MX2010003376A

MX2010003376A - Metodo y aparato para la fabricacion de acido acetico con purificacion mejorada.

Info

Publication number: MX2010003376A
Application number: MX2010003376A
Authority: MX
Inventors: Nathan Kirk Powell
Original assignee: Celanese Int Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-11-09
Also published as: ZA201101960B; JP5736022B2; BRPI0817672A2; WO2009042078A1; EP2200964B1; US20090088587A1; JP2010540516A; MX341499B; RU2010116386A; CN101808973A; RU2012144035A; JP2014131977A; KR20100061846A; US7619113B2; TW200927719A; NZ602714A; JP5410433B2; CN101808973B; AR070948A1; EP2200964A1

Abstract

Un método mejorado para la producción de ácido acético incluye condensar el vapor del destilado proveniente de una columna de fracciones ligeras y decantar el vapor condensado en una fase ligera y una fase pesada; la fase pesada consiste predominantemente de yoduro de metilo y por lo menos una porción de la fase pesada decantada se envía como reflujo a la columna de fracciones ligeras; disminuye tanto el contenido de ácido acético de la corriente del destilado de la columna de fracciones ligeras corno el contenido de agua de la corriente del producto de la columna de fracciones ligeras (extracción lateral), mejorando la eficiencia de la purificación.

Description

METODO Y APARATO PARA LA FABRICACION DE ACIDO ACETICO CON PURIFICACION MEJORADA CAMPO TECNICO La presente invención se refiere en general a un aparato y a un método para la producción de ácido acético en donde el reflujo a la columna de fracciones ligeras proviene de una fase orgánica pesada derivada del destilado de la columna. Se incrementa el contenido de ácido acético de la corriente de producto, mientras que se reduce el contenido de agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los procedimientos de carbonilación son bien conocidos en la técnica. De interés comercial particular son los procedimientos para la carbonilación de metanol para fabricar ácido acético y los procedimientos para la carbonilación de acetato de metilo para la fabricación de anhídrido acético. Ver Applied Homogeneous Catalyst With Organometallic Compounds, Corniis et al. , Ed. (Bench Edition) Wylie, Weinheim, Federal Republic of Germany 2000), Chapter 2, Partes 2.1.2 y siguientes, pp.104-137. Ver también, las Patentes de los Estados Unidos Nos.: 6,458,996 de Muskett; 6,642,413 de Thiebaut, así como 6, 1 14,576 de Lee et al. ; 4,039,395 de Eby; y las Solicitudes de Patente de los Estados Unidos Nos.: 11/116,771 (Pub. No.

US2006/0247466) de Zinoble et al.; 10/708,420 (Publicación No. US/2005/0197508) de Scates et al., y 10/058,547 (Publicación No. US2003/0144548) de Huckman et al. Para fabricar ácido acético, una opción de método involucra carbonilar metanol en un medio de reacción homogéneo en donde se utiliza rodio como catalizador. En general, el medio de reacción incluye catalizador, agua, ácido acético, monóxido de carbono disuelto (CO), metanol, acetato de metilo (MeAc), ácido yodhidrico (Hl), yoduro de metilo y opcionalmente uno o más promotores y/o estabilizadores. Se alimenta el metanol y el monóxido de carbono a un reactor como carga de alimentación. Se extrae continuamente una porción del medio de reacción y se provee a una caldera de vaporización rápida en donde el producto se vaporiza y se envía (como vapor) a un tren de purificación. El tren de purificación incluye una columna de fracciones ligeras que remueve los componentes "ligeros" o de bajo punto de ebullición como destilado y provee una corriente de producto para una purificación posterior. Un procedimiento de carbonilación particularmente preferido se enseña en la Patente de Estados Unidos No. 5,144,068 de Smith et al. En este denominado procedimiento de "poca agua", se hace reaccionar un alcohol tal como metanol con monóxido de carbono en un medio de reacción líquido que contiene un catalizador de rodio estabilizado con una sal de yoduro, especialmente yoduro de litio junto con yoduro de metilo y acetato de metilo en proporciones específicas. Con una concentración finita de agua en el medio de reacción, el producto es el ácido carboxílíco en lugar de, por ejemplo, el anhídrido. El sistema de reacción de la patente ?68 no sólo provee un producto ácido de contenido de agua inusualmente bajo a conversiones inesperadamente favorables, sino también exhibe una estabilidad del catalizador inesperadamente alta. Es decir, el catalizador es resistente a la precipitación del catalizador fuera del medio de reacción. Otra opción de método para carbonilar metanol involucra utilizar un catalizador de iridio homogéneo en el reactor. Se describe, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 5,883,295 de Sunley et al., un procedimiento para la producción de ácido acético que comprende carbonilar metanol con monóxido de carbono y/o un derivado reactivo del mismo, en la ausencia sustancial de un promotor metálico y/o co-promotor de yoduro iónico en