一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法及系统。该方法包括如下步骤：1)将甲醇和/或甲醇衍生物和CO进行羰基化反应；2)将步骤1)获得的至少部分液体反应混合物进行闪蒸、脱轻、脱水和精制，以提供乙酸产品；其中，脱轻的塔顶汽相经冷凝后进行第一分层，下层得到含有助催化剂液层，循环至步骤1)；脱水的塔顶汽相经冷凝后进行第二分层，下层得到含有助催化剂液层，循环至步骤1)。该系统中第一分层器与羰基化反应单元连通，第二分层器与羰基化反应单元连通。本发明专利技术降低生产成本，提高乙酸产品质量，能够获得丙酸小于200ppm、甲基碘含量小于5ppb的高品质乙酸产品。于5ppb的高品质乙酸产品。于5ppb的高品质乙酸产品。

【技术实现步骤摘要】
一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法及系统


[0001]本专利技术涉及羰基合成乙酸领域，特别是涉及一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法及系统。

技术介绍

[0002]传统铑催化剂体系的生产乙酸方法，包括如下步骤：
[0003](1)将甲醇和/或它的活性衍生物和一氧化碳输入羰基化反应器，其中在整个反应过程中连续保持液体反应混合物含有：铑羰基化催化剂、甲基碘助催化剂、稳定剂、水、乙酸甲酯、乙酸、丙酸及其它副产物；
[0004](2)从反应区排出液体反应混合物，输入闪蒸区域以形成含有水、乙酸产物、丙酸副产物、乙酸甲酯、甲基碘和其它少量杂质的蒸汽馏份和含有不挥发的铑羰基化催化剂、乙酸和水的液体馏份。
[0005](3)由闪蒸区域将液体馏份循环至羰基化反应器；
[0006](4)将闪蒸区域的蒸汽馏份输入精馏区，包括三个精馏塔：脱轻塔、脱水塔和精制塔，在精制塔侧线得到丙酸含量约500ppm的乙酸产品。
[0007]铑贵金属因资源匮乏，且在汽车尾气处理领域用量的增加，价格居高不下，造成铑体系催化剂羰基化乙酸生产的运行成本加大；且使用铑体系催化剂生产乙酸的过程中液相副产物多，丙酸含量高，无法满足高端客户的需求，需要通过增加额外的处理装置才能降低丙酸的含量，增加了操作难度和运行成本。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法及系统，降低生产成本，提高乙酸产品质量。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法，包括如下步骤：
[0010]1)将甲醇和/或甲醇衍生物和CO进行羰基化反应，其中，在羰基化反应过程中保持液体反应混合物含有：铱催化剂、助催化剂、促进剂、水、乙酸甲酯、乙酸和丙酸；
[0011]2)将步骤1)获得的至少部分液体反应混合物进行闪蒸、脱轻、脱水和精制，以提供乙酸产品；
[0012]其中，脱轻的塔顶汽相经冷凝后进行第一分层，下层得到含有助催化剂液层，将所述含有助催化剂液层循环至步骤1)；
[0013]脱水的塔顶汽相经冷凝后进行第二分层，下层得到含有助催化剂液层，将所述含有助催化剂液层循环至步骤1)。
[0014]CO可以来源于CO原料气，CO原料气中，氢气体积含量保持在≤0.5v％，更优选≤0.3v％，如≤0.2v％、0.2～0.3v％、0.3～0.4v％或0.4～0.5v％。
[0015]在液体反应混合物中，铱催化剂可含有可溶解于液体反应混合物的任何含铱催化
剂。铱催化剂可以溶解于液体反应混合物或转化为溶解形式的任何合适的形式加入液体反应混合物中，加入液体反应混合物中的合适的含铱催化剂可以选自如下中的至少一种：IrCl3、IrI3、IrBr3、[Ir(CO)2I]2、[Ir(CO)2Br]2、[Ir(CO)2I2]‑
H
+
、[Ir(CO)2Br2]H
+
、[Ir(CO)2I4]‑
H
+
、[Ir(CO)2I3(CO)2]‑
H
+
、Ir4(CO)
12
、IrCl3.3H2O、IrBr3.3H2O、Ir2O3、Ir(acac)(CO)2、Ir(acac)3、乙酸铱和六氯铱酸H2[IrCl6]，优选铱的无氯配合物，例如乙酸铱和乙酰乙酸盐。铱催化剂可溶于一种或多种羰基化反应组分中，例如水、醇和/或羧酸。
[0016]促进剂可含有任何可溶解于液体反应混合物中的合适的含金属化合物的促进剂。
[0017]水可以通过甲醇反应物与乙酸产物之间的酯化反应生成，可以与反应原料一起或单独加入，可以与液体反应混合物的其它组分进行分离、循环。
[0018]乙酸甲酯可以通过甲醇反应物与乙酸产物之间的酯化反应生成，可以来源于甲醇衍生物反应原料，可以与液体反应混合物的其它组分进行分离、循环。
[0019]乙酸可以通过羰基化反应生成，可以与液体反应混合物的其它组分进行分离、循环。
[0020]丙酸可以来源于羰基化反应的副产物，可以与液体反应混合物的其它组分进行分离、循环。
[0021]优选地，所述方法还包括如下技术特征中的至少一项：
[0022]a1)步骤1)中，所述羰基化反应在一个反应区或两个串联的反应区进行；
