乙酸的生产工艺的制作方法_4

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乙酸溶液)中的 ΤΡΡ0,使用本领域中已知的气体或液体计量技术,例如涡轮流量计、科氏流量计、超声波测 量计、F1D流量计或其组合。连续计量可以包括向溶液(例如,乙酸溶液)中均勾注入已知 浓度的TPPO。
[0083] 络合剂和HI的反应很迅速,并且在约20°C的温度下一般是定量的。在各个实施例 中,当络合剂和重馏分蒸馏塔上游的工艺流接触时发生反应。
[0084] 在一个实施例中,除了持续引入到体系200中并且已被回收到反应器210中的络 合剂外,反应器210中的反应混合物不包含络合剂(例如ΤΡΡ0)。
[0085] 在一个实施例中,和HI发生接触的络合剂的量通常不是很关键,只要提供有效量 的络合剂就可以。上下文中提到的有效量是指可以清除体系200中某一点上至少一部分HI 的络合剂含量。添加的络合剂量由反应器中的络合剂损耗率来调节,而不是由HI浓度来调 -K- T。
[0086] 在一个实施例中,络合剂引入到体系200中的速率可以根据HI含量进行调节。在 一些实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量至少为约0.1mol。在替代实施例中,每摩尔HI引 入至少约0. 5mol络合剂、或至少约Imol络合剂,或至少约I. 5mol络合剂。在替代实施例 中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围为约0. 1到约IOmol。在替代实施例中,每摩尔HI引 入的络合剂量的范围为约〇· 25到约7. 5mol,或约0· 5到约5mol,或约0· 75到约2. 5mol〇
[0087] 在其他的替代实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围为约1到约IOmol,或约 1到约7. 5mol,或约1到约5mol。在替代实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围可为 约0. 1到约I. 5mol。在替代实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围可为约0. 1到约 I. 3mol,或约0. 1到约I. Imol。在其他的替代实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围 为约0· 5到约3mol,或约0· 5到约2mol,或约0· 5到约I. 5mol〇
[0088] -般来讲,如果络合剂的摩尔量超过使HI络合所需的摩尔量,只要络合剂的熔点 足够高于从闪蒸器220排出的蒸汽流226和/或从轻馏分塔230排出的流236的沸点,其 对最终乙酸制品的后续分离和提纯不会有不利影响。例如,当络合剂的沸点比流236中的 粗制乙酸的沸点至少高15°C,或者至少高30°C,或者至少高50°C时,所述络合剂的沸点足 够尚。
[0089] 在这些实施例的特定变体中,闪蒸器220内每摩尔HI可以引入的络合剂量的范 围为约0. 1到约I. 5mol。在替代变体实施例中,每摩尔HI络合剂量的范围为约0. 1到约 I. 3mol,或约0. 1到约I. Imol。在其他的替代实施例中,每摩尔HI引入的络合剂量的范围 为约0· 5到约3mol,或约0· 5到约2mol,或约0· 5到约I. 5mol〇
[0090] 在其他的实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使液体流221中的 络合剂浓度不超过约20wt%。在替代实施例中,可引入络合剂使液体流221中的络合剂浓 度不超过约15wt %,或不超过约12wt %,或不超过约IOwt %。在其他的实施例中,可以引入 足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂浓度至少为约0. 5wt%。在替代实施例中,可以 引入足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂浓度至少为约Iwt %,或至少为约2. 5wt %, 或至少为约4wt%。在特定实施例中,可以引入足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂 浓度范围为约CL 5wt%到约20wt%。
