RS59569B1 - Procesi za proizvodnju sirćetne kiseline sa kontrolom dekantera - Google Patents

Description

Opis pronalaska

OBLAST TEHNIKE NA KOJU SE PRONALAZAK ODNOSI

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na procese za proizvodnju sirćetne kiseline i naročito na pobolјšane procese za proizvodnju sirćetne kiseline koje karakteriše efektivna kontrola kolone lakih frakcija i/ili kontrola nivoa tečnosti u dekanteru.

POZNATO STANJE TEHNIKE

[0002] Široko korišćen i uspešan komercijalni proces za sintezu sirćetne kiseline uklјučuje katalizovanu karbonilaciju metanola, npr. kompozicije metanola (uvedene), sa ugljen-monoksidom. Katalizator može sadržavati rodijum i/ili iridijum i halogeni promoter (akcelerator), obično metil jodid. Reakcija se odvija uz neprekidno barbotiranje ugljen-monoksida kroz tečni reakcioni medijum u kome je katalizator rastvoren. Reakcioni medijum sadrži sirćetnu kiselinu, metil acetat, vodu, metil jodid i katalizator. Metanol i uglјen-monoksid dolaze u kontakt u reakcionom medijumu i reaguju jedan sa drugim da bi se obrazovala sirova sirćetna kiselina. Konvencionalni komercijalni procesi karbonilacije metanola uklјučuju one opisane u SAD patentima br.3,769,329; 5,001,259; 5,026,908 i 5,144,068. Drugi konvencionalni proces karbonilacije metanola uklјučuje Cativa™ proces koji se razmatra u Jones J.H. (2002), "The Cativa™ Process for the Manufacture of Acetic Acid", Platinum Metals Review, 44 (3): 94-105.

[0003] Obično se sirova sirćetna kiselina izdvaja upotrebom sistema za razdvajanje koji sadrži, između ostalog, reaktor karbonilacije, isparivač, kolonu lakih frakcija i dekanter. SAD patent br.

7,855,306 opisuje proces, npr. proces koga čine zona razdvajanja, za redukciju i/ili uklanjanje PRC jedinjenja iz proizvoda karbonilacije putem (a) razdvajanja proizvoda karbonilacije da bi se obezbedila napojna struja parne faze; (b) destilacije struje parne faze da bi se dobila napojna struja parne faze niske tačke ključanja; (c) kondenzacije i razdvajanja struje parne faze niske tačke ključanja da bi se obrazovala kondenzovana laka tečna faza; (d) destilacije kondenzovane lake tečne faze u jednoj koloni za destilaciju da bi se obrazovala druga struja parne faze obogaćena PRC jedinjenjima; i (e) kondenzovanje i ekstrahovanje druge parne faze sa vodom da bi se dobila struja vodenog acetaldehida koja sadrži PRC jedinjenja.

[0004] SAD patent br. 8,940,932 opisuje proces za stabilnu proizvodnju sirćetne kiseline visoke čistoće uz efikasno uklanjanje acetaldehida. Proces proizvodnje sirćetne kiseline obuhvata reakcioni korak u kome se omogućava da metanol reaguje sa uglјen-monoksidom u prisustvu katalizatora na bazi metala, halidne soli i metil jodida; korak kontinuiranog napajanja isparivača sa reakcionom smešom i razdvajanje komponente niže tačke klјučanja koja sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid i komponente više tačke klјučanja koja sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; korak napajanja kolone za destilaciju sa komponentom niže tačke klјučanja i razdvajanje komponente niže tačke klјučanja koja sadrži metil jodid i acetaldehid i struje koja sadrži sirćetnu kiselinu radi sakuplјanja sirćetne kiseline; korak kondenzacije u kome se odvija kondenzovanje i privremeno zadržavanje komponente sa nižom tačkom klјučanja u dekanteru, a potom i pražnjenje komponente niže tačke ključanja iz dekantera; i korak razdvajanja komponente niže tačke klјučanja koja je ispuštena iz dekantera u acetaldehid, od tečnog ostatka, a potom i recikliranje tečnog ostatka u reakcioni sistem. U koraku kondenzacije, količina komponente niže tačke klјučanja koja će biti zadržana je pod kontrolom koja se zasniva na stopi kolebanja protoka komponente sa nižom tačkom ključanja kojom se napaja U EP 2628720, nivo refluksa u dekanteru prilikom karbonilacije metanola se podešava preko stope refluksa iz dekantera na kolonu lakih frakcija.

[0005] Iako su prethodno opisani procesi obezbedili pojedine procese za izdvajanje sirove sirćetne kiseline, posebno za održavanje nivoa tečnosti u dekanteru/kondenzatoru, ovi procesi uspostavlјaju kontrolu merenjem struje lake parne faze i zatim variranjem recikliranja struja u reakcionu zonu, što može stvoriti probleme vezane za ukupan balans vode u reakcionom sistemu i, u pojedinim slučajevima, može obezbediti nedovolјnu kontrolu. Navedeni postupci mogu takođe zahtevati upotrebu dodatnih komponenti procesa ili modifikaciju komponenti procesa, npr. upotrebu dekantera sa sposobnošću puferisanja. Stoga, postoji potreba za pobolјšanim procesima za održavanje rada kolona lakih frakcija i dekantera, koji obezbeđuju: 1) konzistentniji sastav prečišćenog proizvoda, npr. konzistentniji sastav kolone lakih frakcija, kao i sastav bočne struje i 2) precizniju kontrolu nivoa tečnosti bez narušavanja balansa vode u reakcionom sistemu ili bez zahteva za dodantim komponentama procesa ili modifikacijama procesa.

KRATKO IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

[0006] Predmetni pronalazak se odnosi na procese za proizvodnju sirćetne kiseline. U pojedinim primerima izvođenja, procesi sadrže korak karbonilacije najmanje jednog reaktanta izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u reakcionom medijumu koji sadrži katalizator na bazi metala, metil jodid, halidnu so i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline. Procesi dalјe obuhvataju korak sprovođenja sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka. Poželjno je da struja sirove sirćetne kiseline u isparivač („struja isparivača“) bude u tečnom stanju. Brzina struje isparivača može biti izmerena konvencionalnim postupcima, npr. meračima protoka. Sirovi proizvod sirćetne kiseline se zatim podvrgava isparavanju, sa ili bez toplote, da bi se obrazovala prva struja parne faze i prva struja tečnog ostatka. Prva struja parne faze sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid. Prva struja tečnog ostatka sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so i može biti reciklirana u reaktor. Prva struja parne faze dobijena isparavanjem se razdvaja na koloni lakih frakcija da bi se obrazovala druga struja parne faze i sporedna/bočna struja, kao i druga struja tečnog ostatka. Druga struja parne faze sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid. Bočna struja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu. Druga struja ostatka sadrži sirćetnu kiselinu, vodu i katalizator i može biti reciklirana u reaktor. Najmanje deo druge struje parne faze se kondenzuje u dekanteru da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza. Najmanje jedna tečna faza, u pojedinim primerima izvođenja, sadrži laku fazu. U pojedinim primerima izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži tešku fazu. U pojedinim primerima izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži i laku tečnu fazu i tešku fazu. Nivo tečnosti u dekanteru se uspostavlja kondenzovanjem druge struje parne faze. Nivo tečnosti je generalno nivo do koga se podiže tečna faza. Nivo tečnosti se održava takvim da se izbegnu remećenja ili prelivanja dekantera. Najmanje deo najmanje jedne tečne faze se vraća putem refluksa u kolonu lakih frakcija, čime se uspostavlјa refluksna petlјa. U pojedinim slučajevima, laka faza se vraća refluksom, a da bi se uspostavila refluksna petlјa. U pojedinim slučajevima, odvija se refluks teške faze da bi se uspostavila refluksna petlja. Razmatranje uspostavljanja refluksne petlje/refluksnih petlja podrazumeva i refluks i teške faze i lake faze. Refluksa petlјa je sa određenom stopom refluksa koja predstavlja stopu protoka pri kojoj se najmanje jedna tečna faza vraća u kolonu lakih frakcija. Stopa refluksa može generalno biti izmerena konvencionalnim postupcima, npr. meračima protoka. Brzina refluksa se podešava na osnovu promena u brzini protoka pare. Na primer, kako se stopa protoka pare povećava, stopa refluksa može biti podešena na veću količinu protoka koja ulazi u uparivač. Veća količina protoka može takođe biti sa značajnim efektima na protok kroz kolonu lakih frakcija i na nivo tečnosti u dekatneru. U pojedinim slučajevima, procesi mogu sadržavati korak kontrole nivoa tečnosti u dekanteru, zasnovan na najmanje jednom do stope protoka parne faze i stope refluksa, npr. zasnovan na stopi protoka parne faze ili zasnovan i na stopi protoka parne faze i na stopi refluksa. Varijacije u koncentracijama bočne struje su pobolјšane. Na primer, koncentracija vode u bočnoj struji može varirati za /- 0,3%, u stacionarnom režimu rada, npr. biti /- 0,2% ili /- 0,1%, i/ili koncentracija vode u bočnoj struji može biti opsega od 1,1 tež.% do 3 tež.%, npr. od 1,3 tež.% do 2,7 tež.% ili od 1,5 tež.% do 2,5 tež.%.

[0007] Pronalazak se takođe odnosi na proces za proizvodnju sirćetne kiseline. Proces obuhvata korak karbonilacije metanola u reakcionom medijumu da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline. Reakcioni medijum sadrži katalizator na bazi metala, metil jodid, halidnu so i, po izboru, vodu. Proces dalјe obuhvata korak isparavanja sirovog proizvoda sirćetne kiseline, sa ili bez toplote, da bi se obrazovali prva napojna struja parne faze koja sadrži sirćetnu kiselinu i, po izboru, metil jodid i prva napojna struja tečnog ostatka koja sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje struje parne faze iz isparivača na koloni lakih frakcija, da bi se obrazovala druga napojna struja parne faze koja sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline, kao i druga struja tečnog ostatka; i kondenzovanje, u dekanteru, najmanje dela druge napojne struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza, npr. teška faza i/ili laka faza. Proces dalјe obuhvata korake refluksa najmanje dela najmanje jedne tečne faze na koloni lakih frakcija, sa definisanom stopom refluksa. Proces dalјe obuhvata korak kontrole nivoa tečnosti u dekanteru preko stope refluksa. Kontrola može podrazumevati korak merenja nivoa tečnosti u dekanteru i podešavanje stope refluksa u odnosu na nivo tečnosti, odnosno povećanje stope reluksa ukoliko se nivo tečnosti povećava ili smanjenje stope reflukas ukoliko se nivo tečnosti smanjuje. Poželjno je da je nivo tečnosti u dekanteru suštinski konstantan u stacionarnom režimu rada. Karbonilacija se može odvijati u reaktoru, a sadržaj vode u reaktoru može biti održavan na suštinski konstantnom nivou u stacionarnom režimu rada. Proces može dalјe obuhvatati korak dehidratacije bočne struje u koloni za sušenje, da bi se obrazovao dehidrirani proizvod sirćetne kiseline koji sadrži sirćetnu kiselinu i minornu količinu vode, a tako da koncentracija vode u bočnoj struji kojom se napaja kolona za sušenje bude suštinski konstantan u stacionarnom režimu rada, npr. da koncentracija vode varira za /- 0,3%, na primer u opsegu od 1,1 tež.% do 3 tež.%, u odnosu na ukupnu težinu bočne struje. U jednom primeru izvođenja, obrazuje se teška frakcija, čija je specifična težina suštinski konstantna u stacionarnom režimu rada, npr. specifična težina teške faze varira za /- 0,05, na primer u opsegu od 1,5 do 1,8. Proces može dalјe obuhvatati korak usmeravanja najmanje jedne tečne faze na sistem za uklanjanje jedinjenja koja redukuju permaganat (PRS) sa određenom stopom napajanja PRS, pri čemu je stopa napajanja PRS suštinski konstantna u stacionarnom režimu rada. U jednom primeru izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži laku frakciju i laka frakcija se reluksom vraća na kolonu lakih frakcija. Specifična težina lake frakcije može biti suštinski konstantna, u stacionarnom režimu rada, npr. specifična težina lake frakcije varira za /- 0,05, na primer u opsegu od 0,9 do 1,2, u stacionarnom režimu rada.

KRATAK OPIS NACRTA

[0008] Predmetni pronalazak će biti razumljiviji uvidom u pridružene, neograničavajuće slike, gde:

SL. 1 predstavlja šematski prikaz procesa proizvodnje sirćetne kiseline u skladu sa predmetnim pronalaskom.

SL. 2 predstavlja šematski prikaz procesa proizvodnje sirćetne kiseline u skladu sa predmetnim pronalaskom.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0009] Na pocetku, potrebno je naglasiti da u razvoju bilo kog navedenog konkretnog primera izvodenja moraju biti donete brojne specifične odluke vezane za implementaciju pronalaska, a da bi se ostvarili specificni ciljevi pronalazača, kao sto su uskladenost sa ograničenjima koja su povezana sa sistemom i poslovanjem, a koji će varirati od jedne do druge vrste implementacije. Dodatno, procesi koji su ovde opisani mogu takođe sadržavati komponente koje su drugačije od onih koje su citirane iii spečificno navedene, što će biti jasno stručnjaku sa prosečnim ili očekivanim iskustom u oblasti tehnike.

