способ удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид

Формула изобретения

1. Способ удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, включающий следующие стадии:

(а) введение указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в первую зону дистилляции;

(б) введение уксусной кислоты в указанную первую зону дистилляции путем добавления уксусной кислоты к указанному потоку, включающему ацетон, метилацетат и метилиодид, или путем введения уксусной кислоты напрямую в первую зону дистилляции в одной или более точках, находящихся на одном уровне или выше точки ввода указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в первую дистилляционную зону на стадии (а), или с использованием комбинации указанных способов ввода;

(в) удаление из первой дистилляционной зоны потока легких фракций, включающего метилиодид, и потока тяжелых фракций, включающего ацетон, метилацетат, уксусную кислоту и уменьшенное количество метилиодида;

(г) введение потока тяжелых фракций со стадии (в) во вторую зону дистилляции;

(д) удаление из второй зоны дистилляции потока легких фракций, включающего метилацетат и метилиодид, и потока тяжелых фракций, включающего ацетон, метилацетат и уксусную кислоту;

(е) введение потока тяжелых фракций со стадии (д) в третью зону дистилляции;

(ж) удаление из третьей зоны дистилляции потока легких фракций, включающего метилацетат и ацетон, и потока тяжелых фракций, включающего метилацетат и уксусную кислоту.

2. Способ по п.1, в котором поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, получен из системы производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты.

3. Способ по п.1, в котором поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, который вводят на стадии (а), включает, по массе, от 0 до 40% уксусной кислоты, от 10 до 60% метилацетата, от 0,1 до 3% ацетона, от 10 до 50% метилиодида и от 0 до 0,5% воды.

4. Способ по п.1, в котором уксусную кислоту на стадии (б) добавляют в таком количестве, что общее количество уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, эквивалентно от 20 до 60% масс. всего сырья.

5. Способ по п.3, в котором уксусную кислоту на стадии (б) добавляют в таком количестве, что общее количество уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, эквивалентно от 20 до 60% масс. всего сырья.

6. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, 50% и более характерно от 60 до 90% всего количества уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, представляет собой «дополнительную» уксусную кислоту, добавляемую на стадии (б).

7. Способ по п.3, в котором, по меньшей мере, 50% и более характерно от 60 до 90% всего количества уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, представляет собой «дополнительную» уксусную кислоту, добавляемую на стадии (б).

8. Способ по п.1, в котором поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, включает менее чем 0,5% масс. воды, и поток, включающий дополнительную уксусную кислоту, включает менее чем 1% масс. воды.

9. Способ по п.1, в котором поток тяжелых фракций из первой дистилляционной зоны включает, по массе, от 5 до 15% метилиодида, от 20 до 40% метилацетата, от 20 до 60% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

10. Способ по п.3, в котором поток тяжелых фракций из первой дистилляционной зоны включает, по массе, от 5 до 15% метилиодида, от 20 до 40% метилацетата, от 20 до 60% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

11. Способ по п.1, в котором поток легких фракций из второй зоны дистилляции включает, по массе, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% метилиодида и метилацетата, менее чем 4% ацетона и менее чем 1% воды.

12. Способ по п.9, в котором поток легких фракций из второй зоны дистилляции включает, по массе, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% метилиодида и метилацетата, менее чем 4% ацетона и менее чем 1% воды.

13. Способ по п.10, в котором поток легких фракций из второй зоны дистилляции включает, по массе, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% метилиодида и метилацетата, менее чем 4% ацетона и менее чем 1% воды.

14. Способ по п.1, в котором поток тяжелых фракций из второй дистилляционной зоны включает, по массе, от 20 до 40% метилацетата, от 45 до 70% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

15. Способ по п.9, в котором поток тяжелых фракций из второй дистилляционной зоны включает, по массе, от 20 до 40% метилацетата, от 45 до 70% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

16. Способ по п.11, в котором поток тяжелых фракций из второй дистилляционной зоны включает, по массе, от 20 до 40% метилацетата, от 45 до 70% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

17. Способ по п.1, в котором поток легких фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% по массе ацетона и метилацетата, до 10% масс. воды и менее чем 10 мас. част./млн. уксусной кислоты.

