改進的醋酸提純方法
2023-07-15 06:01:36
專利名稱：改進的醋酸提純方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓甲醇羰基合成醋酸的提純方法，特別涉及低壓甲醇羰基化合成醋酸技術中催化劑組成向高主催化劑濃度、高碘甲烷濃度、高醋酸甲酯濃度、低水濃度趨勢發展的改進的醋酸提純方法。
背景技術：
醋酸是重要的化學中間體和化學反應用溶劑。以一氧化碳和甲醇為原料，用羰基合成法生產醋酸。自從美國孟山都公司開發了低壓甲醇羰基合成醋酸的生產工藝後，低壓甲醇羰基合成醋酸技術成為目前世界上生產醋酸的主要方法。
目前，低壓甲醇羰基合成醋酸的生產工藝設備，見
圖1，主要包括反應器1，精製系統的四個塔(脫輕塔2、脫水塔3、脫重塔4、廢酸塔5)，及滌氣塔6，蒸餾塔冷凝液槽7。甲醇預熱後與一氧化碳、催化劑等加入反應器1底部，在一定溫度和壓力下反應，反應後於反應器1的上部側線引出反應液，減壓使反應產物與含催化劑的母液分離，後者返回反應器1(反應器1排出的氣體含有一氧化碳、碘甲烷、氫、甲烷送入滌氣塔6)。含粗醋酸、輕餾分的反應混合液以氣相進入精製系統的第一個塔-脫輕塔2，脫出輕餾分，塔頂的氣體經蒸餾塔冷凝液槽7則進入滌氣塔。脫輕塔2的釜液為含水粗醋酸，被送到脫水塔3，脫水塔3底部的無水粗醋酸再被送入脫重塔4。從脫重塔4上部側線引出成品酸；脫重塔4底部餾分中的醋酸最後被送到第四個塔是廢酸塔5，以回收利用。三個塔與反應器1排出的氣體匯總後的組成為CO 40～80％，其餘20～60％為H2、CO2、N2、O2以及微量的醋酸、碘甲烷，隨著催化劑的組成改變一方面水在催化劑中含量降低；另一方面醋酸甲酯和碘甲烷在催化劑中含量增加。再則，無機碘鹽穩定劑在閃蒸過程中抑制水的蒸發，促進醋酸、醋酸甲酯和碘甲烷的蒸發。兩方面的作用使得進脫輕塔2中醋酸甲酯和碘甲烷的含量明顯增加，醋酸甲酯含量在5～6％(wt)，碘甲烷含量在35～50％(wt)，使得該塔內部氣相中醋酸甲酯和碘甲烷濃度提高、塔頂回流的流體中醋酸甲酯和碘甲烷也明顯增加，造成從脫輕塔2抽出的初產物醋酸，雖然含水降低但醋酸甲酯和碘甲烷的量明顯增加，導致了脫水塔3的出料和進料物流中含醋酸甲酯和碘甲烷增加，尤其是塔頂回流物中醋酸甲酯和碘甲烷含量增加，導致了該塔產品被醋酸甲酯和碘甲烷汙染，所以在催化劑變化的前提下，提純醋酸的工藝也需要有新的改進。
在這種由甲醇羰基製備醋酸的方法，已公開了通過減少羰基化反應器中的水量可降低副產物(二氧化碳和丙酸)的量。另外，建議通過減少反應器中的水量來簡化得到醋酸產品的純化方法。然而，當羰基化反應器中的水量減少時，在副產的微量雜質中含有一些組份，這些組份的量隨著醋酸產量的增加而增加，並且這些組份降低了醋酸產品的質量。
BP、大賽路對醋酸的提純流程作了研究，進行了提純工藝的改進，BP在專利CN93108283中表述了採用單一精餾區的技術來適應反應液中催化劑的改變而大賽路在專利CN96190401中在第一蒸餾塔控制傾析器分層的溫度和在物料中加水改造醋酸提純流程。
從控制丙酸副產量和轉移反應形成的二氧化碳副產物量的角度出發，該羰基反應液中所含的水的濃度最好較低。然而，當減少該羰基反應液中所含的水的濃度時，降低了該脫輕塔頂部傾析器中液體可分離性，並且在較短時間內就停止了分離。其結果是，由於減少了其水的濃度，當該羰基反應液中所含的水的濃度較高時，通過回流到脫輕塔頂部而帶到其中的雜質容易混入從該脫輕塔底部或靠近其底部側餾分分離出的粗醋酸中。