[0010] U izlaganju suštine pronalaska i ovom detaljnom opisu, svaku brojčanu vrednost treba sagledavati kao modifikovanu terminom "približno/oko" (osim ukoliko nije već izražena tako modifikovana), a zatim je ponovo pročitati kao da nije tako izmenjena, osim ukoliko kontekst ne ukazuje drugačije. Takođe, u izlaganju suštine pronalaska i ovom detaljnom opisu, podrazumeva se da je predviđeno da se opseg koncentracija koji je naveden ili je opisan kao koristan, pogodan ili slično, razmatra kao takav da navedeno obuhvata bilo koju ili svaku koncentraciju unutar opsega, uključujući krajnje vrednosti. Na primer, treba razmatrati da opseg "od 1 do 10" ukazuje na svaki ili svaki mogući broj duž kontinuuma između oko 1 i oko 10. Stoga, čak i ukoliko su određene vrednosti podataka unutar opsega ili ukoliko nijedna od vrednosti podataka nije unutar opsega, a eksplicitno su identifikovane ili se odnose samo na nekoliko specifičnih vrednosti podataka, podrazumeva se da pronalazači daju prednost i podrazumevaju da se bilo koje ili sve vrednosti podataka unutar opsega smatraju specifično navedenima i da pronalazači poseduju znanja o celokupnom opsegu i svim vrednostima unutar opsega.

[0011] Kroz celokupnu specifikaciju, uključujući patentne zahteve, termini koji slede su sa značenjima koja su naznačena, ukoliko nije drugačije navedeno.

[0012] Kako se upotrebljava u specifikaciji i patentnim zahtevima, „blizu“ obuhvata i „na“. Izraz "i/ili" se odnosi na slučaj uključivanja sa "i" i slučaj isključivanja sa "ili" i ovde se uporebljava radi sažetosti. Na primer, smeša koja sadrži sirćetnu kiselinu i/ili metil acetat može sadržavati samo sirćetnu kiselinu, samo metil acetat ili i sirćetnu kiselinu i metil acetat.

[0013] Svi procenti su izraženi kao težinski procenti (tež.%) i zasnivaju se na ukupnoj težini određene struje ili sastava koji su prisutni, ukoliko nije drugačije naznačeno. Sobna temperatura je 25°C, a atmosferski pritisak je 101,325 kPa, osim ukoliko nije drugačije naznačeno.

[0014] Za ovde navedene svrhe:

sirćetna kiselina može biti skraćena kao "AcOH";

acetaldehid može biti skraćen kao „AcH“;

metil acetat može skraćeno biti "MeAc";

metanol može biti skraćeno "MeOH";

metil jodid može biti skraćen kao "MeJ";

jodovodonik može biti skraćen kao "HJ";

uglјen-monoksid može skraćeno biti „CO“; i

dimetil etar može biti skraćeno biti "DME".

[0015] HJ se odnosi bilo na molekulski jodovodonik ili disosovanu jodovodoničnu kiselinu, kada je ista najmanje delimično jonizovana u polarnom medijumu, obično medijumu koji sadrži najmanje nešto vode. Ukoliko nije drugačije precizno navedeno, oba termina se upotrebljavaju naizmenično. Ukoliko nije drugačije precizno navedeno, koncentracija HJ se određuje kiselo-baznom titracijom, upotrebom krajnje potenciometrijske tačke. Preciznije, koncentracija HJ se određuje titracijom sa standardnim rastvorom litijum acetata do krajnje potenciometrijske tačke. Podrazumeva se da za svrhe koje su ovde navedene, koncentracija HJ se ne određuje oduzimanjem koncentracije jodida za koju se pretpostavlјa da je povezana sa merenjem metala korozije ili drugih katjona različitih od H+, od ukupnog jonskog jodida koji je prisutan u uzorku.

[0016] Podrazumeva se i da se koncentracija HJ ne odnosi na koncentraciju jodidnih jona. Koncentracija HJ se posebno odnosi na koncentraciju HJ koja je određena potenciometrijskom titracijom.

[0017] Navedeni postupak oduzimanja je nepouzdan i neprecizan postupak za određivanje relativno niskih koncentracija HJ, npr. manjih od oko 5 težinskih procenata) usled činjenice da se pretpostavlјa da su svi katjoni koji nisu H+ (kao što su katjoni Fe, Ni, Cr, Mo) isklјučivo u vezi sa jodidnim anjonom. U realnosti, značajan deo katjona metala u ovom procesu može biti povezan sa acetat anjonom. Dodatno, mnogi od ovih katjona metala imaju višestruka valentna stanja, što doprinosi još većoj nepouzdanosti pretpostavke o količini jodidnog anjona koji bi mogao biti u vezi sa ovim metalima. Konačno, ovakav postupak dovodi do nepouzdanog određivanja stvarne koncentracije HJ, naročito u pogledu sposobnosti da se izvede jednostavna titracija koja je direktno reprezentativna za koncentraciju HJ.

[0018] U svrhe koje su ovde navedene, "gasovita faza" ili "destilat" kolone za destilaciju se odnosi na najmanje jednu od frakcija koja može kondenzovati i niže je tačke ključanja, a koja je prisutna na ili u blizini vrha (npr. neposredno uz vrh) kolone za destilaciju, i/ili na kondenzovan oblik navedene frakcije ili kompozicije. Očigledno je da sve frakcije na kraju mogu kondenzovati, međutim, u svrhe koje su ovde navedene, frakcije koje mogu kondenzovati su one koje mogu kondenzovati pod uslovima koji su prisutni u procesu, kao što stručnjak iz oblasti tehnike lako može zaključiti. Primeri frakcija koje ne mogu kondenzovati mogu uključivati azot, vodonik i slično. Slično navedenom, napojna struja parne faze može biti uzeta neposredno ispod najvišeg izlaza kolone za destilaciju, na primer, tamo gde je frakcija sa najnižom tačkom ključanja zapravo struja koja ne može kondenzovati ili predstavlja minimalnu struju parne faze, kao što stručnjak iz oblasti tehnike lako može zaključiti.

[0019] "Podovi" ili "rezidualni ostaci" kolone za destilaciju se odnose na jednu ili više frakcija najviše tačke ključanja koje se ispuštaju ili se nalazi blizu poda kolone za destilaciju, a koja se ovde označava i kao struja poda kolone. Podrazumeva se da rezidualni ostatak može biti uzet neposredno iznad najnižeg izlaza kolone za destilaciju, na primer, pri čemu je najniža frakcija proizvedena u koloni zapravo so, neupotreblјiv katran, čvrsti otpadni proizvod ili minimalna struja, kao što stručnjak iz oblasti tehnike lako može zaključiti.

[0020] U svrhe koje su ovde navedene, kolone za destilaciju sadrže zonu destilacije i zonu poda. Zona destilacije obuhvata sve iznad zone poda, npr. između je zone poda i vrha kolone. U svrhe koje su ovde navedene, zona poda se odnosi na donji deo kolone za destilaciju koji predstavlja rezervoar tečnih komponenti sa višim temperaturama klјučanja (npr. dno kolone za destilaciju) iz koga ističe struja poda ili preostala struja po izlasku iz kolone. Zona poda može uključivati rebojlere, opremu za kontrolu i slično.

[0021] Podrazumeva se da se termini "prolazi", "putanje protoka", "strujni tokovi" i slično, kada se odnose na unutrašnje komponente kolone za destilaciju, koriste naizmenično za označavanje otvora, cevi, kanala, proreza, odvoda i sličnog, a koji su raspoređeni duž kolone i/ili koji omogućavaju kretanje tečnosti i/ili pare sa jedne strane unutrašnje komponente na drugu stranu unutrašnje komponente. Primeri prolaza raspoređenih kroz strukturu kao što je razdelnik tečnosti u koloni za destilaciju uklјučuju otore za drenažu, cevi za odvod, proreze za odvod i slično, a koji omogućavaju da tečnost protiče kroz strukturu sa jedne na drugu stranu.

[0022] Prosečno vreme zadržavanja je definisano kao zbir svih zapremina tečnosti određene faze koje se zadržavaju unutar zone destilacije, a čija je vrednost podeljena sa prosečnom stopom protoka te faze kroz zonu destilacije. Zapremina zadržavanja za određenu fazu može uključivati zapreminu tečnosti koja se nalazi u raznim unutrašnjim komponentama kolone, uklјučujući kolektore, razdelnike i slično, kao i tečnost koja se nalazi na podovima, unutar odvoda i/ili unutar strukturisanih ili nasumice upakovanih delova ležišta.

[0023] Uobičajena reakcija sirćetne kiseline i procesi razdvajanja koriste sistem za razdvajanje koji sadrži, između ostalog, reaktor karbonilacije, isparivač, kolonu lakih frakcija i dekanter.

[0024] Važnost održavanja nivoa tečnosti u dekanteru konzistentnim je dokumentovana i razvijene su pojedine šeme razdvajanja, u pokušajima da se postigne ovaj cilј. Na primer, jedna konvencionalna šema razdvajanja koristi korak kondenzacije (dekantovanja) u kome se kondenzuje laka frakcija parne faze, a jedan njen deo se reciklira u reakcionu zonu. U ovom slučaju, nivo tečnosti u dekanteru se održava putem podešavanja količine kondenzovanih lakih frakcija parne faze koja se reciklira u reakcionu zonu. Nažalost, odstupanja u količini kondenzovanih lakih frakcija parne faze koje se recikliraju u reakcioni sistem, mogu dovesti do remećenja u balansu vode u reakcionom sistemu, a rezultat može biti više kolebanja u dovodu kolone za sušenje. Takođe, u ovoj šemi razdvajanja, deo lakih frakcija parne faze koji se ne reciklira, usmerava se na proces aldehidnog razdvajanja. Budući da reciklirani deo ili delovi variraju tokom rada, varira i deo koji se usmerava na proces aldehidnog razdvajanja. Stoga, protok lakih frakcija parne faze za aldehidno razdvajanje može biti veoma nekonzistentan, što štetno deluje na efikasnost razdvajanja, npr. na efikasnost odvajanja aldehida. Ukratko, u pokušaju da se kontroliše nivo tečnosti u dekanteru, ova šema razdvajanja dovodi do problema u balansu vode u reakcionom sistemu, kao i do neujednačenog protoka u pravcu procesa aldehidnog razdvajanja.

[0025] Pored nekonzistentnosti koje su prethodno navedene, varijacije u količini kondenzovanih lakih frakcija koje se recikliraju u reakcioni sistem mogu dovesti do značajne nekonzistentnosti u radu kolona lakih frakcija. Zbog odstupanja u radu, uticaj na celokupan rad kolona lakih frakcija će biti negativan. Kao rezultat, sastav bočne struje kolona lakih frakcija će biti nedosledan. Na primer, sadržaj vode u bočnom toku će značajno varirati, npr. više od /- 2% ili više od /- 1%, što podrazumeva da za cilј od 3%, sastav može varirati od 1% do 5% ili od 2% do 4%. Nekonzistentnosti bočne struje stvaraju dodatne probleme u nizvodnoj zoni razdvajanja, npr. u koloni za sušenje.

[0026] Druga šema razdvajanja koristi dekanter koji ima funkciju puferisanja, npr. dekanter koji je dovoljnog kapacietata da olakša kolebanja u zapremini dovoda u i izvan dekantera. U ovoj šemi razdvajanja, dekanter mora često skladištiti značajan deo lakih frakcija parne faze. Upotreba ove vrste dekantera uklјučuje dodatne troškove, a njegove mogućnosti kontrole procesa ostavlјaju mnogo prostora za pobolјšanje. Dodatno, upotreba puferskog dekantera obično zadržava značajnu količinu metil jodida, čime se sprečava njegova upotreba.

[0027] Sada je, na naše iznenađenje i neočekivano utvrđeno da protok, npr. protok tečnosti, sirovog proizvoda sirćetne kiseline iz reaktora u isparivač može biti efektivno iskorišćen za kontrolu rada i kolone lakih frakcija i dekantera. Prednost je zapravo što se upotrebom protoka sirovog proizvoda u isparivač (i, po izboru, refluksne struje iz dekantera u kolonu lakih frakcija) uspostavlјa efikasnija kontrolna šema. Na primer, kada se upotrebljavaju kontrolne šeme koje su ovde opisane, odgovori mogu biti dobijeni čim se primete promene, npr. promene u stopi protoka parne faze, kao i u slučaju naslućivanja neizbežnog uticaja na kolonu, čime se izbegavaju poremećaji. Nasuprot navedenom, kod mnogih konvencionalnih šema kontrole, npr. kontola koje se zasnivaju na kontroli lakih frakcija parne faze, kontrola podrazumeva kontrolu povratne sprege i ne preduzima se ništa sve dok smetnja već nije prošla kroz kolonu i uticala na dekanter. U pojedinim slučajevima, rezultirajuća šema kontrole je šema kontrole koja se zasniva na stopi protoka parne faze. Rezultat je da su rad kolona lakih frakcija i kompozicija koja izlazi kao bočna struja poboljšani i značajno konzistentniji. Na primer, u pogledu sadržaja vode u bočnoj struji, koncentracija vode u bočnoj struji može varirati za od /-0,3%, u stacionarnom režimu rada, npr. za /- 0,2% ili /- 0,1%.

[0028] Kao što je prethodno pomenuto, takođe je opisano da refluks ka koloni lakih frakcija za najmanje jednu od tačnih faza koja je obrazovana u dekanteru, može biti upotrebljen za efektivnu kontrolu nivoa tečnosti u dekanteru (i kontolu rada kolone lakih frakcija). Tečne faze, npr. teška faza i/ili laka faza, obično nastaju u dekanteru prilikom kondenzovanja lake frakcije parne faze. U većini šema razdvajanja, deo ovih tečnih faza se vraća u kolonu lakih frakcija, čime se uspostavlja refluksna petlja. Iako je upotreba refluksne petlјe poznata, njen potencijal za upotrebu u šemi za kontrolu procesa nije bio razmatran. Sada je otkriveno da stopa kojom se tečna faza/tečne faze vraćaju u kolonu lakih frakcija, npr. stopa refluksa, može predstavljati prednost za upotrebu u kontroli nivoa tečnosti u dekanteru (i rada kolone lakih frakcija). Kontrolom nivoa tečnosti na ovaj način, nasuprot variranju tečne faze/tečnih faza koje se recikliraju u reaktor, štetni uticaj na balans vode u reakcionom sistemu je sveden na minimum ili je eliminisan. Čak i u slučajevima kada struje mogu varirati, ovakve struje recikliranja se mogu biti varirane značajno manje pošto će podešavanja stope reluksa doprineti već značajnoj kontroli šeme. Shodno navedenom, iako može doći do promena u balansu vode, takve promene će biti svedene na minimum.

