Patent ES-2645007-T3 (ES)
Title: Procedimiento para la producción de ácido acético
Inventor: MIURA HIROYUKI
IPC: C07C53/08
Filed: 2011-07-11
Granted: 2017-12-01
Abstract: Además, la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público N.º 2002-255890 (JP-2002-255890A, Documento de patente 3) describe un método de control de una temperatura de un sistema de reacción controlando una cantidad de calor según una cantidad de circulación de un componente separado que se separa en una etapa para separar un producto de reacción. En el método, la cantidad de calor se controla instalando una unidad de control de la temperatura (un intercambiador de calor) y una unidad de control en una línea de circulación para devolver un componente de punto de ebullición más alto separado en una columna de destilación por evaporación instantánea al sistema de reacción. Este método es eficaz en la operación estable del sistema. Sin embargo, para una planta de gran tamaño, solo la refrigeración del líquido (calor sensible) es insuficiente para eliminar el calor. Lista de referencias Bibliografía de patentes PTL 1: Publicación de patente de Estados Unidos N.º 5.374.774 (Reivindicaciones y Columna 7, líneas 48 a 66) PTL 2: JP-3616400B (Reivindicaciones y Ejemplos) PTL 3: JP-2002-255890A (Reivindicaciones, párrafos [0021] a [0023], y Ejemplos) Sumario de la invención Problemas a resolver por la invención Es, por tanto, un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para la producción de ácido acético con un alto rendimiento y una alta pureza, inhibiendo el procedimiento una pérdida de monóxido de carbono en un equipo que ahorra recursos y que ahorra energía que tiene un aparato miniaturizado (o de tamaño reducido) (por ejemplo, una columna de destilación) incluso para una planta de gran tamaño. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método de control de una temperatura eficientemente y con exactitud en un procedimiento para la producción de ácido acético. Medios para resolver los problemas Los inventores de la presente invención hicieron amplios estudios para lograr los objetivos anteriores y finalmente encontraron que, en un procedimiento para la producción de ácido acético con una alta pureza que permite continuamente que al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metanol, dimetil éter y acetato de metilo reaccione con monóxido de carbono, puede inhibirse una pérdida de monóxido de carbono en un equipo que ahorra recursos y que ahorra energía que tiene un aparato miniaturizado (por ejemplo, una columna de destilación), incluso para una planta de gran tamaño, introduciendo parte de una corriente vaporizada (o un producto de vapor o una fracción de punto de ebullición más bajo) extraída de un evaporador en vacío en un intercambiador de calor, condensando la corriente vaporizada introducida y recirculando la corriente condensada (o fracción) al reactor, y puede producirse ácido acético con una alta pureza con un alto rendimiento. La presente invención se llevó a cabo basándose en los hallazgos anteriores. Es decir, el procedimiento para la producción de ácido acético según la presente invención comprende una etapa de reacción para permitir continuamente que al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metanol, dimetil éter y acetato de metilo reaccione con monóxido de carbono en un sistema catalizador que comprende un catalizador de rodio, una sal de yoduro y yoduro de metilo en presencia de ácido acético y agua en un reactor; una etapa de evaporación instantánea para alimentar continuamente un evaporador en vacío con un medio de reacción líquido (o una mezcla de reacción) extraída del reactor para separar una corriente de líquido (o una fracción de punto de ebullición más alto) y una corriente vaporizada (o una fracción de punto de ebullición más bajo) del medio de reacción líquido; y una etapa de destilación para alimentar una columna de destilación con la corriente vaporizada para obtener un ácido acético purificado; en el que parte de la corriente vaporizada se introduce en un intercambiador de calor para la condensación, y una corriente licuada (o fracción líquida) condensada por el intercambiador de calor se recircula al reactor. En el intercambiador de calor, puede introducirse 1 al 50 % en peso de la corriente vaporizada. Además, una corriente de ácido acético obtenida de la etapa de destilación para purificar ácido acético puede someterse a un tratamiento de destilación y/o adsorción adicional para obtener un ácido acético más purificado. En el procedimiento de la presente invención, puede usarse un método de eliminación de calor adicional en combinación. Por ejemplo, el procedimiento puede usarse en combinación con un modo en el que la corriente de líquido separada por el evaporador en vacío se introduce en el intercambiador de calor y se refrigera, y entonces la corriente refrigerada se recircula al reactor; o un modo en el que cada uno de un componente gaseoso (o una fracción de punto de ebullición más bajo) del reactor