[0091] 在替代实施例中,可以引入足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂浓度范围 为约Iwt %到约20wt %,或为约2. 5wt %到约20wt %,或为约4wt %到约20wt %。在替 代实施例中,可以引入足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂浓度范围为约0. 5wt% 到约15wt %,或为约Iwt %到约15wt %,或为约2. 5wt %到约15wt %,或为约4wt %到约 15wt%。在替代实施例中,可以引入足够量的络合剂,使液体流221中的络合剂浓度范围 为约0.5?1:%到约12¥1:%,或为约1¥1:%到约12¥1:%,或为约2.5¥1:%到约12¥1:%,或为约 4wt % 到约 12wt %。
[0092] 可以将液体流221回收到反应器210。回收的液体流211将络合剂可以引入到反 应器210中,并因此引入到反应器210内的反应混合物中。
[0093] 在某些实施例中,可调整引入到闪蒸器220中的络合剂量,使反应混合物中的络 合剂稳态浓度不超过约20wt%。在替代实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合 剂,使反应混合物中的络合剂稳态浓度不超过约17wt%,或不超过约15wt%,或不超过约 12wt%。在其他的实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使反应混合物中的 络合剂稳态浓度至少为约2wt%。在替代实施例中,在闪蒸器229中可以引入足够量的络合 剂,使反应混合物中的络合剂稳态浓度至少为约5wt %,或至少为约7wt %。
[0094] 在特定实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使反应混合物中的 络合剂稳态浓度范围为约2wt %到约20wt %。在替代实施例中,在闪蒸器220中可以引入足 够量的络合剂,使反应混合物中的络合剂稳态浓度范围为约5wt%到约20wt%,或约7wt% 到约20wt%。在替代实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使反应混合物中 的络合剂稳态浓度范围为约2wt%到约17wt%,或为约5wt%到约17wt%,或为约7wt%到 约 17wt%。
[0095] 在替代实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使反应混合物中的 络合剂稳态浓度范围为约2wt%到约15wt%,或为约5wt%到约15wt%,或为约7wt%到约 15wt%。在替代实施例中,在闪蒸器220中可以引入足够量的络合剂,使反应混合物中的 络合剂稳态浓度范围为约2wt%到约12wt%,或为约5wt%到约12wt%,或为约7wt%到约 12wt %。
[0096] 一般来讲,只可持续将络合剂引入到体系200中。依据本公开的工艺和现有技术 程序的不同点至少在于下述事实:络合剂可以引入到体系200中的位置是在反应器210的 下游和提纯区206的上游。
[0097] 尽管存在高效的络合作用,但可到达轻馏分塔230的残留HI可以被轻易地分离, 成为轻馏分区204的塔底产物流231。而且,由于在乙酸操作的早期阶段从产物流中除去 了 HI,因此由HI引起的副反应(即在闪蒸器下游的产物流中形成不想要的长链烷基碘污染 物)会显著减少。另外,闪蒸器220下游的产物流中HI量的减少能缓解腐蚀和工程问题。 而且,络合剂起催化剂稳定剂的作用。因此,由于灭活或沉淀作用造成的催化剂损失而引起 的问题可以减少或甚至可以避免。
[0098] 络合剂对HI蒸发的有益影响不限于向体系200中引入的位置点。相反,因为液体 流221从闪蒸器220到反应器210的回收过程能实现络合剂在体系200中的循环,所以反 应混合物中存在的络合剂能帮助降低闪蒸器220中HI蒸发的趋势,因此也就能够帮助降低 夹带到蒸汽流226中的HI量。因此,一旦对工艺进行连续操作,和闪蒸器220中的反应混 合物发生接触的络合剂量通常会减少,原因是已达到了稳态条件。在稳态条件下,与闪蒸器 220中的反应混合物发生接触的络合剂量通常可减少到维持想要的络合剂稳态浓度所必需 的量。
[0099]
