터 제거되는 경우, 그 유출분의 양(유출량)은, 콘덴서(6a)에서 발생하는 응축액의 예를 들어 0.01 내지 30질량％이며, 바람직하게는 0.1 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5질량％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3질량％이다. 한편, 콘덴서(6a)에서 발생하는 가스분은, 예를 들어 일산화탄소, 수소, 메탄, 이산화탄소, 질소, 산소, 요오드화메틸, 요오드화수소, 물, 아세트산메틸, 아세트산, 디메틸에테르, 메탄올, 아세트알데히드 및 포름산 등을 포함하고, 콘덴서(6a)로부터 라인(45, 15)을 통하여 스크러버 시스템(8)에 공급된다.
증류탑(6)의 탑저부로부터 라인(39)을 통하여 발취되는 관출액은, 아세트산보다도 비점이 높은 성분(고비점 성분)을 증류탑(6)으로부터의 상기 오버헤드류와 비교하여 많이 포함하고, 예를 들어 프로피온산, 아세트산칼륨 등의 아세트산염(라인(34) 등에 수산화칼륨 등의 알칼리를 공급한 경우) 등을 포함한다. 또한, 증류탑(6)의 탑저부로부터 라인(39)을 통하여 발취되는 관출액은, 이 아세트산 제조 장치의 구성 부재의 내벽에서 발생하여 유리된 금속 등의 부식 금속 등, 및 부식성 요오드에서 유래하는 요오드와 당해 부식 금속 등의 화합물도 포함한다. 이러한 관출액은, 본 실시 형태에서는 아세트산 제조 장치 밖으로 배출된다.
증류탑(6)으로부터 라인(46)에 연속적으로 발취되는 측류는, 제3 아세트산류로서, 다음 이온 교환 수지탑(7)에 연속적으로 도입되게 된다. 이 제3 아세트산류는, 증류탑(6)에 연속적으로 도입되는 제2 아세트산류보다도 아세트산이 풍부화되어 있다. 즉, 제3 아세트산류의 아세트산 농도는 제2 아세트산류의 아세트산 농도보다도 높다. 제3 아세트산류의 아세트산 농도는, 제2 아세트산류의 아세트산 농도보다 높은 한에 있어서, 예를 들어 99.8 내지 99.999질량％이다. 또한, 제3 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도는, 예를 들어 0.2 내지 10000질량ppb, 통상 1 내지 1000질량ppb이며, 2 내지 100질량ppb(예를 들어 3 내지 50질량ppb, 특히 5 내지 40질량ppb)인 것이 많다. 본 실시 형태에서는, 증류탑(6)으로부터의 측류의 발취 위치는, 증류탑(6)의 높이 방향에 있어서, 증류탑(6)으로의 제2 아세트산류의 도입 위치보다도 높다. 다른 실시 형태에서는, 증류탑(6)으로부터의 측류의 발취 위치는, 증류탑(6)의 높이 방향에 있어서, 증류탑(6)으로의 제2 아세트산류의 도입 위치와 동일하거나 그것보다도 낮다. 또한, 증류탑(6)은 단증류기(증발기)로도 대용 가능하고, 또한 증류탑(5)에서 불순물 제거를 충분히 행하면, 증류탑(6)은 생략할 수 있다.
이온 교환 수지탑(7)은 흡착 제거 공정을 행하기 위한 정제 유닛이다. 이 흡착 제거 공정은, 이온 교환 수지탑(7)에 연속적으로 도입되는 제3 아세트산류에 미량 포함되는 주로 요오드화알킬(예를 들어, 요오드화에틸, 요오드화프로필, 요오드화부틸, 요오드화헥실, 요오드화데실 등)을 흡착 제거하여 아세트산을 더 정제하기 위한 공정이다. 이온 교환 수지탑(7)에 있어서는, 요오드화알킬에 대한 흡착능을 갖는 이온 교환 수지가 탑 내에 충전되어 이온 교환 수지 바닥을 이룬다. 그러한 이온 교환 수지로서는, 예를 들어 교환기인 술폰산기, 카르복실기, 포스폰산기 등에 있어서의 탈리성 프로톤의 일부가 은이나 구리 등의 금속으로 치환된 양이온 교환 수지를 들 수 있다. 흡착 제거 공정에서는, 예를 들어 이러한 이온 교환 수지가 충전된 이온 교환 수지탑(7)의 내부를 제3 아세트산류(액체)가 통류하고, 그 통류 과정에 있어서, 제3 아세트산류 중의 요오드화알킬 등의 불순물이 이온 교환 수지에 흡착되어 제3 아세트산류로부터 제거된다. 흡착 제거 공정에 있는 이온 교환 수지탑(7)에 있어서, 내부 온도는 예를 들어 18 내지 100℃이고, 아세트산류의 통액 속도[수지 용적 1m3당 아세트산 처리량(m3/h)]는, 예를 들어 3 내지 15m3/h·m3(수지 용적)이다.
