TWI598329B - 用於從乾燥塔供應蒸氣至輕餾份蒸餾塔之製程及系統 - Google Patents

Description

用於從乾燥塔供應蒸氣至輕餾份蒸餾塔之製程及系統 優先權主張

本發明申請案主張優先權基於2010年8月16日提出之美國專利申請案第12/857,323號，,全部內容及揭露在此納入參考。

本發明涉及藉由使來自乾燥塔的一支或多支蒸氣側流導向輕餾份蒸餾塔的方法。本發明還涉及一種生產醋酸的羰基化製程，其中來自乾燥塔一支或多支蒸氣側流提供驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需的能量。

已廣泛應用和已成功地商業化的醋酸合成製程會涉及到甲醇與一氧化碳的觸媒催化羰基化。該觸媒含有銠和/或銥以及通常為甲基碘之鹵素促進劑。藉由將一氧化碳不斷鼓泡地通過溶有觸媒的液體反應介質中以進行反應。該反應介質包括醋酸、醋酸甲酯、水、甲基碘和觸媒。傳統的甲醇羰基化商業製程包括那些於美國專利號3,769,329,5,001,259,5,026,908,和5,144,068所描述者，其全部內容及揭露在此納入參考。另一種傳統的甲醇羰基化製程包括Cativa^TM製程，其係討論於Jones,J.H.氏，(2002)，"The Cativa ^TM Process for the Manufacture of Acetic Acid,"(生產醋酸的Cativa ^TM 製程)，Platinum Metals Review(白金金屬評論)，44(3)期：94-105頁，其全部內容及揭露在此納入參考。

使來自反應器的粗醋酸產物在純化區處理，以除去雜質和回收醋酸。這些可能會微量存在雜質會影響醋酸的品質，尤其是在反應製程流通的雜質，除此之外，這些雜質還會隨著時間的推移累積起來。消除這些雜質的傳統純化技術包括採用氧化劑、臭氧、水、甲醇、活性炭、胺類等來處理醋酸產物流。該處理方法還可以結合粗醋酸產物之蒸餾。一般來說，在許多化學製程，如醋酸生產，蒸餾塔會消耗顯著量的能源。在蒸餾塔可各自獨立地獲得必要的能量來驅動蒸餾塔內的分離。於是本發明提供新穎和改善的製程，藉由從系統內的其他位置來提供驅動分離系統，較佳者為輕餾份蒸餾塔，進行分離所需的能量，以有利地提高整體醋酸生產製程的效率。

本發明是針對藉由從系統內的其他位置提供驅動分離系統，較佳者為輕餾份蒸餾塔，進行分離所需的能量，可有利地提高整體醋酸生產製程的效率。目前，已發現乾燥蒸餾塔的能量可以有利地加以控制和轉移到分離系統的其他部分，特別是輕餾份蒸餾塔。例如，在第一實施方式中，本發明係有關於一種生產醋酸的羰基化法，包含下列步驟：在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流，將產物流引導到乾燥塔而產生乾燥產物流和一支或多支蒸氣側流，其中一支或多支蒸氣側流提供能源給一個或多個分離系統。

在第二實施方式中，本發明是針對輕餾份蒸餾塔的加熱方法，包含下列步驟：在含有反應介質的第一反應器中使一氧化碳與至少有一反應物反應，而產生包含醋酸的粗產物，其中至少有一種反應物是選自包含甲醇、醋酸甲酯、甲酸甲酯、二甲醚及其混合物之群組，且其中反應介質包含水、醋酸、甲基碘、醋酸甲酯、和觸媒，在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流而得產物流，引導產物流到乾燥塔而生成乾燥產物流和一支或多支蒸氣側流，並將一支或多支蒸氣側流導向輕餾份蒸餾塔，其中一支或多支蒸氣側流加熱輕餾份蒸餾塔中的粗產物流。在一些實施方式中，再沸器(reboiler)沒有連接到輕餾份蒸餾塔的底部。在一些實施方式中乾燥塔連接到再沸器。

在第三實施方式中，本發明有關於一種生產醋酸的羰基化製程，包括下列步驟：在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流，以除去甲基碘和醋酸甲酯，並產生產物流，該產物流具有比粗產物流更低濃度的甲基碘和醋酸甲酯，並從輕餾份蒸餾塔側餾分引出產物流，將產物流導向乾燥塔以產生乾燥產物流和一支或多支蒸氣側流，其中來自乾燥塔的一支或多支蒸氣側流加熱輕餾份蒸餾塔的粗產物。

