RS60472B1 - Proizvodnja sirćetne kiseline sa visokim stepenom konverzije - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na postupke za proizvodnju sirćetne kiseline iz ugljen monoksida, a naročito, na poboljšane postupke, u kojima zaostali ugljen monoksid reaguje da obrazuje još sirćetne kiseline, time poboljšavajući ukupnu konverziju dovedenog ugljen monoksida.

POZADINA PRONALASKA

Široko korišćen i uspešan komercijalni postupak za sintetisanje sirćetne kiseline uključuje katalizovanu karbonilaciju metanola pomoću ugljen monoksida. Kataliza sadrži rodijum i/ili iridijum i halogeni promoter, tipično, metil jodid. Reakcija se vrši kontinuiranim barbotiranjem ugljen monoksidom kroz tečni reakcioni medijum u kom je rastvoren katalizator. Reakcioni medijum sadrži i metil acetat, vodu, metil jodid i katalizator. Konvencionalni komercijalni postupci za karbonilaciju metanola uključuju one opisane u U.S. patentima br. 3,769,329, 5,001,259, 5,026,908 i 5,144,068. Još jedan konvencionalan postupak za karbonilaciju metanola je postupak Cativa™, koji je diskutovan u Jones, J. H. (2002), "The Cativa™ Process for the Manufacture of Sirćetna kiselina0", Platinum Metals Review, 44(3): 94-105.

[0003] Tokom reakcije karbonilacije metanola, gasoviti nuzproizvodi se gomilaju u reaktoru prilikom povlačenja sirovog proizvoda sirćetne kiseline u fleš-isparivač. Nagomilavanje ovih gasova u reaktoru se često kontroliše otpuštanjem izduvnog gasa iz reaktora da bi se održao parcijalni pritisak u reaktoru na prihvatljivom nivou da bi se maksimizirale aktivnost i stabilnost katalizatora. Izbačen izduvni gas može da sadrži ugljen monoksid, isparljive halogene promotere, sirćetnu kiselinu, vodu, neizreagovani metanol i/ili metil acetat. U većini postupaka za karbonilaciju metanola, izduvni gas se obrađuje u jednoj ili više jedinica za regeneraciju da bi se povratili isparljivi halogeni promoteri, sirćetna kiselina, voda, neizreagovani metanol i/ili metil acetat, te da bi se ova povraćena jedinjenja vratila u reaktor. Gasovi koji izlaze iz jedinica za rekuperaciju se mogu izbacivati i/ili usmeravati u sud za fleš isparavanje da bi se povećala stabilnost katalizatora. Primer jedinice za rekuperaciju je opisan u U.S. objavama br.2008/0293996 i 2009/0270651.

[0004] Iako su veličine konvencionalnih odvodnih tokova često minimizirani, odvodni tok se ipak može obraditi da se regenerišu i/ili iskoriste njegove komponente. Na primer, odvodni tok, jednom kad je povučen, može da se obradi da bi se povratili isparljivi halogeni promoteri, sirćetna kiselina, voda, neizreagovani metanol i/ili metil acetat, koji se onda mogu reciklirati u reaktor. Kao drugi primer, mala količina ugljen monoksida u izduvnom toku se može koristiti za povećanje stabilnosti katalizatora, npr., za smanjenje precipitacije katalizatora, u odeljcima sistema.

[0004] US Patent No.5,917,089 otkriva da izduvni gas iz reaktora može da se uvodi direktno u drugi reaktor, zajedno sa svežim metanolom, da bi se proizveo dodatni prizvod karbonilacije, tj. sirćetna kiselina. Izduvni gas, međutim, kao što je poznato u struci, nije tok derivata.

[0005] U odeljku za prečišćavanje se obrađuje sirovi proizvod sirćetne kiseline iz reaktora da bi se odstranile nečistoće i time obezbedio proizvod sirćetne kiseline visokog kvaliteta. Ove nečistoće, koje mogu biti prisutne u tragovima, utiču na kvalitet sirćetne kiseline, naročito zato što nečistoće cirkulišu kroz reakcioni proces, što, između ostalog, može da dovede do gomilanja ovih nečistoća tokom vremena. Konvencionalne tehnike prečišćavanja za otklanjanje ovih nečistoća uključuju tretiranje tokova proizvoda sirćetne kiseline oksidantima kao što je ozon, reduktantima kao što je vodonik, voda, metanol, aktivni ugalj, amini i slično. Tretmani mogu, a ne moraju da se kombinuju sa destilacijom sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Tipično, tokom prečišćavanja, postoji nekoliko ventila koji izbacuju nekondenzabilne gasove koji su se formirali u reaktoru. Izbačeni gasovi se mogu obrađivati u jedinici za regeneraciju da bi se obnovile komponente niske tačke ključanja, kao što je halogeni promoter, kao što je opisano u U.S. objavi br. 2008/0293966. Izbačeni gasovi, koji sadrže i ugljen monoksid, koji prolaze kroz jedinicu za regeneraciju, su tipično izbačeni ili spaljeni. Gubitak ugljen monoksida predstavlja gubitak reaktanata.

[0006] Alternativa postupku za karbonilaciju metanola tečne faze je opisan u US patentu br.

6,617,471. US patent br. 6,617,471 otkriva metod za karbonilaciju parne faze za proizvodnju estara i karboksilnih kiselina iz reaktanata koji sadrže niže alkil alkohole, jedinjenja koja daju niže alkil alkohole i njihove smese. Metod uključuje dovođenje u dodir reaktanata i ugljen monoksida u zoni karbonilacije reaktora za karbonilaciju u uslovima parne faze sa katalizatorom koji ima katalitički efektivnu količinu iridijuma i kalaja vezanih za materijal čvrstog nosača. Dalje, US patent br. 5,380,929 otkriva postupak dobijanja sirćetne kiseline i anhidrida sirćetne kiseline, gde metanol i metil acetat reaguju pod anhidrovanim uslovima sa ugljen monoksidom, u prisustvu katalitičkog sistema koji sadrži karbonilne komplekse plemenitih metala VIII grupe, metil jodid, acetat ili jodid alkalnog metala, ili acetat ili jodid kvaternarnog organofosfonijuma ili organoamonijuma. Vruća karbonilaciona smesa se dekomprimuje, uparene komponente se dovode u prvu destilacionu zonu, a rastvor katalizatora, koji je preostao, se vraća nazad u reakcionu zonu. U prvoj destilacionoj zoni, isparljivi proizvodi karbonilacije se podvrgavaju frakcionoj destilaciji; metil jodid i metil acetat niske tačke ključanja prolaze nazad u reakcionu zonu i proizvod koji je napravljen na dnu je smesa sirćetne kiseline i anhidrida sirćetne kiseline, koja se deli na čiste komponente u drugoj destilacionoj zoni i trećoj destilacionoj zoni.

[0007] Imajući u vidu navedene reference, postoji potreba za postupkom za obradu izduvnih gasova tokom prečišćavanja i odvajanja sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obnovili reaktanti i povećala efikasnost proizvodnje sirćetne kiseline.

KRATAK PRIKAZ PRONALASKA

[0008] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju sirćetne kiseline. Navedeni postupak sadrži korak reagovanja ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola u prvom reaktoru, u uslovima efektivnim da se kao proizvod dobije sirova sirćetna kiselina. Proizvedena sirova sirćetna kiselina sadrži sirćetne kiseline i zaostali ugljen monoksid. Postupak dalje obuhvata izdvajanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline koji obuhvata fleš isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline i zaostalog ugljen monoksida u prvi parni tok derivata koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid, poželjno od 10 mol% do 95 mol% ugljen monoksida, a opciono od 5 mol% do 90 mol% bar jednog od metanola i derivata metanola; i prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor. Postupak dalje sadrži korak reagovanja bar dela zaostalog ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola, poželjno metil acetatom i/ili dimetil etrom, preko metalnog katalizatora, poželjno čvrstog katalizatora, koji opciono sadrži bar jedan od metala izabran iz grupe koja se sastoji od rodijuma, iridijuma, rutenijuma, nikla i kobalta, u drugom reaktoru, da bi se napravio tok proizvoda koji sadrži dodatnu sirćetnu kiselinu i opciono manje od 40 mol% ugljen monoksida. Poželjno je da drugi reaktor bude protočni reaktor ili šaržni reaktor, a metalni katalizator u drugom reaktoru sadrži bar jedan metal izabran iz grupe koja se sastoji od rodijuma, iridijuma, rutenijuma, nikla i kobalta. Ukupna konverzija ugljen monoksida je veća od 90%.

[0009] Poželjno je da prvi tok pare sadrži malu količinu ugljen monoksida, npr., od 10 mol% do 95 mol% ugljen monoksida. Dobijeni tok proizvoda poželjno sadrži manje od 40 mol% ugljen monoksida.

[0010] Poželjno, reagovanje bar dela zaostalog ugljen monoksida proizvodi tok proizvoda i izduvni tok. Izduvni tok poželjno sadrži malu količinu ugljen monoksida, npr., manje od 60 mol % ugljen monoksida, poželjno manje od 50 mol% ugljen monoksida.

[0011] Poželjno, prvi tok pare ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 95% ukupnog pritiska prvog toka pare, poželjnije manji od 80% ukupnog pritiska prvog toka pare.

[0012] Štaviše, pronalazak se odnosi na upotrebu sistema za proizvodnju sirćetne kiseline. Sistem sadrži dovod u prvi reaktor koji ima prvi parcijalni pritisak ugljen monoksida, prvi reaktor, drugi reaktor, dovod u drugi reaktor koji ima drugi parcijalni pritisak ugljen monoksida niži od prvog parcijalnog pritiska ugljen monoksida i separator. U prvom reaktoru ugljen monoksid reaguje sa bar jednim od metanola i derivata metanola da se proizvede sirovi proizvod sirćetne kiseline. Separator sadrži fleš-isparivač u kom isparava sirovi proizvod sirćetne kiseline u prvi tok pare koji sadrži koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid i prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor. Drugi reaktor je smešten nizvodno od fleš-isparivača i u njemu reaguje bar deo zaostalog ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola, poželjno metil acetatom, da se proizvede dodatna sirćetna kiselina. Drugi reaktor sadrži metalni katalizator, poželjno metalni katalizator čvrste faze, koji opciono sadrži bar jedan metal izabran iz grupe koja se sastoji od rodijuma, iridijuma, rutenijuma, nikla i kobalta.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0013] Pronalazak je detaljno opisan u tekstu koji sledi sa pozivanjem na prateće crteže, pri čemu slični brojevi označavaju slične delove.

