ES2640292T5 - Procedimiento para la producción de ácido acético - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la producción de ácido acético

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento útil para producir ácido acético de alta calidad mientras se inhibe la corrosión de un aparato (por ejemplo, una columna de destilación).

Técnica anterior

Con respecto a un procedimiento para producir ácido acético, un procedimiento de producción usado industrialmente comprende permitir que el metanol reaccione continuamente con monóxido de carbono en presencia de un catalizador que contiene un metal del grupo VIII de la tabla periódica (tal como un catalizador de rodio o un catalizador de iridio), un yoduro iónico (por ejemplo, yoduro de litio) y yoduro de metilo y en presencia de agua para dar ácido acético. En este procedimiento, normalmente, una mezcla de reacción obtenida por carbonilación de metanol se somete a una destilación flash, el componente volátil resultante de la destilación flash se destila en una primera columna de destilación para formar una cabeza de la parte superior de la columna y un componente pesado del fondo de la misma, y se extraer una corriente de ácido acético como una corriente lateral (corriente de corte lateral) de la primera columna de destilación. Además, la cabeza de la primera columna de destilación se enfría y se condensa para formar una fase acuosa y una fase orgánica, que se separan entre sí; la fase acuosa contiene principalmente agua y acetaldehído, y la fase orgánica contiene principalmente yoduro de metilo. Además, la corriente de ácido acético se somete a una segunda columna de destilación para eliminar el agua y otras impurezas para obtener o separar una corriente de ácido acético adicionalmente purificada como una corriente lateral (corriente de corte lateral) o corriente de fondo. La segunda columna de destilación se usa principalmente para la deshidratación en muchos casos. Debido a que la cabeza de la parte superior de la segunda columna de destilación tiene un bajo contenido de agua, la cabeza raramente se separa en dos fases (una fase acuosa y una fase orgánica) incluso después del enfriado y la condensación. En un procedimiento tal, la acumulación de yoduro de hidrógeno en la primera y segunda columnas de destilación deteriora la calidad del ácido acético producto debido a la contaminación con yoduro de hidrógeno y causa corrosión de un aparato (como la primera y segunda columnas de destilación).

Con el fin de eliminar el yoduro de hidrógeno, se ha informado que el yoduro de hidrógeno se convierte en yoduro de metilo, que tiene un punto de ebullición más bajo, por una reacción de yoduro de hidrógeno con metanol, y el yoduro de metilo resultante se separa como una corriente de punto de ebullición más bajo.

La publicación abierta a consulta por el público de la solicitud de patente japonesa N.° 6-40999 (JP-6-40999A, Documento de patente 1) describe que la introducción de una pequeña cantidad de metanol por debajo de un punto de alimentación, en el que una composición de alimentación se alimenta en una zona de destilación, convierte el yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo, que se elimina como una corriente ligera final de una columna de destilación.

La publicación abierta a consulta por el público de la solicitud de patente japonesa N.° 52-23016 (JP-52-23016A, Documento de patente 2) describe un procedimiento de eliminación y recogida de componentes que contienen yodo y secado del ácido acético, que comprende: introducir una corriente de ácido acético que contiene agua, yoduro de metilo y yoduro de hidrógeno en una primera zona de destilación intermedia; eliminar el yoduro de metilo y otros como una fracción de cabeza de la primera zona de destilación; eliminar el yoduro de hidrógeno y otros del fondo de la primera zona de destilación; extraer una corriente lateral (corriente de ácido acético) de la sección media de la primera zona de destilación para introducir la corriente en la sección superior de una segunda zona de destilación; introducir metanol en la sección inferior de la segunda zona de destilación; eliminar una corriente de cabeza que contiene yoduro de metilo y otros de la segunda zona de destilación; y extraer una corriente de un ácido acético producto sustancialmente libre de yoduro de hidrógeno y yoduro de metilo del fondo o de un sitio cercano al fondo de la segunda zona de destilación.

La patente japonesa N.° 4489487 (JP-4489487B, Documento de patente 3) describe un procedimiento de separación de yoduro de hidrógeno que comprende destilar una mezcla que contiene yoduro de hidrógeno, agua y un componente que tiene un punto de ebullición más alto que el del agua (por ejemplo, ácido acético) para separar yoduro de hidrógeno, en el que un alcohol (por ejemplo, metanol) se alimenta a una columna de destilación de modo que pueda formarse una zona que tiene una concentración de agua del 5 % en peso en la columna de destilación entre las posiciones de alimentación del alcohol.

En la producción de ácido acético, también se conoce la eliminación de yoduro de hidrógeno usando la relación entre una concentración de agua y una concentración de yoduro de hidrógeno en una columna de destilación. Por ejemplo, la patente de Gran Bretaña N.° 1350726 (Documento de patente 4) describe que debido a una concentración pico de haluros de hidrógeno que se produce en una porción media de una columna de destilación, si una corriente lateral se extrae de la porción media de la columna de destilación, entonces los haluros de hidrógeno se eliminarán de la misma, en un caso donde una composición líquida de ácido carboxílico tiene una concentración de agua que oscila del 3 al 8 % en peso. Además, este documento describe que un producto de reacción de metanol y monóxido de carbono se somete a destilación flash y entonces una fracción separada por la destilación flash se introduce en la columna de destilación para concentrar el yoduro de hidrógeno en una corriente lateral de la porción media de la columna de destilación, eliminando así el yoduro de hidrógeno.

La publicación abierta a consulta por el público de la solicitud de patente japonesa N.° 2006-160645 (JP-2006-160645A, Documento de patente 5) describe un procedimiento de producción de ácido acético, que comprende: destilar una mezcla que contiene yoduro de hidrógeno, agua, metanol, yoduro de metilo, ácido acético y acetato de metilo en un contenido de agua de no más del 5 % en peso de una columna de destilación, extraer una fracción que contiene yoduro de hidrógeno de la parte superior de la columna, y extraer ácido acético como una corriente de corte lateral por corte lateral o una corriente del fondo de la columna para reducir la concentración de yoduro de hidrógeno a no más de 50 ppm. Según este procedimiento, la destilación a una concentración de agua de no más del 5 % en peso en el sistema de destilación permite la inhibición de la concentración de yoduro de hidrógeno en el sistema de destilación.

Este documento describe que la mezcla puede destilarse introduciendo al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en metanol, acetato de metilo e hidróxido de metal alcalino en una posición apropiada de la columna de destilación (por ejemplo, en el fondo, o entre el fondo y la sección media) para mantener o conservar el contenido de agua de no más del 5 % en peso en la columna de destilación y que un procedimiento tal puede eliminar yoduro de hidrógeno. Además, el Documento de patente 5 describe en los Ejemplos y Ejemplos Comparativos que se destiló una mezcla líquida que contenía 34 % en peso de yoduro de metilo, 9,8 % en peso de acetato de metilo, 1,2 % en peso de agua, 55 % en peso de ácido acético y 190 ppm en peso de yoduro de hidrógeno, y el destilado resultante de la parte superior de la columna se separó en una capa superior y una capa inferior.

Aunque estos procedimientos pueden inhibir la concentración de yoduro de hidrógeno en la columna de destilación, la eficiencia de eliminación del yoduro de hidrógeno es todavía insuficiente para producir un ácido acético de alta calidad. Además, aun cuando la cabeza de la columna de destilación se condense, la cabeza no se separa algunas veces eficientemente en una fase acuosa (fase superior o fase ligera) y una fase orgánica (fase inferior o fase pesada). En particular, cuando la mezcla líquida se destila y la cabeza (fracción) de la parte superior de la columna se enfría y se condensa según el Documento de patente 5, el condensado tiene una separabilidad ineficiente en fases superior e inferior. Además, aun cuando el condensado se separe en la fase inferior y la fase superior, es imposible realizar u operar de forma estable estos procedimientos debido a un límite de fase inestable (interfase líquida) entre estas fases. Así, la operación continua del aparato de producción se enfrenta algunas veces a obstrucción o problemas.

La publicación abierta a consulta por el público de la solicitud de patente japonesa N.° 2009-501129 (JP-2009-501129A, Documento de patente 6) describe un procedimiento de producción de ácido acético, que comprende: separar una mezcla de reacción obtenida por carbonilación de metanol en una corriente de catalizador y una corriente de ácido acético en una columna de separación de catalizador; en una primera columna de destilación, separar la corriente de ácido acético en una primera cabeza que contiene yoduro de metilo, acetato de metilo y una porción de agua, y una primera corriente de punto de ebullición más alto que contiene porciones de agua y ácido propiónico, y extraer una primera corriente lateral que contiene el ácido acético por corte lateral; alimentar la primera corriente lateral a una segunda columna de destilación; y extraer y recoger una segunda corriente lateral que contiene el ácido acético por corte lateral. Este documento describe un procedimiento de reducción de una concentración de un haluro de hidrógeno contenido en un ácido acético producto, que comprende convertir el yoduro de hidrógeno en la columna de destilación en yoduro de metilo y separar el yoduro de hidrógeno en la forma de yoduro de metilo de la parte superior de la columna de destilación para inhibir la condensación del haluro de hidrógeno. El método de conversión de yoduro de hidrógeno incluye un método de alimentación de la primera columna de destilación con agua o agua y un primer componente (A) (en el que el primer componente (A) es al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metanol y acetato de metilo) y un método de alimentación de la primera columna de destilación con el primer componente (A) desde una posición más baja con respecto a un primer puerto de corriente lateral para el corte lateral de una primera corriente lateral. Además, el documento establece que debido a que el suministro de agua a la primera columna de destilación desarrolla (forma) una zona que tiene una alta concentración de agua en la columna de destilación y produce condensación del haluro de hidrógeno en la zona, el suministro de agua junto con el primer componente (A) permite la eficiente conversión de haluro de hidrógeno en un componente de bajo punto de ebullición.

El Documento de patente 6 describe, en los ejemplos, que el metanol (4,9 mol/h), el acetato de metilo (7,4 mol/h) y el agua (21,1 mol/h) se alimentaron del 27° plato de la parte superior de la columna de destilación (que tiene 30 platos) (Ejemplos 3 y 4), y el metanol se alimentó del 43° de la parte superior de la columna de destilación (que tiene 50 platos) (Ejemplo comparativo 2).

Según el procedimiento, desafortunadamente, un líquido de alimentación tiene una alta concentración de acetato de metilo, y además, la concentración de acetato de metilo en una fracción de cabeza o corriente (componente de fase de vapor) de la parte superior de la columna de destilación aumenta además debido a la condensación adicional de acetato de metilo en la columna de destilación y al subproducto de acetato de metilo formado por la alimentación de metanol. Así, si la fracción de la parte superior de la columna de destilación se enfría, el condensado resultante no puede separarse en una fase acuosa (una fase superior que contiene principalmente agua y acetaldehído) y una fase orgánica (una fase inferior que contiene principalmente yoduro de metilo). Además, incluso si el condensado se separa en las fases, estas fases se mezclan para formar una fase mezclada debido a la pequeña diferencia en la gravedad específica entre la fase ligera y la fase pesada, de modo que la columna de destilación no puede operar establemente. En particular, en un procedimiento industrial, el límite (interfase) entre la fase acuosa y la fase orgánica varía dependiendo de la rápida expansión de monóxido de carbono en el sistema de reacción, las fluctuaciones de caudal y de presión en la etapa de destilación flash, y otros. Por lo tanto, la fase acuosa y la fase orgánica no pueden separarse claramente, de modo que el aparato del procedimiento no puede operar continuamente. Además, la alimentación de metanol o acetato de metilo en la columna de una posición más baja que un plato para alimentar la mezcla aumenta sin sentido el diámetro de la columna de destilación, produciendo baja eficiencia económica.

El documento US 2010/063319 describe un procedimiento de producción de ácido acético, comprendiendo dicho procedimiento:

a) carbonilar metanol en presencia de un catalizador, estabilizador de catalizador, agua y yoduro de metilo para formar una mezcla de reacción que comprende el catalizador, estabilizador de catalizador, ácido acético, metanol, yoduro de metilo, acetato de metilo y agua; y

b) destilar la mezcla de reacción para separar una corriente de fondo que comprende el catalizador y el estabilizador de catalizador, una corriente de extracción lateral que comprende el ácido acético y el agua, y una corriente de cabeza que comprende el metanol, acetato de metilo, yoduro de metilo y agua.

DOCUMENTOS DE LA TÉCNICA RELACIONADA

DOCUMENTOS DE PATENTE

Documento de patente 1: JP-6-40999A (Párrafo N.° [0043])

Documento de patente 2: JP-52-23016A (Reivindicaciones, página 5, la columna inferior derecha, página 7, la columna inferior izquierda a la columna inferior derecha)

Documento de patente 3: JP-4489487B (Reivindicaciones)

Documento de patente 4: Memoria descriptiva de la patente de GB N.° 1350726 (página 2, líneas 66 a 76)

Documento de patente 5: JP-2006-160645A (Reivindicaciones, Párrafo N.° [0036])

Documento de patente 6: JP-2009-501129A (Reivindicaciones, Párrafos N.° [0043][0085], Ejemplos 3 y 4, Ejemplo comparativo 2)

Sumario de la invención

PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCIÓN

Es, por tanto, un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de producción de ácido acético, procedimiento que mejora la separación líquido-líquido de una corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de una columna de destilación mientras que inhibe la condensación de yoduro de hidrógeno, y un método de mejora de la separación líquido-líquido de la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza).

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de producción de ácido acético de alta calidad inhibiendo eficazmente la contaminación con una impureza (por ejemplo, yoduro de hidrógeno), y un método de mejora de la calidad del ácido acético.