[0029] Takođe, usled toga što refluksna petlјa već postoji, u proces se ne moraju dodavati dodatne komponente, npr. dekanter sa mogućnošću puferisanja, niti se moraju uvoditi druge modifikacije procesa.

[0030] Predmetni pronalazak se odnosi na procese za proizvodnju sirćetne kiseline. U pojedinim primerima izvođenja, procesi sadrže korak karbonilacije najmanje jednog reaktanta koji je izabran iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u reakcionom medijumu koji sadrži katalizator na bazi metala, metil jodid, halidnu so i, po izboru, ograničenu količinu vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline. Procesi dalјe obuhvataju korak sprovođenja sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka u isparivač. Poželjno je da protok sirove sirćetne kiseline u isparivač („protok isparivača“) podrazumeva tečno stanje. Brzina protoka u isparivač može biti izmerena konvencionalnim postupcima, npr. meračima protoka. Sirovi proizvod sirćetne kiseline se zatim podvrgava isparavanju, sa ili bez toplote, da bi se obrazovala prva struja parne faze i prva struja tečnog ostatka. Prva struja parne faze sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid. Prva struja tečnog ostatka sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so i može biti reciklirana u reaktor. Prva struja parne faze koja je dobijena u isparivaču se razdvaja na koloni lakih frakcija da bi se obrazovala druga struja parne faze i druga struja tečnog ostatka. Druga struja parne faze sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid. Bočna struja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu. Druga struja ostataka sadrži sirćetnu kiselinu, vodu i katalizator i može biti reciklirana u reaktor. Najmanje deo druge struje parne faze se kondenzuje u dekanteru da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza. Najmanje jedna tečna faza, u pojedinim primerima izvođenja, sadrži laku frakciju. U pojedinim primerima izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži tešku frakciju. U pojedinim primerima izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži i laku tečnu i tešku frakciju. Nivo tečnosti u dekanteru se uspostavlja pri kondenzaciji druge struje parne faze. Nivo tečnosti je generalno nivo do koga tečne faze raste. Nivo tečnosti se održava takvim da se izbegnu preterani porasti ili prelivanja iz dekantera. Najmanje deo najmanje jedne tečne faze podleže refluksu na kolonu lakih frakcija, čime se uspostavlјa refluksna petlјa. U pojedinim slučajevima, laka faza se podvgava refluksu da bi se uspostavila refluksna petlјa. U pojedinim slučajevima, teška faza se podvrgava refluksu da bi se uspostavila refluksna petlja. Razmatra se takođe da se i teška i laka faza podvrgavaju refluksu da bi se uspostavila refluksna petlјa (refluks). Refluksna petlja je sa određenom stopom refluksa, koja predstavlja brzinu protoka pri kojoj se najmanje jedna tečna faza vraća u kolonu lakih frakcija. Stopa refluksa generalno može biti izmerena uobičajenim postupcima, npr. meračima protoka. Stopa reluksa se podešava na osnovu promena u stopi protoka parne faze. Na primer, kako raste stopa protoka parne faze, stopa refluksa može biti podešena na veću količinu protoka koji ulazi u isparivač. Veća količina protoka takođe može naknadno uticati na struju u kolonu lakih frakcija i na nivo tečnosti u dekanteru. Procesi obuhvataju korak kontrole nivoa tečnosti u dekanteru na osnovu najmanje jedne stope protoka parne faze i stope refluksa, npr. na osnovu stope protoka parne faze ili na osnovu i stope protoka parne faze i stope refluksa. Varijacije u koncentracijama bočne struje su takođe poboljšane. Na primer, koncentracija vode u bočnoj struji može varirati za /- 0,3%, u stacionarnom režimu rada, npr. biti /- 0,2% ili /- 0,1%, i/ili koncentracija vode u bočnoj struju može biti u opsegu od 1,1 tež.% do 3 tež.%, npr. od 1,3 tež.% do 2,7 tež.% ili od 1,5 tež%. do 2,5 tež%.

[0031] U pojedinim primerima izvođenja, kontrolne šeme inventivnog procesa obezbeđuju nivo tečnosti u dekanteru koji je suštinski konstantan, u stacionarnom režimu rada, tokom najmanje 6 sati, npr. tokom najmanje 12 sati ili najmanje 24 sata. Na primer, nivo tečnosti može varirati za /-5%, npr. biti /- 4%, /- 3%, /- 2%, /- 1%, /- 0.5% ili /- 0,2%, tokom ovog vremenskog perioda.

[0032] U jednom primeru izvođenja, kontrola obuhvata merenje nivoa tečnosti u dekanteru i podešavanje stope protoka parne faze (i/ili stope refluksa) u odgovoru na nivo tečnosti. Izmeren nivo može biti upoređen sa unapred određenim nivoom i podešavanje stope protoka parne faze (i/ili stope refluksa) može biti zasnovan na ovom poređenju. Na primer, ukoliko se nivo tečnosti povećava iznad prethodno određenog nivoa, kontrola može podrazumevati smanjenje stope protoka parne faze (i/ili povećanje stope refluksa). Rezultat je da će na isparivač (i na naredna postrojenja) biti usmerena smanjena stopa protoka tečnosti, što će prouzrokovati da se nivo tečnosti smanji. Smanjena stopa protoka se može održavati sve dok se nivo tečnosti ne vrati na unapred određeni nivo (u granici greške). Stoga, kontrola može podrazumevati smanjenje stope protoka parne faze ukoliko se nivo tečnosti poveća.

[0033] U jednom primeru izvođenja, kontrola može podrazumevati povećanje stope protoka parne faze (i/ili smanjenje stope refluksa), ukoliko nivo tečnosti opada. Izmeren nivo može biti upoređen sa unapred određenim nivoom i podešavanje stope protoka parne faze (i/ili stope refluksa) može biti zasnovano na ovom poređenju. Na primer, ukoliko se nivo tečnosti smanjio ispod unapred određenog nivoa, kontrola može podrazumevati povećanje stope protoka parne faze (i/ili smanjenje stope refluksa). Rezultat je da će na isparivač (i na naredna postrojenja) biti usmerena povećana stopa protoka tečnosti, što će prouzrokovati da se nivo tečnosti povećava. Povećana stopa protoka se može održavati sve dok se nivo tečnosti ne vrati na unapred određeni nivo (u granici greške).

[0034] U jednom primeru izvođenja, procesi sadrže korake: karbonilaciju najmanje jednog reaktanta izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline; sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje, u koloni lakih frakcija, da bi prva struja parne faze obrazovala drugu struju parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočnu struju koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, a zatim i drugu struju tečnog ostatka;

kondenzovanje, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza; refluks na kolonu lakih frakcija najmanje dela najmanje jedne tečne faze sa određenom stopom refluksa; i kontrolu nivoa tečnosti u dekanteru na osnovu najmanje jednog od stope protoka parne faze i stope refluksa; pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena u stopi protoka parne faze i/ili pri čemu kontrola obuhvata merenje stope protoka i prilagođavanje stope refluksa tako da predstavlja odgovor na merenje.

[0035] U jednom primeru izvođenja, procesi obuhvataju korake: karbonilaciju najmanje jednog reaktanta, izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline; sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje, u koloni lakih frakcija, prve struje parne faze dobijene isparavanjem da bi obrazovala druga struja parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, pa dalje i druga struja tečnog ostatka; kondenzaciju, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza; refluks najmanje dela najmanje jedne tečne faze na kolonu lakih frakcija, sa određenom stopom refluksa; pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena stope protoka parne faze; i pri čemu koncentracija vode u bočnoj struji varira za /- 0,3% u stacionarnom režimu rada, i/ili je koncentracija vode u bočnoj struji opsega od 1,1 tež.% do 3 tež.%.

[0036] U jednom primeru izvođenja, procesi obuhvataju korake: karbonilaciju najmanje jednog reaktanta izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline; sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje, u koloni lakih frakcija, prve struje parne faze dobijene isparavanjem, da bi se obrazovala druga struja parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, a zatim i druga struja tečnog ostatka; kondenzaciju, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza; refluks najmanje dela najmanje jedne tečne faze na kolonu lakih frakcija, sa određenom stopom refluksa; pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena stope protoka parne faze; i pri čemu najmanje jedna tečna faza sadrži najmanje deo teške faze i specifična težina teške faze varira za /- 0,05 u stacionarnom režimu rada, i/ili je specifična težina teške faze opsega od 1,5 do 1.8, u stacionarnom režimu rada.

[0037] U jednom primeru izvođenja, procesi sadrže korake: karbonilaciju najmanje jednog reaktanta, izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline; sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje, u koloni lakih frakcija, prve struje parne faze dobijene isparavanjem, da bi obrazovala druga struja parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, a zatim i druga struja tečnog ostatka; kondenzaciju, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza; refluks najmanje dela najmanje jedne tečne faze na kolonu lakih frakcija, sa određenom stopom refluksa; i usmeravanje drugog dela najmanje jedne tečne faze u sistem za uklanjanje PRC sa određenom stopom unosa u PRS; pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena stope protoka parne faze; i, po izboru, pri čemu stopa unosa u PRS varira za /- 25%, u stacionarnom režimu rada.

[0038] U jednom primeru izvođenja, procesi sadrže korake: karbonilaciju najmanje jednog reaktanta, izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline; sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač sa određenom stopom protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so; razdvajanje, u koloni lakih frakcija, prve struje parne faze dobijene isparavanjem, da bi obrazovala druga struja parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, a zatim i druga struja tečnog ostatka; kondenzaciju, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza; refluks najmanje dela najmanje jedne tečne faze na kolonu lakih frakcija, sa određenom stopom refluksa; pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena stope protoka parne faze; i pri čemu najmanje jedna tečna faza sadrži najmanje deo lake faze i specifična težina lake faze varira za /- 0,05 u stacionarnom režimu rada, i/ili je specifična težina lake faze opsega od 0,9 do 1,2, u stacionarnom režimu rada.

[0039] U jednom primeru izvođenja, kontrola obuhvata merenje nivoa tečnosti u dekanteru i podešavanje stope refluksa u odnosu na nivo tečnosti. Izmereni nivo može biti upoređen sa unapred određenim nivoom i podešavanje stope refluksa može biti zasnovano na ovoj poređenju. Na primer, ukoliko se nivo tečnosti povećao iznad prethodno određenog nivoa, kontrola može podrazumevati povećanje stope refluksa. Rezultat će biti da će povećana stopa protoka tečnosti biti povučena iz dekantera (u kolonu lakih frakcija), što će prouzrokovati da nivo tečnosti opadne. Povećana stopa protoka se može održavati sve dok se nivo tečnosti ne vrati na unapred određeni nivo (u granici greške). Prema tome, kontrola može podrazumevati povećanje stope refluksa ukoliko se nivo tečnosti poveća.

[0040] U jednom primeru izvođenja, kontrola može podrazumevati smanjenje stope refluksa ukoliko nivo tečnosti opada. Izmereni nivo može biti upoređen sa unapred određenim nivoom i podešavanje stope refluksa može biti zasnovano na ovoj poređenju. Na primer, ukoliko se nivo tečnosti smanjio ispod prethodno određenog nivoa, kontrola može podrazumevati smanjenje stope refluksa. Rezultat će biti da će iz dekantera biti povučena smanjena stopa protoka tečnosti (u kolonu lakih frakcija), čime se nivo tečnosti povećava. Smanjena stopa protoka se može održavati sve dok se nivo tečnosti ne vrati na unapred određeni nivo (u granici greške).

[0041] Jedan povolјan aspekt prethodno navedenih procesa je upotreba stope protoka parne faze kao kontrolnog mehanizma za održavanje rada kolona lakih frakcija i/ili nivoa tečnosti u dekanteru konzistentnima. Unutar područja pronalaska je i korišćenje opštih principa procesa kotrole, radi primene upotrebe stope protoka parne faze (i, po izboru, upotrebe refluksne petlјe) u tom pogledu. Mehanizmi procesa kontrole za primer koji su ovde opisani su samo primeri i nije predviđeno da ograničavaju područje pronalaska. Drugi specifični mehanizmi procesa kontrole su unutar područja pronalaska, sve dok se stopa protoka parne faze (i, po izboru, refluksna petlјa) koristi za održavanje rada kolona lakih frakcija i/ili nivoa tečnosti u dekanteru konzistentnima.

[0042] Drugi povolјan aspekt prethodno navedenih procesa je upotreba refluksne petlјe kao kontrolnog mehanizma za održavanje nivoa tečnosti u posudi. Unutar područja pronalaska je i korišćenje opštih principa procesa kotrole radi primene upotrebe refluksne petlјe u ovom pogledu. Mehanizmi procesa kontrole za primer koji su ovde opisani su samo primeri i nije predviđeno da ograničavaju područje pronalaska. Drugi specifični mehanizmi procesa kontrole su unutar područja pronalaska, sve dok se refluksna petlјa koristi za održavanje nivoa tečnosti u posudi.

