TWI276623B - Reaction control method and control apparatus - Google Patents

Description

1276623 五、發明說明（1 ) 發明之領域 本發明是關於一種反應控制方法（或穩定方法）及反應控 制裝置，其可被用來穩定羰基化作用等之反應系統。 先前技術之說明 羧酸（如醋酸等）及其衍生物（如異丁烯酸甲酯等）在工業 上是使用羰基化作用反應而生產。例如，日本公開待審專 利申請案 No· 540 1 1 / 1 973 (JP- 48 - 540 1 1A)揭示一種羰基 化作用方法，其中一種烯，酒精或酯，一種鹵化物，或 醚類衍生物在液態下，於含有鍺或銥成分及鎭或溴成分之 觸媒系統之存在時，與一氧化碳產生反應。在此過程中， 液體反應物之至少一部份在不加熱之下通過一個分離區， 其實質上壓力很低以使上述羰基化作用生成物之至少一部 份蒸發，經蒸發之羰基化作用生成物被取出，並且剩下之 反應物被再循環到上述之反應區中。此文件中指出，未反 應之一氧化碳從反應器中被移除。日本公開待審專利申請 案 No.32 1 847 / 1 994 (JP- 6 - 32 1 847A)中揭示有一種羰基化 作用生成物之回收方法，其中銥觸媒被使用做爲羰基化作 用觸媒，一種含有羰基化作用生成物之蒸氣成分及一種含 有銥觸媒之液體成分，由反應生成物之蒸發而產生，並且 在液體成分中水之濃度被保持在至少0 . 5重量％。此文件 中顯示有未反應之一氧化碳做爲從反應器排出之廢氣。 日本公開待審專利申請案No· 508594 / 1 998 (JP-10-5085 94A)中揭示有一種方法，其包括第1區域，其中羧酸 1276623 五、發明說明（2) 在铑觸 媒之存在下由液態羰基 化作用所生產，以 及 第 2 區 域，其 中反應混合物被部份蒸 發，並且其中一'種 含有所 產 生之羧 酸的蒸氣餾分被精煉， 並且含有觸媒之非 蒸 發 液 體 餾分被 循環到第1區域，一氧 化碳被加入到從第 2 區 域 產 生之非 蒸發液體餾分，以防止 一氧化碳回到第2 區 域 5 以 避免一 氧化碳之損失。 但是 ，以此種羰基化反應時, ，反應系統之溫度 及 壓 力 隨 著高沸 點成分循環到反應系統 而產生變動或改變 9 造 成 反 應系統 之一氧化碳消耗速率或 使用速率變動，因 而使 得 反 應系統 之穩定化很困難。而且 ，一氧化碳排出速 率 隨 著 一 氧化碳 之過度供應及反應系統 之一氧化碳消耗速 率 之 變 動 而增加 〇 。故一氧化碳無法在鑛 基化作用反應中有 效 地使 用 日本 公開待審專利申請案 No. 95723/2000 (JP 丨- 2000- 9 5 723A)中揭示有一種以羰基化作用產生醋酸的 過 程 之 控 制方法 ，其中通過控制閥之一 氧化碳流動被測量 5 在 預 定 條件下 之一氧化碳流的平均値 被計算，一個固定 値 被 加 入 到此平均一氧化碳流中，以計 算最大之一氧化碳 流 里 速 率 並進行 操作，使進入反應器之 一氧化碳流量速率 不 超 cm 過 最 大流量 速率。以此方法，因爲 一氧化碳流量速率 使用 最 大 流量速 率而被控制，並且被加 入一個固定値到平均 —* 氧 化 碳流中而決定，以做爲參考， 故難以抑制反應系 統 之 溫 度 及壓力 變動，因而無法穩定反 -4 應系統。

1276623 五、發明說明（3) 故，本發明的目的在提供一種反應控制方法（或穩定方 法）及反應控制裝置（或穩定裝置），其可被用來使如羰基 化作用反應系統等之液態反應系統有效地穩定。 本發明之另一目的在提供一種反應控制方法（或穩定方 法）及反應控制裝置（或穩定裝置），其可使液態反應系統 之溫度及壓力變動被控制，因而使生成物之生產可以工業 上有利之方式而穩定進行。 發明之扼要說明 本發明之發明人做了廣泛之硏究以達成上述目的，並且 最後發現：（1 )即使當已經由蒸餾法而從羰基化作用反應 混合物中分離之分離成分（如高沸點成分或餾分等）在預定 流量速率下穩定地被循環（或回流）到反應系統時（即，加 壓反應系統），分離成分之循環流量速率（回流之流量速率） 會變動，從而使反應系統之溫度變動，即使當一氧化碳在 預定流量速率下穩定地被輸送到反應系統之時，反應系統 之壓力會隨著此溫度變化而變動，並且上述溫度及壓力 變動在一個放熱反應系統之反應溫度由分離成分之循環流 量速率（回流之流量速率）所控制並且不使用冷卻單元之情 況中特別大，並且（2 )當循環之分離成分的溫度依照（或 隨著）回到反應系統之分離成分之熱量而控制時，反應系 統之溫度及壓力變動可被有效地抑制（或壓抑），一氧化碳 之排出量可被減少，而達成之一氧化碳在反應中之有效使 用，並且使反應系統穩定。本發明是根據上述發現而完成 1276623 五、發明說明（4) 的。 亦即，本發明之反應控制方法（或穩定方法）中，其包括 連續地輸送反應成分到液態反應系統（例如一個加壓液態 反應系統）中，使反應系統中反應生成物之一部份連續地 受到一個分離步驟之作用，並且使已經在分離步驟中分離 的成分（已從低沸點成分或餾分分離之高沸點成分或餾分 等）被循環到上述之反應系統，其中上述反應系統之溫度 是經由從上述分離步驟之分離成分之循環流量速率（回流 之流量速率），而控制循環或回流到反應系統之分離成分 的熱量而被控制。以此方法，循環或回流到反應系統之分 離成分通常含有對反應有效或有用之有效成分（觸媒成分 等）。本發明之此方法可被有利地應用到一個其分離成分（ 一種如高沸點成分之分離成分）之循環流量速率（回流之流 量速率）從分離步驟到反應系統產生變動之系統中。以此 系統時，爲了控制反應系統溫度在預定溫度上，必須偵測 循環分離成分（如高沸點成分之循環成分）之流量速率溫度， 並且根據偵測之流量速率及溫度而控制循環分離成分（或 循環成分）之溫度。雖然反應器可裝設有熱去除單元或冷 卻單元，本發明最好被應用到一個放熱反應系統，其反應 器不設置有熱去除單元或冷卻單元，並且此放熱反應系統 (或反應器）可由溫度比反應系統（或反應器）之溫度低之分 離成分之溫度及流量速率而獲得控制。在本發明中，通常 上述步驟中之處理或操作可連續或一連串地進行。 1276623 五、發明說明（5) 上述之反應控制方法（或反應穩定方法）可被應用到許多 液態反應系統中，如羰基化作用反應系統（加壓羰基化作 用系統）。