JP7651274B2 - Method for producing acetic acid - Google Patents
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Description
本開示は、酢酸を製造する方法に関する。 This disclosure relates to a method for producing acetic acid.
酢酸の工業的製造法としてメタノール法カルボニル化プロセスが知られている。このプロセスでは、例えば、反応槽で、触媒の存在下、メタノールと一酸化炭素とを反応させて酢酸を生成させ、得られた反応混合物を蒸発槽で酢酸及び低沸成分を含む蒸気相と、酢酸及び触媒を含む残液相とに分離し、上記蒸気相を蒸留塔(脱低沸塔)で蒸留して低沸成分を含むオーバーヘッド流と酢酸流とに分離し、上記酢酸流をさらに精製することにより製品酢酸を得る。このプロセスでは、反応中にアセトアルデヒドが副生し、このアセトアルデヒドが製品酢酸の品質を低下させる原因となる。 The methanol carbonylation process is known as an industrial method for producing acetic acid. In this process, for example, in a reaction tank, methanol and carbon monoxide are reacted in the presence of a catalyst to produce acetic acid, and the resulting reaction mixture is separated in an evaporation tank into a vapor phase containing acetic acid and low boiling components and a residual liquid phase containing acetic acid and the catalyst. The vapor phase is distilled in a distillation column (low boiling separation column) to separate it into an overhead stream containing low boiling components and an acetic acid stream, and the acetic acid stream is further purified to obtain the product acetic acid. In this process, acetaldehyde is produced as a by-product during the reaction, and this acetaldehyde causes a decrease in the quality of the product acetic acid.
そのため、上記脱低沸塔のオーバーヘッド流の凝縮液をデカンタで水相と有機相とに分液させ、そのうち水相又は有機相を脱アセトアルデヒド塔で蒸留し、そのオーバーヘッド流の凝縮液(アセトアルデヒドとヨウ化メチルを含む)を水で抽出し、さらに抽出により得られる水相を蒸留することによりアセトアルデヒドを分離除去している。 Therefore, the condensate of the overhead stream from the low boiling tower is separated into an aqueous phase and an organic phase in a decanter, and the aqueous phase or the organic phase is distilled in the acetaldehyde removal tower. The condensate of the overhead stream (containing acetaldehyde and methyl iodide) is extracted with water, and the aqueous phase obtained by the extraction is further distilled to separate and remove the acetaldehyde.
また、ヨウ化メチルは、メタノール法カルボニル化プロセスにおいて、ロジウム触媒などの金属触媒の助触媒として作用する有用な成分であり、高価でもある。このため、アセトアルデヒドから分離されたヨウ化メチルは、反応器にリサイクルされて反応工程で再利用されている。しかしながら、アセトアルデヒドとヨウ化メチルは沸点が近いため、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを完全に分離することが困難であった。このため、分離できなかったヨウ化メチルはアセトアルデヒドと共に廃棄されていた。そして、ヨウ化メチルの損失を補うために、必要に応じてヨウ化メチルを製造し、新たにヨウ化メチルを反応器に追加する必要があり、作業負担が高い、コストが嵩むなどという問題があった。 In addition, methyl iodide is a useful component that acts as a co-catalyst for metal catalysts such as rhodium catalysts in the methanol carbonylation process, and is also expensive. For this reason, methyl iodide separated from acetaldehyde is recycled to the reactor and reused in the reaction process. However, since acetaldehyde and methyl iodide have similar boiling points, it is difficult to completely separate acetaldehyde and methyl iodide. For this reason, methyl iodide that could not be separated was discarded together with acetaldehyde. Furthermore, in order to compensate for the loss of methyl iodide, it is necessary to produce methyl iodide as needed and add new methyl iodide to the reactor, which creates problems such as a high workload and high costs.
アセトアルデヒドとヨウ化メチルを効率よく分離する方法としては、例えば、特許文献1~4に開示の方法が知られている。
Methods for efficiently separating acetaldehyde and methyl iodide are known, for example, as disclosed in
しかしながら、特許文献1~4に開示の方法によっても、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを完全に分離することはできず、さらに効率よく分離することができる方法が望まれていた。
However, even the methods disclosed in
したがって、本開示の目的は、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを効率よく分離することができ、ヨウ化メチルの損失が低減された酢酸の製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present disclosure is to provide a method for producing acetic acid that can efficiently separate acetaldehyde and methyl iodide and reduces the loss of methyl iodide.