Es aún otro objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de producción de ácido acético, útil para separar eficazmente una corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) en una fase acuosa y una fase orgánica por enfriamiento y condensación de la corriente de una columna de destilación, y operar un aparato de producción de forma estable y continua.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS

Los inventores de la presente invención hicieron estudios intensivos para lograr los objetivos anteriores y finalmente encontraron que la destilación de una mezcla bajo alimentación de un agente de disminución (un agente para disminuir el yoduro de hidrógeno) a una columna de destilación logra los siguientes (1) y (2), en la que el agente de disminución contiene una cantidad efectiva de agua en una concentración de no más del 5 % en peso y una cantidad efectiva de acetato de metilo en una concentración de no más del 9% en peso: (1) se forma una zona que tiene una alta concentración de agua en la columna de destilación por encima de un sitio de carga (sitio o parte de alimentación) de un componente volátil a la columna de destilación, y se permite que el acetato de metilo reaccione eficazmente con yoduro de hidrógeno en la zona de alta concentración para producir yoduro de metilo (un componente de punto de ebullición más bajo) y ácido acético, donde el yoduro de metilo tiene una alta miscibilidad con una fase orgánica, contrariamente al ácido acético que tiene una alta miscibilidad con una fase acuosa y es en gran medida diferente en el punto de ebullición del yoduro de metilo (diferente en gran medida en el punto de ebullición del agua formada por una reacción de metanol con yoduro de hidrógeno); y (2) debido a que una corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) contiene acetato de metilo en una proporción predeterminada, la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de la columna de destilación se enfría y se condensa para separar clara y eficientemente el condensado resultante en una fase orgánica que contiene yoduro de metilo y una fase acuosa que contiene ácido acético, y así la separación líquido-líquido de la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de la columna de destilación puede mejorar significativamente. La presente invención se llevó a cabo basándose en los hallazgos anteriores.

Es decir, la presente invención proporciona un procedimiento de producción de ácido acético tal como se define en la reivindicación 1.

La mezcla puede tener una concentración de acetato de metilo de 0,07 a 1,2 mol/l y una concentración de agua de 0,28 a 2,8 mol/l, y puede destilarse continuamente. El contenido de agua de la mezcla puede ser aproximadamente del 0,5 al 4,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1 al 4,3 % en peso). El contenido de acetato de metilo de la mezcla puede ser aproximadamente del 0,5 al 8 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,5 al 7,5 % en peso o aproximadamente del 0,8 al 7,5 % en peso). La mezcla puede contener además dimetil éter. La concentración de dimetil éter puede ser aproximadamente del 0,15 al 3 % en peso.

La mezcla puede alimentarse a una columna de destilación desde una posición intermedia o inferior de la columna de destilación en la altura. Además, puede formarse una zona que tiene una alta concentración de agua dentro de una columna de destilación en una posición superior a la posición de alimentación en la que se alimenta la mezcla a la columna de destilación; en la zona de alta concentración de agua, puede permitirse que el yoduro de hidrógeno reaccione con acetato de metilo para producir yoduro de metilo y ácido acético; y la destilación puede proporcionar la cabeza que contiene el yoduro de metilo resultante.

La presente invención incluye el procedimiento de producción de ácido acético, en el que se dejar reaccionar continuamente el metanol con monóxido de carbono usando un catalizador que contiene un metal del grupo VIII de tabla periódica (tal como un catalizador de rodio o un catalizador de iridio), un yoduro iónico (por ejemplo, yoduro de litio) y yoduro de metilo en presencia de agua; el producto de reacción se separa en un componente de fase de baja volatilidad y un componente de fase volátil por una destilación flash; el componente de fase volátil a medida que la mezcla se destila para formar la cabeza de vapor que contiene yoduro de metilo y la corriente de corte lateral líquida que contiene ácido acético y la corriente de fondo líquida que contiene ácido acético; y la cabeza se condensa para formar una fase acuosa y una fase orgánica. En el procedimiento de producción de ácido acético, el componente de fase volátil se destila mientras se ajusta a la concentración de agua de una cantidad efectiva de no más del 5 % en peso y una concentración de acetato de metilo del 0,5 al 9 % en peso en una atmósfera de destilación del componente de fase volátil en términos de una forma condensada o líquida.

Puede añadirse (o suministrarse) al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, metanol y dimetil éter, y si fuera necesario agua, a la mezcla (componente de fase volátil) o una atmósfera de destilación de la mezcla (componente de fase volátil) para ajustar las concentraciones de agua y acetato de metilo, y puede destilarse el componente de fase volátil resultante. Además, puede formarse una atmósfera de destilación de un componente de fase volátil en la columna de destilación a una altura igual o superior a un sitio de alimentación del componente de fase volátil.

Además, la mezcla puede tener una concentración de yoduro de hidrógeno de aproximadamente 100 a 10000 ppm. Una mezcla tal puede someterse a una destilación para formar (o separar) una corriente de corte lateral que contiene ácido acético. La concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente de corte lateral puede ser aproximadamente de 1 a 350 ppm.

Además, con el fin de separar eficientemente la cabeza en una fase acuosa y una fase orgánica por condensación de la cabeza, la fase inferior separada (fase orgánica o fase pesada) puede tener una concentración de acetato de metilo de aproximadamente el 1 al 15 % en peso, y la fase superior (fase acuosa o fase ligera) puede tener una concentración de acetato de metilo más baja de aproximadamente el 0,4 al 8 % en peso que la que tiene la fase inferior.

La concentración de yoduro de hidrógeno en la cabeza y la corriente de corte lateral puede reducirse ajustando una concentración de acetato de metilo en la mezcla al 0,5 al 8 % en peso (o aumentando una concentración de acetato de metilo en la mezcla dentro del intervalo del 0,4 a 8 % en peso). Además, puede mejorarse la separación líquidolíquido del condensado ajustando (o controlando) las concentraciones de yoduro de metilo y acetato de metilo en la fase inferior (fase orgánica o fase pesada) al 76 al 98 % en peso y al 1 al 15 % en peso, respectivamente (con la condición de que el total de componentes en la fase inferior (fase orgánica o fase pesada) sea del 100 % en peso), y ajustando (o controlando) las concentraciones de agua y acetato de metilo en la fase superior (fase acuosa o fase ligera) al 50 al 90 % en peso y al 0,4 al 8 % en peso, respectivamente (con la condición de que el total de componentes en la fase superior (fase acuosa o fase ligera) sea del 100 % en peso).

Como se usa en la presente, el término "mezcla" tiene algunas veces el mismo significado que un componente de fase volátil obtenido por destilación flash. Además, una cantidad de un componente en la mezcla no significa una cantidad del componente en una fase de vapor, sino una cantidad del componente en forma del condensado o líquido.

EFECTOS DE LA INVENCIÓN

Según la presente invención, debido a que una mezcla que contiene una concentración específica de agua y una concentración específica de acetato de metilo se destila para formar fases separadas, la concentración de yoduro de hidrógeno (o la corrosión de un aparato) puede inhibirse y puede mejorarse la separación líquido-líquido de una corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de una columna de destilación. Además, debido a la conversión de yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo y la separación de la cabeza en una fase acuosa y una fase orgánica, la presente invención previene eficazmente la contaminación con una impureza (tal como yoduro de hidrógeno) para producir ácido acético de alta calidad. Además, el enfriamiento y la condensación de la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de la columna de destilación permite la separación eficaz de la corriente en la fase acuosa y la fase orgánica, de modo que el aparato de producción puede operar de forma estable y continua. Así, la presente invención es útil como un procedimiento para producir industrialmente ácido acético.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[Fig. 1] La Fig. 1 es un diagrama para explicar un procedimiento de producción de ácido acético según una realización de la presente invención.

[Fig. 2] La Fig. 2 es un diagrama para explicar un procedimiento de producción de ácido acético según otra realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES

En lo sucesivo, la presente invención se explicará en detalle con referencia a los dibujos si fuera necesario. La Fig. 1 es un diagrama (un diagrama de flujo, un dibujo de procedimiento esquemático, o un dibujo esquemático de disposición en planta) para explicar un procedimiento de producción (o aparato de producción) de ácido acético según una realización de la presente invención.

El procedimiento (o aparato de producción) mostrado en la Fig. 1 comprende un reactor (sistema de reacción) 1 para permitir que el metanol reaccione continuamente con monóxido de carbono (llevando a cabo la reacción de carbonilación de metanol) en presencia de un catalizador o un sistema de catalizador y agua; un evaporador al vacío o evaporador (evaporador instantáneo) 2 para separar la mezcla de reacción (medio líquido de reacción) en un componente de fase volátil y un componente de fase de baja volatilidad; una primera columna de destilación (columna divisora) 3 para destilar el componente de fase volátil para formar (o proporcionar) una primera cabeza de una parte superior de la columna, una corriente de fondo de un fondo de la misma, y una corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto); un decantador 4 para enfriar y condensar la primera cabeza en un condensador C3 y para separar la primera cabeza en una fase acuosa (fase superior o fase ligera) y una fase orgánica (fase inferior o fase pesada); una segunda columna de destilación (columna de deshidratación o columna de purificación) 5 para destilar la corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) de la primera columna de destilación 3 para formar una segunda cabeza de una parte superior de la columna de destilación, una corriente de fondo de un fondo de la misma, y una corriente de corte lateral (corriente de ácido acético purificado) de un lado de la misma; y un sistema de eliminación de impurezas [una tercera columna de destilación 6, una columna de extracción de agua (extractor de agua) 7 y una cuarta columna de destilación 8] para eliminar una impureza de un condensado (una fase acuosa y una fase orgánica) en un condensador C4.

El metanol (un reactante líquido) y el monóxido de carbono (un reactante gaseoso) se alimentan continuamente al reactor 1 a velocidades predeterminadas en presencia de un sistema de catalizador (sistema de catalizador de carbonilación) que contiene un catalizador metálico (tal como un catalizador de rodio o un catalizador de iridio) y un co-catalizador [yoduro de litio como un yoduro iónico (o sal de yoduro) y yoduro de metilo] y una cantidad determinada de agua, y se conduce continuamente la reacción de carbonilación del metanol. El sistema de reacción normalmente contiene ácido acético, que es un producto de reacción y también funciona como un disolvente de reacción, y acetato de metilo, que es sub-producido de una reacción de ácido acético con metanol. Dentro del reactor 1, un sistema de reacción de fase líquida que contiene el componente de catalizador metálico (tal como un catalizador de rodio), el yoduro iónico (tal como yoduro de litio), metanol, ácido acético y otros está en equilibrio con un sistema de fase de vapor que contiene monóxido de carbono sin reaccionar y subproductos gaseosos derivados de la reacción (hidrógeno, metano, dióxido de carbono), un componente de bajo punto de ebullición vaporizado (por ejemplo, yoduro de metilo, ácido acético como producto, acetato de metilo, acetaldehído y yoduro de hidrógeno), y otros.

Con el fin de mantener la presión interior del reactor 1 (por ejemplo, la presión de reacción, la presión parcial de monóxido de carbono y la presión parcial de hidrógeno) constante, se extrae una corriente de vapor de la parte superior a través de una línea de descarga 12 y se enfría en un condensador C1. Se recircula un componente líquido condensado (que contiene ácido acético, acetato de metilo, yoduro de metilo, acetaldehído, agua y otros) en el condensador (o se somete a reflujo) al reactor 1 a través de una línea de recirculación (o línea de reflujo) 13, y se descarga un componente gaseoso no condensado (que contiene monóxido de carbono, hidrógeno y otros) en el condensador como gas de escape. En particular, el sistema de reacción es un sistema de reacción exotérmica que acompaña a la generación de calor, y parte de la cantidad de calor generado en el reactor 1 se elimina por enfriamiento del componente de vapor del reactor 1 en el condensador C1 y recirculando el componente condensado al reactor 1.

Los componentes contenidos en la mezcla de reacción (líquido de reacción en bruto) pueden incluir ácido acético, un componente volátil que tiene un punto de ebullición más bajo que el del ácido acético [por ejemplo, un componente de bajo punto de ebullición (por ejemplo, yoduro de metilo como co-catalizador, acetato de metilo como producto de reacción de ácido acético con metanol, metanol, agua y dimetil éter) o una impureza de bajo punto de ebullición (yoduro de hidrógeno, acetaldehído, crotonaldehído)], y un componente de baja volatilidad que tiene un punto de ebullición más alto que el del ácido acético [por ejemplo, un componente de catalizador metálico (un catalizador de rodio, y yoduro de litio como co-catalizador) o una impureza de punto de ebullición alto (por ejemplo, un subproducto, por ejemplo, ácido propiónico, un producto de condensación de aldehído tal como 2-etilcrotonaldehído, y un yoduro de alquilo de C^6-12 tal como yoduro de hexilo o yoduro de decilo)].

Por consiguiente, la mezcla de reacción (una porción de la mezcla de reacción) se alimenta continuamente del reactor 1 al evaporador al vacío o evaporador (evaporador instantáneo, columna de destilación flash) 2 a través de una línea de alimentación 11 para una destilación flash, y se separa en un componente de fase volátil de la parte superior de la columna o parte superior (o sección) del evaporador instantáneo 2 (una fracción de punto de ebullición más bajo que contiene principalmente ácido acético como producto, metanol, acetato de metilo, yoduro de metilo, agua, ácido propiónico, acetaldehído y yoduro de hidrógeno como subproducto) y un componente de fase de baja volatilidad (una fracción de punto de ebullición más alto que contiene principalmente un componente de catalizador metálico (componente de alto punto de ebullición) tal como un catalizador de rodio y un yoduro de litio).