un reactor de carbonilación que contiene una composición de reacción líquida con un catalizador de carbonilación de iridio, co-catalizador de yoduro de metilo, agua, ácido acético, y acetato de metilo en donde se mantiene en la composición de reacción líquida: (a) agua a una concentración menor que 5% en peso; (b) yoduro de metilo en una concentración mayor que 12% en peso y (c) en el reactor de carbonilación una presión total menor que 50 kg/cm2. Ver, también, la Patente de los Estados Unidos No. 5,877,348 de Ditzel et al., y la Patente de los Estados Unidos No. 5,877,347, también de Ditzel et al. Las limitaciones de producción frecuentes en la sección de purificación de una unidad de ácido acético son la columna de fracciones ligeras y la columna de deshidratación. La columna de fracciones ligeras recibe una corriente de producto de vapor caliente de la caldera de vaporización rápida y opera para remover la mayor parte del acetato de metilo (MeAc) y el yoduro de metilo (Mel) de la corriente antes de que la corriente de producto se alimente hacia adelante para la remoción de agua en la columna de deshidratación. En un procedimiento típico de carbonilación de metanol a ácido acético, el líquido caliente a alta presión proveniente del reactor se reduce en presión a través de una válvula y se evapora en un recipiente de vaporización de baja presión. Los vapores liberados de esta etapa se alimentan cerca del fondo de una torre de fracciones ligeras (LE-por sus siglas en inglés). Los líquidos condensados ricos en ácido acético se remueven de una extracción lateral de líquidos por arriba de la alimentación y se alimentan hacia adelante para posterior purificación, mientras que los vapores que salen con el destilado de la torre se condensan y alimentan a un decantador del líquido-líquido (decantador LE OH). Convencionalmente, la fase ligera proveniente del decantador de LE OH se envía como reflujo a la torre de LE y la fase pesada se recicla a la alimentación del reactor. El reflujo total de la fase ligera en la torre de LE fuerza una mayor concentración de agua dentro de la extracción lateral del producto de la torre de LE debido a una condensación parcial de la alimentación. Este mayor contenido de agua en la extracción lateral requiere mayores velocidades de reflujo en la columna de secado y resulta en una mayor carga en la torre de deshidratación. El reciclado de la fase ligera al reactor reducirá el contenido de agua en el lado de la extracción, pero la concentración de ácido acético en la fase ligera proveniente del decantador de la torre de LE puede ser 5% o mayor y aumenta a medida que se recicla la fase ligera. El equilibrio vapor-líquido restrictivo (VLE- por &ús siglas en inglés) entre el ácido acético y el agua fuerza a cantidades significativas de ácido acético dentro del producto destilado de la columna de LE. A medida que se recicla la fase ligera, la tasa de reflujo de la fase ligera disminuye y el problema empeora.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con la presente invención, la fase pesada en lugar de la fase ligera proveniente del decantador de LE OH se envía como reflujo a la columna de LE. La fase pesada proveniente del decantador de LE OH es predominantemente yoduro de metilo, que tiene un VLE mucho más favorable con ácido acético que con agua. Como resultado, los vapores que hacen contacto con el reflujo de la fase pesada se reducen mucho más eficientemente en la concentración de ácido acético (a partir, por ejemplo, de 7% o más hasta menos de 1 %). El contenido de ácido acético de la fase ligera se reduce de manera que puede reciclarse directamente al reactor sin una pérdida de velocidad de reflujo. El destilado de la fase pesada también se recicla al reactor, a una velocidad para mantener la extracción lateral de líquidos adecuadamente baja en Mel y MeAc y para controlar el perfil del ácido acético en la torre de LE. Esto puede efectuarse al manipular la velocidad de reflujo para mantener un punto de inflexión de temperatura en algún lugar en la parte media del reactor. El contenido de agua reducido en la extracción lateral de líquidos de la torre de LE libera las restricciones de VLE en la columna de secado y permite una reducción en la velocidad de reflujo de la columna de deshidratacion. Además, el contenido de ácido menor en el decantador de LE OH resulta en una corriente de fase ligera menor tanto en concentración de ácido acético como de yoduro de metilo, ayudando potencialmente a la remoción del aldehido. Si se desean capacidades mayores, la velocidad de flujo reducida en la columna de deshidratacion permitirá aproximadamente velocidades 15% mayores a la columna de secado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La invención se describe en detalle en lo siguiente con referencia a los siguientes dibujos en donde los mismos números de referencia designan parte similares y en donde: La Figura 1 es un diagrama esquemático de una unidad de carbonilación de metanol convencional; La Figura 2 es un detalle del aparato de la Figura 1 que ilustra el reflujo del decantador 30 de una fase decantada ligera; y La Figura 3 es un detalle del aparato de la Figura 1 que ilustra el reflujo del decantador 30 de una fase decantada pesada.