18. Способ по п.14, в котором поток легких фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% по массе ацетона и метилацетата, до 10% масс. воды и менее чем 10 мас. част./млн. уксусной кислоты.

19. Способ по п.1, в котором поток тяжелых фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по массе, от 10 до 40% метилацетата, от 45 до 80% уксусной кислоты, от 0,5 до 2% ацетона и от 0 до 1% воды.

20. Способ по п.14, в котором поток тяжелых фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по массе, от 10 до 40% метилацетата, от 45 до 80% уксусной кислоты, от 0,5 до 2% ацетона и от 0 до 1% воды.

21. Способ по п.17, в котором поток тяжелых фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по массе, от 10 до 40% метилацетата, от 45 до 80% уксусной кислоты, от 0,5 до 2% ацетона и от 0 до 1% воды.

22. Способ по п.18, в котором поток тяжелых фракций из третьей дистилляционной зоны включает, по массе, от 10 до 40% метилацетата, от 45 до 80% уксусной кислоты, от 0,5 до 2% ацетона и от 0 до 1% воды.

23. Способ получения уксусного ангидрида или совместного получения уксусного ангидрида и уксусной кислоты, включающий следующие стадии:

А) карбонилирование смеси, включающей метанол, метилацетат и воду, в присутствии отдельного или комбинированного металлического катализатора карбонилирования, промотора катализатора и метилиодида, для получения реакционной смеси, включающей (1) уксусный ангидрид или смесь уксусной кислоты и уксусного ангидрида и (2) поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид;

Б) выделение потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в качестве потока легких фракций, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, из реакционной смеси;

В) направление указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в процесс для удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в соответствии с любым из пунктов с 1 по 11.

24. Способ по п.23, в котором один или более из (1) потока легких фракций, включающего метилацетат и метилиодид, удаляемого из второй дистилляционной зоны, и (2) потока тяжелых фракций, включающего метилацетат и уксусную кислоту, удаляемого из третьей дистилляционной зоны, возвращают в реакцию карбонилирования смеси, включающей метанол, метилацетат и воду, для получения уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение представляет собой способ разделения, предназначенный для удаления ацетона из смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид.

Способы карбонилирования, например, с использованием родиевых катализаторов известны и важны в промышленности. Один из таких важных способов карбонилирования предназначен для совместного получения уксусной кислоты и уксусного ангидрида путем карбонилирования смесей метанол/метилацетат/вода (что, например, описано в патенте ЕР 87870). Такие способы карбонилирования можно осуществлять в присутствии метилиодида.

В таких процессах карбонилирования в качестве побочного продукта часто образуется ацетон. Этот побочный продукт может накапливаться в рецилиркулирующих потоках процесса, включающих метилацетат и метилиодид, и это может приводить к образованию дополнительных нежелательных побочных продуктов и/или к снижению общей эффективности способа. Например, было описано, что ацетон способен ингибировать катализатор процесса. Кроме того, ацетон образует «вещества, снижающие эффективность», которые приводят к проблемам, связанным с качеством конечного уксусного ангидрида. Также было обнаружено, что ацетон вступает в реакцию и образует смолу, которую необходимо удалить из процесса. Ацетон сложно отделить от метилацетата и метилиодида по причине образования азеотропных смесей.

Тем не менее, для удаления ацетона из смесей ацетона, метилацетата и метилиодида было предложено несколько способов.

