KR20220031755A - Vam 제조 동안 에틸 아세테이트 제거 - Google Patents

Abstract

비닐 아세테이트 단량체, 아세트산, 물, 에틸 아세테이트 및 다른 불순물을 함유하는 미정제 비닐 아세테이트 스트림을 후처리하기 위한 정제 방법 및 시스템. 미정제 비닐 아세테이트 스트림은 미정제 비닐 아세테이트로부터 에틸 아세테이트 및 물을 제거하기 위해서는 측면 인출물을 사용하여 그리고 아세트산을 제거하기 위해서는 하부 스트림을 사용하여 공비 증류탑에 의해 정제된다. 상기 방법 및 시스템은 약 4 중량% 내지 약 15 중량%의 하부 생성물에서 일정한 물 농도를 유지시키고 증기 측면 생성물을 형성하는 공비 증류탑에서의 위치로 측면 인출물을 이동시킨다. 제2 증류탑은 물, VAM, 에틸 아세테이트 및 AA를 얻기 위해 증기 측면 생성물을 더 정제하도록 사용된다. 상기 시스템은 에틸 아세테이트, 및 VAM 플랜트의 반응기 또는 정제 섹션에서 재순환될 수 있는 더 깨끗한 물의 더 쉬운 폐기 및 AA의 완전 회수를 제공한다.

Description

VAM 제조 동안 에틸 아세테이트 제거

선행 관련 출원

본 출원은 특허협력조약에 의거하여 2019년 8월 5일 출원한 미국 가출원 제62/882,911호에 대한 우선권 이익을 주장하며, 그의 전문은 참고로 본 명세서에 포함된다.

연방 지원된 연구 기술서

해당사항 없음.

마이크로피시 부록의 참조

해당사항 없음.

본 개시의 분야

본 개시내용은 비닐 아세테이트 단량체 제조, 특히 미정제 비닐 아세테이트 단량체 스트림을 정제하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

비닐 아세테이트 단량체(VAM)는 접착제, 코팅, 페인트, 필름, 텍스타일 및 다른 최종 제품에 대한 다수의 중합체 및 수지의 합성에서 중간체이다. 흔한 유도체는 접착제로서 주로 사용되는 폴리비닐 아세테이트(PVA)인데, 이것은 다공성 재료에 대한 양호한 접착 특성을 갖고, 종이, 목재, 플라스틱 필름 및 금속을 포함하는 다수의 기재와 사용될 수 있기 때문이다. 다른 PVA 용도는 종이 코팅, 페인트 및 산업 코팅을 포함한다. 빠르게 성장하는 VAM 용도는 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)의 제조에서 있고, 이것은 식품 포장, 플라스틱 병 및 가솔린 탱크에서 그리고 엔지니어링 중합체에서 장벽 수지로서 사용된다. 광범위한 VAM 용도 때문에, 많은 제조된 생성물에 비닐 아세테이트 유래된 중합체가 사용된다.

VAM을 제조하기 위한 흔한 산업 공정은 고정상 관형 반응기에서 실행되는 에틸렌의 기상 아세톡실화이다. 이 기상 아세톡실화 동안, VAM은 알칼리 금속염과 함께 금과 함께 알루미나 또는 실리카 지지된 팔라듐 촉매의 존재 하에 초과의 아세트산, 산소 및 에틸렌을 반응시켜 아세톡실화 반응기에서 합성된다. 아세톡실화 반응기를 빠져나가는 기체 스트림은 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 비닐 아세테이트 단량체, 아세트산, 물, 에틸 아세테이트 및 다른 불순물을 함유한다. 이 기체 스트림은 아세트산 및/또는 물에 의해 부분적으로 응축되고/되거나 스크러빙되고, 미응축된 부분은 추가의 VAM 제조를 위해 다시 아세톡실화 단계로의 재순환을 위해 에틸렌 및 산소를 회수하도록 가공된다. 미반응 아세트산은 VAM의 추가의 수율을 위해 아세톡실화 반응기로 다시 재순환되기 전에 증류에 의해 회수된다.

응축된 스트림은 VAM, 아세트산, 물, 에틸 아세테이트 및 다른 반응 생성물을 포함하는 미정제 VAM 스트림이다. 이 미정제 스트림은 VAM 플랜트의 정제 섹션에서 VAM과 물 사이에 공비 증류에 의해 정제될 수 있다. 증류 동안, VAM 풍부한 증기 스트림은 오버헤드 생성물로서 수득되고, 아세트산 풍부 액체 스트림은 하부 생성물로서 수득되고, 현대 시스템에서, 에틸 아세테이트 풍부한 액체 스트림은 측면 스트림으로서 수득된다. 하부 생성물은 추가의 VAM 제조를 위해 아세톡실화 반응기로 재순환되지만, 측면 스트림은 에틸 아세테이트와 같은 불순물을 제거하도록 또는 폐기하도록 추가의 분별화를 겪는 액체 스트림이다.

공비 증류탑을 빠져나가는 오버헤드 생성물은 VAM이 풍부하지만, 원치 않는 성분, 특히 물 및 에틸 아세테이트가 또한 존재한다. 오버헤드 생성물은 응축되고, VAM을 함유하는 유기 상, 공비 증류를 위해 환류 스트림으로서 부분적으로 취해진 수상으로 추가로 분리되고, 물의 나머지는 폐기를 위한 더 깨끗한 물 스트림을 형성하기 위해 추가의 가공을 겪는다. 유기 상은 다른 것들 중에서 물 및 에틸 아세테이트와 같은 원치 않는 성분을 제거하도록 추가로 증류된 풍부한 VAM 스트림이다. 그러나, 비닐 아세테이트 및 에틸 아세테이트의 유사한 비등 거동으로 인해, 에틸 아세테이트의 분리는 높은 에너지 소모를 요하고 고가이다. 그러므로, 주어진 제품 품질 사양에 따라 최종 VAM 생성물에 이 에틸 아세테이트 부분의 상당한 분획이 남는다.

미리결정된 사양(약 250 중량 ppm)을 충족하도록 VAM 생성물에서 남은 에틸 아세테이트의 양을 감소시키기 위해 증류 및 VAM 정제 공정에 많은 개선이 이루어졌다. 그러나, 전체 VAM 제조 효율을 개선하면서 최종 VAM 생성물에서 에틸 아세테이트의 양을 더 감소시키기 위해 정제 공정을 개선할 필요성이 존재한다. 현재의 VAM 공정이 허용 가능한 생성물을 달성하는 데 성공적이지만, 훨씬 증분적인 기술 개선은 비용 효과적인 정제 공정과 비용 금지된 에너지 및 제조 소실 간의 차이를 의미할 수 있다.

본 개시내용은 미정제 비닐 아세테이트 단량체(VAM) 스트림을 정제하기 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다. 개선된 방법 및 시스템은 미정제 VAM 스트림으로부터 제거되는 에틸 아세테이트(ETAC)의 양을 증가시키기 위해 VAM 제조 부지의 정제 섹션에 제2 증류탑을 부가하면서 공비 증류탑의 비용이 덜 드는 변경을 제공한다. 구체적으로는, 공비 증류탑에서의 측면 스트림은, 측면 스트림으로서 에틸 아세테이트 풍부한 증기 스트림을 생성시키는, 공비 증류탑의 하부 생성물에서의 4% 내지 15%의 일정한 물 농도를 얻기 위한 공비 증류탑에서의 위치로 이동한다. 제2 증류탑은 VAM 제조 공정으로 다시 재순환하기 위한 추가의 아세트산 및 물을 얻기 위해 측면 증기 스트림을 처리하도록 부가되었다.