[0023]a2)步骤1)中，所述甲醇衍生物选自乙酸甲酯和二甲醚中的至少一种；
[0024]a3)步骤1)中，所述铱催化剂为铱羰基化催化剂；
[0025]a4)步骤1)中，所述助催化剂为甲基碘；
[0026]a5)步骤1)中，所述促进剂选自钌、锇、铼、镉、锌、镓、铟和钨中的至少一种；更优选为钌；
[0027]a6)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述铱催化剂的质量浓度为500～3000ppm，该浓度是指各反应区的浓度；所述铱催化剂的质量浓度可以为500～800ppm、800～1000ppm、1000～1500ppm、1500～2000ppm或2000～3000ppm；
[0028]a7)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述助催化剂的质量浓度为2～20％，该浓度是指各反应区的浓度；随着助催化剂浓度的增加，羰基化反应中CO分压下降，影响反应速度和生产产能；所述助催化剂的质量浓度可以为2～6％、6～8％、8～10％、10～15％或15～20％；
[0029]a8)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述促进剂与所述铱催化剂的摩尔比为0.5～6：1，该摩尔比是指各反应区的摩尔比；所述促进剂与所述铱催化剂的摩尔比可以为0.5～2、2～3、3～4、4～5或5～6；
[0030]a9)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述水的质量浓度为2～10％，该浓度是指各反应区的浓度；所述水的浓度可以为2～4％、4～5％、5～6％、6～8％或8～10％；
[0031]a10)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述乙酸甲酯的质量浓度为5～20％，该浓度是指各反应区的浓度；所述乙酸甲酯的浓度可以为5～10％、10～13％、13～15％、15～18％或18～20％；
[0032]b1)步骤1)中，所述液体反应混合物含有可选的HI，在所述液体反应混合物中，HI的质量浓度为0～2％，该浓度是指各反应区的浓度；HI的浓度可以为0～0.5％、0.5～1％、1
～1.2％、1.2～1.5％或1.5～2％；
[0033]b2)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，阳离子污染物的总阳离子质量浓度≤300ppm，该浓度是指各反应区的浓度；阳离子污染物包括但不限于此：腐蚀金属离子、碱金属、碱土金属、可就地成盐的含氮化合物或配位体。由于在液体反应混合物中产生对反应速率不利作用的I
‑
而对反应有不利作用，因而在反应液中应保持最小量，阳离子污染物的总阳离子质量浓度可以≤100ppm、100～150ppm、150～200p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铱催化的羰基化生产乙酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将甲醇和/或甲醇衍生物和CO进行羰基化反应，其中，在羰基化反应过程中保持液体反应混合物含有：铱催化剂、助催化剂、促进剂、水、乙酸甲酯、乙酸和丙酸；2)将步骤1)获得的至少部分液体反应混合物进行闪蒸、脱轻、脱水和精制，以提供乙酸产品；其中，脱轻的塔顶汽相经冷凝后进行第一分层，下层得到含有助催化剂液层，将所述含有助催化剂液层循环至步骤1)；脱水的塔顶汽相经冷凝后进行第二分层，下层得到含有助催化剂液层，将所述含有助催化剂液层循环至步骤1)。2.如权利要求1所述的铱催化的羰基化生产乙酸的方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a1)步骤1)中，所述羰基化反应在一个反应区或两个串联的反应区进行；a2)步骤1)中，所述甲醇衍生物选自乙酸甲酯和二甲醚中的至少一种；a3)步骤1)中，所述铱催化剂为铱羰基化催化剂；a4)步骤1)中，所述助催化剂为甲基碘；a5)步骤1)中，所述促进剂选自钌、锇、铼、镉、锌、镓、铟和钨中的至少一种；a6)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述铱催化剂的质量浓度为500～3000ppm；a7)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述助催化剂的质量浓度为2～20％；a8)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述促进剂与所述铱催化剂的摩尔比为0.5～6：1；a9)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述水的质量浓度为2～10％；a10)步骤1)中，在所述液体反应混合物中，所述乙酸甲酯的质量浓度为5～20％；b1)步骤1)中，所述液体反应混合物含有可选的HI，在所述液体反应混合物