例如，此方法可應用到一個系統，其中乙醇及 一氧化碳被輸送到一個含有羰基化作用觸媒系統之液態反 應系統中，並且維持反應系統在實質恆定之液體位準之時， 使含有由反應生成之羧酸的反應混合物之一部份從反應系 統被抽出，並且受到瞬間蒸|留作用，並且一種高沸點成分 或餾分被循環或回流到反應系統，高沸點成分包括羰基化 作用觸媒系統，並且是由瞬間蒸餾法而從含有羰基化作用 生成物之低沸點成分或餾分所分離。高沸點成分可含有一 個羰基化作用觸媒系統，並且由瞬間蒸餾而從低沸點成分 或含有羰基化作用生成物之餾分所分離。高沸點成分可含 有一種包括有铑觸媒及輔觸媒之羰基化作用觸媒系統，並 且低沸點成分可包含有一種羧酸，一種羧酸酯及一種鹵化 鏈烷。以此系統時，已被瞬間蒸餾所分離之低沸點成分可 進一步到精煉系統作用，以分離成第2低沸點成分或餾分， 一種含有羧酸之成分，及第2高沸點成分或餾分，並且已 被此精煉系統所分離之第2低沸點成分可被循環或回流到 反應系統。以此羰基化作用反應之時，第2低沸點成分通 常含有一種輔觸媒（如，一種鹵化鏈烷）等。上述液態反應 系統可爲一種反應系統，其中甲醇及一氧化碳可在鑛基化 作用觸媒系統存在之下反應，以生成醋酸及其衍生物。藉 由此方法，反應溫度可被控制在相當高準確度，並且、液態 1276623 五、 發明說明（6) 反 應 系 統 之壓力變動可明顯地被抑制（或限制）。例 如 反 應 系 統 之 溫度對於參考溫度可被控制在± 〇 . 5 °C之 範 圍 內 〇 參 考 溫 度可爲1 5 0 °C到2 2 0 °C。 本 發 明 之控制裝置（穩定裝置）裝設有上述之液態 反 應 系 統 5 — 個 如蒸餾塔之分離單元，一個溫度控制單 元 用 來控制 已 被分離單元所分離之分離成分的溫度，循 環 管 線， 用 來使 溫 度已由溫度控制單元所調整之分離成分被 循 環 到 反 應 系 統 。此裝置亦裝設有流量速率感測器，用來 偵 測 在 該 循 管 線中之分離成分的循環流量速率（回流之 流 量 速 率 )， 溫度感測器，用來偵測在該循環管線中之分 離 成 分 的 溫 度 9 以及控制單元，由該溫度控制單元而根據 該 流 量 速 率 感 測 器及溫度感測器之偵測資料而用來控制循 環 或 回 流 到 反 應 系統的分離成分之熱量。以上述之裝置時 分 離 成低 沸 點 成分及高沸點成分是由分離單元所執行， 並 且 高 沸 點 成分 經由循環管線而循環或回流到反應系統。 已 分 離 之低 沸 點 成分可被精煉單元分離成第2低沸點成分 ， — 種 含有 羧 酸 之成分，及第2高沸點成分或餾分，並且 第 2 低 沸 點 成分可經由第2循環管線而被循環或回流到反 應 系 統 〇 上 述 之 液態反應系統是一個沒有（即未裝設有）冷卻 單 元 之 液 態 放 熱反應系統，並且控制單元可做爲一種單 元 9 藉 由 溫 度 控 制單元而用來控制溫度比反應系統之溫度 低之分 離 成 分 之 熱量，並由循環之分離成分的循環流量速率（ 回 流 之 流 量 速率）而控制反應溫度。 -8- 1276623 五、 發明說明（7) 以 本 說明書之，文句「將反應系統維持在實質恆定 之 液 體 位 準 」意即，液面位準（液體表面之高度位準）平均 而 是 位 準 實質地維持恆定。亦即，此文句並不限制液面 被 靜 態 地 維 持在恒定之位準，並且足以使液面位準平均而 言 在 實 質 上 爲恆定，即使在液面位準（level )由於氣體成 分 噴 射 而 變 動時亦是如此。 圖 式 之 簡單說明 第 1 圖是顯示用來解釋本發明之反應控制方法及控 制 裝 置 的 程 序流程圖； 第 2圖是用來解釋第1圖之控制裝置的方塊圖。 發 明 之 較佳實施例之詳細說明 本 發 明將參照附圖而詳細說明。第1圖是程序流程 圖 用 來 說 明 本發明之控制方法與控制裝置。第2圖是用來 解 釋 第 1 圖 之控制裝置的方塊圖。 此 實 施例顯示一個以酒精（如甲醇等）及一氧化碳， 在 包 含有 铑 觸媒，碘化鋰，及甲基碘之羰基化作用觸媒系 統 存 在 之 情 況下生產羧酸（如醋酸等）之製程。 此 製 程裝設有壓縮機1用來將一氧化碳加壓而做爲 氣 體 反 m 成分（反應物），一個進給管線1 7用來以預定速 率 經 由 緩 衝 槽2而連續地輸送或進給加壓一氧化碳到反應彳 器 3， 一 個 進 給管線1 9用來用來以預定速率而連續地輸送 做 爲 液 體 反 應成分用之酒精（如甲醇等）到反應器3，以及 一 個 進 給 管 線20在維持反應器3賓質液面位準恆定之下 -9- 用 來

1276623 五、發明說明（8) 連續地從反應器抽出反應混合物之一部份，其包括有由反 應所生成的羰基化作用生成物（一種羧酸，如醋酸或一種 衍生物），並輸送此反應混合物（抽出之液流）到一個做爲 分離單元用之瞬間蒸餾塔4。此反應器3包括一個液態反 應系統，其包含有羰基化作用觸媒系統（一個包括有主要 觸媒成分，如铑觸媒等，及如碘化鋰，及甲基碘等之輔 觸媒），及爲氣態反應物之一氧化碳從反應器3之下部或 底部噴射。此液相反應系統（或反應器）爲一個進行放熱反 應用之放熱反應系統（或反應器）。上述之反應器3可裝設 有熱去除單元或冷卻單元，以控制反應溫度，雖然最好不 裝設熱去除單元或冷卻單元。 從反應器3之氣態成分包含未反應之一氧化碳，做爲輔 觸媒之甲基碘，副產物之甲院等。含有這些成分之氣態成 分從上述反應器3被輸送到一個用來回收如甲基碘等之輔 觸媒用的吸收系統，並且回收之輔觸媒可被再使用到反應 中。 無法在上述緩衝槽2中被吸收之過多的一氧化碳被燃燒， 而此時用來排氣用之排出管線1 8被連接到在緩衝槽2之 上游側之一氧化碳進給管線1 7。 用來偵測一氧化碳之進給壓力（或流量速率）用之壓力感 測器（或流量速率感測器）P1，以及一個根據由感測器偵測 之資料及有關參考値之資料而從上述排出管線1 8排出過 多的一氧化碳用的壓力調節閥（電磁閥）VI，被固定到在緩 -10- 1276623 五、發明說明（9) 衝槽2之上游側之一氧化碳進給管線1 7。再者，一個流 量速率感測器（或壓力感測器）F1及流量速率調節閥（或壓 力調節閥）V2被裝設在位於緩衝槽2與反應器3之間的一 氧化碳進給管線1 7上，以及一個用來偵測反應器3中氣 態之壓力用的壓力感測器P2被裝設在反應器3之上部。 一氧化碳進入反應器3之流量速率是由流量速率調節閥V2 根據一氧化碳進給管線1 7之流量速率感測器F1及反應器 3之壓力感測器P2而獲得控制。