[0043] Kao rezultat kontrolnih šema koje su ovde razmatrane, kolona lakih frakcija može biti sposobnija za konzisteniji rad, npr. moći će da se uspostavi i održava konzistentniji profil kolone. Kada je nivo dekantera kontroliše obimom protoka isticanja iz dekantera, npr. pri recikliranju u reaktor, refluks ostaje konstantan, a ne varijabilan. Iako ovakva šema može donekle biti efektivna u kontroli pojedinih kolona za destilaciju, ova šema je daleko od optimalne za mnoge sisteme razdvajanja. Održavanje refluksa konstantnim u ovakvim situacijama ima tendenciju da amplifikuje dalje remećenje kolone, kao i da prevaziđe sposobnost tornja da istrpi ovakvo remećenje. Bilo kakvo remećenje napajanja kolone koje rezultuje povećanjem materijala u gasnoj fazi dekantera, najbolje može biti rešeno odgovarajućim povećanjem u refluksu, kao što se ovde razmatra. Stoga, upotrebom šema kontrole koje su ovde opisane, struje koje izlaze sa kolona lakih frakcija će biti konzistentnije, npr. u stacionarnom režimu rada. Na primer, koncentracija vode u bočnoj struji koja izlazi iz kolona lakih frakcija je uglavnom konstantna, npr. u skladu je sa osezima i ograničenjima koja su ovde opisana. Konzistentnost koncentracije vode u bočnoj struji je pokazatelj konzistencije rada kolone, npr. profila kolone. Bez kontrole rada kolona lakih frakcija i/ili nivoa tečnosti u dekanteru koji su ovde opisani, bočna struja koja izlazi iz kolona lakih frakcija bi bio mnogo manje konzistentna.

[0044] U pojedinim primerima izvođenja, kontrolne šeme predmetnog procesa obezbeđuju nivo tečnosti u dekanteru koji je suštinski konstantan, u stacionarnom režimu rada, tokom najmanje 6 sati, npr. tokom najmanje 12 sati ili najmanje 24 sata. Na primer, nivo tečnosti može varirati za /-5%, npr. biti /- 4%, /- 3%, /- 2%, /- 1%, /- 0.5% ili /- 0,2%, tokom ovog vremenskog perioda.

[0045] U jednom primeru izvođenja, procesi dalјe obuhvataju korak usmeravanja najmanje dela ostatka najmanje jedne tečne faze na sistem za uklanjanje jedinjenja koje redukuje permanganat (PRC), sa određenom stopom napajanja PRS-a. PRS se koristi za uklanjanje PRC jedinjenja, pre svega aldehida, poput acetaldehida, iz napojne struja parne faze niske tačke ključanja kolone za destilaciju lakih faza (druga struja isparavanja), na primer, iz lake i/ili teške faze. Najmanje deo najmanje jedne tečne faze može biti usmeren na PRS. Deo najmanje jedne tečne faze usmeren na PRS nije deo najmanje jedne tečne faze koji se refluksom vraća na kolonu lakih frakcija. Kao rezultat ovde prikazanih kontrolnih šema, deo najmanje jedne tečne faze koja je usmerena na PRS je konzistentniji, i po količini (brzini napajanja PRS) i sastavu. U jednom primeru izvođenja, stopa napajanja PRS-a je u osnovi konstantna, u stacionarnom režimu rada. Na primer, stopa napajanja PRS-a može varirati za /- 25%, npr. biti /- 15%, /- 10%, /- 5% ili /- 3%. Konzistentnost struje kojim se napaja PRS obezbeđuje konzistentniji rad PRS-a.

[0046] U jednom primeru izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži laku fazu. U pojedinim slučajevima, laka faza može refluksom biti vraćena na kolonu lakih frakcija. U ovakvim slučajevima, specifična težina lake faze može, poželjno, biti suštinski konstantna, u stacionarnom režimu rada. Na primer, specifična težina lake faze varira za /- 0,15, npr. /- 0,05, /- 0,03, npr. ili /- 0,01. U pogledu opsega, specifična težina lake faze može biti od 0,9 do 1,2, npr. od 1,0 do 1,1, od 1,03 do 1,07 ili od 1,04 do 1,06. Konzistentnost specifične težine lake faze je pokazatelј konzistentnosti rada kolone, npr. profila kolone.

[0047] U jednom primeru izvođenja, najmanje jedna tečna faza sadrži tešku fazu. U pojedinim slučajevima, teška frakcija može refluksom biti vraćena na kolonu lakih frakcija. U ovakvim slučajevima, specifična težina teške faze može, poželjno, biti suštinski konstantna, u stacionarnom režimu rada. Na primer, specifična težina teške faze varirati za /- 0,05, npr. /- 0,03, npr. ili /- 0,01. U pogledu opsega, specifična težina teške faze može biti od 1,5 do 1,8, od 1,55 do 1,75, ili od 1,6 do 1,7. Konzistentnost specifične težine teške faze je pokazatelј konzistentnosti rada kolone, npr. profila kolone. Ukoliko bi se profil tornja povećao, gustina teške faze bi opala.

[0048] U jednom primeru izvođenja, bočna struja može biti dalje obrađena, npr. dehidrirana ili osušena, u koloni za sušenje, da bi se obrazovao dehidrirani proizvod sirćetne kiseline koji sadrži sirćetnu kiselinu i minornu količinu vode. Kao što je prethodno navedeno, poželjno je da koncentracija vode u bočnoj struji kojom se napaja kolona za sušenje, bude suštinski konstantna kao rezultat ovde prikazanih kontrolnih šema. Stoga, remećenje profila toranja je svedeno na minimum i, prema tome, sastav bočne struje ostaje konzistentniji nego kada se refluks održava konstantnim, a dozvoljava se da profil sastava u tornju varira. Konzistentnost struje kojom se napaja kolona za sušenje omogućava konzistentniji profil u koloni za sušenje, što zauzvrat omogućava bolјu efikasnost razdvajanja. U jednom primeru izvođenja, kao rezultat ovde prikazanih kontrolnih šema, količina jodovodonika kojim se napaja kolona za sušenje biće smanjena u poređenju sa sličnom strujom koja je rezultat procesa u kome se ne zadržava nivou u dekanteru putem stope refluksa i stope protoka isparavanja.

[0049] U jednom primeru izvođenja, procesi predmetnog pronalaska omogućavaju razdvajanje ravnoteže između kolone lakih frakcija i kolone za sušenje. Kao što je prethodno navedeno, rezultat upotrebe kontrolnih šema koje su ovde opisane je stabilniji rad tornja lakih frakcija, kao i konzistentniji profil sastava u tornju lakih frakcija. Navedene konzistencije omogućavaju zauzvrat kontrolu šireg spektra recikliranja lakih faza do reaktora. Sastav bočne struje takođe može biti lakše kontrolisan. Jedna od prednosti navedenih operacija je da ukupno odvajanje vode iz proizvoda sirćetne kiseline može biti izbalansirano između dve kolone, za razliku od izdvajanja u samo jednoj, što omogućava optimalne performanse u okviru ograničenja stvarne radne opreme.

[0050] "Stacionarni režim rada" je dobro poznat termin u oblasti tehnike. Stacionarni režim rada označava da su parametri određene operacije konstantni tokom vremena (ili variraju samo nominalno). Na primer, za rad kolone, stacionarni režim rada označava da je ukupan protok koji ulazi u proces jednak ukupnom protoku gasnih faza koje izlaze iz operacije. Stacionarno stanje se ne odnosi na periode pokretanja ili gašenja. Kao što se ovde upotrebljava, termin "u stacionarnom režimu rada" može biti tumačen kao stacionarni režim rada tokom najmanje 6 sati, npr. najmanje 12 sati, najmanje 24 sata ili najmanje 48 sati.

Sistemi za proizvodnju sirćetne kiseline

[0051] Proces proizvodnje sirćetne kiseline za primer je opisan u nastavku teksta. U cilju jasnoće, sve karakteristike konkretnih implementacija nisu opisane u ovoj specifikaciji. Opis postupka je dat samo kao primer i nije predviđeno da ograničava obim pronalaska.

[0052] Reakcija karbonilacije metanola u proizvodu sirćetne kiseline može biti izvedena dovođenjem u kontakt metanola koji se nalazi u sudu, sa gasovitim uglјen-monoksidom koji se uduvava kroz reakcioni medijum rastvora sirćetne kiseline, a koji sadrži katalizator na bazi metala, npr. rodijumski katalizator, promoter katalizatora koji sadrži halogen, npr. metil jodid, kao i dodatnu solubilnu halidnu so, npr. jodidnu so kao što je litijum jodid, i, po izboru, metil acetat i/ili vodu, u uslovima temperature i pritiska koji su pogodni za obrazovanje produkta karbonilacije.

[0053] Katalizator može biti katalizator na bazi metala grupe VIII, poput rodijuma, a promoter katalizatora onaj koji sadrži halogen. Posebno koristan proces je karbonilacija metanola u sirćetnu kiselinu koja je katalizovana rodijumom sa malo vode, kao što je navedeno u SAD patentu br.

5,001,259. Razmatraju se i drugi katalizator na bazi metalai, npr. katalizatori na bazi iridijuma. U principu, veruje se da je metalna komponenta, npr. rodijumska komponenta, katalizatorskog sistema prisutna u obliku koordinacionog jedinjenja rodijuma sa halogenom komponentom koji obezbeđuje najmanje jedan od liganda takvog koordinacionog jedinjenja. Pored koordinacionog jedinjenja rodijuma i halogena, veruje se i da će uglјen-monoksid obrzovati koordinaciono jedinjenje sa rodijumom. Rodijumska komponenta katalizatorskog sistema može biti obezbeđena uvođenjem rodijuma u reakcionu zonu u vidu metala rodijuma, rodijumskih soli kao što su oksidi, acetati, jodidi, karbonati, hidroksidi, hloridi itd., ili drugih jedinjenja koja će dovesti do obrazovanja koordinacionog jedinjenja rodijuma u reakcionom okruženju. Katalizator na bazi metala, npr. rodijumski katalizator, u pojedinim primerima izvođenja je prisutan u količinama od 200 do 2000 težinskih delova na milion (wppm).

[0054] Promoter katalizatora koji sadrži halogen u sistemu katalizatora, sastoji se od halogenog jedinjenja koje čini organski halid. Shodno tome, mogu biti upotrebljeni alkil, aril i supstituisani alkil ili aril halidi. Poželјno je da je promoter katalizatora koji sadrži halogen prisutan u obliku alkil halida. Još je poželјnije da je promoter katalizatora koji sadrži halogen prisutan u obliku alkil halida u kome alkil radikal odgovara alkil radikalu doziranog alkohola, koji je podvrgnut karbonilaciji. Stoga, u karbonilaciji metanola do sirćetne kiseline, halidni promoter će uklјučivati metil halid i još poželјnije metil jodid.

[0055] U principu se podrazumeva da je koncentracija jona jodida u sistemu katalizatora važna, a ne katjona koji je povezan sa jodidom, kao i da pri navedenoj molarnoj koncentraciji jodida, priroda katjona nije toliko značajna kao efekat koncentracije jodida. Bilo koja metalna jodidna so ili bilo koja jodidna so bilo kog organskog katjona ili drugih katjona poput onih koji su zasnovani na jedinjenjima amina ili fosfina (po izboru, tercijerni ili kvaternerni katjoni), mogu biti održavani u reakcionom medijumu pod uslovom da je so dovolјno rastvorlјiva u reakcionom medijumu da se obezbedi želјeni nivo jodida. Kad je jodid so metala, poželјno je da jodidna so bude so člana grupe koja se sastoji od metala grupe IA i grupe IIA periodnog sistema, kao što je navedeno u "Handbook of Chemistry and Physics" objavljenom od strane CRC Press-a, Klivlend, Ohajo, 2002-03 (83. izdanje). Preciznije, korisni su jodidi alkalnih metala, pri čemu je naročito pogodan litijum-jodid. U postupku karbonilacije sa malo vode, dodatni jodidni jon preko i iznad jodidnog jona koji je prisutan kao jodovodonik, generalno su prisutni u rastvoru katalizatora u količinama koje omogućavaju da ukupna koncentracija jodidnog jona bude od 2 do 20 tež.%, dok je metil acetat obično prisutan u količinama od 0,5 do 30 tež.%, a metil jodid je obično prisutan u količinama od 5 do 20 tež.%.

[0056] U pojedinim primerima izvođenja, želјene stope reakcije se dobijaju čak i pri niskim koncentracijama vode, održavanjem estra želјene karboksilne kiseline i alkohola u reakcionom medijumu, poželјno alkohola koji je upotrebljen u karbonilaciji, kao i dodatnog jodidnog jona koji je preko i iznad količine jodidnog jona koji je prisutan u vidu jodovodonika. Poželjan estar je metil acetat. Utvrđeno je, kao što je opisano u SAD patentu br. 5,001,259, da pri niskim koncentracijama vode, metil acetat i litijum jodid deluju kao promoteri stope reakcije samo ukoliko su prisutne relativno visoke koncentracije svake od ovih komponenti, kao i da je ubrzavanje reakcije veće kada su istovremeno prisutne obe ove komponente. Apsolutna koncentracija sadržaja jodidnog jona je obezbeđena samo kao primer i ne treba je tumačiti ograničavajućom.

[0057] U primerima izvođenja, proces za proizvodnju sirćetne kiseline dalјe uklјučuje uvođenje litijumskog jedinjenja u reaktor, radi održavanja koncentracije litijum acetata u količini od 0,3 do 0,7 tež.% u reakcionom medijumu. U primerima izvođenja, količina litijumskog jedinjenja koja se uvodi u reaktor za održavanje koncentracije jodovodonika je količina u reakcionom medijumu od 0,1 do 1,3 tež.%. U primerima izvođenja, koncentracija rodijumskog katalizatora u reakcionom medijumu se održava u količini od 200 do 3000 wppm, koncentracija vode u reakcionom medijumu se održava u količini od 0,1 do 4,1 tež.%, a koncentracija metil acetata u reakcionom medijumu se održava od 0,6 do 4,1 tež.%, na osnovu ukupne težine reakcionog medijuma koji je prisutan u reaktoru karbonilacije.