El componente de fase de baja volatilidad (mezcla líquida de catalizador o fracción del fondo) puede recircularse al reactor 1 a través de una línea de recirculación 21. En esta realización, el componente de fase de baja volatilidad (mezcla líquida de catalizador o fracción del fondo) se extrae continuamente a través de una línea de recirculación 21 desde el fondo del evaporador 2 se extrae por medio de calor y se enfría en un intercambiador de calor (un condensador C6), y el componente de fase de baja volatilidad enfriado (mezcla líquida de catalizador) se recircula al reactor 1. Así, la temperatura del reactor 1 se controla fácilmente. El componente de fase de baja volatilidad (mezcla líquida de catalizador) normalmente contiene el componente de catalizador metálico, y además, componentes que permanecen sin evaporación (por ejemplo, ácido acético, yoduro de metilo, agua y acetato de metilo).

Una porción del componente de fase volátil (o fase volátil) del evaporador 2 se introduce en un condensador (intercambiador de calor) C2 a través de una línea de alimentación 23, y se enfría y se separa en un componente condensado que contiene ácido acético (un componente líquido que contiene ácido acético, metanol, acetato de metilo, yoduro de metilo, agua, ácido propiónico, acetaldehído, yoduro de hidrógeno y otros) y un componente no condensado (un componente de gas tal como monóxido de carbono o hidrógeno). Una porción del componente condensado (componente líquido) se retiene en un tanque de tampón 9 y se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 25, la otra porción (resto) del componente condensado (componente líquido) se alimenta al decantador 4 a través de la línea 26, y el componente no condensado (componente de gas) se descarga como un gas de ventilación. De esta manera, debido a que una porción del componente de fase volátil del evaporador instantáneo 2 se enfría y se elimina eficientemente por calor en el condensador (intercambiador de calor) C2 y después se recircula al reactor 1, la temperatura del reactor 1 se controla fácilmente. Por consiguiente, debido a que la(s) columna(s) de destilación o el (los) condensador(es) sucesivo(s) pueden reducirse en tamaño (o miniaturizarse) incluso para una planta de gran tamaño, puede producirse ácido acético con una alta pureza en un equipo que ahora en recursos y que ahorra energía. En particular, según el procedimiento mostrado en la Fig. 1, el componente de fase de baja volatilidad (mezcla líquida de catalizador o fracción del fondo) y una porción del componente de fase volátil (o fase volátil) se enfrían y se recirculan al reactor 1. Así, incluso cuando el reactor no esté necesariamente equipado con una unidad extractora de calor (o que extrae calor) o de enfriamiento (por ejemplo, una unidad de enfriamiento de circulación externa como una camisa), puede lograrse la eliminación de calor.

El componente de fase volátil (o la fase volátil) se alimenta a una parte media-inferior, en una dirección de altura, de la primera columna de destilación (columna divisora) 3 (por ejemplo, una columna de platos) a través de una línea de alimentación 22. Es decir, una porción del componente de fase volátil (o la fase volátil) alimentada a través de la línea de alimentación 22 se destila en la primera columna de destilación (columna divisora) 3 y se separa en una primera cabeza (un primer componente de punto de ebullición más bajo que contiene yoduro de metilo, acetato de metilo, acetaldehído, agua y otros) extraída de la parte superior de la columna o parte (o sitio) superior de la columna, una corriente de fondo [una corriente que contiene principalmente un componente de punto de ebullición más alto, por ejemplo, una impureza de punto de ebullición alto tal como agua, ácido acético, un catalizador arrastrado (tal como yoduro de litio), ácido propiónico, un yoduro de alquilo C^6-12 (tal como yoduro de hexilo), o un producto de la condensación de aldehido] extraída de la columna del fondo, y una corriente de corte lateral [una primera corriente líquida (corriente de ácido acético en bruto) que contiene principalmente ácido acético] del lado (un sitio superior al sitio de alimentación (o sección de alimentación) de la línea de alimentación 22). En esta realización, la corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) se alimenta a la segunda columna de destilación 5 a través de una línea de alimentación 36, y la corriente de fondo del fondo de la columna se alimenta al reactor 1 a través de una línea de recirculación 31. Una porción o toda la corriente de fondo del fondo de la columna puede recircularse al evaporador 2 a través de una línea (no mostrada).

La primera cabeza se introduce en el condensador C3 a través de una línea de introducción 32 y se enfría y condensa. El componente condensado resultante (un condensado que contiene yoduro de metilo, acetato de metilo, ácido acético, acetaldehído y otros) se alimenta al decantador 4 a través de una línea de introducción 33, y el componente no condensado resultante (un componente de gas que contiene principalmente monóxido de carbono, hidrógeno y otros) se descarga como un gas de ventilación.

Con el fin de inhibir la corrosión de la columna de destilación 3 y mejorar la separación líquido-líquido del condensado en el decantador 4, el componente volátil alimentado a la columna de destilación 3 a través de la línea de alimentación 22 contiene no más del 5 % en peso (por ejemplo, del 1 al 3 % en peso) de agua y del 0,5 al 9 % en peso (por ejemplo, del 3 al 5 % en peso) de acetato de metilo, en términos del condensado o líquido. En esta realización, una línea de suministro de agua 34a y una línea de suministro de acetato de metilo 35a están conectadas a la línea de alimentación 22 para ajustar (o controlar) la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo en la columna de destilación 3 (las concentraciones en el componente volátil).

Más específicamente, debido a una baja concentración de agua en el componente volátil, una zona que tiene una alta concentración de agua aparece por encima del sitio de alimentación del componente volátil en la primera columna de destilación 3. En esta zona, aunque se concentra el yoduro de hidrógeno altamente soluble en agua, la alimentación de acetato de metilo sigue adelante predominantemente con una reacción de acetato de metilo con yoduro de hidrógeno para desplazar la siguiente reacción de equilibrio (1) hacia la derecha. Así, pueden obtenerse yoduro de metilo y ácido acético útiles. Además, la alimentación de agua y/o acetato de metilo puede desplazar la siguiente reacción de equilibrio (2) hacia la derecha para formar metanol y ácido acético. La siguiente reacción (3) del metanol resultante con yoduro de hidrógeno puede producir yoduro de metilo útil y agua. Es decir, finalmente, mientras que la producción de yoduro de hidrógeno como subproducto (reacción de desplazamiento de la reacción de equilibrio (3) hacia la izquierda) se inhibe, se producen yoduro de metilo (que tiene una alta afinidad con una fase orgánica y un punto de ebullición bajo), ácido acético (que tiene una alta afinidad con agua y tiene un punto de ebullición alto) y agua. Así, el yoduro de metilo, el ácido acético y el agua pueden separarse eficazmente por destilación. Además, como se describe más adelante, en el decantador 4 estos componentes pueden separarse eficazmente en una fase orgánica que contiene principalmente yoduro de metilo y una fase acuosa que contiene principalmente agua y ácido acético.

CH³COOCH³ + HI ^ CH³ I CH³COOH (1)

CH³COOCH³ + H²O ^ CH³OH CH³COOH (2)

CH³OH HI ^ CH³ I H²O (3)

Además, normalmente, debido a que un sitio de reflujo del condensado (mezcla líquida de reflujo) en la primera columna de destilación 3 está localizado en la parte (o sitio) superior de la primera columna de destilación 3 y se forma una distribución de la concentración de agua (distribución de la concentración de agua que contiene una concentración de agua de aproximadamente el 5 %) dentro de la primera columna de destilación 3, el sitio de alimentación del condensado (mezcla líquida de reflujo) alimentado del decantador 4 a la primera columna de destilación 3 a través de una línea de reflujo 42 se localiza o se posiciona por encima de una zona que tiene una alta concentración de agua y una alta concentración de yoduro de hidrógeno. Específicamente, la zona que tiene altas concentraciones de agua y de yoduro de hidrógeno se forma entre el sitio de alimentación del componente volátil y el sitio de alimentación de la mezcla líquida de reflujo. Además, cuando la concentración de agua es inferior al 5 % en peso en la cabeza de la columna de destilación 3, no se forma una zona que tiene una alta concentración de yoduro de hidrógeno en la columna 3. Así, el agua o el yoduro de metilo en el condensado (mezcla líquida de reflujo) pueden alterar eficazmente la producción de yoduro de hidrógeno como un subproducto en la zona que tiene altas concentraciones de agua y de yoduro de hidrógeno.

Además, incluso si la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) de la columna de destilación 3 se contamina con yoduro de hidrógeno sin reaccionar, que tiene un punto de ebullición bajo, el yoduro de hidrógeno sin reaccionar puede condensar en una fase acuosa en el decantador 4 condensando la corriente de bajo punto de ebullición (cabeza) en el condensador C3, de modo que la corriente de ácido acético en bruto como una corriente de corte lateral puede prevenirse de la contaminación con yoduro de hidrógeno.

Pueden calcularse las cantidades de alimentación (suministros) de agua y/o acetato de metilo a través de la línea de suministro de agua 34a y la línea de suministro de acetato de metilo 35a basándose en un análisis del condensado condensado en el condensador C2 o el componente de fase volátil (o la fase volátil) en la línea 22 o 23, en particular, la concentración de agua y de acetato de metilo, y un caudal del componente de fase volátil (o la fase volátil). La cantidad de alimentación calculada (caudal) de agua y la de acetato de metilo se alimentan a la línea 34a y la línea 35a, respectivamente, y así pueden ajustarse las concentraciones de agua y de acetato de metilo en la columna a concentraciones predeterminadas.

Una porción del condensado condensado en el condensador C3 se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 41, y otra porción del condensado se recircula a la primera columna de destilación 3 a través de una línea de reflujo 42 para el reflujo. Más específicamente, en el decantador 4, el condensado de la primera cabeza enfriada y condensada en el condensador C3 se separa en una fase acuosa (fase superior o fase ligera) y una fase orgánica (fase inferior o fase pesada); en la que la fase acuosa contiene agua, ácido acético, acetato de metilo, yoduro de hidrógeno, acetaldehído y otros, y la fase orgánica contiene yoduro de metilo, acetato de metilo y otros. La fase acuosa (fase superior) se alimenta a la primera columna de destilación 3 a través de la línea de reflujo 42 para el reflujo. La fase orgánica (fase inferior) se recircula al reactor 1 a través de la línea de recirculación 41.

La concentración de acetato de metilo está enormemente implicada o involucrada con la separación líquido-líquido del condensado. En otras palabras, debido a que el acetato de metilo es miscible con tanto la fase acuosa como la fase orgánica, una alta concentración de acetato de metilo produce algunas veces el condensado uniforme (u homogéneo) sin separación líquido-líquido. La formación del condensado uniforme u homogéneo deja de reutilizar el yoduro de metilo útil como sistema de catalizador, y requiere medios de purificación adicionales con el fin de separar y recoger el ácido acético. A diferencia, según la presente invención, como se describió anteriormente, debido a que el componente de fase volátil (sistema de destilación) que contiene una concentración predeterminada de agua y la del acetato de metilo se destila en la primera columna de destilación 3 y se condensa la cabeza, la fase acuosa y la fase orgánica pueden separarse claramente. Así, la presente invención permite ventajosamente la recogida o reutilización de un componente útil y la separación y eliminación de un componente de impureza.

La corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) de la primera columna de destilación 3 se alimenta a la segunda columna de destilación (columna de deshidratación o columna de purificación) 5 a través de la línea de alimentación 36 y se destila para separarse en o proporcionar una segunda cabeza (un segundo componente de punto de ebullición más bajo que contiene un componente de bajo punto de ebullición bajo tal como agua) extraído de la parte superior de la columna a través de una línea 52, una corriente de fondo [un componente de alto punto de ebullición (una impureza de alto punto de ebullición) que contiene agua, un ácido carboxílico que tiene un alto punto de ebullición (tal como ácido propiónico), un yoduro de alquilo C^6-12 (tal como yoduro de hexilo), un producto de condensación del aldehído y otros] extraído del fondo de la columna a través de la línea 51, y una corriente de corte lateral [una segunda corriente líquida que contiene ácido acético (corriente de ácido acético purificado con una alta pureza)] extraído del lado (entre el fondo de la columna y el sitio de alimentación de la línea de alimentación 36) a través de la línea 55.

La segunda cabeza (fracción de punto de ebullición más bajo) se envía al condensador C4 a través de una línea de descarga 52 y se enfría y condensa. Una porción del condensado (el condensado contiene principalmente agua) se alimenta a la segunda columna de destilación 5 a través de la línea de reflujo 53 para el reflujo, y otra porción del mismo se recircula al reactor 1 a través de la línea de recirculación 54. El componente gaseoso no condensado (gas) se descarga como un gas de escape.

Además, en el procedimiento mostrado en la Fig. 1, una impureza (por ejemplo, yoduro de hidrógeno y acetaldehído) se separa y elimina. Específicamente, el condensado (una porción de la fase acuosa y de la fase orgánica) condensado en el decantador 4 se alimenta a la tercera columna de destilación 6 a través de una línea 43 y/o una línea 44 y se separa en una tercera cabeza (una corriente de bajo punto de ebullición que contiene yoduro de hidrógeno, acetaldehído, yoduro de metilo, agua y otros) de la parte superior de la columna y una corriente de fondo (una corriente de alto punto de ebullición que contiene agua, ácido acético y otros) del fondo de la columna. La tercera cabeza se alimenta a un condensador C5 a través de una línea de descarga 62 y se enfría y condensa. El condensado resultante que contiene principalmente acetaldehído se devuelve a la tercera columna de destilación 6 a través de una línea de reflujo 63 para el reflujo. El componente no condensado resultante (componente de gas) se descarga como un gas de escape. Además, la fracción del fondo se recircula al reactor a través de las líneas de recirculación 61, 90.