附帶地，有一個用來偵 測反應溫度用之溫度感測器T1被裝設在反應器3之上。 從此溫度感測器T1偵測之資料被傳遞到一個溫度控制單 元1 6，並且此溫度控制單元由裝在一個酒精進給管線1 9 之溫度調節單元（熱交換器）7而調整輸送到反應器3之酒 精（如甲醇等）溫度。亦即，爲了由原料進給系統之原料溫 度以輔助性方式來抑制反應器3中之溫度變動，當反應器 3中之溫度變成高過參考溫度時，酒精進給管線1 9中之 酒精（如甲醇等）在使用溫度感測器T1、溫度控制單元1 6 及溫度調節單元（熱交換器）7而降低酒精（如甲醇等）之溫 度後被進給到反應器3，並且當反應器3中之溫度變成低 過參考溫度時，以溫度調節單元（熱交換器）7將酒精（如 甲醇等）之溫度提高之後，被進給到反應器3。 再者，用來從反應器3輸送反應混合物溶液到瞬間蒸倉留 塔4用之進給管線1 9裝設有用來偵測反應混合物溶液之 流量速率用之流量速率感測器F2，以及流量速率調節閥 -1 1 - 1276623 五、發明說明（1〇) v3，用來根據從此流量速率感測器之偵測資料而控制反應 混合物溶液之流量速率。 在上述瞬間蒸_留纟合4中，成含有線基化作用生成物之第1 低沸點成分（蒸氣成分），以及含有羰基化作用觸媒系統（ 鍺觸媒，碘化鋰，及甲基碘其他高沸點輔觸媒）之第1高 沸點成分被分離，並且高沸點成分經由第1循環管線2 1 而被循環或回流到反應器3，而仍實質上維持瞬間蒸餾塔4 中之恆定液面位準。由於瞬間蒸餾伴隨之蒸發潛熱，經由 第1循環管線21而被循環或回流到反應器3之高沸點成 分之溫度低於反應器3之反應溫度（參考溫度）。 已在瞬間蒸餾塔4被分離之第1低沸點成分（蒸氣成分） 除了反應生成物（醋酸或其他羧酸）實際上含有未反應之低 沸點反應物（如甲醇之一種酒精），中間生成物（一種如醋酸 甲酯之羧酸酯），揮發性輔觸媒成分（一種如甲基碑之鹵化 鏈烷），以及低沸點副生成物。已在分離步驟中分離之第 1低沸點成分被輸送到第2分離步驟或精煉系統（例如一個 分餾塔5)中，並且在此被分離成第2低沸點成分，其含 有在反應中有用之揮發性輔觸媒成分（甲基碘等），一種殘 酸（醋酸等），以及一種弟2局沸點成分，結果被精煉的殘 酸（醋酸等）經由管線23而被取出。同時，已在分觀塔5 中分離之第2低沸點成分經由第2循環管線2 2而回流到 反應器3，並且已在分餾塔5中分離之高沸點成分經由一 個循環管線24而從塔底部被取出。回流到反應器3之第2 -12- 1276623 五、發明說明（11) 低沸點成分的溫度通常亦比反應器3之反應溫度（參考溫 度）低。 一個用來偵測液態之液面高度用之位準感測器L1被裝 在瞬間蒸餾塔4之較低處。再者，一個用來偵測已回流到 反應系統之第1高沸點成分的溫度之溫度感測器T2，以 及一個用來偵測第1高沸點成分的流量速率之流量速率感 測器F3被裝在循環管線21上。從此溫度感測器T2之偵 測資料被送或傳遞到控制單元1 4 ,並且此控制單元由裝 設在第1循環管線2 1上之熱媒流量速率調節閥V4及溫度 控制單元（熱交換器）6而控制高沸點成分之溫度。再者， 由上述位準感測器L1對液面位準高度之偵測資料，以及 從上述流量速率感測器F3之偵測資料被傳遞到控制單元 1 5，並且此控制單元根據這些資料由裝設在第1循環管線 2 1上之流量速率調節閥V5而控制高沸點成分之循環流量 速率（回流之流量速率），因而將瞬間蒸餾塔4之液面位準 維持在預定高度位置上。 以此系統時，上述反應器3之溫度及/或壓力會由於從 反應器3輸送到瞬間蒸餾塔4之反應混合物之量及從瞬間 蒸餾塔4循環到反應器3之高沸點成分的量所選擇之至少 一個定量性因素的變動而隨著變動。尤其，不僅反應系統 爲一個循環系統，其中某種變動或變動中之一種（流量速 率變動）連串地擴散到隨後之步驟（換言之，一個變動傳播 式循環系統），其可伴隨著規則或不規則性脈動流或變化， -13- 1276623 五、發明說明（12) 而且反應系統爲一種放熱反應系統，並且雖然反應器3可 設置有例如冷卻套之熱去除或冷卻單元，反應器3最好爲 一種不設置有例如冷卻套之熱去除或冷卻單元的開放冷卻 式反應系統。再者，反應系統之溫度是由溫度比反應系統 之溫度低的分離成分之循環或回流所控制。因而以此系統 時，反應器之溫度及壓力變動很大。例如，若在上述系統 之中，使用位準感測器L1進行級聯控制而將瞬間蒸餾塔 4之液面位準維持在預定高度位置上之時，從瞬間蒸餾塔 4到反應器3之抽出速率（循環速率或回流速率）會產生變 動，引入反應器3之中的熱焓會改變，並且因而反應器3 之溫度會變動。再者，由於加壓反應器3之溫度改變，反 應器3中之壓力及一氧化碳使用速率（或消耗率）會變動。 因此反應系統之穩定操作很難，並且因爲從排出管線1 8 排出之一氧化碳之量亦很大，一氧化碳在羰基化作用反應 中無法有效地使用。 更具體地，一個醋酸生產工廠可在例如下列之條件下運 轉：反應溫度（參考溫度）爲約150到22(TC(最好約170到 200°C ,更佳爲175到195°C ),並且由溫度控制單元6所 控制之高沸點成分溫度約爲20到130°C(最好約50°C到 130°C，更佳爲約90到125°C，尤其是約100到125°C更佳） 。而且，在進給管線20之反應混合物的流量速率（瞬間溶 液流量速率），等於輸送到反應系統之反應成分的進給速 率，並且相對於進給管線2 0之反應混合物的流量速率（瞬 -14- 1276623 五、發明說明（13) 間溶液流量速率）以體積/小時表示時爲1 〇 〇份之時，在第 1循環管線2 1之第1咼沸點成分之流量速率，例如爲約 10到90份體積/小時（最好約30到90份體積/小時，更 佳爲約50到80體積/小時，尤其是60到70份體積/小時 更佳），並且從瞬間蒸餾塔4蒸發且輸送到精煉步驟之第 1低沸點成分流量速率，例如爲約1 0到90份體積/小時（ 最好約20到70份體積/小時，更佳爲約20到50體積/小 時，尤其是30到40份體積/小時更佳）。再者，相對於進 給管線20之反應混合物的流量速率（瞬間溶液流量速率） 以體積/小時表示時爲100份之時，在第2循環管線22之 第2低沸點成分之流量速率，例如爲約1到90份體積/小 時（最好約5到50份體積/小時，更佳爲約5到20體積/ 小時，尤其是1 〇到1 5份體積/小時更佳）。 