專利CN96190401中在脫輕塔的塔頂氣相冷凝後設置了傾析器8，以使塔頂氣相冷凝後在傾析器8分離出氣相，然後分離出兩個液相，一相主要含有甲基碘，另一相主要含有水。其中溶有許多雜質的甲基碘相作為低沸點循環液流抽出，但當分離停止後，一部分含有這些雜質的液體作為回流液被加入到脫輕塔中，因此這些雜質容易混入到醋酸中。
另外，目前的提純工藝，在脫輕相步驟中，溶液中I-濃度比較高，轉化成碘甲烷不夠充分，會汙染進入脫水塔的物流，對後續的脫水步驟和脫重相步驟汙染，影響到提純的效果。
還有，目前的提純工藝是從脫重塔的側線出料的，出料溫度為140℃，而醋酸儲存需要溫度是38℃以下，這樣側線採出產品冷卻需要的能耗很高。而對於大型化工生產企業來說，節能是非常重要的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種改進的低壓甲醇羰基合成醋酸提純方法，可以適應低壓甲醇羰基化合成醋酸技術的催化劑組成任何一個變化範圍，尤其是高碘甲烷濃度、高醋酸甲酯濃度、低水濃度催化劑體系。其通過降低進入脫輕塔初產物粗醋酸雜質含量，把純化能耗控制在較低的程度，提高醋酸的產率。
本發明的改進的醋酸提純方法，包括現有提純工藝中的脫輕相步驟、脫水步驟、脫重相步驟，其中在脫輕相步驟前增加一吸收和汽提步驟，通過閃蒸產生含醋酸45-55％的初醋酸先進入到該吸收和汽提步驟中，與進入吸收和汽提步驟中的吸收液一起進行吸收和汽提；吸收和汽提後形成的氣相物料進入脫輕相步驟，而形成的液相物料返回反應系統。
在本發明中，所述吸收和汽提步驟在沸騰狀態下進行，通過加入蒸汽量和控制吸收溫度來保持重相物料的濃度和流量。
在整個吸收和汽提步驟中，吸收液的流量為含45-55％醋酸的初醋酸流量的1-10wt％。
上述吸收和汽提步驟是在一個多動能塔內進行，所述吸收液從塔頂加入，通過汽液在塔內件上的接觸，吸收了含醋酸45-55％的初醋酸中夾帶的一些含碘雜質和水。氣相出料從塔頂出，重相物料由塔底返回反應系統。所述多功能塔具有1-5個理論級數。
吸收液是一外加物料，其可以是脫輕相步驟中底部出口的溼醋酸或者是脫輕相步驟中經過傾析後所產生的含水的稀醋酸或者是脫水步驟中經過冷凝後的含水的稀醋酸。
為了使得微量的I-離子轉化成碘甲烷，在本發明的脫輕相步驟中添加產品醋酸量的0.05-0.15wt％的甲醇；在該脫輕相步驟中還包含一傾析步驟，脫輕相步驟所產生的含水和醋酸為主的低密度相以及含碘甲烷和醋酸甲酯為主的高密度相的混合相通過冷凝後進入傾析步驟進行分層，分為含水和醋酸為主的低密度相以及含碘甲烷和醋酸甲酯為主的高密度相，所述低密度相保持傾析步驟的回流後，其餘回反應系統；而高密度相返回反應系統。
在傾析步驟中，保持溫度在28-36℃，以符合提純的要求並充分降低能耗。
上述脫輕相步驟主要是分離出初醋酸中幾乎全部的醋酸甲酯和碘甲烷以及大部分的水，使得溼醋酸中含有ppb級濃度的碘甲烷和ppm級的醋酸甲酯，以及3％以上的水，該脫輕相步驟在一脫輕塔進行，所述氣相物料進入脫輕塔的中上部，該脫輕塔含有精餾塔的提留段和精餾段，其中氣相物料進口以上為精餾段，以下為提留段。
本發明中的脫輕塔具有15-30個理論級數，其中精餾段具有5-15個理論級數，提留段具有10-25理論級數。
在本發明中，甲醇在脫輕塔中的加入位置，直接影響了脫輕相步驟所得溼醋酸的純度，這個甲醇加入位置太靠近塔釜，則甲醇與醋酸生成的醋酸甲酯和未反應的甲醇帶入溼醋酸，影響產品純度。甲醇位置太靠近氣相物料進口，則甲醇與I-離子接觸時間不足，造成I-離子轉化成碘甲烷不夠充分而汙染溼醋酸以及進一步汙染產品，因此，甲醇加入的位置是在提留段的中間位置，即離開塔釜4-8個理論級數的位置。