Slika 1 je šematski dijagram primera sekundarnog reaktora za karbonilaciju tečne faze na visokom pritisku za obradu izbačenog toka derivata iz odeljka za prečišćavanje sirćetne kiseline, u jednom rešenju predmetnog pronalaska koje nije u opsegu patentnih zahteva. Slika 2 je šematski dijagram primera sekundarnog reaktora za karbonilaciju gasne faze na niskom pritisku za obradu izbačenog toka derivata iz odeljka za prečišćavanje sirćetne kiseline, u jednom rešenju predmetnog pronalaska koje nije u opsegu patentnih zahteva. Slika 3 je detaljan šematski dijagram primera sekundarnog reaktora za karbonilaciju tečne faze na visokom pritisku tečne faze za obradu izbačenog toka derivata iz odeljka za prečišćavanje sirćetne kiseline, u skladu sa rešenjem predmetnog pronalaska.

Slika 4 je detaljan šematski dijagram primera sekundarnog reaktora za karbonilaciju gasne faze na niskom pritisku za obradu izbačenog toka derivata iz odeljka za prečišćavanje sirćetne kiseline, u skladu sa rešenjem predmetnog pronalaska.

Slika 5 je šematski dijagram primera reakcionog procesa sirćetne kiseline, koji uključuje reakciju i izdvajanje, u skladu sa rešenjem predmetnog pronalaska.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Uvod

[0014] Predmetni pronalazak se generalno odnosi na proizvodnju sirćetne kiseline iz zaostalog ili neizreagovanog ugljen monoksida koji je prisutan u tokovima derivata sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Tokovi derivata se dobijaju tokom prečišćavanja i izdvajanja sirovog proizvoda sirćetne kiseline. U svrhe predmetne prijave, separaciona zona se odnosi na deo postupka u kom se prečišćava ili izdvaja sirovi proizvod sirćetne kiseline. U jednom poželjnom rešenju, tokovi derivata su tokovi izbačenog gasa separacione zone. U jednom rešenju, predmetni pronalazak povoljno povećava ukupnu efikasnost ugljen monoksida iskorišćavanjem zaostalog ugljen monoksida u tokovima derivata da se formira dodatna sirćetna kiselina. Jedno drugo rešenje predmetnog pronalaska povoljno smanjuje količinu ugljen monoksida, koja se izbacuje ili pali, iz odeljka za prečišćavanje i odvajanje.

[0015] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju sirćetne kiseline koji sadrži korak regovanja ugljen monoksida i metanola i/ili derivata metanola u prvom reaktoru, u uslovima efektivnim da se proizvede sirovi proizvod sirćetne kiseline. Sirovi proizvod sirćetne kiseline sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid. Zaostali ugljen monoksid može da se rastvori i/ili povuče u sirovi proizvoda sirćetne kiseline. U jednom rešenju, sirovi proizvod sirćetne kiseline sadrži zaostali ugljen monoksid u količini manjoj od 20 mol%, npr., manjoj od 10 mol%, manjoj od 5 mol%, ili manjoj od 3 mol%. U jednom drugom rešenju, sirovi proizvod sirćetne kiseline u fleš parnoj fazi ima parcijalni pritisak ugljen monoksida koji je manji od 20% ukupnog pritiska isparenog sirovog proizvoda sirćetne kiseline, npr., manji od 10%, manji od 5% ili manji od 3%. U jednom drugom rešenju, fleš sirovi proizvod sirćetne kiseline je na ukupnom pritisku od 0,3 MPa, ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 0,06 MPa, npr., manji od 0,03 MPa; manji od 0,015 MPa; ili manji od 0,009 MPa. Naravno, da bi ugljen monoksid reagovao sa metanolom i/ili derivatom metanola da formira dodatnu sirćetnu kiselinu, neka količina ugljen monoksida bi trebalo da bude prisutna. Na primer, sirovi proizvod sirćetne kiseline može da sadrži zaostali ugljen monoksid u količini većoj od 0,1 mol%, većoj od 0,5 mol% ili većoj od 1 mol%. U pogledu parcijalnih pritisaka, fleš sirovi proizvod sirćetne kiseline može da ima (zaostali) parcijalni pritisak ugljen monoksida od bar 0,1% ukupnog pritiska fleš sirovog proizvoda sirćetne kiseline, npr., bar 0,5% ili bar 1%. Na primer, kad je fleš sirovi proizvod sirćetne kiseline na ukupnom pritisku od 0,3 MPa, parcijalni pritisak ugljen monoksida može da bude bar 0,0003 MPa, npr., bar 0,0015 MPa ili bar 0,003 MPa. Pored toga, sirovi proizvod sirćetne kiseline može da sadrži bar 50 mol% sirćetne kiseline, npr., bar 75 mol%, bar 90 mol%, bar 95 mol%, ili bar 98 mol%. U drugim rešenjima, sirovi proizvod sirćetne kiseline može da ima parcijalni pritisak sirćetne kiseline od bar 50% ukupnog pritiska sirovog proizvoda sirćetne kiseline, npr., bar 75%, bar 90%, bar 95%, ili bar 98%. U pogledu opsega, sirovi proizvod sirćetne kiseline opciono sadrži od 0,1 mol% do 20 mol% zaostalog ugljen monoksida, npr., od 0,5 mol% do 10 mol%, ili od 1 mol% do 5 mol%; ili od 50 mol% do 99,9 mol% sirćetne kiseline, npr., od 60 mol% do 99 mol%, ili od 75 mol% do 95 mol%. U pogledu parcijalnih pritisaka, sirovi proizvod sirćetne kiseline opciono ima parcijalni pritisak ugljen monoksida od 0,1% do 20% ukupnog pritiska sirovog proizvoda sirćetne kiseline, npr., od 0,5% do 10% ili od 1% do 5% i parcijalni pritisak sirćetne kiseline od 50% do 99,9% ukupnog pritiska sirovog proizvoda sirćetne kiseline, npr., od 60% do 99% ili od 75% do 95%. Opciono, sirovi proizvod sirćetne kiseline dalje sadrži metil jodid (tečan i/ili kao paru), metil acetat, propionsku kiselinu, vodu, zaostali katalizator i acetaldehid. U jednom rešenju, sirovi proizvod sirćetne kiseline može da sadrži sirćetnu kiselinu, zaostali katalizator, rastvoren i/ili povučen ugljen monoksid, metil jodid, metil acetat, vodu, jedinjenja koja redukuju permanganat ("PRC"), i/ili druge rastvorene gasove kao što su ugljen dioksid, vodonik i metan.

[0016] Postupak dalje obuhvata korak odvajanja sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Navedeno odvajanje obuhvata fleš isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u prvi tok pare, koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid i prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor. Zaostali ugljen monoksid, npr., neizreagovan ugljen monoksid, uključuje ugljen monoksid koji nije izreagovao u reakciji karbonilacije i kao takav je ostao u sirovom proizvodu sirćetne kiseline. U jednom rešenju, zaostali ugljen monoksid u prvom toku pare je povučen u odgovarajući tok. Bez vezivanja za teoriju, veruje se da se povlačenje ugljen monoksida dešava zbog toga što se ugljen monoksid provodi kroz tečnu reakcionu smesu. Nasuprot tome, tipičan tok izduvnog gasa je prosto tok koji je uklonjen iz nagomilane pare u reaktoru. Prema tome, ugljen monoksid u konvencionalnim tokovima izduvnog gasa nije povučen u tok. U jednom rešenju, prvi tok pare sadrži manje ugljen monoksida od ugljen monoksida koji se dovodi u primarni reaktor. U jednom rešenju, prvi tok pare sadrži manje od 95 mol% ugljen monoksida, npr., manje od 80 mol%, manje od 75 mol%, manje od 60 mol%, manje od 50 mol%, ili manje od 40 mol%. U jednom drugom rešenju, prvi tok pare ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 95% ukupnog pritiska prvog toka pare, npr., manje od 75%, manje od 60%, manje od 50%, ili manje od 40%. U pogledu opsega, prvi tok pare opciono sadrži od 10 mol% do 95 mol% zaostalog ugljen monoksida, npr., od 25 mol% do 75 mol% ili od 40 mol% do 60 mol%. Poželjno je da tokovi derivata sadrže od 60 mol% do 70 mol% ugljen monoksida. U pogledu parcijalnih pritisaka, prvi tok pare opciono ima parcijalni pritisak ugljen monoksida od 10% do 95% ukupnog pritiska tokova derivata, npr., od 25% do 75% ili od 40% do 60%. Pored toga, postupak sadrži korak reagovanja, u drugom reaktoru, bar dela zaostalog ugljen monoksida iz prvog toka pare sa metanolom i/ili derivatom metanola, npr., metil acetatomm ili dimetil etrom, da se proizvede tok proizvoda koji sadrži dodatnu sirćetnu kiselinu. Reakcija u drugom reaktoru se poželjno izvodi u šaržnom reaktoru ili u protočnom reaktoru. Poželjno je da ovi reaktori sadrže katalizator, npr., metalni katalizator čvrste faze. Drugi reaktor obezbeđuje reagovanje zaostalog ugljen monoksida, što povećava ukupnu efikasnost postupka.

[0017] U jednom drugom rešenju, koje nije u opsegu patentnih zahteva, pronalazak se odnosi na postupak proizvodnje sirćetne kiseline koji obuhvata korak dovođenja u dodir bar jednog od metanola i derivata metanola i dovodnog toka ugljen monoksida, npr., dovodnog toka sa niskim sadržajem ugljen monoksida, koji sadrži nisku koncentraciju ugljen monoksida (u poređenju sa konvencionalnim dovodnim tokovima ugljen monoksida), npr., od 10 mol% do 95 mol%, od 25 mol% do 75 mol% ili od 40 mol% do 60 mol% ugljen monoksida. Poželjno je da dovodni tok sa niskim sadržajem ugljen monoksida sadrži od 60 mol% do oko 70 mol% ugljen monoksida. U pogledu parcijalnih pritisaka, dovodni tokovi sa niskim sadržajem ugljen monoksida opciono imaju parcijalni pritisak ugljen monoksida od 10% do 95% ukupnog pritiska tokova derivata, npr., od 25% do 75% ili od 40% do 60%. U pogledu granica, dovodni tok sa niskim sadržajem ugljen monoksida poželjno sadrži manje od 95 mol% ugljen monoksida, npr., manje od 80 mol%, manje od 70 mol%, manje od 50 mol%, ili manje od 40 mol%. U drugim rešenjima, dovodni tok sa niskim sadržajem ugljen monoksida ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 95% ukupnog pritiska dovodnog toka sa niskim sadržajem ugljen monoksida, npr., manji od 80%, manji od 70%, manji od 50%, ili manji od 40%. Ponovo, da bi ugljen monoksid reagovao sa metanolom da formira sirćetnu kiselinu, neka količina ugljen monoksida bi trebalo da bude prositna u dovodnom toku ugljen monoksida. Na primer, dovodni tok ugljen monoksida može da sadrži zaostali ugljen monoksid u količini većoj od 0,1 mol%, većoj od 0,5 mol% ili većoj od 1 mol%; ili dovodni tok ugljen monoksida može da ima parcijalni pritisak ugljen monoksida veći od 0,1% ukupnog pritiska dovodnog toka sa niskim sadržajem ugljen monoksida, npr., veći od 0,5% ili veći od 1%. Dovodni tok ugljen monoksida može dalje da sadrži, na primer, metanol i/ili derivat metanola, npr., metil acetat ili dimetil etar, koji se koristi za proizvodnju sastava sirćetne kiseline. U postupku iz pronalaska, dovodni tokovi sa niskim sadržajem ugljen monoksida, opciono dobijeni iz izduvnih gasova, reaguji i na taj način se izbegava njihovo bacanje. Poželjno je da se korak kontaktiranja izvodi u šaržnom reaktoru ili protočnom reaktoru i preko katalizatora, npr., metalnog katalizatora u čvrstoj fazi, koji može biti pričvršćen u tok tečnih ostataka za katalizator. Katalizator može da bude izabran specifično za upotrebu sa dovodnim tokom sa niskom koncentracijom ugljen monoksida.