В патенте US 4252748 описан способ удаления ацетона из летучих составляющих реакционной смеси, образующихся при карбонилировании метилацетата в присутствии благородного металла VIII группы и метилиодида; данный способ включает следующие стадии: установление молярного отношения ацетона к метилиодиду, составляющего, по меньшей мере, 1:10 в смеси летучих составляющих путем введения ацетона, метилиодида и метилацетата в реакцию карбонилирования; осуществление фракционной дистилляции смеси летучих компонентов с целью отделения практически всего метилиодида и части ацетона и метилацетата, причем количество отделяемого ацетона соответствует практически всему количеству ацетона, поданного в реакцию; отделение с помощью дистилляции остатка ацетона и метилацетата из тяжелых фракций процесса дистилляции и выделение ацетона из смеси метилацетат/ацетон с помощью азеотропной перегонки с использованием С₅ углеводородов с последующей экстракцией водой смеси ацетон/С ₅ углеводород, и выделение ацетона из водной фазы с помощью фракционной перегонки.

В патенте US 4444624 описан способ удаления ацетона из реакционных смесей, полученных при карбонилировании метилацетата и/или диметилового эфира, в котором реакционную смесь или ее низкокипящую часть, состоящую из метилацетата, метилиодида и ацетона, полностью или частично, подвергают экстракционной дистилляции уксусной кислотой в дистилляционной колонне, включающей 30 тарелок, с целью удаления чистого метилиодида с последующим удалением дистилляцией смеси ацетон/метилацетат из экстракта в уксусной кислоте. Указано, что полученную смесь ацетон/метилацетат разделяют на компоненты по известным в данной области техники методикам в дополнительной колонне с использованием смеси С ₅ углеводородов путем азеотропной перегонки. Описано, что дистиллят представляет собой азеотропную смесь ацетон/С₅ углеводород, а базовый конечный метилацетат не содержит углеводородов. Смесь ацетон/С₅ углеводороды разделяют на компоненты известными способами путем противоточного экстрагирования водой, а ацетон удаляют из воды отгонкой. В качестве альтернативы описано, что азеотропную смесь ацетон/С₅ углеводороды отделяют экстракционной дистилляцией с помощью уксусной кислоты с получением С₅ углеводорода в качестве дистиллята и смеси ацетон/уксусная кислота в качестве основного продукта, который можно разделить на компоненты с помощью фракционной дистилляции.

В патенте US 4717454 описан способ удаления побочного ацетона из реакционных смесей, образующихся при карбонилировании метилацетата и/или диметилового эфира, в котором ацетон, являющийся побочным продуктом, подвергают конденсации при температуре от 50 до 250°С при давлении, составляющем от 0,01 до 150 бар, с целью получения, главным образом, вторичных продуктов с более высокой температурой кипения, которые разделяют в зоне дистилляции.

В патенте US 5057192 описан способ удаления ацетона из системы производства уксусного ангидрида путем контактирования монооксида углерода со смесью, включающей метилиодид и метилацетат и/или диметиловый эфир в присутствии каталитической системы и уксусной кислоты путем осуществления следующих стадий: (1) получение потока с низкой температурой кипения, включающего метилацетат, метилиодид, уксусную кислоту и ацетон, из системы производства; (2) перегонка потока со стадии (1) с целью получения (а) потока легких фракций, включающего метилацетат, метилиодид и ацетон, и (б) потока тяжелых фракций, включающего метилацетат, ацетон и, по существу, всю уксусную кислоту; (3) экстрагирование потока (а) со стадии (2) водой с целью получения (а) фазы метилиодида, содержащей метилацетат, и (б) водной фазы, с целью получения (а) паровой фазы, включающей метилацетат, метилиодид и небольшие количества ацетона и воды, и (б) водного потока, включающего метилацетат и ацетон.

В патенте ЕР 0518562 описан способ удаления ацетона из смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид, включающий следующие стадии: (а) введение смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид, в зону дистилляции; (б) введение воды в зону дистилляции в одной или более точках, которые находятся выше точки ввода в зону дистилляции смеси, включающей ацетон/метилацетат/метилиодид; (в) введение уксусной кислоты в зону дистилляции в одной или более точках, которые находятся выше точки ввода в зону дистилляции смеси, включающей ацетон/метилацетат/метилиодид; (г) удаление из зоны дистилляции потока легких фракций продукта, включающего метилацетат и метилиодид; и (д) удаление из зоны дистилляции воды, уксусной кислоты и ацетона в одной или более точках, находящихся ниже точки ввода в зону дистилляции смеси, включающей ацетон/метилацетат/метилиодид.