이온 교환 수지탑(7)의 하단부로부터 라인(47)에 제4 아세트산류가 연속적으로 도출된다. 제4 아세트산류의 아세트산 농도는 제3 아세트산류의 아세트산 농도보다도 높다. 즉, 제4 아세트산류는, 이온 교환 수지탑(7)에 연속적으로 도입되는 제3 아세트산류보다도 아세트산이 풍부화되어 있다. 제4 아세트산류의 아세트산 농도는, 제3 아세트산류의 아세트산 농도보다 높은 한에 있어서 예를 들어 99.9 내지 99.999질량％ 또는 그 이상이다. 또한, 제4 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도는, 통상 1질량ppb 이하이지만, 예를 들어 0 내지 30질량ppb, 특히 0.01 내지 10질량ppb(예를 들어 0.1 내지 5질량ppb)여도 된다. 본 제조 방법에 있어서는, 이 제4 아세트산류를 도시하지 않은 제품 탱크에 저류할 수 있다.
이 아세트산 제조 장치에 있어서는, 이온 교환 수지탑(7)으로부터의 상기 제4 아세트산류를 더 정제하기 위한 정제 유닛으로서, 증류탑인 소위 제품탑 내지 마무리탑이 마련되어도 된다. 그러한 제품탑이 마련되는 경우, 당해 제품탑은, 예를 들어 붕단탑 및 충전탑 등의 정류탑을 포함한다. 제품탑으로서 붕단탑을 채용하는 경우, 그 이론단은 예를 들어 5 내지 50단이며, 환류비는 이론 단수에 따라서 예를 들어 0.5 내지 3000이다. 정제 공정에 있는 제품탑의 내부에 있어서, 탑정 압력은 예를 들어 -195 내지 150kPa(게이지압)로 설정되고, 탑저 압력은 탑정 압력보다 높고, 예를 들어 -190 내지 180kPa(게이지압)로 설정된다. 제품탑의 내부에 있어서, 탑정 온도는, 예를 들어 설정 탑정 압력에서의 물의 비점보다 높고 또한 아세트산의 비점보다 낮은 온도이며 50 내지 150℃로 설정되고, 탑저 온도는, 예를 들어 설정 탑저 압력에서의 아세트산의 비점보다 높은 온도이며 70 내지 160℃로 설정된다. 또한, 제품탑 내지 마무리탑은 단증류기(증발기)로도 대용 가능하다.
제품탑을 마련하는 경우, 이온 교환 수지탑(7)으로부터의 제4 아세트산류(액체)의 전부 또는 일부가, 제품탑에 대하여 연속적으로 도입된다. 그러한 제품탑의 탑정부로부터는, 미량의 저비점 성분(예를 들어, 요오드화메틸, 물, 아세트산메틸, 디메틸에테르, 크로톤알데히드, 아세트알데히드 및 포름산 등)을 포함하는 오버헤드류로서의 증기가 연속적으로 발취된다. 이 증기는, 소정의 콘덴서에서 응축분과 가스분으로 나뉘어진다. 응축분의 일부는 제품탑에 연속적으로 환류되어, 응축분의 다른 일부는 반응조(1)에 리사이클되거나, 계 밖으로 폐기되거나, 또는 그 양쪽이어도 되고, 가스분은 스크러버 시스템(8)에 공급된다. 제품탑의 탑저부로부터는, 미량의 고비점 성분을 포함하는 관출액이 연속적으로 발취되고, 이 관출액은, 예를 들어 증류탑(6)에 도입되기 전의 라인(34) 중의 제2 아세트산류에 리사이클된다. 제품탑에 있어서의 탑정부와 탑저부 사이의 높이 위치로부터는, 측류(액체)가 제5 아세트산류로서 연속적으로 발취된다. 제품탑으로부터의 측류의 발취 위치는, 제품탑의 높이 방향에 있어서, 예를 들어 제품탑으로의 제4 아세트산류의 도입 위치보다도 낮다. 제5 아세트산류는, 제품탑에 연속적으로 도입되는 제4 아세트산류보다도 아세트산이 풍부화되어 있다. 즉, 제5 아세트산류의 아세트산 농도는 제4 아세트산류의 아세트산 농도보다도 높다. 제5 아세트산류의 아세트산 농도는, 제4 아세트산류의 아세트산 농도보다 높은 한에 있어서 예를 들어 99.9 내지 99.999질량％ 또는 그 이상이다. 또한, 제5 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도는, 통상 1질량ppb 이하이지만, 예를 들어 0 내지 30질량ppb, 특히 0.01 내지 10질량ppb(예를 들어 0.1 내지 5질량ppb)여도 된다. 이 제5 아세트산류는, 예를 들어 도시하지 않은 제품 탱크에 저류된다. 또한, 이온 교환 수지탑(7)은 증류탑(6)의 하류에 설치하는 대신에(또는 그에 추가로), 제품탑의 하류에 설치하어, 제품탑에서 나오는 아세트산류를 처리해도 된다.