本開示の発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの混合物を、特定の分離膜を用いて分離を行うことで、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを効率よく分離することができることを見出した。本開示は、これらの知見に基づき、さらに検討を重ねて完成されたものに関する。 As a result of intensive research into achieving the above-mentioned objective, the inventors of the present disclosure have discovered that by separating a mixture of acetaldehyde and methyl iodide using a specific separation membrane, acetaldehyde and methyl iodide can be separated efficiently. The present disclosure relates to a product that was completed based on these findings and through further research.
すなわち、本開示は、酢酸の製造プロセスにおいて、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含むプロセス流から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する膜分離工程を備えた酢酸の製造方法を提供する。 That is, the present disclosure provides a method for producing acetic acid, which includes a membrane separation step in which an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream are separated from a process stream containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane.
上記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度は0.1~99.9質量%、ヨウ化メチル濃度が0.01~99質量%であることが好ましい。 It is preferable that the acetaldehyde concentration in the process stream is 0.1 to 99.9 mass %, and the methyl iodide concentration is 0.01 to 99 mass %.
上記プロセス流中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度は1質量%以上であることが好ましい。 The combined concentration of acetaldehyde and methyl iodide in the process stream is preferably 1% by mass or more.
上記酢酸の製造方法は、金属触媒及びヨウ化メチルを含む触媒系、並びに、酢酸、酢酸メチル、水の存在下、メタノールと一酸化炭素とを反応させて酢酸を生成させるカルボニル化反応工程と、
上記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、1以上の蒸発処理及び/又は蒸留処理に付して、すくなくとも、金属触媒を含む流れと、酢酸に富む酢酸流と、上記酢酸流よりも低沸成分に富む流れとに分離する分離工程と、
上記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部から、1以上の蒸留処理によりアセトアルデヒドを分離するアセトアルデヒド分離除去システムとを備え、
上記アセトアルデヒド分離除去システムにおいて分離されたアセトアルデヒドに富む流れを上記プロセス流として上記膜分離工程に付すことが好ましい。
The method for producing acetic acid includes a carbonylation reaction step of reacting methanol with carbon monoxide to produce acetic acid in the presence of a catalyst system including a metal catalyst and methyl iodide, as well as acetic acid, methyl acetate, and water;
a separation step of subjecting the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step to one or more evaporation and/or distillation treatments to separate the reaction mixture into at least a stream containing a metal catalyst, an acetic acid stream rich in acetic acid, and a stream richer in lower boiling components than the acetic acid stream;
and an acetaldehyde separation and removal system for separating acetaldehyde from at least a portion of a condensate obtained by condensing the low boiling component-rich stream by one or more distillation processes;
It is preferable that the acetaldehyde-rich stream separated in the acetaldehyde separation and removal system is subjected to the membrane separation step as the process stream.
上記アセトアルデヒド分離除去工程は、
上記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流と、残液流とを分離取得する蒸留工程(A1)と、
上記第1オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、抽出に付し、アセトアルデヒドに富む水相と、ヨウ化メチルに富む有機相とに分離する抽出工程(B1)と、
上記アセトアルデヒドに富む水相を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流と、水に富む残液流とを分離取得する蒸留工程(C1)と、を備え、
上記第2オーバーヘッド流及び/又は上記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液を上記プロセス流として上記膜分離工程に付すことが好ましい。
The acetaldehyde separation and removal step includes:
A distillation step (A1) of distilling at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components to separate and obtain a first overhead stream rich in acetaldehyde and a residual stream;
an extraction step (B1) for subjecting at least a portion of the condensate obtained by condensing the first overhead stream to extraction and separating it into an aqueous phase rich in acetaldehyde and an organic phase rich in methyl iodide;
a distillation step (C1) for subjecting the acetaldehyde-rich aqueous phase to distillation to separate and obtain a second acetaldehyde-rich overhead stream and a water-rich bottoms stream,
Preferably, the second overhead stream and/or a condensate obtained by condensing the second overhead stream is subjected to the membrane separation step as the process stream.