但是，即使工廠在此條件下運轉時，不僅在進給管線 20之反應混合物的流量速率會變動，而且因爲瞬間蒸餾 塔4中之液面位準是由位準感測器L1所控制之故，在第 1循環管線2 1之第1高沸點成分之流量速率，以及在第2 循環管線22之第2低沸點成分之流量速率亦會變動，因 而反應器3中之溫度會在例如對參考溫度±0.5到1°C之 範圍內變動。 故依照本發明之時，從裝在循環管線21上之流量速率 感測器F3及溫度感測器T2將所偵測之資料傳遞到控制單 元（或控制閥）8 ,並且回流到反應系統之高沸點成分的溫 -15- 1276623 五、發明說明（η) 度’是依照根據流量速率及溫度的高沸點成分之熱量所控 制。更具體地，從在循環管線21上之流量速率感測器F3 之流星速率資料及溫度感測器T2之溫度資料如第2圖所 示被傳送到控制單元8。控制單元（或控制閥）8包括第1 計算單元9，其可根據上述之流量速率及溫度資料而計算循 環之高沸點成分的熱量資料，以及比較單元u，其可使 一個在設定單元1〇被設定且做爲維持上述反應器3之溫 度在il疋溫度値之參考熱量資料（界限資料），與計算之熱 量資料做比較，以及第2計算單元1 2，當熱量資料偏離 爹考熱重資料之界限値之時，其可對根據熱量資料與由比 較單元1 1所計算之參考熱量資料之間的差異而計算出一 個控制量，以及驅動單元13，其可根據由第2計算單元 所g十算之溫度有關的控制量而由上述之熱媒流量速率調節 閥V4及溫度控制單元6控制循環之高沸點成分的溫度。 以本實施例之及溫度調節單元6之時，對從驅動單元1 3 之控制量的信號被傳送到上述熱媒流量速率調節閥V4，以 用來控制熱媒之流量速率。 以此具有這種控制裝置之程序之時，即使當在第1循環 管線2 1中之高沸點成分的循環速率（回流速率）變動時， 因爲循環之高沸點成分的熱量是依照（或回應於）佔有回流 到反應系統之流動的大部份之高沸點成分的循環速率而被 控制，在反應器3中之溫度變動及壓力變動可被大幅抑制， 並且醋酸之生產製程可被穩定下來。例如，當醋酸在上述 -16- 1276623 五、發明說明（15) 醋酸生產工廠之條件下進行工業生產時，反應系統之溫度 可以對參考溫度呈極穩定之方式而被控制，亦即例如，在 參考溫度爲土 〇.5°C(最好在參考溫度爲土 0.3t，更 佳爲在參考溫度爲 ± 0.2t)。再者，因爲溫度及壓力變 動（變化）可被抑制或禁止，並且反應系統可被穩定，不僅 一氧化碳之進給速率及甲醇之進給速率，而且醋酸之生產 速率亦可增加。再者，一氧化碳從排出管線1 8之排出速 率可被減少，並且一氧化碳可在羰基化作用反應之中有效 地被使用。 本發明不僅可應用到上述連續羧酸之生產製程，而且可 應用到任何製程（例如，一個連續生產製程），其中連續地 在預定速率下輸送反應物（氣態反應成分，液態反應成分 等）到液態反應系統中，反應系統之局部生成物連續地接受 分離步驟或分離系統（蒸餾塔）之作用，並且已在分離步驟 中被分離的分離成分（低沸點成分或高沸點成分）被循環或 回流到上述反應系統中。本發明尤其可使液態反應系統穩 定，尤其是在一個系統，其中至少在下列之中的一個流量 速率（回流流量速率）變動時（並且尤其是一個系統，其從 分離系統到反應系統之循環速率以脈動模式或不以脈動模 式變動時）：反應生成物從反應系統到分離系統（蒸餾系統 等）之進給速率，及分離成分（如高沸點成分等）從分離系 統（蒸簡系統等）到反應系統之循環速率（回流流量速率）。 再者，本發明最適合應用到一種不具有熱去除單元或使 -17- 1276623 五、發明說明（16) 用冷卻劑等之冷卻單元之放熱反應系統，其反應系統之溫 度是由溫度比反應系統（一種使用開放冷卻之之放熱反應 系統）溫度低之分離成分的溫度及流量速率所控制。被循 環或回流到反應系統之分離成分的溫度可從低於反應系統 之參考溫度，約爲10到120°C (尤其是約20到loot：)選擇 之，並且通常爲低於反應系統之參考溫度，約爲30到 l〇〇°C (例如約 50 到 80°C )。 被循環或回流到反應系統之分離成分，可依照反應型式 而選擇，並且通常含有反應之有效成分。此有效成分不緊 包括觸媒成分，而且包括未反應之反應成分，反應溶劑等 。被循環或回流到反應系統之分離成分實際上爲液體。再 者，已被分離系統所分離且含有標的化合物之分離成分通 常不回到反應系統，而是輸送到分離精煉系統，以回收標 的化合物。 再者，本發明可被應用到許多液態反應中（例如加壓液 態反應），其觸媒成分及其他有效成分被回流到反應系統， 舉例，如羰基化作用反應，歧化反應（從二甲苯生產甲苯， 三甲基苯等），異構化作用反應（從馬來酸生產富馬酸等）， 易位作用反應，水合作用反應，醛化作用反應，酯化作 用反應，氧化作用反應，凝縮作用反應，鹵化作用反應 等。反應成分可依照反應之型式選擇，並且不特別限制。 例如，使用在羰基化作用反應中的成分之例子，包括一 種醇類（甲醇等）或其衍生物及一氧化碳（生產醋酸或其他 -1 8 - 1276623 五、發明說明（17) 羧酸或其衍生物）之結合，烯（乙烯等），一氧化碳，及氫 (乙醛或其他醛類）之結合，一種烯類，一氧化碳，及水（生 產羧酸）之結合，一種烯類，一氧化碳，及一種醇類（生 產羧酸酯）之結合，一種炔類（乙炔，甲基乙炔等），一氧化 碳，及水（生產丙烯酸，甲基丙烯酸，或其他不飽和羧酸） 之結合，一^種快類（乙快，甲基乙快等），一^氧化碳，及醇 類（甲醇等）（生產丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，或其他不 飽和羧酸酯）之結合，一種醇類，一氧化碳，及氧（生產 碳酸二酯類等）之結合。 一種使用在上述羰基化作用反應中之醇類之例子包括， Ci.M甲基乙醇，如甲醇，乙醇，丙醇，異丙醇，丁醇，戊 醇，己醇，C3_1Q環甲基醇酯，如環己醇等，酚類，如酚 等，及芳烷基醇酯，如苯甲醇，苯乙醇等。醇類衍生物 之例子包括酯，如甲基醋酸酯，乙基醋酸酯，及其他c2_6 甲基羧酸-ι_6甲基酯，及鹵化物，如甲基碘，乙基碘， 丙基碘，及其他Cm。甲基碘，以及溴化物（甲基溴，丙基 溴等），及相當於如甲基碘之氯化物（甲基氯等）。醚類之例 子包括，Ci_6甲基醚，如甲基醚，乙基醚，丙基醚，異丙 基醚，丁基醚等。若需要的話，做爲醇類，可使用一種 多價醇類，例如以一種烯化乙二醇，如乙烯乙二醇，丙 烯乙二醇，甲烷乙二醇等，或是一種此多價醇類之衍生物 (例如，酯類，鹵化物，醚類等）。 鏈烯類之例子包括鏈烯，如乙烯，丙烯，丁烯-1，丁烯 19- 1276623 五、發明說明（18) -2,己烯，辛烯等，環乙烯類，如環己烯，甲基環己烯等， 及二烯類，如丙二烯，丁二烯，甲基丁二烯等。