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La invención se describe en detalle en lo siguiente con referencia a las numerosas modalidades para propósitos de ejemplificación e ilustración únicamente. Las modificaciones a las modalidades particulares dentro del espíritu y alcance de la presente invención, establecidas en las reivindicaciones anexas, serán fácilmente aparentes para los expertos en la técnica. A menos de que se defina más específicamente en lo siguiente, la terminología como se usa en la presente se da en su significado ordinario. %, ppb, y términos similares se refieren a por ciento en peso, partes por billón por peso y así sucesivamente, a menos de que se indique lo contrario. "Predominantemente" significa más de 50% en peso. Por ejemplo, predominantemente ácido acético y agua, significa que el ácido acético y el agua colectivamente forman más de 50% en peso de una composición. Los catalizadores del Grupo VIII pueden ser un catalizador de rodio y/o iridio. El catalizador del metal rodio puede añadirse en cualquier forma adecuada de manera que el rodio esté en la solución de catalizador como una mezcla de equilibrio que incluye el anión [Rh(CO)2l2]" como es bien conocido en la técnica. Las sales de yoduro mantenidas opcionalmente en las mezclas de reacción de los procedimientos descritos en la presente pueden estar en la forma de una sal soluble de un metal alcalino o metal alcalino férreo o una sal cuaternaria de amonio o de fosfonio. En ciertas modalidades, el co-promotor del catalizador es yoduro de litio, acetato de litio, o mezclas de los mismos. El co-promotor de la sal puede añadirse como una sal no de yoduro que generará una sal de yoduro. El estabilizador del catalizador de yoduro puede introducirse directamente dentro del sistema de reacción. Alternativamente, puede generarse la sal de yoduro ¡n-situ ya que bajo las condiciones de operación del sistema de reacción, una amplia escala de precursores de sal no de yoduro reaccionarán con el yoduro de metilo para generar al estabilizador de la sal de yoduro co-promotora. Para detalles adicionales con relación al catalizador de rodio y a la generación de la sal de yoduro, ver las Patentes de E.U.A. 5,001 ,259 de Smith et al; 5,026,908 de Smith et al; y 5,144,068, también de Smith et al. De manera similar, un catalizador de iridio en la composición de la reacción de carbonilación líquida puede comprender cualquier compuesto que contenga iridio que sea soluble en la composición de reacción líquida. El catalizador de iridio puede agregarse a la composición de reacción líquida para la reacción de carbonilación en cualquier forma adecuada que se disuelva en la composición de reacción líquida o que se convierta a una forma soluble. Ejemplos de compuestos que contienen iridio adecuados que pueden añadirse a la composición de reacción líquida incluyen: lrCI3, lrl3, lrBr3, [lr(CO)2l]2, [lr(CO)2CI]2, [lr(CO)2Br]2, [lr(CO)2l2]H+, [lr(CO)2Br2]H+, [lr(CO)2l4]H+, [lr(CH)3l3C02] H+, lr4(CO)12, lrCI3.3H20, lrBr3.H20, lr (CO)12, metal iridio, lr203, lr(acac)(CO)2, lr(acac)3, acetato de iridio, [lr30(OAc)6(H20)3][OAc], y ácido hexacloroirídrico [H2lrCI6]. Los complejos de iridio libres de cloro tales como acetatos, oxalatos y acetoacetatos se emplean usualmente como materiales de inicio. La concentración del catalizador de iridio en la composición de reacción líquida puede estar en la escala de 100 a 6000 ppm. La carbonilación del metanol utilizando catalizador de iridio es bien conocida y se describe en general en las siguientes Patentes de los Estados Unidos: 5,942,460; 5,932,764; 5,883,295; 5,877,348; 5,877,347 y 5,696,284. Generalmente se usa un co-catalizador/promotor de haluro de alquilo en combinación con el componente del catalizador metálico del grupo VHI. Se prefiere al yoduro de metilo como el promotor de haluro de alquilo. Preferiblemente, la concentración de haluro de alquilo en la composición de reacción líquida está en la escala de 1 a 50% en peso, preferiblemente de 2 a 30% en peso. El promotor de haluro de alquilo puede combinarse con un compuesto estabilizador/co-promotor de la sal, el cual puede incluir sales de un metal del Grupo IA o el Grupo HA, o una sal cuaternaria de amonio o una sal de fosfonio. Se prefiere particularmente las sales de yoduro o de acetato, por ejemplo yoduro de litio o acetato de litio. Pueden usarse otros promotores y co-promotores como parte del sistema catalítico de la presente invención como se describe en la Publicación de Patente Europea EP 0 849 248. Los promotores adecuados se seleccionan de