VAM 정제 공정 설비는 공비 증류탑의 측면 스트림 및 오버헤드 생성물인 에틸 아세테이트에 대한 2개의 출구를 갖는다. 일부 VAM이 두 출구 모두에서 에틸 아세테이트와 혼합되면서, 여기에 기재된 개선된 방법 및 시스템은 측면 스트림에서는 에틸 아세테이트 대 VAM의 비를 증가시키지만, 오버헤드 스트림에서는 에틸 아세테이트 대 VAM의 비를 감소시킨다. 이는 오버헤드 생성물을 통해 미정제 VAM 스트림으로부터 결국 회수된 VAM의 양을 또한 증가시키면서 하류 VAM 최종처리 공정으로 넘겨지는 에틸 아세테이트의 양을 감소시킬 것이다.

VAM 정제 공정의 추가의 개선은 다른 플랜트 구역에서의 연소를 위한 양호한 품질의 연료 스트림 및 재순환되거나 폐기되기 전에 광범위한 처리를 필요로 하지 않는 더 깨끗한 물 스트림의 생성을 포함한다. 이는 VAM 제조 공정의 전체 물 균형을 개선하고, 정제 공정의 에너지 비용을 감소시킨다.

본 시스템은 임의의 하기 구현예를 이들의 하나 이상의 임의의 조합(들)으로 포함한다:

비닐 아세테이트 단량체 반응기로부터 증류탑으로 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림을 공급하는 것 및 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림을 증류하는 것을 포함하는 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물을 정제하는 방법으로서, 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 아세트산, 물 및 에틸 아세테이트를 갖는, 방법. 주로 물 및 비닐 아세테이트 단량체 공비 혼합물인 증기 생성물은 증류탑의 상부로부터 제거되고; 물 및 아세트산을 포함하는 액체 생성물은 증류탑의 하부로부터 제거되고; 아세트산, 물, 비닐 아세테이트 단량체 및 에틸 아세테이트를 포함하는 증기 측면 스트림은 증류탑의 측면으로부터 제거된다. 증기 측면 스트림은 제2 증류탑으로 공급되고 증류될 수 있다. 제2 증류탑에서의 증류 후에, 아세트산 및 물의 일부는 액체 생성물로서 제2 증류탑의 하부로부터 제거되지만, 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 물의 남은 부분은 증기 생성물로서 제2 증류탑의 상부로부터 제거된다. 응축 후, 제2 증류탑으로부터의 상부 생성물은 증기 스트림, 수성 스트림 및 선택적인 유기 스트림으로 분리된다. 수성 스트림의 일부는 환류로서 제2 증류탑으로 반환되고, 수성 스트림의 제2 부분은 물 처리 플랜트 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 이송된다.

임의의 상기 방법으로서, 수성 스트림 및 유기 스트림을 형성하기 위해 제2 증류탑에 연결된 분리기를 빠져나가는 증기 스트림을 응축하고 디캔팅하는 단계를 추가로 포함하고, 유기 스트림은 소각되고, 수성 스트림은 물 처리 플랜트 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 이송되는, 방법.

임의의 상기 방법으로서, 제1 증류탑으로부터의 제1 액체 생성물은 약 4 중량% 내지 15 중량%의 일정한 물 농도를 갖는, 방법. 대안적으로, 이 액체 생성물은 약 9 중량% 내지 11 중량%의 일정한 물 농도를 갖는다.

임의의 상기 방법으로서, 증기 스트림 및 제2 증류탑에서 분리기를 빠져나가는 선택적인 유기 상을 소각하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

임의의 상기 방법으로서, 추가로 제1 증류탑은 50개 내지 90개의 트레이를 함유하고, 1 bar 내지 5 bar의 절대 압력 하에 작동하는, 방법.

임의의 상기 방법으로서, 추가로 제1 증류탑의 공급물 입구 트레이는 제1 증류탑의 중간 섹션과 제1 증류탑의 상부 사이에 위치한, 방법.

임의의 상기 방법으로서, 제2 증류탑의 증기 생성물의 응축은 약 35℃ 내지 약 105℃의 온도 범위에서 발생하는, 방법.

임의의 상기 방법으로서, 선택적인 유기 스트림은 제2 증류탑으로부터의 상부 생성물에 대한 응축 단계의 온도 범위가 약 35℃ 내지 약 78℃일 때 제2 증류의 증기 생성물로부터 제조되는, 방법.

제1 증류탑 및 제2 증류탑을 포함하는 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물을 정제하기 위한 시스템. 제1 증류탑은 비닐 아세테이트 단량체 반응기로부터 생성물을 도입하기 위한 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물 입구를 갖고, 이 입구는 증류탑의 중간 섹션과 상부 사이에 위치한다. 제1 증류의 상부에 주로 물 및 비닐 아세테이트 공비 혼합물인 제1 증기 생성물의 방출을 위한 출구가 있다. 이 증기 생성물은 응축되고, 제1 수성 스트림, 제1 유기 스트림 및 제1 가스 스트림으로 분리된다. 제1 증류의 하부에 물 및 아세트산을 포함하는 액체 생성물을 방출하기 위한 출구가 있고, 액체 생성물은 비닐 아세테이트 단량체 반응기 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 재순환된다. 제1 증류탑은 또한 아세트산, 물, 비닐 아세테이트 및 에틸 아세테이트를 포함하는 측면 증기 생성물의 제거를 위한 측면 출구를 갖는다. 이 측면 증기 생성물은 제2 증류탑에서의 입구로 공급되고 증류될 수 있다. 제2 증류탑의 하부에 아세트산 및 물을 포함하는 액체 생성물의 제거를 위한 출구가 있고, 이 액체 생성물은 비닐 아세테이트 단량체 반응기 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 재순환된다. 제2 증류탑의 상부에 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 물을 포함하는 제2 증기 생성물의 제거를 위한 출구가 있다. 제2 증기 생성물은 응축되고, 제2 수성 스트림, 제2 가스 스트림 및 선택적인 제2 유기 스트림으로 분리된다. 제2 증기 생성물에 대한 응축기의 작동 온도는 수성 스트림의 순도 및/또는 선택적인 제2 유기 스트림의 존재에 영향을 미친다.

임의의 상기 시스템으로서, 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물은 비닐 아세테이트, 아세트산, 물 및 에틸 아세테이트를 포함하는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제1 수성 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 물 및 소량의 에틸 아세테이트를 포함하고; 유기 스트림은 비닐 아세테이트 단량체 및 물을 포함하고; 제1 가스 스트림은 비닐 아세테이트 단량체 및 물을 포함하는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제1 증류탑의 제1 액체 생성물은 약 4 중량% 내지 15 중량%의 일정한 물 농도를 갖는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제1 유기 스트림의 부분 양은 환류로서 제1 증류탑으로 재순환된, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 환류는 2.0 내지 4.5의 재순환된 비닐 아세테이트 단량체 대 제거된 비닐 아세테이트 단량체의 비를 갖는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제2 수성 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 물 및 소량의 에틸 아세테이트를 포함하고; 선택적인 제2 유기 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 소량의 물을 포함하고; 제2 가스 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 물을 포함하는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제1 증류탑은 50개 내지 90개의 트레이를 함유하고, 1 bar 내지 5 bar의 절대 압력 하에 작동하는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제2 증류탑의 작동 압력은 제1 증류탑에서의 측면 출구의 압력보다 약간 낮은, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제2 수성 스트림은 높은 물 순도를 갖고, 제2 응축기 및 상 분리기가 약 79℃ 내지 약 120℃의 온도에서 작동될 때 비닐 아세테이트 반응기로 재순환된, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 제2 수성 스트림은 낮은 물 순도를 갖고, 제2 응축기 및 상 분리기가 약 30℃ 내지 약 78℃의 온도에서 작동될 때 환류 스트림으로서 제2 증류탑으로 재순환된, 시스템.