上記プロセス流は、上記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液のうち、蒸留工程(C1)から留出する流れを含むことが好ましい。 The process stream preferably includes a stream distilled from the distillation step (C1) among the condensate obtained by condensing the second overhead stream.
上記膜分離工程において分離して得られた上記ヨウ化メチルに富む流れを、上記蒸留工程(A1)及び/又は上記抽出工程(B1)にリサイクルしてもよい。 The methyl iodide-rich stream separated in the membrane separation step may be recycled to the distillation step (A1) and/or the extraction step (B1).
上記アセトアルデヒド分離除去工程は、
上記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、蒸留塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域から降下する液を側流として抜き取る蒸留工程(A2)と、
上記側流を水相と有機相とに分液させる分液工程(B2)と、
上記水相を蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する蒸留工程(C2)とを備え、
さらに、上記アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流を抽出蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第4オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する抽出蒸留工程(D2)を備えていてもよく、
上記第3オーバーヘッド流、上記第3オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液、上記第4オーバーヘッド流、及び上記第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液からなる群より選択される1以上の流れを上記プロセス流として上記膜分離工程に付してもよい。
The acetaldehyde separation and removal step includes:
a distillation step (A2) of distilling at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components, and withdrawing a liquid descending from a concentration zone in the distillation column where methyl iodide and acetaldehyde are concentrated as a side stream;
A separation step (B2) of separating the side stream into an aqueous phase and an organic phase;
and a distillation step (C2) for subjecting the aqueous phase to distillation to separate and obtain a third overhead stream rich in acetaldehyde and a bottoms stream rich in water,
The process may further include an extractive distillation step (D2) for subjecting the third overhead stream rich in acetaldehyde to extractive distillation to separate and obtain a fourth overhead stream rich in acetaldehyde and a water-rich bottoms product,
One or more streams selected from the group consisting of the third overhead stream, a condensate obtained by condensing the third overhead stream, the fourth overhead stream, and a condensate obtained by condensing the fourth overhead stream may be subjected to the membrane separation step as the process stream.
上記プロセス流は、上記第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液のうち、抽出蒸留工程(D2)から留出する流れを含むことが好ましい。 The process stream preferably includes a stream distilled from the extractive distillation step (D2) among the condensates obtained by condensing the fourth overhead stream.
上記プロセス流は液体であることが好ましい。 The process stream is preferably a liquid.
上記膜分離工程を圧力110~2000kPa(絶対圧)の条件下で行うことが好ましい。 It is preferable to carry out the above membrane separation process under pressure conditions of 110 to 2000 kPa (absolute pressure).
上記膜分離工程を上記プロセス流の温度が10~180℃の条件下で行うことが好ましい。 It is preferable to carry out the membrane separation process under conditions where the temperature of the process stream is 10 to 180°C.
上記膜分離工程によるヨウ化メチル回収率は1質量%以上であることが好ましい。 It is preferable that the recovery rate of methyl iodide by the above membrane separation process is 1% by mass or more.
上記膜分離工程により分離取得されるヨウ化メチルに富む流れ中のヨウ化メチル濃度は、上記プロセス流中のヨウ化メチル濃度より高く、且つ1質量%以上であることが好ましい。 The methyl iodide concentration in the methyl iodide-rich stream separated and obtained by the membrane separation process is preferably higher than the methyl iodide concentration in the process stream and is preferably 1 mass% or more.
上記膜分離工程により分離取得されるアセトアルデヒドに富む流れ中のアセトアルデヒド濃度は、上記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度より高く、且つ、0.1質量%以上であることが好ましい。 The acetaldehyde concentration in the acetaldehyde-rich stream separated and obtained by the membrane separation process is preferably higher than the acetaldehyde concentration in the process stream and is 0.1 mass% or more.
上記MFI型ゼオライト膜は、多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられていることが好ましい。 The MFI zeolite membrane is preferably provided on at least one surface of the porous substrate.
上記多孔質基材はアルミナ基材であることが好ましい。 The porous substrate is preferably an alumina substrate.
また、本開示は、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含む混合物から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する、アセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れを製造する方法を提供する。 The present disclosure also provides a method for producing an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream by separating and obtaining an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream from a mixture containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane.