同時在傾析步驟中保持加水，加水量等於反應系統中副反應使用的水量、產物和副產物帶走的水量的總量減去原料帶入的水量。
在本發明的脫水步驟中，保持回流物流的溫度在30-50℃。
本發明的脫水步驟是在一脫水塔內進行的，該脫水塔分為精餾段和提留段，並具有25-35個理論級數，其中所述溼醋酸進料口以上為精餾段，具有10-15個理論級數；以下為提留段，具有10-20個理論級數。
在脫水步驟中，甲醇的加入量為醋酸產出量的0.05-0.1wt％，其加入的位置位於提留段的中間位置。且允許上下變動1個理論級數。
在上述脫水步驟中，通過調節所述脫水塔塔底再沸器的熱量和回流的流量，保證脫水後得到的乾醋酸中水含量小於600ppm、醋酸甲酯含量小於100ppm、碘甲烷含量小於20ppb。而對乾醋酸中水、醋酸甲酯、碘甲烷的濃度控制是本發明的脫重塔技術改進的關鍵所在。
本發明中，脫重相步驟直接從塔頂冷凝液儲槽採出產品醋酸，其採出的產品醋酸溫度小於50℃。這主要是因為進入脫重相步驟中的乾醋酸除丙酸和I-離子外，已經滿足醋酸產品的標準，所以不需要像公開的文獻上所描述的那樣從脫重塔的塔上部側線出料，這個改進可以改善脫重塔設備結構和降低能耗。
由於從塔側線採出產品醋酸的溫度為140℃左右，而醋酸儲存需要溫度是38℃以下。這樣側線採出產品冷卻需要的能耗是塔頂冷凝液儲槽採出產品的8.5倍，因此本發明比現有技術節能。
同時，產品從側線採出，塔的回流量需要有兩部分組成，產量和塔精餾需要的回流量，在採出口上下存在回流液量的巨大變化，產品從塔頂冷凝液儲槽採出，塔的回流只要塔精餾需要的回流量。產品從塔頂冷凝液儲槽採塔的回流量小，塔的設計簡單。
為了保證精餾的效果。本發明中，脫重相步驟所使用的脫重塔具有30-45個理論級。
本發明的整個提純過程的工作壓力在表壓0或加壓。
本發明的改進的低壓甲醇羰基合成醋酸提純方法，可以適應低壓甲醇羰基化合成醋酸技術的催化劑組成任何一個變化範圍，尤其是高碘甲烷濃度、高醋酸甲酯濃度、低水濃度催化劑體系。通過與之相應的工藝流程，使合成醋酸的反應產率提高，反應的副產物更少，同時改善設備，降低能耗。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。
圖1是孟山都低壓甲醇羰基化製取醋酸的裝置示意圖。圖中1為反應系統；2為脫輕塔；3為脫水塔；4為脫重塔；5為廢酸塔；6為滌氣系統；7為蒸餾塔冷凝液槽。
圖2是改進的低壓甲醇羰基化製取醋酸的提純裝置示意圖。圖中2-脫輕塔；3-脫水塔；4-脫重塔；5-廢酸塔；6-尾氣系統；7、15-蒸餾塔冷凝液槽；8-多功能塔；9、12、13、17、18-塔底再沸器；10、14、16塔頂冷凝器；11-傾析器。
具體實施例方式
為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。下面結合具體的生產工藝流程，詳細說明本發明。
參看圖2，一種改進的低壓甲醇羰基合成醋酸提純裝置，包含多功能塔8、脫輕塔2、脫水塔3、脫重塔4、廢酸塔5、滌氣系統6、傾析器11、蒸餾塔冷凝液儲槽7、15、塔底再沸器9、12、13、17、18、塔頂冷凝器10、14、16。
從閃蒸槽通過閃蒸產生含醋酸約50％的初醋酸19通過管道接至多動能塔8上的初醋酸進口，在多功能塔8的塔頂連接一吸收液管道和一氣相物料管道，吸收液41從吸收液管道加入多功能塔8，氣相物料管道20接至脫輕塔2；在多功能塔8底部設置一液相物料管道44接至反應系統。並在多功能塔8底部接一塔底再沸器9。