В WO 01/46109 описан способ удаления ацетона из смеси, включающей метилгалогенидный промотор, причем смесь содержит метилацетат, метилиодид и ацетон; способ включает следующие стадии: (1) введение смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид, в первую зону дистилляции; (2) удаление из первой дистилляционной зоны бокового погона, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид; (3) введение бокового погона во вторую зону дистилляции; (4) введение во вторую зону дистилляции воды, по существу, в той же точке, через которую вводят боковой погон, или в одной или более точках, находящихся выше точки подачи бокового погона; и (5) удаление конечных легких фракций, включающих метилацетат и, по существу, весь метилиодид, поданный во вторую зону дистилляции, через одну или более точек, находящихся ниже точки подачи бокового погона, причем поток тяжелых фракций включает ацетон, метилацетат и воду.

Хотя работу способов, описанных в патентах US 5057192, ЕР 0518562 и WO 01/46109, в общем, легче осуществлять по сравнению с ранее известными способами, описанными в патентах US 4252748, 4444624 и 4717454, применение воды в дистилляционных колоннах, как описано в патентах US 5057192, ЕР 0518562 и WO 01/46109, может быть проблематичным в способах, предназначенных для отделения ацетона от смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид, которая была получена в процессах карбонилирования, предназначенных для получения уксусного ангидрида или совместного получения уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Конкретно, вода может, в конечном итоге, быть возвращена в процесс, в котором она повлияет на превращение ценного уксусного ангидрида обратно в уксусную кислоту.

Более того, если смесь, включающая ацетон, метилацетат и метилиодид, была получена в системе производства, в которой осуществляли карбонилирование смеси, включающей метанол, метилацетат и воду, с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, желательно выделить как можно больше метилиодида. Метилиодид является дорогостоящим и токсичным, следовательно, потеря метилиодида может быть нецелесообразной с точки зрения экономичности и/или безопасности. Конкретно, если смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют в присутствии метилиодида, например смесь карбонилируют в присутствии отдельного или комбинированного металлического катализатора карбонилирования, промотора катализатора и метилиодида, желательно выделить как можно больше метилиодида, чтобы его можно было вернуть в систему производства.

Таким образом, сохраняется необходимость в улучшенном способе удаления ацетона из смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид, полученной в таких процессах карбонилирования.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, включающий следующие стадии:

(а) введение указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в первую зону дистилляции;

(б) введение уксусной кислоты в указанную первую зону дистилляции путем добавления уксусной кислоты к указанному потоку, включающему ацетон, метилацетат и метилиодид, или путем введения уксусной кислоты напрямую в первую зону дистилляции в одной или более точках, находящихся на одном уровне с или выше точки ввода указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в первую дистилляционную зону на стадии (а), или с использованием комбинации указанных способов ввода;

(в) удаление из первой дистилляционной зоны потока легких фракций, включающего метилиодид, и потока тяжелых фракций, включающего ацетон, метилацетат, уксусную кислоту и уменьшенное количество метилиодида;

(г) введение потока тяжелых фракций со стадии (в) во вторую зону дистилляции;

(д) удаление из второй зоны дистилляции потока легких фракций, включающего метилацетат и метилиодид, и потока тяжелых фракций, включающего ацетон, метилацетат и уксусную кислоту;

(е) введение потока тяжелых фракций со стадии (д) в третью зону дистилляции;

(ж) удаление из третьей зоны дистилляции потока легких фракций, включающего метилацетат и ацетон, и потока тяжелых фракций, включающего метилацетат и уксусную кислоту.

Способ по настоящему изобретению обеспечивает улучшенный процесс удаления ацетона из смеси, включающей ацетон, метилацетат и метилиодид.