炔類之 例子包括，乙炔，甲基乙炔等。 較佳之液態反應系統爲一種可獲得羧酸或其衍生物（如 羧酸酐等）之反應系統，其是使用一種醇類（例如甲醇，甲 基乙醇，甲基碘，二甲基醚等）做爲液體反應成分，並且 尤其是一種可生產醋酸或其衍生物之反應系統，其乃使甲 醇與一氧化碳在羰基化作用之存在下於液態反應系統中反 應而得。 以上述之液態反應系統時，反應可在觸媒或輔觸媒系統 存在下進行，雖然觸媒或輔觸媒系統沒有特別限制，並且 可由與反應型式相關之中選擇，但是通常是以高沸點成分 觸媒或金屬觸媒而使用在上述羰基化作用之反應中。例如， 上述羰基化作.用觸媒之例子包括，過渡金屬觸媒，如鍺觸 媒，銥觸媒，鉑觸媒，鈀觸媒，銅觸媒，餓觸媒，鎳觸媒， 鈷觸媒等。觸媒可爲單純之金屬（或金屬元素）或可以許多 形式而使用，如金屬氧化物（包括複合氧化物），氫氧化物， 鹵化物（氯化物，溴化物，碘化物等），羧酸（醋酸酯等）， 無機酸鹽（硫酸鹽，硝酸鹽，磷酸鹽等），複體等。 觸媒之濃度可以依照液態反應之型式而加以選擇，並且 例如在上述羰基化作用反應之情形中，觸媒濃度以對於 液態系統之重量約爲5到lOOOOppm,最好約爲10到 7000ppm，更佳爲約 20 到 5000ppm(例如約 50 到 lOOOppm) -20- 1276623 五、發明說明（19) 〇 羰基化作用觸媒亦可與輔觸媒或助催化劑結合，並且使 用做爲觸媒系統。輔觸媒或助催化劑可按照反應之型式而 加以選擇，並且在以醇類之羰基化作用反應而生產羧酸之 情形的例子中包括鹼金屬鹵化物（例如碘化鋰，碘化鉀， 碘化鈉，溴化鋰等），鹵化氫（例如碘化氫，溴化氫等），甲基 鹵化物（例如甲基碘，甲基溴，及其他C i _ 4鹵化鏈院）等。 而且對生產（甲基）丙烯酸或其一種酯類之情形中，可以使 用一種胺類（環叔胺等）或一種有機磺酸（一種甲基磺酸，如 甲烷磺酸或其鹽類等）等。 輔觸媒或助催化劑之含量可以依照液態反應之型式而加 以選擇，並且例如在上述羰基化作用反應之情形中，每 一種成分對整體液態反應系統之含量約爲0.1到0.3wt%， 最好約爲0.5到20wt%，更佳爲約1到15wt%。更具體地， 在以醇類之羰基化作用反應而生產羧酸之情形的例子中， 甲基碘或其他鹵化鏈烷對整體液態反應系統之含量約爲 0 · 1到2 5 w t %，最好約爲1到2 0 w t %，更佳爲約5到1 5 w t % , 並且碘化鋰或其他鹼金屬鹵化物對整體液態反應系統之含 量約爲0 · 1到3 0 w t %，最好約爲0 · 5到1 5 w t %，更佳爲約1 到 1 0 w t % 〇 爲了以醇類之羰基化作用反應而生產羧酸，可以使甲基 醋酸酯或其他羧酸酯（尤其是一種以一種醇類生產之殘酸 之酯類）在對整體液態反應系統之含量約爲0.1到75wt%， -21 - 1276623 五、發明說明（2〇) 最好約爲0.2到50wt%(例如0.2到25wt%)，更佳爲約 0 . 5 到 1 0 w t % (例如 0 . 5 到 5 w t % )。 一氧化碳可做爲一種追放用氣體，或者可在以惰性氣體 (例如氮氣，氦氣，二氧化碳等）稀釋的時候使用。一氧化碳 在反應系統中之分壓可以依照液態反應之型式等而加以選 擇，並且例如在以醇類之羰基化作用反應而生產羧酸之時， 一氧化碳在反應系統中之分壓例如約爲200到3 OOOKPa, 最好爲約400到1 500 KPa,更佳爲約500到1 000 KPa。 反應可在有或沒有溶劑之存在下進行，或者可在氫氣及/ 或水（例如其對整體液態反應系統之含量約爲0 . 1到30wt%， 最好約爲0.5到15wt%,更佳爲約1到10wt%)。 羰基化作用之反應溫度及壓力可以依照液態反應之型式 等而適當地加以選擇，並且例如反應溫度可爲約1 00到 2 50°C (較佳爲約150到220°C ,更佳爲約170到20(TC )， 並且反應壓力可爲約1 000到5000 KPa(例如約爲1 500到 4000KPa) ° 以液面位準高度爲相當穩定之此液態反應系統之時，用 來偵測液態反應系統之液面位準高度之位準感測器可以依 照反應器之需要而裝設，以控制反應器中之液面位準高度 〇 在上述醇類之羰基化作用反應中，除了對應於醇類（例 如甲醇等）之羧酸的生產之外，生成之醇類（甲基醋酸等） 的羧酸之酯類及水等亦可隨著酯化作用反應而被生成。 -22- 1276623 五、發明說明（21) 反應生成物（反應混合物溶液）亦可預先處理（接受過濾 處理等）、冷卻到預定溫度、然後接受分離步驟，以取代 直接接受分離步驟。在分離步驟中，反應生成物（反應混 合物溶液）可由實際上壓力比反應區域之壓力低之分離區 域（例如一種如蒸餾塔之分離單元）而被分離成一種爲含有 反應生成物之低沸點成分的蒸氣成分，以及一種爲高沸點 成分之液體成分。分離單元可使用許多分離裝置，如蒸餾 塔（板式蒸餾塔，小型塔，瞬間蒸餾塔等）。在分離單元中， 加熱可被進行，或者分離成蒸氣成分及液體成分可在不加 熱下進行。例如，在使用瞬間蒸餾時，反應生成物可在絕 熱瞬間蒸餾步驟中於降壓且不加熱下被分離，反應生成物 可在等溫瞬間蒸餾步驟中於降壓且加熱之下被分離，或者 這些瞬間條件亦可被結合以分離反應生成物。此瞬間蒸餾 可在反應生成物於例如溫度爲約80到200 °C且壓力爲約 50到lOOOKPa下（例如約爲1〇〇到l〇〇〇KPa)被進行。 在本發明中，通常一種含有對反應之有效成分之分離成 分A，及主要含有標的化合物之分離成分B，從反應生成物 (反應混合物）中被分離，並且分離成分A回流到反應系統 以有效地使用該有效成分，並且標的化合物從分離成分B 分離且被精煉。因而在主要含有標的化合物及有效成分（ 觸媒成分等）之第1高沸點成分及/或第1低沸點成分之情 況下，第1高沸點成分及/或第1低沸點成分可被輸送到 分離精煉系統（或精煉系統），並且被分離成標的化合物及 -23- 1276623 五、發明說明（22) 含有有效成分之成分，並且含有有效成分之成分可被循環 回到反應系統。標的化合物不僅可由蒸餾或分餾而被精煉， 而且亦可由吸收，吸附，凝縮，晶體化或其他技術所精煉。 第1高沸點成分及/或第2高沸點成分在某些情況下可 含有高沸點之副生成物。而且，第1低沸點成分及/或第 2低沸點成分在某些情況下可含有低沸點之副生成物。因 而若這些高沸點成分或低沸點成分在需要時，高沸點副生 成物或低沸點副生成物可被分離，並且在含有對反應有效 之成分之情形下，含有有效成分之成分可被循環到反應系 統。