[0018] U jednom drugom rešenju koje nije u opsegu patentnih zahteva, pronalazak se odnosi na postupak proizvodnje sirćetne kiseline koji obuhvata korak dovođenja u dodir dovodnog toka ugljen monoksida koji ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 95% ukupnog pritiska dovodnog toka ugljen monoksida, npr., manji od 90%, manji od 80%, manji od 70%, manji od 50%, ili manji od 40%, sa bar jednim od metanola i derivata metanola, da se proizvede sastav sirćetne kiseline. Prema tome, ovo rešenje pronalaska koristi dovodni tok koji ima parcijalni pritisak ugljen monoksida niži nego konvencionalni postupci, npr., bar 5% niži, bar 10% niži, bar 20% niži, ili bar 50% niži. Poželjno je da dovodni tok ugljen monoksida bude reakcioni proizvod prethodne reakcije karbonilacije ili njegov derivat, koji je mogao da bude izdvojen, na primer, da bi se uklonile kondenzabilne tečnosti. Poželjno je da se kontaktiranje vrši preko metalnog katalizatora u čvrstoj fazi. Kao što je gore primećeno, da bi ugljen monoksid reagovao sa metanolom da formira sirćetnu kiselinu, neka količina ugljen monoksida bi trebalo da bude prositna u dovodnom toku ugljen monoksida. Preimućstveno, ovaj postupak ima sposobnost da koristi tokove ugljen monoksida koji je manje čistoće nego konvencionalni dovodni tokovi ugljen monoksida.

[0019] U postupku proizvodnje sirćetne kiseline koji je u opsegu patentnih zahteva, reagovanje bar dela zaostalog ugljen monoksida poželjno proizvodi tok proizvoda i izduvni tok. Izduvni tok poželjno sadrži male količine ugljen monoksida, npr., manje od 60 mol%, npr., manje od 50 mol%, manje od 25 mol%; manje od 10 mol%; manje od 5 mol%; ili manje od 1 mol%. U pogledu opsega, izduvni tok može da sadrži od 0,1 mol% do 60 mol% ugljen monoksida, npr., od 1 mol% do 50 mol%, ili od 5 mol% do 25 mol%. U jednom drugom rešenju, izduvni tok ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 60% ukupnog pritiska izduvnog toka, npr., manji od 50%, manji od 25%, manji od 10%, manji od 5%, ili manji od 1%. Kao takvo, manje ugljen monoksida se baca kroz izduvavanje i ukupna konverzija ugljen monoksida može da bude povoljno poboljšana. U jednom rešenju, ukupna konverzija ugljen monoksida se odnosi na konverziju početnog dovodnog toka ugljen monoksida u prvoj reakciji i konverziju zaostalog ugljen monoksida u drugoj reakciji. Ukupne konverzije ugljen monoksida su poželjno veće od 90%, npr., veće od 95%, veće od 99%, ili veće od 99,5%.

Karbonilacija

[0020] Odlike predmetnog pronalaska se mogu primeniti na bilo koji pogodan postupak karbonilacije metanola. Formiranje sirćetne kiseline putem reakcije karbonilacije ugljen monoksida/ metanola se može vršiti reagovanjem metanola i/ili derivata metanola sa ugljen monoksidom. Primeri sistema 100 za karbonilaciju su prikazani na Slikama 1-5. Sistemi 100 za karbonilaciju sadrže zonu 101 reakcije karbonilacije, separacionu zonu 102 i zonu 103 sekundarne reakcije. Drugi primeri sistema za karbonilaciju, uključujući zonu reakcije i separacione zone, koji se mogu koristiti sa rešenjima predmetnog pronalaska uključuju one opisane u U.S. Patent br. 7,223,886, 7,005,541, 6,6657,078, 6,339,171, 5,731,252, 5,144,068, 5,026,908, 5,001,259, 4,994,608 i U.S. Pub. br.2008/0287706, 2008/0293966, 2009/0107833, 2009/0270651. Primeri reakcione zone 101 i separacione zone 102 su prikazani u detaljnim šematskim dijagramima diskutovanim niže u odnosu na Slikama 3-5.

[0021] Kao što je prikazano na Slikama 1-5, dovodni tok 104 metanola i dovodni tok 105 ugljen monoksida se dovode, poželjno kontinuirano dovode, u reakcionu zonu 101 da proizvedu sirovi proizvod 106 sirćetne kiseline. Sirovi proizvod 106 sirćetne kiseline se može dovoditi u separacionu zonu 102 koja proizvodi prečišćen proizvod 107 sirćetne kiseline i tokove 108 i 109 derivata, i opcioni tok 110 derivata. Tok 108 derivata se može dovoditi u zonu 103 sekundarne reakcije. Tok 109 derivata, koji može da sadrži reciklirana jedinjenja, može se dovoditi u reakcionu zonu 101. U opcionim rešenjima, opcioni tok 110 derivata se takođe može dovoditi u zonu 103 sekundarne reakcije. U jednom rešenju, tokovi derivata su tokovi koji su izvedeni iz sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Na primer, tokovi derivata mogu biti tokovi koji su rezultat separacije sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Kao drugi primer, tokovi derivata mogu biti tokovi generisani u fleš-isparivaču 131. U jednom rešenju, tokovi derivata ne uključuju konvencionalne tokove izduvnog gasa. Konvencionalni tokovi izduvnog gasa su prosto tokovi gasovitih nuzproizvoda koji se nakupljaju u reaktoru kako se odvodi sirovi proizvod sirćetne kiseline, npr., odvodi u fleš-isparivač. Ovi tokovi izduvnog gasa suštinski sadrže nuzproizvode reakcije i nisu rezultat separacije sirovog proizvoda sirćetne kiseline. Prema tome, konvencionalni tokovi izduvnog gasa se ne smatraju tokovima derivata.

[0022] Pošto predmetni pronalazak obezbeđuje efikasnije korišćenje zaostalog ugljen monoksida, postupci i sistemi iz pronalaska mogu da omoguće da se veće količine izduvnog gasa povuku iz reaktora i/ili fleš-isparivača. Ove veće količine se mogu korisno upotrebljavati da se dopune drugi tokovi u sistemu, npr., za tokove recikliranja ili za refluksne tokove. U konvencionalnim sistemima, povećano odvođenje izduvnog gasa bi dovelo do povećanog bacanja ugljen monoksida.

[0023] Tok 108 derivata može biti u tečnoj fazi ili u parnoj fazi i poželjno sadrži rastvoren i/ili povučen ugljen monoksid i opciono metanol i/ili njegove reaktivne derivate, poželjno metil acetat. U poželjnim rešenjima, tok 108 derivata je u parnoj fazi. Na Slici 1, tok derivata 108 se dovodi u sekundarni reaktor 111, koji je poželjno sekundarni reaktor za karbonilaciju u tečnoj fazi na visokom pritisku. Na Slici 2, tok derivata 108 se dovodi u sekundarni reaktor 112, koji je poželjno sekundarni reaktor za karbonilaciju u gasovitoj fazi na niskom pritisku.

[0024] Uslovi procesa za dodatnu reakciju karbonilacije u sekundarnim reaktorima 111, 112 mogu široko da variraju. Reakcija može da se vodi preko homogenog ili heterogenog katalizatora, npr. metalnog katalizatora u čvrstoj fazi. Sekundarna reakcija karbonilacije može biti homogena reakcija ili heterogena reakcija. U jednom rešenju, katalizator može biti sličan katalizatoru korišćenom u reakciji karbonilacije u reakcionoj zoni 101, kao što je diskutovano niže. U jednom drugom rešenju, katalizator može biti katalizator u tečnoj fazi. Takođe, reakcija u drugom reaktoru (a opciono i ona u prvom reaktoru) može biti vođena sa ushodnim ili nishodnim kretanjem gasa, gde je poželjna nishodna reakcija u parnoj fazi. Iako katalizator za reakciju u sekundarnim reaktorima 111, 112 može biti isti kao katalizator u reakcionoj zoni 101, poželjno je da katalizatori u sekundarnim reaktorima 111, 112 budu različiti od katalizatora u reakcionoj zoni 101. Poželjno je da katalizator u sekundarnim reaktorima 111, 112 bude napravljen za tok ugljen monoksida koji sadrži manje količine ugljen monoksida.

Poželjno je da katalizator u drugom reaktoru bude rodijum dijodid dikarbonil anjon koji je jonski vezan za pogodnu smolu, npr., polivinilpiridin ili ugljenik.

[0025] Sekundarni reaktori 111, 112, generalno, mogu biti bilo koji reaktori pogodni za karbonilaciju metanola sa relativno malim dovodnim tokom ugljen monoksida. U poželjnim rešenjima, svaki od sekundarnih reaktora 111, 112 nezavisno je protočni reaktor i/ili šaržni reaktor. Protočni reaktori i šaržni reaktori poželjno sadrže metalni katalizator u čvrstoj fazi fiksiran ili spakovan u tok tečnih ostatakae za katalizator. U jednom rešenju, svaki od sekundarnih reaktora 111, 112 može da sadrži odeljak 113 za katalizator i sigurnosni prostor 114.

[0026] Tok 108 derivata koji se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije poželjno sadrži relativno nižu koncentraciju ugljen monoksida nego što se dovodi u zonu 101 reakcije karbonilacije. U jednom rešenju koje nije u opsegu patentnih zahteva, koncentracija ugljen monoksida u toku 108 derivata može biti bar 5% niža od koncentracije ugljen monoksida koji se dovodi do reakcione zone 101, npr., bar 10 % niža, bar 25% niža, ili bar 50 % niža. U drugim rešenjima koja nisu koje opsegu patentnih zahteva, koncentracija ugljen monoksida toka 108 derivata (bilo u mol%, bilo parcijalni pritisak ugljen monoksida) može biti bar 5% niža nego koncentracija u konvencionalnom toku izduvnog gasa, npr., bar 10 % niža, bar 25% niža, ili bar 50 % niža. U jednom rešenju, zbog relativno niske količine ugljen monoksida u dovodu, molarni odnos drugih reaktanata, npr., metanola i/ili derivata metanola, prema ugljen monoksidu u drugom reaktoru je veći od 0,02:1, npr., veći od 0,1:1, veći od 0,25:1 ili veći od 0,5:1.