rutenio, osmio, tungsteno, renio, cinc, cadmio, indio, galio, mercurio, níquel, platino, vanadio, titanio, cobre, aluminio, estaño, antimonio, y más preferiblemente se selecciona de rutenio y osmio. Los co-promotores específicos se describen en la Patente de los Estados Unidos No. 6,627,770. Puede estar presente un promotor en una cantidad efectiva hasta el límite de su solubilidad en la composición de reacción líquida y/o cualesquiera corrientes liquidas del procedimiento redoladas al reactor de carbonilación a partir de la fase de recuperación del ácido acético. Cuando se usa, el promotor está presente adecuadamente en la composición de reacción liquida en una proporción molar del promotor al catalizador metálico de [0.5 a 15]: 1 , preferiblemente [2 a 10]: 1 , más preferiblemente [2 a 7.5]: 1. Una concentración de promotor adecuada es de 400 a 5000 ppm. El aparato o procedimiento de carbonilación que es el objeto de la invención incluye generalmente por lo menos una sección reactiva, y una sección de purificación. La presente invención puede apreciarse con relación a, por ejemplo, la carbonilación del metanol con monóxido de carbono en un sistema de reacción catalítico homogéneo que comprende un disolvente de reacción (típicamente ácido acético), metanol y/o sus derivados reactivos, un catalizador de rodio soluble, por lo menos una concentración finita de agua, incluyendo opcionalmente una sal de yoduro. La reacción de carbonilación procede a medida que se alimentan continuamente el metanol y el monóxido de carbono al reactor. El reactivo de monóxido de carbono puede ser esencialmente puro o puede contener impurezas inertes tales como dióxido de carbono, metano, nitrógeno, gases nobles, agua e hidrocarburos parafínicos de Ci a C4. La presencia de hidrógeno en el monóxido de carbono y generado in situ por la reacción de cambio de agua a gas se mantiene preferiblemente baja, por ejemplo, menor que 1 kg/cm2 de presión parcial, ya que su presencia puede resultar en la formación de productos de hidrogenación. La presión parcial del monóxido de carbono en la reacción está adecuadamente en la escala de 1 a 70 kg/cm2, preferiblemente de 1 a 35 kg/cm2, y más preferiblemente 1 a 15 kg/cm2. La presión de la reacción de carbonilación está adecuadamente en la escala de 10 a 200 kg/cm2, preferiblemente de 10 a 100 kg/cm2, más preferiblemente de 15 a 50 kg/cm2. La temperatura de la reacción de carbonilación está adecuadamente en la escala de 100 a 300 °C, preferiblemente en la escala de 150 a 220 °C. El ácido acético típicamente se fabrica en una reacción en fase líquida a una temperatura de aproximadamente 150-200 °C y una presión total de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 kg/cm2. El ácido acético se incluye típicamente en la mezcla de reacción como el disolvente para la reacción. Los derivados reactivos adecuados del metanol incluyen acetato de metilo, dimetil éter, formato de metilo y yoduro de metilo. Puede usarse una mezcla de metanol y derivados reactivos del mismo como reactivos en el procedimiento de la presente invención. Preferiblemente, se usan metanol y/o acetato de metilo como los reactivos. Por lo menos parte del metanol y/o derivados reactivos del mismo se convertirán a, y por lo tanto estarán presentes como, acetato de metilo en la composición de reacción líquida mediante la reacción con producto o disolvente de ácido acético. La concentración en la composición de reacción líquida del acetato de metilo está adecuadamente en la escala de 0.5 a 70% en peso, preferiblemente de 0.5 a 50% en peso, más preferiblemente de 1 a 35% en peso y más preferiblemente 1-20% en peso. Puede formarse agua in situ en la composición de reacción líquida, por ejemplo, por medio de la reacción de esterificación entre el reactivo metanol y el producto ácido acético. Puede introducirse agua al reactor de carbonilacion conjuntamente o separado de otros componentes de la composición de reacción líquida. Puede separarse al agua de otros componentes de la composición de la reacción retirándola del reactor y puede reciclarse en cantidades controladas para mantener la concentración requerida de agua en la composición de reacción líquida. Preferiblemente, la composición del agua mantenida en la composición de reacción líquida está en la escala de 0.1 a 16% en peso, más preferiblemente 1 a 14% en peso, más preferiblemente 1 a 10% en peso. El líquido de la reacción típicamente se extrae del reactor y se evapora rápidamente. La corriente de productos de vapor crudo de la caldera de vaporización rápida se envía a un sistema de purificación que incluye generalmente por lo menos una columna de fracciones ligeras y una columna de deshidratación. El sistema de carbonilacion puede usar sólo 2 columnas de purificación y se opera preferiblemente como se describe con mayor detalle en la Patente de los Estados Unidos No. 6,657,078 de Scates et al. , Titulada "Low Energy Carbonilatíon Process", la descripción de la cual se incorpora en las presente para referencia.