在第四實施方式中，本發明是針對輕餾份蒸餾塔的加熱方法，包含下列步驟：在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流而產生產物流，將產物流導向乾燥塔而產生乾燥產物流，並從乾燥塔轉移熱量到輕餾份蒸餾塔。在一些實施方式中，熱量轉移步驟還包含：從乾燥塔引出一支或多支蒸氣側流，並將一支或多支蒸氣側流導向輕餾份蒸餾塔。詳而言之，本發明一般涉及藉由來自乾燥塔的一支或多支蒸氣側流提供醋酸生產製程中分離系統至少部分能源需求。在較佳的實施方式中，將一支或多支蒸氣側流導向輕餾份蒸餾塔，並提供所需的能量來驅動其中的分離操作。換句話說，本發明一些實施方式涉及熱量的輸送，較佳者為藉由乾燥塔多餘的熱量驅動輕餾份蒸餾塔的分離操作。在傳統的系統中，驅動輕餾份蒸餾塔分離操作部分所需的能量是來自輸入到該蒸餾塔的粗醋酸產物。粗醋酸產物通常呈氣相狀態。就傳統系統而言，除了從粗醋酸產物提供能量外，從輕餾份蒸餾塔底部獨立的再沸器也可接收到能量。

本發明有利地藉由來自乾燥塔一支或多支蒸氣流中的能量，驅動輕餾份蒸餾塔分離操作，不必使用再沸器，以提高醋酸生產效率。在較佳的實施方式中，一支或多支蒸氣側流係得自乾燥塔，尤佳為得自乾燥塔的底部。每一支或多支蒸氣側流可包含醋酸和水。類似輸送到輕餾份蒸餾塔的粗醋酸產物，一支或多支蒸氣側流直接送入輕餾份蒸餾塔。

本發明舉例性的實施方式介紹如下。為了明確起見，在本說明書中並非所有的實際執行功能均加以介紹。當然須明白在開發任何實際的實施方式中，許多特定於設置的決定必須達到開發的具體目標，例如符合系統相關的限制和業務相關的限制，而這將改變從一個設置到另一個設置，並對此領域之普通熟悉技藝者即可進行例行操作，以瞭解此揭露的優勢。

可被理解而的是，例如，本發明提供在均相催化反應系統中甲醇藉由一氧化碳進行羰基化，該反應系統包含反應溶劑、甲醇和/或其反應性衍生物、VIII族觸媒、至少有限濃度的水、和可選擇性的碘化鹽。

適用的VIII族觸媒包含銠觸媒和/或銥觸媒。若利用銠觸媒，則銠觸媒可依任何合適的形式添加，如文獻上所周知，使得銠在作為平衡混合物的觸媒溶液包含[Rh(CO)₂I₂]^-陰離子。或者，觸媒可以是二羰基二碘化銠負離子，其以離子鍵結合到合適的樹脂，例如聚(乙烯基吡啶)。可選擇地保持在此處所描述製程反應混合物中的碘化鹽可呈可溶性鹼金屬或鹼土金屬或季銨鹽或鏻鹽(phosphonium salt)的形式。在某些實施方式中，觸媒的輔促進劑是碘化鋰、醋酸鋰、或它們的混合物。鹽輔促進劑(salt co-promoter)可為一種將形成碘化鹽的非碘化鹽。可直接將碘化物觸媒穩定劑引入反應系統。另外，碘化鹽，可在現場(in-situ)產生，因為在反應系統操作條件下，廣泛的非碘化鹽的前體將與甲基碘反應，生成相應的輔促進碘化鹽穩定劑。如需關於銠催化和碘化鹽生成的詳細資料，參閱美國專利號5,001,259、5,026,908及5,144,068，其全部內容在此納入參考。

若利用銥(Ir)觸媒，則銥觸媒可包括可溶於反應液組成物的任何含銥化合物。銥觸媒可呈溶解在液體反應組成物的形式，或可轉換為可溶形式的任何合適的形式，以加入液體反應組成物中以進行羰基化反應。可以添加到液體反應組成物的合適含銥化合物例子包括：IrCl₃、IrI₃、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(CO)₂]^-H⁺、Ir₄(CO)₁₂、IrCl₃‧3H₂O、IrBr₃‧3H₂O、金屬銥，Ir₂O₃、Ir(乙醯醋酸)(CO)₂、(乙醯醋酸)₃銥、醋酸銥、[Ir₃O(OAc)₆(H₂O)₃][OAc]、和六氯銥酸[H₂IrCl₆]。銥的無氯絡合物，例如醋酸鹽類、草酸鹽類和乙醯醋酸鹽類通常用為起始原料。在液相反應組成物中銥觸媒的濃度可以在100至6,000重量ppm的範圍。利用銥觸媒的甲醇羰基化是眾所周知的，一般介紹於美國專利號5,942,460、5,932,764、5,883,295、5,877,348、5,877,347和5,696,284，其全部內容在此納入參考。

鹵素輔觸媒/促進劑一般配用VIII族金屬觸媒成分。甲基碘較佳作為鹵素促進劑。較佳者為，在液相反應組成物中濃度鹵素促進劑的濃度範圍是1至50重量%，尤佳為2至30重量%。