임의의 상기 방법 또는 시스템으로서, 제2 응축기 및 상 분리기에 유체 연결된 제3 응축기 및 상 분리기를 추가로 포함하고, 제3 응축기 및 상 분리기는 제2 가스 스트림을 더 응축하고 정제하는, 시스템.

임의의 상기 시스템으로서, 선택적인 제2 유기 스트림은 응축이 약 35℃ 내지 약 78℃의 온도 범위에서 발생할 때 존재하는, 시스템.

도 1. 에틸 아세테이트 풍부한 증기 측면 스트림을 처리하기 위해 제2 증류탑을 이용하는 개시된 개선된 미정제 VAM 정제 공정의 일 구현예의 도식.
도 2. 제2 증류탑을 빠져나가는 스트림의 추가의 가공이 가능하게 하는 개시된 개선된 미정제 VAM 정제 공정의 제2 구현예의 도식.

정의

본원에 사용된 것과 같이, "미정제 비닐 아세테이트 단량체 스트림" 또는 "미정제 비닐 아세테이트 스트림" 또는 "미정제 VAM 스트림"이라는 용어는 미반응 에틸렌 및 미반응 산소가 제거된 후 VAM 반응기를 빠져나가는 스트림을 지칭하도록 상호교환 가능하게 사용된다. 이 미정제 스트림은 VAM, 아세트산, 물, 에틸 아세테이트 및 다른 불순물을 함유한다. 예로서, 미정제 비닐 아세테이트 스트림은 약 10 중량% 내지 20 중량%의 VAM, 약 3 중량% 내지 15 중량%의 물, 약 0.01 중량% 내지 0.2 중량%의 에틸 아세테이트, 0.5 중량% 미만의 불순물, 예컨대 디아세테이트, 중합체, 아세트알데하이드 및 기타를 포함할 수 있고, 아세트산은 남은 양을 포함하여 100 중량%에 이른다.

"증류탑"라는 용어는 선택적인 비등 및 응축에 의해 혼합물을 이의 성분 부분 또는 일부로 분리시킬 수 있는 탑을 지칭한다. 단순한 증류 계획에서, 혼합물은 탑의 하부에 제공된 열에 의해 탑으로 공급되고, 생성된 증기는 탑을 지나 상승하고, 상부에서 탑을 빠져나가기 전에 트레이에서 액체를 접촉시킨다. 빠져나가는 증기는 증류탑의 상부에 부착된 응축기에서 부분적으로 또는 완전히 응축될 수 있다. 액체 응축물의 일부 또는 전부는 상승하는 증기와 접촉하면서 트레이에 보유되면서 상승하는 증기에 향류인 트레이를 지나 하향 이동하는 환류로서 탑으로 다시 흐른다. 환류는 결국 탑의 하부에 도달한다. 더 많은 환류 및/또는 더 많은 트레이가 제공될수록, 고비점 재료로부터 저비점 재료로의 탑의 분리가 더 양호하다. 일부 탑에서, 트레이 대신에 패킹 재료가 사용될 수 있다. 단순함을 위해, 본원에서 증류탑은 트레이의 수를 참조 표시하지만, 트레이 대신에 동등한 패킹 양이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 트레이는 상부에서 하부로 표지된다.

"공비탑" 또는 "공비 증류탑"라는 용어는 대부분의 VAM이 주로 물-VAM 공비 혼합물로서 미정제 비닐 아세테이트 스트림으로부터 단리되고 회수되는 1차 증류탑을 지칭한다.

"ETAC 탑" 및 "에틸 아세테이트 탑"이라는 용어는 1차 증류탑을 빠져나가는 증기 측면 스트림에서의 성분을 분리시키는 2차 증류탑을 지칭한다.

"측면 인출 스트림", "측면 증기 생성물" 및 "측면 증기 스트림"이라는 용어는 공비 증류탑(또는 '제1' 증류탑)을 빠져나가고 ETAC 탑(또는 '제2' 증류탑)으로 도입되는 스트림을 지칭하도록 상호교환 가능하게 사용된다.

본원에 사용된 것과 같이, "원치 않는 성분" 또는 "원치 않는 성분들"이라는 용어는 최종 VAM 생성물에서 요망되지 않거나 최종 VAM 생성물에서의 농도가 미리결정된 사양을 충족하도록 감소되어야 하는 풍부한 VAM 스트림에서의 성분(들)을 지칭한다. 이들 성분들은 미반응 출발 재료 및 기상 아세톡실화 공정의 반응 생성물 둘 다를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. "풍부한 VAM 스트림"은 공비 증류탑의 상부로부터 제거된 증류 생성물 스트림이다.

다양한 분리 스트림에서의 농도와 관련하여 "미량"이라는 용어는 0.0005 중량% 초과 그러나 0.02 중량% 미만의 범위의 양을 지칭한다. 다양한 분리 스트림에서의 농도와 관련하여 "마이너스"라는 용어는 0.02 중량% 내지 1.0 중량% 미만의 범위의 양을 지칭한다.

물과 관련하여 "고순도"라는 용어는 물이 약 99 중량% 초과인 스트림을 지칭한다. 물과 관련하여 "저순도"라는 용어는 물이 약 99 중량% 미만인 스트림을 지칭한다.

본원에 사용된 것과 같이, "반응 구역"은 반응기 또는 반응기들에서 기상 아세톡실화가 발생하고, 미정제 VAM 스트림을 형성하기 위해 (다른 성분들 중에서) 반응기 유출물에서의 VAM, 물 및 비전환된 AA가 응축되는 VAM 제조 플랜트 내의 물리적 구역을 지칭한다. 예를 들어 에틸렌, 산소 및 이산화탄소를 함유하는 미응축된 가스는 반응기(들)의 입구로 재순환되기 전에 원치 않는 성분을 제거하도록 가공된다. 본 시스템의 일부 구현예에서, 비-VAM 스트림은 예를 들어 반응기를 빠져나가는 스트림의 스크러빙에서 사용하기 위한 반응 구역으로 재순환될 수 있다. 본 시스템의 일부 구현예에서, 비-VAM 스트림의 일부는 (예를 들어, 스크러빙에 사용하기 위한) 반응 구역으로 재순환될 수 있고, 잔량은 반응기로 돌아간다.

본원에 사용된 것과 같이, "연소된"이라는 용어는 광범위하게 광 및/또는 열을 생성하기 위해 재료를 화학적으로 또는 물리적으로 변경하는 공정으로 정의된다. 이것은 스팀을 생성하기 위한 액체 연료로서의 재료의 소각, 플레어링 또는 사용을 지칭할 수 있다. 액체 연료로서 재료의 연소는 현장에서 비용을 감소시킬 수 있는 반면, 소각 또는 플레어링은 가치를 제공할 수 없다. 그러나, 재료 스트림의 품질은 선택된 연소의 형태를 기술한다(예를 들어, 연로 목적에 에너지 효과적이지 않은 재료 스트림은 소각되거나 플레어링될 것이다).

본원에 모든 농도는 달리 규명되지 않는 한 중량 퍼센트("중량%")에 의한다.

제2 증류탑의 작동 압력과 관련하여 "약간 낮은"이라는 용어는 공비 증류탑의 측면 출구의 기재된 압력에서 10% 이하가 적다는 것을 의미한다.

청구항 또는 명세서에서의 "포함하는"이라는 용어와 함께 사용될 때 "일" 또는 "하나"의 단어의 사용은 문맥이 달리 기술하지 않는 한 하나 또는 하나 초과를 의미한다.