Haciendo referencia a las Figuras 1 a 3, se muestra una unidad de carbonilación 10 de la clase utilizada con relación a la presente invención. La unidad 10 incluye un reactor 12, una caldera de vaporización rápida 14, una columna de fracciones ligeras 16, una columna de secado o deshidratación 18 así como una columna de fracciones pesadas 20. El reactor 12 incluye el medio de reacción y se alimenta al mismo metanol y monóxido de carbono. Una porción del medio de reacción se provee continuamente a la caldera de vaporización rápida 14 vía la linea 22 en donde el producto crudo se evapora rápidamente y se envía la columna de fracciones ligeras 16 vía la línea 24 como una alimentación de vapor caliente. Una corriente de purga gaseosa típicamente se ventila desde el cabezal del reactor para evitar la acumulación de subproductos gaseosos tales como metano, dióxido de carbono e hidrógeno y para mantener ajustada la presión parcial del monóxido de carbono a una presión total del reactor dada. Opcionalmente (como se ilustra en la Patente China No. ZL92108244.4), puede emplearse un denominado reactor "convertidor" que se ubica entre el reactor y el recipiente de vaporización 14 mostrado en la Figura 1. El "convertidor" produce una corriente de ventilación que comprende componentes gaseosos que típicamente se lavan con un disolvente compatible para recuperar los componentes tales como yoduro de metilo y acetato de metilo. Las corrientes de purga gaseosas provenientes del reactor y del convertidor pueden combinarse o lavarse por separado y se lavan típicamente con cualquiera de ácido acético, metanol o mezclas de ácido acético y metanol para evitar la pérdida de los componentes de bajo punto de ebullición tales como yoduro de metilo del procedimiento. Si se usa metanol como el disolvente líquido de lavado de los gases ventilados, el metanol enriquecido del sistema de lavado se regresa típicamente al procedimiento mediante la combinación con metanol fresco que se alimenta al reactor de carbonilación -aunque puede también regresarse dentro de cualquiera de las corrientes que regresan como reciclado al reactor tales como el residuo de la caldera de vaporización rápida o las corrientes de fracciones ligeras o del destilado de la columna de deshidratación. Si se usa ácido acético como el disolvente líquido de lavado de los gases ventilados, el ácido acético enriquecido del sistema de lavado típicamente se depura de las fracciones ligeras absorbidas y el ácido acético puro resultante se recicla de regreso a la etapa de absorción. Los componentes de fracciones ligeras depurados del disolvente de lavado de ácido acético enriquecido pueden regresarse al procedimiento principal directamente o indirectamente en muchas ubicaciones diferentes incluyendo el reactor, la caldera de vaporización rápida, o las columnas de purificación. Opcionalmente, las corrientes de purga gaseosas pueden ventilarse a través del líquido de base de la caldera de vaporización rápida o la parte inferior de la columna de las fracciones ligeras para incrementar la estabilidad del rodio y/o pueden combinarse con otros gases ventilados del procedimiento gaseoso (tales como las ventilaciones receptoras del destilado de la columna de purificación) antes del lavado. Estas variaciones están muy dentro del alcance de la presente invención como se apreciará a partir de las reivindicaciones anexas y la descripción que sigue. En la columna 16, se purifica el producto de componentes ligeros que salen de la columna vía la línea 26, se condensan en un primer condensador 28 y luego se decantan en un decantador 30. Convencionalmente, la fase ligera proveniente del decantador 30 se envía como reflujo a la columna 16 vía la linea 32, mientras que la fase pesada proveniente del decantador 30 se regresa al reactor vía las líneas 34, 35. También se proveen, pero no se muestran, absorbedores y depuradores usados para reciclar material dentro del sistema. Se retira una corriente de producto purificado 40 como una corriente lateral (preferiblemente líquido) de la columna 16 y se alimenta a la columna de secado 18 en donde se remueve agua del producto parcialmente purificado. Posteriormente, el producto seco se provee a la columna de fracciones pesadas 20 vía la linea 42, mientras que el destilado y algo del producto de ácido acético se usan como reflujo para la columna 18 o se recicla al reactor vía las líneas 34, 44. El producto de ácido acético se toma del destilado a partir de la columna de fracciones pesadas 20 vía la línea 48, mientras que se remueve el desecho pesado vía la línea 50. La columna 16 genera una corriente de residuo líquido 52 que convencionalmente se recicla con el residuo de la caldera de vaporización rápida al reactor como se muestra.