烷基鹵促進劑可配用鹽穩定劑/輔促進劑化合物，其可包括IA或IIA族金屬、或季銨鹽或鏻鹽。尤佳者為碘化物或醋酸鹽，例如碘化鋰或醋酸鋰。

其他促進劑和輔促進劑可作為本發明催化系統的一部分，其如歐洲專利EP 0849248所述，其全部內容在此納入參考。合適的促進劑選自釕、鋨、鎢、錸、鋅、鎘、銦、鎵、汞、鎳、鉑、釩、鈦、銅、鋁、錫、及銻、而且更佳為選自釕及鋨。具體輔觸媒/促進劑介紹於美國專利第6,627,770號，其全部內容在此納入參考。

促進劑可以存在有效量至其在液體反應組成物中溶解度之限制及/或在來自醋酸回收階段中回收到羰基反應器的任何液體製程流中溶解度之限制。使用時，促進劑適當地存在於液相反應組成物中，使得促進劑對金屬觸媒的摩爾比為0.5：1至15：1，較佳為2：1至10：1，更佳為2：1至7.5：1。合適的促進劑濃度為400至5,000重量ppm。

在一實施方式中，第一反應器105羰基化反應的溫度，較佳為從150℃至250℃，例如，從155℃至235℃，或從160℃至220℃。羰基化反應的壓力較佳為從10至200巴(bar)，尤佳者為10至100巴，最佳為15至50巴。典型之醋酸的生產係在溫度約160-220℃，總壓約20至50巴的液相反應中進行。

第1圖顯示一種按照本發明實施方式用於生產醋酸的典型羰基化系統100。可用於本發明實施方式的其他羰基化系統描述於那些記載在美國專利號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和美國專利申請公開案號2008/0287706、2008/0293966、2009/0107833、2009/0270651者，其全部內容及揭露在此納入參考。系統100包含羰基化反應區101和純化區102。應該了解的是，第1圖所示的典型羰基化反應區101和可以使用的其他組件均屬於本發明之範圍內。羰基化反應區101包括一氧化碳進料流103，反應物進料流104，反應器105，閃蒸塔106和回收裝置107。較佳者為一氧化碳和至少一種反應物分別經由進料流103和104連續饋入反應器105。該反應物進料流104可提供反應器105至少一種反應物，其選自包含甲醇、醋酸甲酯、甲酸甲酯、二甲醚、和/或它們的混合物之群組。在較佳的實施方式中，反應物進料流104可供應甲醇和/或醋酸甲酯。或者，反應物進流104可以連接到一個或多個容器(未顯示)，其可儲存新鮮反應物供羰基化製程之用。此外，雖然沒有顯示連接到反應器105的甲基碘儲存容器和/或觸媒容器，但是為保持反應條件，需要提供新鮮的甲基碘和觸媒。

較佳者為來自純化區的一支或多支循環流108，108’，可輸送到反應器105。雖然如第1圖所示有兩支循環流108，108'，但是可有多支物流分別饋入反應器105。正如下面所討論，循環流108可包含反應介質的成分，以及殘留和/或夾帶的觸媒和醋酸。

可選擇地，可以有至少有一支新鮮水流(未顯示)饋入反應器105。在較佳的實施方式中，反應器105係液相羰基化反應器。反應器105較佳者為攪拌容器或鼓泡塔型容器，無論具有或不具有攪拌器，而其中較佳者為自動保持反應液在預定的液位，而且在正常操作下較佳為實質上保持不變液位。在反應器105中不斷引入來自進料流104的甲醇、來自進料流103的一氧化碳、和循環流108、以及可選擇性的甲基碘流、觸媒流和/或水流，以便使反應介質中水的濃度保持在至少從0.1重量%至14重量%。

在一典型的羰基化製程中，一氧化碳較佳者為通過分配器，並刻意在攪拌器以下的位置，不斷引入羰基化反應器，該攪拌器可用於攪拌反應器的內容物。氣態進料較佳者為藉由攪拌工具徹底分散通過反應液中。氣體/蒸氣清除流109刻意從反應器105排出，以防止積聚惰性氣體副產物，並在給定的總反應器壓力下保持預定的一氧化碳分壓。可控制反應器的溫度及一氧化碳進料引入的速度足以維持所需的總反應器壓力。在回收裝置107中可用醋酸和/或甲醇擦洗氣體清除流109和/或甲醇，以回收低沸點成分，例如甲基碘。該氣體清除流109可冷凝並送入回收裝置107，其中低沸點成分110可返回到反應器105的頂部。低沸點成分110可包含醋酸甲酯和/或甲基碘。在氣體清除流109中一氧化碳可經由管路111加以清除或經由饋入管路111’通過饋入閃蒸塔106，以提高銠的穩定性。

