一种调整铱催化体系羰基合成醋酸体系中水含量的方法与流程

1.本发明涉及一种调整铱催化体系羰基合成醋酸体系中水含量的方法，其属于醋酸生产的技术领域。


背景技术：

2.醋酸是大宗化工产品，是最重要的有机酸之一。主要可用于生产醋酸乙烯、乙酐、醋酸酯和醋酸纤维素等。在农药、医药和染料、照相药品制造、织物印染和橡胶工业中都有广泛应用。甲醇羰基合成醋酸工艺；低压法以铱－碘系催化剂为基础，以碘甲烷为助催化剂，反应条件温和，以甲醇和co计，醋酸的选择性及转化率极高。近年来，随着国内甲醇及其下游产品产能的快速扩张，甲醇低压羰基合成醋酸工艺成为市场前景较好的生产工艺路线之一。在低压羰基合成反应体系中，水作为一种溶剂，反应液中水含量除与催化剂稳定性有关外，还与产品质量、生产消耗密切相关。水必须保持一定的浓度，水浓度过低会降低催化剂溶解度，造成催化剂损失；水浓度过高，会增加分离能耗，降低装置生产能力。


技术实现要素：

3.在铱催化体系羰基合成醋酸反应中，由于甲醇与氢气生产甲烷及水的反应较传统铑催化体系更多，所以会造成反应体系中水含量持续增高，本发明为一种调整铱催化体系羰基合成醋酸体系中水含量的方法，在此方法下可以有效降低反应系统水含量，从而达到后续闪蒸及精馏系统的优化目的，降低能耗；可通过调节反应原料的组成控制反应体系中的水含量，与现有甲醇低压羰基合成醋酸装置比较，反应系统组成稳定，产品质量高。
4.本发明采用的技术方案为：一种调整铱催化体系羰基合成醋酸体系中水含量的方法，通过调节反应原料的组成控制反应体系中的水含量，所述方法包括以下步骤:1）将原料甲醇与醋酸甲酯泵入到反应器中，反应温度为175
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198℃，反应压力为2.0
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3.5mpa，反应所用催化剂为铱系络合物，反应所用助催化剂为烷基碘化物；所述甲醇与醋酸甲酯的进料比为1:10
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10:1；2）反应液从反应釜流出进入蒸发器闪蒸，进行母液与粗醋酸的初步分离，母液返回反应釜继续反应，粗醋酸随闪蒸气进入助催化剂回收塔，在助催化剂回收塔中脱除轻组分后进入水回收塔，在水回收塔中脱除成品醋酸中的水后进入产品塔，完成杂质的脱除后采出成品醋酸；3）在反应器连接循环冷却器的支管上设置第一水量检测探针，在反应器连接闪蒸器的支管上设置第二水量检测探针，水量检测器取两个检测探针检测量的均值，得到反应液中水含量为在2.5
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8.0%之间。
5.所述甲醇与醋酸甲酯的进料比为2:2
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3，反应液中水含量为4.5
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5%。
6.在低压羰基合成醋酸反应系统中存在如下反应：主反应：
生成甲烷反应：变换反应：水作为低压羰基合成醋酸反应体系中的一种溶剂，一定的水含量对催化剂的溶解度和稳定性起到关键的作用。反应液中水含量过高，由于水沸点低于醋酸，所以在反应液闪蒸过程中气化的醋酸量会偏少，造成反应系统生产能力下降，同时精馏分离系统能耗会升高；如果反应液中水含量过低，则会影响催化剂在反应液中的溶解度，造成催化剂沉淀和损失。
7.在传统铑催化反应体系中生成甲烷反应占主反应产物约0.2%，而变换反应一般占主反应产物1.5
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2.0%，所以生成甲烷反应所生成的水可通过变换反应消耗掉，同时通过补充一定的水分可维持反应系统水含量稳定。而在铱催化反应体系中生成甲烷反应占主反应产物约1.5
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2.5%，而变换反应一般占主反应产物0.5
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0.8%，所以生成甲烷反应所生成的水大于变换反应消耗掉的水，同时在系统中还可能因为机泵密封液泄露、搅拌器密封液泄露、换热器冷却水泄露等因素造成系统中水含量持续增高，所以需要通过一定的调节手段维持反应系统中水含量稳定。