Haciendo referencia específicamente a la Figura 3, se muestra una columna de fracciones ligeras 16 configurada de acuerdo con la presente invención. La columna 16 está acoplada a la caldera de vaporización rápida 12 (Figura 1 ) vía la línea 24. La columna 16 define una zona de destilación 58 con una porción superior 60, una porción central 62, y una porción inferior 66. Una extracción lateral de líquido 68 provee una salida para la corriente del producto 40 como se muestra. El vapor del producto destilado sale de la columna 16 a través de la línea 26 en donde se alimenta al condensador 28. En el condensador 28, se condensa el vapor y se alimenta como líquido al decantador 30. En el decantador 30, el vapor condensado se decanta como un destilado de fase ligera así como un destilado de fase pesada que consiste predominantemente de yoduro de metilo. Por otro lado, el destilado de fase ligera consiste predominantemente de agua y ácido acético. De acuerdo con la presente invención el contenido de ácido acético del destilado de la fase ligera se reduce sustancialmente de manera que la fase ligera puede reciclarse al reactor 12 vía la línea 34' si así se desea. Toda o una porción de la fase pesada se extrae del decantador 30 por medio de la línea 32' y se alimenta como reflujo a la columna 16 en la porción superior 60 de la zona de destilación 58 como reflujo. Una fracción del destilado de fase pesada se recicla al reactor vía la línea 34" junto con el destilado de la fase ligera. La corriente 40 se alimenta de la extracción lateral 68 a la columna de secado 18 como se muestra en la Figura 1.

La operación de los sistemas de las Figuras 1 , 2 y 3 fue simulada con un modelo de computadora empírico para ilustrar los efectos de reciclar material de fase pesada del decantador 30 en lugar del material de fase ligera. Los valores relativos de diversos flujos másicos en el sistema con el reflujo de fase ligera contra el reflujo de fase pesada se dan en el Cuadro 1 junto con valores calculados del contenido de ácido acético. Por "flujo másico relativo" se refiere al flujo másico calculado en un punto particular en el sistema con relación a un caso de base en donde el sistema de las Figuras 1 y 2 se opera con un reflujo de fase ligera total proveniente del decantador 30. Por lo tanto un flujo másico relativo en libras por hora de corriente de producto crudo con respecto a la columna de fracciones ligeras de 0.454 kg (1 Ib) indica que ambos sistemas fueron operados a la misma velocidad de alimentación (y composición en esta simulación) con respecto a la columna de fracciones ligeras. La velocidad de flujo másico relativo de la corriente lateral de producto de fracciones ligeras fue sustancialmente la misma. El reflujo másico relativo en la columna de fracciones ligeras fue substancialmente mayor cuando se uso el reflujo de fase pesada, en contrario las condiciones fueron muy parecidas.

CUADRO 1 Comparación de la Operación de la Columna de LE Con Reflujo de Fase Ligera Contra Reflujo de Fase Pesada Se observa en el Cuadro 1 que cuando se opera bajo condiciones sustancialmente idénticas con alimentación idéntica, el sistema que usa reflujo de fase pesada tuvo una concentración mucho menor de ácido acético en el vapor de los destilados de la columna de fracciones ligeras en comparación con un sistema sustancialmente idéntico operado con reflujo de fase ligera. De igual manera, la velocidad del flujo másico relativo de agua en la corriente lateral del producto de las fracciones ligeras fue significativamente menor cuando se usó reflujo de fase pesada aún cuando la velocidad de flujo másico relativa de la corriente lateral del producto fue igual. Más aún, la concentración del ácido acético en la fase ligera decantada es mucho menor cuando el sistema se opera con reflujo de fase pesada; mientras que la corriente lateral del producto de LE tuvo una concentración de ácido acético mayor. Por lo tanto, el sistema inventivo incluye la purificación de una corriente de producto crudo en un procedimiento de carbonilación de ácido acético que incluye: i) condensar el vapor del destilado de la zona de destilación de una columna de fracciones ligeras; ¡i) decantar el vapor condensado en una fase pesada que comprende predominantemente yoduro de metilo y una fase ligera que comprende predominantemente ácido acético y agua; y iii) enviar a reflujo por lo menos una porción de la fase pesada a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. La corriente de producto purificada en la columna de fracciones ligeras se alimenta hacia adelante a una columna de secado para purificación posterior. En general, cualquier punto entre aproximadamente 40% aproximadamente 90% en peso de la fase pesada condensada proveniente del decantador 30 se envía como reflujo a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. Por lo menos aproximadamente 50%, por lo menos aproximadamente 60% o por lo menos aproximadamente 70% en peso o más de la fase pesada decantada puede enviarse como reflujo. También, el vapor del destilado de acuerdo con el método inventivo de operación tiene un contenido de ácido acético menor que aproximadamente 5%; usualmente menor que 2.5%; y más típicamente menor que 1 % en peso con base en el peso total del vapor que sale de la columna 16. Típicamente la fase pesada decantada tiene un contenido de yoduro de metilo entre próximamente 60% en peso y 90% en peso. Se observa a partir de la simulación anterior que la corriente de producto purificado tiene un contenido