從反應器105取出羰基化產物，其速度足以維持反應器內恆定的液位，並經由物流112提供給閃蒸塔106。在閃蒸塔106中，羰基化產物在閃蒸分離步驟加熱或不加熱可獲得包含醋酸的粗產物流113，和包含觸媒溶液的含觸媒循環流114，其較佳為藉由循環流108回收到反應器。含觸媒溶液主要包含醋酸、銠觸媒和碘化鹽，以及如上所述較少量的醋酸甲酯、甲基碘和水。粗產物流113包含醋酸、醋酸甲酯、甲基碘、水、烷烴、和”過錳酸鹽還原化合物”(PRC’s)。過錳酸鹽還原化合物(PRC’s)可以包括，例如，化合物，如乙醛、丙酮、甲基乙基酮、丁醛、巴豆醛、2-乙基巴豆醛、2-乙基丁醛之類、及其醛醇縮合產物(aldol condensation products)。離開反應器105並進入閃蒸塔106的溶解氣體包含一部分的一氧化碳，也可含有氣體的副產物，例如甲烷、氫氣和二氧化碳及惰性氣體，例如氮氣、氬氣和氧氣。這些溶解氣體排出閃蒸塔106作為粗產物流113的一部分。使來自閃蒸塔106的粗產物流113導向純化區102。在一實施方式中，純化區102包括輕餾份蒸餾塔120和乾燥塔130。在另外的實施方式中，純化區102可包括一座或多座用以去除PRC's的蒸餾塔、保護床、排出物洗滌器、和/或重餾份蒸餾塔。移除過錳酸鹽還原化合物(PRC's)之蒸餾塔介紹於美國專利號6,143,930、6,339,171及7,223,886，以及美國專利申請公開案號2005/0197513、2006/0247466及2006/0293537，其全部內容及揭露在此納入參考。保護床描述於美國專利號4,615,806、4,894,477和6,225,498，其全部內容及揭露在此納入參考。

使來自羰基化反應區101的粗產物流113饋入輕餾份蒸餾塔120，而獲得低沸點塔頂蒸氣流121、產物側流122和可選擇的塔底流123。在輕餾份蒸餾塔120底部的溫度，亦即可選擇塔底流123的排出溫度，較佳為從120℃至170℃。此外，輕餾份蒸餾塔頂部的溫度，亦即低沸點塔頂蒸氣流121的溫度，較佳者為從100℃至145℃。低沸點塔頂蒸氣流121可包含甲基碘、醋酸甲酯、水、PRC's、醋酸、烷烴和溶解的氣體。如圖所示，低沸點塔頂蒸氣流121較佳者為加以冷凝和引導到塔頂相分離裝置，如圖所示的塔頂接收器或傾析器124。刻意保持這樣條件使得低沸點的塔頂蒸氣流121，一旦在傾析器124時，將分離成為輕相125和重相126。不冷凝性氣體可被排洩流127移出，並選擇性地饋入一個或多個洗滌器(未顯示)，以回收任何低沸點成分。

輕相125較佳者為包含水、醋酸、和PRC's，以及甲基碘和醋酸甲酯。如第1圖所示，輕相125可回流到輕餾份蒸餾塔120。一部分的輕相125也可以經由管路128饋入一座或多座蒸餾塔(未顯示)進行分離和處理，以消除PRC's。或者，一部分的輕相125也可以返回到羰基化反應區101，並與循環流108’一起饋回到反應器105。來自傾析器124的重相126可以很方便地循環，直接或間接地經由循環流108’回到反應器105。例如，部分重相126可藉由滑流(未顯示)再循環到反應器105，而一般小含量，例如，從5至40體積%或5至20體積%的重相126被引導到一座或多座蒸餾塔，以消除PRC's。

來自輕餾份蒸餾塔的產物側流122可包含醋酸和水。在一實施方式中，產物側流122可包含至少70重量%的醋酸，例如，至少有80重量%或至少85重量%的醋酸，並可包含低於15重量%的水，如低於10重量%或低於5重量%的水。就範圍而言，產物側流122包含0.01重量%至20重量%，0.1重量%至10重量%，或1重量%至5重量%的水。產物側流122較佳者為在液相中，並在從115℃至160℃，例如，從125℃至155℃的溫度從輕餾份蒸餾塔120取出。產物側流122可送入乾燥塔130而獲得乾燥產物流131和主要包含分離水的塔頂流132。乾燥後的純化產物流131較佳者為包含醋酸，其含量大於90重量%，如大於95重量%或大於98重量%。或者，乾燥純化產物流131可在一張或多張保護床(未顯示)進一步處理和/或在重餾份蒸餾塔(未顯示)進一步去除雜質。乾燥塔的塔頂流132可加以冷凝，和在接收器133分離。一部分來自接收器133的液體可經由管路134回流到乾燥塔，而另一部分可經由管路135回到羰基化反應區101。在乾燥塔130底部的溫度，亦即取出乾燥純化產物流131的溫度，較佳為從130℃至185℃。此外，乾燥塔130頂部的溫度，亦即塔頂流132的溫度，較佳為從110℃至150℃。