[0027] U poželjnim rešenjima koja nisu u opsegu patentnih zahteva, reaktant, npr., metanol i/ili derivati metanola, izreagovao u sekundarnim reaktorima 111, 112, može biti prisutan u toku 108 derivata. U jednom rešenju koje nije u opsegu patentnih zahteva, tok 108 derivata sadrži metanol i/ili derivat metanola u količini u opsegu od 5 mol% do 90 mol%, npr., od 25 mol% do 75 mol% ili od 40 mol% do 60 mol%. U drugim rešenjima koja nisu u opsegu patentnih zahteva, tok 108 derivata je u parnoj fazi i ima parcijalni pritisak metanola i/ili derivata metanola od 10% do 90% ukupnog pritiska toka 108 derivata, npr., od 25% do 75% od 40% do 60%. U poželjnim rešenjima, reaktant metanola i/ili derivata metanola u sekundarnim reaktorima 111, 112 je metil acetat. U nekim opcionim rešenjima, svež metanol i/ili derivati metanola se mogu dovoditi u sekundarne reaktore 111, 112, putem linije 115. U drugim opcionim rešenjima, metanol i/ili derivati metanola sadržani u opcionom toku 110 derivata iz separacione zone 102 se može dovoditi u sekundarne reaktore 111, 112, kao što je pokazano na Slikama 1 i 2, respektivno. U drugim rešenjima koja nisu u opsegu patentnih zahteva, tok 108 derivata sadrži acetaldehid. U ovim rešenjima koja nisu u opsegu patentnih zahteva, u sekundarnom reaktoru 111, acetaldehid u toku 108 derivata može da reaguje da formira druge materijale. Na primer, acetaldehid može da reaguje da formira etanol, koji zatim može da se konvertuje u propionsku kiselinu, koja se lako uklanja iz toka proizvoda. Konvertovanjem acetaldehida u toku derivata 108, acetaldehid se povoljno uklanja iz toka derivata 108. Ova reakcija acetaldehida snižava količinu acetaldehida u toku proizvoda i smanjuje potrebu za sledećim jedinicama za uklanjanje acetaldehida, npr., PRS jedinicama.

[0028] Na Slici 1, sekundarni reaktor 111 je poželjno sekundarni reaktor za karbonilaciju u tečnoj fazi na visokom pritisku. Dopunska reakcija karbonilacije u sekundarnomi reaktoru 111 se može voditi preko homogenog katalizatora u tečnoj fazi ili čvrstog heterogenog katalizatora. U jednom rešenju, homogeni katalizator u tečnoj fazi sadrži metal rastvoren u rastvoru, npr., rodijum i/ili iridijum rastvoren u sirćetnoj kiselini. U jednom rešenju, reakcija u sekundarnom reaktoru 111 se vrši na pritisku od 0,1 MPa do 10 MPa, npr., od 1 MPa do 5 MPa ili od 2 MPa do 3 MPa i na temperaturi od 100°C do 350°C, npr., 150°C do 300°C ili 175°C do 250°C. Sekundarni reaktor 111 poželjno radi na nižem pritisku nego što je onaj u primarnom reaktoru. U jednom rešenju, sekundarni reaktor 111 radi na temperaturi sličnoj onoj primarnog reaktora. U jednom drugom rešenju, sekundarni reaktor 111 radi na temperaturi koja je viša, npr., bar 5% viša ili bar 10% viša, nego temperatura primarnog reaktora.

[0029] Tok 108 derivata se poželjno dovodi u sekundarni reaktor 111 kao tečnost ili kao tok kondenzovane pare, opciono sa svežim reaktantima 115, da se proizvede sekundarni tok 116 sirovog proizvoda koji sadrži sirćetnu kiselinu i prelivni tok 117. Prelivni tok 117 sadrži metil jodid, zaostali ugljen monoksid, isparen metanol, isparen metil acetat i druge nekondenzabilne gasove, kao što je metan. Prelivni tok 117 se kondenzuje i dovodi do separatora 118 tečnost/para da bi se uklonio tečni tok 119 i parni tok 120. Tečni tok 119, zajedno sa opcionim tokom 110 derivata, se nanosi u vidu spreja na odeljak 114 sa katalizatorom 114 u sekundarnom reaktoru 111.

[0030] Sekundarni tok 116 sirovog proizvoda se može dalje obrađivati i dovoditi u separacionu zonu 102 ili se može kombinovati sa prečišćenim proizvodom 107 sirćetne kiseline. U nekim rešenjima, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda može biti recovered independently of prečišćen proizvod 107 sirćetne kiseline. Poželjno je da sekundarni tok 116 sirovog proizvoda bude obogaćen sirćetnom kiselinom u odnosu na tok derivata 108. U jednom rešenju, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda sadrži od 30 mol% do 95 mol% sirćetne kiseline, npr., od 50 mol% do 75 mol% ili od 45 mol% do 70 mol%. U pogledu granica, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda sadrži bar 25 mol% sirćetne kiseline, npr., bar 50 mol%, bar 40 mol% ili bar 60 mol%. U pogledu parcijalnih pritisaka, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda (kad je u parnoj fazi) može da ima parcijalni pritisak sirćetne kiseline od 30% do 95% ukupnog pritiska sekundarnog toka 116 sirovog proizvoda, npr., od 50% do 75% ili od 45% do 70%. U jednom rešenju, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda može još da sadrži male količine ugljen monoksida, npr., manje od 40 mol% ugljen monoksid, npr., manje od 25 mol%, manje od 10 mol%, manje od 5 mol%, ili manje od 3 mol%. U drugim rešenjima, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda može još da sadrži metanol i/ili derivate metanola u količini manjoj od 50 mol%, npr., manjoj od 40 mol%, manjoj od 25 mol% ili manjoj od 15 mol%. U pogledu opsega, sekundarni tok 116 sirovog proizvoda može da sadrži od 10 mol% do 50 mol% metanola i/ili derivat metanola, npr., od 10 mol% do 40 mol %, ili od 15 mol% do 30 mol%.

[0031] Parni tok 120 se može čistiti ili paliti, kao što je prikazano. U poželjnim rešenjima, parni tok 120 sadrži suštinski manje ugljen monoksida, a poželjnije je da suštinski bude bez ugljen monoksida, u odnosu na tok 108 derivata. Pored toga, deo parnog toka 120 se može dovoditi u jednu ili više jedinica 121 za regeneraciju. Kao što je prikazano na Slici 1, obezbeđena je jedna jedinica 121 za regeneraciju. Rastvarač 122 za ispiranje, poželjno ohlađen do ispod 25°C, se može dovoditi u jedinicu 121 za regeneraciju za ispiranje parnog toka 120 od komponenata niske tačke ključanja, kao što je metil jodid, koje se uklanjaju putem linije 123 i poželjno se vraćaju u reakcionu zonu 101. Primeri rastvarača za ispiranje uključuju metanol, metil acetat, dimetil etar, sirćetnu kiselinu i njihove smese. Prelivi jedinica 121 za regeneraciju mogu da izlaze kao izbačen gas 124.

[0032] Na Slici 2, sekundarni reaktor 112 je poželjno sekundarni reaktor za karbonilaciju u gasovitoj fazi na niskom pritisku. Dopunska reakcija karbonilacije u sekundarnom reaktoru

1

112 može reagovati sa heterogenim katalizatorom. U jednom rešenju, reakcija u sekundarnom reaktoru se vrši na pritisku od 0,01 MPa do 10 MPa, npr., 0,05 MPa do 5 MPa ili 0,05 MPa do 1 MPa i na temperaturi od 150°C do 350°C, npr., 150°C do 300°C ili 175°C do 250°C. Vođenjem reakcije u sekundarnom reaktoru na nižim pritiscima, opterećenje komponenata sistema, npr., pumpi i kompresora, se može smanjiti. Takođe, zbog niže temperature i/ili nižeg pritiska, rad je manje korozivan, sudovi ne moraju da se prave od skupih metala otpornih na koroziju, nego od manje skupih metala, npr., može se koristiti standardni nerđajući čelik.

[0033] Tok 108 derivata se poželjno dovodi u sekundarni reaktor 112 kao para, opciono sa tokom 110 derivata, da se proizvede sekundarni tok 125 sirovog proizvoda. U opcionom rešenju, sveži reaktanti se mogu dodati u sigurnosni prostor 114 sekundarnog reaktora 112. Sekundarni tok 125 sirovog proizvoda se kondenzuje i dovodi u separator 126 tečnost/para da bi se odstranio tečni tok 127 koji sadrži sirćetnu kiselinu i parni tok 128. Tečni tok 127 se može dalje obrađivati i dovoditi u separacionu zonu 102 ili može biti kombinovan sa prečišćenim proizvodom 107 sirćetne kiseline. U nekim rešenjima, sekundarni tok 125 sirovog proizvoda može biti regenerisan nezavisno od prečišćenog proizvoda 107 sirćetne kiseline. Poželjno je da tečni tok 127 bude obogaćen sirćetnom kiselinom u odnosu na tok derivata 108. U jednom rešenju, tečni tok 127 sadrži od 30 mol% do 95 mol% sirćetne kiseline, npr., od 50 mol% do 75 mol% ili od 45 mol% do 70 mol%. U pogledu granica, tok 127 sadrži bar 25 mol% sirćetne kiseline, npr., bar 50 mol%, bar 40 mol% ili bar 60 mol%. U jednom rešenju, tok 127 može još da sadrži male količine ugljen monoksida, npr., manje od 40 mol% ugljen monoksida, manje od 25 mol%, manje od 10 mol%, manje od 5 mol%, ili manje od 3 mol%. U drugim rešenjima, tok 127 može još da sadrži metanol i/ili derivate metanola u količini manjoj od 50 mol%, npr., manjoj od 40 mol%, manjoj od 25 mol% ili manjoj od 15 mol%. U pogledu opsega, tok 127 može da sadrži od 10 mol% do 50 mol% metanola i/ili derivata metanola, npr., od 10 mol% do 40 mol %, ili od 15 mol% do 30 mol%.

[0034] U nekim rešenjima, gde se sekundarna reakcija vodi u parnoj fazi, temperatura reakcije može da se održava na temperaturi ispod tačke rose sirćetne kiseline. U takvim slučajevima, rezultujući proizvod sirćetne kiseline će sadržati količinu rodijuma. Ova količina rodijuma može biti veća od količine rodijuma, ako je ima, u konvencionalnim proizvodima sirćetne kiseline koji ne koriste postupke i/ili sisteme iz pronalaska.

[0035] Parni tok 128 na Slici 2 može se čistiti ili paliti, kao što je prikazano. U poželjnim rešenjima koja nisu u opsegu patentnih zahteva, parni tok 128 sadrži suštinski manje ugljen monoksida, a poželjnije je da suštinski bude bez ugljen monoksida, u odnosu na tok 108 derivata. Pored toga, deo parnog toka 128 se može dovoditi u jednu ili više jedinica 121 za regeneraciju, kao što je prikazano u ranijem tekstu u vezi sa Slikom 1.