再者，如已在日本專利公開待審申請案 No.32 1 847 / 1 9 94(JP- 6 - 321 847A)中揭示有，一種高沸點成 分可被製成含有水（其量例如爲約0·5到30wt%，最好爲 約1到1 5 w t % )，以防止沉澱或（或沉積）並且使系統穩定。 第1分離步驟（分離單元）及/或第2分離精煉步驟（精煉 單元）之每一種可被配置成單一步驟（或單元）或者配置成 多個步驟（或單元）。 在本發明中，爲了穩定液態反應系統之溫度及/或壓力， 被循環之成分之熱量被控制成與從分離步驟分離之分離成 分（循環成分或回流成分）之循環流量速率（或回流流量速 率）有關連（會隨其而變）。分離成分之熱量可由偵測循環 成分之循環流量速率（或回流流量速率）、及循環成分之溫 度、並且根據偵測之流量速率及溫度而被控制。在循環成 分之溫度及流量速率之變動很小之時，循環成分之流量速 -24- 1276623 五、發明說明（23) 率可被偵測，並且循環成分之溫度可根據偵測之流量速率 資料而被控制。一此控制時，上述反應系統之溫度可被控 制在預定溫度上，並且反應系統之氣態的壓力變動可被抑 制或限制。更具體地，當T1代表反應系統之參考溫度（溫 度相關之參考値），A 1代表循環成分之參考循環流量速率（ 與循環流量速率或回流流量速率相關之參考値），A2代表 循環成分之循環流量速率，T2代表循環成分之溫度，以 根據上述循環流量速率（或回流流量速率）之差異 （A1 - A2 ) 及循環成分之溫度差異 （T1-T2)控制循環成分之溫度， 而依照循環成分之回流流量速率（或回流量速率）循環高沸 點成分之熱量是很有用的。 雖然在上述例子中，反應系統之溫度是由控制第1高沸 點成分之熱量而控制，被循環到反應系統之第2低沸點成 分之熱量亦可被控制成可用來更精確地控制或調節反應系 統溫度。例如，第2低沸點成分之流量速率及溫度可由第 2循環管線中之流量速率感測器及溫度感測器所偵測，並 且循環之第2低沸點成分的溫度（第2低沸點成分的熱量） 可根據上述相问控制卓兀及溫度控制單兀之流量速率感測 器及溫度感測器所偵測的偵測資料而被控制，以控制上述 反應系統之溫度在預定溫度上，並且抑制或限制上述反應 系統之氣態的壓力變動。 許多種模式或形式之回授控制及其他程序控制作用可被 用來控制循環成分（或回成分）之熱量，並且此程序控制作 -25- 1276623 五、發明說明（24) 用包括比例控制作用（P控制作用），其中操縱變數是依照 熱量與參考熱量之偏差而成比例地控制，一種積分控制作 用（I控制作用），其操縱變數是由積分熱量偏差而被控制， 微分控制作用（D控制作用），其操縱變數是依照熱量偏差 之變化而被控制，以及結合上述模式之作用（例如，PI作 用，PD作用，PI D作用）。例如，I控制作用可被使用，並且 循環成分（在上述例子中，回流成分如第1高沸點成分及/ 或第2低沸點成分）之回流流量速率對參考流量速率之偏 差可在每個預定時區內進行積分，並且當流量速率偏差之 積分量到達預定之流量速率時，循環成分之溫度可被控制 並且回流到反應系統。 循環之成分可被冷卻到一個預定溫度，循環成分之溫度 可使用上述控制單元及溫度調節單元而被調整到預定溫度， 並且溫度控制之循環成分可以一定之速率而被循環到反應 器。在此實施例中，循環成分之溫度可根據上述循環流 量速率（或回流流量速率）之差異△ (A1-A2)而控制，而不 必根據循環成分之溫度差異△ (T1 - T2)來控制循環成分之 溫度。再者，循環成分（含有羰基化作用觸媒系統等之液 體成分）可被控制到約與反應系統之反應溫度相同之溫度， 然後被循環到反應系統。 在循環管線中，溫度調節單元可被裝在流量速率感測器 及溫度感測器之下游側。只要使用上述之控制單元時，可 依循環管線之需要而裝設一個暫時儲存循環成分用之緩衝 -26· 1276623 五、發明說明（25) 槽。 雖然在上述實施例中，反應器之反應生成物由單一進給 管線而被輸送到分離單元，並且循環液體成分由單一之第 1或第2循環管線而回流到反應系統，反應器之反應生成 物亦可經由多個進給管線（例如一個主進給管線及一個旁 通管線）而被輸送到分離單元。再者，已由分離單元所分離 之循環成分可經由多數個循環管線而回流到反應系統。在 多數個循環管線被使用之情況時，並且例如，當使循環成 分由主循環管線而連續地回流到反應系統時，使整體循環 成分熱量被至少一個循環管線所控制時是足夠的，溫度調 節單元可被裝設到一個旁通管線上，而根據流量速率資料 及溫度資料用以控制已循環到反應系統之循環成分。 對於溫度調節單元，可使用冷卻水或其他冷卻劑，或者 一種可被加熱之矽油或 其他熱媒亦可被使用。再者，多數個溫度調節單元可被 裝設到一個循環管線上，以取代僅單一之溫度調節單元。 產業上應用之可能件 依照本發明之時，因爲熱量是依照回到反應系統之高沸 點成分的循環流量速率（或回流流量速率）而控制，一個液 態反應系統（羰基化作用反應系統等）可以有效地被穩定， 即使當高沸點成分的循環流量速率（或回流流量速率）變動 時。再者，因爲反應系統之溫度及壓力變動可被限制，並 且反應系統可因而被穩定，反應成分可以穩定方式被輸送， -27- 1276623 五、發明說明（26) 並且反應成分可被有效地應用，以增加標的生成物之生產 率（或數量）。標的生成物可因而穩定地生產，並且符合產 業生產利益。 例子 下列例子是用來更詳細地說明本發明，而非用來限制本 發明之範圍。 比較例 使用如第1圖所示之裝置而不使用如第1及2圖所示之 控制單元8及溫度控制單元6之下，使一氧化碳從一個一 氧化碳生產工廠被輸送到在壓力爲3079KPa之反應器，甲 醇以29公斤/小時之流量速率而被輸送到反應器，並且反 應在參考一氧化碳之分壓爲700到755KPa，參考壓力爲 27 5 5KPa，及參考溫度爲187.5 °C之下進行。對甲醇言，當 反應器之溫度掉落到參考溫度之下的加熱操作，或當反應 器之溫度變成高於參考溫度時之冷卻操作被進行，以調整 甲醇之溫度而輸送到反應器。當一氧化碳壓力超過 3236KPa時，在緩衝槽無法吸收之過多的一氧化碳被燃燒 且從排出管線被排出。反應在液態中碘化鍺濃度爲550到 600ppm、甲基碘濃度無12到13wt%，碘化鋰濃度爲4.7 到4.9wt%,甲基醋酸濃度爲1.5到1.7wt%，及水之濃度 爲7 . 8到8.0w t %之情況下進行。 