Además, el condensado en el condensador C5 se alimenta a un extractor 7 a través de una línea 64. En el extractor, un componente soluble en agua (por ejemplo, acetaldehído) se extrae con agua alimentada a través de una línea de alimentación de agua 82, y así el condensado se separa en una fase extraída por agua (una fase acuosa o fase superior que contiene principalmente acetaldehído) y una fase orgánica (una fase inferior o producto refinado que contiene principalmente yoduro de metilo). La fase extraída (fase acuosa) se alimenta a una cuarta columna de destilación 8 a través de una línea 74 y se separa en una corriente de bajo punto de ebullición (una fracción que contiene principalmente acetaldehído y otros) de la parte superior de la columna y una corriente de fondo (una fracción que contiene principalmente agua) del fondo de la columna. Además, una porción de la fase orgánica (producto refinado) en el extractor 7 se alimenta a la tercera columna de destilación 6 a través de las líneas 71, 72, y otra porción de la misma se recircula al reactor 1 a través de las líneas de recirculación 73, 90. La corriente de fondo de la cuarta columna de destilación 8 se une a (o se combina con) agua de la línea de alimentación de agua 82 a través de la línea 81, y se usa para la extracción de agua en el extractor 7. La corriente de bajo punto de ebullición (una fracción que contiene principalmente acetaldehído) de la parte superior de la columna de la cuarta columna de destilación 8 se descarga como un gas de escape.

Según el procedimiento (o el aparato de producción), la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo en el sistema de destilación de la primera columna de destilación 3 se ajustan a no más del 5 % en peso (por ejemplo, 1 al 3 % en peso) y 0,5 al 9 % en peso (por ejemplo, 3 al 5 % en peso), respectivamente, alimentando agua y/o acetato de metilo a través de la línea de alimentación de agua 34a y la línea de alimentación de acetato de metilo 35a. Así, la zona que tiene una alta concentración de yoduro de hidrógeno puede formarse en una zona predeterminada en la primera columna de destilación 3; y se permite que el yoduro de hidrógeno haga contacto con una corriente ascendente de acetato de metilo (y metanol) que tiene un punto de ebullición bajo en el componente de fase volátil, de modo que la reacción puede convertir yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo para producir ácido acético y agua como subproductos. Además, en el decantador 4, debido a que puede reducirse el contenido de acetato de metilo, la fase acuosa (que contiene principalmente ácido acético, acetato de metilo y yoduro de hidrógeno) y una fase orgánica (que contiene principalmente yoduro de metilo y acetato de metilo) pueden separarse con alta eficiencia de separación líquido-líquido de. Así, la corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) de la primera columna de destilación 3 puede prevenirse de la contaminación con yoduro de hidrógeno, puede disminuirse una carga sobre la segunda columna de destilación 5, y puede inhibirse la corrosión de la primera y segunda columnas de destilación 3, 5.

La Fig. 2 es un diagrama de flujo para explicar un procedimiento (o aparato) para producir ácido acético según otra realización de la presente invención. Para explicación, se da el mismo número de referencia que en la Fig. 1 al elemento que es sustancialmente el mismo que en la Fig. 1.

En esta realización, se produce ácido acético por básicamente el mismo procedimiento que se muestra en la Fig. 1, excepto por (i) no se alimenta un condensado obtenido por condensación de un componente de fase volátil de un evaporador instantáneo 2 a un decantador 4, (ii) no se muestran los procedimientos de separación (una tercera columna de destilación, un extractor de agua, una cuarta columna de destilación) para separar o eliminar adicionalmente una impureza del condensado en el decantador 4, (iii) un gas de escape de cada condensador C1 a C4 se trata por un sistema depurador, y (iv) en una segunda columna de destilación 5, el yoduro de hidrógeno se elimina adicionalmente por la adición de un componente alcalino.

Más específicamente, se extrae una fase de vapor de un reactor 1 a través de una línea de descarga 12 y se enfría en un condensador C1; el componente líquido condensado resultante se devuelve al reactor 1 a través de una línea de reflujo 13 para el reflujo, y el componente no condensado resultante (componente gaseoso) se envía a un sistema depurador 92 a través de una línea de descarga 14. Además, se alimenta una mezcla de reacción en el reactor 1 a un evaporador instantáneo 2 a través de una línea de alimentación 11 y se somete a una destilación flash; una porción del componente de fase volátil resultante se alimenta a una primera columna de destilación 3 a través de una línea de alimentación 22, y otra porción del componente de fase volátil pasa a través de una línea de alimentación 23 y se enfría y condensa en un condensador C2 para producir un condensado y un componente no condensado. El condensado se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 25, y el componente no condensado (componente gaseoso) se alimenta al sistema depurador 92 a través de una línea de descarga 27. En esta realización, la posición (puerto de alimentación) de una línea de alimentación 22 conectada a la primera columna de destilación 3 está localizada entre el fondo y la parte intermedia de la primera columna de destilación 3.

Además, en la primera columna de destilación 3, el componente de fase volátil del evaporador instantáneo 2 se destila para dar una primera cabeza extraída de la parte superior de la columna, una corriente de fondo extraída del fondo de la columna, y una corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) del lado. La corriente de corte lateral se extrae de un sitio por encima de la posición (puerto de alimentación) de la línea de alimentación 22 conectada a la primera columna de destilación 3. La primera cabeza se introduce en un condensador C3 a través de una línea de introducción 32 y se enfría y condensa para dar un componente condensado y un componente no condensado; el componente condensado (un condensado que contiene yoduro de metilo, acetato de metilo, ácido acético, acetaldehído y otros) se alimenta a un decantador 4 a través de una línea de introducción 33, y el componente no condensado (un componente de gas que contiene principalmente monóxido de carbono, hidrógeno y otros) se alimenta al sistema depurador 92 a través de una línea de descarga 38. Una porción de la corriente de fondo se devuelve a un evaporador instantáneo 2 a través de una línea 37, y otra porción de la corriente de fondo se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 31. Toda la corriente de fondo puede devolverse al evaporador instantáneo 2 a través de la línea 37. Un condensado en el decantador 4 (en esta realización, una fase acuosa) se devuelve a la primera columna de destilación 3 a través de una línea de reflujo 42 para el reflujo. Un condensado en el decantador 4 (en esta realización, una fase orgánica) se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 41.

Además, la corriente de corte lateral de la primera columna de destilación 3 se alimenta a una segunda columna de destilación (columna de deshidratación o columna de purificación) 5 a través de una línea de alimentación 36 y se separa, por destilación en la segunda columna de destilación 5, en una segunda cabeza extraída de la parte superior de la columna a través de una línea 52, una corriente de fondo extraída del fondo de la columna a través de una línea 51, y una corriente de corte lateral (corriente de ácido acético de alta pureza) extraída del lado a través de una línea 55. La segunda cabeza (fracción de punto de ebullición más bajo) pasa a través de una línea de descarga 52 y se enfría y condensa en un condensador C4 para dar un componente condensado y un componente no condensado. Una porción del condensado (un condensado que contiene principalmente agua) se devuelve a la segunda columna de destilación 5 a través de la línea de reflujo 53 para el reflujo, y otra porción del condensado se recircula al reactor 1 a través de una línea de recirculación 91. Además, el componente no condensado (componente gaseoso) se alimenta al sistema depurador 92 a través de una línea de descarga 56.

En el sistema depurador 92, se recoge un componente útil (por ejemplo, yoduro de metilo, ácido acético) y se recircula al reactor 1, y el monóxido de carbono se purifica por PSA (adsorción de oscilación de presión) u otros métodos y se recircula al reactor 1.

Una línea de suministro 34b para la alimentación de agua y/o acetato de metilo está conectada a la línea de alimentación 22 para alimentar el componente de fase volátil a la primera columna de destilación 3. Se forma una zona de alta concentración de agua por suministro de agua y/o acetato de metilo a través de la línea de suministro 34b y manteniendo la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo de un líquido de alimentación que va a ser alimentado en la primera columna de destilación 3 a intervalos predeterminados (por ejemplo, 1 al 3 % en peso de agua y 3 al 5 % en peso de acetato de metilo). En la zona, se concentra el yoduro de hidrógeno y se permite que reaccione con acetato de metilo para convertirlo en yoduro de metilo. Así, la primera columna de destilación 3 puede protegerse de la corrosión. Debido a que el yoduro de hidrógeno se concentra a aproximadamente una concentración de agua del 5 % en peso, el yoduro de hidrógeno no puede concentrarse si una zona que tiene una concentración de agua tal no se forma en la columna de destilación (por ejemplo, en el caso en el que la concentración de agua en la parte superior de la columna de destilación sea inferior al 5 % en peso debido a suministro insuficiente de agua). Sin embargo, el yoduro de hidrógeno que aún existe en la columna de destilación dependiendo de la reacción de equilibrio puede convertirse en yoduro de metilo por medio de acetato de metilo. Así, incluso si no se forma una zona que tiene una concentración de agua de aproximadamente el 5 % en peso, puede inhibirse la corrosión. Además, la reacción de yoduro de hidrógeno con acetato de metilo produce yoduro de metilo, ácido acético y agua para mejorar la separación líquido-líquido en una fase acuosa (fase ligera) y una fase orgánica (fase pesada) en el decantador 4.

Como se muestra en la Fig. 2, puede conectarse una línea de suministro 35b, para alimentar al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, metanol y dimetil éter, y si fuera necesario agua, a la primera columna de destilación 3 en lugar de a la línea de alimentación 22, y al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, metanol y dimetil éter, y si fuera necesario agua, puede suministrarse a la columna usando la línea de suministro 35b para mantener las concentraciones de agua y de acetato de metilo en la primera columna de destilación 3 a concentraciones predeterminadas (concentraciones correspondientes a concentraciones predeterminadas de agua y acetato de metilo en una mezcla alimentada a la primera columna de destilación 3). En esta realización, la línea de suministro 35b conectada a la primera columna de destilación 3 está localizada a sustancialmente la misma altura que o por encima del sitio de alimentación del componente de fase volátil.

Además, una línea de adición 57a y/o 57b para añadir un componente alcalino se conecta a una línea de alimentación 36, se conecta a la segunda columna de destilación 5, y/o la segunda columna de destilación 5. La adición del componente alcalino (una solución acuosa de un álcali como hidróxido sódico, hidróxido potásico o hidróxido de litio) a través de la(s) línea(s) de adición convierte el yoduro de hidrógeno en un yoduro alcalino, produciendo la eliminación del yoduro de hidrógeno.

Según un procedimiento tal (o aparato de producción), debido a que no solo el yoduro de hidrógeno puede convertirse en yoduro de metilo y eliminarse en la primera columna de destilación 3, sino que también el yoduro de hidrógeno puede eliminarse por el componente alcalino en la segunda columna de destilación 5, puede producirse ácido acético con una alta pureza.

En lo sucesivo, se explicarán en detalle las etapas y el aparato para producir ácido acético por carbonilación de metanol.

[Reacción de carbonilación de metanol]

En la etapa de reacción (etapa de reacción de carbonilación), se permite que el metanol reaccione continuamente con monóxido de carbono usando un sistema de catalizador (un catalizador que contiene un metal del grupo VIII de la tabla periódica, un co-catalizador y un acelerador) en presencia de agua, siendo así continuamente carbonilado.

El catalizador que contiene un metal del grupo VIII de la tabla periódica puede incluir, por ejemplo, un catalizador de rodio y un catalizador de iridio (en particular, un catalizador de rodio). El catalizador puede usarse en forma de un haluro (por ejemplo, un yoduro), un carboxilato (por ejemplo, un acetato), una sal de un ácido inorgánico o un complejo (en particular, una forma soluble en un medio de reacción líquido, por ejemplo, un complejo). Como catalizador de rodio, puede mencionarse un complejo de yoduro de rodio (por ejemplo, Rhl³, [Rhh(CO)⁴] y [Rh(CO)²l²]), un complejo de carbonilo de rodio, y otros. Estos catalizadores metálicos pueden usarse solos o en combinación. La concentración del catalizador metálico es, por ejemplo, aproximadamente 10 a 5000 ppm (basadas en peso, lo mismo aplica en lo sucesivo), y particularmente aproximadamente 200 a 3000 ppm (por ejemplo, aproximadamente 500 a 1500 ppm) en la fase liquida completa en el reactor.

Como co-catalizador o acelerador, se emplea un yoduro iónico o un yoduro metálico que es útil para la estabilización del catalizador de rodio y la inhibición de las reacciones secundarias en un contenido bajo en agua. Es suficiente que el yoduro iónico (o yoduro metálico) pueda producir un ion yoduro en el medio líquido de reacción. El yoduro iónico (o yoduro metálico) puede incluir, por ejemplo, un yoduro de metal alcalino (por ejemplo, yoduro de litio, yoduro de sodio y yoduro de potasio). El yoduro de metal alcalino (por ejemplo, yoduro de litio) también funciona como un estabilizador para el catalizador de carbonilación (por ejemplo, un catalizador de rodio). Estos co-catalizadores pueden usarse solos o en combinación. Entre estos co-catalizadores, se prefiere el yoduro de litio. En el sistema de fase líquida (medio de reacción líquido) en el reactor, la concentración del co-catalizador (por ejemplo, un yoduro metálico) es, por ejemplo, aproximadamente del 1 al 25 % en peso, preferentemente aproximadamente del 2 al 22 % en peso, y más preferentemente aproximadamente del 3 al 20 % en peso en la fase líquida completa.

Como acelerador se utiliza yoduro de metilo. En el sistema de fase líquida (medio de reacción líquido) en el reactor, la concentración de yoduro de metilo es, por ejemplo, aproximadamente del 1 al 20 % en peso, preferentemente aproximadamente del 5 al 20 % en peso, y más preferentemente aproximadamente del 6 al 16 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 8 a 14 % en peso) en la fase líquida completa.

La mezcla de reacción normalmente contiene acetato de metilo, que se produce por una reacción de ácido acético con metanol. La proporción de acetato de metilo puede ser aproximadamente del 0,1 al 30 % en peso, preferentemente aproximadamente del 0,3 a 20 % en peso, y más preferentemente aproximadamente del 0,5 al 10 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,5 al 6 % en peso) en la mezcla de reacción completa.