引入用來分離乾燥塔130的產物側流122成分之外部能量(如來自再沸器熱交換或直接注入的能量)一般大於輕餾份蒸餾塔120所需要的外部能量。在一實施方式中，在正常或部分條件下，乾燥塔130的再沸器136提供大致相同量的能量，從而可以導致過剩的潛在能量，其可以用來作為外部能量的來源以驅動輕餾份蒸餾塔120的分離。如第1圖所示，再沸器136可用於提供乾燥塔130的能源需求。一部分的乾燥純化產物流131可藉由再沸器136再循環回到乾燥塔130。

返回到輕餾份蒸餾塔120，因為可選擇的輕餾份底流123通常將包含重成分、醋酸、水和夾帶的觸媒，所以經由一支或多支循環流108可以有利於回收全部或部分的輕餾份底流123至反應器105。輕餾份底部流123可結合來自閃蒸塔106的觸媒循環流114，並一起返回反應器105，如第1圖所示。或者，輕餾份底部流123可輸送到閃蒸塔106的底部。

在傳統的系統中，驅動分離輕餾份蒸餾塔的能量可以由粗產物流和/或再沸器的熱量提供。閃蒸塔106的粗產物流113溫度從115℃至170℃，例如，從125℃至165℃或130℃至160℃。在一典型的實施方式中，驅動輕餾份蒸餾塔分離所需要的能量至少6,000,000 BTU/小時，例如，至少有10,000,000 BTU/小時，或至少15,000,000BTU/小時。

若在穩定狀態下或在正常操作下，則粗產物流113一般提供足夠的能量以驅動輕餾份蒸餾塔120的分離。然而，正常運作或部分操作狀況以外，例如在反應器啟動或關斷模式，粗產物流113可能無法單獨提供足夠的能量來驅動輕餾份蒸餾塔的分離。在這種情況下，往往需要另外的再沸器提供能量給輕餾份蒸餾塔的底部以驅動分離。即使在正常情況下，可能需要提供超過粗產物流所需的容量之輕餾份蒸餾塔的額外能量。

在生產醋酸時，製程較佳者為在正常穩定狀態下連續操作。然而，若由於反應器啟動、反應器停機、反應器速率降低、跳機(trips)或蒸餾系列不適，則生產蒸餾製程可在部分的條件下操作。當這些局部條件及非正常操作下運作時，驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需的能量必須來自粗產物流113以外的能源。本發明實施方式有利地使用一支或多支來自乾燥塔130的蒸氣流140提供驅動輕餾份蒸餾塔120分離的能量。較佳者為，一支或多支蒸氣流140允許輕餾份蒸餾塔在正常和部分條件下運作。更佳者為一支或多支蒸氣流140允許輕餾份蒸餾塔操作而不需要專門的再沸器。

在正常操作中，一支或多支蒸氣流側流140可以提供驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的小部分能量，亦即低於50%的所需的總能量。就範圍而言，一支或多支蒸氣側流140可提供從1%至50%，如從1%至25%所需的總能量。輕餾份蒸餾塔可以同時使用來自粗產物流113和從一支或多支蒸氣側流140的能量。在一實施方式中，當來自閃蒸塔106的能量不足以驅動輕餾份蒸餾塔120的分離時，一支或多支蒸氣側流140可提供來自乾燥塔130過剩的潛在能量。

在部分操作中，一支或多支蒸氣側流140可提供驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的大部分能量。在某些條件下，若幾乎沒有粗產物流113產物提供給輕餾份蒸餾塔，則一支或多支蒸氣側流140可提供所有需要的能量來驅動輕餾份蒸餾塔的分離。在一較佳的實施方式中，在部分操作下，一支或多支蒸氣側流140可提供從1%至100%，例如：從10%至85%驅動輕餾份蒸餾塔分離的總能量。一支或多支蒸氣側流140較佳者為提供輕餾份蒸餾塔所需的全部能量，或者至少20%，例如，至少有50%或至少70%的全部能量。在一些實施方式中，例如反應器的關機操作，一支或多支蒸氣側流140可提供90%至100%的驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的總能量。另外，在蒸餾系統啟動時，一支或多支蒸氣側流140可提供1%至100%驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的總能量。在一些實施方式中，例如，在最初反應器的啟動操作時，一支或多支蒸氣側流140可提供50%至100%驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的能量。在一些實施方式中，在反應器啟動操作時，一支或多支蒸氣側流140可提供1%至50%驅動輕餾份蒸餾塔分離所需的能量。在其它實施方式中，當反應器進料速度比正常操作條件減少50%或更少時，乾燥塔130可提供輕餾份蒸餾塔120從1至60%的能量。在反應器急停時，來自乾燥塔130提供外部能量可使蒸餾系統保持在持續穩定的狀態，因而反應器可以重新啟動，並更快地在正常運轉速率下重新開始生產醋酸產物。