在脫輕塔2的下部接一輸送甲醇43的甲醇管道，脫輕塔2頂部的通過一塔頂冷凝器10及管道22、23接傾析器11；脫輕塔2底部的溼醋酸輸送管道接至脫水塔3的中部。
在傾析器11上設置一進水管42，以保持加水。傾析器11的回流物料管道24連接脫輕塔2的回流口26和通過管道27連接反應系統45。重相物料管道25接反應系統45。在脫輕塔2底部接一塔底再沸器12。
脫水塔3的塔頂設置有通過管道29、30連接的冷凝器14和冷凝液儲槽15，冷凝液儲槽15的冷凝液管道31連接脫水塔3的回流口32和通過管道33接反應系統45。脫水塔3上的甲醇進口位於脫水塔3中提留段的中間位置。在脫水塔3底部接一塔底再沸器13。脫水塔3底部的乾醋酸輸送管道接脫重塔4。
脫重塔4的塔頂設置有通過管道40連接的冷凝器16和冷凝液儲槽7，冷凝液儲槽7的冷凝液管道37連接脫水塔4的回流口38和和產品採出口36。在脫重塔3底部接一塔底再沸器17和通過循環管道34接廢酸塔5，在廢酸塔5的塔底接一塔底再沸器18和一排放管35。
傾析器11、冷凝液儲槽15、7通過管道與滌氣系統6連接。
甲醇和CO在反應器中在催化劑作用下生成醋酸，在閃蒸槽通過閃蒸產生含醋酸約50％的初醋酸19。按照本發明的提純技術，19不直接進入文獻所說的脫輕塔2，先進入一個多功能塔8。這個多功能塔8集吸收和汽提的功能吸收液41從塔頂的加入，通過汽液在塔內件上的接觸，吸收了初醋酸19中夾帶的一些含碘雜質和水，塔底再沸器9通過保持沸騰狀態、控制加入再沸器的蒸汽量和控制多功能塔8的塔釜溫度來保持出重相物料管道44輸出的塔物料中組分的濃度和流量。多功能塔8塔頂通過氣相物料管道20輸出氣相物料。
這個多功能塔8的吸收液41是外加的一股物料，而不是這個塔系統本身產生的液體。這個吸收液可以是脫輕塔2底部出口的溼醋酸21，也可以脫輕塔2頂部傾析器11所產生的含水的稀醋酸，也可以是脫水塔3冷凝液槽15中的含水的稀醋酸。這個吸收液41的流量是物料19的1％～10wt％。
這個多功能塔8可以是填料塔和板式塔，不管何種形式塔，這個塔具有1～5個理論級數，優選2～3個理論級數。
從多功能塔8出來的氣相物料，通過氣相物料管道20進入脫輕塔2的中上部。脫輕塔2有別於M.J.Howard等人1993年在《Catal.Today》18(1993)325-354中「C1 to acetylscatalysis and process」所說的脫輕塔。其改進之處在於本發明的塔氣相物料的進口在塔的中上部，而不是底部；本發明脫輕塔含有提留段和精餾段，氣相物料管道20進料口以上為精餾段，在氣相物料管道20進口以下為提留段；本發明脫輕塔的功能是分離出初醋酸19中幾乎全部的醋酸甲酯和碘甲烷以及大部分的水，使得溼醋酸21中含有ppb級濃度的碘甲烷和ppm級的醋酸甲酯，以及3％以下的水；本發明在脫輕塔中添加甲醇，使得微量的I-離子轉化成碘甲烷，而不是《化工百科全書》中所說的只在脫水塔3中添加甲醇。其中，甲醇的加入量為產品醋酸量的0.05～0.15％。
脫輕塔2可以是填料塔和板式塔，不管何種形式塔，脫輕塔具有15～30個理論級數，優選20～25個理論級數。脫輕塔2分為精餾段和提留段，其中精餾段具有理論級數為5～15，優選5～10個理論級數，提留段具有理論級數為10～25，優選10～15個理論級數。
脫輕塔2塔頂保持回流，回流採用低密度相。
脫輕塔2頂部設有一個傾析器11，控制內部溫度使得傾析器內產生分層，分為含水和醋酸為主的低密度相以及含碘甲烷和醋酸甲酯為主的高密度相。有文獻(專利CN96190401)提出這個溫度控制在-20～40℃。但是實驗發現，本發明的塔頂冷凝器10及管道23輸送的物料在傾析器11中、在溫度低於-18℃以下時發生固化。本發明發現傾析器11內部溫度控制在28～36℃，這個分層效果已經符合提純的需要，更低的溫度將浪費更多的能耗。