La reacción puede llevarse a cabo en ausencia de un disolvente o normalmente puede llevarse a cabo en presencia de un solvente. Como disolvente de reacción normalmente se emplea ácido acético, que es un producto.

El contenido de agua del sistema de reacción puede ser una concentración baja. El contenido de agua del sistema de reacción puede ser, por ejemplo, de no más del 15% en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,1 al 12% en peso), preferentemente no más del 10% en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,1 al 8% en peso), más preferentemente aproximadamente del 0,1 al 5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,5 al 3 % en peso), y normalmente aproximadamente del 1 al 15 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 2 al 10 % en peso) en la fase líquida completa en el sistema de reacción.

La presión parcial del monóxido de carbono en el reactor puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 2 a 30 atmósferas y preferentemente aproximadamente de 4 a 15 atmósferas. En la reacción de carbonilación, el hidrógeno se forma (o genera) por una reacción de desplazamiento entre monóxido de carbono y agua. Con el fin de aumentar la actividad del catalizador, puede alimentarse hidrógeno al reactor 1, si fuera necesario. La presión parcial del hidrógeno en el sistema de reacción puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 0,5 a 250 kPa, preferentemente aproximadamente de 1 a 200 kPa, y más preferentemente aproximadamente de 5 a 150 kPa (por ejemplo, aproximadamente de 10 a 100 kPa) en términos de presión absoluta.

La temperatura de la reacción puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 150 a 250 °C, preferentemente aproximadamente de 160 a 230 °C, y más preferentemente aproximadamente de 180 a 220 °C. Además, la presión de la reacción (presión total del reactor) puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 15 a 40 atmósferas.

El rendimiento espacio-tiempo del ácido acético en el sistema de reacción puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 5 mol/lh a 50 mol/lh, preferentemente aproximadamente de 8 mol/lh a 40 mol/lh, y más preferentemente aproximadamente de 10 mol/lh a 30 mol/lh.

La mezcla de catalizador (mezcla de catalizador líquida) que contiene el sistema del catalizador y agua puede alimentarse continuamente al reactor 1. Además, con el fin de ajustar la presión del reactor, puede extraerse un componente de vapor (gas de ventilación) del reactor. Como se ha descrito anteriormente, el gas de ventilación puede alimentarse al sistema depurador, si fuera necesario, y entonces puede recogerse y separarse un componente útil (por ejemplo, yoduro de metilo, ácido acético) por tratamiento por adsorción y recircularse al reactor 1, y/o un componente de gas útil (por ejemplo, monóxido de carbono) puede separarse y recircularse al reactor 1. Además, con el fin de eliminar parte del calor de reacción, el componente de vapor (gas de ventilación) del reactor puede tratarse por condensación enfriándolo con un condensador, un intercambiador de calor u otros medios. El componente de vapor puede separarse en un componente condensado (un condensado que contiene ácido acético, acetato de metilo, yoduro de metilo, acetaldehído, agua y otros) y un componente no condensado (un componente gaseoso que contiene monóxido de carbono, hidrógeno, y otros), y el componente condensado puede recircularse al reactor para controlar la temperatura de reacción del sistema de reacción, que es un sistema de reacción exotérmica. Además, el reactor 1 puede equiparse con una unidad extractora de calor (o que extrae calor) o una unidad de enfriamiento (por ejemplo, una camisa) para controlar la temperatura de reacción. El reactor no está necesariamente equipado con un aparato extractor de calor o de enfriamiento. El componente no condensado puede recircularse al reactor 1, si fuera necesario.

[Evaporación flash]

En la etapa de evaporación flash (evaporador al vacío), la mezcla de reacción alimentada continuamente del reactor al evaporador al vacío (evaporador o columna de destilación flash) se separa en un componente de fase volátil (componente de punto de ebullición más bajo, componente de vapor) y un componente de fase de baja volatilidad (componente de punto de ebullición más alto, componente líquido); en la que el componente de fase volátil contiene ácido acético y yoduro de metilo, y el componente de fase de baja volatilidad contiene un componente de catalizador de punto de ebullición más alto (un componente de catalizador metálico, por ejemplo, un catalizador metálico y un yoduro metálico). El componente de fase volátil (componente de punto de ebullición más bajo, componente de vapor) se corresponde a la mezcla anteriormente mencionada.

La destilación flash normalmente puede llevarse a cabo con el uso de una columna de destilación flash. La etapa de evaporación flash puede estar compuesta de una única etapa, o puede estar compuesta de una pluralidad de etapas en combinación. En la etapa de evaporación flash, la mezcla de reacción puede separarse en un componente de vapor y un componente líquido con calor (flash termostática) o sin calor (flash adiabática), o la mezcla de reacción puede separarse por combinación de estas condiciones flash. La destilación flash puede llevarse a cabo, por ejemplo, a una temperatura de la mezcla de reacción de aproximadamente 80 a 200 °C bajo una presión (presión absoluta) de aproximadamente 50 a 1.000 kPa (por ejemplo, aproximadamente 100 a 1.000 kPa), preferentemente aproximadamente 100 a 500 kPa, y más preferentemente aproximadamente 100 a 300 kPa. La formación de subproducto(s) o la disminución en la actividad del catalizador pueden inhibirse adicionalmente reduciendo la temperatura interna y/o presión del evaporador instantáneo en comparación con las del reactor 1.

Además, una porción del componente de fase volátil puede recircularse al reactor (por ejemplo, como se describió anteriormente, una porción del componente de fase volátil se elimina por calor y se condensa en un condensador o un intercambiador de calor y entonces se recircula al reactor).

El componente de fase volátil contiene ácido acético producto, además, yoduro de hidrógeno, un co-catalizador (tal como yoduro de metilo), acetato de metilo, agua, subproducto(s) (por ejemplo, un compuesto de aldehído tal como acetaldehído o un producto de condensación de aldehído, un ácido alcano C^3-12-carboxílico tal como ácido propiónico, y un yoduro de alquilo de C^6-12 tal como yoduro de hexilo), y se alimenta a una columna de destilación (columna divisora) para recoger ácido acético. El componente de catalizador de punto de ebullición más alto separado (componente de fase de baja volatilidad o componente de catalizador metálico) normalmente se recircula al sistema de reacción.

[Primera destilación]

La siguiente realización explica la destilación de la mezcla y la eliminación de yoduro de hidrógeno en la primera columna de destilación (destilación en la primera columna de destilación). Siempre que la destilación se lleve a cabo ajustando la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo en la mezcla a concentraciones predeterminadas, esta realización también es aplicable a otras destilaciones (la destilación sucesiva en la segunda o tercera columnas de destilación).

El componente de fase volátil (mezcla) contiene yoduro de hidrógeno, agua, yoduro de metilo, ácido acético y acetato de metilo. El contenido de agua de la mezcla puede ser no menos de una cantidad efectiva para formar una zona de alta concentración de agua en la columna de destilación y no más del 5 % en peso. Cuando el contenido de agua supera el 5 % en peso, se desplaza de forma descendente una zona condensada de yoduro de hidrógeno a una posición para alimentar la mezcla (componente de fase volátil) a la columna de destilación, y así el yoduro de hidrógeno no puede eliminarse eficazmente. La zona que tiene una alta concentración de agua en la columna de destilación se desplaza de forma ascendente en la dirección de la parte superior de la columna, y el yoduro de hidrógeno no puede eliminarse eficazmente. Según la presente invención, la zona condensada de yoduro de hidrógeno puede formarse por encima de la posición de alimentación ajustando la concentración de agua en la mezcla alimentada a no más del 5 % en peso, y el yoduro de hidrógeno puede ser eficazmente eliminado debido al acetato de metilo (que se concentra por encima de la posición de alimentación) en la mezcla, de modo que puede inhibirse la corrosión. Además, incluso si no se forma la zona condensada de yoduro de hidrógeno en la columna de destilación, el yoduro de hidrógeno existente en la columna de destilación según la reacción en equilibrio se convierte por acetato de metilo, de modo que puede inhibirse la corrosión.

El contenido de agua de la mezcla puede ser normalmente aproximadamente del 0,5 al 4,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1 al 4,3 % en peso) y preferentemente aproximadamente del 1,2 al 4 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1,5 al 3,5% en peso). Según la presente invención, puede formarse una zona de alta concentración de agua dentro de la columna de destilación por encima de una posición para alimentar la mezcla (componente de fase volátil) a la columna de destilación. Así, se permite que el yoduro de hidrógeno reaccione con el acetato de metilo (y también metanol en la mezcla y metanol subproducto) en la zona de alta concentración de agua para producir yoduro de metilo y ácido acético.

La concentración de acetato de metilo en la mezcla puede seleccionarse dentro del intervalo de no menos de una cantidad efectiva para convertir yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo en la columna de destilación a no más del 9 % en peso (0,5 al 9 % en peso). Cuando la concentración de acetato de metilo supera el 9 % en peso, el condensado de la cabeza muestra una baja separación líquido-líquido. La concentración de acetato de metilo en la mezcla normalmente puede ser aproximadamente del 0,5 al 8 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,5 al 7,5 % en peso), preferentemente aproximadamente del 0,7 al 6,5 % en peso (por ejemplo, de aproximadamente 1 a 5,5 % en peso), y más preferentemente de 1,5 al 5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 2 al 4,5 % en peso), o puede ser aproximadamente del 0,5 al 7,2 % en peso. La mezcla contiene representativamente aproximadamente del 1 al 4,3 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1,3 al 3.7 % en peso) de agua; y aproximadamente del 0,5 al 7,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,8 al 7,5 % en peso), preferentemente aproximadamente del 1,2 al 5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1,7 al 4,5 % en peso) de acetato de metilo.

El contenido de yoduro de metilo de la mezcla puede ser, por ejemplo, aproximadamente del 25 al 50 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 27 al 48 % en peso), preferentemente aproximadamente del 30 al 45 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 32 al 43 % en peso), y más preferentemente aproximadamente del 35 al 40 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 36 al 39 % en peso).

Cuando la destilación se lleva a cabo continuamente, la concentración de acetato de metilo en la mezcla puede ser normalmente aproximadamente de 0,07 a 1,2 mol/l (aproximadamente del 0,5 al 9% en peso), preferentemente aproximadamente de 0,1 a 1,0 mol/l, y más preferentemente de aproximadamente 0,3 a 0,8 mol/l. Además, la concentración de agua en la mezcla puede ser aproximadamente de 0,28 a 2,8 mol/l (aproximadamente del 0,5 al 5 % en peso), preferentemente aproximadamente de 0,56 a 2,5 mol/l (de aproximadamente del 1 al 4,5 % en peso, y más preferentemente aproximadamente de 0,83 a 2,2 mol/l (aproximadamente del 1,5 al 4 % en peso).

Según la presente invención, debido a que el yoduro de hidrógeno puede eliminarse eficazmente, el contenido de yoduro de hidrógeno de la mezcla no está particularmente limitado a uno específico. Por ejemplo, el contenido de yoduro de hidrógeno puede ser aproximadamente de 10 a 30000 ppm. El contenido de yoduro de hidrógeno de la mezcla (componente de fase volátil) producido por la reacción de carbonilación del metanol puede ser aproximadamente de 100 a 10000 ppm, preferentemente aproximadamente de 200 a 7500 ppm, y más preferentemente aproximadamente de 300 a 6000 ppm (por ejemplo, aproximadamente de 500 a 5000 ppm) basadas en peso. Además, el contenido de ácido acético de la mezcla no está particularmente limitado a uno específico, y puede ser, por ejemplo, aproximadamente del 30 al 70 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 35 al 75 % en peso), preferentemente aproximadamente del 40 al 65 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 45 al 62 % en peso), y más preferentemente aproximadamente del 50 al 60 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 54 al 58 % en peso).

La mezcla (componente de fase volátil) puede contener además dimetil éter. La concentración de dimetil éter puede seleccionarse, por ejemplo, del intervalo del 0,15 al 3 % en peso, y puede normalmente ser aproximadamente del 0,15 al 2,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,17 al 2,3 % en peso), preferentemente aproximadamente del 0,2 al 2 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,3 al 1,7 % en peso), y más preferentemente aproximadamente del 0,5 al 1,5 % en peso. La mayoría del resto (componente residual) de la mezcla es frecuentemente metanol. Como se ha descrito anteriormente, la mezcla (componente de fase volátil) producida por la reacción de carbonilación del metanol prácticamente contiene una traza de una impureza (por ejemplo, acetaldehído, un producto de condensación de aldehído, un ácido carboxílico de punto de ebullición más alto tal como ácido propiónico, y un yoduro de alquilo de C^6-12).

La cantidad total de cada componente en la mezcla (componente de fase volátil) es del 100 % en peso. Además, aunque la mezcla (componente de fase volátil) pueda formar una fase de vapor (o atmósfera de destilación), la cantidad y concentración de cada componente anteriormente mencionado indican aquellas de la mezcla (componente de fase volátil) en forma de un líquido, por ejemplo, un condensado (por ejemplo, un condensado licuado formado por enfriamiento a 20 a 25 °C) obtenido por enfriamiento y condensación de una mezcla de fase de vapor (un componente de fase volátil que forma una fase de vapor).

La concentración de agua y la concentración de acetato de metilo en la mezcla pueden ajustarse por alimentación (o suministro) de agua y/o acetato de metilo. La mezcla que contiene una concentración predeterminada de agua y de acetato de metilo puede destilarse directamente sin ajustar la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo. Además, pueden alimentarse (o suministrarse o añadirse) agua y/o acetato de metilo a la mezcla (componente de fase volátil) o en la atmósfera de destilación (la atmósfera de destilación en la columna de destilación) del componente de fase volátil (mezcla) para ajustar una concentración de agua a no más del 5 % en peso y una concentración de acetato de metilo al 0,5 al 9% en peso para destilar el componente de fase volátil. El agua y/o acetato de metilo pueden alimentarse (o suministrarse) a la línea de alimentación 22 o la primera columna de destilación usando varias líneas conectadas a la primera columna de destilación o una línea nueva.

