[发明专利]用于生产乙酸乙烯酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以多相催化的连续气相工艺通过使乙烯与乙酸和氧反应，同时利用该工艺过程中释放的过程热(processheat)用于制备乙酸乙烯酯的方法。

背景技术

由乙烯与乙酸和氧或含氧气体在固定床催化剂上以气相反应制备乙酸乙烯酯是长期以来已知的，且例如在Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry中描述的。将原材料在通常5至15巴的压力和120℃至200℃的温度下，在固定床管式反应器或流化床反应器中，以放热反应转化为乙酸乙烯酯，对应以下经验式：

C₂H₄+CH₃COOH+1/2O₂->CH₃COOCH＝CH₂+H₂O

反应器中出现的产物混合物除乙酸乙烯酯外，基本上包含未反应的原材料、水以及惰性材料和副产物，诸如二氧化碳、乙醛、乙酸甲酯和乙酸乙酯。惰性材料基本上是氮、氩、甲烷和乙烷，其作为原材料中的杂质引入所述工艺中。水也会形成于乙烯和氧生成二氧化碳的次级反应(secondaryreaction)中。将水与乙酸乙酯分离特别地需要高能量支出。

将来自产物混合物的反应产物和来自循环气体的未反应的乙酸在离开反应器之后凝结出来，并通入进行分离净化(后处理，work-up)。将剩余的气体纯化出二氧化碳，之后与原材料混合，借助由加热蒸汽驱动的热交换器升至反应温度，并送回反应器。将凝结出的产物乙酸乙烯酯和水，以及未反应的乙酸和副产物在多级的、通常是加热蒸汽运行的蒸馏法中彼此分离。常用的蒸馏步骤为，例如，脱水、共沸蒸馏、纯化蒸馏(puredistillation)、副产物去除、废水净化、残渣处理或将低沸点成分与高沸点成分分离。蒸馏工艺有多种多样的已知变形。

将反应器中的反应条件借助水蒸发冷却调节至120℃至200℃的温度和5至15巴的压力。蒸发冷却用水在此转化为蒸汽，即所谓的自身(内在，固有，intrinsic)蒸汽，其通常具有120℃至170℃的温度和2至8巴的压力。自身蒸汽的部分经常用于加热乙酸乙烯酯制备的个别工艺步骤，例如加热用于分离产物混合物的个别蒸馏塔。

此处的一个问题是以这样的方式获得的自身蒸汽具有相对低的温度和压力水平，因此其不经过加热或压缩，其仅可用于加热已知的乙酸乙烯酯制备工艺中的一些工艺步骤，诸如脱水塔、乙酸乙酯塔或低沸点成分塔，或是废水净化、残渣处理、循环气体加热器或是乙酸蒸发器或加热器的热处理。然而，不需要将得到的自身蒸汽的总量用于运行这些车间组件，因此剩余了一些未使用的自身蒸汽。对于其它工艺步骤，诸如共沸蒸馏或纯化蒸馏，加热蒸汽至今都是必需的，其通常具有至多达250℃的温度，因此其具有比可以从已知的乙酸乙烯酯制备过程中可获得的自身蒸汽更高的温度，因此必须从外部源提供。总的说来，至今仅有至多达按重量计80％的来自乙酸乙烯酯制备的自身蒸汽可以在该工艺中供加热而利用。

乙酸乙烯酯制备中不能被利用的自身蒸汽部分，至今多数是将其凝结(这导致完全的能量损失)，或将其提供给生产网络范围内的其他作业。然而，这关系到组织和设备的支出，或在许多情况下因缺乏需要从而是完全不可能的。自身蒸汽用于加热产品管道或建筑的用途服从于季节变化，因此也不适用于自身蒸汽的永久完整利用。

为完全利用乙酸乙烯酯制备过程中的自身蒸汽，DE-A102005054411推荐将自身蒸汽借助蒸汽喷嘴-蒸汽压缩机(steamjet-steamcompressors)，使用外部高压蒸汽进行压缩。通常，该目的需要相当大量的宝贵的高压力蒸汽，意味着以这样的方式生成的蒸汽比可以最终在乙酸乙烯酯制备过程中利用的更多，因此蒸汽的供应问题持续存在。此外，压缩关系到技术支出，且致使运行车间的工艺控制更加复杂。

发明内容

在这个背景下，目的是提供用于制备乙酸乙烯酯的方法，其中可以在该乙酸乙烯酯制备过程中，尽可能完全地利用在这些方法中由去除反应能(reactionenergy)形成的自身蒸汽。

出乎意料地，目的是由以下事实实现的，即至少一个共沸蒸馏塔(共沸塔，azeotropecolumn)和/或至少一个纯化蒸馏塔包含填料，且至少一些在乙酸乙烯酯制备过程中生产的蒸汽用于将能量引入如此装备的共沸蒸馏塔和/或纯化蒸馏塔中。此处特别出乎意料的是尽管有这些措施，也可实现所希望的分离效率，且任何杂质都没有出现至显著的程度或只是出现至常见的程度。