在傾析器11通過進水管42接入水，加水量等於根據反應器中副反應使用的水量、產物和副產物帶走的水量的總量減去原料帶入的水量。提高了該脫輕塔頂部傾析器中液體可分離性，減少雜質容易混入到從該脫輕塔底部或靠近其底部側餾分分離出的粗醋酸中。
傾析器11中除保持塔2回流物流2之外，其餘回反應器。
甲醇43在脫輕塔2中的加入位置，直接影響了溼醋酸21的純度。這個甲醇43加入位置太靠近塔釜，則甲醇與醋酸生成的醋酸甲酯和未反應的甲醇帶入溼醋酸21，影響產品純度。這個甲醇43加入位置太靠近加料口，則甲醇與I-離子接觸時間不足，造成I-離子轉化成碘甲烷不夠充分而汙染溼醋酸21進一步汙染產品。這個甲醇43加入的位置應該是在提留段的中間位置即離開塔釜4～8個理論級數的位置，本發明實施採用是5～6個理論級數的位置。
溼醋酸21進入脫水塔3的中部，脫水塔3頂部設冷凝器14和冷凝液儲槽15。保持塔頂回流口32回流，其餘含水醋酸和雜質等的物流通過管道33回反應系統45。控制冷凝器14的冷量，保持回流溫度在30～50℃。
通過調節塔底再沸器13的熱量和回流的流量，保持乾醋酸28中水含量小於600ppm、醋酸甲酯含量小於100ppm、碘甲烷含量小於20ppb。
脫水塔3可以是填料塔和板式塔，不管何種形式塔，這個塔具有25～35個理論級數，優選23～28個理論級數。脫水塔3分為精餾段和提留段，其中精餾段(進料21以上)具有理論級數為10～15，優選11～13個理論級數，提留段(進料21以上)具有理論級數為10～25，優選12～15個理論級數。
按《化工百科全書》(1991年4版第二卷719頁)中「醋酸及其衍生物」一文，脫水塔3依舊可以加入適當的甲醇，這已是公知的知識，不是本發明所專有。本發明強調的是這個加入是脫水塔3提留段的中間位置，容許上下變動1個理論級數。這個加入量可以是醋酸產出量的0.05～0.1％wt。
本發明還需要強調，對於脫水塔3底部物流乾醋酸28中水、醋酸甲酯、碘甲烷的濃度控制是對脫重塔4技術改進的關鍵。
經過提純，脫水塔3底部乾醋酸28中水、醋酸甲酯、碘甲烷的濃度已經滿足產品質量的要求，乾醋酸28中不能達到產品質量要求的是丙酸，這個雜質和可能不符合產品質量標準I-離子，在脫重塔4和廢酸塔5中脫除，I-離子的脫除依靠的是乾醋酸28中添加KOH。這個在《化工百科全書》(1991年4版第二卷719頁)中「醋酸及其衍生物」一文也已經有敘述，是個公知的知識。
本發明的改進是通過多功能塔8的增加、脫輕塔2的技術改進和添加甲醇以及脫水塔3的技術改進和控制要求，使得進脫重塔4的乾醋酸28除丙酸和I-離子外，已經滿足醋酸產品的標準，所以脫重塔4不需要象公開的文獻上所描述的那樣從塔上部側線出料，而是直接從塔頂冷凝液儲槽7採出產品。這個改進可以改善脫重塔4設備結構和降低能耗。
塔頂冷凝液儲槽7採出的溫度為小於50℃，而從塔側線採出溫度是140℃左右，醋酸儲存需要溫度是38℃以下。側線採出產品冷卻需要的能耗是塔頂冷凝液儲槽7採出產品的8.5倍，在大型化工生產來說，節能是非常重要的。
同時，產品從側線採出，塔的回流量需要有兩部分組成產量和塔精餾需要的回流量，在採出口上下存在回流液量的巨大變化，產品從塔頂冷凝液儲槽7採出，塔的回流只要塔精餾需要的回流量。產品從塔頂冷凝液儲槽7採塔的回流量小，塔的設計簡單。
當然，對於脫重塔4，需要有理論級數的保證才有精餾的效果保證。要求脫重塔4有30～45個理論級，優選35～40個理論級。