Предпочтительно способ по настоящему изобретению представляет собой процесс удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, который получен из системы производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, наиболее предпочтительно из системы производства, в которой получают смесь уксусного ангидрида и уксусной кислоты. Конкретно, в способе по настоящему изобретению не применяют экстрагирование ацетона водой, которую можно затем вернуть в процесс карбонилирования. Дополнительно, при поддержании содержания воды в соответствующих потоках на низком уровне, все потоки, подаваемые в первую, вторую и третью зоны дистилляции, являются однофазными, и это упрощает дистилляцию, что позволяет осуществлять относительно простое разделение. Более того, настоящее изобретение позволяет обеспечить высокую степень выделения метилиодида, который можно затем вернуть в производственную систему. На стадии (а) поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, вводят в первую дистилляционную зону.

Как правило, поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, в изначальном виде включает (по массе) от 0 до 40% уксусной кислоты, от 10 до 60% метилацетата, от 0,1 до 10% ацетона, предпочтительно от 0,1 до 3% ацетона, от 10 до 50% метилиодида и от 0 до 1% воды, наиболее предпочтительно менее чем 0,5% воды.

Из вышеприведенного описания состава видно, что указанный поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, может также содержать уксусную кислоту и/или воду.

Конкретно, уксусная кислота может содержаться в потоке, включающем ацетон, метилацетат и метилиодид, полученном в системе производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида и уксусной кислоты.

Во избежание сомнений следует заметить, что одной из особенностей настоящего изобретения является то, что на стадии (б) в первую зону дистилляции вводят дополнительное количество уксусной кислоты. Это можно осуществлять путем добавления уксусной кислоты в поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, до его введения в первую зону дистилляции, или путем введения уксусной кислоты непосредственно в первую зону дистилляции в одной или более точках, находящихся на уровне точки ввода в первую дистилляционную зону потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, или выше этой точки, или с использованием обоих способов ввода. Уксусная кислота течет в дистилляционной колонне в направлении сверху вниз и контактирует с потоком пара, поступающим в противоположном направлении. Уксусная кислота увеличивает относительную летучесть метилиодида по отношению к метилацетату и ацетону и, таким образом, служит в качестве селективного экстрагента метилацетата и ацетона. Будет очевидно, что для изначальных потоков, уже включающих уксусную кислоту, на стадии (б) потребуется добавление меньшего количества уксусной кислоты. Обычно уксусную кислоту добавляют в таком количестве, чтобы общее количество уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, было эквивалентно от 20 до 60% масс. всего сырья. Как правило, по меньшей мере, 50%, более характерно, от 60 до 90% всего количества уксусной кислоты, подаваемой в первую зону дистилляции, представляет собой «дополнительную» уксусную кислоту, добавляемую на стадии (б).

«Дополнительную» уксусную кислоту обычно добавляют в виде потока, включающего, по меньшей мере, 95% масс. уксусной кислоты, обычно, по меньшей мере, 98% масс. уксусной кислоты, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 99% масс. уксусной кислоты. Другие компоненты, которые могут присутствовать в указанном потоке в малых количествах, если они вообще присутствуют, включают воду.

Предпочтительно, чтобы вода, по существу, не находилась в первой дистилляционной колонне. Однако часто трудно полностью исключить воду из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, или из потока, включающего дополнительную уксусную кислоту, добавляемую в первую дистилляционную колонну. Тем не менее, если вода присутствует, важно, чтобы ее количество было относительно малым. Наиболее предпочтительно поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, включает менее чем 0,5% масс, воды, а поток, включающий дополнительную уксусную кислоту, содержит менее чем 1% масс. воды.