실시예
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, ％, ppm, ppb는 모두 질량 기준이다. 또한, 물 농도는 칼 피셔 수분 측정법, 금속 이온 농도는 ICP 분석(또는 원자 흡광 분석), 기타 성분의 농도는 가스 크로마토그래피에 의해 측정하였다.
비교예 1
아세트산 제조에 있어서의 연속 반응 프로세스에 있어서, 메탄올과 일산화탄소를 카르보닐화 반응기에서 연속적으로 반응시켜, 상기 반응기로부터의 반응 혼합물을 플래셔에 연속적으로 공급하고, 플래시 증류에 의해 생성된 아세트산, 아세트산메틸, 요오드화메틸, 물 및 요오드화수소를 적어도 포함하는 휘발성 성분을 제1 증류탑(탈저비탑)에 공급하고, 오버헤드로서 제1 저비점 성분을 분리하고, 아세트산보다 비점이 높은 성분을 많이 포함하는 흐름을 탑저로부터 관출액으로서 분리하였다. 오버헤드액(제1 저비점 성분)은 직접 반응기에 리사이클하고, 탑저로부터의 관출액은 플래셔의 관출액과 혼합하여 반응기에 리사이클하였다. 그리고 상기 제1 증류탑의 측류로부터 제1 액상 유분을 발취하고, 스테인리스제(SUS316: Mn 2％ 이하, Ni 10 내지 14％, Cr 16 내지 18％, Mo 2 내지 3％, Fe 50％ 이상)의 재질을 포함하는 배관을 통해서, SUS316의 재질을 포함하는 제2 증류탑(탈수탑)(실제 단수: 50단, 투입단과 탑정 증기 발취단의 단 간격: 실제 단으로 15단)에 연속적으로 투입하였다. 상기 제1 액상 유분의 조성은, 요오드화메틸 2％, 아세트산메틸 2％, 물 1％, 철 이온 9100ppb, 크롬 이온 4000ppb, 니켈 이온 2500ppb, 몰리브덴 이온 1700ppb, 아연 이온 410ppb, 요오드화헥실 51ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이다. 탈수탑에서는, 탑정 온도 165℃, 탑저 온도 175℃의 조건에서 증류하고, 물을 포함한 제2 저비점 성분을 탑정에 농축하고, 제2 액상 유분(정제 아세트산)을 관출액으로서 얻었다. 탑정으로부터의 유출액은 반응기에 리사이클하였다. 탈수탑으로의 투입량을 1이라 하였을 때, 관출액의 양은 0.7, 탑정으로부터의 유출액의 양은 0.3이었다. 관출액의 조성은 물 500ppm, 철 이온 21000ppb, 크롬 이온 8300ppb, 니켈 이온 5200ppb, 몰리브덴 이온 2800ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 50ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 관출액을 40 내지 50℃로 냉각시킨 후, 길이 2m의 은 치환 이온 교환 수지(IER) 칼럼을 통해서, 아세트산 중의 요오드화헥실을 흡착 제거하였다. 관출액의 통액 속도[수지 용적 1m3당 관출액 처리량(m3/h)]는 3.8m3/h·m3(수지 용적)였다. 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 41ppb, 철 이온 농도는 100ppb, 크롬 이온 농도는 15ppb, 니켈 이온 농도는 10ppb, 몰리브덴 이온 농도는 6ppb, 아연 이온 농도는 7ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명(수지 출구의 요오드화헥실 농도가 5ppb를 초과할 때까지의 운전 시간)은 1.2년이었다.