"약"이라는 용어는 상술된 값에서 측정의 오차 한계의 플러스 또는 마이너스 또는 측정 방법이 표시되지 않으면 10%의 플러스 또는 마이너스를 의미한다.

청구항에서 "또는"이라는 용어의 사용은 오직 대안을 지칭하도록 명확히 표시하지 않는 한 또는 대안이 상호 배타적이면 "및/또는"을 의미하도록 사용된다.

"포함한다", "갖는다", "수반한다" 및 "함유한다"(및 이의 변형어)와 같은 용어는 개방 말단 연결 동사이고, 청구항에 사용될 때 다른 요소의 부가가 가능하게 한다.

"이루어진"이라는 구절은 폐쇄되고, 모든 추가의 요소를 배제한다.

"본질적으로 이루어진"이라는 구절은 추가의 재료 요소를 배제하지만, 본 발명의 성질을 실질적으로 변경하지 않는 비재료 요소의 포함이 가능하게 한다.

하기 약어가 본원에 사용된다:

본 개시의 구현예의 설명

본 개시내용은 미정제 비닐 아세테이트 단량체(VAM) 스트림으로부터 에틸 아세테이트(ETAC)를 제거하기 위한 개선된 시스템을 제공한다. 구체적으로는, 1차 공비 증류탑에서의 측면 인출물은 공비 증류탑의 하부 생성물이 일정하게 4 중량% 내지 15 중량%인 물의 양을 갖게 하는 탑에서의 위치로 이동한다. 하부 생성물에서의 일정한 물 양에 기초하여 측면 인출물을 배치함으로써, 측면 인출 스트림은 증기가 되고, 증류 공정 동안 탑을 빠져나가는 ETAC 풍부한 증기 스트림에서의 ETAC의 양이 증가하여서, 측면 증기 스트림에서 ETAC 대 VAM의 비를 증가시킨다. 이 ETAC 풍부한 증기 스트림은 이후 폐기를 위해 ETAC를 더 분리하기 위해 그리고 VAM 제조 공정에서의 재순환을 위한 추가의 물 및 아세트산을 회수하기 위해 새로 부가된 제2 증류탑에서 추가의 증류 공정을 겪을 수 있다. 공비 증류탑을 빠져나가는 오버헤드 생성물은 존재하는 ETAC를 더 적은 양으로 갖는데(예를 들어, ETAC 대 VAM 비가 감소), 이는 오버헤드 생성물의 정제 동안 소실되는 VAM 양을 감소시키고, 최종 VAM 생성물의 분량을 개선한다.

현재 개시된 시스템을 사용한 ETAC의 제거는 에너지 및 물의 소모를 감소시키고/시키거나 ETAC 풍부한 측면 스트림에서의 VAM의 소실을 감소시키면서 더 경제적으로 유리한 VAM 정제 공정을 생성시킨다. 개선된 시스템을 사용하는 방법이 또한 기재되어 있다.

개시된 개선된 정제 시스템은 도 1 내지 도 2와 관련하여 예시된다. 그러나, 이들 도면은 오직 예시적인 것으로 의도되고, 첨부된 청구항의 범위를 부당하게 제한하지 않도록 의도된다. 하기 설명은 첨부된 청구항의 구현예를 나타내도록 포함된다. 당업자는 개시된 구체적인 구현예에서 많은 변화가 이루어질 수 있고, 본원에서의 개시내용의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 비슷하거나 유사한 결과를 여전히 얻을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

아세톡실화 반응기를 빠져나가는 생성물 스트림은 에틸렌, 산소 및 아세트산(AA), 아세톡실화 반응 생성물 및 불순물과 같은 미반응 원료를 함유한다. 대부분의 미반응 에틸렌, 산소 및 아세트산(AA) 원료는 생성물 스트림으로부터 제거되고, 추가의 VAM 합성을 위해 아세톡실화 반응기로 다시 재순환된다. 잔재 재료는 미정제 VAM 스트림을 포함하고, 이 스트림은 VAM, AA, 물, ETAC 및 다른 불순물을 함유한다. 이후, 이 미정제 VAM 스트림은 VAM 플랜트의 정제 섹션에 의해 정제된다. 현재 개시된 시스템은 VAM 플랜트의 정제 섹션을 개선하는 것에 관한 것이다. 그러나, 정제 섹션으로부터 회수된 스트림의 일부는 아세톡실화를 위한 출발 재료의 비용을 감소시키고 VAM 플랜트에 대한 물 균형을 개선하기 위해 아세톡실화 반응기 및 그 반응기의 반응 구역을 포함하는 VAM 플랜트의 다른 구역으로 재순환될 수 있다.

도 1은 미정제 VAM 스트림을 정제하기 위한 현재 개시된 개선된 시스템의 일 구현예(1000)를 보여준다. 이 구현예는 공비 증류탑(1001), 응축기(1002) 및 공비 증류탑(1001)을 빠져나가는 오버헤드 생성물 스트림(3)에 대한 상 분리기(1003), 공비 증류탑(1001)을 빠져나가는 측면 인출 스트림(21)을 가공하기 위한 제2 증류탑(1005), 및 제2 증류탑(1005)를 빠져나가는 오버헤드 생성물 스트림(23)에 대한 응축기(1006) 및 상 분리기(1007)를 포함한다.

공지된 정제 시스템과 유사하게, 비닐 아세테이트 단량체 반응기(비도시)로부터의 미정제 VAM 스트림(1)은 공비 증류탑(1001)으로 도입된다. 미정제 VAM 스트림(1)은 공비 증류탑(1001)의 중각 영역에 있는 지점에 공급될 수 있다. 대안적으로, 미정제 VAM 스트림(1)은 탑의 상부 절반의 중간에 공급될 수 있다.

공비 증류탑(1001)에 대한 설계 사양은 플랜트에 따라 변할 것이고, 공비 증류탑(1001)에서의 트레이의 수는 설비 비용과 그 위치에서의 작동 비용을 균형화시키도록 선택된다. 대부분의 공비 탑은 약 50개 내지 90개의 트레이, 또는 동등한 플레이트 수를 가질 것이다. 대안적으로, 공비 증류탑(1001)은 약 60개 내지 75개의 트레이, 또는 동등한 플레이트 수를 가질 수 있다. 이와 같이, 69개의 총 트레이(상부로부터 하부로 표지됨)를 갖는 공비 증류탑(1001)은 약 13개의 트레이에서 미정제 VAM 스트림 입구를 가질 수 있다. 대안적으로, 입구는 제10 트레이와 제18 트레이 사이에 위치할 수 있다.

증류 동안, 주로 AA 및 물인 하부 생성물 스트림(2); 주로 VAM/물 공비 혼합물인 오버헤드 또는 상부, 생성물 스트림(3); 및 ETAC에 풍부하지만 또한 VAM, AA 및 물을 포함하는 한 측면 생성물 스트림(21)인 증류 생성물의 3개의 스트림은 공비 증류탑(1001)으로부터 제거된다. 공비 증류탑(1001)의 작동 압력 및 온도는 오버헤드 생성물에서 최소 ETAC로 증류 생성물의 원하는 분할을 달성하도록 설정된다.

공비 증류탑(1001)의 작동 압력은 주로 VAM/물 오버헤드 생성물에 대한 상 분리기(1003)의 압력에 의해 제어된다. 상 분리기(1003)의 압력은 대기압 근처에서 설정되는데, 이는 공비 증류탑(1001)에서의 대기압 근처와 상관된다. 대안적으로, 상 분리기(1003)의 설정 압력은 약 1 내지 7 psig(약 1 bar 및 1.5 bar의 절대 압력)에서 유지된다. 다른 대안은 새로 부가된 ETAC 탑 응축기(1007)가 약 5 psig(약 1.4 bar)에서 작동될 수 있는 설정 압력을 유지시키는 것이다.