整個提純系統工作壓力在表壓0或加壓，優選微加壓100～200kpa。
實施例 實施例1在初醋酸19保持表1中的組成，按文獻敘述的流程(《化工百科全書》(1991年4版第二卷719頁)中「醋酸及其衍生物」)圖1的流程進行實驗，測定各個物流的組成。
實施步驟將甲醇和CO在反應器中在羰基化催化劑的作用下，生成醋酸。將含有催化劑和產物的反應液進行閃蒸。反應區產生的尾氣在滌氣系統6進行洗滌，回收催化劑。閃蒸產生的初醋酸19經過「圖1流程」所示的脫輕塔2脫出輕組分，然後從脫輕塔2側線抽出溼醋酸21，溼醋酸21在脫水塔3中脫出水和其他雜質。乾燥的醋酸從脫水塔3底部抽出，然後進脫重塔4和廢酸塔5中脫出丙酸。在脫重塔4的上部側線得到合格的產品。
表1(見下)
實施例2在初醋酸19保持表2中的組成，本發明的工藝流程和實施步驟進行試驗，吸收液來自脫輕塔2底部出口的溼醋酸21的分流，約是初醋酸19的3.5％。測定各個物流的組成。
實施步驟將甲醇和CO在反應器中在羰基化催化劑的作用下，生成醋酸。將含有催化劑和產物的反應液進行閃蒸。反應區產生的尾氣在滌氣系統6進行洗滌，回收催化劑。閃蒸產生的初醋酸19進入多功能塔8的底部，在塔的頂部保持一定量的吸收液41，在塔的底部有一塔底再沸器9，保持加熱塔釜的部分液體汽化，通過控制熱量來控制汽化量，汽化產生的氣體對多功能塔8內產生的液體汽提。多功能塔8保持2-3塊理論板。多功能塔8頂部通過氣相物料管道20採出的氣相物料進脫輕塔2脫出水、醋酸甲酯和碘甲烷，多功能塔8底部重相物料管道44輸出的塔物料回反應系統。按實施方案中所說，氣相物料管道20採出的氣相物料從脫輕塔2的中上部進入，在脫輕塔2的下部進入一定量的甲醇43。脫輕塔2具有約20-25個理論級，氣相物料管道20採出的氣相物料進料的位置為距最上部分離柱的5-10理論級，甲醇43在距離塔釜約5-6個理論級。脫輕塔2塔頂保持回流，回流採用低密度相。傾析器11內部溫度控制在28-36℃。傾析器11內保持加水，加水量等於根據反應器中副反應使用的水量、產物和副產物帶走的水量的總量減去原料帶入的水量。傾析器11中除保持脫輕塔2回流口26物流之外，其餘回反應系統45。從脫輕塔2底部抽出溼醋酸21進入脫水塔3的中部。
通對塔底再沸器12的熱量控制和脫輕塔2回流口26回流的量控制，溼醋酸21中含水小於3％wt，醋酸甲酯和碘甲烷小於1％wt。脫水塔3頂部設冷凝器14和冷凝液儲槽15。保持脫水塔3塔頂回流口32回流，其餘含水醋酸和雜質等的物流通過管道33回反應系統45。控制冷凝器14的冷量，保持回流口32回流溫度在30-50℃。通過調節塔底再沸器13的熱量和回流口32回流的流量，保持乾醋酸28中水含量小於600ppm、醋酸甲酯含量小於100ppm、碘甲烷含量小於20ppb。脫水塔3為23-28個理論級數精餾柱。脫水塔3分為精餾段和提留段，其中精餾段(進料21以上)需要理論級數為約11-13個，提留段(進料21以下)理論級數為約12-15個理論級數。脫水後的乾醋酸28進脫重塔4。從塔頂冷凝液儲槽7通過產品採出口36採出產品。在廢酸塔5抽出廢酸。脫重塔4是35-40個理論級的精餾柱。整個提純系統工作壓力在100~200kpa(表壓)。
表2
實施例3在初醋酸19保持表3中的組成，是一種與表1相比，含水更低的閃蒸產物，按本發明的工藝流程進行試驗，見流程圖2，吸收液來自脫輕塔2底部出口的溼醋酸21的分流，約是初醋酸19的4％wt。測定各個物流的組成。
表3