局部之反應混合物被連續地從反應器輸送到瞬間蒸餾塔， 瞬間蒸餾是在參考壓力爲15 7KPa，參考溫度爲130°C，及 -28- 1276623 五、發明說明（27 ) 參考瞬間流量速率爲540升/小時下進行，並且分離之第 1高沸點成分（參考溫度：122 °C )以參考流量速率爲350升/ 小時之下被循環或回流到反應系統。再者，由瞬間蒸餾所 分離之第1低沸點成分被輸送到多個分餾塔，並且含有甲 基碘及水（第2低沸點成分）的餾分，在不需要溫度調節之 下，以66升/小時之參考流量速率而被循環或回流到反應 系統。 當醋酸之連續生產在上述條件下進行時，從一氧化碳之 生產工廠輸送之一氧化碳流量速率在21.2到21.8Nm3/H 之範圍內變動，甲醇之負荷流量速率爲28.8公斤/小時， 並且曱醇在溫度調節於60到100°C之範圍下被輸送到反應 器。 具有溫度爲186.9到188. 1°C之反應混合物被輸送到瞬 間蒸餾塔，其輸送壓力 在2726到2785KPa之範圍內變動，並且流量速率在 5 30到545升/小時之範圍內變動。在瞬間蒸餾塔被分離之 第1高沸點成分以流量速率（回流流量速率）在345到355 升/小時之範圍內變動之下而被循環或而回流到反應系統 。再者，於分餾塔被分離且循環到反應系統之第2低沸點 成分之流量速率（回流流量速率），是在64.8到67.2升/小 時之範圍內變動。 ‘ 再者，從排出管線排出之一氧化碳的排出流量速率爲在0 到0·6Νιώ3/Η(排出壓力：3236KPa)之範圍內變動，反應 -29- 1276623

五、發明說明（28) 溫度爲在186.9到188.1 °C之範圍內變動，並且反應壓力 亦在27 26到27 85KPa之範圍內變動。 受到瞬間蒸餾作用之反應生成物含有72wt%之醋酸，13 wt%之甲基碘，2 wt%之甲基醋酸，8 wt%之水，600ppm之 碘化铑，及5 wt%之碘化鋰。在蒸餾塔被分離之高沸點成 分含有81 wt%之醋酸，2 wt%之甲基碘，1 wt%之甲基醋酸， 9 wt%之水，lOOOppm之碘化铑，及7 wt%之碘化鋰。而且， 從分餾塔產出之餾分（第2低沸點成分）含有61 wt%之醋酸， 19 wt%之甲基碘，8 wt%之甲基醋酸，12 wt%之水。 例子 一個例外，使在瞬間蒸餾塔被分離並且被循環回流到反 應器之第1高沸點成分，在高沸點成分依比例變動1升/ 小時之下，僅以調節其溫度〇.415°C而回到反應器，醋酸 以在比較例中之相同方式被生成。亦即，第1圖中之控制 單元8及溫度控制單元6被使用，並且以I作用模式時， 當第1高沸點成分之流量速率積分値相對於3 50升/小時 之參考流量速率値增加1升/小時之下，使高沸點成分之 溫度從122°C之參考溫度提高0.415°C之操作，以及當第 1高沸點成分之流量速率積分値相對於350升/小時之參考 流量速率値減少1升/小時之下，使高沸點成分之溫度從 122°C之參考溫度降低0.415°C之操作可被進行。 當醋酸之連續生產在上述條件下進行時，從一氧化碳之 生產工廠輸送之一氧化碳流量速率在21.7到21.8Nm3/H -30- 1276623 五、發明說明（29) 之範圍內變動，甲醇之負荷流量速率爲29 · 3公斤/小時。 甲醇之進給溫度調節於60到90°C之範圍下被輸送到反應 器。 具有溫度爲187.5到187.8°C之反應混合物被輸送到瞬 間蒸餾塔，其輸送壓力在2750到2760KPa之範圍內變動， 並且流量速率在537到542升/小時之範圍內變動。在瞬 間蒸餾塔被分離之第1高沸點成分以流量速率（回流流量 速率）在347到352升/小時之範圍內變動之下而被循環或 而回流到反應系統。再者，於分餾塔被分離且循環到反應 系統之第2低沸點成分之流量速率（回流流量速率），是在 66到69升/小時之範圍內變動。 再者，從排出管線排出之一氧化碳的排出流量速率爲在0 到0.1Nm3/H(排出壓力：3236KPa)之範圍內變動，反應 溫度爲在187.5到187.6°C之範圍內變動，並且反應壓力 亦在2750到2760KPa之範圍內變動。 受到瞬間蒸餾作用之反應生成物的組成，在瞬間蒸餾塔 被分離之高沸點成分及從分餾塔產生之第2低沸點成分是 與比較例中之對應組成相同。 如與比較例中之比較，例子中之方法顯示，反應系統之 溫度的變動寬度可以很明顯地從「參考溫度± 0.6 °C」減 少到「參考溫度±0.1 °C」，並且反應壓力之變動寬度可 以很明顯地從「參考壓力土 30KPa」減少到「參考壓力土 5KPa」。再者，在例子中，因爲反應系統可被穩定，不僅 -31 - 1276623 五、發明說明（3〇) 一氧化碳之進給流量速率及甲醇之進給流量速率，而且醋 酸之生產速率亦可增加，再者，一氧化碳之排出量（釋放 量）亦可大幅地從「0到6升/小時」減少到「0到0 . 1升/ 小時」，並且一氧化碳可以有效地在羰基化作用反應中被 利用。 其結果被顯示在第1表中。 第1表 比較例 例子 一氧化碳 流量速率(Nm3/H) 21.2-21.8 21.7-21.8 壓力（KPa) 3079 3079 甲醇 流量速率（公斤/小時） 28.8 29.3 溫度（°C) 60-100 60-90 瞬間溶液 流量速率（升/小時） 530-545 537-542 溫度（°C) 187.1-187.8 187.5-187.6 壓力（KPa) 2726-2785 2750-2760 第1高沸點成分 流量速率（升/小時） 345-355 347-352 第2低沸點成分 流量速率（升/小時） 64.8-67.2 66-69 一氧化碳排出量 流量速率(Nm3/H) 0-0.6 0-0.1 反應溫度 溫度（°C) 186.9-188.1 187.5-187.6 反應壓力 壓力（KPa) 2726-2785 2750-2760 -32- 1276623 五、發明說明（31) 符號說明 F1 流 量 速 率 感 測器（或 壓 力 感 測 器） F2 流 里 速 率 感 測器 F3 流 量 速 率 感 測器 L1 位 準 感 測 器 P1 壓 力 感 測 器 (或流量 速 率 感 測 器） P2 壓 力 感 測 器 T1 溫 度 感 測 器 T2 溫 度 感 測 器 VI 壓 力 調 節 閥 (電磁閥 ) V2 流 量 速 率 調 節閥（或 壓 力 調 節 閥） V3 流 量 速 率 調 節閥 V4 熱 媒 流 量 速 率調節閥 V5 流 里 速 率 調 節閥 1 壓 縮 機 2 緩 衝 槽 3 反 應 器 4 瞬 間 菡 餾 塔 5 分 餾 塔 6 溫 度 控 制 單 元 7 溫 度 調 節 單 元（熱交 換 器 ) 8 控 制 單 元 9 第 1 計 算 單 元 -33· 1276623 發明說明 ( 32 0 10 設 定 單 元 11 比 較 單 元 12 第 2 計 算 單 元 13 驅 動 單 元 14 控 制 單 元 15 控 制 單 元 16 溫 度 控 制 單 元 17 進 給 管 線 18 排出 管 線 19 進 給 ΦΡ 管 線 20 進 給 ΦΡ 管 線 21 循 環 管 線 22 第 2 循 rm 管 線 23 管 線 24 循 % 管 線 -34-