8.本发明通过以下技术方案来实现：在原料甲醇中混入一定比例的醋酸甲酯，通过水解反应将反应系统中的水消耗掉，醋酸甲酯水解生成甲醇与醋酸，水解生产的甲醇又与co反应生产醋酸，所以加入1mol的醋酸甲酯可生成2mol的醋酸。
9.水解反应：原料甲醇中混入醋酸甲酯的比例可根据反应系统中水含量的多少进行调节。
10.有益效果：本发明为一种调整铱催化体系羰基合成醋酸体系中水含量的方法，可通过调节反应原料的组成，加入醋酸甲酯来控制反应体系中的水含量。醋酸甲酯进行水解反应将反应系统中的水消耗掉，醋酸甲酯水解生成甲醇与醋酸，水解生产的甲醇又与co反应生产醋酸，醋酸甲酯的引入既可以消耗反应体系中的水，又可以增加醋酸的产量，避免了其他杂质的引入。铱系催化剂体系中水含量4.5
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5%时为最佳含水量，该方法可以将水含量控制在最佳含水量4.5
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5%，说明该方法很好的控制了反应体系中的水含量。与现有甲醇低压羰基合成醋酸装置比较反应系统组成稳定，能耗低，产品质量高。
附图说明
11.图1是甲醇低压羰基合成醋酸体系的流程图。
12.图中：1、流体搅拌反应器， 2、闪蒸器，3、循环冷却器，4、闪蒸器加热器，5、助催化剂回收塔，6、水回收塔，7、产品塔，8、水量检测器，8a、第一水量检测探针，8b、第二水量检测探针，9、分层器。
具体实施方式
13.实施例1甲醇进料量为0.5吨/小时，醋酸甲酯进料量为0.5吨/小时，在温度190℃、压力3.0mpa的条件下，co和甲醇在2000ppm的铱系络合物和助催化剂碘甲烷作用下在流体搅拌反应器1中进行反应；在连接循环冷却器3的支管上设置第一水量检测探针8a，在连接闪蒸器2的支管上设置第二水量检测探针8b，水量检测器8取两个检测探针检测量的均值，得到反应液中水含量为6%。
14.之后反应液从流体搅拌反应器1流出进入蒸发器闪蒸，进行母液与粗醋酸的初步分离，母液返回反应釜继续反应，粗醋酸随闪蒸气进入助催化剂回收塔5，在助催化剂回收塔5中脱除轻组分后进入水回收塔6，在水回收塔6中脱除成品醋酸中的水后进入产品塔7，完成杂质的脱除后采出成品醋酸；醋酸产量为1.72吨/小时。
15.实施例2甲醇进料量为1.25吨/小时，醋酸甲酯进料量为0.25吨/小时，在温度195℃、压力3.2mpa的条件下，co和甲醇在1800ppm的铱系络合物和助催化剂碘甲烷作用下在流体搅拌反应器1中进行反应；在连接循环冷却器3的支管上设置第一水量检测探针8a，在连接闪蒸器2的支管上设置第二水量检测探针8b，水量检测器8取两个检测探针检测量的均值，得到反应液中水含量为8%。
16.反应液从流体搅拌反应器1流出进入蒸发器闪蒸，进行母液与粗醋酸的初步分离，母液返回反应釜继续反应，粗醋酸随闪蒸气进入助催化剂回收塔5，在助催化剂回收塔5中脱除轻组分后进入水回收塔6，在水回收塔6中脱除成品醋酸中的水后进入产品塔7，完成杂质的脱除后采出成品醋酸；醋酸产量为2.68吨/小时。
17.实施例3甲醇进料量为0.5吨/小时，醋酸甲酯进料量为0.75吨/小时，在温度185℃、压力3.0mpa的条件下，co和甲醇在1500ppm的铱系络合物和助催化剂碘甲烷作用下在流体搅拌反应器1中进行反应；在连接循环冷却器3的支管上设置第一水量检测探针8a，在连接闪蒸器2的支管上设置第二水量检测探针8b，水量检测器8取两个检测探针检测量的均值，得到反应液中水含量为4.5%。
18.反应液从流体搅拌反应器1流出进入蒸发器闪蒸，进行母液与粗醋酸的初步分离，母液返回反应釜继续反应，粗醋酸随闪蒸气进入助催化剂回收塔5，在助催化剂回收塔5中脱除轻组分后进入水回收塔6，在水回收塔6中脱除成品醋酸中的水后进入产品塔7，完成杂质的脱除后采出成品醋酸；醋酸产量为2.16吨/小时。
19.对比例甲醇进料量为1.25吨/小时，在温度192℃、压力3.0mpa的条件下，co和甲醇在2000ppm的铱系络合物和助催化剂碘甲烷作用下在流体搅拌反应器1中进行反应；在连接循环冷却器3的支管上设置第一水量检测探针8a，在连接闪蒸器2的支管上设置第二水量检测探针8b，水量检测器8取两个检测探针检测量的均值，得到反应液中水含量为12%，醋酸产量为2.17吨/小时。