上記混合物中のアセトアルデヒド濃度が0.1~99.9質量%、ヨウ化メチル濃度が0.01~99質量%であることが好ましい。 It is preferable that the acetaldehyde concentration in the above mixture is 0.1 to 99.9% by mass, and the methyl iodide concentration is 0.01 to 99% by mass.
上記混合物中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度は1質量%以上であることが好ましい。 The total concentration of acetaldehyde and methyl iodide in the mixture is preferably 1% by mass or more.
上記酢酸の製造方法によれば、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを効率よく分離することができるため、ヨウ化メチルの損失を低減することができる。このため、反応工程に新たにヨウ化メチルを添加する作業負担も低減される。 According to the above-mentioned method for producing acetic acid, acetaldehyde and methyl iodide can be efficiently separated, so the loss of methyl iodide can be reduced. This also reduces the workload of adding new methyl iodide to the reaction process.
本開示の一実施形態に係る酢酸の製造方法は、酢酸の製造プロセスにおいて、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含むプロセス流から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する膜分離工程を備える。 The method for producing acetic acid according to one embodiment of the present disclosure includes a membrane separation step in which an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream are separated from a process stream containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane during the acetic acid production process.
上記MFI型ゼオライト膜は、MFI型ゼオライトから形成された膜であり、主として、ヨウ化メチルを透過し、アセトアルデヒドを透過させずに濃縮する。すなわち、上記膜分離工程において分離取得される透過流は上記プロセス流(仕込流)よりもヨウ化メチルに富む流れであり、分離取得される濃縮流は上記プロセス流(仕込流)よりもアセトアルデヒドに富む流れである。これは、基本的にMFI型ゼオライト膜は分子ふるい機能によりヨウ化メチルを透過させる。一方で、分子ふるい機能のみでは多くのアセトアルデヒドも透過させることとなるはずであるが、MFI型ゼオライトは表面が疎水性であることから、アセトアルデヒドを透過させにくいものと推測される。このようなMFI型ゼオライト膜の性能により、アセトアルデヒドとヨウ化メチルとを効率的に分離することができる。 The MFI zeolite membrane is a membrane formed from MFI zeolite, and mainly allows methyl iodide to pass through and concentrates acetaldehyde without allowing it to pass through. In other words, the permeate stream separated and obtained in the membrane separation process is a stream richer in methyl iodide than the process stream (feed stream), and the concentrated stream separated and obtained is a stream richer in acetaldehyde than the process stream (feed stream). This is because the MFI zeolite membrane basically allows methyl iodide to pass through due to its molecular sieve function. On the other hand, although a large amount of acetaldehyde should also pass through due to the molecular sieve function alone, it is presumed that MFI zeolite has a hydrophobic surface and therefore does not allow acetaldehyde to pass through easily. Due to the performance of the MFI zeolite membrane, acetaldehyde and methyl iodide can be separated efficiently.
上記MFI型ゼオライト膜は、多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられていることが好ましい。上記多孔質基材は、上記MFI型ゼオライト膜を支持するための基材として作用する。上記多孔質基材は、ヨウ化メチルを透過させることが可能な孔を有する。 The MFI zeolite membrane is preferably provided on at least one surface of a porous substrate. The porous substrate acts as a substrate for supporting the MFI zeolite membrane. The porous substrate has pores that allow methyl iodide to pass through.
上記多孔質基材としては、公知乃至慣用のものを使用することができる。上記多孔質基材を構成する材質としては、例えば、シリカ、アルミナ、ムライト、ジルコニア、コージェライト、チタニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、チタン、セラミック等の無機物などが挙げられる。中でも、アルミナが好ましい。上記多孔質基材がアルミナ基材であると、アルミナがMFI型ゼオライト膜中の細孔内に流れ込んで当該細孔内の一部を埋めることで細孔の大きさがよりいっそう適度となるものと推測され、アセトアルデヒドとヨウ化メチルをより効率的に分離することができる。 The porous substrate may be any known or conventional material. Examples of materials constituting the porous substrate include inorganic materials such as silica, alumina, mullite, zirconia, cordierite, titania, silicon nitride, silicon carbide, stainless steel, copper, aluminum, titanium, and ceramics. Of these, alumina is preferred. When the porous substrate is an alumina substrate, it is presumed that the alumina flows into the pores in the MFI zeolite membrane and fills a portion of the pores, making the pores even more appropriate in size, and acetaldehyde and methyl iodide can be separated more efficiently.
