[发明专利]具有用于预脱水塔的侧线式反应器的乙酸乙烯酯制造方法

说明书

优先权要求

本申请要求2012年8月30日提交的US临时申请61/694,911的权益，该申请的全部内容和公开内容在此通过引用纳入。

发明领域

本发明总体涉及制造乙酸乙烯酯的方法，其通过采用具有预脱水塔的侧线式(sidecar)反应器提供了提高的反应物转化率。

发明背景

通过在固定床催化剂上在气相中乙烯与乙酸和氧气或含氧气体的反应来制备乙酸乙烯酯是已知的。该反应通常在1-2.5MPa的压力和100℃-250℃的温度进行。该反应典型地在催化剂载体上的合适的催化剂的存在下进行，该催化剂可包含钯、碱金属乙酸盐促进剂，和任选地助促进剂，例如，金或镉。一种示例乙酸乙烯酯制造方法在美国专利No.6,696,596中给出，其在固定床催化剂上在气相中与氧气或含氧气体的反应。另一实例披露于美国专利No.6,040,474，其描述了采用两个反应区制造乙酸和/或乙酸乙烯酯，其中第一反应区包含乙烯和/或乙烷用于氧化成乙酸，并且第二反应区包含乙酸和乙烯，之后分离产物料流，从而制造乙酸乙烯酯。另外，美国专利No.6,476,261描述了制造烯烃和羧酸例如乙烯和乙酸的氧化方法，将它们反应以形成乙酸乙烯酯。上述文献的每一篇以其全部内容在此通过引用纳入。

在多级催化方法中，乙酸乙烯酯和水等摩尔量地形成。乙烯的完全氧化(这不可能完全避免)形成了二氧化碳和水。由此每摩尔乙酸乙烯酯获得多于1mol的水。通常，水的重量为所形成的乙酸乙烯酯的重量的约1/4。除了二氧化碳，少量其它副产物，包括乙酸乙酯，以1000-2000wppm的比例形成，基于所形成的乙酸乙烯酯计。仅少量，例如不多于250wppm的乙酸乙酯在纯乙酸乙烯酯中是大体能接受的。乙酸乙酯的去除需要大量能量。现有技术强调了去除乙酸乙酯和其它副产物的乙酸乙烯酯纯化中各种减少能量消耗的方法。

用于反应的混合物含有摩尔过量的化学计量需要量的乙烯。因此，乙烯转化率相对较低(约10％)，以保持乙烯效率，未反应的乙烯需要再循环至反应区。然后一般在多级方法中将产物乙酸乙烯酯从气态反应产物混合物中分离掉。

美国专利No.4,818,347描述了一种方法，其中离开乙酸乙烯酯反应器的热气体混合物，即乙烯、乙酸、乙酸乙烯酯、水、二氧化碳、乙酸乙酯、氧气和惰性气体(例如氮气和氩气)，被引入在没有另外加热下操作的第一蒸馏塔，其被称为预先脱水或预脱水塔。气体混合物离开预脱水塔的顶部并使其与换热器中的回流料流接触。换热使得气体混合物被冷却而回流料流被相应地加热。接着，气体混合物从换热器来到冷凝器。在冷凝器中液化的物质收集到收集容器，在其中进行分离成水相和有机相。可将水相排出，同时将全部或部分有机相作为回流物再循环至预脱水塔顶部。

冷凝器中没有液化的物质可含有气态乙酸乙烯酯。在采用乙酸作为洗涤液体的洗涤塔(被称为循环气体洗涤器)中将气态乙酸乙烯酯从气体混合物洗出。将剩余尾气再循环至反应器。收集从循环气体洗涤器排出的底部料流和来自预脱水塔的冷凝物的液化有机相的剩余物(如有任何的话)。在一些情况中，将来自冷凝物的全部液化有机相作为回流物用于预脱水塔并且没有液化有机相剩余。

预脱水塔产生包含混合物的底部产物，该混合物包含乙酸乙烯酯,乙酸和约一半的反应水以及副产物。另一半的反应水在不引入能量的情况下分离并在来自预脱水塔顶部的蒸气冷却时形成冷凝物的水相，如上所述。

将来自所述预脱水塔的底部产物首先供入收集容器(也被称为粗乙酸乙烯酯收集容器)，然后在第二蒸馏塔(被称为共沸物塔)中加工(work up)。获得了作为塔顶流产物的水饱和的乙酸乙烯酯。还获得了包含乙酸乙酯和底部产物(其被再循环至系统作为循环乙酸)的侧流。排出包含乙酸乙酯的侧流。没有作为回流返回至第二蒸馏塔顶部的水饱和的乙酸乙烯酯与来自循环气体洗涤器底部的流出物和来自所述预脱水塔的冷凝物的液化有机相剩余物合并。

接着将该混合物供至第三蒸馏塔，其被称为脱水塔。来自该塔顶部的蒸气在冷凝后被实质上全部作为回流再循环。将侧排出料流从脱水塔取出并分离成水相和有机相，然后将水相排放并将有机相返回至所述塔。将干燥乙酸乙烯酯/乙酸混合物从脱水塔底部排出并供入第四塔，其被称为纯乙酸乙烯酯塔。在该塔中，乙酸乙烯酯(其实质上不含乙酸乙酯)作为塔顶流产物获得，而在排放子料流(substream)后，该塔的包含乙酸、高沸点物和痕量乙酸乙烯酯和乙酸乙酯的塔底流被再循环至方法。