de agua relativo de aproximadamente 0.4 veces a aproximadamente 0.85 veces esa de una corriente de producto extraída de una columna de fracciones ligeras sustancialmente idéntica operada bajo condiciones de reflujo sustancialmente idénticas de la fase ligera decantada en lugar de la fase pesada decantada. Típicamente la corriente de producto purificado del procedimiento inventivo tiene un contenido de agua relativo de aproximadamente 0.75 veces o 0.6 veces o menor que esa de la corriente de producto extraído de una columna de fracciones ligeras sustancialmente idéntica operada bajo condiciones sustancialmente idénticas enviando como reflujo a la fase ligera decantada en lugar de la fase pesada decantada. La fase ligera decantada puede tener un contenido de ácido acético menor que 5% en peso, menor que 2% en peso o menor que 1 % en peso. Un procedimiento particularmente preferido de la invención usa una mezcla de reacción denominada de "poca agua". En este procedimiento la etapa de carbonilar metanol incluye: hacer reaccionar metanol con una carga de alimentación de monóxido de carbono en un reactor de carbonilación que contiene una mezcla de reacción catalítica mientras que mantiene en la mezcla de reacción durante el transcurso de la reacción por lo menos una concentración finita de aproximadamente 0.1 por ciento en peso hasta menos de 14 por ciento en peso de agua conjuntamente con (i) una sal soluble en la mezcla de reacción a la temperatura de reacción en una cantidad operativa para mantener una concentración de yoduro iónico en la escala de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 por ciento en peso efectivo como un estabilizador y co-promotor del catalizador, (ii) de aproximadamente 1 a 20 por ciento en peso de yoduro de metilo, (iii) de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 30 por ciento en peso de acetato de metilo, (iv) un catalizador de rodio, y (v) ácido acético.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1 .- Un procedimiento de carbonilación para producir ácido acético que comprende: (a) carbonilar metanol o sus derivados reactivos en la presencia de agua, un catalizador seleccionado de catalizadores de rodio, catalizadores del iridio y mezclas de los mismos, y un promotor de yoduro de metilo para formar una mezcla de reacción de ácido acético en un reactor; (b) separar la corriente de la mezcla de reacción de ácido acético en una corriente de reciclado de líquido y una corriente de producto crudo que incluye ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo y agua; (c) alimentar la corriente de producto crudo a una columna de fracciones ligeras que tiene una zona de destilación; (d) purificar la corriente de producto crudo en la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras para remover yoduro de metilo y acetato de metilo y generar una corriente de producto purificado, la corriente de producto purificado tiene una concentración menor de yoduro de metilo y acetato de metilo que la corriente de producto crudo, y en donde la etapa de purificación de la corriente de producto crudo incluye (i) condensar el vapor del destilado de la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras, (ii) decantar el vapor condensado en una fase pesada que comprende predominantemente yoduro de metilo y una fase ligera que comprende predominantemente ácido acético y agua, y (iii) enviar como reflujo por lo menos una porción de la fase pesada condensada a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras; y (e) extraer una corriente de producto purificado de la columna de fracciones ligeras. 2 - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque de 40% en peso a 90% en peso de la fase pesada condensada se envía como reflujo a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. 3 - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos 50% en peso de la fase pesada decantada se envía como reflujo a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. 4.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos 60% en peso de la fase pesada decantada se envía como reflujo a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. 5 - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos 70% en peso de la fase pesada decantada se envía como reflujo a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras. 6.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el vapor del destilado tiene un contenido de ácido acético menor que 5%. 7. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el vapor del destilado tiene un contenido de ácido acético menor que 2.5%. 8. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el vapor del destilado tiene un contenido de ácido acético menor que 1 %. 9. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fase pesada decantada tiene un contenido de yoduro de metilo entre 60% en peso y 90% en peso. 10.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la corriente de producto purificado tiene un contenido de agua relativo de 0.4 veces a 0.85 veces ese de una corriente de producto extraída de una columna de fracciones ligeras sustancialmente idéntica operada bajo condiciones sustancialmente idénticas que envía como reflujo a la fase ligera decantada en lugar de la fase pesada decantada. 1 1. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la corriente de producto purificado tiene un contenido de agua relativo de 0.75 veces o menor que ese de una corriente de producto extraída de una columna de fracciones ligeras sustancialmente idéntica operada bajo condiciones sustancialmente idénticas que envía como reflujo a la fase ligera decantada en lugar de la fase pesada decantada. 12. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la corriente de producto purificado tiene un contenido de agua relativo de 0.6 veces o menor que ese de una corriente de producto extraída de una columna de fracciones ligeras sustancialmente idéntica operada bajo condiciones sustancialmente idénticas que envía como reflujo a la fase ligera decantada en lugar de la fase pesada decantada. 13 - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fase ligera decantada tiene un contenido de ácido acético menor que 5% en peso. 14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fase ligera decantada tiene un contenido de ácido acético menor que 2% en peso. 15 - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fase ligera decantada tiene un contenido de ácido acético menor que 1 % en peso. 16. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende adicionalmente alimentar la corriente de producto purificado hacia adelante para posterior purificación, incluyendo la remoción de agua. 17. - Un procedimiento de carbonilación para producir ácido acético que comprende: (a) hacer reaccionar metanol con una carga de alimentación de monóxido de carbono en un reactor de carbonilación que contiene una mezcla de reacción catalítica mientras mantiene en dicha mezcla de reacción durante el transcurso de dicha reacción por lo menos una cantidad finita de 0.1 por ciento en peso hasta menos que 14 por ciento en peso de agua conjuntamente con (i) una sal soluble en la mezcla de reacción a la temperatura de reacción en una cantidad operativa para mantener una concentración de yoduro iónico en la escala de 2 a 20 por ciento en peso efectiva como un estabilizador y co-promotor del catalizador, (ii) de 1 a 20 por ciento en peso de yoduro de metilo, (¡ii) de 0.5 a 30 por ciento en peso de acetato de metilo, (iv) un catalizador de rodio, y (v) ácido acético; (b) separar la corriente de la mezcla de reacción de ácido acético en una corriente de reciclado líquido y una corriente de producto crudo que incluye ácido acético, yoduro de metilo, acetato de metilo y agua; (c) alimentar la corriente de producto crudo a una columna de fracciones ligeras que tiene una zona de destilación, (d) purificar la corriente de producto crudo en la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras para remover el yoduro de metilo y el acetato de metilo y generar una corriente de producto purificado, la corriente de producto purificado tiene una concentración menor de yoduro de metilo y acetato de metilo que la corriente de producto crudo, y en donde la etapa de purificación de la corriente de producto crudo incluye (i) condensar el vapor del destilado de la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras, (ii) decantar el vapor condensado en una fase pesada que comprende predominantemente yoduro de metilo y una fase ligera que comprende predominantemente ácido acético y agua, y (iii) enviar como reflujo por lo menos una porción de la fase pesada condensada a la zona de destilación de la columna de fracciones ligeras; y (e) extraer una corriente de producto purificado de la columna de fracciones ligeras. 18.- Un aparato para producir ácido acético, dicho aparato comprende: (a) un reactor para carbonilar metanol o sus derivados reactivos en la presencia de agua, un catalizador seleccionado de catalizadores de rodio, catalizadores de iridio y mezclas de los mismos, y un promotor de yoduro de metilo para formar una mezcla de reacción de ácido acético en un reactor; (b) un aparato de caldera de vaporización rápida acoplado al reactor y adaptado para recibir una corriente de la mezcla de reacción y separarla en (i) una corriente de reciclado liquido, y (ii) una corriente de producto crudo que contiene ácido acético; (c) una columna de fracciones ligeras acoplada a la caldera de vaporización rápida, que está configurada para separar los componentes de bajo punto de ebullición de la corriente de producto crudo, y generar una corriente de producto purificado, la columna de fracciones ligeras tiene una zona de destilación con una porción superior, una porción inferior y una porción central, la porción central de la zona destilación tiene una extracción lateral de producto para alimentar a la corriente de producto purificado hacia adelante; (d) un condensador que se comunica con la porción superior de la columna de fracciones ligeras adaptado para condensar el vapor recibido del mismo para generar una corriente de vapor condensado, (e) un decantador que se comunica con el condensador adaptado para decantar la corriente de vapor condensado en una corriente condensada de fase ligera y una corriente condensada de fase pesada que comprende predominantemente yoduro de metilo, el decantador está adaptado además para proveer por lo menos una porción de la corriente condensada de fase pesada a la porción superior de la columna de fracciones ligeras como reflujo; y (f) una columna de deshidratación acoplada a la columna de fracciones ligeras para recibir y purificar posteriormente la corriente de producto purificado. 19.- El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el decantador está adaptado para regresar de 40% en peso a 90% en peso de la fase pesada condensada a la columna de fracciones ligeras como reflujo. 20.- El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la columna de deshidratación está acoplada a una columna de fracciones pesadas.