Puede realizarse el ajuste (o control) de la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo analizando o detectando las concentraciones de agua y de acetato de metilo en la mezcla (componente de fase volátil) introducidas en la columna de destilación, y basándose en los resultados, y ajustando la relación de los componentes de la mezcla en la columna de destilación, o una unidad o línea (que es para suministrar un fluido a la columna de destilación) usando un controlador (unidad de control); o también puede realizarse suministrando o añadiendo agua y/o acetato de metilo. La unidad para suministrar el fluido a la columna de destilación puede incluir el reactor o evaporador al vacío que está localizado aguas arriba de la columna de destilación, un decantador para alimentar un condensado a la columna de destilación, y otros.

La atmósfera de destilación (la atmósfera de destilación en la columna de destilación) de la mezcla (componente de fase volátil) puede formarse en un lugar apropiado dentro de la columna de destilación. Con el fin de convertir el yoduro de hidrógeno eficazmente, se prefiere formar la atmósfera de destilación a la misma altura que o por encima del sitio de alimentación del componente de fase volátil.

Además, puede añadirse al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, metanol y dimetil éter (una fuente de metanol) y, si fuera necesario agua, al componente de fase volátil como la mezcla, o a la atmósfera de destilación del componente de fase volátil como la mezcla, para formar un componente de fase volátil (mezcla) que tiene concentraciones ajustadas de agua y de acetato de metilo para destilar el componente de fase volátil (mezcla). Las cantidades de acetato de metilo y agua que van a añadirse son como se describió anteriormente. Además, la cantidad de metanol que va a añadirse puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 0,01 a 3,8 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,1 a 3 partes en peso), preferentemente aproximadamente de 0,1 a 2,5 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,2 a 2 partes en peso), y más preferentemente aproximadamente de 0,2 a 1,5 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,5 a 1,5 partes en peso) con respecto a 100 partes en peso de la mezcla (componente de fase volátil). La cantidad de dimetil éter que va a añadirse es una cantidad para formar la concentración de dimetil éter en la mezcla como se describió anteriormente. La cantidad de dimetil éter que va añadirse puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 0,01 a 2,7 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,03 a 2 partes en peso), preferentemente aproximadamente de 0,05 a 1,5 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,07 a 1,3 partes en peso), y más preferentemente aproximadamente de 0,1 a 1 partes en peso (por ejemplo, aproximadamente de 0,2 a 0,8 partes en peso) con respecto a 100 partes en peso de la mezcla (componente de fase volátil).

En la columna divisora (primera columna de destilación), la mezcla (componente de fase volátil) se destila (en particular, se destila continuamente) y se separa en una cabeza de vapor que contiene un componente de punto de ebullición más bajo tal como el yoduro de metilo (incluyendo yoduro de metilo producido por una reacción de acetato de metilo con metanol), una corriente de corte lateral líquida que contiene ácido acéitco y una corriente de fondo líquida que contiene ácido acético, y se recoge el ácido acético. En la columna de destilación, normalmente, un componente de fase volátil se separa como una cabeza de vapor (que normalmente contiene yoduro de metilo, acetato de metilo, acetaldehído, agua y otros); una corriente de corte lateral (corriente lateral) que contiene ácido acético se separa como una forma líquida por corte lateral; y una corriente de fondo (corriente líquida del fondo o componente de punto de ebullición más alto, que contiene ácido acético, agua, ácido propiónico, componente de catalizador metálico arrastrado, un haluro metálico y otros) se separa como una forma líquida.

Esta destilación puede reducir significativamente la concentración de yoduro de hidrógeno en la segunda cabeza y la corriente de corte lateral. En particular, puede obtenerse la corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) que tiene una concentración significativamente disminuida de yoduro de hidrógeno. La concentración de yoduro de hidrógeno en la corriente de corte lateral puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 1 a 350 ppm, preferentemente aproximadamente de 2 a 300 ppm, y más preferentemente aproximadamente de 3 a 250 ppm.

La posición de la línea de alimentación 22 conectada (o unida) a la primera columna de destilación 3 (el sitio de alimentación del componente de fase volátil) no está particularmente limitada a una específica. Por ejemplo, la posición de la línea de alimentación puede estar en una parte superior, una parte media, o una parte inferior de la columna de destilación. La mezcla se alimenta prácticamente a la columna de destilación desde una posición intermedia o inferior de la columna de destilación en altura. Específicamente, la posición de conexión (o unión) de la línea de alimentación 22 (el sitio de alimentación del componente de fase volátil) está prácticamente localizada en una posición intermedia o inferior de la primera columna de destilación 3. Debido a que la alimentación de la mezcla de dicha manera puede formar una zona de alta concentración de agua entre, en o por encima de una posición intermedia de la columna de destilación y por debajo de la línea de reflujo 42, así puede aumentarse el contacto eficiente de yoduro de hidrógeno con acetato de metilo (y metanol), que puede mejorar la eficacia de eliminación de yoduro de hidrógeno. Además, la corriente de corte lateral (corriente de ácido acético en bruto) de la primera columna de destilación 3 puede extraerse desde cualquiera de una parte superior, una parte media y una parte inferior de la columna de destilación, por ejemplo, la corriente de corte lateral puede extraerse desde la misma altura que la posición (sitio de alimentación) de la línea de alimentación 22 unida a la primera columna de destilación 3 o desde por encima o por debajo de la posición (sitio de alimentación) de la misma. La corriente de corte lateral normalmente se extrae desde una parte media o una parte inferior (parte inferior o parte media) de la columna de destilación, por ejemplo, un sitio por debajo de la posición de conexión de la línea de alimentación 22 (el sitio de alimentación del componente de fase volátil) (por ejemplo, un sitio entre por encima del fondo de la columna y por debajo de la posición de conexión (sitio de alimentación) de la línea de alimentación 22).

Además, como se muestra en la Fig. 2, la línea de suministro 35b conectada a la primera columna de destilación 3 puede estar localizada en la misma posición de altura que el sitio de alimentación del componente de fase volátil de la línea de alimentación 22, o puede estar localizada por debajo o por encima del sitio de alimentación del componente de fase volátil. La línea de suministro 35b normalmente está localizada en la misma posición de altura que el sitio de alimentación del componente de fase volátil o por encima del sitio de alimentación del componente de fase volátil.

La corriente de fondo puede eliminarse (descargarse) de la parte del fondo o inferior de la columna de destilación. Debido a que la corriente de fondo contiene un componente útil como componente de catalizador metálico o ácido acético, la corriente de fondo puede recircularse al reactor (o etapa de reacción) o a la etapa de evaporación flash, como se describió anteriormente. Además, la corriente de fondo puede recircularse al sistema de reacción u otros a través de un recipiente de almacenamiento que tiene una función de tampón. La corriente de fondo puede alimentarse a la segunda columna de destilación 5 para eliminar una impureza de alto punto de ebullición tal como el ácido propiónico.

Como columna divisora (columna de destilación), puede usarse una columna de destilación convencional, por ejemplo, una columna de platos, una columna de relleno y una columna de destilación flash. Una columna de destilación tal como una columna de platos o una columna de relleno pueden emplearse generalmente. El material de (o para formar) la columna de destilación no se limita a uno específico, y puede usarse un vidrio, un metal, un cerámico, u otros. En la práctica usual, se usa prácticamente una columna de destilación hecha de un metal.

Para la columna de platos, el número teórico de platos no se limita particularmente a uno especifico, y, dependiendo de la especie del componente a ser separado, es aproximadamente de 5 a 50, preferentemente aproximadamente de 7 a 35, y más preferentemente aproximadamente de 8 a 30. Además, con el fin de separar acetaldehído en la columna de destilación, el número teórico de platos puede ser aproximadamente de 10 a 80, preferentemente aproximadamente de 20 a 60, y más preferentemente aproximadamente de 25 a 50. Además, en la columna de destilación, la relación de reflujo puede seleccionarse de, por ejemplo, aproximadamente de 0,5 a 3.000, y preferentemente aproximadamente de 0,8 a 2.000 dependiendo del número teórico de platos anteriormente mencionado, o puede reducirse aumentando el número teórico de platos.

Puede seleccionarse adecuadamente la temperatura y presión de destilación en la columna divisora (columna de destilación). Por ejemplo, en la columna de destilación, la temperatura interior de la columna (normalmente, la temperatura de la parte superior de la columna) puede ajustarse ajustando la presión interior de la columna, y puede ser, por ejemplo, aproximadamente de 20 a 180 °C, preferentemente aproximadamente de 50 a 150 °C, y más preferentemente aproximadamente de 100 a 140 °C. La temperatura de la parte superior de la columna puede establecerse a una temperatura inferior al punto de ebullición del ácido acético dependiendo de la presión interior de la columna (por ejemplo, inferior a 118 °C, preferentemente no superior a 117 °C). La temperatura del fondo de la columna puede establecerse a una temperatura superior al punto de ebullición del ácido acético dependiendo de la presión interior de la columna (por ejemplo, no inferior a 130 °C, preferentemente no inferior a 135 °C).

La cabeza de la primera columna de destilación contiene yoduro de metilo, acetaldehído, y además, acetato de metilo, agua, metanol, ácido acético, una impureza de aldehído o de carbonilo (tal como crotonaldehído o butiraldehído), un yoduro de alquilo C²-¹², un ácido alcano C^3-12 carboxílico, y otros.

[Condensación y separación líquido-líquido]

La cabeza de la primera columna de destilación se enfría y se condensa en una unidad de enfriamiento (condensador), y el condensado resultante de la cabeza puede separarse claramente en una fase acuosa (fase ligera, fase superior) y una fase orgánica (fase pesada, fase inferior) en una unidad de separación de líquidos (decantador). De esta manera, puede mejorarse la separabilidad de la cabeza en la fase acuosa (fase ligera) y la fase orgánica (fase pesada).

Como se ha descrito anteriormente, el acetato de metilo tiene miscibilidad con tanto la fase acuosa (fase ligera) como la fase orgánica (fase pesada). La separación liquido-líquido disminuye a una concentración más alta de acetato de metilo. Así, la concentración de acetato de metilo en la fase orgánica separada (fase pesada, fase inferior) puede ser aproximadamente del 0,5 al 15 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1 al 15 % en peso), preferentemente aproximadamente del 1,5 al 14% en peso (por ejemplo, aproximadamente del 2 al 10% en peso), y más preferentemente aproximadamente del 2 al 8 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 2,5 al 7 % en peso); y la concentración de acetato de metilo en la fase acuosa (fase ligera, fase superior) puede ser aproximadamente del 0,2 al 8,5 % en peso (aproximadamente del 0,4 al 8 % en peso), preferentemente aproximadamente del 0,5 al 7,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,6 al 6 % en peso), y más preferentemente aproximadamente de 0,7 al 5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,8 al 4,5 % en peso) o puede ser aproximadamente del 0,4 al 8 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 1 al 5 % en peso).

Además, la separación líquido-líquido en la fase acuosa y la fase orgánica está algunas veces influida por otros componentes. En la fase orgánica separada (fase pesada), la concentración de yoduro de metilo puede ser, por ejemplo, aproximadamente del 75 al 98 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 76 al 98 % en peso) y preferentemente aproximadamente del 78 al 97 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 80 al 96 % en peso), y la concentración de ácido acético puede ser aproximadamente del 1 al 10 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 2 al 8 % en peso) y preferentemente aproximadamente del 2,5 al 7,5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 3 al 7,5 % en peso). La concentración de agua en la fase orgánica (fase pesada) normalmente no es superior al 1 % en peso. Además, en la fase acuosa (fase ligera), la concentración de agua puede ser aproximadamente del 50 al 90 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 55 al 90 % en peso) y preferentemente aproximadamente del 60 al 85 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 65 al 80 % en peso), y la concentración de ácido acético puede ser aproximadamente del 10 al 40% en peso (por ejemplo, aproximadamente del 12 al 35% en peso) y preferentemente aproximadamente del 13 al 30 % en peso. La suma del porcentaje de todos los componentes en la fase orgánica (fase pesada) es del 100 % en peso, y la de la fase acuosa (fase ligera) es del 100 % en peso.

La concentración de yoduro de hidrógeno en la fase acuosa (fase ligera) es más alta que la de la fase orgánica (fase pesada). Por ejemplo, la concentración de yoduro de hidrógeno en la fase orgánica (fase pesada) es aproximadamente no superior a 70 ppm (por ejemplo, una traza a 60 ppm), mientras que la concentración de yoduro de hidrógeno en la fase acuosa (fase ligera) es aproximadamente de 10 a 1000 ppm (por ejemplo, aproximadamente de 50 a 800 ppm). Por esa razón, la alimentación de la fase acuosa (fase ligera) a la tercera columna de destilación puede mejorar la eficacia de eliminación de yoduro de hidrógeno. Además, la alimentación de tanto la fase acuosa (fase ligera) como la fase orgánica (fase pesada) a la tercera columna de destilación puede mejorar adicionalmente la eficacia de eliminación de yoduro de hidrógeno.

En un ejemplo mostrado en la figura, la fase orgánica (fase pesada) se recircula al reactor 1, y la fase acuosa (fase ligera) se recircula a la primera columna de destilación 3 para el reflujo. La fase orgánica (fase pesada) y/o la fase acuosa (fase ligera) pueden recircularse al reactor 1 o pueden recircularse a la primera columna de destilación 3.