中，HI的质量浓度为0～2％；b2)步骤1)中，所述液体反应混合物含有可选的阳离子污染物，在所述液体反应混合物中，阳离子污染物的总阳离子质量浓度≤300ppm；b3)步骤1)中，羰基化反应的温度为170～220℃；b4)步骤1)中，羰基化反应的压力为2.0～3.5Mpa；c1)步骤2)中，被第一分层处理的物料中水的质量浓度与被第二分层处理的物料中水的质量浓度的比值为1～1.5：1；c2)步骤2)中，被第一分层处理的物料中的水的质量浓度为60～90％；c3)步骤2)中，闪蒸区域的CO体积含量为30～60％；c4)步骤2)具体包括如下步骤：c421)将步骤1)获得的至少部分液体反应混合物进行闪蒸，以提供蒸汽馏份和液体馏份；c422)将至少部分液体馏份循环至步骤1)；c423)将所述蒸汽馏份进行脱轻，塔顶汽相依次进行冷凝和第一分层，塔底液相部分进行再沸回流进行脱轻，以提供上层的脱轻第一液体、下层的含有助催化剂的脱轻第二液体和脱轻组分；所述脱轻第一液体至少部分回流进行脱轻；所述脱轻第二液体和至少部分塔
底液相循环至步骤1)；c424)将所述脱轻组分进行脱水，塔顶汽相进行冷凝和第二分层，塔底液相部分进行再沸回流进行脱水，以提供上层的脱水第一液相、下层的含有助催化剂的脱水第二液相和脱水组分；所述脱水第一液相回流进行脱水；所述脱水第二液相循环至步骤1)；c425)将所述脱水组分进行精制，塔底液相部分进行再沸回流进行精制，以提供乙酸产品。3.如权利要求2所述的铱催化的羰基化生产乙酸的方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a11)特征a1)中，当所述羰基化反应在两个串联的反应区进行时，两个串联的反应区为第一反应区和第二反应区，第一反应区和第二反应区的体积比为1～6：1；a12)特征a1)中，当所述羰基化反应在两个串联的反应区进行时，两个串联的反应区为第一反应区和第二反应区；将甲醇和/或甲醇衍生物和CO在第一反应区进行羰基化反应，以提供第一液体反应混合物；将至少部分第一液体反应混合物和CO通入第二反应区进行羰基化反应，得到第二液体反应混合物；将至少部分第一液体反应混合物和至少部分第二液体反应混合物进行闪蒸、脱轻、脱水和精制；a21)特征a2)中，将甲醇、乙酸甲酯和CO进行羰基化反应；a51)特征a5)中，所述促进剂包括钌和选自锇、铼、镉、锌、镓、铟和钨中的至少一种；a61)特征a6)中，在所述液体反应混合物中，所述铱催化剂的浓度为1000～2000ppm；a71)特征a7)中，在所述液体反应混合物中，所述助催化剂的浓度为8～15wt％；a81)特征a8)中，在所述液体反应混合物中，所述促进剂与所述铱催化剂的摩尔比为2～5：1；a91)特征a9)中，在所述液体反应混合物中，所述水的浓度为3～8wt％；a101)特征a10)中，在所述液体反应混合物中，所述乙酸甲酯的浓度为10～15％；b11)特征b1)中，在所述液体反应混合物中，HI的浓度为0.5～1wt％；b21)特征b2)中，在所述液体反应混合物中，阳离子污染物的总阳离子浓度＜100ppm；b31)特征b3)中，羰基化反应的温度为180～200℃；b41)特征b4)中，羰基化反应的压力为2.5～3.0Mpa；c11)特征c1)中，若所述比值大于1.5：1，将部分被第一分层处理的物料引入被第二分层处理的物料中；若所述比值小于1：1，将部分被第二分层处理的物料引入被第一分层处理的物料中；c31)特征c3)中，闪蒸区域的CO体积含量为40～55％；c41)特征c4)中，步骤c423)的所述脱轻第一液体至少部分循环至步骤1)，或者，步骤c423)的所述脱轻第一液体至少部分与所述脱轻第二液体混合后循环至步骤1)；c42)特征c4)中，步骤c425)中，塔顶汽相进行冷凝回流，以提供乙酸产品和重组分。4.如权利要求3所述的铱催化的羰基化生产乙酸的方法，其特征在于，特征a11)中，所述第一反应区和所述第二反应区的体积比为3～4：1。
5.如权利要求1所述的铱催化的羰基化生产乙酸的方法，其特征在于，所述方法还包括：将闪蒸获得的液体馏份部分进行脱除阳离子污染物后回流至闪蒸。6.一种铱催化的羰基化生产乙酸的系统，其特征在于，包括：羰基化反应单元(1)，用于将甲醇和/或甲醇衍生物和CO进行羰基化反应；闪蒸单元(2)、脱轻塔(3)、脱水塔(4)和精制塔(5)，用于将羰基化反应获得的至少部分液体反应混合物进行闪蒸、脱轻、脱水和精制，以提供乙酸产品；所述羰基化反应单元(1)、所述闪蒸单元(2)、所述脱轻塔(3)、所述脱水塔(4)和所述精制塔(5)依次连通；所述脱轻塔(3)包括脱轻塔本体(31)、第一冷凝器(32)和第一分层器(33)；所述脱轻塔本体(31)依次与所述第一冷凝器(32)和所述第一分层器(33)连通；所述第一分层器(33)与所述羰基化反应单元(1)连通；所述脱水塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大胜，顾明兰，王立峰，孟庆军，顾卫忠，石荣广，熊林发，周志宏，刘文艳，王丽，
申请(专利权)人：广西华谊能源化工有限公司，
类型：发明
国别省市：