[0036] Vraćajući se na reakcionu zonu 101, primer reakcione zone 101 je prikazan na Slikama 3-5. Reakciona zona 101 sadrži prvi reaktor 130, fleš-isparivač 131 i reaktorsku jedinicu 133 za regeneraciju. U rešenjima predmetnog pronalaska, primarna reakcija karbonilacije se vodi u prvom reaktoru 130. Dovodni tok 105 ugljen monoksida ima visok sadržaj ugljen monoksida u odnosu na tokove derivata koji se dovode u sekundarnu reakcionu zonu 103. U jednom rešenju, karbonilacija je postignuta reagovanjem ugljen monoksida sa metanolom u prvom reaktoru 130, npr., protočnom reaktoru sa mešanjem ("CSTR"). Kad se koristi CSTR, katalizator se rastvori u reakcionom rastvaraču, tečni metanol i gasoviti ugljen monoksid se ubrizgaju sa dna kao reakcioni sirovi materijali i dovedu da reaguju jedan sa drugim. Kad se koristi CSTR, CSTR može da se prilagodi da meša reakcioni rastvor pomoću sprave za mešanje kao što je propeler. Alternativno, reaktor sa kolonom za barbotiranje može da se koristi kao prvi reaktor za izvođenje karbonilacije. Kad se koristi reaktor sa kolonom za barbotiranje, cilindrični reaktor se napuni reakcionim rastvaračem i ćvrstim katalizatorom. Tečni metanol se dodaje sa dna kao reakcioni sirovi materijal, dok se gasoviti ugljen monoksid ubrizgava sa dna naviše kao mlaz. Ubrizgan gasoviti ugljen monoksid formira mehuriće dok se penje u tečnosti koja se nalazi u cilindričnom reaktoru i čestice katalizatora su takođe povučene da se penju u cilindričnom reaktoru putem efekta podizanja gasom i dispergovane su u tečnosti. Kao jedan primer, ugljen monoksid može biti ubrizgan u tečnost koja se nalazi u cilindričnom reaktoru kao mlaz preko štrcaljke nameštene na dno cilindričnog reaktora u svrhu mobilisanja čestica čvrstog katalizatora u reaktoru, kao što je opisano u neispitanom patentu Japanese Patent Application Laid-Open br. 6-340242. Poželjno je da postupak karbonilacije bude sa malo vode, katalizovana, npr., katalizovana rodijumom, karbonilacija metanola u sirćetnu kiselinu, kao što je dato kao primer u US patentu br.

5,001,259.

[0037] Predmetni pronalazak se može posmatrati u vezi sa, na primer, karbonilacijom metanola ugljen monoksidom u homogenom katalitičkom reakcionom sistemu koji sadrži reakcioni rastvarač, metanol i/ili njegove reaktivne derivate, katalizator iz VIII grupe, bar konačnu koncentraciju vode i opciono jodidnu so.

[0038] Pogodni katalizatori iz VIII grupe uključuju rodijumske i/ili iridijumske katalizatore. Kad se koristi rodijumski katalizator, rodijumski katalizator se može dodati u bilo kom pogodnom vidu tako da aktivan rodijumski katalizator bude karbonil jodid kompleks. Primeri rodijumskih katalizatora su opisani u Michael Gauß, et al., Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds: A Comprehensive Handbook in Two Volume, Chapter 2.1, p. 27-200, (1st ed., 1996). Jodne soli se opciono održavaju u reakcionim smesama iz procesa opisanih ovde mogu biti u vidu rastvorljivih soli alkalnih metala ili zemnoalkalnih metala ili kvaternarne amonijumove ili fosfonijum soli. U određenim rešenjima, katalizator kopromoter je litijum jodid, litijum acetat ili njihove smese. So ko-promoter se može dodati kao ne-jodna so koja će dati jodnu so. Stabilizator jodidnog katalizatora se može uvesti direktno u reakcioni sistem. Alternativno, jodna so se može generisati in-situ, jer će u radnim uslovima reakcionog sistema, širok opseg prekursora ne-jodnih soli reagovati sa metil jodidom ili jodovodoničnom kiselinom u reakcionom medijumu da nagradi odgovarajući stabilizator kopromoterske jodne soli. Za dodatne detalje u vezi katalize rodijumom i građenja jodne soli, videti US patentima br. 5,001,259; 5,026,908; i 5,144,068.

[0039] Kad se koristi iridijumski katalizator, iridijumski katalizator može da sadrži bilo koje jedinjenje koje sadrži iridijum, koje je rastvorljivo u tečnom reakcionom sastavu. Iridijumski katalizator se može dodati u tečan reakcioni sastav za reakciju karbonilacije u bilo kom pogodnom vidu, koji se rastvara u tečnom reakcionom sastavu ili se može pretvoriti u rastvorljiv oblik. Primeri pogodnih jedinjenja koja sadrže iridijum koji može biti dodat u tečan reakcioni sastav uključuju: IrCb, Irb, IrBr3, [Ir(CO)2I]2, [Ir(CO)2Cl]2, [Ir(CO)2Br]2, [Ir(CO)2I2]-H<+>, [Ir(CO)2Br2]-H<+>, [Ir(CO)2I4]-H<+>, [Ir(CH3)I3(CO2]-H<+>, Ir4(CO)12, IrCl3·3H2O, IrBr3·3H2O, Ir4(CO)12, metalni iridijum, Ir2O3, Ir(acac)(CO)2, Ir(acac)3, iridijum acetat, [Ir3O(OAc)6(H2O)3][OAc], i heksahloroiridijumsku kiselinu [H2IrCl6]. Kompleksi iridijuma bez hlorida, kao što su acetati, oksalati i acetoacetati se obično koriste kao početni materijali. Koncentracija iridijumskog katalizatora u tečnom reakcionom sastavu može biti u opsegu od 100 do 6000 ppm. Karbonilacija metanola uz korišćenje iridijumskog katalizator je dobro poznata i uopšteno je opisana u US patentima br.5,942,460; 5,932,764; 5,883,295; 5,877,348; 5,877,347 i 5,696,284.

[0040] Alkil halidni ko-katalizator/promoter se generalno koristi u kombinaciji sa komponentom metalnog katalizatora VIII grupe. Metil jodid je poželjan kao alkil halidni promoter. Poželjno je da koncentracija alkil halida u tečnom reakcionom sastavu bude u opsegu od 1 do 50 težinskih %, poželjno 15 do 25 težinskih %.

[0041] Halogeni promoter može biti kombinovan sa jedinjenjem koje je stabilizator/kopromoter soli, što može da uključuje soli metala IA grupe ili IIA grupe, kvaternarnu amonijum, fosfonijum so ili njihove smese. Naročito poželjne soli su jodidi ili acetati, npr., litijum jodid ili litijum acetat.

[0042] Drugi promoteri i ko-promoteri se mogu koristiti kao deo katalitičkog sistema iz predmetnog pronalaska kao što je opisano u US patentu br. 5,877,348. Pogodni promoteri su odabrani od rutenijuma, osmijuma, volframa, renijuma, cinka, kadmijuma, indijuma, galijuma, žive, nikla, platine, vanadijuma, titanijuma, bakra, aluminijuma, kalaja, antimona, a poželjniji su odabrani od rutenijuma i osmijuma. Specifični ko-promoteri su opisani u US patentu br.6,627,770.

[0043] Promoter može biti prisutan u efektivnoj količini sve do granice svoje rastvorljivosti u tečnom reakcionom sastavu i/ili bilo kojim tečnim tokovima procesa recikliranim u karbonilacioni reaktor iz stupnja regeneracije sirćetne kiseline. Kad se koristi, promoter je pogodno prisutan u tečnom reakcionom sastavu u molarnom odnosu promotera prema metalnom katalizatoru od 0,5:1 do 15:1, poželjno 2:1 do 10:1, poželjnije 2:1 do 7,5:1. Pogodna koncentracija promotera je 400 do 5000 ppm.

[0044] U jednom rešenju, temperatura reakcije karbonilacije u prvom reaktoru je poželjno od 150°C do 250°C, npr., od 150°C do 225°C, ili od 150°C do 200°C. Pritisak reakcije karbonilacije je poželjno od 1 do 20 MPa, poželjnije 1 do 10 MPa, najpoželjnije 1,5 do 5 MPa. Sirćetna kiselina se tipično proizvodi reakcijom u tečnpj fazi na temperaturi od oko 150-200°C i ukupnom pritisku od oko 2 do oko 5 MPa.

[0045] U jednom rešenju, reakciona smesa sadrži reakcioni rastvarač ili smesu rastvarača. Poželjno je da rastvarač bude kompatibilan sa sistemom katalizatora i može da uključuje čiste alkohole, smese alkoholnih sirovina i/ili željenu karboksilnu kiselinu i/ili estre ova dva jedinjenja. U jednom rešenju, rastvarač i tečni reakcioni medijum za postupak karbonilacije (sa malo vode) je poželjno sirćetna kiselina.

[0046] Tok 104 dovoda metanola poželjno sadrži metanol i/ili njegove reaktivne derivate. Pogodni reaktivni derivati metanola uključuju metil acetat, dimetil etar i metil formijat. U jednom rešenju, smesa metanola i njegovih reaktivnih derivata se može koristiti kao reaktanti u procesu iz predmetnog pronalaska. Poželjno je da metanol i/ili metil acetat budu reaktanti. Bar neki od metanola i/ili njegovih reaktivnih derivata će biti konvertovan u i, dakle, prisutan kao, metil acetat u tečnom reakcionom sastavu reakcijom sa proizvodom sirćetne kiseline ili rastvaračem. Koncentracija u tečnom reakcionom sastavu metil acetata je pogodno u opsegu od 0,5 tež. % do 70 tež. %, npr., od 0,5 tež. % do 50 tež. %, od 1 tež. % do 35 tež. %, ili od 1 tež. % do 20 tež. %.

[0047] Dovodni tok 105 ugljen monoksida može da bude suštiski čist ili može da sadrži male količine inertnih nećistoća kao što su ugljen dioksid, metan, azot, plemeniti gasovi, voda i parafinski ugljovodonici C1do C4. Dovodni tok 105 ugljen monoksida poželjno ima visok sadržaj ugljen monoksida, npr., bar 95 mol%, bar 98 mol% ili bar 99 mol%. Dovodni tok 105

1

ugljen monoksida se može okarakterisati u pogledu parcijalnog pritiska. Prema tome, dovodni tok 105 ugljen monoksida može da ima parcijalni pritisak ugljen monoksida od bar 95% ukupnog pritiska dovodnog toka 105 ugljen monoksida, npr., bar 98% ili bar 99%. Vodonik može da se generiše u dovodnom toku ugljen monoksida u reakciji sa vodom. Poželjno je da se parcijalni pritisak vodonika održava na niskom nivou, na primer, manje od 0,1 MPa ili manje od 0,05 MPa, jer njegovo prisustvo može da dovede do formiranja različitih proizvoda hidrogenacije. Parcijalni pritisak ugljen monoksida u reakciji je u opsegu od 0,1 MPa do 7 MPa, npr., od 0,1 MPa do 3,5 MPa, ili od 0,1 MPa do 1,5 MPa.

