[发明专利]一种甲醇羰基化制醋酸的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇羰基化生产醋酸的方法。

背景技术

醋酸是重要的有机化工原料之一，主要用于生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸纤维素、醋酸酯类、对苯二甲酸、氯乙酸等，可广泛用于化工、轻工、纺织、医药、印染等领域。目前生产醋酸的主要方法有乙醛氧化法、烯烃直接氧化法及甲醇羰基化法。其中，甲醇羰基化法具有甲醇转化率高、副产物小等优点，逐渐成为生产醋酸的主要方法之一。

甲醇羰基化生产醋酸的工艺主要包括CO造气和醋酸生产两部分。其中以采用天然气为原料生产CO为例，CO造气部分主要包括加氢脱硫、天然气蒸汽转换、脱CO₂、干燥、氢气分离、压缩等工序。醋酸生产部分又可分为羰基化反应、闪蒸、精馏分离水、醋酸甲酯、碘甲烷、醋酸产品精馏脱除丙酸、高压和低压碘甲烷吸收系统、催化剂制备等工序。

现有技术中，甲醇羰基化生产醋酸所进行的反应是以CO和甲醇为原料，产物醋酸作溶剂，贵金属Ir-Ru或Rh为主催化剂，添加醋酸甲酯、碘甲烷、碘化锂和水组成均相催化反应体系。甲醇羰基化生产醋酸进行的步骤一般包括，甲醇和CO送入反应釜中与均相催化剂溶液接触，将接触后所得的混合物送入闪蒸塔中。经过闪蒸将混合物分离成含醋酸的气相组分和含主催化剂的液相组分，其中含醋酸的气相组分被送入轻组分精馏塔中进行精馏分离出醋酸产品，将含催化剂的液相组分循环返回反应釜。

甲醇和CO在反应釜中进行羰基化反应的过程中，反应釜的顶部会形成气相部分，该部分包含（1）未反应的原料：CO和甲醇，（2）反应釜中液相溶液的饱和蒸汽：醋酸、醋酸甲酯、碘甲烷和水，以及（3）副反应生成物：CO₂、CH₄、H₂。为了保证反应釜中羰基化反应的进行、保持反应釜中一定的CO分压和反应总压、以及防止反应生成的气相副产物CO₂、CH₄和H₂的不断累积，需要在羰基化反应进行过程中连续不断地将该气相部分以一定的流量从反应釜的顶部排放。排出的该气相部分通常进行处理以回收其中可再用的醋酸、醋酸甲酯、碘甲烷、水和甲醇。

甲醇和CO在反应釜中进行羰基化反应的过程中，每生成1吨醋酸将会伴随产生2260kJ的热量，为了保证羰基化反应的正常进行，必须通过热交换的方式将产生的这部分反应热移出反应釜，以防止反应釜过热。

现有技术中采取在反应釜外部另外安装一台或者两台（一台备用）高压液体循环泵，将反应液从反应釜中抽出通过换热器冷却后再从反应釜顶部加注会反应釜，以实现移出反应热控制反应温度恒定的目的。

CN 1562939A公开了一种生产醋酸的羰基化反应器，包括全混流反应段釜式反应器，其特征在于，还包括一塔式反应器，塔式反应器的底部与全混流反应段釜式反应器的顶部相连并互通。应用该反应器进行羰基化反应制醋酸时，从羰基化反应器底部的出口抽出一股反应液作为羰基化反应器塔式段的催化剂，通过催化剂泵输送，这股反应液分成2路，一路直接进羰基化反应器上部的催化剂口，另一路经过催化剂冷却器冷却后进冷激口，从而实现调节反应器塔式段温度，控制塔式段反应液进口板上的温度来调整反应器塔式段出口反应液的温度。该专利中，塔式反应器内CO浓度从底部到上部逐渐降低，使得放空尾气中CO浓度降低，提高了CO的转化率。该专利采取用抽出部分反应液，用催化剂泵输送其中部分经冷却器冷却移出反应热，实现调节反应器塔式段温度。该方法中安装的塔式反应器内有多层塔板和多个开口，结构和控制复杂，并且为了配合该反应器，该方法中的工艺流程复杂。

CN 101885678A公开了一种甲醇低压羰基化合成醋酸用反应设备。该发明的目的是克服使用机械搅拌的机械传动易损坏的缺陷，采用液体循环用液力达到搅拌的目的。其中该设备连接有液体循环泵和换热器，用于实现将反应液从反应釜中引出再经换热器换热后返回反应釜以形成液体循环。

由此可见，已有技术中均采取使用液体循环泵和换热器将反应釜中的反应液进行循环换热。实际工艺中至少额外需要1-2台（1台备用）高压液体循化泵。由于醋酸属于腐蚀性介质，特别是，甲醇羰基化制醋酸的反应液中含有少量氢碘酸和水，更进一步增加了对反应装置的腐蚀性，因此在醋酸生产装置中必须选用锆材制造的高压液体循环泵，防止因设备腐蚀损坏造成的停工停产和安全事故。锆是一种价格极其昂贵的稀有金属，一台锆材液体循环泵通常价值千万元以上。因此，已有技术中采取的将反应液循环的方法以实现移出反应热的目的，存在设备投资和运转费用高的问题。