상부에서의 공비 증류탑(1001)의 작동 온도는 0.005 중량% 내지 0.02 중량% 미만의 범위 또는 0.005 중량% 내지 0.012 중량%의 범위 또는 0.01 중량% 내지 0.02 중량% 미만 또는 0.008 중량% 내지 0.015 중량%의 범위의 미량의 ETAC와 함께 주로 물 및 VAM의 오버헤드 생성물 스트림(3) 함량에 상응하는 선택된 압력(또는 압력 범위)에 의해 설정된다. 이 작동 온도는 약 50℃ 내지 80℃, 또는 약 64℃ 내지 72℃ 또는 약 68℃이다.

탑(1001)에서의 성공적인 공비 증류는 선택된 작동 압력 범위에서 약 7.5 중량% 내지 8.5 중량%의 VAM(물 중량 기준)의 물에 대한 VAM의 공비 비의 오버헤드 생성물 스트림을 가질 것이다. 이러한 공비 비는 예를 들어 US4934519 및 US6228226에서 물 스트림을 미정제 VAM 스트림과 동시공급하여 이전에 달성되었다. 본 시스템에서, 선택적인 별개의 물 스트림(도 1에 비도시됨)은 이 비에 도달하는 것을 돕도록 미정제 VAM 스트림(1)과 동시공급될 수 있다. 물이 에틸렌 아세톡실화 단계에서 주요 부산물 중 하나이고, 반응기 증기 유출물로부터 VAM 및 AA를 회수하기 위해 물의 첨가가 사용되므로, 추가의 물 스트림의 필요 없이 VAM/물 비가 유지되어야 한다. 그러므로, 공비 증류탑(1001)에 대한 물 스트림의 추가의 입구는 본 시스템에서 선택적인 것으로 여겨진다.

공비 증류탑(1001)에서의 측면 인출물(20)은 ETAC 풍부한 측면 스트림(21)의 출구이다. 측면 인출물(20)의 위치는 공비 증류탑(1001)으로부터의 하부 생성물 스트림(2)이 약 4 중량% 내지 15 중량%의 일정한 물 양을 갖도록 선택된다. 대안적으로, 측면 인출물(20)의 위치는 공비 증류탑(1001)으로부터의 하부 생성물 스트림(2)이 4 중량% 내지 7 중량%, 또는 9 중량% 내지 11 중량% 또는 12 중량% 내지 15 중량%의 범위의 일정한 물 양을 갖도록 선택된다. 이 배치는 측면 인출 스트림(21)이 기상에 있게 할 뿐만아니라, 측면 인출 스트림(21)에서의 ETAC 대 VAM의 비를 증가시켜서 오버헤드 스트림(3)에서의 불순물로서 공비 증류탑(1001)을 빠져나가는 ETAC를 감소시킨다.

공비 증류탑(1001)으로부터의 하부 생성물 스트림(2)은 4 중량% 내지 15 중량%의 범위의 일정한 물 양뿐만 아니라 약 85% 또는 이것 초과의 AA를 갖고, 하부 스트림(2)의 나머지는 AA보다 높은 온도에서 비등하는 소수 불순물이다. 이 하부 생성물 스트림(2)은 추가의 VAM을 제조하는 데 사용하기 위해 VAM 반응기로 반환될 수 있다. 대안적으로, 하부 생성물 스트림(2)은 아세톡실화 반응기 유출물 증기를 스크러빙하고 응축하는 데 사용될 수 있다. VAM 제조 공정의 다양한 구역에서의 하부 생성물 스트림(2)을 재사용하는 능력은 VAM 플랜트에 대한 전체 물 균형의 제어가 가능하게 한다.

공비 증류탑(1001)의 상부로부터 제거된 오버헤드 증기 생성물 스트림(3)은 미량의 ETAC(0.005 중량% 내지 0.02 중량% 미만, 또는 0.005 중량% 내지 0.012 중량%, 또는 0.01 중량% 내지 0.02 중량% 미만 또는 0.008 중량% 내지 0.015 중량%)와 함께 주로 물 및 VAM이다. 이 오버헤드 생성물 스트림은 응축기(1002)에서 더 응축되고, 상은 상 분리기(예를 들어, 디캔터)(1003)에서 분리된다.

응축기(1002)는 응축기의 열 교환기 유형일 수 있다. 이 유형의 응축기는 작동 온도를 유지하기 위해 냉각수 또는 패닝된 냉각수를 사용한다. 그러므로, 응축기는 오버헤드 스트림(3) 및 선택적인 재순환 스트림을 응축시키기 위해 35℃ 내지 60℃에서 온도를 유지시킨다. 예를 들어, 냉매에 의해 냉각된 응축기가 사용되면 더 낮은 응축기 온도가 사용될 수 있다.

상 분리기(1003)는 오버헤드 생성물 스트림(3)으로부터 기상(4), 액체 유기 상(5) 및 액체 수성 상(6)으로 응축된 스트림(들)을 분리한다. 임의의 상 분리기가 사용될 수 있지만, 디캔터는 VAM 정제 시스템에서 상 분리기의 통상의 유형이다. 3개의 상이한 스트림을 얻기 위해, 상 분리기는 응축기(1002)의 출구와 동일한 온도 및 공비 증류탑(1001)과 동일한 압력에서 작동된다.

기상(4)은 VAM, 물, 및 에틸렌 및 질소와 같은 비응축성 가스를 함유한다. 이 기상은 냉각, 칠링 또는 스크러빙 단계를 겪을 수 있고, 미응축된 가스는 상류 반응 영역으로 부분적으로 재순환되고, (예를 들어, 스팀 생성을 위한) 연료 스트림 또는 플레어 스트림으로서 폐기를 위해 부분적으로 퍼징된다.

상 분리기(1003)를 빠져나가는 액체 수성 상(6)은 물 및 VAM을 함유한다. 이 수성 스트림은 물 처리 설비로 이송되는 물 스트림, 및 생성물 최종처리 하류을 위한 다른 VAM 스트림과 조합되는 VAM 농후 스트림을 제조하기 위해 더 가공된다.

액체 유기 상(5)은 VAM 및 물을 함유한다. 도 1에 도시된 것처럼, 액체 유기 상(5)의 일부는 환류 스트림(5a)으로서 공비 증류탑(1001)으로 재순환되고, 나머지는 VAM 농후 스트림(5b)이다. 이 공정에서, 환류 스트림(5a)에서 재순환된 VAM의 비율은 공비 탑(1001)의 하부에서의 원하는 물 함량이 약 4 중량% 내지 약 15 중량%의 범위로 일정하게 유지되도록 조절된다. 환류비(스트림 5a 대 스트림 5b의 비)는 2.0 내지 4.5의 범위일 수 있다. 대안적으로, 환류비는 약 2.5 내지 약 3.5일 수 있다.