上記膜分離工程に付すプロセス流は、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを少なくとも含む混合物であればよく、酢酸の製造プロセスにおける、全ての装置及び配管におけるプロセス流から選択される1以上のプロセス流である。また、上記プロセス流は、液体であっても気体であってもよい。 The process stream subjected to the membrane separation step may be a mixture containing at least acetaldehyde and methyl iodide, and may be one or more process streams selected from the process streams in all the devices and piping in the acetic acid production process. The process stream may be liquid or gas.
上記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度は、例えば、0.1質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、75質量%以上、80質量%以上であってもよい。また、上記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度は、例えば、99.9質量%以下、99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、5質量%以下であってもよい。 The acetaldehyde concentration in the process stream may be, for example, 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 75% by mass or more, or 80% by mass or more. The acetaldehyde concentration in the process stream may be, for example, 99.9% by mass or less, 99% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 85% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5% by mass or less.
上記プロセス流中のヨウ化メチル濃度は、例えば、0.01質量%以上、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、12質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、30質量%以上であってもよい。また、上記プロセス流中のヨウ化メチル濃度は、例えば、99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.1質量%以下であってもよい。 The methyl iodide concentration in the process stream may be, for example, 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 5% by mass or more, 6% by mass or more, 7% by mass or more, 10% by mass or more, 12% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, or 30% by mass or more. The methyl iodide concentration in the process stream may be, for example, 99% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 50% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, or 0.1% by mass or less.
上記プロセス流中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度は、特に限定されないが、1質量%以上が好ましく、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、85質量%以上であってもよい。上記合計濃度は、例えば、99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下であってもよい。 The total concentration of acetaldehyde and methyl iodide in the process stream is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, and may be 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 85% by mass or more. The total concentration may be, for example, 99% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less.
上記プロセス流は、アセトアルデヒド及びヨウ化メチル以外のその他の成分を含んでいてもよい。上記その他の成分としては、酢酸の製造プロセスで生じ得る成分が挙げられ、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、ギ酸、プロピオン酸、クロトンアルデヒド、2-エチルクロトンアルデヒド、アルカン類、並びに、ヨウ化ヘキシル及びヨウ化デシル等のヨウ化アルキルなどが挙げられる。 The process stream may contain components other than acetaldehyde and methyl iodide. The other components include components that may be generated in the acetic acid production process, such as carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, hydrogen iodide, water, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, formic acid, propionic acid, crotonaldehyde, 2-ethylcrotonaldehyde, alkanes, and alkyl iodides such as hexyl iodide and decyl iodide.
上記プロセス流中の水濃度は、例えば、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上であってもよい。また、上記プロセス流中の水濃度は、例えば、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、10質量%以下、5質量%以下、1質量%以下であってもよい。 The water concentration in the process stream may be, for example, 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 5% by mass or more, 7% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more. The water concentration in the process stream may be, for example, 95% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 50% by mass or less, 20% by mass or less, 15% by mass or less, 10% by mass or less, 5% by mass or less, or 1% by mass or less.
上記膜分離工程により得られる上記ヨウ化メチルに富む流れ中のヨウ化メチル濃度は、上記プロセス流中のヨウ化メチル濃度より高く、例えば、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上であってもよい。また、上記ヨウ化メチルに富む流れ中のヨウ化メチル濃度は、例えば、100質量%以下、90質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、5質量%以下であってもよい。 The methyl iodide concentration in the methyl iodide-rich stream obtained by the membrane separation step is higher than the methyl iodide concentration in the process stream, and may be, for example, 1% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, or 50% by mass or more. The methyl iodide concentration in the methyl iodide-rich stream may be, for example, 100% by mass or less, 90% by mass or less, 70% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5% by mass or less.