實施例4在初醋酸19保持表4中的組成，是一種與表3儘量接近的組分。按照本發明的工藝流程進行和實施步驟試驗，吸收液來自脫水塔3冷凝液槽15中的管道33含水的稀醋酸的分流，流量約是初醋酸的1％。測定各個物流的組成。
表4
實施例5在初醋酸19保持表5中的組成。按照本發明的工藝流程進行和實施步驟試驗，吸收液來自脫輕塔2底部出口的溼醋酸21的分流，流量約是初醋酸的4wt％。測定各個物流的組成。
表5
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.改進的醋酸提純方法，包括現有提純工藝中的脫輕相步驟、脫水步驟、脫重相步驟，其中在脫輕相步驟前增加一吸收和汽提步驟，通過閃蒸產生含醋酸45-55％的初醋酸先進入到該吸收和汽提步驟中，與進入吸收和汽提步驟中的吸收液一起進行吸收和汽提；吸收和汽提後形成的氣相物料進入脫輕相步驟，而形成的液相物料返回反應系統。
2.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述吸收和汽提步驟在沸騰狀態下進行，通過加入蒸汽量和控制吸收溫度來保持重相物料的濃度和流量。
3.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中吸收液的流量為含醋酸45-55％的初醋酸流量的1-10wt％。
4.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述吸收和汽提步驟是在一個多動能塔內進行，所述吸收液從塔頂加入，氣相出料從塔頂出，液相物料由塔底返回反應系統。
5.根據權利要求4所述的醋酸提純方法，其中所述多功能塔具有1-5個理論級數。
6.根據權利要求4所述的醋酸提純方法，其中所述多功能塔具有2-3個理論級數。
7.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中吸收液是一外加物料，其可以是脫輕相步驟中底部出口的溼醋酸或者是脫輕相步驟中經過傾析後所產生的含水的稀醋酸或者是脫水步驟中經過冷凝後的含水的稀醋酸。
8.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述脫輕相步驟中添加產品醋酸量的0.05-0.15wt％的甲醇。
9.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述脫輕相步驟中還包含一傾析步驟，脫輕相步驟所產生的含水和醋酸為主的低密度相以及含碘甲烷和醋酸甲酯為主的高密度相的混合相通過冷凝後進入傾析步驟進行分層，分為含水和醋酸為主的低密度相以及含碘甲烷和醋酸甲酯為主的高密度相，所述低密度相保持傾析步驟的回流後，其餘回反應系統；而高密度相返回反應系統。
10.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中在傾析步驟中，保持溫度在28-36℃。
11.根據權利要求8所述的醋酸提純方法，其中所述脫輕相步驟在一脫輕塔進行，所述氣相物料進入脫輕塔的中上部，該脫輕塔含有精餾塔的提留段和精餾段，其中氣相物料進口以上為精餾段，以下為提留段。
12.根據權利要求11所述的醋酸提純方法，其中脫輕塔具有15-30個理論級數，其中精餾段具有5-15個理論級數，提留段具有10-25理論級數。
13.根據權利要求11所述的醋酸提純方法，其中脫輕塔具有20-30個理論級數，其中精餾段具有5-10個理論級數，提留段具有10-15理論級數。
14.根據權利要求12所述的醋酸提純方法，其中甲醇加入的位置是在提留段的中間位置，即離開塔釜4-8個理論級數的位置。