[0048] Voda se može formirati in situ u tečnom reakcionom sastavu, na primer, reakcijom esterifikacije između reaktanta metanola i proizvoda sirćetne kiseline. Voda se može uvoditi u karbonilacioni reaktor zajedno sa ili odvojeno od drugih komponenata tečnog reakcionog sastava. Voda se može odvojiti od drugih komponenata reakcionog sastava povučenih iz reaktora i može biti reciklirana u kontrolisanim količinama da bi se održala zadata koncentracija vode u tečnom reakcionom sastavu. Poželjno je da koncentracija vode koja se održava u tečnom reakcionom sastavu bude u opsegu od 0,1 tež. % do 16 tež. %, npr., od 1 tež. % do 14 tež. %, ili od 1 tež. % do 10 tež. %.

[0049] U skladu sa poželjnim postupkom karbonilacije prema predmetnom pronalasku, željene brzine reakcije se dobijaju čak i pri niskim koncentracijama vode, održavanjem u reakcionom medijumu estra željene karboksilne kiseline i alkohola, poželjno alkohola korišćenog u karbonilaciji, i dodatnog jodidnog jona preko i iznad jodidnog jona koji je prisutan kao jodovodonik. Primer poželjnog estra je metil acetat. Dodatni jodidni jon je poželjno so jodid, gde je poželjan litijum jodid (Lil). Nađeno je da se, kao što je opisano u US Pat. br.5,001,259, pri niskim koncentracijama vode, metil acetat i litijum jodid ponašaju kao promoteri brzine samo kad su prisutne relativno visoke koncentracije svake od ovih komponenata i da je promocija veća kad su obe ove komponente prisutne simultano. Smatra se da je koncentracija jodidnog jona koja se održava u reakcionom medijumu poželjne reakcije karbonilacionog sistema prilično visoka u poređenju sa ono malo što se zna o upotrebi halidnih soli u reakcionim sistemima ove vrste. Apsolutna koncentracija sadržaja jodidnog jona nije ograničenje korisnosti predmetnog pronalaska.

[0050] Reakcija karbonilacije metanola u proizvod sirćetne kiseline se može vršiti kontaktiranjem dovoda metanola sa gasovitim ugljen monoksidom koji se barbotira kroz reakcioni medijum koji je rastvarač sirćetne kiseline sa katalizatorom npr., rodijumom ili iridijumom, metil jodid promoterom, metil acetatom, i/ili dodatnom rastvorljivom jodidnom solju, u uslovima temperature i pritiska pogodnim za formiranje proizvoda karbonilacije. Uopšteno će biti jasno da je koncentracija jodidnog jona u katalizatorskom sistemu ta koja je važna, a ne katjon koji je vezan za jodid, i da na datoj molarnoj koncentraciji jodida priroda katjona nije značajna kao efekat koncentracije jodida. Bilo koja metalna jodidna so ili bilo koja jodidna so bilo kog organskog katjona, ili drugi katjoni kao što su oni na bazi aminskih ili fosfinskih jedinjenja (opciono, ternarni ili kvaternarni katjoni), može da se održava u reakcionom medijumu, uz uslov da je so dovojno rastvorljiva u reakcionom medijumu, da obezbedi željeni nivo jodida. Kad je jodid metalna so, poželjno je da to bude jodidna so člana grupe koja se sastoji od metala grupe IA i grupe IIA periodnog sistema, kao što je rečeno u "Handbook of Chemistry and Physics" u izdanju CRC Press, Cleveland, Ohio, 2002-03 (83rd edition). Konkretno, korisni su jodidi alkalnih metala, gde je litijum jodid naročito pogodan.

[0051] U karbonilaciji sa malo vode, dodatni jodid preko i iznad organskog jodidnog promotera može biti prisutan u rastvoru katalizatora u količinama u opsegu od 2 tež. % do 20 tež. %, npr., od 2 tež. % do 15 tež. %, ili od 3 tež. % do 10 tež. %; metil acetat može biti prisutan u količinama u opsegu od 0,5 tež. % do 30 tež. %, npr., od 1 tež. % do 25 tež. %, ili od 2 tež. % do 20 tež. % i litijum jodid može biti prisutan u količinama u opsegu od 5 tež. % do 20 tež. %, npr., od 5 tež. % do 15 tež. %, ili od 5 tež. % do 10 tež. %. Katalizator može biti prisutan u rastvoru katalizatora u količinama u opsegu od 200 wppm do 2000 wppm, npr., od 200 wppm do 1500 wppm, ili od 500 wppm do 1500 wppm.

[0052] Prvi reaktor 130 je poželjno ili sud sa mešanjem, npr., CSTR, ili sud tipa kolone za barbotiranje, sa ili bez mešalice, u okviru kog se reakcioni medijum održava, poželjno automatski, na prethodno određenom nivou. Ovaj prethodno određeni nivo može da ostane suštinski konstantan tokom normalnog rada. U prvi reaktor 130, metanol, ugljen monoksid i dovoljno vode se može kontinualno uvoditi iz potrebe da se održi bar konačna koncentracija vode u reakcionom medijumu.

[0053] U jednom rešenju, ugljen monoksid, npr., u gasnom stanju, se kontinualno uvodi u prvi reaktor 130, poželjno ispod mešalice koja se koristi za mešanje sadržaja. Temperatura prvog reaktora 130 se može kontrolisati, kao što je gore ukazano. Dovod 105 ugljen monoksida se uvodi brzinom dovoljnom da se održava željeni ukupan pritisak reaktora.

[0054] Dovod gasa se poželjno temeljno disperguje kroz reakcioni medijum posredstvom mešanja. Čišćenje gasa iz prvog reaktora 130 se poželjno izvodi kroz liniju 132 za izduvni gas. Ventil za izduvni gas 132 sprečava nagomilavanje gasovitih nuzproizvoda kao što su metan, ugljen dioksid i vodonik i održava namešten parcijalni pritisak ugljen monoksida na datom ukupnom pritisku reaktora. Izduvni gas 132 nije tok derivata, kao što je diskutovano gore. Kao što je prikazano na Slikama 3-5, reaktorska jedinica 133 za regeneraciju se može koristiti za otklanjanje komponenata niske tačke ključanja iz izduvnog gasa u liniji 132. Tokovi čišćenja gasa iz prvog reaktora 130 se mogu kombinovati ili ispirati odvojeno i tipično se ispiraju ili sirćetnom kiselinom, metanolom, ili smesama sirćetne kiseline i metanola, da bi se sprečio gubitak komponenata niske tačke ključanja, kao što je metil jodid, iz procesa. Ako se metanol koristi kao tečni rastvarač za ispiranje ventila, obogaćen metanol (koji sadrži metil jodid) iz reaktorske jedinice 133 za regeneraciju se tipično vraća u proces, npr., putem linije 134, mada se može vratiti i u bilo koji od tokova koji se recikliraju nazad u reaktor kao što je ostatak iz fleš-isparivača ili lake frakcije ili prelivni tokovi kolone za dehidrataciju. Ako se koristi sirćetna kiselina kao tečni rastvarač za ispiranje ventila, obogaćena sirćetna kiselina (koja sadrži metil jodid) iz ispirača se tipično čisti od apsorbovanih lakih frakcija i dobijena isprana sirćetna kiselina se reciklira nazad u ispirač (nije prikazano). Komponente lakih frakcija sa kojih je sprana obogaćena sirćetna kiselina kao rastvarač za ispiranje mogu da se vrate u glavni proces direktno, npr., putem linije 134, ili indirektno, u nekoliko različitih lokacija, uključujući prvi reaktor 130, fleš-isparivač 131, npr., putem linije 135, ili u pogodan deo separacione zone 102. U jednom rešenju, tok koji izlazi sa vrha reaktorske jedinice 133 za regeneraciju izlazi putem linije 139 u dalju obradu, koja može da uključuje, na primer, dalje odvajanje ili ispiranje. Poželjno je da sadržaj linije 136, koja može da sadrži, između ostalog, (zaostali) ugljen monoksid i metanol, može dalje da reaguje, poželjno u zoni 103 sekundarne reakcije, da se proizvede dodatna sirćetna kiselina. Opciono, gasoviti odvodni tokovi mogu da se izbacuju kroz osnovnu tečnost fleš-isparivača ili niži deo kolone lakih frakcija da bi se povećala stabilnost rodijuma i/ili se mogu kombinovati sa drugim izduvnim gasovima iz procesa (kao što je prečišćavanje izduvnih gasova prihvatača preliva iz kolone) pre ispiranja.

[0055] Sirovi proizvod sirćetne kiseline sadrži izvesnu količinu neizreagovanog ugljen monoksida. Kao što je pomenuto gore, sirovi proizvod sirćetne kiseline je razdvojen na prvi

1

tok pare koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid i na prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor. Prvi tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid može korisno dalje reagovati da formira dodatnu sirćetnu kiselinu.

[0056] Sirovi proizvod sirćetne kiseline se odvodi iz prvog reaktora 130 brzinom dovoljnom da se u njemu održava konstantan nivo i dovodi se u fleš-isparivač 131 putem toka 136. U fleš-isparivaču 131, sirovi proizvod se odvaja u koraku fleš separacije da bi se dobio isparljiv ("parni") prelivni tok 137 (prvi tok pare) koji sadrži sirćetnu kiselinu i manje isparljiv tok 138 (prvi tok tečnih ostataka) koji sadrži rastvor sa katalizatorom. Rastvor sa katalizatorom sadrži sirćetnu kiselinu koja sadrži rodijum i so jodid zajedno sa manjim količinama metil acetata, metil jodida i vode. Manje isparljiv tok 138 se reciklira u reaktor 130. Parni prelivni tok 137 sadrži i metil jodid, metil acetat, vodu, PRC. Rastvoreni i/ili uvučeni gasovi, koji izlaze iz prvog reaktora 130 i ulaze u fleš-isparivač 131, sadrže deo ugljen monoksida i mogu da sadrže i gasovite nuzproizvode kakvi su metan, vodonik i ugljen dioksid. Rastvoreni gasovi izlaze iz fleš-isparivača 131 kao deo prelivnog toka 137. U nekim rešenjima, prelivni parni tok 137 niske tačke ključanja može da se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije, npr., u sekundarni reaktor.

[0057] Prelivni tok 137 iz fleš-isparivača 131 se usmerava u separacionu zonu 102. Separaciona zona 102 sadrži kolonu 140 lakih frakcija, dekanter 141 i kolonu 142 za sušenje. Pored toga, separaciona zona 102 može da sadrži i jednu ili više kolona za uklanjanje jedinjenja koja redukuju permanganat ("PRC"), odstranjivače primesa, kolone teških frakcija, ekstraktore, itd.