정제 공정에서의 이 지점에서, VAM 농후 스트림(5b)은 여전히 미량의 에틸 아세테이트를 함유한다. 유사한 비등 거동으로 인해, 특히 이 VAM 스트림이 별개의 증류 단계에서 발생하면 이것으로부터 에틸 아세테이트를 제거하는 것은 비싸면서 작업 집중적이다. 그러므로, VAM 스트림(5b)에서의 ETAC의 양을 감소시키는 방법이 사용된다. 이 방법은 ETAC를 농축시키기 위해 미정제 VAM 공급물 트레이 아래로 탑의 하부 근처에 에틸 아세테이트 풍부한 액체 측면 스트림을 수집하는 단계를 포함한다. 이는 결국 오버헤드 스트림 내에 빠져나가는 ETAC의 양을 ETAC의 약 100 내지 500 중량 ppm으로 감소시킨다. ETAC 풍부한 액체 측면 스트림은 다양한 양의 물, VAM 및 AA와 함께 15 중량% 이하의 ETAC를 함유할 수 있다. 예시로서, 액체 스트림은 약 3.2 중량%의 ETAC, 11.5 중량%의 VAM, 13.5 중량%의 물 및 71 중량%의 AA를 가질 수 있다. 물 및 AA를 분리하려고 노력하는 대신에, 액체 측면 인출 스트림은 예를 들어 연소에 의해 바로 폐기되고, 이는 물 및 AA의 존재 때문에 비쌀 수 있다.

현재 개시된 시스템은 약 4 중량% 내지 약 15 중량%의 하부 생성물 스트림(2)에서의 일정한 물 농도를 유지시키는 공비 증류탑(1001)에서의 위치로 측면 인출 지점(20)을 이동시켜 미정제 VAM 스트림의 공지된 정제 시스템을 개선한다. 이 위치에서, 측면 스트림은 증기이고, 현재 개시된 시스템은 이 측면 인출 증기 스트림을 가공하기 위한 제2 증류탑(1005)을 부가한다. 이 변화는 측면 스트림으로부터 VAM 플랜트의 반응 단계 및 정제 단계 둘 다로 재순환될 수 있는 유용한 성분을 더 많이 분리시키는 것을 돕고, VAM 제조 공정으로 다시 재순환되는 ETAC의 최소량을 유지시키면서 전체 플랜트 물 사용을 균형시키도록 작용한다.

상기 언급된 것처럼, 측면 인출물(20)은 하부 생성물 스트림(2)이 4 중량% 내지 15 중량%의 범위의 일정한 물 양을 갖는 공비 증류탑(1001)에서의 위치로 이동한다. 측면 인출물의 이 배치는 이전에 사용된 액체 측면 인출물보다 ETAC 대 VAM의 비가 더 큰 증기 기반 측면 스트림(21)이 가능하게 한다. 더 많은 ETAC 풍부한 증기 스트림을 가짐으로써, 미정제 VAM 증류로부터 원하는 양의 ETAC를 제거하기 위해 최소 인출비가 필요하다. 이는 측면 인출 증기 스트림(21)에서 경제적으로는 회수될 수 없는 공존하는 VAM의 양을 감소시킨다.

ETAC 탑이라고도 칭하는 제2 증류탑(1005)은 공비 증류탑(1001)를 빠져나가는 증기 측면 스트림(21)을 수용하도록 하부로부터의 약 3/1 높이에 입구를 갖는다. ETAC 탑(1005)은 공비 증류탑(1001)보다 직경이 더 작고, 패킹이 사용되면 약 25개 내지 60개의 트레이, 또는 동등한 높이를 가질 수 있다. 대안적으로, ETAC 탑은 약 30개 내지 50개의 트레이, 또는 동등한 패킹을 가질 수 있다. 또 다른 대안에서, 약 45개의 트레이, 또는 동등한 패킹은 더 경제적으로 실행 가능한 탑일 수 있다.

공비 증류탑(1001)에서처럼, ETAC 탑(1005)에서의 압력은 이의 상 분리기(1007)에 의해 제어된다. 증기 측면 스트림(21)은 공비 증류탑(1001)에서 측면 인출 위치(20)에서의 동일한 압력 하에 ETAC 탑(1005)으로 공급된다. 이와 같이, ETAC 탑(1005)의 공급물 트레이 압력은 공비 탑(1001)에서의 측면 인출 트레이의 압력보다 낮다. 공급물 트레이에서의 이 더 낮은 압력을 유지시키기 위해, ETAC 탑 상 분리기(1007)는 대기 근처의 압력에서 작동된다. 대안적으로, ETAC 탑 상 분리기(1007)는 약 2 내지 약 5 psig 또는 약 2 내지 약 3 psig 또는 약 4 내지 약 5 psig의 온도에서 작동된다.

ETAC 탑 응축기(1006)에서의 오버헤드 응축 온도는 ETAC 탑 상 분리기(1007)로부터의 충분한 물 풍부 흐름에 대한 필요성을 충족시키는 가장 높은 온도 또는 합당하게 ETAC 탑 응축기(1006)에서 응축하는 냉매가 허용하는 가장 낮은 온도에 있을 수 있다. 응축기(1002)에서처럼, ETAC 탑 응축기(1006)에 사용된 냉매는 냉각수, 주변 공기 또는 차가운 스트림(들)일 수 있어서, 작동 온도가 약 35℃ 내지 약 60℃가 된다. 약 35℃보다 더 낮은 온도가 원해지면, ETAC 탑 응축기(1006)의 작동 온도를 감소시키도록 냉매가 사용될 수 있다.

공비 증류탑(1001) 설정과 유사하게, ETAC 탑(1005)을 빠져나가는 오버헤드 증기 생성물 스트림(23)은 ETAC 탑 상 분리기(1007)로 공급되기 전에 ETAC 탑 응축기(1006)에서 응축된다. 응축기(1006)의 출구에서의 온도는 상 분리기(1007)를 빠져나가는 다양한 스트림의 함량 및 유속에 영향을 미친다. 그러므로, 이 온도는 상 분리기(1007) 및 설치된 하류 장치(예를 들어, 밸브, 파이프, 추가의 설비)를 빠져나가는 스트림의 최종 사용 또는 폐기에 기초하여 조작자에 의해 최적화될 수 있다. 78℃ 초과의 온도에서, 비응축성 가스 스트림(26) 및 수성 스트림(24)의 오직 2개의 스트림은 상 분리기(1007)를 빠져나간다. 약 35℃ 내지 약 78℃의 온도에서, 비응축성 가스 스트림(26), 수성 스트림(24) 및 유기 스트림(25)인 3개의 스트림은 상 분리기(1007)를 빠져나갈 것이다. 응축기 온도와 무관하게, 수성 스트림(24)은 환류 스트림(24a) 및 물 생성물 스트림(24b)으로 더 분할될 것이다.

표 1 및 표 2는 상 분리기(1007)를 빠져나가는 스트림 번호, 및 스트림의 최종 사용에 영향을 미치는 이의 상대 조성물을 제어하기 위한 응축기(1006)의 작동 온도의 최적화의 이점을 예시한다. 이 실시예에서, 도 1에 도시된 VAM 정제 공정이 사용되고, 공비 증류탑(1001) 측면 인출물(21)의 압력은 9.5 psig(1.6 bar)이다.

표 1은 35℃의 응축 온도에 대한 ETAC 증류에 관여된 다양한 스트림에 대한 조성을 보여준다. 약 35℃ 내지 약 78℃ 사이의 온도 범위에서, 비응축성 가스 스트림(26)은 더 낮은 수분 함량(104℃에서의 50.6%에 대한 2%)을 갖고, 예를 들어 증기 생성 또는 플레어링을 위해 쉽게 연소될 있는 연료로서 이것을 사용하기에 적합하게 한다. '선택적인' 유기 스트림(25)은 VAM 공정에서 재순환 스트림으로서 용도를 갖지 않지만, 이의 높은 유기 함량은 또한 연소를 위한 연료로서 이것이 적합하게 할 것이다. ETAC 탑(1005)으로 재순환되는 환류 스트림(24a)의 질량 흐름은 측면 증기 생성물 스트림(21)에 존재하는 99% 초과의 AA가 ETAC 탑(1005)의 하부 생성물 스트림(22)과 빠져나가게 하도록 선택된다. 수성 스트림의 남은 부분은 물 생성물 스트림(24b)을 형성할 것이다.