[Segunda destilación]

La primera corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido) normalmente contiene ácido acético y otros componentes (por ejemplo, yoduro de metilo, acetato de metilo, agua y yoduro de hidrógeno) que permanecen sin separación en la primera columna de destilación. La corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido) de la primera columna de destilación normalmente se destila adicionalmente (o deshidrata) en la segunda columna de destilación, y se separa en una cabeza (contenido de bajo punto de ebullición) de la parte superior de la columna, una corriente de fondo (componente de alto punto de ebullición tal como un ácido alcano C^3-12-carboxílico que incluye ácido propiónico) del fondo de la columna, y una corriente de corte lateral (ácido acético purificado) del lado, y puede obtenerse ácido acético producto como la corriente de corte lateral.

En la segunda columna de destilación, no se requiere necesariamente la eliminación del yoduro de hidrógeno por un componente alcalino. Como se ha descrito anteriormente, el agua y el yoduro de hidrógeno normalmente permanecen en la primera corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido). La destilación de la primera corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido) condensa el yoduro de hidrógeno en la segunda columna de destilación. Además, también se produce yoduro de hidrógeno por una reacción de yoduro de metilo con agua como se muestra en la ecuación mencionada anteriormente (3). Así, no solo se concentra el yoduro de hidrógeno junto con agua en la parte superior de la segunda columna de destilación, sino que también el yoduro de hidrógeno es susceptible a ser producido por una reacción de yoduro de metilo con agua en la parte superior de la segunda columna de destilación. Por consiguiente, es preferible añadir un componente alcalino para eliminar el yoduro de hidrógeno y para obtener ácido acético con una alta pureza adicional. Específicamente, en la segunda columna de destilación, la primera corriente de corte lateral puede destilarse en presencia de un componente alcalino (por ejemplo, un hidróxido de metal alcalino como hidróxido potásico), o puede destilarse una mezcla que contiene la primera corriente de corte lateral y el componente alcalino.

El componente alcalino (solución acuosa alcalina) puede añadirse a la corriente de corte lateral o la columna de destilación usando varias vías conectadas a la columna de destilación o una nueva vía. En el ejemplo mostrado en la figura, el componente alcalino puede añadirse a través de al menos una línea de las líneas de adición 57a y 57b. Además, la posición de la línea de alimentación 36 (o parte de adición) y la de la línea de adición 57b a la segunda columna de destilación 5 no están particularmente limitadas. Cada posición puede estar localizada en la parte media de la segunda columna de destilación 5 o por debajo o por encima de la parte media de la misma. En la práctica usual, la posición de adición por la línea de alimentación 36 está prácticamente localizada en o por debajo de la parte media de la segunda columna de destilación 5; la posición de adición por la línea de adición 57b está prácticamente localizada en o por encima de la parte media de la segunda columna de destilación 5. La adición del componente alcalino según una realización tal permite que el yoduro de hidrógeno sea eficazmente neutralizado antes del movimiento o la migración del yoduro de hidrógeno a la parte superior de la columna de la segunda columna de destilación, incluso si el componente alcalino (componente alcalino no volátil) se mueve fácilmente a la parte inferior de la columna de destilación. Así, puede inhibirse eficazmente la concentración de yoduro de hidrógeno en toda la columna de destilación incluyendo no solo la parte inferior de la columna de destilación, sino también la parte superior de la columna de destilación.

En la segunda columna de destilación, la primera corriente de corte lateral puede destilarse en presencia de un componente reactivo que tiene un punto de ebullición más bajo que el del ácido acético y convirtiendo el yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo (al menos un metanol o un derivado del mismo, seleccionado del grupo que consiste en metanol, dimetil éter y acetato de metilo, particularmente, acetato de metilo), además del componente alcalino. El metanol o el derivado del mismo (particularmente, acetato de metilo) puede estar contenido en la primera corriente de corte lateral, y se añade preferentemente mediante (a través de) las líneas de adición 57a, 57b y otras vías. Como se ha descrito anteriormente, la reacción de yoduro de metilo con agua ocurre fácilmente en la parte superior de la columna de destilación, mientras que el componente alcalino se mueve fácilmente a la parte inferior de la columna de destilación. Así, la cantidad del componente alcalino existente en la parte superior de la columna de destilación disminuye algunas veces. La adición del metanol o el derivado del mismo, que tiene un punto de ebullición bajo, en combinación con el componente alcalino puede inhibir la concentración de yoduro de hidrógeno en la parte superior de la columna de destilación con más certeza, y puede eliminar el yoduro de hidrógeno convirtiendo el yoduro de hidrógeno en un yoduro metálico o yoduro de metilo.

El contenido de agua de la primera corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido) normalmente es aproximadamente del 0,3 al 5 % en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,5 al 4 % en peso, preferentemente aproximadamente del 0,7 al 3,5 % en peso, y más preferentemente aproximadamente del 1 al 3 % en peso), y el contenido de acetato de metilo de la misma es aproximadamente del 0,1 al 3% en peso (por ejemplo, aproximadamente del 0,2 al 2,5 % en peso, preferentemente aproximadamente del 0,5 al 2 % en peso, y más preferentemente aproximadamente del 0,7 al 1,5 % en peso). La concentración de agua y la concentración de acetato de metilo de la primera corriente de corte lateral (ácido acético en bruto líquido) también puede usarse para eliminar yoduro de hidrógeno. Específicamente, pueden suministrarse el agua y/o el ácido acético a la corriente de corte lateral o la segunda columna de destilación, junto con la adición del componente alcalino o en lugar de la adición del componente alcalino, para ajustar la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo, para convertir el yoduro de hidrógeno en yoduro de metilo y para eliminar el yoduro de hidrógeno de la misma manera que la primera destilación. En este caso, con el fin de aumentar la eficiencia de la deshidratación, es ventajoso el suministro del acetato de metilo sin la adición de agua.

La cabeza de la parte superior de la columna o la parte superior de la segunda columna de destilación 5 normalmente se condensa en el condensador C4, y el condensado resultante puede devolverse al reactor 1 y/o la segunda columna de destilación 5. Cuando el condensado tiene una cantidad predeterminada de agua y puede formar fases líquidas separadas, el condensado puede separarse en una fase acuosa y una fase orgánica de la misma manera que se ha descrito anteriormente y recircularse al reactor 1, la primera columna de destilación 3 y/o la segunda columna de destilación 5. El agua puede separarse como un componente de bajo punto de ebullición en la segunda columna de destilación 5, y el agua separada puede alimentarse al reactor 1 o un extractor de agua 7. La fracción de punto de ebullición más alto (segundo componente de punto de ebullición más alto) tal como un componente de alto punto de ebullición (por ejemplo, ácido propiónico) puede extraerse del fondo de la columna o la parte inferior de la columna, y si fuera necesario, puede devolverse al reactor 1 o descargarse fuera del sistema. Además, si fuera necesario, la segunda corriente de corte lateral (corriente de ácido acético purificado) puede someterse adicionalmente a una etapa de purificación tal como destilación.

[Separación y eliminación de impurezas]

La realización de la Fig. 1 muestra un procedimiento proporcionado con un sistema de separación y eliminación para eliminar una impureza (una tercera columna de destilación 6, una columna de extracción de agua (extractor de agua) 7 y una cuarta columna de destilación 8). Estos sistemas de separación y eliminación no son necesariamente requeridos. Además, para la separación y eliminación de la impureza, es suficiente que el condensado en el decantador 4 se someta al sistema de separación y eliminación. En el caso en el que el condensado se separe en dos capas líquidas (dos fases líquidas), la fase acuosa (fase ligera) y/o la fase orgánica (fase pesada) pueden someterse al sistema de separación y eliminación. Además, el sistema de separación y eliminación puede adoptar varios procedimientos de separación y eliminación sin limitación al procedimiento anteriormente mencionado.

[Gas de ventilación]

El componente no condensado (componente de gas de ventilación) del condensador puede liberarse del sistema. Si es necesario, el componente no condensado puede recircularse directamente al reactor 1, o puede alimentarse al sistema depurador para separar y recoger un componente útil (tal como yoduro de metilo o ácido acético) del componente no condensado, y el componente útil puede recircularse opcionalmente al reactor 1. Para el sistema depurador, pueden usarse varios procedimientos de separación y purificación, tales como el método PSA (adsorción de oscilación de presión).

Ejemplos

Los siguientes ejemplos están previstos para describir la presente invención en más detalle y de ninguna maneradeben interpretarse como que definen del alcance de la invención.

(Ejemplo comparativo 1)

En un procedimiento continuo de producción para ácido acético mostrado en la Fig. 2, se permitió reaccionar metanol con monóxido de carbono en un reactor de carbonilación, la mezcla de reacción obtenida del reactor se alimentó continuamente a un evaporador al vacío y se separó en un componente de fase de baja volatilidad (un componente del fondo que contiene al menos un catalizador de rodio, yoduro de litio, ácido acético, acetato de metilo, yoduro de metilo, agua y yoduro de hidrógeno) y un componente de fase volátil (un componente de gas licuado, temperatura del líquido: 135 °C) por destilación flash. El componente de fase volátil se alimentó a una primera columna de destilación. No se usaron las líneas de suministro 34b y 35b. Además, el componente de fase volátil incluyó 38,2 % en peso de yoduro de metilo (Mel), 0,3 % en peso de acetato de metilo (MA), 6,5 % en peso de agua (H²O), 5000 ppm (basadas en peso) de yoduro de hidrógeno (Hl) y 54,5 % en peso de ácido acético (en el que el contenido de ácido acético se calculó restando la suma total de componentes distintos del ácido acético del 100 % en peso, lo mismo aplica en lo sucesivo).

A la primera columna de destilación (número de platos: 20, plato de carga: 2° plato desde el fondo), se alimentaron 100 partes en peso del componente de fase volátil, se destilaron a una presión manométrica de 150 KPA, una temperatura del fondo de la columna de 140 °C, una temperatura de la parte superior de la columna de 115 °C y una relación de reflujo de una fase ligera de 3, y se hizo la separación líquido-líquido por enfriamiento y decantación para formar una fase acuosa y una fase orgánica. La fase acuosa (fase ligera, 5 partes en peso) y la fase orgánica (fase pesada, 38 partes en peso) se reciclaron al reactor. La composición (formulación) de la parte superior de la columna de la primera columna de destilación (la composición de la cabeza) fue de la siguiente manera: 63,8 % en peso de yoduro de metilo (Mel), 0,6 % en peso de acetato de metilo (MA), 23,3 % en peso de agua (H²O), 440 ppm de yoduro de hidrógeno (Hl) y 12,3 % en peso de ácido acético. La composición de la fase acuosa (fase ligera) fue de la siguiente manera: 2,6 % en peso de yoduro de metilo (Mel), 0,3 % en peso de acetato de metilo (MA), 67,0 % en peso de agua (H²O), 900 ppm de yoduro de hidrógeno (Hl) y 30,0 % en peso de ácido acético. La composición de la fase orgánica (fase pesada) fue de la siguiente manera: 96 % en peso de yoduro de metilo (Mel), 0,7 % en peso de acetato de metilo (MA), 0,3 % en peso de agua (H²O), 200 ppm de yoduro de hidrógeno (Hl) y 3,0 % en peso de ácido acético.

Del corte lateral de la primera columna de destilación (plato de corte lateral: 4° desde el fondo) y el fondo de la columna, se extrajeron una corriente de corte lateral que contiene ácido acético y una corriente de fondo que contiene un catalizador arrastrado en una proporción de 54 partes en peso y una proporción de 3 partes en peso, respectivamente. La corriente de fondo se recirculó al sistema de reacción. La corriente de corte lateral se alimentó a una segunda columna de destilación para deshidratación y purificación. La composición de la corriente de corte lateral fue de la siguiente manera: 2,9 % en peso de Mel, 0,03 % en peso de MA, 5,3 % en peso de H²O, 970 ppm de Hl y 90,8 % en peso de ácido acético.

El término "partes en peso" de un fluido (por ejemplo, un componente de fase volátil, una fase acuosa (fase ligera) y una fase orgánica (fase pesada), una corriente de corte lateral y una corriente de fondo) indica un caudal por hora (lo mismo aplica en lo sucesivo).

En el procedimiento de reacción continua, se dispusieron las siguientes piezas de prueba sobre el 3° plato desde el fondo (que era el primer plato por encima del plato de carga de la primera columna de destilación), el plato más inferior de la columna (que era el primer plato por debajo del plato de carga), y el 19° plato desde el fondo (que era la parte superior de la columna). Después de dejar durante 100 horas, cada pieza de prueba se examinó para una prueba de corrosión. Se midió el peso de cada pieza de prueba antes y después de la prueba de corrosión para determinar una cantidad de corrosión. Basándose en la cantidad de corrosión medida (disminución en peso) y el área de la pieza de prueba, la velocidad de corrosión (disminución en el espesor) de la pieza de prueba por año se convirtió en un espesor (mm) y se mostró en la unidad "mm/Y".

[Pieza de prueba]

HB2: fabricada por Oda Koki Co., Ltd, HASTELLOY B2 (aleación basada en níquel)

HC: fabricada por Oda Koki Co., Ltd, HASTELLOY C (aleación basada en níquel)

SUS316L: fabricada por Umetoku lnc., SUS 316 Baja en Carbono (acero inoxidable)

(Ejemplo comparativo 2)

La prueba de corrosión se llevó a cabo de la misma manera que el Ejemplo comparativo 1, excepto que la mezcla de carga (componente de fase volátil) se ajustó a una concentración de agua del 4 % en peso y entonces se alimentó a la primera columna de destilación y que la relación de reflujo en la primera columna de destilación y las cantidades de la fase ligera y la fase pesada recirculadas al sistema de reacción se cambiaron dependiendo de la concentración de agua.