上記膜分離工程におけるヨウ化メチルの回収率([透過流中のヨウ化メチル流量/仕込流中のヨウ化メチル流量]×100)は、例えば、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上であってもよい。また、上記ヨウ化メチルの回収率は、例えば、100質量%以下、99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下であってもよい。 The recovery rate of methyl iodide in the membrane separation process ([methyl iodide flow rate in the permeate stream/methyl iodide flow rate in the feed stream]×100) may be, for example, 1% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 99% by mass or more. The recovery rate of methyl iodide may be, for example, 100% by mass or less, 99.5% by mass or less, 95% by mass or less, 93% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less.
上記膜分離工程により得られる上記アセトアルデヒドに富む流れ中のアセトアルデヒド濃度は、上記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度より高く、例えば、0.1質量%以上、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上であってもよい。また、上記アセトアルデヒドに富む流れ中のアセトアルデヒド濃度は、例えば、100質量%以下、99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下であってもよい。 The acetaldehyde concentration in the acetaldehyde-rich stream obtained by the membrane separation process is higher than the acetaldehyde concentration in the process stream, and may be, for example, 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 50% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more. The acetaldehyde concentration in the acetaldehyde-rich stream may be, for example, 100% by mass or less, 99.5% by mass or less, 95% by mass or less, 93% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less.
上記膜分離工程におけるアセトアルデヒドの回収率([濃縮流中のアセトアルデヒド流量/仕込流中のアセトアルデヒド流量]×100)は、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、90質量%以上であってもよい。また、上記アセトアルデヒドの回収率は、例えば、100質量%以下、99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下であってもよい。 The recovery rate of acetaldehyde in the membrane separation process ([acetaldehyde flow rate in the concentrated stream/acetaldehyde flow rate in the feed stream] x 100) may be 1% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more. The recovery rate of acetaldehyde may be, for example, 100% by mass or less, 99.5% by mass or less, 95% by mass or less, 93% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less.
以下、上記膜分離工程の一実施形態について説明する。図1は、上記膜分離工程に付すプロセス流が液体(プロセス液)である場合の本開示における上記膜分離工程の一実施形態を示す概略フロー図である。このフローによれば、例えば上記プロセス液を膜分離工程に付す際、上記プロセス液はライン62を通じて受器58に供給される。受器58中の液面が所定の液面を超えたことを液面コントローラー58aが検知した際、バルブ63bが開かれ、ポンプ63aにより受器58の缶出からライン63,64を通じて上記プロセス液が受器59に供給される。受器58中に発生したガス分は、ライン65を通じて後述のライン116又はライン227などに接続され、廃棄処分される。
An embodiment of the membrane separation process will be described below. FIG. 1 is a schematic flow diagram showing an embodiment of the membrane separation process in the present disclosure in the case where the process stream to be subjected to the membrane separation process is a liquid (process liquid). According to this flow, for example, when the process liquid is subjected to the membrane separation process, the process liquid is supplied to the
受器59中のプロセス液は、ポンプ66aにより受器59の缶出からライン66,67を通じて、MFI型ゼオライト膜を備える膜モジュール60に供給される。その際、プロセス液は、温度コントローラー67aにより蒸気量が調整されたヒーター66bにより加熱される。また、このとき、受器59内でライン75を通じて供給される循環液が気化しない圧力を維持するために、圧力コントローラー59aによりバルブ68aを開け、ライン68から窒素を受器59に供給する。運転変調により圧力が必要以上に上昇する場合は受器59内のガス分を、バルブ79aを開けて、ライン79を通じて、後述のライン116又はライン227などに接続され、廃棄処分される。