비교예 2
탈수탑의 재질을 니켈기 합금[하스텔로이 B2(HB2): Mo 28％, Ni 69％, Cr 1％ 이하, Fe 2％ 이하, Co 1％ 이하, Mn 1％ 이하]로 변경하고, 탈수탑의 조작 조건을 탑정 온도 160℃, 탑저 온도 170℃로 하고, 탈수탑에 공급하는 투입액의 조성을 요오드화메틸 2％, 아세트산메틸 2％, 물 1％, 철 이온 13700ppb, 크롬 이온 6000ppb, 니켈 이온 3800ppb, 몰리브덴 이온 2600ppb, 아연 이온 620ppb, 요오드화헥실 51ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)으로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 490ppm, 철 이온 19700ppb, 크롬 이온 8700ppb, 니켈 이온 7000ppb, 몰리브덴 이온 4300ppb, 아연 이온 890ppb, 요오드화헥실 51ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 30ppb, 철 이온 농도는 80ppb, 크롬 이온 농도는 16ppb, 니켈 이온 농도는 15ppb, 몰리브덴 이온 농도는 9ppb, 아연 이온 농도는 9ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 1.1년이었다.
비교예 3
탈수탑의 조작 조건을 탑정 온도 160℃, 탑저 온도 170℃로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 490ppm, 철 이온 19800ppb, 크롬 이온 7900ppb, 니켈 이온 4900ppb, 몰리브덴 이온 2700ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 49ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 34ppb, 철 이온 농도는 85ppb, 크롬 이온 농도는 14ppb, 니켈 이온 농도는 9ppb, 몰리브덴 이온 농도는 7ppb, 아연 이온 농도는 5ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 1.2년이었다.
실시예 1
탈수탑의 재질을 니켈기 합금[하스텔로이 B2(HB2): Mo 28％, Ni 69％, Cr 1％ 이하, Fe 2％ 이하, Co 1％ 이하, Mn 1％ 이하]으로 변경하고, 탈수탑의 조작 조건을 탑정 온도 160℃, 탑저 온도 170℃로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 490ppm, 철 이온 13200ppb, 크롬 이온 5800ppb, 니켈 이온 5200ppb, 몰리브덴 이온 3100ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 52ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 18ppb, 철 이온 농도는 25ppb, 크롬 이온 농도는 9ppb, 니켈 이온 농도는 8ppb, 몰리브덴 이온 농도는 6ppb, 아연 이온 농도는 7ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 1.8년이었다.
실시예 2
제1 증류탑(탈저비탑)의 측류로부터 발취한 제1 액상 유분을, 니켈기 합금[하스텔로이 B2(HB2)]의 재질을 포함하는 배관을 통하여 얻은, 요오드화메틸 2％, 아세트산메틸 2％, 물 1％, 철 이온 500ppb, 크롬 이온 280ppb, 니켈 이온 190ppb, 몰리브덴 이온 110ppb, 아연 이온 410ppb, 요오드화헥실 51ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)의 혼합액을 탈수탑에 공급하는 투입액으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 490ppm, 철 이온 770ppb, 크롬 이온 420ppb, 니켈 이온 1900ppb, 몰리브덴 이온 800ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 50ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 5ppb, 철 이온 농도는 6ppb, 크롬 이온 농도는 6ppb, 니켈 이온 농도는 7ppb, 몰리브덴 이온 농도는 4ppb, 아연 이온 농도는 4ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 6.1년이었다.
실시예 3
탈수탑의 재질을 니켈기 합금[하스텔로이 C(HC276): Mo 16％, Ni 57％ 전후, Cr 16％, Fe 5％, Co 2.5％ 이하, Mn 1％ 이하]으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 520ppm, 철 이온 13300ppb, 크롬 이온 6400ppb, 니켈 이온 5800ppb, 몰리브덴 이온 3100ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 48ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 16ppb, 철 이온 농도는 28ppb, 크롬 이온 농도는 12ppb, 니켈 이온 농도는 13ppb, 몰리브덴 이온 농도는 7ppb, 아연 이온 농도는 4ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 1.7년이었다.
실시예 4
탈수탑의 조작 조건을 탑정 온도 155℃, 탑저 온도 165℃로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일한 실험을 행하였다.