물 생성물 스트림(24b)은 약 536 kg의 질량 흐름으로 더 낮은 응축기 온도 범위에서 더 높은 분량으로 제조된다. 이 더 높은 질량 흐름은 표 2에서 24b의 질량 흐름과 비교할 때 표 1에 기재되어 있다. 냉각기 응축 온도 때문에, 물 생성물 스트림(24b)은 3 중량% 내지 4 중량%의 ETAC를 함유할 것이고, 이는 물 생성물 스트림(24b)이 VAM 제조 공정에 대한 재순환 스트림으로서 덜 바람직하게 한다. 그러므로, 이것은 플랜트의 물 균형을 유지시키기 위해 재순환되기보다는 배터리 한계에서 폐수 처리 설비로 폐기될 것이다.

응축 온도가 증가하면서, 유기 스트림(25)은 사라질 때까지 감소하지만, 유기 스트림(25)에서 그 성분을 포함하도록 스트림(24 및 26)의 조성이 변한다. 표 2는 104℃의 응축 온도에서의 스트림 및 이의 조성을 보여준다. 이 높은 응축 온도에서, 비응축성 가스 스트림(26) 및 수성 스트림(24)의 오직 2개의 스트림은 ETAC 탑 상 분리기(1007)를 빠져나간다. 유기 스트림(25)은 104℃에서 0의 질량 흐름을 갖고, 이는 관리하기 위한 하나의 스트림이 더 적고, 더 적은 설비가 필요하다는 것을 의미한다.

이 더 높은 응축 온도에서, 비응축성 가스 스트림(26)은 높은 수분 함량 및 다량의 ETAC(35℃에서의 16.8%와 비교하여 28.2%)를 갖는다. 높은 수분 함량은 스트림(26)이 연소를 위한 연료 가스로서 사용하기 위한 덜 에너지 효율적인 옵션이 되게 한다. 그러므로, 스트림(26)은 소각될 것이다.

스트림(26)에서의 수분 및 ETAC의 증가는 표 2에서 스트림(24b)의 질량 흐름의 감소에 의해 보이는 것처럼 스트림(24)의 질량 흐름을 또한 감소시킨다. 이는 불과 약 0.3%의 ETAC와 함께 99% 초과의 순수한 물인 물 생성물 스트림(24b)을 생성시킨다. 스트림(24b)의 흐름의 감소는 VAM 제조 공정의 물 균형에 영향을 미쳐서, 104℃의 응축 온도에서 제조된 고도로 순수한 스트림(24b)은 배터리 한계에서 폐수 처리 설비로 폐기되기보다는 VAM 제조 공정으로 재순환될 것이다.

도 2는 ETAC 증류탑을 빠져나가는 오버헤드 스트림을 위한 추가의 정제 단계를 포함하는 다른 개선된 미정제 VAM 정제 시스템을 보여준다. 추가의 단계는 과도한 물 처리 없이 재사용 또는 폐기를 위해 개선된 순도(즉, 더 적은 ETAC)를 갖는 물의 더 높은 회수가 가능하게 할 것이다.

이전에 도 1에 도시된 것처럼, ETAC 증류탑을 빠져나가는 오버헤드 스트림은 응축되고, 증기 스트림(26), (25)(약 78℃ 미만의 낮은 응축 온도에서의) 유기 액체 스트림 및 순 수성 스트림(24b)으로 분리된다. 도 2에서의 개선된 시스템은 상 분리기(1007)를 빠져나가는 수성 스트림(24b)을 정제하기 위해 플래시 가열기(2006) 및 제2 상 분리기(2007)를 제공한다. 이는 응축기(1006)에 사용된 높은 응축 온도와 유사하다. 여기서, 플래시 가열기(2006)는 스트림(24b)에 열을 가하고, 이 스트림은 이후 수성 유일 스트림(34) 및 증기 스트림(36)을 형성하도록 상 분리기(2007)에 의해 분리된다. 도 2에서의 스트림(35)은 제3 스트림이 제조되지 않으면서 오직 비교 목적을 위한 것이다.

표 3은 추가의 정제 단계에 의해 처리된 후 표 1로부터의 스트림(24b)(1007의 응축 온도는 35℃임) 및 각각의 스트림의 상대 농도를 보여준다. 상 분리기(1007)가 35℃에서 작동되고, 빠져나가는 수성 스트림(24b)이 플래시 가열기(2006)에 의해 104℃로 가열될 때, 분리기(2007)를 빠져나가는 스트림(34)은 스트림(24b)에 함유된 3.7 중량%와 비교하여 약 0.3 중량%의 ETAC를 함유한다. 물의 양은 94.3%에서 99.4%로 또한 증가하였고, 이는 스트림(34)이 24b보다 더 순수한 물 스트림이라는 것을 의미한다. 스트림(34)의 질량 흐름은 24b에 대한 질량 흐름의 약 90%이다.

표 3에 기재된 것처럼, 스트림(34)은 표 2에서의 스트림 24b와 대략 동일한 물 순도에서 그러나 이것보다 훨씬 더 높은 유속에서 주로 물이다. 추가로 표 1과 비교하여, 수성 스트림(34)은 물에서의 훨씬 더 높은 순도 또는 ETAC 함량의 훨씬 더 낮은 순도에서의 유속에서의 수성 스트림(24b)의 거의 90%이다. 이 첨가는 더 깨끗하고, 더 순수한 물 스트림(94.3%에 대해 99.4%)을 제조하는 데 도움이 될 것이다.

상기 실시예는 비용 효과적인 방식으로 미정제 VAM 스트림으로부터의 ETAC의 제거를 개선하도록 VAM 정제 시스템을 변형시킬 수 있다는 것을 보여준다. 추가의 증류탑 및 측면 스트림 인출 위치의 이동에 일부 초기 자본 투자가 필요하지만, VAM 플랜트에서의 정제 섹션에서의 에너지 소모 및 물 사용은 정제 섹션으로부터 ETAC 및 VAM 하류를 분리하는 공정과 비교할 때 급격히 더 낮다. 이 추가의 증류는 VAM 생성물 스트림(스트림 5b 및 6)에 남은 ETAC의 양을 감소할 뿐만 아니라, 이것은 더 낮은 비용으로 재순환 및/또는 폐기를 위한 물의 회수를 증가시킨다. 일부 구현예에서, ETAC 증류탑에 대한 응축기 및 상 분리기에 대한 설정은 또한 플랜트의 다른 부분에서 사용하기 위한 더 순수한(99% 초과의) 물 스트림을 생성시킬 수 있다. 본원에 기재된 개선된 시스템은 플레어, 연료 및 부지외 폐기와 같은 옵션으로 유기 스트림을 함유하는 회수된 ETAC를 용도화하는 데 있어서 융통성을 추가로 제공한다. 이는 VAM 제조에서 전체 비용을 감소시킨다.

하기는 그 전문이 참고로 포함된다.