The process liquid in the
膜モジュール60において上記膜分離工程が行われる。ゼオライト膜を備える膜モジュール60の透過側には、スイープガスとして窒素やヘリウムなどの不活性ガスを吹き込んでもよい。これにより、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分圧差を大きくしてヨウ化メチルの回収率を向上させることができる。また、ゼオライト膜を透過する透過流の滞留を防ぐことができる。上記膜分離工程に仕込まれるプロセスガスの温度及び圧力は、プロセス流が液の状態を維持できる範囲内であれば特に限定されない。
The membrane separation process is carried out in the
上記膜分離工程は、プロセス液の温度が10~180℃(例えば20~150℃、好ましくは30~130℃、より好ましくは50~110℃、さらに好ましくは70~90℃)である状態で行われることが好ましい。また、上記膜分離工程は、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分圧差を大きくしてヨウ化メチルの回収率を向上させるため、加圧下で行われることが好ましく、その圧力は、絶対圧で、好ましくは110~2000kPa、より好ましくは200~1800kPa、さらに好ましくは300~1500kPa、さらに好ましくは400~1200kPa、特に好ましくは600~1000kPaである。上記温度範囲及び加圧下で上記膜分離工程を行うことにより、濃縮流と透過流とのヨウ化メチルの分圧差を大きくしてヨウ化メチルの透過度を上げることができ、より効率的にアセトアルデヒドとヨウ化メチルとを分離することができる。 The membrane separation step is preferably carried out at a temperature of 10 to 180°C (for example, 20 to 150°C, preferably 30 to 130°C, more preferably 50 to 110°C, and even more preferably 70 to 90°C). The membrane separation step is preferably carried out under pressure in order to increase the partial pressure difference between acetaldehyde and methyl iodide to improve the recovery rate of methyl iodide, and the pressure is preferably 110 to 2000 kPa, more preferably 200 to 1800 kPa, even more preferably 300 to 1500 kPa, even more preferably 400 to 1200 kPa, and particularly preferably 600 to 1000 kPa, in absolute terms. By carrying out the membrane separation step in the above temperature range and under pressure, the partial pressure difference of methyl iodide between the concentrated stream and the permeate stream can be increased to increase the permeability of methyl iodide, and acetaldehyde and methyl iodide can be separated more efficiently.
MFI型ゼオライト膜を透過したヨウ化メチルに富む流れ(透過流)は、ライン69を通じてコンデンサ69aにより冷却されて受器61に供給される。受器61中の液面が所定の液面を超えたことを液面コントローラー61aが検知した際、ポンプ70aにより受器61の缶出からライン70を通じて、ヨウ化メチルに富む流れ(ライン71)が得られる。71aは流量計である。上記ヨウ化メチルに富む流れ(ライン71)は、直接的又は間接的に反応工程にリサイクルされ、反応工程において助触媒として再利用することができる。上記ヨウ化メチルに富む流れ(ライン71)は、後述のアセトアルデヒド分離除去システム内のプロセスにリサイクルすることが好ましく、後述の蒸留塔91の仕込流(ライン117)、抽出塔92の仕込流(ライン118)又は蒸留塔94の仕込流(ライン228)にリサイクルすることがより好ましい。
The methyl iodide-rich stream (permeate stream) that has permeated the MFI zeolite membrane is cooled by a
受器61中内の圧力は圧力コントローラー72aにより検知され、所定の圧力を超えた際に、受器61中に発生したガス分をポンプ72bにより、ライン72,73を通じて排出され、焼却処理に付される。
The pressure inside the
一方、上記膜分離工程においてMFI型ゼオライト膜を透過せず濃縮して得られる、アセトアルデヒドに富む流れ(濃縮流)(ライン74)の一部は、受器59中の液面が所定の液面を超えたことを液面コントローラー59bが検知した際、流量コントローラー76aで流量を調整しつつ、バルブ76cを開けてライン77を通じてアセトアルデヒドに富む流れが排出され、焼却処理に付される。ライン77を通過する際、上記アセトアルデヒドに富む流れはバルブ76c以降の圧力で気化する温度までヒーター76bにより加熱される。膜モジュール60に流れる量を多くして膜分離の効率(透過度)を上げるために、ライン75を通じてライン74の流れを受器59に戻す。
On the other hand, when the
以上のようにして、上記膜分離工程により、上記プロセス液(ライン62)から、アセトアルデヒドに富む流れ(ライン77)とヨウ化メチルに富む流れ(ライン71)とに分離される。 In this manner, the membrane separation process separates the process liquid (line 62) into an acetaldehyde-rich stream (line 77) and a methyl iodide-rich stream (line 71).