Первая дистилляционная зона служит для удаления большей части метилиодида из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, подаваемого в первую дистилляционную зону. Таким образом, из первой дистилляционной зоны удаляют поток легких фракций, включающий метилиодид, и поток тяжелых фракций, включающий ацетон, метилацетат, уксусную кислоту и уменьшенное количество метилиодида. Под выражением «уменьшенное количество метилиодида» понимают, что содержание метилиодида в потоке тяжелых фракций, выходящем из первой дистилляционной зоны, меньше, чем содержание метилиодида в потоке, включающем ацетон, метилацетат и метилиодид, подаваемом в первую дистилляционную зону. Поток легких фракций, по существу, представляет собой чистый поток метилиодида, что означает, что он включает, по меньшей мере, 95% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 98% масс. метилиодида. Если поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, получен из системы производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, весь поток легких фракций, поступающий из первой дистилляционной колонны, или его часть можно вернуть в систему производства.

Обычной конфигурацией первой дистилляционной зоны является дистилляционная колонна, содержащая от 20 до 25 теоретических стадий разделения. Работу первой дистилляционной зоны можно осуществлять при любом подходящем давлении. Обычное рабочее давление составляет от 0 до 3 бар (отн.) (от 0 до 0,3 МПа, относительное).

Как правило, поток тяжелых фракций, выходящий из первой дистилляционной зоны, включает (по массе) от 5 до 15% метилиодида, от 20 до 40% метилацетата, от 20 до 60% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

На стадиях (г) и (д) поток тяжелых фракций, поступающий из первой дистилляционной зоны, вводят во вторую дистилляционную зону, из которой выгружают поток легких фракций, включающий метилацетат и метилиодид, и поток тяжелых фракций, включающий ацетон, метилацетат и уксусную кислоту.

В то время как первая дистилляционная зона служит для удаления большей части метилиодида из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, удалить весь метилиодид в виде, по существу, чистого потока легкой фракции метилиодида с помощью одной стадии экстракционной дистилляции без необходимости в применении очень большой дистилляционной колонны или дистилляционной колонны, содержащей очень большое количество теоретических стадий разделения, может быть сложно. Таким образом, вторая дистилляционная зона служит для удаления остатка метилиодида из потока тяжелых фракций, поступающего из первой дистилляционной зоны.

Кроме метилацетата и метилиодида поток легких фракций, выходящий из второй зоны дистилляции, может включать малые количества ацетона и воды. Поток легких фракций обычно включает (по массе), по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% метилиодида и метилацетата. Данный поток обычно включает (по массе) менее чем 4% ацетона и менее чем 1% воды. Если поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, который подают в первую дистилляционную зону, был получен из системы производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, весь или часть потока легких фракций, выходящего из второй дистилляционной колонны, можно вернуть в систему производства.

Поток тяжелых фракций, поступающий из второй дистилляционной зоны, по существу, не содержит метилиодида, что означает, что он включает менее чем 10 мас. част./млн метилиодида. Поток тяжелых фракций, поступающий из второй дистилляционной зоны, как правило, включает (по массе) от 20 до 40% метилацетата, от 45 до 70% уксусной кислоты, от 1 до 4% ацетона и от 0 до 1% воды.

Обычной конфигурацией второй дистилляционной зоны является дистилляционная колонна, содержащая от 25 до 35 теоретических стадий разделения. Работу второй дистилляционной зоны можно осуществлять при любом подходящем давлении. Обычное рабочее давление составляет от 0 до 3 бар (отн.) (от 0 до 0,3 МПа, относительное).

На стадиях (е) и (ж) поток тяжелых фракций, поступающий со стадии (д), вводят в третью дистилляционную зону, из которой выгружают поток легких фракций, включающий метилацетат и ацетон, и поток тяжелых фракций, включающий метилацетат и уксусную кислоту.

Третья дистилляционная зона служит для удаления ацетона в составе потока легких фракций. Этот поток также включает некоторое количество метилацетата, но, по существу, не содержит метилиодида, таким образом, его можно, экономичным образом, направить на утилизацию путем сжигания. Как правило, поток легких фракций включает, по меньшей мере, 90%, предпочтительно, по меньшей мере, 95% по массе ацетона и метилацетата, и обычно состоит, по меньшей мере, из 70% метилацетата и, по меньшей мере, 10% ацетона. Поток легких фракций может также включать некоторое количество воды, обычно до 10% масс., но обычно, по существу, не содержит уксусной кислоты (менее чем 10 мас. част./млн).