Claims (1)

1. I. 11276623

   六、申請專利範圍 第9 1 1 03 4 29號「反應控制方法及控制裝置」專利案 (2006年10月17日修正） 1 · 一種連續地輸送反應成分到液態反應系統中之反應控制 方法，其包括使反應系統中反應生成物的一部份連續地 受到一個分離步驟之作用，並且使已經在分離步驟中分 離的成分被循環到該反應系統，其中該反應系統係爲放 熱反應系統，該反應系統之溫度是經由分離步驟之分離 成分之循環流量速率U a t e )，而控制或調節循環分離成 分的熱量而被控制，以及該反應系統之溫度係依 據下列步驟予以控制： (1 )偵測從該分離步驟中循環分離液體成分的流 量速率和溫度； (2 )依據該偵測步驟（1 )所偵測的流量速率和溫 度以計算該分離步驟中循環分離液體成分的熱量資 料；以及 (3 )依據第二步驟中該循環分離液體成分的熱量 資料與作爲維持在該反應系統之溫度在預定溫度値之 參考熱量資料間之誤差，藉由控制循環分離液體成分 溫度之方法以調節回流到反應系統之循環分離液體成 分的熱量。 2 .如申請專利範圍第1項之反應控制方法，其中含有反應 之有效成分之一個分離成分被循環到反應系統。 1276623 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範圍第1項之反應控制方法，其中反應系統 溫度被控制在系統之預定溫度上，此系統中之分離成分 從分離步驟循環到反應系統之循環流量速率產生變動， 該方法包括，偵測循環之分離成分的流量速率及溫度， 並且根據偵測之流量速率及溫度而控制循環分離成分之 溫度。 4 ·如申請專利範圍第1項之反應控制方法，其中反應系統 爲不具有熱移除單元之放熱反應系統，並且反應系統之 溫度是由溫度比反應系統之溫度低之分離成分的溫度及 流量速率所控制。 5 .如申請專利範圍第1項之反應控制方法，其中： 醇類及一氧化碳被輸送到含有羰基化作用觸媒系統之 液態反應系統； 含有反應所生成之羧酸的反應混合物之一部份，從維 持在實質恆定之液體位準下之反應系統中被抽出，並且 被輸送到瞬間蒸餾塔；以及 高沸點成分被循環到反應系統，該高沸點成分包含有 羰基化作用觸媒系統，並且已經從含有羰基化作用產物 之低沸點成分被瞬間蒸餾所分離； 其中，循環之高沸點成分之流量速率及溫度被偵測， 並且循環之高沸點成分之溫度是根據已偵測之流量速率 及溫度而被控制，以控制該反應系統的溫度在預定溫度 1276623 六、 申請專利範圍 上 ，並且抑制該反應系統之 氣 態的壓力變 動。 6. 如 申請專利範圍第5項之反 應 控制方法， 其中已被瞬 間 蒸 餾所分離之低沸點成分進 —^ 步受到或輸 送到精煉系 統 作 用，以分離成第2低沸 點 成分，含有羧酸之成分， 以 及第2高沸點成分，並且 •已 i被精煉系統 、所分離之第 2 低 沸點成分被循環到反應系 統 0 7 · 如 申請專利範圍第5項之反 應 控制方法， 其中液態反 應 系 統之中，甲醇及一氧化碳 在 羰基化作用 觸媒系統之 中 反 應，以產生醋酸或其衍生 物 〇 8 如 申請專利範圍第5項之反 應 控制方法， 其中高沸點 成 分含有羰基化作用觸媒系統 其包括有铑 觸媒及輔觸 媒， 並 且低沸點成分包含有羧酸 9 羧酸酯及鹵 化鏈烷。 9 •如 申請專利範圍第6項之反 應 控制方法， 其中第2低 沸 點 成分包含有鹵化鏈烷。 10 .如 申請專利範圍第1項之反 應 控制方法， 其中反應系 統 溫 度被控制在相對於參考溫 度 爲 土 0 . 5 °C之範圍內。 11 .如 申請專利範圍第1 0項之 反 應控制方法 ，其中參考 溫 度 爲 150°C 到 220°C。 12 .一 種控制穩定鑛基化反應之 裝 置，其包括 ； 液態放熱反應系統，反應 成 分以預定速 率而連續地 被 輸 送到其中； 分離單元，從反應系統之反 -3- .應生成物之 一部份連續 地 1276623 六、申請專利範圍 被輸送到其中； 溫度控制單元，用來控制已被分離單元所分離之分離 成分的溫度； 循環管線，用來使溫度已由溫度控制單元所調整之分 離成分被循環到反應系統， 其特徵爲：該控制裝置包括： 流量速率感測器，用來偵測在該循環管線中之分離成 分的循環流量速率； 溫度感測器，用來偵測在該循環管線中之分離成分的 溫度； 控制單元，由該溫度控制單元根據該流量速率感測器 及溫度感測器之偵測資料而控制循環分離成分之熱量， 其中該控制單元包括 第一計算單元，係依據從該流量速率感測器以及溫 度感測器所偵測之資料，而計算循環分離成分的熱量 資料； 比較單元，係比較所計算而得之熱量資料與作爲維 持在該反應系統之溫度在預定溫度値之參考熱量資 料； 第二計算單元，當熱量資料偏離該參考熱量資料 時，依據由該比較單元所計算而得之熱量資料與參考 熱量資料間之偏離誤差，作爲第二計算單元計算溫度 -4- 1276623 六、申請專利範圍 有關的控制量；以及 驅動單元，其係依據由第2計算單元所計算之溫度 有關的控制量，而控制循環分離成分的溫度。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之裝置，更包括有： 精煉單元，用來將已被分離單元所分離之低沸點成分 分離成第2低沸點成分，含有羧酸之成分，以及第2高 沸點成分；以及 第2循環管線，用來使已被精煉系統分離之第2低沸 點成分循環到反應系統， 其中，液態反應系統係爲沒有冷卻單元之反應系統， 並且爲放熱反應系統，並且控制單元爲由溫度控制單元 而用來控制溫度比反應系統之溫度低之分離成分之熱量， 以由循環之分離成分的循環流量速率而控制或調節反應 溫度。