y una fracción de cabeza (o una fracción de punto de ebullición más bajo) de la(s) columna(s) de destilación se condensa por un condensador. En el procedimiento de la presente invención, el reactor puede ser un reactor sin una unidad extraíble de calor (o que extrae calor) o de efrigeración. En la etapa de reacción, la reacción puede realizarse mientras que se mantiene el sistema de reacción a concentraciones de la sal de yoduro del 2 al 25 % en peso (particularmente, 6 al 25 % en peso), yoduro de metilo del 1 al 20 % en peso, acetato de metilo del 0,1 al 30 % en peso y agua del 0,1 al 10 % en peso (particularmente, 0,1 al 6 % en peso) en una fase líquida completa del sistema de reacción. La presente invención también incluye un método de control de una temperatura en un procedimiento para la producción de ácido acético, que comprende una etapa de reacción para permitir continuamente que al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metanol, dimetil éter y acetato de metilo reaccione con monóxido de carbono en un sistema catalizador que comprende un catalizador de rodio, una sal de yoduro y yoduro de metilo en presencia de ácido acético y agua; una etapa de evaporación instantánea para extraer continuamente un medio de reacción líquido de la etapa de reacción para separar una corriente de líquido y una corriente vaporizada (o producto vapor) del medio de reacción líquido; y una etapa de destilación para destilar la corriente vaporizada para obtener un ácido acético purificado; en el que parte de la corriente vaporizada se introduce en un intercambiador de calor para la condensación, y una corriente licuada (o fracción líquida) condensada por el intercambiador de calor se recircula a la etapa de reacción. Este método es ventajoso para un control de temperatura en un sistema en el que la fluctuación (o cambio) de la presión y/o caudal se transmite a la(s) etapa(s) sucesiva(s) o influye en la(s) etapa(s) sucesiva(s). Por casualidad, dependiendo de la fluctuación de la temperatura, la eficiencia de absorción del monóxido de carbono alimentado a presión también fluctúa, y se causa la fluctuación de presión. Así, la fluctuación de temperatura interfiere con la utilización eficaz del monóxido de carbono y tiene una desventaja para la eficiencia de energía. Según el método de la presente invención, como la fluctuación de temperatura está controlada, se logran el control de la fluctuación de presión y la utilización eficaz de monóxido de carbono. Así, el método de la presente invención también se refiere a un método de ahorro de un recurso (por ejemplo, monóxido de carbono) y energía mientras que se inhibe la disminución del rendimiento y la pureza del ácido acético. Efecto de la invención Según la presente invención, en un procedimiento para la producción de ácido acético con una alta pureza que permite que al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en metanol, dimetil éter y acetato de metilo reaccione continuamente con monóxido de carbono, ya que parte de la corriente vaporizada extraída de un evaporador en vacío se introduce en el intercambiador de calor y condensa para recircular la fracción condensada al reactor, parte de la cantidad de calor transferida de la solución de reacción al vapor de evaporación instantánea puede eliminarse antes de la eliminación de calor utilizando un calor latente de evaporación en la columna de destilación incluso para una planta de gran tamaño, es innecesario instalar una unidad de refrigeración en el reactor, y puede utilizarse eficazmente el monóxido de carbono disuelto en la solución de reacción. Así, incluso para una planta de gran tamaño, la pérdida de monóxido de carbono puede inhibirse en un equipo que ahorra recursos y que ahorra energía que tiene un aparato miniaturizado (por ejemplo, una columna de destilación), y puede producirse ácido acético con una alta pureza con un alto rendimiento. Breve descripción de los dibujos [fig. 1] La Fig. 1 es un diagrama para explicar un procedimiento para la producción de ácido acético según una realización de la presente invención. Descripción detallada de la invención En lo sucesivo, la presente invención se explicará en detalle con referencia a los dibujos. La Fig. 1 es un diagrama (una hoja de flujo, un dibujo de proceso esquemático o un dibujo esquemático de disposición de la planta) para explicar un procedimiento para la producción de ácido acético según una realización de la presente invención. La realización de la Fig. 1 muestra un procedimiento para la producción de un ácido acético purificado a partir de un medio de reacción líquido generado por una reacción de carbonilación continua de metanol con monóxido de carbono en un sistema de fase líquida en presencia de un sistema catalizador de carbonilación que comprende un catalizador de rodio y un co-catalizador (yoduro de litio y yoduro de metilo), además de ácido acético, acetato de metilo, y una cantidad finita de agua. El procedimiento comprende un reactor (sistema de reacción) 1 para llevar a cabo