[0100] 下列调查和实例仅作为例证,并无意图且不应将其理解为以任何方式来限制所要 求保护的主题的范围。实例利用图4或图5的装置来执行的。实例说明TPPO使HI的挥发 性降低。相信这种挥发性降低的原因是形成了 HI络合物。
[0101] 图4示出了图解的第一再循环装置(装置1),用于调查VLE。装置包括3 口圆底 烧瓶("蒸馏釜")。第一颈口配备有管("液体取样管"),用于将组分添加到液体中,或从 烧瓶中所含液体内取出样本,还配备有温度计,用于测量烧瓶内所含液体的温度。第二颈口 配备有回流/蒸馏头以及用于测量汽相温度的温度计。蒸汽在冷凝器中进行冷凝,冷凝物 再通过连接到烧瓶第三颈口的液体回路("液体回路")输送回烧瓶。液体回路配备有排放 口( "排放口")和二位阀("二位阀"),用于取出冷凝物的样本。
[0102] 图5示出了图解的第二再循环装置(装置2),用于调查VLE。装置包括双腔循环 体积13,作为蒸馏釜。蒸馏釜配备有再循环管路15,再循环管路15又连接到冷凝器16,并 包括用于对冷凝物进行取样的二位阀17。另外,蒸馏釜配备有底部龙头,用于对液体进行取 样。蒸馏釜被加热和隔热工具19所包围。蒸馏釜13和再循环管路15均配有具有热电偶 14的温度计套管,热电偶14连接到温度控制单元(未显示)。
[0103] 图6显示IM LiI的存在提高了 HI的挥发性,而0. 5M TPPO降低了 HI的挥发性。
[0104] 图7和8显示在水浓度分别为5. 5-6wt %和3wt %时,LiI、TPPO和1- 丁基4-甲 基咪唑碘化物(对HI挥发性的影响。
[0105] 下列调查和实例仅作为例证,并无意图且不应将其理解为以任何方式来限制所要 求保护的主题的范围。
[0106] VLE 调杳
[0107] 调查在两种不同类型的再循环装置中进行,如图4和5中的示意图所示。装置1 用于实例1到3中所述的实验,其结果在图6中进行了描述。装置2用于实例4到21中所 述的实验,其结果汇集于表2和3中,并在图7和8中进行了描述。
[0108] 一般稈序A :
[0109] 在使用装置1的情况中,为11烧瓶装入总共500克的适量乙酸、水、HI以及TPPO或 LiI (两者中选一)。将搅拌后的溶液回流。在一个小时的冷凝/液体回流之后,采集10-20 克蒸汽冷凝物样本。再从烧瓶中取出〇.2ml样本用于分析。将与移除的冷凝物样本量相等 的乙酸添加到烧瓶中,并且在重复取样程序以及添加其他等分乙酸之前,使溶液回流约30 分钟。重复该程序直到烧瓶中水的浓度下降到期望水平。
[0110] 一般稈序B :
[0111] 在使用装置2的情况中,在大气压和轻微的N2吹扫作用下,为烧瓶装入适量的乙 酸、水、!11、1^1、了??0、8厘頂1、1-丁基2,3-二甲基咪唑鑰碘化物("80厘頂1")及1-十二烷 基3-甲基咪唑鑰碘化物("D0MMI")的混合物。使混合物回流约1小时,在此期间冷凝物 被再循环到烧瓶中。然后,取出冷凝物样本和混合物样本进行分析,接着终止实验。
[0112] 利用KarlFischer滴定法来测量冷凝的蒸汽样本和蒸馏釜液体样本中的水浓度。 利用硝酸银滴定法或可见分光光度法来测定这些包含碘化物的实验中的碘化物浓度,在可 见分光光度法中,首先碘化物在过氧化氢的作用下迅速氧化为碘,然后利用波长为475nm 的碘吸收带进行量化。
[0113] VLE装詈1和VLE装詈2的骀证
[0114] 受益于本公开的本领域技术人员会明白,关键是使装置在绝热的方式下运行,其 中只存在一个平衡级,并且利用部分冷凝使得更容易挥发的组分中不会出现蒸汽富集。正 因如此,在使用之前,通过在乙酸中的烧瓶水浓度为5、10和20wt%的情况下测定蒸汽冷凝 物中的水浓度,来对装置1和装置2的适用性进行验证。一旦对要回流的样本进行加热以及 对冷凝的蒸汽样本和液态的蒸馏釜样本进行分析,会发现,更容易挥发的汽相水分的富集 程度和先前文献的数值能够很好地匹配,如表1中所示,此处所表示的所有值为摩尔分数。
[0115] 表1 :VLE装置1和VLE装置2的验证
[0116] 通过与现有技术数据进行比较 Tm 171
[0118] 实例1 ( 一般稈序A):
[0119] 将成分为12wt %水、3. 8wt % HI和84. 2wt %乙酸的500克溶液装入装置1烧瓶 中。如上所述,通过除去冷凝的蒸汽样本并为烧瓶补充相似容积的乙酸,烧瓶中的水浓度以 0. 5wt%的减量
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