Обычно поток тяжелых фракций, поступающий из третьей дистилляционной зоны, включает (по массе) от 10 до 40% метилацетата, от 45 до 80% уксусной кислоты, от 0,5 до 2% ацетона и от 0 до 1% воды. Если поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, подаваемый в первую дистилляционную зону, был получен из системы производства, в которой смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют с получением уксусного ангидрида или смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, весь или часть потока тяжелых фракций, поступающего из третьей дистилляционной зоны, можно вернуть в систему производства.

Обычной конфигурацией третьей дистилляционной зоны является дистилляционная колонна, содержащая от 30 до 40 теоретических стадий разделения. Работу третьей дистилляционной зоны можно осуществлять при любом подходящем давлении. Обычное рабочее давление составляет от 0 до 3 бар (отн.) (от 0 до 0,3 МПа, отн.).

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ получения уксусного ангидрида или совместного получения уксусного ангидрида и уксусной кислоты, включающий следующие стадии:

A) карбонилирование смеси, включающей метанол, метилацетат и воду, в присутствии отдельного или комбинированного металлического катализатора карбонилирования, промотора катализатора и метилиодида, с целью получения реакционной смеси, включающей (1) уксусный ангидрид или смесь уксусной кислоты и уксусного ангидрида и (2) поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид;

Б) выделение потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в качестве потока легких фракций, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, из реакционной смеси;

B) направление указанного потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, в процесс удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, описанный в настоящем описании.

В реакции карбонилирования можно применять любой из известных металлических катализаторов карбонилирования. Подходящие металлы включают металлы VIII группы Периодической таблицы элементов, а именно железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину. Предпочтительные каталитически активные металлы VIII группы представляют собой иридий, осмий, платину, палладий, родий и рутений. Особенно предпочтительным является родий. Предпочтительно применять металл в форме растворимого соединения, например соли, или комплексного соединения металла, например карбонильного комплекса. В качестве промотора катализатора карбонилирования применяют галоген в свободной или соединенной форме. Промотор катализатора может включать четвертичные азоторганические соединения, например иодид N,N-диметилимидазолия или иодид N-метилпиридина; четвертичные фосфорорганические соединения, например иодид тетрабутилфосфония; и/или соли щелочных металлов, например иодид лития. Подходящие условия реакции карбонилирования описаны в европейском патенте ЕР 87870, включенном в настоящее описание в качестве ссылки.

Кроме катализатора, промотора и метилиодида, реакционная смесь будет, в общем, содержать уксусную кислоту, уксусный ангидрид, этилидендиацетат, а также метилацетат и ацетон. Легкую фракцию можно отделить от реакционной смеси с помощью дистилляции, предпочтительно фракционной дистилляции.

Лица, квалифицированные в данной области техники, оценят, что в интегрированном процессе карбонилирования, в котором смесь, включающую метанол, метилацетат и воду, карбонилируют в присутствии отдельного или соединенного катализатора карбонилирования, промотора катализатора и метилиодида, в процессе имеются несколько рециркулирующих потоков легких фракций, включающих ацетон, метилацетат и метилиодид, которые можно применять в способе по настоящему изобретению, что позволяет предотвратить накопление ацетона в реакционной смеси карбонилирования. Таким образом, в одном из предпочтительных вариантов реакционную смесь реакции карбонилирования, которая находится при повышенных температуре и давлении, направляют из реакционной зоны в испарительную зону, в которой снижают температуру и давление смеси. Нелетучие компоненты катализатора и компоненты катализатора с высокой температурой кипения возвращают в реакционную зону карбонилирования из основания испарительной зоны. Смесь легких фракций совместно с продуктом (продуктами) карбонилирования выгружают из испарительной зоны в качестве легких фракций. Часть или все легкие фракции отделяют от продуктов карбонилирования с помощью одной или более стадий дистилляции с целью применения в способе по настоящему изобретению.

Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано только с помощью примеров и со ссылкой на фиг.1, на которой схематично отображен процесс по настоящему изобретению.

Конкретно, на фиг.1 показаны первая (1), вторая (2) и третья (3) зоны дистилляции, предназначенные для удаления ацетона из потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид. Поток, включающий ацетон, метилацетат и метилиодид, направляют в первую дистилляционную зону (1) по линии (4). Уксусную кислоту также подают в первую дистилляционную зону по линии (5) в точке, находящейся выше точки ввода потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид.

В первой дистилляционной зоне удаляют поток легких фракций (6), включающий метилиодид, и поток тяжелых фракций (7), включающий ацетон, метилацетат, уксусную кислоту и уменьшенное количество метилиодида.

Поток тяжелых фракций (7) вводят во вторую дистилляционную зону (2), из которой удаляют поток легких фракций (8), включающий метилацетат и метилиодид, и поток тяжелых фракций (9), включающий ацетон, метилацетат и уксусную кислоту.

Поток тяжелых фракций (9) вводят в третью дистилляционную зону (3), из которой удаляют поток легких фракций (10), включающий метилацетат и ацетон, и поток тяжелых фракций (11), включающий метилацетат и уксусную кислоту.

Пример

Пример основан на способе в соответствии с фиг.1. Составы соответствующих потоков с 4 по 11 приведены в таблице.

Поток	4	5	6	7
Общая масса потока	2764	1800	684	3880
Концентрации веществ (% масс.):
Ацетон	2,11	0	0	1,48
Метилиодид	36,96	0	98,3	9,00
Метилацетат	44,92	0	0	32,00
Вода	0,01	0,50	0,50	0,15
Уксусная кислота	16,01	99,50	1,20	57,37
Поток	8	9	10	11
Общая масса потока	600	3280	112	3768
Концентрации веществ (% масс.):
Ацетон	1,40	1,50	13,40	1.10
Метилиодид	58,20	0	0	0
Метилацетат	38,50	31,00	84,40	29,10
Вода	0,40	0,11	2.20	0,03
Уксусная кислота	1,50	67,40	0	69,77

Из вышеописанного видно, что поток 10 включает значительное количество ацетона. На самом деле, способом по настоящему изобретению удалось удалить всего чуть более 25% ацетона, находящегося в составе потока, включающего ацетон, метилацетат и метилиодид, поданного в первую зону дистилляции. Этого достаточно для предотвращения «накопления» ацетона в рециркулирующих потоках для системы производства, в которой совместно получают уксусный ангидрид и уксусную кислоту путем карбонилирования смеси, включающей метанол, метилацетат и воду, и это снижает потенциальное образование нежелательных побочных продуктов и/или уменьшение общей эффективности процесса, которые может вызвать накопление ацетона.

Дополнительное преимущество способа по настоящему изобретению заключается в том, что помимо отсутствия необходимости в применении воды (по меньшей мере, намеренно введенной воды) при удалении ацетона более 25% воды, находящейся в первой дистилляционной зоне (вода, главным образом, присутствует в качестве примеси в составе сырьевой уксусной кислоты, подаваемой в указанную зону), также удаляют совместно с ацетоном в составе потока 10. Таким образом, настоящее изобретение также позволяет уменьшить содержание воды в рециркулирующих потоках системы производства, в которой совместно получают уксусный ангидрид и уксусную кислоту.

Более того, из таблицы 1 видно, что в потоках 9, 10 и 11 отсутствует метилиодид. Таким образом, поток 10 можно утилизировать экономично, без утери дорогостоящего метилиодида, а метилиодид, выделенный в составе потоков 6 и 8, можно вернуть в систему производства, в которой совместно получают уксусный ангидрид и уксусную кислоту.