탈수탑의 관출액의 조성은 물 490ppm, 철 이온 13100ppb, 크롬 이온 5800ppb, 니켈 이온 3600ppb, 몰리브덴 이온 2500ppb, 아연 이온 590ppb, 요오드화헥실 50ppb, 잔여 아세트산(단, 미량의 불순물을 포함함)이었다. 또한, 은 치환 이온 교환 수지 처리 후의 제품 아세트산의 은 이온 농도는 13ppb, 철 이온 농도는 23ppb, 크롬 이온 농도는 8ppb, 니켈 이온 농도는 7ppb, 몰리브덴 이온 농도는 5ppb, 아연 이온 농도는 5ppb, 요오드화헥실 농도는 5ppb 미만(검출 한계 이하)이었다. 이 조작으로 IER 수지 수명은 2.0년이었다.
[결과의 고찰]
실시예 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 탈수탑으로의 투입액 중의 특정 금속 이온 농도를 일정값 이하로 하며, 또한 탈수탑의 재질을 내식성이 높은 니켈기 합금으로 함으로써, 탈수탑에 유입하는 금속 이온의 양이 적고, 게다가 탈수탑으로부터의 부식 금속의 용출이 억제되기 때문에, 탈수탑으로부터 얻어지는 정제 아세트산 중의 금속 이온 농도를 대폭 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 그 후의 유기 요오드 화합물의 흡착 제거 공정에 유입하는 금속 이온의 양을 저감시킬 수 있고, 은 치환 이온 교환 수지(IER)의 은 이온과 다른 금속 이온의 교환량이 저하되어, IER의 수명은 1.8년으로 매우 긴 것이었다. 또한, IER 처리 후의 제품 아세트산 중의 금속 이온 농도가 저하되고, 아울러 은 이온의 용출도 저감되므로, 제품 아세트산의 품질이 크게 향상된다. 이에 비해, 비교예 2에서는 탈수탑의 재질은 실시예 1과 동일한 니켈기 합금이지만, 탈수탑에 유입하는 금속 이온의 양이 많기 때문에, 흡착 제거 공정에 유입하는 금속 이온이 많으며, IER의 수명은 1.1년으로 짧다. 또한, 비교예 3에서는 탈수탑으로의 투입액 중의 금속 이온 농도는 실시예 1과 동일하지만, 탈수탑의 재질이 스테인리스강이기 때문에, 탈수탑으로부터 부식 금속이 용출되어, 흡착 제거 공정에 유입하는 금속 이온량이 많으며, 그 때문에 IER의 수명은 1.2년으로 낮은 결과가 되었다.
실시예 1과 실시예 2로부터, 탈수탑이 동일한 재질이어도, 탈수탑 투입액 중의 부식 금속 농도를 제어하여 더욱 저하시키면, 탈수탑으로부터 얻어지는 정제 아세트산 중의 부식 금속 농도도 저하되고, 흡착 제거 공정에서 사용하는 은 치환 이온 교환 수지의 수지 수명이 크게 향상되었다. 또한, IER 처리 후의 제품 아세트산 중의 부식 금속 이온 농도 및 은 이온 농도도 저하되므로, 아세트산의 품질이 보다 향상된다. 또한, 이온 교환 수지 칼럼 투입액 중의 금속 농도가 크게 개방되어 있음에도 불구하고, 이온 교환 수지 칼럼 출구의 금속 이온 농도가 그다지 변함없는 것은, 이온 교환 수지의 교환 용량이 충분히 높고, 이온 교환 수지 칼럼에 유입하는 금속 이온을 거의 전부 제거한 결과라고 생각한다. 또한 장시간의 실험을 행하면, 이온 교환 수지 칼럼 투입액의 금속 이온 농도가 높은 실시예 1은 금속 이온 농도가 낮은 실시예 2와 비교하여, 보다 빠른 단계에서 이온 교환 수지 칼럼 출구의 금속 이온 농도가 증가된다고 생각된다.
실시예 1과 실시예 3으로부터, 탈수탑의 재질로서, 니켈기 합금이라도 내부식성이 보다 높은 「HB2」를 사용한 쪽이, 부식 금속의 용출을 억제할 수 있어, 탈수탑으로부터 얻어지는 정제 아세트산의 부식 금속 이온 농도는 저하되고, IER 수지 수명 및 제품 아세트산의 품질이 향상된다.
실시예 1과 실시예 4로부터, 탈수탑의 조작 온도를 저하시키면, 부식 금속의 용출량이 저하되어, 이온 교환 수지의 수지 수명이 향상된다.
또한, 아연은 증류탑 재질에 포함되어 있지 않기 때문에, 아연 이온에 대하여는 어떤 조건에서도 탈수탑에서의 농축에 의한 농축 배율에 적당한 농도 상승만이며, 탈수탑에 투입된 아연 이온과 정제 후의 아세트산 중의 아연 이온의 절대량은 동일하였다.