[0058] U koloni 140 lakih frakcija, tok 137 daje prelivni tok 143 pare niske tačke ključanja, prečišćen proizvod sirćetne kiseline koji se poželjno uklanja putem bočnog toka 144 i tok 145 ostataka visoke tačke ključanja. Sirćetna kiselina koja se uklanja putem bočnog toka 144 se poželjno podvrgava daljem prečišćavanju, kao što je na koloni 142 za sušenje, za selektivno izdvajanje sirćetne kiseline iz vode i/ili opcione kolone teških frakcija (nije prikazana), kao što je opisano u US patentu br. 6,627,770. Poželjno je da bočni tok 144 i tok 145 ostataka suštinski ne sadrže ugljen monoksid ili da ne sadrže detektabilne količine ugljen monoksida.

[0059] Prelivna para niske tačke ključanja u liniji 143 može da sadrži rastvoren i/ili uvučen ugljen monoksid, metil jodid; metil acetat, vodonik, vodu, PRC, sirćetnu kiselinu, inertne gasove kao što su azot, argon i helijum i druge rastvorene gasove. U pogledu gornjih granica, prelivna para niske tačke ključanja u liniji 143 može da sadrži manje od 75 mol% ugljen monoksida, npr., manje od 60 mol%; manje od 50 mol%, ili manje od 40 mol%; i/ili može da ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 75% ukupnog pritiska prelivne pare niske tačke ključanja, npr., manjei od 60%, manji od 50%, ili manji od 40%. Poželjno je da količina rastvorenog i/ili uvučenog ugljen monoksida u liniji 143 bude manja od količine ugljen monoksida u dovodnom toku 105, npr., bar 5% manja, bar 10% manja, bar 25% manja, ili bar 50% manja. U pogledu opsega, količina ugljen monoksida u liniji 143 može da se kreće od 10 mol% do 75 mol%, npr., od 25 mol% do 60 mol%, ili od 40 mol% do 50 mol%; ili, parcijalni pritisak ugljen monoksida može da se kreće od 10% do 75% ukupnog pritiska prelivne pare niske tačke ključanja, npr., od 25% do 60% od 40% do 50%. Poželjno je da prelivna para niske tačke ključanja u liniji 143 sadrži bar 0,1 mol% ugljen monoksida, npr., bar 0,5 mol%, ili bar 1; i/ili da ima parcijalni pritisak ugljen monoksida od bar 0,1% ukupnog pritiska prelivne pare niske tačke ključanja, npr., bar 0,5% ili bar 1%. Takođe, prelivna para niske tačke ključanja u toku 143 može da sadrži bar 0,1 mol% metil jodida, npr., bar 1 mol%, ili bar 5 mol%. U pogledu opsega, tok 143 može da sadrži od 0,1 mol% do 30 mol% metil jodida,

1

npr., od 1 mol% do 25 mol%, ili od 5 mol% do 20 mol%. U nekim rešenjima, tok derivata sirovog proizvoda sirćetne kiseline u liniji 143 može da se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije.

[0060] U US patentima br. 6,143,930 i 6,339,171 otkriveno je da generalno postoji viša koncentracija PRC, a konkretno acetaldehida, u prelivnom toku 143 pare niske tačke ključanja koja izlazi iz kolone 140 lakih frakcija, nego u toku 145 ostataka visoke tačke ključanja. U nekom rešenju, prelivni tok 140 pare niske tačke ključanja, koji sadrži PRC, opciono može biti podvrgnut dodatnoj obradi u sistemu za uklanjanje PRC ("PRS") (nije prikazan) da bi se smanjila i/ili odstranila količina prisutnih PRC (ili njihov deo). PRC se formiraju tokom karbonilacije metanola u prisustvu metalnih katalizatora karbonilacije iz VIII grupe. PRC mogu da uključuju, na primer, jedinjenja kao što su acetaldehid, aceton, metil etil keton, butiraldehid, krotonaldehid, 2-etil krotonaldehid, 2-etil butiraldehid i slična i proizvode njihove aldolne kondenzacije.

[0061] Kao što je prikazano, prelivni tok 143 pare niske tačke ključanja se poželjno kondenzuje i usmerava u prelivnu jedinicu za razdvajanje faza, kao što je prikazano pomoću odeljka 141 za dekantovanje u prihvataču preliva. Uslovi se poželjno održavaju u procesu tako da će se prelivni tok 143 pare niske tačke ključanja, jednom kad je u dekanteru 141, razdvojiti na laku fazu i tešku fazu. Uopšteno, prelivni tok 143 pare niske tačke ključanja se hladi do temperature dovoljne da se kondenzuje i odvoje kondenzabilni metil jodid, metil acetat, acetaldehid i ostale karbonilne komponente, i voda na dve faze. Gasoviti deo toka 143 može da uključuje ugljen monoksid i druge nekondenzabilne gasove kao što su metil jodid, ugljen dioksid, vodonik i slični, i izpušten je iz dekantera 141 putem linije 146. Linija 146 poželjno ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 95% ukupnog pritiska linije 146, npr., manji od 80%; manji od 75%; manje od 60%; manje od 50%; ili manji od 40%. Kao što se ovde koristi, svi parcijalni pritisci su zasnovani na ukupnom pritisku svih nekondenzabilnih komponenti u specifikovanom toku ili sudu. Pored toga ili alternativno, linija 146 može da sadrži manje od 95 mol% ugljen monoksida, npr., manje od 80 mol%, manje od 75 mol%, manje od 60 mol%, manje od 50 mol% ili manje od 40 mol%. Linija 146 poželjno ima parcijalni pritisak ugljen monoksida i/ili težinski procenat koji je niži od dovodnog toka 105 ugljen monoksida, koji puni prvi reaktor 130, npr., 5% niži, 10 % niži, 25% niži ili 50 % niži. U pogledu opsega, količina ugljen monoksida u liniji 146 se opciono kreće od 10 mol% do 95 mol%, npr., od 25 mol% do 75 mol%, ili od 40 mol% do 60 mol%. Opciono, linija 146 ima parcijalni pritisak ugljen monoksida od 10% do 95% ukupnog pritiska linije 146, npr., od 25% do 75% ili od 40% do 60%. Linija 146 poželjno ima molski procenat metil acetata koji se opciono kreće od 10 mol% do 60 mol%, npr., od 15 mol% do 50 mol%, ili od 25 mol% do 45 mol%; i/ili parcijalni pritisak metil acetata od 10% do 60% ukupnog pritiska linije 146, npr., od 15% do 50% ili od 25% do 45%. Ovaj tok derivata u liniji 146 koji sadrži ugljen monoksid može da se usmeri u zonu 103 sekundarne reakcije, zbog reakcije sa metanolom da bi se formirala dodatna sirćetna kiselina, kao što je diskutovano gore, na Slikama 1 i 2.

[0062] Kondenzovana laka faza 147 u dekanteru 141 poželjno sadrži vodu, sirćetnu kiselinu i PRC, kao i količine metil jodida i metil acetata. Kondenzovana teška faza 148 u dekanteru 141 će generalno sadržati metil jodid, metil acetat i PRC. Kondenzovana teška tečna faza 148 u dekanteru 141 može pogodno da se recirkuliše, bilo direktno, bilo indirektno, u reaktor 130. Na primer, deo ove kondenzovane teške tečne faze 148 se može recirkulisati u reaktor, sa potisnutim tokom (nije prikazan), generalno mala količina, npr., od 5 do 40 zapreminskih %, ili od 5 do 20 zapreminskih %, teške tečne faze koja je usmerena u PRS. Ovaj potisnuti tok teške tečne faze 148 se može tretirati individualno ili se može kombinovati sa

1

kondenzovanom lakom tečnom fazom 147 za dalju destilaciju i ekstrakciju karbonilnih nečistoća, u skladu sa jednim rešenjem predmetnog pronalaska.

[0063] Kao što je prikazano na Slikama 3-5, laka faza izlazi iz dekantera 141 putem toka 147. Prvi deo, npr., alikvotski deo, toka 147 lake faze se može reciklirati u vrh kolone 140 lakih frakcija kao tok refluksa. Drugi deo, npr., alikvotski deo, toka 147 lake faze može da se usmeri u opcioni PRS (nije prikazan), npr., kao što je prikazano tokom 149. Treći deo, npr., alikvotski deo, toka 147 lake faze se može opciono reciklirati u reaktor 130, npr., kao što je prikazano opcionim tokom 150 recikliranja, kad se želi ili je potrebna u reaktoru 130 dodatna voda. U poželjnim aspektima, voda u reaktoru se održava na željenom nivou bez toka 150 recikliranja u reaktor 130, pošto će tok 150 recikliranja u reaktor 130 neželjeno dovesti do recikliranja sirćetne kiseline i nepotrebno će povećati opterećenje reaktora 130.

[0064] Kolona 140 lakih frakcija takođe poželjno formira reziduum ili donji tok 145, koji primarno sadrži sirćetnu kiselinu i vodu. Pošto će donji tok 145 lakih frakcija tipično sadržati nešto zaostalog katalizatora, može biti korisno reciklirati ceo ili deo donjeg toka 145 lakih frakcija u reaktor 130, kao što je prikazano opcionom linijom 150. Poželjno se donji tok 145 lakih frakcija može kombinovati sa fazom 138 katalizatora iz fleš-isparivača 131 i vratiti zajedno u reaktor 130.

[0065] Kao što je gore navedeno, pored prelivne faze, kolona 140 lakih frakcija formira i bočni tok 144 sirćetne kiseline, koji poželjno sadrži primarno sirćetnu kiselinu i vodu. Opciono, deo bočnog toka 144 može da se recirkuliše u kolonu lakih frakcija, poželjno do tačke ispod mesta gde se bočni tok 144 uklanja iz kolone lakih frakcija, kao što je opisano u US objavi br.2008/0287706.

[0066] Pošto bočni tok 144 pored sirćetne kiseline sadrži vodu, bočni tok 144 iz kolone 140 lakih frakcija se poželjno usmerava u kolonu 142 za sušenje, u kojoj se sirćetna kiselina i voda razdvajaju jedna od druge. Kao što je prikazano, kolona 142 za sušenje razdvaja bočni tok 144 sirćetne kiseline na prelivni tok 151 koji se primarno sastoji od vode i donji tok 152 koji se primarno sastoji od prečišćene, osušene sirćetne kiseline. Prelivni tok 151 se poželjno hladi i kondenzuje u jedinici za razdvajanje faza, npr., dekantur 153, da formira laku fazu 154 i tešku fazu 155. Kao što je prikazano, deo lake faze 154 se refluksuje, kao što je prikazano tokom 156, a ostatak lake faze se vraća u reaktor 130, kao što je prikazano tokom 157. Teška faza, koja je tipično emulzija koja sadrži vodu i metil jodid, se poželjno vraća u celosti u reaktor 130, kao što je prikazano tokom 155, opciono posle kombinovanja sa tokom 157, mada se jedan deo može i dalje obrađivati (nije prikazano).