[0058] U primerima izvođenja, litijumsko jedinjenje uvedeno u reaktor je izabrano iz grupe koja se sastoji od litijum acetata, litijum karboksilata, litijum karbonata, litijumovog hidroksida, drugih organskih soli litijuma i njihovih smeša. U primerima izvođenja, jedinjenje litijuma je rastvorlјivo u reakcionom medijumu. U jednom primeru izvođenja, litijum acetat dihidrat može biti upotrebljen kao izvor jedinjenja litijuma.

[0059] Litijum acetat reaguje sa jodovodonikom prema sledećoj ravnotežnoj reakciji (I), da bi se obrazovali litijum jodid i sirćetna kiselina:

LiOAc HJ ↔LiI HOAc (I)

[0060] Smatra se da litijum-acetat obezbeđuje pobolјšanu kontrolu koncentracije jodovodonika u odnosu na druge acetate, poput metil-acetata, prisutnog u reakcionom medijumu. Bez vezivanja za teroiju, litijum acetat je konjugat baze sirćetne kiselina i stoga je reaktivan sa jodovodonikom, reakcijom tipa kiselina-baza. Smatra se da ovo svojstvo dovodi do ravnoteže reakcije (I) koja favorizuje proizvode reakcije preko i iznad onih koji su proizvedeni odgovarajućom ravnotežom metil acetata i jodovodonika. Ovakva pobolјšana ravnoteža je favorizovana koncentracijama vode u reakcionom medijumu koje su manje od 4,1 tež.%. Dodatno, relativno niska isparlјivost litijum acetata u poređenju sa metil acetatom, omogućava da litijum acetat ostane u reakcionom medijumu, osim gubitaka usled isparlјivosti i male količine koja se ugradi u gasoviti sirovi proizvod. Nasuprot navedenom, relativno visoka isparlјivost metil acetata omogućava da se materijal destilira u sistemu za prečišćavanje, što metil acetat čini teškim za kontrolu. Litijum-acetat je mnogo lakše održavati i kontrolisati u procesu ukoliko su koncentracije jodovodonika konstantno niske. U skladu sa navedenim, može biti upotrebljena relativno mala količina litijum acetata u odnosu na količinu metil acetata koja je potrebna za kontrolu koncentracija jodovodonika u reakcionom medijumu. Dalje je opisano da je litijum acetat najmanje tri puta efektivniji od metil acetata u pospešivanju oksidativne adicije metil jodida na rodijumski [I] kompleks.

[0061] U primerima izvođenja, koncentracija litijum acetata u reakcionom medijumu se održava većom ili jednakom 0,3 tež.%, ili većom ili jednakom 0,35 tež.%, ili većom ili jednakom 0,4 tež.%, ili većom ili jednakom 0,45 tež.%, ili većom ili jednakom 0,5 tež.%, i/ili u primerima izvođenja, koncentracija litijum acetata u reakcionom medijumu se održava manjom od ili jednakom 0,7 tež.%, ili manjom od ili jednakom 0,65 tež.%, ili manjom od ili jednakom 0,6 tež.%, ili manjom od ili jednakom 0,55 tež.%.

[0062] Utvrđeno je da višak litijum acetata u reakcionom medijumu može negativno uticati na ostala jedinjenja u reakcionom medijumu, što dovodi do smanjenja produktivnosti. Nasuprot tome, utvrđeno je da koncentracija litijum acetata u reakcionom medijumu ispod oko 0,3 tež.% nije u stanju da održi želјene koncentracije jodovodonika u reakcionom medijumu ispod 1,3 tež.%.

[0063] U primerima izvođenja, litijumsko jedinjenje može biti uvođeno u reakcioni medijum kontinuirano ili povremeno. U primerima izvođenja, litijumsko jedinjenje se uvodi tokom pokretanja reaktora. U primerima izvođenja, jedinjenje litijuma se uvodi uz pauze da bi se nadoknadili nastali gubici.

[0064] Reakcioni medijum takođe može sadržavati nečistoće koje bi trebalo kontrolisati da bi se izbeko obrazovanje sporednih proizvoda. Jedna nečistoća u reakcionom medijumu može biti etil jodid, koji je teško odvojiti od sirćetne kiseline. Podnosilac prijave je dalje utvrdio da na obrazovanje etil jodida mogu uticati brojne varijable, uklјučujući koncentraciju acetaldehida, etil acetata, metil acetata i metil jodida u reakcionom medijumu. Pored toga, utvrđeno je da sadržaj etanola u izvoru metanola, parcijalni pritisak vodonika i sadržaj vodonika u izvoru uglјen-monoksida utiču na koncentraciju etil jodida u reakcionom medijumu i, prema tome, koncentraciju propionske kiseline u konačnom proizvodu sirćetne kiseline.

[0065] U primerima izvođenja, koncentracija propionske kiseline u proizvodu sirćetne kiseline se može dalјe održavati ispod 250 wppm, održavanjem koncentracije etil jodida u reakcionom medijumu nižom ili jednakom 750 wppm, bez uklanjanja propionske kiseline iz proizvoda sirćetne kiseline.

[0066] U primerima izvođenja, koncentracija etil jodida u reakcionom medijumu i propionske kiseline u proizvodu sirćetne kiseline može biti prisutna u težinskom odnosu od 3:1 do 1:2. U primerima izvođenja, koncentracija acetaldehida: etil jodida u reakcionom medijumu se održava u težinskom odnosu od 2:1 do 20:1.

[0067] U primerima izvođenja, koncentracija etil jodida u reakcionom medijumu se može održavati kontrolom najmanje jednim od parcijalnog pritiska vodonika, koncentracije metil acetata, koncentracije metil jodida i/ili koncentracije acetaldehida u reakcionom medijumu.

[0068] U primerima izvođenja, koncentracija etil jodida u reakcionom medijumu se održava/kontroliše tako da bude manja ili jednaka 750 wppm, ili npr. manja ili jednaka 650 wppm, ili manja ili jednaka 550 wppm, ili manja ili jednaka 450 wppm, ili manja ili jednaka 350 wppm. U primerima izvođenja, koncentracija etil jodida u reakcionom medijumu se održava/kontroliše tako da bude veća od ili jednaka 1 wppm ili npr.5 wppm ili 10 wppm ili 20 wppm ili 25 wppm, a manja od ili jednaka 650 wppm ili npr.550 wppm ili 450 wppm ili 350 wppm.

[0069] U primerima izvođenja, težinski odnos etil jodida u reakcionom medijumu i propionske kiseline u proizvodu sirćetne kiseline može biti opsega od 3:1 do 1:2, ili npr. od 5:2 do 1:2 ili od 2:1 do 1:2 ili od 3:2 do 1:2.

[0070] U primerima izvođenja, težinski odnos acetaldehida i etil jodida u reakcionom medijumu može biti opsega od 20:1 do 2:1 ili npr. od 15:1 do 2:1 ili od 9:1 do 2:1.

[0071] U jednom primeru izvođenja, struja parne faze za produvavanje 106 sadrži male količine jodovodonika koje su manje od ili jednake 1 tež.%, npr. manje od ili jednake 0,9 tež.%, manje od ili jednake 0,8 tež.%, manje od ili jednake 0,7 tež.%, manje od ili jednake 0,5 tež.%. Jodovodonik koji prelazi ove količine može povećati opterećenje prečišćavača kako bi se sprečilo produvavanje jodovodonikom.

[0072] U jednom primeru izvođenja, pogodan test kalijum permanganata je JIS K1351 (2007).

[0073] Korišćeni tečni reakcioni medijum može sadržavati bilo koji rastvarač koji je kompatibilan sa sistemom katalizatora i može sadržavati čiste alkohole ili smeše alkoholnih sirovina i/ili želјenu karboksilnu kiselinu i/ili estere ove dve vrste jedinjenja. Poželјni rastvarač i tečni reakcioni medijum za proces karbonilacije sa malo vode sadrži želјeni proizvod karboksilne kiseline. Stoga, u karbonilaciji metanola do sirćetne kiseline, poželјan sistem rastvarača sadrži sirćetnu kiselinu.

[0074] Voda je sadržana u reakcionom medijumu, ali poželјno u niskim koncentracijama, da bi se postigle dovoljne stope reakcije. Ranije je smatrano, npr. u SAD patentu br. 3,769,329, da u reakcijama karbonilacije koje su katalizovane sa rodijumom, dodavanje vode ima blagotvoran uticaj na brzinu reakcije. Stoga se pojedine komercijalne operacije obično izvode pri koncentracijama vode većim od 14 tež.%. Međutim, u pojedinim primerima izvođenja, koncentracija vode koja se može upotrebiti je manja ili jednaka 14 tež.%, npr. manja je ili jednaka 10 tež.%, manja je ili jednaka 1 tež.% ili je manja ili jednaka 0,1 tež.%. U pogledu opsega, reakcioni medijum može sadržavati od 0,1 tež.% do 14 tež.% vode, npr. od 0,2 tež.% do 10 tež.% ili od 0,25 tež.% do 5 tež.%, a zasnovano na ukupnoj težini reakcionog medijuma.

[0075] Uobičajene temperature reakcije za karbonilaciju mogu biti od 150 do 250°C, pri čemu je poželјni opseg temperatura od 180 do 225°C. Parcijalni pritisak uglјen-monoksida u reaktoru može veoma varirati, ali obično je od 2 do 30 atmosfera, npr. od 3 do 10 atmosfera. Zbog parcijalnog pritiska nusproizvoda i pritiska parne faze sadržanih tečnosti, ukupni pritisak reaktora može biti opsega od 15 do 40 atmosfera.

[0076] Primer reakcionog sistema i sistema za obnavlјanje sirćetne kiseline 100 je prikazan na SL. 1. Kao što je prikazano, dovodna struja metanola 101 i dovodna struja koji sadrži uglјen-monoksid 102 su usmereni na tečnu fazu reaktora za karbonilaciju 104, u kome dolazi do reakcije karbonilacije tako da se obrazuje sirćetna kiselina.

[0077] Poželјno je da je reaktor za karbonilaciju 104 ili posuda sa dodatkom za mešanje ili posuda tipa kolone za barbotiranje, sa ili bez mešalice, unutar koje se održava reagujuća tečnost ili sadržaj suspenzije, po mogućstvu automatski, na unapred određenom nivou, a za koga je poželјno da ostane suštinski konstantan tokom normalnog rada. U reaktor za karbonilaciju 104, po potrebi se kontinuirano uvode kompozicija metanola, ugljen-monoksid i dovoljna količina vode da bi koncentracija vode u reakcionom medijumu zadržala barem na ograničenoj koncentraciji, npr. na 0,1 tež.%.

[0078] U uobičajenom procesu karbonilacije, uglјen-monoksid se kontinuirano uvodi u reaktor za karbonilaciju, poželјno ispod mešalice, koja može biti upotrebljena za mešanje sadržaja. Poželjno je da se uvedeni gas naširoko raspršuje kroz reakcionu tečnost ovim načinom mešanja. Poželjno je i da se struja gasa za produvavanje 106 odvodi iz reaktora 104, da bi se sprečilo stvaranje gasovitih sporednih produkata i da bi se održao podešen parcijalni pritisak uglјen-monoksida pri datom ukupnom pritisku reaktora. Temperatura reaktora se može kontrolisati, a uvođenje ugljenmonoksida može biti sa stopom koja je dovoljna da se održi željeni ukupan pritisak reaktora. Tok 113 koji sadrži sirovi, neisparen proizvod sirćetne kiseline, izlazi iz reaktora 104.

[0079] Sirovi proizvod sirćetne kiseline može biti prečišćen u zoni razdvajanja 108 da bi se povratila sirćetna kiselina i reciklirali rastvor katalizatora, metil jodid, metil acetat i ostale komponente sistema iz postupka. Stoga, recikliran rastvor katalizatora, kao što je struja 110 iz isparivača 112, a, po izboru, jedan ili više tokova recikliranja tipa 114, 116, 118 i 120, može takođe biti uveden u reaktor 104. Naravno, jedan ili više tokova za recikliranje mogu biti iskombinovani pre uvođenja u reaktor 104. Kao što je prethodno navedeno, međutim, imajući u vidu kontrolne šeme koje su ovde opisane, upotreba ovih tokova recikliranja za kontrolu procesa može biti smanjena ili eliminisana. U pojedinim slučajevima, međutim, ovi tokovi za recikliranje mogu biti upotrebljeni isključivo da bi se komponente vratile u reaktor.

[0080] Sirovi proizvod se ispušta iz reaktora za karbonilaciju 104 brzinom koja je dovolјna da se održi konstantan nivo u njemu i obezbeđuje protok u isparivač 112 putem struje 113. U isparivaču 112, sirovi proizvod se razdvaja u koraku razdvajanja gasova da bi se dobila ispariva ("u vidu pare") struja parne faze (prva struja parne faez) 122 koja sadrži sirćetnu kiselinu i manje isparlјiv (tečni) ostatak 110, koji sadrži rastvor koji sadrži katalizator (pretežno sirćetnu kiselinu koja sadrži rodijumsku i jodidnu so, zajedno sa manjim količinama metil acetata, metil jodida i vode), a koji se po mogućstvu reciklira u reaktor, kao što je prethodno navedeno. Prema tome, prečišćavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline može obuhvatati korake isparavanja sirovog proizvoda sirćetne kiseline, sa ili bez toplote, da bi se obrazovala prva struja parne faze (tok 122) koji sadrži sirćetnu kiselinu i rezidualni uglјen-monoksid, kao i prvu struju tečnog ostatka (tok 110) koji sadrži katalizator, i dalje recikliranje prvog tečnog ostatka u prvi reaktor.