15.根據權利要求12所述的醋酸提純方法，其中甲醇加入的位置是在提留段的中間位置，即離開塔釜5-6個理論級數的位置。
16.根據權利要求9所述的醋酸提純方法，其中在傾析步驟中保持加水，加水量等於反應系統中副反應使用的水量、產物和副產物帶走的水量的總量減去原料帶入的水量。
17.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中在脫水步驟中，保持回流物流的溫度在30-50℃。
18.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述脫水步驟是在一脫水塔內進行的，該脫水塔分為精餾段和提留段，並具有25-35個理論級數，其中所述溼醋酸進料口以上為精餾段，具有10-15個理論級數；以下為提留段，具有10-20個理論級數。
19.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中所述脫水步驟是在一脫水塔內進行的，該脫水塔分為精餾段和提留段，並具有23-28個理論級數，其中所述溼醋酸進料口以上為精餾段，具有11-13個理論級數；以下為提留段，具有12-15個理論級數。
20.根據權利要求19所述的醋酸提純方法，其中在脫水步驟中，甲醇的加入量為醋酸產出量的0.05-0.1wt％；其加入的位置位於提留段的中間位置。
21.根據權利要求20所述的醋酸提純方法，其中甲醇加入的位置允許上下變動1個理論級數。
22.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中在脫水步驟中，通過調節所述脫水塔塔底再沸器的熱量和回流的流量，保證脫水後得到的乾醋酸中水含量小於600ppm、醋酸甲酯含量小於100ppm、碘甲烷含量小於20ppb。
23.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中脫重相步驟直接從塔頂冷凝液儲槽採出產品醋酸，其採出的產品醋酸溫度小於50℃。
24.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中脫重相步驟所使用的脫重塔具有30-45個理論級。
25.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中整個提純過程的工作壓力在表壓0或加壓。
26.根據權利要求1所述的醋酸提純方法，其中整個提純過程的工作壓力為100-200kpa。
全文摘要
一種改進的醋酸提純方法，包括現有提純工藝中的脫輕相、脫水、脫重相步驟，其中在脫輕相步驟前增加一吸收和汽提步驟，通過閃蒸產生的初醋酸先進入到該吸收和汽提步驟中，與進入吸收和汽提步驟中的吸收液一起進行吸收和汽提；吸收和汽提後形成的氣相物料進入脫輕相步驟，而形成的液相物料返回反應系統。公開的裝置，包含精製系統的脫輕塔、脫水塔、脫重塔和廢酸塔及滌氣系統和設置脫輕塔頂部設置的傾析器，其在脫輕塔前增加一多功能塔。本發明可以適應低壓甲醇羰基化合成醋酸技術的催化劑組成任何一個變化範圍，尤其是高碘甲烷濃度、高醋酸甲酯濃度、低水濃度催化劑體系。合成醋酸的反應產率提高，反應的副產物更少，同時改善設備，降低能耗。
文檔編號C07C51/44GK1944374SQ200610029929
公開日2007年4月11日 申請日期2006年8月10日 優先權日2006年8月10日
發明者陳大勝, 曹智龍, 劉豔, 吳文晶 申請人:上海吳涇化工有限公司