[0067] Donji tok 152 kolone za sušenje poželjno sadrži ili se suštinski sastoji od sirćetne kiseline. U poželjnim rešenjima, donji tok kolone za sušenje sadrži sirćetnu kiselinu u količini većoj od 90 mol%, npr., većoj od 95 mol% ili većoj od 98 mol%. Opciono, donji tok 152 kolone za sušenje se može dalje obrađivati, u koloni teških frakcija (nije prikazana) ili jodidnom odstranjivaču primesa (nije prikazan), pre skladištenja ili transportovanja za komercijalnu upotrebu. Naravno, sistemi za separaciju na Slikama 3-5, su samo primeri šema za separaciju koje se mogu koristiti u predmetnom pronalasku. Neke druge kombinacije jedinica za separaciju se isto tako mogu koristiti. Poželjni sistemi za separaciju su oni gde se bar deo zaostalog ugljen monoksida odvaja i/ili regeneriše iz sirovog proizvoda sirćetne kiseline.

1

[0068] Da se vratimo na tok 146 izduvnog gasa iz prelivnog dekantera 141 kolone 140 lakih frakcija. U jednom poželjnom rešenju, tok 146 izduvnog gasa, koji sadrži količinu zaostalog ugljen monoksida, može da se usmeri u zonu 103 sekundarne reakcije. Na Slikama 3 i 4, tok 146 izduvnog gasa se početno obrađuje u jedinici 160 za regeneraciju, da bi se uklonila jedinjenja niske tačke ključanja, kao što je metil jodid.

[0069] Rastvarač 161 za ispiranje koji se poželjno hladi do ispod 25°C, se može dovoditi u jedinicu 160 za regeneraciju da se ispere parni tok 146 komponenata niske tačke ključanja, kakav je metil jodid, koje se uklanjaju putem linije 162 i poželjno se vraćaju u reakcionu zonu 101. Rastvarači za ispiranje uključuju metanol, metil acetat, dimetil etar, sirćetnu kiselinu i njihove smese. Prelivi jedinice 160 za regeneraciju mogu da izađu kao izbačen gas 163. U jednom opcionom rešenju, deo toka 146 izduvnog gasa može da zaobiđe jedinicu 160 za regeneraciju u liniji 164 i da bude kombinovan sa prelivnom parom 163.

[0070] Gas-čistač 163 koji izlazi sa vrha jedinice 160 za regeneraciju sadrži ugljen monoksid, metil acetat i opciono metil jodid. U poželjnim rešenjima, gas-čistač 163 prolazi kroz kompresor 165 da formira tok 166 derivata visokog pritiska. U poželjnim rešenjima, ukupan pritisak pare u toku 166 derivata visokog pritiska je od 0,1 MPa do 10 MPa, npr., 0,5 MPa do 5 MPa ili 0,5 MPa do 2 MPa. U jednom rešenju, gas-čistač ne sadrži suštinski metil jodid, koji je uklonjen pomoću jedinice 160 za regeneraciju. Tok 166 derivata visokog pritiska se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije na Slici 3. Zona 103 sekundarne reakcije obuhvata sekundarni reaktor 111 kao što je opisano gore na Slici 1. Tok 116 sekundarnog sirovog proizvoda se vraća u separacionu zonu 102 i uz njega se dovodi i bočni tok 144 u kolonu za sušenje 142. Tok derivata 110 iz toka 148 teške faze može se takođe dovoditi u sekundarni reaktor 111 sa tečnim tokom 119.

[0071] Na Slici 4, tok 146 izduvnog gasa iz prelivnog dekantera 141 prolazi kroz jedinicu 160 za regeneraciju da generiše gas-čistač 163. U jednom rešenju, gas-čistač 163 ne prolazi kroz kompresor i ostaje na relativno nižem pritisku nego što je tok 166 derivata visokog pritiska na Slici 3. Gas-čistač 163 se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije. Zona 103 sekundarne reakcije sa Slici 4 sadrži sekundarni reaktor 112, kao što je opisano gore na Slici 2. Opciono, zajedno sa gasom-čistačem 163, sveži reaktanti u liniji 115 i tok derivata 110, se mogu takođe dovoditi u sekundarni reaktor 112. Sekundarni reaktor 112 generiše sekundarni tok 125 sirovog proizvoda koji se kondenzuje i dovodi u separator 126 tečnost/para da bi se uklonio tečni tok 127 koji sadrži sirćetnu kiselinu. Tečni tok 127 se vraća u separacionu zonu 102 i dovodi zajedno sa bočnim tokom 144 u kolonu za sušenje 142.

[0072] Na Slici 5, tok 146 izduvnog gasa se dovodi u zonu 103 sekundarne reakcije. U jednom rešenju, tok 146 izduvnog gasa iz prelivnog dekantera 141 može da prođe kroz kompresor 167 da bi formirao tok 168 derivata visokog pritiska koji se dovodi direktno u sekundarni reaktor 111, kao što se vidi na Slici 5. U poželjnim rešenjima, ukupan pritisak pare u toku 168 derivata visokog pritiska je od 0,1 MPa do 10 MPa, npr., 0,5 MPa do 5 MPa ili 0,5 MPa do 2 MPa. Tok 168 derivata visokog pritiska može da sadrži veću količinu metil jodida od toka 168 derivata visokog pritiska, kao što se vidi na Slici 3. U alternativnim rešenjima, tok 146 izduvnog gasa se može dovoditi kao tok derivata u sekundarni reaktor, bez komprimovanja ili obrade u jedinici za regeneraciju.

1

Claims (13)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak proizvodnje sirćetne kiseline, koji obuhvata

reagovanje ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola u prvom reaktoru u uslovima efektivnim da se proizvede sirovi proizvod sirćetne kiseline; izdvajanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline koje obuhvata fleš-isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u prvi tok pare koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid, poželjno od 10 mol% do 95 mol% ugljen monoksida i opciono od 5 mol% do 90 mol% bar jednog od metanola i derivata metanola i prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor; i

reagovanje bar dela zaostalog ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola, poželjno metil acetatom i/ili dimetil etrom, preko metalnog katalizatora, poželjno čvrstog katalizatora, koji opciono sadrži bar jedan metal izabran iz grupe koja se sastoji od rodijuma, iridijuma, rutenijuma, nikla i kobalta, u drugom reaktoru da se proizvede tok proizvoda koji sadrži

dodatnu sirćetnu kiselinu i

opciono manje od 40 mol% ugljen monoksida;

gde je ukupna konverzija ugljen monoksida opciono veća od 90%.

2. Postupak iz zahteva 1, gde

drugi reaktor sadrži šaržni reaktor, a šaržni reaktor sadrži čvrst katalizator izložen u tok tečnih ostataka za katalizator; ili

drugi reaktor sadrži protočni reaktor, a protočni reaktor sadrži čvrst katalizator izložen u tok tečnih ostataka za katalizator.

3. Postupak iz zahteva 1, gde je, u drugom reaktoru,

bar jedan od metanola i derivata metanola tečnost, a metalni katalizator je čvrst; ili bar jedan od metanola i derivata metanola i metalni katalizator su tečnosti, a metalni katalizator je poželjno homogena tečnost.

4. Postupak iz zahteva 1, gde su, u drugom reaktoru,

zaostali ugljen monoksid i bar jedan od metanola i derivata metanola pare, a metalni katalizator je čvrst; ili

zaostali ugljen monoksid i bar jedan od metanola i derivata metanola su pare, a metalni katalizator je tečnost.

5. Postupak iz zahteva 1, gde se reakciona temperatura u drugom reaktoru kreće od 150°C do 350°C; i/ili se reakcioni pritisak u drugom reaktoru kreće od 0,1 MPa do 10 MPa.

6. Postupak iz zahteva 1, gde separacija dalje obuhvata:

odvajanje fleš-isparenog prvog toka pare u drugi tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid, prečišćen proizvod sirćetne kiseline i drugi tok tečnih ostataka; i opciono

dekantovanje drugog toka pare da se formira treći tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid i treći tok tečnih ostataka koji sadrži metil jodid, metil acetat, acetaldehid; i/ili

ispiranje trećeg toka pare da se formira četvrti tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid i četvrti tečni ostatak koji sadrži metil jodid.

2

7. Postupak iz zahteva 1, gde

prvi tok pare sadrži od 25 mol% do 75 mol% ugljen monoksida.

8. Postupak iz zahteva 1, gde metalni katalizator sadrži tečni katalizator.

9. Upotreba sistema za proizvodnju sirćetne kiseline, gde sistem sadrži:

dovod u prvi reaktor koji ima prvi parcijalni pritisak ugljen monoksida; prvi reaktor za reagovanje ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola da se proizvede sirovi proizvod sirćetne kiseline;

separator koji sadrži fleš-isparivač za isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u prvi tok pare koji sadrži sirćetnu kiselinu i zaostali ugljen monoksid i prvi tok tečnih ostataka koji sadrži katalizator koji se reciklira u prvi reaktor; dovod u drugi reaktor koji ima drugi parcijalni pritisak ugljen monoksida niži od prvog parcijalnog pritiska ugljen monoksida; i

drugi reaktor, smešten nizvodno od fleš-isparivača, za reagovanje bar dela zaostalog ugljen monoksida sa bar jednim od metanola i derivata metanola, koji je poželjno metil acetat, da se proizvede dodatna sirćetna kiselina;

gde drugi reaktor sadrži metalni katalizator, poželjno metalni katalizator čvrste faze koji opciono sadrži bar jedan metal izabran iz grupe koja se sastoji od rodijuma, iridijuma, rutenijuma, nikla i kobalta.

10. Upotreba sistema iz zahteva 9, u kom

drugi reaktor sadrži šaržni reaktor, a šaržni reaktor sadrži čvrst katalizator izložen u ležištu za katalizator; ili

drugi reaktor sadrži protočni reaktor, a protočni reaktor sadrži čvrst katalizator izložen u ležištu za katalizator.

11. Upotreba sistema iz zahteva 9, u kom separator dalje sadrži:

kolonu za razdvajanje fleš-isparenog prvog toka pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid, prečišćen proizvod sirćetne kiseline i drugi tok tečnih ostataka, i opciono

dekanter za dekantovanje drugog toka pare da bi se formirao treći tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid i treći tok tečnih ostataka koji sadrži metil jodid, metil acetat, acetaldehid; i/ili

sredstvo za ispiranje trećeg toka pare da bi se formirao četvrti tok pare koji sadrži zaostali ugljen monoksid i četvrti tečni ostatak koji sadrži metil jodid.

12. Postupak iz zahteva 1, gde reagovanje bar dela zaostalog ugljen monoksida proizvodi tok proizvoda i izduvni tok koji sadrži manje od 60 mol % ugljen monoksida, poželjno manje od 50 mol% ugljen monoksida.

13. Upotreba sistema iz zahteva 9, u kom je drugi reaktor pogodan za reagovanje prvog toka pare koji ima parcijalni pritisak ugljen monoksida manji od 80% ukupnog pritiska prvog toka pare.