[0081] U jednom primeru izvođenja, struja proizvoda isparavanja sadrži sirćetnu kiselinu, metil jodid, metil acetat, vodu, acetaldehid i jodovodonik. U jednom primeru izvođenja, struja proizvoda u vidu parne faze sadrži sirćetnu kiselinu u količini od 45 do 75 tež.%, metil jodid u količini od 20 do 50 tež.%, metil acetat u količini manjoj od ili jednakoj 9 tež.%. i vodu u količini manjoj ili jednakoj 15 tež.%, na osnovu ukupne težine struje proizvoda u vidu parne faze. U drugom primeru izvođenja, struja proizvoda u vidu parne faze sadrži sirćetnu kiselinu u količini od 45 do 75 tež.%, metil jodid u količini od 24 do manje od 36 tež.%, metil acetat u količini manjoj od ili jednakoj 9 tež.% i vodu u količini manjoj ili jednakoj 15 tež.%, na osnovu ukupne težine struja proizvoda u vidu parne faze. Poželјnije je da struja proizvoda u vidu parne faze sadrži sirćetnu kiselinu u količini od 55 do 75 tež.%, metil jodid u količini od 24 do 35 tež.%, metil acetat u količini od 0,5 do 8 tež.% i vodu u količina od 0,5 do 14 tež.%. U još jednom poželјnom primeru izvođenja, struja proizvoda u vidu parne faze sadrži sirćetnu kiselinu u količini od 60 do 70 tež.%, metil jodid u količini od 25 do 35 tež.%, metil acetat u količini od 0,5 do 6,5 tež.% i vodu u količini od 1 do 8 tež.%. Koncentracija acetaldehida u struji proizvoda u vidu parne faze može biti u količini od 0,005 do 1 tež.%, u odnosu na ukupnu masu strujae proizvoda u vidu parne faze, npr. od 0,01 do 0,8 tež.% ili od 0,01 do 0,7 tež.%. U pojedinim primerima izvođenja acetaldehid može biti prisutan u količinama manjim ili jednakim 0,01 tež.%. Struja proizvoda u vidu parne faze može sadržavati jodovodonik u količini manjoj ili jednakoj 1 tež.%, na osnovu ukupne težine struje proizvoda u vidu parne faze, npr. biti manja od ili jednaka 0,5 tež.% ili manja ili jednaka 0.1 tež.%. Poželjno je da je jodovodonik prisutan u struji proizvoda u vidu parne faze. Poželjno je i da je struja proizvoda u vidu parne faze suštinski oslobođena, npr. da sadrži manje ili jednako 0,0001 tež.% propionske kiseline, shodno ukupnoj masi struje proizvoda u vidu parne faze.

[0082] Struje tečnosti koja se recikliraju sadrže sirćetnu kiselinu, katalizator na bazi metala, korozione metale, kao i druga razna jedinjenja. U jednom primeru izvođenja, struja tečnosti koja se reciklira sadrži sirćetnu kiselinu u količini od 60 do 90 tež.%, katalizator na bazi metala u količini od 0,01 do 0,5 tež.%; korozione metali (npr. nikl, gvožđe i hrom) u ukupnoj količini od 10 do 2500 wppm; litijum jodid u količini od 5 do 20 tež.%; metil jodid u količini od 0,5 do 5 tež.%; metil acetat u količini od 0,1 do 5 tež.%; vodu u količini od 0,1 do 8 tež.%; acetaldehid u količini manjoj ili jednakoj 1 tež.% (npr. od 0,0001 do 1 tež.% acetaldehida); i jodovodonik u količini manjoj od ili jednakoj 0,5 tež.% (npr. od 0,0001 do 0,5 tež.% jodovodonika).

[0083] Struja parne faze iz isparivača 112 se usmerava na kolonu lakih frakcija 124 kao struja 122, gde destilacijom dolazi do obrazovanja struje parne faze niske tačke ključanja 126, prečišćenog proizvoda sirćetne kiseline za koji je poželјno da se uklanja putem bočne struje 128 i struje ostatka visoke tačke klјučanja 116. Poželjno je da se sirćetna kiselina koja je uklonjena putem bočne struje 128, podvrgne dalјem prečišćavanju, kao što je razdvajanje u koloni za sušenje 130 radi selektivnog razdvajanja sirćetne kiseline od vode. Stoga, prečišćavanje može dalјe obuhvatati korak razdvajanja, u koloni lakih frakcija, struje proizvoda isparavanja, da bi se obrazovala druga struja parne faze (struja 126) koji sadrži uglјen-monoksid, bočnu struju (tok 128) koji sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline, a dalj i drugu struju tečnog ostatka (tok 116).

[0084] U SAD patentima br.6,143,930 i 6,339,171 je opisano da je u struji gasovitog proizvoda niske tačke ključanja koja izlazi iz kolone lakih frakcija, generalno prisutna veća koncentracija PRC jedinjenja, a posebno koncentracija acetaldehida, nego u struji ostatka visoke tačke ključanja koji se ispušta sa kolone. Stoga, u pojedinim slučajevima, struja gasovitog proizvoda niske tačke ključanja 126 koji sadrži PRC se podvrgava dodatnoj obradi u PRS 132 da bi se smanjila i/ili uklonila količina prisutnih PRC. Kao što je prikazano, struja gasovitog proizvoda niske tačke ključanja 126 se kondenzuje i usmerava u jedinicu za razdvajanje struje gasovitog proizvoda što je predstavljeno prijemnim dekanterom parne faze 134. Pored PRC jedinjenja, struja gasovitog proizvoda niske tačke ključanja 126 obično može sadržavati metil jodid, metil acetat, sirćetnu kiselina i vodu.

[0085] Poželjno je da se uslovi u procesu održavaju tako da struja gasovitog proizvoda niske tačke ključanja, kada se nađe u dekanteru 134, može da se razdvoji da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza, npr. laka faza i/ili teška faza. Generalno, struja gasovitog proizvoda niske tačke ključanja 126 se hladi do temperature dovolјne za kondenzaciju i razdvajanje kondenzivnog metil jodida, metil acetata, acetaldehida i drugih karbonilnih sastojaka i vode, da bi se obrazovale dve odvojene faze. Deo struje 126 može sadržavati nekondenzovane gasove poput uglјen-monoksida, uglјen dioksida, vodonika i sličnog, koji mogu biti ispušteni putem struje 36 kao što je prikazano na SL.1, a koji može dalje biti usmeren na jedinicu apsorbera niskog pritiska (nije prikazano). Tečne faze u dekanteru mogu uspostaviti nivo tečnosti 135 u dekanteru 134. Merni uređaj 137 je postavljen u ili blizu dekantera 134. Merni uređaj 137 meri nivo tečnosti. Ovakav nivo tečnosti može biti uporebljen u prijavljenim kontrolnim šemama za kontrolu rada kolone lakih frakcija i/ili kontrolu nivoa tečnosti u dekanteru. Poželjno je i da je merni uređaj 137 u komunikaciji s drugim kontrolnim uređajima koji su povezani sa dekanterom (nije prikazano). U oblasti tehnike je dobro poznato da je potrebno odabrati odgovarajući uređaj za kontrolu da bi se implementirale kontrolne šeme koje su ovde prijavljene.

[0086] Kondenzovana laka faza u dekanteru 134 obično može sadržavati vodu, sirćetnu kiselinu i PRC jedinjenja, kao i količine metil jodida i metil acetata. Kondenzovana laka faza izlazi iz dekantera 134 preko voda 131. Kondenzovana teška frakcija u dekanteru 134 može generalno sadržavati metil jodid, metil acetat i PRC. Kondenzovana teška frakcija izlazi iz dekantera preko voda 118. Kao što je prikazano na SL. 1, najmanje deo lake faze i/ili teške faze, može biti vraćen nazad u kolonu lakih frakcija 124. Deo lake faze u liniji 131 može refluksom biti vraćen na kolonu lakih frakcija 124 preko voda 131', tako da se uspostavi refluksna petlјa sa vodom 126, dekanterom 134, vodom 131' i kolonom lakih frakcija 124. Deo teške faze u vodu 118 može refluksom biti vraćen na kolonu lakih frakcija 124 preko voda 118' (sa ili bez lake faze u liniji 131’), uspostavlјajući tako refluksnu petlјu sa vodom 126, dekanterom 134, vodom 118' i kolonom lakih frakcija 124. Brzina refluksa voda 131’ i/ili 118' može biti upotrebljena za održavanje nivoa tečnosti u dekanteru 134. Iako su vodovi 131’ i 118' označeni punim linijama, unutar razmatranja pronalaska je i da mogu biti upotrebljeni ili samo 131’ ili samo 118' u kombinaciji sa vodom 126, dekanterom 134 i kolonom lakih frakcija 124 da bi se uspostavila refluksna petlјa.

[0087] Pored delova lake faze koji mogu da budu podvrgnuti refluksu kroz 131’, poseban deo voda 131 može biti usmeren na PRS 132. Vod 131" usmerava odvojeni deo struje 131 u PRS 132 preko voda 138. Pored teške faze koja može biti podvrgnuta refluksu, kroz 118’, poseban deo voda 118 može biti usmeren na PRS 132. Vod 118" usmerava odvojeni deo struje 118 na PRS 132 nakon što se kombinuje sa vodom 131" (izborno, struja 118" može biti direktno uvedena u PRS 132. S obzirom na kontrolne šeme koje su ovde prijavljene, sastav tokova 118" i 131" može biti konzistentniji, što će predstavljati prednsot u vidu efektivnijeg razdvajanja u PRS 132.

[0088] Kondenzovana teška tečna faza u dekanteru 134 može biti konvencionalno podvrgnuta recikliranju, bilo direktno ili indirektno, u reaktor 104 putem struje 118, mada takvo recikliranje ne mora neophodno biti u pogledu procesa kontrole. Na primer, deo ove kondenzovane teške tečne faze može biti podvrgnut recikliranju u rekator, sa kliznim tokom (nije prikazano), uglavnom u maloj količini, na primer, od 5 do 40 zapr.% ili od 5 do 20 zapr.%, teške tečne faze koja je usmerene na PRS. Ovakav klizni protok teške tečne faze može biti tretiran pojedinačno ili se može kombinovati sa kondenzovanim tokom lake tečne faze 138 radi dalјe destilacije i ekstrakcije karbonilnih nečistoća.

[0089] Iako specifični sastavi struje lake faze mogu veoma varirati, pojedini poželjni sastavi su obezbeđeni ispod, u Tabeli 1.

[0090] U jednom primeru izvođenja, gasna faza dekantera je uređena i konstruisana tako da se održi nizak nivo dodirnih površina, a da bi se sprečilo prekomerno zadržavanje metil jodida. Iako specifične kompozicije teške tečne faze mogu veoma varirati, pojedini sastavi za primer su obezbeđeni ispod, u Tabeli 2.

[0091] Gustina teške tečne faze 134 može biti od 1,3 do 2, npr. od 1,5 do 1,8, od 1,5 do 1,75 ili od 1,55 do 1,7. Kao što je opisano u SAD patentu br. 6,677,480, izmerena gustina teške tečne faze 134 je u korelaciji sa koncentracijom metil acetata u reakcionom medijumu. Kako se gustina smanjuje, koncentracija metil acetata u reakcionom medijumu raste. U jednom primeru izvođenja predmetnog pronalaska, teška tečna faza 134 se reciklira u reaktor i laka tečna faza 133 se kontroliše da bi bila reciklirana putem iste pumpe. Može biti poželjno da recikliranje dela lake tečne faze 133 ne remeti pumpu i održava gustinu kombinovane lake tečne faze 133 i teške tečne faze većima od ili jednakima 1,3, npr. većima od ili jednakima 1,4, većima od ili jednakima 1,5 ili većima od ili jednakima 1,7. Kao što je ovde opisano, deo teške tečne faze 134 može biti tretiran tako da se uklone nečistoće poput acetaldehida.

[0092] Kao što je prikazano na SL.1, laka faza se ispušta iz dekantera 134 putem struje 131. Deo, npr. alikvot, struje lake faze 131 se usmerava u PRS 132. Drugi deo, npr. alikvot, struje lake faze 131, po izboru može biti podvrgnut recikliranju u rekator 104, kao što je pokazano sa tokom za recikliranje 114, kada je poželjna ili potrebna dodatna voda u reaktoru 104, mada takva recirkulacija ne mora biti neophodna u kontekstu kontrole procesa.

[0093] Poželjno je takođe da kolona za izdvajanje lake frakcije 124 obrazuje rezidualni ili protok dna 116, koji se sastoji uglavnom od sirćetne kiseline i vode. Pošto struja dna lake frakcije 116 obično može sadržati neki zaostali katalizator, može biti korisno reciklirati sav ili deo rezidualnog struje iz kolona lakih frakcija 116 u reaktor 104, mada takvo recirkulacija ne mora biti neophodna u kontekstu kontrole procesa. Po izboru, razidualna struja 116 iz kolone lakih frakcija se može kombinovati sa strujom tečnog ostatka 110 iz isparivača 112 i tako vratiti zajedno u reaktor 104, kao što je prikazano na SL.1.

[0094] Kao što je prethodno naznačeno, pored parne faze, kolona za izdvajanje lake frakcije 124 obrazuje i bočnu struju sirćetne kiseline 128, koja prevashodno sadrži sirćetnu kiselinu i vodu. Da bi se održalo efikasno razdvajanje proizvoda, važno je da sastav bočne struje 128 tokom normalnog rada ne varira ili ne fluktuira značajno. Kao što je prethodno razmatrano, ovde opisane kontrolne šeme omogućavaju pobolјšanja konzistentnosti sastava bočne struje 128.

[0095] Opciono, deo bočne struje 128 može biti podvrgnut recikliranju u kolonu lakih frakcija 124, poželјno do tačke ispod one iz koje se uklanja bočna struja 128 iz kolone lakih frakcija 124, kako bi se pobolјšalo razdvajanje.