在一實施方式中，乾燥塔可以有多餘的潛在能量，而一支或多支蒸氣側流140可轉讓多餘的和/或潛在的能量。多餘的能量或潛在的能量係指從再沸器提供乾燥塔的能量，但並非用來驅動乾燥塔分離，且可因製程條件而變化者。在一實施方式中，至少有3%，例如，至少有20%或至少45%從乾燥塔來的潛在能量可以轉移。在較佳的實施方式中，一支或多支蒸氣流140可從乾燥塔轉讓所有多餘的潛在能量。

一支或多支蒸氣側流140從乾燥塔130的較低的部分137引出，並導向輕餾份蒸餾塔120的較低的部分129。乾燥塔的較低的部分137較佳為由純化產物流122送入乾燥塔130饋入點的下方引出。在一實施方式中，一支或更多支的蒸氣流從乾燥塔的底部區引出，其引出點靠近蒸氣從再沸器136返回乾燥塔之處。當一支或多支蒸氣側流140導向到輕餾份蒸餾塔120的較低的部分129，一支或多支蒸氣側流送入輕餾份蒸餾塔120於產物側流122取出點的下面。在一些實施方式中，輕餾份蒸餾塔120包括許多塔盤分層於整個蒸餾塔的高度(未顯示)。在一些實施方式中，一支或多支蒸氣側流送入輕餾份蒸餾塔120於從底部算起的第一個塔盤(或第一充填區)的下面。在一些實施方式中，一支或多支蒸氣側流送入輕餾份蒸餾塔120於從底部算起的第十個塔盤的下面。在一些實施方式中，一支或多支蒸氣側流送入輕餾份蒸餾塔120於輕餾份蒸餾塔排出產物側流122點的下面。

一支或多支蒸氣側流140包含醋酸和水。在一些實施方式中，一支或多支蒸氣側流140包含主要部分醋酸和小部分的水。就範圍而言，一支或多支蒸氣側流140包含來自90重量%至99.9重量%的醋酸，例如從95重量%至99.95重量%的醋酸；從0.01重量%至10重量%的水，例如從0.05重量%至1重量%的水。較佳者為一支或多支蒸氣側流140組成物比由輕餾份蒸餾塔120送入乾燥塔130的產物側流122具有較低的水含量。一支或多支蒸氣側流較佳者為其溫度從130℃至185℃，例如130℃至180℃，150℃至180℃，155℃至180℃，或160℃至175℃，並可具有壓力從2.5大氣壓至5大氣壓，例如，3大氣壓到4.5大氣壓。在一實施方式中，較佳為一支或多支蒸氣側流140的溫度比粗醋酸產物113的溫度高，例如高出至少5℃，10℃，20℃或30℃。在另一實施方式中，較佳為一支或多支蒸氣側流140的溫度高於產物側流122的溫度。

饋入一支或多支蒸氣流140中的醋酸較佳者為在輕餾份蒸餾塔120分離，並返回到乾燥塔130和最終取出作為乾燥純化產物流131。在較佳的實施方式中，若蒸餾塔130不是呈內部回流模式而沒有乾燥純化產物流131，則導向一支或多支蒸氣流的醋酸比在乾燥塔130底部區137蒸發的醋酸含量少。

在某些實施方式中，一部分的輕餾份塔底流123可導向系統的其他部位，端賴於系統的操作狀況。例如，在反應器關閉操作時，輕餾份塔底流123可經由返回管路141引入輕餾份蒸餾塔120。返回管路141較佳為進入輕餾份蒸餾塔120，而其進入點在產物側流122取出處或低於取出處。在一些實施方式中，一部份的側流122可以返回到輕餾份蒸餾塔120。如上所述，一支或多支蒸氣流140含有主要部分的醋酸。因此，在底部流123醋酸濃度將預計增加返回到反應器105的醋酸量。為了促進醋酸返回到乾燥塔130，返回管路141引導部分富含醋酸的塔底流123進一步返回到輕餾份蒸餾塔120。

在傳統的製程中，部分產物流122可以分配並返回到輕餾份蒸餾塔120於較低的塔盤處。這就是所謂引入輕餾份蒸餾塔120較低的部分的回流物流，並提供較低的部分的擦洗，以去除夾帶的觸媒，通常洗到重量ppm級的濃度。此外，回流物流提供輕餾份蒸餾塔120較低的部分129的操作基本庫存。在本發明的實施方式中，為此目的經由管路141採用部分塔底流123，可減少和/或消除來自產物流122回流物流的需要。有利的是，本發明的實施方式可容許發送到乾燥塔130的產物側流122有較高淨百分比。物流141可降低輕餾份蒸餾塔120精餾負荷的邊際量。

在其它實施方式中，一部分的輕餾份塔底流123可經由管路142導向乾燥塔130。管路142可與側流122共同饋入乾燥塔130或選擇性地分別輸送到乾燥塔130。例如，在乾燥塔全循環操作中，管路142中部分輕餾份塔底流123可以提供直接再循環，以保持乾燥塔130基本的液體庫存。