la reacción de carbonilación de metanol anteriormente mencionada; un evaporador en vacío (columna de destilación por evaporación instantánea) 2 para separar una corriente de líquido (o una fracción de punto de ebullición más alto) que contiene principalmente un componente de catalizador metálico (un componente de punto de ebullición más alto) (por ejemplo, un catalizador de rodio y yoduro de litio) y una corriente de ácido acético (una corriente vaporizada o una fracción de punto de ebullición más bajo) de un medio de reacción líquido (o una mezcla de reacción o una disolución de reacción) que se introduce a través de una línea de alimentación 14 y contiene ácido acético generado mediante la reacción; una primera columna de destilación 3 para eliminar al menos parte de una primera fracción de cabeza (o una fracción de punto de ebullición más bajo) que contiene un componente de punto de ebullición más bajo (por ejemplo, yoduro de metilo, acetato de metilo y acetaldehído) fuera de la corriente de ácido acético introducida del evaporador en vacío 2 a través de las líneas de alimentación 15 y 15b como una cabeza de una parte superior de la columna de la misma y extraer una corriente de ácido acético de una corriente lateral por corte lateral; una segunda columna de destilación 4 para eliminar al menos parte de una segunda fracción de cabeza (o una fracción de punto de ebullición 5 más bajo) que contiene un componente de punto de ebullición más bajo que una cabeza de una parte superior de columna de la misma fuera de la corriente de ácido acético introducida de la primera columna de destilación 3 a través de una línea de alimentación 23 por corte lateral, separar al menos parte de un componente de punto de ebullición más alto (impurezas de punto de ebullición más alto) (por ejemplo, ácido propiónico) de un fondo de la columna, y obtener una corriente de ácido acético a través de una línea de alimentación 27 de una corriente lateral por corte lateral. La corriente de ácido acético obtenida a través de una línea 28 puede recircularse al reactor, puede ser parcialmente abandonada, o puede usarse como un producto final. Si fuera necesario, la corriente de ácido acético puede tratarse con evaporación instantánea y/o destilación, resina de intercambio iónico, o adsorción. Además, en este procedimiento, el reactor 1 está equipado con un condensador 5 para condensar un componente condensable en un gas de escape gaseoso descargado a través de una línea de descarga 11; una línea de recirculación 12 para recircular un componente líquido condensado por el condensador 5 al reactor 1; y una línea de descarga 13 para descargar un componente gaseoso, que es un componente no condensado en el condensador 5. En este procedimiento, el evaporador en vacío 2 está equipado con un intercambiador de calor 6 para refrigerar una corriente de líquido separada por el evaporador en vacío 2 y descargada del fondo del evaporador en vacío 2 a través de una línea de descarga 18; una línea de recirculación 19 para recircular la corriente de líquido refrigerada por el intercambiador de calor 6 al reactor 1; un intercambiador de calor 7 para condensar un componente condensable en parte de la corriente vaporizada descargada de la parte superior del evaporador en vacío 2 e introducida a través de las líneas de alimentación 15 y 15a; una línea de descarga 16 para descargar un componente gaseoso, que es un componente no condensable en el intercambiador de calor 7; y una línea de recirculación 17 para recircular un componente líquido (o licuado) que contiene ácido acético condensado por el intercambiador de calor 7 al reactor 1. En este procedimiento, la primera columna de destilación 3 está equipada con un condensador 8 para condensar un componente condensable en la primera fracción de cabeza descargada a través de una línea de descarga 20; una línea de recirculación 22 para recircular un componente líquido condensado por el condensador 8 a la primera columna de destilación 3 y/o el reactor 1; y una línea de descarga 21 para descargar un componente gaseoso, que es un componente no condensable en el condensador 8. En este procedimiento, la segunda columna de destilación 4 está equipada con un condensador 9 para condensar un componente condensable en la segunda fracción de cabeza descargada a través de una línea de descarga 25; una línea de recirculación 26 para recircular un componente líquido condensado por el condensador 9 a la segunda columna de destilación 4 y/o el reactor 1; y una línea de descarga para descargar un componente gaseoso, que es un componente no condensable en el condensador 9. Este procedimiento comprende un sistema depurador 10 para recuperar yoduro de metilo y otros como un valioso componente contenido en los componentes gaseosos descargados del condensador 5, el intercambiador de calor 7 y el condensador 8 y recircular el valioso componente al reactor 1. Por casualidad, una línea para recircular el valioso componente del sistema depurador 10 al reactor 1 se omite en la Fig. 1.