[0096] Pošto bočna struja 128 pored sirćetne kiseline sadrži vodu, poželjno je da se bočna struja 128 sa kolone lakih frakcija 124 usmerava na kolonu za sušenje 130, u kojoj se sirćetna kiselina i voda razdvajaju jedna od druge. Stoga, proces može obuhvatati korak sušenja, u koloni za sušenje, da bi se iz bočne struje (struje 128) uklonila voda. Kao što je prikazano, kolona za sušenje 130 razdvaja bočnu struju sirćetne kiseline 128 tako da se obrazuje struja parne faze 144 koji se primarno sastoji od vode i struje dna 146 koju uglavnom čini sirćetna kiselina. Poželjno je i da se struja parne faze 144 podvrgne hlađenju i da se kondenzuje u jedinici za razdvajanje faza, npr. dekanteru 148, da bi se obrazovale laka i teška frakcija. Kao što je prikazano, deo lake faze se podvrgava refluksu, što je prikazano strujama 150 i 152, dok se ostatak lake faze vraća u reaktor 104, kao što je prikazano strujom 120. Poželjno je dalje da se teška faza, koja je obično emulzija koja sadrži vodu i metil jodid, u celosti vraća u reaktor 104, kao što je prikazano tokom 122, a po izboru nakon što se spoji sa tokom 120. Primeri sastava lake faze u gasovitoj fazi kolone za sušenje su obezbeđeni ispod, u Tabeli 3.

[0097] Poželjno je da struja dna kolone za sušenje 146 sadrži ili se sastoji pretežno od sirćetne kiseline, sa malim količinama jodovodonika. U poželјnim primerima izvođenja, struja dna kolone za sušenje 146 sadrži sirćetnu kiselinu u količini većoj od 90 tež.%, npr. većoj od 95 tež.% ili većoj od 98 tež.%. Po izboru, struja dna kolone za sušenje 146 može se dalјe obrađivati, npr. prolaskom kroz jonoizmenjivačku smolu, a pre skladištenja ili transporta za komercijalnu upotrebu.

[0098] Drugi sistem za reakcije i regenerisanje sirćetne kiseline 200 je prikazan na SL. 2. Slika 2 prikazuje mnoge komponente koje su iste kao na SL.1, a slični brojevi odražavaju slične komponente koje rade na sličan način. Na primer element 212 na SL. 2 se odnosi na isparivač koja je sličan isparivaču 112 sa SL.1, a koji radi na način koji je sličan onome koji važi za isparivač 112.

[0099] Kao što je prikazano, dovodna struja metanola 201 i dovodna struja koji sadrži uglјenmonoksid 202 su usmereni ka tečnoj fazi reaktora za karbonilaciju 204, u kome dolazi do reakcije karbonilacije tako da se obrazuje sirćetna kiselina. U reaktor za karbonilaciju 204, kompozicija metanola, ugljen-monoksid i dovolјna količina vode se po potrebi kontinuirano uvode da bi se u reakcionom medijumu održala najmanja definisana koncentracija vode, npr. od 0,1 tež.%. Poželjno je takođe da se gasovita struja za produvavanje 206 odvodi iz reaktora 204 da bi se sprečilo stvaranje gasovitih nusproizvoda i da bi se održao parcijalni pritisak uglјen-monoksida koji je podešen za dati ukupan pritisak reaktora. Tok 113 koji sadrži sirovi, neupareni proizvod sirćetne kiseline izlazi iz reaktora 204.

[0100] Sirovi proizvod sirćetne kiseline može biti prečišćen u zoni razdvajanja 208 da bi se u toku postupka rekonstituisala sirćetna kiselina i reciklirali rastvor katalizatora, metil jodid, metil acetat i druge komponente sistema.

[0101] Sirovi proizvod se ispušta iz reaktora za karbonilaciju 204 i sprovodi se u isparivač 212 putem struje 213. Kao što je prikazano na SL. 2, struja 213 može biti usmeren na alternativni kondenzator 214, u kome se kondenzuje para koja može biti prisutna. Merni uređaj 215 je postavljen duž voda 213. Merni uređaj 215 meri stopu protoka sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač, npr. stopu protoka parne faze. Stopa protoka parne faze može biti upotrebljena u kontrolnim šemama koje su ovde prijavljene za kontrolu rada kolona lakih frakcija i/ili kontrolu nivoa tečnosti u dekanteru. Poželjno je da je merni uređaj 215 u komunikaciji sa drugim kontrolnim delovima sistema koji su povezani sa kolonom lakih frakcija ili sa dekanterom (nije prikazano). Poznato je da je u oblasti tehnike veoma vežno da se izabere pogodan sistem kotrole da bi se šeme kontrole koje su prijavljene iplementirale.

[0102] U isparivaču 212, sirovi proizvod se razdvaja u koraku razdvajanja, isparavanjem da bi se dobila struja parne faze ("para" - prvi protok pare) 222 koji sadrži sirćetnu kiselinu i manje isparlјivi (tečni) ostatak 210, koji sadrži rastvor u kome se nalazi katalizator (pretežno sirćetna kiselina koji sadrži rodijum i jodidnu so zajedno sa manjim količinama metil acetata, metil jodida i vode), a za koji je poželjno da se reciklira u reaktor, kao što je prethodno razmatrano.

[0103] Tok parne faze iz isparivača 212 je usmeren ka koloni lakih frakcija 224 kao struja 222, pri čemu destilacijom nastaju struje parne faze niske tačke ključanja 226, prečišćenog proizvoda sirćetne kiseline za koji je poželјno da se ukloni putem bočne struje 228, kao i rezidualnim tokom visoke tačke ključanja 116. Poželjno je sirćetnu kiselinu koja je uklonjena putem bočne struje 228 podvrgnuti dalјnjem prečišćavanju, kao što je u koloni za sušenje 230, a radi selektivnog razdvajanja sirćetne kiseline od vode.

[0104] U SAD patentima br.6,143,930 i 6,339,171 je prijavljeno da generalno nije bila prisutna visoka koncentracija PRC, a naročito koncentracija acetaldehida, u struji parne faze sa niskom temperaturom ključanja koja je ispuštana iz kolone lakih frakcija, u odnosu na rezidulnu struju više tačke klučanja koji je ispuštana iz kolone. Stoga, u pojedinim slučajevima, struja parne faze sa niskom temperaturom ključanja 226, koji sadrži PRC, se podvrgava dodatnoj obradi u PRS 232 radi smanjenja i/ili uklanjanja prisutne količine PRC. Kao što je prikazano, struja parne faze sa niskom temperaturom ključanja 226 se tako kondenzuje i usmerava u gasovitu fazu jedinice za razdvajanje, kao što je prikazano za gasovitu fazu dekantera koji je označen kao prijemni (234). Pored PRC, struja parne faze sa niskom temperaturom ključanja 226 može obično sadržavati metil jodid, metil acetat, sirćetnu kiselinu i vodu.

[0105] Poželjno je da uslovi u procesu budu zadržani tako da se struja parne faze sa niskom temperaturom ključanja 226, jednom kada se nađe u dekanteru 234, može razdvojiti da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza, npr. laka faza i/ili teška faza. U principu, struja parne faze sa niskom temperaturom ključanja se hladi do temperature koja je dovoljna za kondenzaciju i razdvajanje metil jodida, metil acetata, acetaldehida i drugih karbonilnih komponenti, pa i vode, da bi se obrazovale dve faze. Deo struje 226 može sadržavati nekondenzovane gasove kao što su uglјenmonoksid, uglјen-dioksid, vodonik i slični, a koji se mogu biti ispušteni kao što je prikazano strujom 236 na SL.2 i dalje usmereni na jedinicu apsorbera niskog pritiksa (nije prikazano).

[0106] Kondenzovana laka faza izlazi iz dekantera 234 preko voda 231. Kondenzovana teška frakcija izlazi iz dekantera preko voda 218. Kao što je prikazano na SL. 2, najmanje deo lake faze i/ili teške frakcije može refluksom biti vraćen u kolonu za razdvajanje lakih frakcija224. Deo lake faze u vodu 231 može biti refluksom vraćen na kolonu lakih frakcija 224 preko voda 231’, čime se uspostavlja refluksna petlja sa vodom 226, dekanterom 234, vodom 231’ i kolonom lakih frakcija 224. Deo teške faze u liniji 218 može biti refluksom vraćen na kolonu lakih frakcija 224 preko voda 218' (sa ili bez lake faze u linija 231’), uspostavlјajući time refluksnu petlju refluksa sa vodom 226, dekanterom 234, vodom 218' i kolonom lakih frakcija 224. Stopa refluksa protoka 231’ i/ili 218' može biti upotrebljena za održavanje rada kolona za izdvanja lakih frakcija i/ili nivoa tečnosti u dekanteru 234.

[0107] Pored delova lake faze koji mogu biti podvrgnuti refluksu 231’, odvojeni deo struje 231 može biti usmeren u PRS 232. Tok 231" usmerava odvojeni deo struje 231 u PRS 232 preko voda 238. Pored teške faza koja može biti podvrgnuta refluksu, 218’, odvojeni deo struje 218 može biti usmeren na PRS 232. Tok 218" usmerava odvojeni deo struje 218 u PRS 232 nakon što se spaja sa vodom 231" (po izboru, struja 218" može biti direktno uvedena u PRS 232. S obzirom na ovde razmatrane kontrolne šeme, sastav tokova 218" i 231" može biti konzistentniji, što će povolјno dovesti do efektivnijeg razdvajanja u PRS 232.

[0108] Kao što je prikazano na SL.2, laka faza se ispušta iz dekantera 234 putem struje 231. Deo, npr. alikvot, struje lake faze 231" se usmerava u PRS 232. Drugi deo, npr. alikvot struje lake faze 231, po izboru može biti podvrgnut recikliranju u rekator 204, kao što je pokazano sa tokom za recikliranje 214, kada je u reaktoru 204 poželjna ili potrebna dodatna voda, mada takva recirkulacija ne mora biti neophodna u kontekstu kontrole procesa.

[0109] Kao što je prethodno navedeno, pored parne faze, kolona za izdvajanje lake frakcije 224 obrazuje takođe bočnu struju sirćetne kiseline 228, a koju pretežno čine sirćetna kisleina i voda. Da bi se zadržalo efikasno razdvajanje proizvoda, važno je da sastav bočne struje 228 tokom normalnog rada ne varira ili ne fluktuira značajno. Kao što je prethodno razmatrano, ovde opisane šeme kontrole omogućavaju pobolјšanja u konzistentnosti sastava bočne struje 228.

[0110] Pošto bočna struja 228 pored sirćetne kiseline sadrži vodu, poželjno je da se bočna struja 228 sa kolone lakih frakcija 224 usmerava na kolonu za sušenje 230, u kojoj se sirćetna kiselina i voda razdvajaju jedna od druge. Kao što je prikazano, kolona za sušenje 230 razdvaja bočnu struju 228 sirćetne kiseline na struju parne faze 244 koja primarno sadrži vodu i struju dna 246 koja se pretežno sastoji od sirćetne kiseline.

[0111] Poželjno je da struja dna kolone za sušenje 246 sadrži ili se sastoji pretežno od sirćetne kiseline, sa manjim količinama jodovodonika. U poželјnim primerima izvođenja, struja dna kolone za sušenje 246 sadrži sirćetnu kiselinu u količini većoj od 90 tež.%, npr. većoj od 95 tež.% ili većoj od 98 tež.%. Izbor je i da struja dna kolone za sušenje može biti dalje obrađena, npr. prolaskom kroz jonoizmenjivačku smolu, a pre skladištenja i transporta za komercijalnu upotrebu.

Sistem uklanjanja PRC (PRS)

[0112] U pojedinim primerima izvođenja, deo lake tečne faze i/ili teške tečne faze može biti odvojen i preusmeren na sistem za uklanjanje PRC jedinjenja radi ponovnog dobijanja metil jodida i metil acetata tokom procesa uklanjanja acetaldehida. Kao što je prikazano u tabelama 1 i 2 iznad, i laka tečna faza i/ili teška tečna faza sadrže PRC i proces može uklјučivati uklanjanje karbonilnih nečistoća, poput acetaldehida, koje pogoršavaju kvalitet proizvoda sirćetne kiseline i mogu biti uklonjene u pogodnoj kolone za uklanjanje nečistoća, kao i upotrebom apsorbera, kao što je opisano u SAD patentima br. 6,143,930; 6,339,171; 7,223,883; 7,223,886; 7,855,306; 7,884,237; 8,889,904; i u SAD patentima br. 2006/0011462. Karbonilne nečistoće, poput acetaldehida, mogu reagovati sa promoterima jodidnih katalizatora da bi se obrazovali alkil jodidi, npr. etil jodid, propil jodid, butil jodid, pentil jodid, heksil jodid itd. Takođe, pošto mnoge nečistoće potiču od acetaldehida, poželјno je uklonite karbonilne nečistoće iz tečne lake faze.

[0113] Udeo lake tečne faze i/ili teške tečne faze koji se dovodi u sistem za uklanjanje acetaldehida ili PRC može varirati od 1% do 99% mase protoka lake tečne faze i/ili teške tečne faze, npr. biti od 1 do 50%, od 2 do 45%, od 5 do 40%, 5 do 30% ili 5 do 20%. Takođe, u pojedinim primerima izvođenja, deo lake tečne i teške tečne faze može biti uveden u sistem za uklanjanje acetaldehida ili PRC. Deo lake tečne faze koji se ne uvodi u sistem za uklanjanje acetaldehida ili PRC, može refluksom biti vraćen u prvu kolonu ili recikliran u reaktor, kao što je ovde opisano. Deo teške tečne faze koji se ne uvodi u sistem za uklanjanje acetaldehida ili PRC može biti vraćen u reaktor. Iako se deo teške tečne faze može podvrgnuti refluksu u prvu kolonu, poželjnije je da se u reaktor vrati teška tečna faza obogaćena metil jodidom.