在某些實施方式中，本發明的方法還包括調控一支或多支蒸氣側流140。一支或多支蒸氣側流140的調控可藉由一個或多個閥門143實現。在一些實施方式中，一個或多個閥門的類型包括手動檢查型閥、流量控制型閥、正隔離型閥及其組合。雖然未被特定的理論所約束，但是一個或多個閥門的存在提供控制輕餾份蒸餾塔基礎溫度的能力和/或抑制交叉污染/逆流進入乾燥塔的能力。在一些實施方式中，一個或多個閥門143提供調控一支或多支蒸氣側流140單向流動到輕餾份蒸餾塔120的低蒸氣部分129的能力。有利的是，一個或多個閥門143可抑制輕餾份蒸餾塔120底部任何物質逆流進入乾燥塔130。

為使在此揭露的本發明可更有效地理解，提供下列非限制範圍的實施例。下面的實施例描述本發明方法的各種實施方式。

實施例

使用ASPEN Radfrac^TM計算機模型，模擬如第1圖純化區102所顯示的在正常操作條件下之製程。在正常操作條件下，輕餾份蒸餾塔接收來自乾燥塔一支或多支蒸氣流的熱量，而不必收到來自附加在輕餾份蒸餾塔底部的專門再沸器(在Radfrac模型能力範圍內)的任何熱量。

實施例1

在醋酸的設計生產速率下，乾燥塔的再沸器提供足夠的能量給乾燥塔，以驅動分離而無多餘的能量。驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的能量係由閃蒸塔來的能量提供。

實施例2

當實施例1生產速率降低一半時，來自閃蒸塔的能量提供約90%驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的總能量。輕餾份蒸餾塔約需要額外10%的能量。乾燥塔有約38%的相對過剩能量。一支或多支蒸氣側流從乾燥塔轉讓部分多餘的能量到輕餾份蒸餾塔，並提供額外約10%驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的能量。

實施例3

當實施例1生產速率只剩1/4時，來自閃蒸塔的能量提供約25%驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的總能量。輕餾份蒸餾塔大約需要額外75%的能源。乾燥塔有約49%的相對過剩能量可用，以及一支或多支蒸氣側流從乾燥塔轉讓部分多餘的能量給輕餾份蒸餾塔，並提供額外約75%的能量以驅動輕餾份蒸餾塔分離。

實施例4

在部分操作條件下，反應器跳機(trips)，而純化部分仍然運作，沒有能量從閃蒸塔提供到輕餾份蒸餾塔。乾燥塔有約49%相對過剩的能量可用，以及一支或多支蒸氣側流從乾燥塔轉讓部分多餘的能量，並提供驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的能量。

實施例5

在部分操作條件下，反應器啟動前純化區開始運作，閃蒸塔沒有提供能量到輕餾份蒸餾塔。乾燥塔有約49%的相對過剩的能量可用，以及一支或多支蒸氣側流從乾燥塔轉讓部分多餘的能量，以提供驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需要的能量。在這些情況下所需要的總能量可低於實施例4所描述部分操作條件所需要的能量。在實施例4改變反應器的操作速率，預期亦可改變輕餾份蒸餾塔所需要的總能量。

實施例6

在部分操作條件下，反應器和純化區啟動時，從閃蒸塔提供的能量約為驅動輕餾份蒸餾塔進行分離所需總能量的25%。類似於實施例3，輕餾份蒸餾塔約需要額外75%的總能量。乾燥塔有約49%的相對過剩的能量可用，以及一支或多支蒸氣側流轉讓部分多餘的能量，以提供驅動輕餾份蒸餾塔分離所需要的能量。

實施例7

在部分操作條件下，由於反應器和純化區繼續過渡到實施例1的操作速率，來自閃蒸塔的能量提供約85%驅動輕餾份蒸餾塔分離所需總能量。輕餾份蒸餾塔需要約15%額外的能量。乾燥塔有約49%相對過剩的能量可用，以及一支或多支蒸氣側流從乾燥塔轉讓部分多餘的能量，以提供驅動輕餾份蒸餾塔分離所需要的能量。

雖然本發明已詳細描述，但在本發明精義和範圍內之各種修改對所屬領域之熟悉技藝者而言係顯而易見。以上討論相關的知識和技術文獻的背景及詳細說明，其中揭露均可在此納入參考。此外，還應該認識到本發明層面和各實施方式的部分和以下各種特色和/或所附申請專利範圍，是可以合併或互換全部或部分。在前面各種實施方式的描述中，提到的另一種實施方式可以適當結合其他實施方式，對所屬領域之熟悉技藝者將能理解。再者，那些知悉普通的技術文獻者都明白前面描述只是舉例說明，不是為了限制本發明保護範圍。