La composición del componente de fase volátil fue de la siguiente manera: 38,5 % en peso de Mel, 0,3 % en peso de MA, 4,0 % en peso de H²O, 5000 ppm de HI y 56,7 % en peso de ácido acético. Además, la destilación se llevó a cabo en una relación de reflujo de fase ligera de 5, y la fase ligera (3,3 partes en peso) y la fase pesada (38,5 partes en peso) se recircularon al sistema de reacción. La composición de la parte superior de la columna de la primera columna de destilación (la composición de la cabeza) fue de la siguiente manera: 64,3 % en peso de Mel, 0,6 % en peso de MA, 23,3 % en peso de H²O, 470 ppm de HI y 11,8 % en peso de ácido acético. La composición de la fase acuosa (fase ligera) fue de la siguiente manera: 2,6 % en peso de Mel, 0,3 % en peso de MA, 68,0 % en peso de H²O, 1200 ppm de HI y 29,0 % en peso de ácido acético. La composición de la fase orgánica (fase pesada) fue de la siguiente manera: 96 % en peso de Mel, 0,7 % en peso de MA, 0,3 % en peso de H²O, 90 ppm de Hl y 3,0 % en peso de ácido acético. De la primera columna de destilación, se extrajeron una corriente de corte lateral que contenía ácido acético y una corriente de fondo en una proporción de 55,2 partes en peso y una proporción de 3 partes en peso, respectivamente. La composición de la corriente de corte lateral fue de la siguiente manera: 2,6 % en peso de Mel, 0,04 % en peso de MA, 2,8 % en peso de H²O, 820 ppm de Hl y 93,6 % en peso de ácido acético. La composición de la corriente de fondo fue de la siguiente manera: 0 % en peso de Mel, 0,03 % en peso de MA, 2,6 % en peso de H²O, 800 ppm de Hl y 97,1 % en peso de ácido acético. La temperatura de la parte superior de la columna de la primera columna de destilación fue de 115 °C, y la temperatura del fondo de la columna de la misma fue la misma que en el Ejemplo comparativo 1.

(Ejemplo comparativo 3)

La prueba de corrosión se llevó a cabo de la misma manera que el Ejemplo comparativo 2, excepto que la mezcla de carga (componente de fase volátil) se ajustó a una concentración de acetato de metilo del 10 % en peso y entonces se alimentó a la primera columna de destilación y que la relación de reflujo en la primera columna de destilación y las cantidades de la fase ligera y la fase pesada recirculadas al sistema de reacción se cambiaron dependiendo de la concentración de acetato de metilo. Sin embargo, la mezcla de carga (componente de fase volátil) tuvo una pobre separación líquido-líquido en la fase ligera y la fase pesada. Estas fases formaron una fase mezclada o una fase, y los resultados hicieron que la operación fuera inestable después de varias horas. Así, fue imposible operar la operación del procedimiento durante un largo periodo de tiempo.

(Ejemplos 1 a 4)

La prueba de corrosión se llevó a cabo de la misma manera que el Ejemplo comparativo 1, excepto que la mezcla de carga (componente de fase volátil) que tenía las concentraciones apropiadas de acetato de metilo y de agua en cada Ejemplo se alimenta a la primera columna de destilación y que la relación de reflujo en la primera columna de destilación y las cantidades de la fase ligera y la fase pesada recirculadas al sistema de reacción se cambiaron dependiendo de las concentraciones de acetato de metilo y de agua.

Las condiciones de operación en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos se muestran en la Tabla 1. Los resultados de la prueba de corrosión se muestran en la Tabla 2. La unidad de valores numéricos en la Tabla 2 es la velocidad de corrosión "mm/Y".

[Tabla 1]

________________________________Tabla 1______________________________

Partes en ______ Ejemplos comparativos________________________ Ejemplos peso 1 2 3 1 2 3 4 (ppm para

HI)

Caudal 100 100 100 100 100 100 100 Mel 38,2 38,5 38 38 38,5 37 36 Alimentación ^{MA 0,3 0,3 10}

^{0,5 1 4,2}

^7,2 _{Agua 6,5 4 4 4 4 1,2 2} Hl 5000 5000 200 4000 2000 600 300 AC 54,5 56,7 47,6 57,1 56,3 57,4 54,7 Caudal 54 55,2 43,5 55,2 55,2 54,2 51,6 Mel 2,9 2,6 2,3 1,7 4,0 3,1 2,3 Corte MA 0,03 0,04 2,6 0,06 0,21 1,26 1,6 lateral Agua 5,3 2,8 2,8 2,8 2,7 0,7 1,2 Hl 970 820 traza 290 90 20 5 AC 90,8 93,6 91,5 94,7 92,7 94,5 94,8 Partes en Ejemplos comparativos Ejemplos peso 1 2 3 1 2 3 4 (ppm para

___ Hl)___

Caudal 58 58,3 68,5 58,3 58,3 49,2 62,2 Parte Mel 63,8 64,3 54,9 64,3 63,3 72,2 57,4 superior MA 0,56 0,56 14,79 0,93 1,76 7,63 12,36 de la Agua 23,3 23,3 22,6 23,3 23,4 11,9 20,9 columna Hl 440 470 traza 240 70 70 7 AC

12,3

11,8 7,8 11,5

11,5

8,2

9,4 Caudal 3 3 3 3 3 3 3 Mel 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,1 0,0 Fondo de la MA 0,03 0,03 0,17 0,17 0,17 1,20 1,18 columna Agua 5,3 2,6 2,6 2,6 2,6 0,6 1,14

Hl 440 470 300 290 90 20 5 AC 94,6 97,3 96,3

97,2

97,0

98,1

97,7 Caudal 15 16,5 15 16,5 16,5 6,4 16,8 Mel 2,6 2,6 4 2,6 3,5 3,5 5,1 Reflujo ^{MA 0,3 0,3 8,3 0,5 0,9 4,3 7,9}

_{Agua 67 68 85 68 68,2 79 69,1} Hl 900 1200 traza 710 250 70 20 AC 30,01

28,98 2,7 28,83 27,4

13,18

17,9 Caudal 5 3,3 3,0 3,3 3,3 0,80 1,40 Fase Mel 2,6 2,6 4 2,6 3,5 3,5 5,1 superior MA 0,3 0,3 8,3 0,5 0,9 4,3 7,9 (fase Agua 67 68 85 68 68,2 79 69,1 ligera) Hl 900 1200 traza 710 250 70 20

AC 30,0 29,0 2,7 28,8 27,4 13,2 17,9 Caudal 38 38,5 50,5 38,5 38,5 42 44 Fase Mel 96 96 73 96 94 84 79 inferior MA 0,7 0,7 17,1 1,15 2,2 8,2 14,2 (fase Agua 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,9 pesada) Hl

110

90

traza 50 40

traza traza AC 3,0 3,0 9,6 2,5 3,4 7,4 5,9

[Tabla 2]

Tabla 2

Posición de Ejemplos comparativos Ejemplos _{Pieza de}

la pieza de

_prueba prueba 1 2 3 1 2 3 4 Parte Zr 0,00 0,00 - 0,00 0,00 0,00 0,00 superior de HB2 0,1 0,09 - 0,06 0,05 0,02 0,01 la columna HC 0,22 0,18 - 0,12 0,09 0,05 0,02 (19° plato) SUS 316L 0,54 0,3 - 0,23 0,18 0,06 0,03 Zr 0,00 0,00 - 0,00 0,00 0,00 0,00 Plato de HB2 0,23 0,18 - 0,07 0,05 0,01 0,01 carga 1 HC 0,51 0,42 - 0,18 0,09 0,04 0,02 SUS 316L No probado No probado - 0,51 0,22 0,06 0,04 Zr 0,00 0,00 - 0,00 0,00 0,00 0,00 Fondo HB2 0,27 0,09 - 0,06 0,06 0,04 0,02 (Plato de HC 0,6 0,21 - 0,11

carga - 1) 0,1 0,05 0,03 SUS 316L No probado 0,6 - 0,4 0,24 0,08 0,05

El Ejemplo comparativo 3 no logró operar el aparato de forma estable, y no pudo evaluarse la corrosión.

Como se evidente de la Tabla 1 y en la Tabla 2, en el Ejemplo comparativo 1, la corrosión se desarrolló en la totalidad de la columna de destilación. En el Ejemplo comparativo 2, debido a que una zona concentrada de yoduro de hidrógeno se transfirió por encima del plato de carga debido a una concentración más baja de agua en la mezcla de carga (componente de fase volátil), la corrosividad del fondo disminuyó; mientras que debido a una baja concentración de acetato de metilo en la mezcla de carga (componente de fase volátil), la corrosión se desarrolló por encima del plato de carga. En el Ejemplo comparativo 3, aunque mejoró la corrosividad de la totalidad de la columna, el condensado (líquido extraído) de la cabeza de la parte superior de la columna tuvo una separación líquido-líquido marcadamente baja, de modo que la columna de destilación no pudo operar de forma estable durante un largo periodo de tiempo. En el Ejemplo 1, debido a una alta concentración de acetato de metilo en la mezcla de carga (componente de fase volátil), se permitió que el acetato de metilo reaccionara eficazmente con yoduro de hidrógeno. En particular, la pieza de prueba "HB2" mostró una resistencia a la corrosión relativamente excelente en la totalidad de la columna. En el Ejemplo 2, debido a una concentración de acetato de metilo más alta en la mezcla de carga (componente de fase volátil), la pieza de prueba "HB2" mostró un nivel de resistencia a la corrosión sustancialmente completo (velocidad de corrosión: no más de 0,05 mm/Y). En los Ejemplos 3 y 4, debido a una concentración adicional más alta de acetato de metilo en la mezcla de carga (componente de fase volátil), cada una de las piezas de prueba "HB2", "HC" y "SUS316L" mostró una resistencia a la corrosión completa independiente del cambio de la concentración de agua.

Aplicabilidad industrial

Según la presenté invención, debido a que la concentración de agua y la concentración de acetato de metilo en la columna de destilación se ajustan o se controlan, la cabeza de la columna de destilación puede condensar para formar una fase acuosa y una fase orgánica, mientras que se previene la corrosión de la columna de destilación debida al yoduro de hidrógeno. Así, la presente invención permite ventajosamente la producción industrial continua de ácido acético.

Descripción de números de referencia

1 ... Reactor

2 ... Evaporador instantáneo

3 ... Primera columna de destilación (columna divisora)

4 ... Decantador

5 . Segunda columna de destilación

34a, 34b, 35a, 35b . Línea de suministro

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para la producción de ácido acético, que comprende:

destilar una mezcla que contiene yoduro de hidrógeno, agua, yoduro de metilo, ácido acético y acetato de metilo para formar una cabeza de vapor que contiene un componente de punto de ebullición más bajo; y

condensar la cabeza de vapor para formar fases líquidas separadas,

en el que la mezcla contiene una cantidad efectiva de agua en una concentración de no más del 5 % en peso y acetato de metilo en una concentración del 0,5 al 9 % en peso, y se separa, en la etapa de destilación, en la cabeza de vapor que contiene yoduro de metilo, una corriente de corte lateral líquida que contiene ácido acético, y una corriente de fondo líquida que contiene ácido acético.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla tiene una concentración de acetato de metilo de 0,07 a 1,2 mol/l y una concentración de agua de 0,28 a 2,8 mol/l, y se destila continuamente.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la mezcla contiene del 0,5 al 4,5 % en peso de agua y del 0,5 al 8 % en peso de acetato de metilo, y se somete a la etapa de destilación.

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la mezcla contiene además dimetil éter.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la mezcla se alimenta a una columna de destilación desde una posición intermedia o inferior de la columna de destilación en altura.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que se forma una zona que tiene una alta concentración de agua dentro de una columna de destilación en una posición superior a una posición en la que la mezcla se alimenta a la columna de destilación,

en la zona que tiene la alta concentración de agua, se permite que el yoduro de hidrógeno reaccione con el acetato de metilo para producir yoduro de metilo y ácido acético, y

la destilación proporciona la cabeza de vapor que contiene el yoduro de metilo resultante.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se permite que el metanol reaccione continuamente con monóxido de carbono usando un catalizador que contiene un metal del grupo VIII de la tabla periódica, un yoduro iónico (tal como yoduro de litio) y yoduro de metilo en presencia de agua,

el producto de reacción se separa en un componente de fase de baja volatilidad y un componente de fase volátil por una destilación flash,

el componente de fase volátil como la mezcla se destila para formar la cabeza de vapor que contiene yoduro de metilo, la corriente de corte lateral líquida que contiene ácido acético y la corriente de fondo líquida que contiene ácido acético, y

la cabeza de vapor se condensa para formar una fase acuosa y una fase orgánica,

y en el que el componente de fase volátil se destila mientras se ajusta a una concentración de agua de una cantidad efectiva y no más del 5 % en peso y una concentración de acetato de metilo del 0,5 al 9 % en peso en una atmósfera de destilación del componente de fase volátil en términos de un condensado o forma líquida.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, metanol y dimetil éter y, si fuera necesario, agua, se añade al componente de fase volátil como la mezcla o una atmósfera de destilación del mismo como la mezcla para ajustar las concentraciones de agua y acetato de metilo, y se destila el componente de fase volátil resultante.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que se forma una atmósfera de destilación de un componente de fase volátil en la columna de destilación a una altura igual o superior a un sitio de alimentación del componente de fase volátil.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la mezcla contiene del 1 al 4,3 % en peso de agua y del 0,8 al 7,5 % en peso de acetato de metilo, y se somete a la etapa de destilación.

11. procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la mezcla tiene una concentración de yoduro de hidrógeno de 100 a 10000 ppm, y se somete a una destilación para formar la corriente de corte lateral que tiene una concentración de yoduro de hidrógeno de 1 a 350 ppm.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que las fases líquidas separadas son una fase inferior y una fase superior, la fase inferior tiene una concentración de acetato de metilo del 1 al 15 % en peso, y la fase superior tiene una concentración de acetato de metilo del 0,4 al 8 % en peso.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1,2, 4 a 9, 11 y 12, en el que la concentración de acetato de metilo en la mezcla es del 0,5 al 8 % en peso.