상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 4를 종합하면, 이온 교환 수지 칼럼 투입액의 금속 이온 농도의 저하에 거의 비례하여 이온 교환 수지의 수지 수명이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 수지 수명은 이온 교환 수지 칼럼 투입액의 금속 이온 농도와 완전히 비례하지는 않는다. 이것은, 이온 교환 수지 칼럼 투입액 중의 요오드화헥실 등의 유기 요오드 화합물의 양이나 이온 교환 수지로부터 아세트산 중에 용출되는 은의 양도 상기 수지 수명에 영향을 미치기 때문이다. 단, 이온 교환 수지 칼럼 투입액의 금속 이온 농도가 수지 수명 저하의 주원인 중 하나임을 알 수 있다.
이상의 정리로서, 본 발명의 구성 및 그의 베리에이션을 이하에 부기해둔다.
[1] 금속 촉매 및 요오드화메틸을 포함하는 촉매계, 그리고 아세트산, 아세트산메틸, 물의 존재 하, 메탄올과 일산화탄소를 반응조에서 반응시켜 아세트산을 생성시키는 카르보닐화 반응 공정과,
상기 카르보닐화 반응 공정에서 얻어진 반응 혼합물을 증발조에 있어서 증기류와 잔액류로 분리하는 증발 공정과,
상기 증기류를 증류에 부쳐, 요오드화메틸 및 아세트알데히드로부터 선택된 적어도 1종의 저비 성분이 풍부한 오버헤드류와, 아세트산이 풍부한 제1 아세트산류로 분리하는 탈저비 공정과,
상기 제1 아세트산류를 증류에 부쳐, 물이 풍부한 오버헤드류와 제1 아세트산류보다도 아세트산이 풍부한 제2 아세트산류로 분리하는 탈수 공정과,
상기 제2 아세트산류, 또는 상기 제2 아세트산류를 추가로 정제한 보다 아세트산이 풍부한 아세트산류를 이온 교환 수지로 처리하는 흡착 제거 공정
을 구비한 아세트산의 제조 방법으로서,
상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 재질을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 하고, 또한 상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법.
[2] 촉매계가 추가로 이온성 요오드화물을 포함하는, [1]에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[3] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 아연 이온 농도가 1000질량ppb 미만(바람직하게는 800질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 650질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 200질량ppb 미만)인, [1] 또는 [2]에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[4] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 조작 조건이 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만인, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[5] 탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 철 이온 농도가 21000질량ppb 미만(바람직하게는 16000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 6000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 200질량ppb 미만)인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[6] 탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 금속 이온 농도가, 철 이온 21000질량ppb 미만(바람직하게는 16000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 6000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 200질량ppb 미만), 크롬 이온 7100질량ppb 미만(바람직하게는 5000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 100질량ppb 미만), 니켈 이온 4000질량ppb 미만(바람직하게는 3000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1800질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 700질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 70질량ppb 미만), 몰리브덴 이온 3000질량ppb 미만(바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 50질량ppb 미만), 또한 아연 이온 1000질량ppb 미만(바람직하게는 850질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 710질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 150질량ppb 미만)인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[7] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이, 실제 단수로 1단 이상(바람직하게는 3단 이상, 보다 바람직하게는 5단 이상, 더욱 바람직하게는 8단 이상, 특히 바람직하게는 10단 이상)인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[8] 탈수 공정에 있어서의 증류탑으로의 투입 배관의 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[9] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 철 이온 농도가 9000질량ppb 미만(바람직하게는 5000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 800질량ppb 미만, 특히 400질량ppb 미만)인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[10] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 크롬 이온 농도가 4000질량ppb 미만(바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 750질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 400질량ppb 미만, 특히 200ppb 미만)인, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[11] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 니켈 이온 농도가 2500질량ppb 미만(바람직하게는 2000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 250질량ppb 미만, 특히 150질량ppb 미만)인, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[12] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 몰리브덴 이온 농도가 1700질량ppb 미만(바람직하게는 1200질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 700질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 350질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 170질량ppb 미만)인, [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[13] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 요오드화헥실 농도가 0.2 내지 10000질량ppb(바람직하게는 1 내지 1000질량ppb, 보다 바람직하게는 2 내지 100질량ppb, 더욱 바람직하게는 3 내지 50질량ppb, 특히 바람직하게는 5 내지 40질량ppb)인, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[14] 탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 요오드화헥실 농도가 0.2 내지 10000질량ppb(바람직하게는 1 내지 1000질량ppb, 보다 바람직하게는 