[0114] U pojedinim slučajevima može biti korisno uklanjanje PRC jedinjenja, pre svega aldehida, poput acetaldehida, iz struje parne faze niske tačke ključanja koji se dobija sa kolone za destilaciju lakih frakcija, a još je poželjnije da to bude iz kondenzovane lake faze dobijene sa kolone za destilaciju lakih frakcija. Jedan ili više tokova iz sistema za uklanjanje PRC može biti vraćen u sistem, npr. recikliran, bilo direknto ili indirektno. U pojedinim slučajevima, povratni tokovi iz sistema za uklanjanje PRC se ne usmeravaju ka reaktoru ili ka liniji za rekliciranje u reaktor. Sistem za uklanjanje PRC-a poželјno uklјučuje najmanje jednu kolonu za destilaciju i najmanje jednu ekstrakcionu kolonu radi smanjenja i/ili uklanjanje PRC-a. SAD patent br. 2011/0288333 opisuje razne primere izvođenja PRS-a koji mogu biti upotrebljeni u ovom procesu.

[0115] Sistem uklanjanja PRC, prikazan na SL. 1 i 2, može sadržavati jedan korak ekstrakcije ili može uklјučivati više faza ekstrakcije, kao što je opisano na primer u SAD patentu br. 7,223,886 i, po izboru, uklјučivati istovremenu ekstrakciju u više faza. Prema različitim primerima izvođenja, jedan ili više tokova koji su izvedeni iz bilo kog ili oba od (i) kolone za destilaciju iz sistema za uklanjanje PRC jedinjenja i/ili (ii) stupnja ekstrakcije sistema za uklanjanje PRC jedinjenja. Na primer, prvi deo, npr. alikvot, struje dna iz kolone sistema za uklanjanje PRC, može biti usmeren na kolonu lakih frakcija radi dalјe obrade, ili drugi deo, npr. deo alikvota, struje dna iz kolone sistema za uklanjanje PRC, može biti usmeren na kolonu za sušenje, poželјno na gornji deo kolone za sušenje, radi dalјe obrade. Kao još jedan primer, rafinat iz jedinice za ekstrakciju PRS-a, koji prevshodno sadrži metil jodid, može biti vraćen u sistem, npr. u kolonu lakih frakcija ili kolonu za sušenje ili rafinat može biti direktno dodat u dekanter i/ili može biti vraćen u reaktor.

[0116] Za potrebe predmetne specifikacije i zahteva, struje parne faze i dekanteri struje parne faze iz kolona za uklanjanja lakih frakcija, kao i kolone za sušenje, razmatraju se kao da su deo kolone za uklanjanje lakih frakcija i kolona za sušenje.

[0117] Kao što je prethodno navedeno, bilo koja faza struje parne faze niske tačke ključanja može biti suštinski obrađena da bi se uklonili PRC.

[0118] Za potrebe predmetne specifikacije, podrazumeva se da se termin "alikvot" odnosi i na: (i) deo matičnog struje koji ima isti sastav kao matični struja iz koga je izveden, i (ii) struja koji sadrži deo matičnog struje koji je sa istim sastavom kao matični struja iz koga je izveden i sa kojim je jedan ili više dodatnih tokova kombinovan. Stoga, povratno usmeravanje struje koji sadrži alikvot destilacije struje dna PRS na kolonu lakih frakcija obuhvata direktan prenos dela destilacije struje dna PRS na kolonu lakih frakcija, kao i prenos izvedenog struje koji sadrži (i) deo struje dna destilacije PRS i (ii) jedan ili više dodatnih tokova koji se kombinuju pre uvođenja u kolonu lakih frakcija. "Alikvot" ne bi obuhvatao, na primer, tokove koji su obrazovani u koraku destilacije ili koraku faze razdvajanja, a koji ne bi bili isti po sastavu kao matični struja iz koje su izvedeni niti su izvedeni iz takvog toka.

[0119] Dodatno, sada je otkriveno da se upotreba tornja za apsorpciju koji koristi (naizmenično) upotrebu više rastvarača za prečišćavanje, može biti upotrebljena za efektivno razdvajanje jodovodonika od bilo koje od struja procesa proizvodnje sirćetne kiseline. Primeri tokova procesa koji mogu biti upotrebljeni za napajanje tornja apsorbera uključuju odvodni struja reakcije, odvodni struja isparavanja, destilaciju lakih frakcija, gasovitu fazu sistema za uklanjanje PCR (ili odvod iz pridruženog prijemnog suda) ili pak derivate ovih tokova procesa. Specifična kombinacija rastvarača za prečišćavanje, kao što je ovde opisano, efektivno uklanja jodovodonik iz odgovarajućeg procesa, a prednost je smanjenje njegovih korozivnih efekata. Rezultat je, stoga, da su metalurški problemi u svim zonama reakcije i razdvajanja svedeni na minimum. Dodatno, iznenađujuće je utvrđeno da upotreba specifičnih rastvarača predmetnog pronalaska može biti od koristi i voditi obrazovanju dodatnog metil jodida, koji zatim može biti upotrebljen za povećanje stabilnosti katalizatora u zoni reakcije (ili negde drugde). Bez vezivanja za teoriju, kada se metanol i/ili metil acetat koriste kao sredstvo za prečišćavanje, npr. kao drugi rastvarač za prečišćavanje, metanol i/ili metil acetat mogu reagovati sa jodovodonikom u raznim tokovima proizvodnje sirćetne kiseline i obrazovati dodatni metil jodid. Procesi predmetnog ovog pronalaska pobolјšavaju prečišćavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline pobolјšavajući uklanjanje jodovodonika, a time zapravo povećavaju obrazovanje metil jodida i korisno deluju na pobošanje ukupne stabilnosti katalizatora.

[0120] Kolone za destilaciju predmetnog pronalaska mogu biti konvencionalne kolone za destilaciju, npr. kolone u vidu ploča, napakovane kolone i druge. Kolone u vidu ploča mogu obuhvatati perforiranu kolonu tipa ploče, kolonu sa ispupčenjima, kolonu tipa Kittel, unifluks pladanj ili kolonu sa pukotinama. Za kolonu tipa ploče, teorijski broj ploča nije posebno ograničen i zavisno od vrste komponente koja se razdvaja, može sadržavati do 80 ploča, npr. od 2 do 80, od 5 do 60, od 5 do 50, ili još poželјnije od 7 do 35. Kolona za destilaciju može sadržavati kombinaciju različitih aparata za destilaciju. Na primer, može biti upotrebljena kombinacija kolone sa ispupčenjima i perforirane kolone tipa ploče, kao i kombinacija perforirane kolone tipa ploče i napakovane kolone.

[0121] Temperatura i pritisak destilacije u sistemu za destilaciju mogu biti pogodno izabrani u zavisnosti od uslova kao što su vrste objektivne karboksilne kiseline i vrste kolone za destilaciju ili u zavisnosti od ciljnog molekula koji se uklanja i koji je izabran između nečistoće niže tačke klјučanja i više tačke klјučanja shodno sastavu dovodnog toka. Na primer, u slučaju kada se prečišćavanje sirćetne kiseline vrši kolonom za destilaciju, unutrašnji pritisak kolone za destilaciju (obično, pritisak vrha kolone) može biti od 0,01 do 1 MPa, npr. od 0,02 do 0,7 MPa, a poželјnije od 0,05 do 0,5 MPa u odnosu na merni pritisak. Štaviše, temperatura destilacije u koloni za destilaciju, preciznije, unutrašnja temperatura kolone na temperaturi vrha kolone, može se kontrolisati podešavanjem unutrašnjeg pritiska kolone, i, na primer, može biti od 20 do 200°C npr. od 50 do 180°C, a poželјnije od 100 do 160°C.

[0122] Materijal svakog člana ili jedinice koji su povezani sa sistemom za destilaciju, uključujući kolone, ventile, kondenzatore, prijemnike, pumpe, rebojlere i unutrašnjost, kao i razne vodove, pri čemu svaki komunicira sa sistemom za destilaciju, može biti od pogodnog materijala kao što je staklo, metal, keramika ili su njihove kombinacije, odnosno nije posebno ograničen na jedan od njih. Prema ovom pronalasku, materijal prethodnog sistema za destilaciju i raznih vodova su prelazni metali ili legure na bazi prelaznog metala, poput legure gvožđa, npr. nerđajućeg čelika, nikla ili legure nikla, cirkonijuma ili legure cirkonijuma, titanijum ili legure titanijuma ili legure aluminijuma. Pogodne legure na bazi gvožđa uklјučuju bilo koju leguru koja sadrži gvožđe kao glavnu komponentu, npr. nerđajući čelik koji takođe sadrži hrom, nikl, molibden i druge. Pogodne legure na bazi nikla uklјučuju legure koje sadrže nikl kao glavnu komponentu i jedno ili više od hroma, gvožđa, kobalta, molibdena, volframa, mangana i drugih, npr. HASTELLOY™ i INCONEL™. Metali otporni na koroziju mogu biti naročito pogodni kao materijali za sistem za destilaciju i razne vodove.

[0123] Prosečno iskusan stručnjak iz oblasti tehnike će moći da ima koristi od predmetnog pronalaska i da konstruiše i pokrene rad PRS kolone za destilaciju radi postizanja želјenih rezultata. Shodno navedenom, praksa ovog procesa nije nužno ograničena na specifične karakteristike određene kolone za destilaciju ili njene radne karakteristike, kao što su ukupan broj koraka, tačka napajanja, odnos refluksa, temperatura napajanja, temperatura refluksa, temperaturni profil kolone i slično.

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Proces za proizvodnju sirćetne kiseline, proces koji obuhvata:

karbonilaciju najmanje jednog reaktanta izabranog iz grupe koja se sastoji od metanola, dimetil etra, metil acetata i njihovih smeša, u prisustvu katalizatora na bazi metala, metil jodida, halidne soli i, po izboru, ograničene količine vode, da bi se obrazovao sirovi proizvod sirćetne kiseline;

sprovođenje sirovog proizvoda sirćetne kiseline u isparivač uz stopu protoka parne faze; isparavanje sirovog proizvoda sirćetne kiseline da bi se obrazovala prva struja parne faze koji sadrži sirćetnu kiselinu i metil jodid, kao i prva struja tečnog ostatka koji sadrži katalizator na bazi metala i halidnu so;

razdvajanje, u koloni lakih frakcija, prve struje parne faze dobijene isparavanjem, da bi obrazovala druga struja parne faze koji sadrži metil jodid i, po izboru, acetaldehid, kao i bočna struja koja sadrži prečišćeni proizvod sirćetne kiseline i, po izboru, vodu, a zatim i druga struja tečnog ostatka;

kondenzaciju, u dekanteru, najmanje dela druge struje parne faze da bi se obrazovala najmanje jedna tečna faza;

refluks najmanje dela najmanje jedne tečne faze na kolonu lakih frakcija, sa određenom stopom refluksa;

pri čemu se stopa refluksa podešava na osnovu promena stope protoka parne faze.

2. Proces prema patentom zahtevu 1, koji dalјe obuhvata korak kontrole nivoa tečnosti u dekanteru zasnovan na najmanje jednom od stope protoka parne faze i stope refluksa.

3. Proces prema patentnom zahtevu 2, gde kontrola uključuje merenje stope protoka parne faze i prilagođavanje stope refluksa kao odgovora nakon merenja.

4. Proces prema patentnom zahtevu 2, gde kontrola obuhvata smanjenje stope protoka parne faze kada nivo tečnosti poraste i/ili povećanje stope protoka parne faze kada nivo tečnosti opadne.

5. Proces prema patentnom zahtevu 2, gde nivo tečnosti u dekanteru varira za /- 5% u uslovima stacionarnog rada.

6. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva 1-5, pri čemu koncentracija vode u bočnoj struji varira za /- 0,3% u stacionarnom režimu rada.

7. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva 1-6, pri čemu je koncentracija vode u bočnoj struji opsega od 1,1 tež.% do 3 tež.%

8. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 7, gde najmanje jedna tečna faza sadrži najmanje deo teške faze i specifična težina teške faze varira za /- 0,05 u stacionarnom režimu rada i/ili je specifična težina teške faze opsega od 1,5 do 1,8, u stacionarnom režimu rada.

9. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, koji dalјe obuhvata usmeravanje drugog dela najmanje jedne tečne faze u sistem za uklanjanje PRC jedinjenja pri stopi unosa u PRS, po izboru gde stopa napajanja PRS varira za /- 25%, u stacionarnom režimu rada.

10. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 9, gde najmanje jedna tečna faza sadrži najmanje deo lake faze i specifična težina lake faze varira za /- 0,05 u stacionarnom režimu rada i/ili je specifična težina lake faze opsega od 0,9 do 1,2, u stacionarnom režimu rada.

11. Proces prema patentnom zahtevu 1, proces koji dalje obuhvata:

kontrolu nivoa tečnosti u dekanteru podešavanjem ili kontrolom stope refluksa;

pri čemu koncentracija vode u bočnoj struji varira za /- 0,3%, u stacionarnom režimu rada.

12. Proces prema patentnom zahtevu 11, pri čemu je koncentracija vode u bočnoj struji opsega od 1,1 tež.% do 3 tež.%.

13. Proces prema patentnom zahtevu 11 ili patentnom zahtevu 12, pri čemu nivo tečnosti u dekanteru varira za /- 5%, u stacionarnom režimu rada.

14. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva 11 - 13, pri čemu najmanje jedna tečna faza sadrži tešku fazu i specifična težina teške faze varira za /- 0,05, u stacionarnom režimu rada i/ili je specifična težina teške faze opsega od 1,5 do 1,8, u stacionarnom režimu rada.

15. Proces prema bilo kom od patentnih zahteva od 11 do 14, pri čemu najmanje jedna tečna faza sadrži laku fazu, a specifična težina lake faze varira za /- 0,05 u stacionarnom režimu rada i/ili je specifična težina lake faze opsega od 0,9 do 1,2, u stacionarnom režimu rada.