100．．．系統

101．．．羰基化反應區

102．．．純化區

103．．．一氧化碳進料流

104．．．反應物進料流

105．．．反應器

106．．．閃蒸塔

107．．．回收裝置

108．．．循環料流

108'．．．循環料流

109．．．清除流

110．．．低沸點成分

111．．．管路

111'．．．管路

112．．．物流

113．．．粗產物流

114．．．含觸媒循環流

120．．．輕餾份蒸餾塔

121．．．蒸氣流

122．．．產物側流

123．．．塔底流

124．．．傾析器

125．．．輕相

126．．．重相

127．．．排洩流

128．．．管路

129．．．輕餾份蒸餾塔較低的部分

130．．．乾燥塔

131．．．產物流

132．．．塔頂流

133．．．接收器

134．．．管路

135．．．管路

136．．．再沸器

137．．．底部區

140．．．蒸氣流/蒸氣流側流

141．．．管路/物流

142．．．管路

143．．．閥門

參閱非限制的本發明範圍的圖式，本發明將得到更好的理解，其中：

第1圖說明本發明一實施方式的典型流程圖。

100．．．系統

101．．．羰基化反應區

102．．．純化區

103．．．一氧化碳進料流

104．．．反應物進料流

105．．．反應器

106．．．閃蒸塔

107．．．回收裝置

108．．．循環料流

108'．．．循環料流

109．．．清除流

110．．．低沸點成分

111．．．管路

111'．．．管路

112．．．物流

113．．．粗產物流

114．．．含觸媒循環流

120．．．輕餾份蒸餾塔

121．．．蒸氣流

122．．．產物側流

123．．．塔底流

124．．．傾析器

125．．．輕相

126．．．重相

127．．．排洩流

128．．．管路

129．．．輕餾份蒸餾塔較低的部分

130．．．乾燥塔

131．．．產物流

132．．．塔頂流

133．．．接收器

134．．．管路

135．．．管路

136．．．再沸器

137．．．底部區

140．．．蒸氣流/蒸氣流側流

141．．．管路/物流

142．．．管路

143．．．閥門

Claims (18)

1. 一種生產醋酸之羰基化法，包括下列步驟：在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流而得產物流；及將產物流導向乾燥塔而產生乾燥產物流和一支或多支蒸氣側流，該蒸氣側流包括從90重量%至99.9重量%的醋酸及從0.01重量%至10重量%的水；其中的一支或多支蒸氣側流提供能量給輕餾份蒸餾塔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流是來自乾燥塔較低的部分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流饋入輕餾份蒸餾塔的底部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中再沸器沒有連接到輕餾份蒸餾塔的底部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流用以加熱輕餾份蒸餾塔的粗產物流。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中乾燥塔連接到再沸器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流包含醋酸和水。
8. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流的溫度從130℃至185℃。
9. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流饋入輕餾份蒸餾塔的底部。
10. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中輕餾份蒸餾塔在從120℃至170℃的底部溫度運作。
11. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中驅動輕餾份蒸餾塔分離所需總能量的1%至50%是由一支或多支蒸氣側流提供。
12. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中驅動輕餾份蒸餾塔分離所需總能量的50%至100%是由一支或多支蒸氣側流提供。
13. 如申請專利範圍第1項所述之製程，還包括下列步驟：在含有反應介質的第一反應器中使一氧化碳與至少有一反應物反應，而產生包含醋酸的粗產物流，其中至少有一反應物是選自包含甲醇、醋酸甲酯、甲酸甲酯、二甲 醚及其混合物之群組，及其中反應介質包含水、醋酸、甲基碘、醋酸甲酯和觸媒。
14. 一種生產醋酸之羰基化製程，包括下列步驟：在輕餾份蒸餾塔純化粗產物流，以除去甲基碘和醋酸甲酯，並產生產物流，其比粗產物流具有更低濃度的甲基碘和醋酸甲酯；從輕餾份蒸餾塔的側餾分取出產物流；及將產物流導向乾燥塔以產生乾燥產物流和一支或多支蒸氣側流；其中來自乾燥塔的一支或多支蒸氣側流，該蒸氣側流包括從90重量%至99.9重量%的醋酸及從0.01重量%至10重量%的水；其中來自乾燥塔的一支或多支蒸氣側流用以加熱輕餾份蒸餾塔。
15. 如申請專利範圍第14項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流包含醋酸和水。
16. 如申請專利範圍第14項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流的溫度從130℃至185℃。
17. 一種加熱輕餾份蒸餾塔之方法，包括下列步驟：純化輕餾份蒸餾塔的粗產物流，而得產物流；將產物流導向乾燥塔以產生乾燥產物流：及將乾燥塔的熱量轉移到輕餾份蒸餾塔；及其中轉移熱量步驟進一步包括：從乾燥塔取出一支或多支蒸氣側流，該蒸氣側流包括從90重量%至99.9重量%的醋酸及從0.01重量%至10重量%的水及將一支或多支蒸氣側流導向輕餾份蒸餾塔。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製程，其中一支或多支蒸氣側流的溫度從130℃至185℃。