2 내지 100질량ppb, 더욱 바람직하게는 3 내지 50질량ppb, 특히 바람직하게는 5 내지 40질량ppb)인, [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[15] 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, (i) 탈수탑으로의 투입 배관의 재질을 고내부식성 금속으로 하는 것, (ii) 반응조의 출구로부터 탈수탑의 입구까지의 개소에 상기 금속 이온을 흡착 제거하기 위한 이온 교환 수지(특히 양이온 교환 수지)탑을 마련하는 것, 및 (iii) 반응조에 공급하는 메탄올로서 금속 이온 함유량(예를 들어 아연 이온 함유량)이 매우 적은 메탄올을 사용하는 것으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 방법에 의해 제어하는, [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[16] 상기 반응 혼합물 중의 요오드화수소의 농도가, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 0.01 내지 2질량％인, [1] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[17] 상기 반응 혼합물 중의 요오드화헥실의 농도가, 반응 혼합물의 액상 전체에 대하여 0.1 내지 10000질량ppb(바람직하게는 0.5 내지 1000질량ppb, 보다 바람직하게는 1 내지 100질량ppb, 더욱 바람직하게는 2 내지 50질량ppb)인, [1] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[18] 상기 증기류의 요오드화헥실 농도가 0.1 내지 10000질량ppb(바람직하게는 0.5 내지 1000질량ppb, 보다 바람직하게는 1 내지 100질량ppb, 더욱 바람직하게는 2 내지 50질량ppb)인, [1] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[19] 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄이며, 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이 실제 단수로 1단 이상인 증류탑에, 철 이온 농도 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 3000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 2000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만, 요오드화헥실 농도 510질량ppb 미만, 아세트산 농도 80질량％ 이상의 미가공 아세트산을, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인 투입 배관을 통하여 상기 투입액 공급단에 투입하고, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만에서 증류하고, 물이 풍부한 오버헤드와, 철 이온 농도 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 3000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만의 정제 아세트산을 얻는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법.
[20] 상기 미가공 아세트산 중의 철 이온 농도가 9000질량ppb 미만(바람직하게는 5000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 3000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 800질량ppb 미만, 특히 400질량ppb 미만)인, [19]에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[21] 상기 미가공 아세트산 중의 크롬 이온 농도가 4000질량ppb 미만(바람직하게는 2500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 750질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 400질량ppb 미만, 특히 200질량ppb 미만)인, [19] 또는 [20]에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[22] 상기 미가공 아세트산 중의 니켈 이온 농도가 2500질량ppb 미만(바람직하게는 2000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 250질량ppb 미만, 특히 150질량ppb 미만)인, [19] 내지 [21] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[23] 상기 미가공 아세트산 중의 몰리브덴 이온 농도가 1700질량ppb 미만(바람직하게는 1200질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 700질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 350질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 170질량ppb 미만)인, [19] 내지 [22] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[24] 상기 미가공 아세트산 중의 요오드화헥실 농도가 0.2 내지 10000질량ppb(바람직하게는 1 내지 1000질량ppb, 보다 바람직하게는 2 내지 100질량ppb, 더욱 바람직하게는 3 내지 50질량ppb, 특히 바람직하게는 5 내지 40질량ppb)인, [19] 내지 [23] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[25] 상기 미가공 아세트산 중의 아연 이온 농도가 1000질량ppb 미만(바람직하게는 800질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 650질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 500질량ppb 미만, 특히 바람직하게는 410질량ppb 미만, 특히 200질량ppb 미만)인, [19] 내지 [24] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[26] 상기 정제 아세트산 중의 철 이온 농도가 16000질량ppb 미만(바람직하게는 6000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 2000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 200질량ppb 미만)인, [19] 내지 [25] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[27] 상기 정제 아세트산 중의 크롬 이온 농도가 5000질량ppb 미만(바람직하게는 3000질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 1000질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 100질량ppb 미만)인, [19] 내지 [26] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[28] 상기 정제 아세트산 중의 니켈 이온 농도가 3000질량ppb 미만(바람직하게는 1800질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 700질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 70질량ppb 미만)인, [19] 내지 [27] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[29] 상기 정제 아세트산 중의 몰리브덴 이온 농도가 2500질량ppb 미만(바람직하게는 1500질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 500질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 50질량ppb 미만)인, [19] 내지 [28] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
[30] 상기 정제 아세트산 중의 아연 이온 농도가 850질량ppb 미만(바람직하게는 710질량ppb 미만, 보다 바람직하게는 410질량ppb 미만, 더욱 바람직하게는 150질량ppb 미만)인, [19] 내지 [29] 중 어느 하나에 기재된 아세트산의 제조 방법.
