[发明专利]一种甲醇低压羰基化合成醋酸的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇低压羰基化合成醋酸的方法及其装置，属于化工技术领域。

背景技术

在醋酸的合成方法中，最具商业价值的是甲醇低压羰基合成醋酸，该方法最先出现在 美国专利No.3,769,329。在包含催化剂(主要为第VIII族金属催化剂如铑和铱等)和卤 素助催化剂(如碘甲烷)的含水反应液体介质中，一氧化碳对烷基醇或者其衍生物进行羰 基化反应，得到羧酸或者其衍生物，尤其与甲醇进行羰基化反应，得到醋酸。

典型的铑基催化剂的低压羰基合成醋酸方法包括美国专利No.3,769,329公开的“高 水”羰基化法，反应液中通常使用14-15％(wt)的水浓度，以确保催化剂的稳定性和活性。 美国专利No.5,001,259的“低水”羰基化法向反应液中添加碘盐(如碱金属碘盐碘化锂) 用作催化剂稳定剂，可将反应液体中的水浓度控制到低至2％，从而减少从粗制醋酸中脱 除水分的成本。美国专利No.5,672,743则采用铱基催化剂。

溶于液体介质中的催化剂很容易从液体中沉淀出来，丧失催化活性。控制必需的一氧 化碳分压、水含量和碘浓度等参数以保证催化剂的活性和稳定性能。

已有的典型的醋酸的生产过程如图1所示，甲醇和一氧化碳从底部连续加入含反应液 的反应器1中，在所需的一氧化碳分压下，甲醇进行羰基化反应，生成醋酸。从反应器顶 部出来的包含未反应的一氧化碳及其它组分的反应尾气排放或者加以回收。

从反应器中部抽出包含醋酸产品的反应液并加入蒸发器2中，闪蒸后得到的蒸汽包含 助催化剂碘甲烷及其它较轻组分和产物醋酸。从蒸发器底部出来的含有催化剂和其它较重 组分的反应残液再循环到反应器中参与反应。

出自蒸发器顶部的蒸汽被送入脱轻塔3，从脱轻塔的中部采出含水的粗制醋酸送到后 续工序进行进一步提纯。脱轻塔的塔顶馏分经冷凝器4冷凝后在倾析器5中分离成含水的 轻相和主要为碘甲烷的重相。轻相的部分回流到脱轻塔的上端，重相直接循环回到反应器 或者经过进一步处理后循环回到反应器参与反应。

在所有羰基合成醋酸方法中，都是先在蒸发器中用闪蒸的办法回收催化剂和较重组 分，然后通过脱轻塔回收碘甲烷助催化剂，各自循环回到反应器再参与反应。

甲醇低压羰基合成醋酸采用的贵金属催化剂价格昂贵，减少催化剂的损失对操作成本 的控制很重要。醋酸水溶液的腐蚀性很强，反应液体中存在的碘离子等让反应系统的腐蚀 性更强，装置包括反应器、蒸发器和脱轻塔采用昂贵的金属材料例如锆材或者哈氏合金， 以适应反应系统苛刻的抗腐蚀性要求。

蒸发器和脱轻塔中由于没有足够的一氧化碳分压，催化剂很容易沉淀出来。因此在设 备的布置上，蒸发器和脱轻塔需要尽量靠近反应器，使带有催化剂的反应残液尽快回到反 应器中。

在蒸发器中，绝大部分催化剂随着反应液闪蒸后的反应残液回到了反应器，但还有少 部分的催化剂存于被气相夹带的液体中，从而进入脱轻塔。

发明内容

本发明的目的是提出一种甲醇低压羰基化合成醋酸的方法及其装置，简化醋酸制备的 流程路线，并将有关设备合二为一，以减少装置的设备投资，同时减少操作控制的难度。

本发明提出的甲醇低压羰基化合成醋酸的方法，包括以下步骤：

(1-1)甲醇和一氧化碳连续加入装载有反应液的反应器中，甲醇进行羰基化反应， 生成醋酸，加入质量百分比为：甲醇∶一氧化碳＝1∶0.9-0.95，反应温度为170-200℃， 反应压力为2-3MPa。

其中反应液中各成分的质量百分比为：

第VIII族金属基催化剂        0.005-0.2％

碘甲烷                      2-30％

醋酸                        30-75％

水                          0.01-20％

醋酸甲酯                    0.01-20％