US4934519

US6228226

Claims (20)

1. 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물을 정제하는 방법으로서,
   a) 비닐 아세테이트 단량체 반응기로부터 제1 증류탑으로 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림을 공급하는 단계이되, 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 아세트산, 물 및 에틸 아세테이트를 포함하는 단계;
   b) 미정제 액체 비닐 아세테이트 스트림을 증류하는 단계;
   c) 제1 증류탑의 상부로부터 제1 증기 생성물을 제거하는 단계이되, 증기 생성물은 주로 물 및 비닐 아세테이트 단량체 공비 혼합물인 단계;
   d) 제1 증류탑의 하부로부터 제1 액체 생성물을 제거하는 단계이되, 제1 액체 생성물은 물 및 아세트산을 포함하는 단계;
   e) 제1 증류탑으로부터 제1 증기 측면 스트림을 제거하는 단계이되, 증기 측면 스트림은 아세트산, 물, 비닐 아세테이트 단량체 및 에틸 아세테이트를 포함하는 단계,
   f) 제1 증류탑으로부터 제2 증류탑으로 증기 측면 스트림을 공급하는 단계;
   g) 제2 증류탑에서 공급물을 증류하는 단계;
   h) 제2 증류탑의 하부로부터 아세트산 및 물을 포함하는 제2 액체 생성물을 제거하는 단계,
   i) 제2 증류탑의 상부로부터 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 남은 물을 포함하는 제2 증기 생성물을 제거하는 단계;
   j) 제2 증기 생성물을 응축하는 단계; 및
   k) 응축된 제2 증기 생성물을 증기 스트림, 수성 스트림 및 선택적인 유기 스트림으로 분리하는 단계이되, 수성 스트림의 제1 부분은 환류로서 제2 증류탑으로 반환되고, 수성 스트림의 제2 부분은 물 처리 플랜트 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 이송되는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   l) 제2 수성 스트림 및 제2 유기 스트림을 형성하도록 증기 스트림을 응축하고 분리하는 단계,
   m) 제2 유기 스트림을 소각하는 단계, 및
   n) 제2 수성 스트림을 물 처리 플랜트 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역 중 어느 하나로 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 제1 증류탑의 하부로부터 제거된 액체 생성물은 약 4 중량% 내지 15 중량%의 일정한 물 농도를 갖는, 방법.
4. 제1항에 있어서, 제1 증류탑은 50개 내지 90개의 트레이를 함유하고, 1 내지 5 bar의 절대 압력 하에 작동하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 제1 증류탑의 공급물 입구 트레이는 탑의 중간 섹션과 탑의 상부 사이에 위치한, 방법.
6. 제1항에 있어서, 제2 증기 생성물 스트림의 응축은 약 35℃ 내지 약 105℃의 온도 범위에 있는, 방법.
7. 제1항에 있어서, 응축된 제2 증기 생성물로부터의 선택적인 유기 스트림은 응축이 약 35℃ 내지 약 78℃의 온도 범위에서 발생할 때 존재하는, 방법.
8. 미정제 액체 비닐 아세테이트 단량체 공급물을 정제하기 위한 시스템으로서,
   m) 제1 증류탑의 중간 섹션과 제1 증류탑의 상부 사이에 위치한 미정제 액체 비닐 아세테이트 단량체 공급물을 갖는 제1 증류탑이되, 공급물은 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 출구에 연결되고, 제1 증류탑은 제1 응축기 및 제1 상 분리기에 유체 연결되고, 상기 제1 증류탑은
   i) 비닐 아세테이트 단량체 및 물 공비 조성물을 주로 포함하는 제1 증기 생성물의 방출을 위한 상부 출구이되, 제1 증기 생성물은 제1 응축기에 의해 응축되고, 제1 상 분리기에 의해 제1 수성 스트림, 제1 유기 스트림 및 제1 가스 스트림으로 분리되는 상부 출구;
   ii) 아세트산 및 물을 포함하는 제1 액체 생성물의 방출을 위한 하부 출구이되, 제1 액체 생성물은 비닐 아세테이트 단량체 반응기 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 재순환되는 하부 출구;
   iii) 에틸 아세테이트, 비닐 아세테이트 단량체, 물 및 아세트산을 포함하는 측면 증기 생성물의 방출을 위한 측면 출구를 추가로 포함하는 제1 증류탑; 및
   n) 측면 증기 생성물을 수용하기 위한 입구를 갖는 제2 증류탑이되, 제2 증류탑은 제2 응축기 및 상 분리기에 유체 연결되고, 상기 제2 증류탑은
   i) 에틸 아세테이트, 비닐 아세테이트 단량체 및 물을 포함하는 제2 증기 생성물의 방출을 위한 상부 출구이되, 상기 제2 증기 생성물은 응축되고 제2 응축기 및 제2 상 분리기에 의해 제2 수성 스트림, 제2 가스 스트림 및 선택적인 제2 유기 스트림으로 분리되고, 제2 응축기의 온도는 제2 수성 스트림의 순도 및/또는 선택적인 제2 유기 스트림의 존재에 영향을 미치는 상부 출구;
   ii) 아세트산 및 물을 포함하는 제2 액체의 방출을 위한 하부 출구이되, 제2 액체는 비닐 아세테이트 단량체 반응기 또는 비닐 아세테이트 단량체 반응기의 반응 구역으로 재순환되는 하부 출구를 추가로 포함하는 제2 증류탑을 포함하는, 시스템.
9. 제8항에 있어서, 미정제 액체 비닐 아세테이트 공급물은 비닐 아세테이트 단량체, 아세트산, 물 및 에틸 아세테이트를 포함하는, 시스템.
10. 제8항에 있어서, 제1 수성 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 물 및 소량의 에틸 아세테이트를 포함하고, 제1 유기 스트림은 비닐 아세테이트 단량체 및 물을 포함하고, 제1 가스 스트림은 비닐 아세테이트 단량체 및 물을 포함하는, 시스템.
11. 제8항에 있어서, 제1 증류탑의 제1 액체 생성물은 약 4 중량% 내지 15 중량%의 일정한 물 농도를 갖는, 시스템.
12. 제8항에 있어서, 제1 유기 스트림의 부분 양은 환류로서 제1 증류탑으로 재순환된, 시스템.
13. 제12항에 있어서, 제1 증류탑의 환류는 2.0 내지 4.5의 재순환된 비닐 아세테이트 단량체 대 제거된 비닐 아세테이트 단량체의 비를 갖는, 시스템.
14. 제8항에 있어서, 제2 수성 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 물 및 소량의 에틸 아세테이트를 포함하고, 제2 선택적인 유기 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 소량의 물을 포함하고, 제2 가스 스트림은 비닐 아세테이트 단량체, 에틸 아세테이트 및 물을 포함하는, 시스템.
15. 제8항에 있어서, 제1 증류탑은 50개 내지 90개의 트레이를 함유하고, 1 내지 5 bar의 절대 압력 하에 작동하는, 시스템.
16. 제8항에 있어서, 제2 증류탑의 작동 압력은 제1 증류탑에서의 측면 출구의 압력보다 약간 낮은, 시스템.
17. 제14항에 있어서, 제2 수성 스트림은 높은 물 순도를 갖고, 제2 응축기 및 상 분리기가 약 79℃ 내지 약 120℃의 온도에서 작동될 때 비닐 아세테이트 반응기로 재순환된, 시스템.
18. 제14항에 있어서, 제2 수성 스트림은 낮은 물 순도를 갖고, 제2 응축기 및 상 분리기가 약 30℃ 내지 약 78℃의 온도에서 작동될 때 환류 스트림으로서 제2 증류탑으로 재순환된, 시스템.
19. 제8항에 있어서, 제2 상 분리기에 유체 연결된 제3 응축기 및 제3 상 분리기를 추가로 포함하고, 제3 응축기 및 제3 상 분리기는 제2 가스 스트림을 더 응축하고 정제하는, 시스템.
20. 제8항에 있어서, 선택적인 제2 유기 스트림은 응축이 약 35℃ 내지 약 78℃의 온도 범위에서 발생할 때 존재하는, 시스템.

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