본 발명의 아세트산의 제조 방법은, 메탄올법 카르보닐화 프로세스(메탄올법 아세트산 프로세스)에 의한 아세트산의 공업적 제조법으로서 이용 가능하다.
1 반응조
2 증발조
3, 5, 6 증류탑
4 디캔터
7 이온 교환 수지탑
8 스크러버 시스템
9 아세트알데히드 분리 제거 시스템
16 반응 혼합물 공급 라인
17 증기류 배출 라인
18, 19 잔액류 리사이클 라인
54 일산화탄소 함유 가스 도입 라인
55, 56 수산화칼륨 도입 라인
57 촉매 순환 펌프
91 증류탑(제1 탈아세트알데히드탑)
92 추출탑
93 증류탑(제2 탈아세트알데히드탑)
94 증류탑(추출 증류탑)
95 디캔터
96 디캔터
97 증류탑(탈아세트알데히드탑)
98 증류탑(추출 증류탑)
99 디캔터
200 침니 트레이

Claims (9)

  1. 금속 촉매 및 요오드화메틸을 포함하는 촉매계, 그리고 아세트산, 아세트산메틸, 물의 존재 하, 메탄올과 일산화탄소를 반응조에서 반응시켜 아세트산을 생성시키는 카르보닐화 반응 공정과,
    상기 카르보닐화 반응 공정에서 얻어진 반응 혼합물을 증발조에 있어서 증기류와 잔액류로 분리하는 증발 공정과,
    상기 증기류를 증류에 부쳐, 요오드화메틸 및 아세트알데히드로부터 선택된 적어도 1종의 저비 성분이 풍부한 오버헤드류와, 아세트산이 풍부한 제1 아세트산류로 분리하는 탈저비 공정과,
    상기 제1 아세트산류를 증류에 부쳐, 물이 풍부한 오버헤드류와 제1 아세트산류보다도 아세트산이 풍부한 제2 아세트산류로 분리하는 탈수 공정과,
    상기 제2 아세트산류, 또는 상기 제2 아세트산류를 추가로 정제한 보다 아세트산이 풍부한 아세트산류를 이온 교환 수지로 처리하는 흡착 제거 공정
    을 구비한 아세트산의 제조 방법으로서,
    상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 재질을 니켈기 합금 또는 지르코늄으로 하고, 또한 상기 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 금속 이온 농도를, 철 이온 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 3000질량ppb 미만, 또한 몰리브덴 이온 2000질량ppb 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 촉매계가 추가로 이온성 요오드화물을 포함하는 아세트산의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 중의 아연 이온 농도가 1000질량ppb 미만인 아세트산의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 조작 조건이 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만인 아세트산의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 철 이온 농도가 21000질량ppb 미만인 아세트산의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 공정에서 얻어지는 제2 아세트산류 중의 금속 이온 농도가, 철 이온 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 3000질량ppb 미만, 또한 아연 이온 1000질량ppb 미만인 아세트산의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 공정에 있어서의 증류탑의 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이, 실제 단수로 1단 이상인 아세트산의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 공정에 있어서의 증류탑으로의 투입 배관의 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인 아세트산의 제조 방법.
  9. 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄이며, 투입액 공급단과 탑정 증기 발취단의 단 간격이 실제 단수로 1단 이상인 증류탑에, 철 이온 농도 10000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 5000질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 3000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 2000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만, 요오드화헥실 농도 510질량ppb 미만, 아세트산 농도 80질량％ 이상의 미가공 아세트산을, 재질이 니켈기 합금 또는 지르코늄인 투입 배관을 통하여 상기 투입액 공급단에 투입하고, 탑정 온도 165℃ 미만, 탑저 온도 175℃ 미만에서 증류하고, 물이 풍부한 오버헤드와, 철 이온 농도 21000질량ppb 미만, 크롬 이온 농도 7100질량ppb 미만, 니켈 이온 농도 4000질량ppb 미만, 몰리브덴 이온 농도 3000질량ppb 미만, 아연 이온 농도 1000질량ppb 미만의 정제 아세트산을 얻는 것을 특징으로 하는 아세트산의 제조 방법.
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