なお、上記膜分離工程は、酢酸の製造プロセス中における一工程として説明したが、このような態様に限定されず、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含む混合物から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離方法、あるいは、アセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れを製造する方法として行うことができる。本分離方法および製造方法における好ましい態様は、上記膜分離工程において説明される態様と同様である。 The membrane separation step has been described as one step in the acetic acid production process, but is not limited to this embodiment. It can be performed as a method for separating acetaldehyde and methyl iodide, in which an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream are separated and obtained from a mixture containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane, or as a method for producing an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream. Preferred embodiments of this separation method and production method are the same as those described in the membrane separation step above.
また、それぞれの実施形態において、膜モジュール60にメタノール、酢酸メチル、酢酸、水などの溶媒を通液もしくは膜モジュール60をそれらの溶媒に浸漬させることで、膜性能が低下した場合でも膜性能を回復させることができる。膜モジュール60への溶媒通液はポンプなどを用いた外部循環であってもよく、かけ流し洗浄であってもよい。膜モジュール60の溶媒への浸漬は膜モジュールに溶媒を張り込み、静置させることで行ってもよい。また、溶媒を加熱することで詰まりをより効率的に除去することができる。
In addition, in each embodiment, by passing a solvent such as methanol, methyl acetate, acetic acid, or water through the
上記酢酸の製造方法においては、酢酸の製造プロセスが、メタノールと一酸化炭素とを反応させて酢酸を生成させるカルボニル化反応工程と、上記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、1以上の蒸発処理及び/又は蒸留処理に付して、少なくとも、金属触媒を含む流れと、酢酸に富む酢酸流と、上記酢酸流よりも低沸成分に富む流れとに分離する分離工程と、を有していてもよい。上記カルボニル化反応工程は、例えば、金属触媒及びヨウ化メチルを含む触媒系の存在下で行う。上記カルボニル化反応工程は、さらに、酢酸、酢酸メチル、及び水の存在下で行ってもよい。上記分離工程は、例えば、上記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を蒸発により少なくとも蒸気流と残液流とに分離する蒸発工程と、上記蒸気流を蒸留に付して、少なくとも、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む第1酢酸流とを分離取得する脱低沸工程と、を有することが好ましい。上記第1酢酸流は、サイドカット流であってもよく、塔底流であってもよく、両方であってもよい。上記脱低沸工程では、上記蒸気流を蒸留に付して、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む第1酢酸流(サイドカット流)と、塔底流とに分離することが好ましい。また、上記分離工程は、上記第1酢酸流を蒸留に付して、少なくとも、水に富むオーバーヘッド流と、第1酢酸流よりも酢酸が富化された第2酢酸流とを分離取得する脱水工程を有していてもよい。 In the above-mentioned method for producing acetic acid, the production process of acetic acid may include a carbonylation reaction step in which methanol and carbon monoxide are reacted to produce acetic acid, and a separation step in which the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step is subjected to one or more evaporation and/or distillation processes to separate the reaction mixture into at least a stream containing a metal catalyst, an acetic acid stream rich in acetic acid, and a stream richer in low boiling components than the acetic acid stream. The carbonylation reaction step is carried out, for example, in the presence of a catalyst system containing a metal catalyst and methyl iodide. The carbonylation reaction step may further be carried out in the presence of acetic acid, methyl acetate, and water. The separation step preferably includes, for example, an evaporation step in which the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step is separated into at least a vapor stream and a residual liquid stream by evaporation, and a low boiling removal step in which the vapor stream is subjected to distillation to separate and obtain at least an overhead stream rich in low boiling components and a first acetic acid stream rich in acetic acid. The first acetic acid stream may be a side cut stream, a bottom stream, or both. In the low boiling point removal step, it is preferable to subject the vapor stream to distillation to separate it into an overhead stream rich in low boiling components, a first acetic acid stream (side cut stream) rich in acetic acid, and a bottom stream. The separation step may also include a dehydration step in which the first acetic acid stream is distilled to separate and obtain at least an overhead stream rich in water and a second acetic acid stream that is more enriched in acetic acid than the first acetic acid stream.
なお、上記分離工程は、上記蒸発工程及び脱低沸工程に代えて、上記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、上記触媒を含む流れと、上記低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む第1酢酸流とに分離する工程(蒸発脱低沸工程)を備えていてもよい。また、上記分離工程は、上記脱低沸工程及び脱水工程に代えて、上記脱水工程の機能も備えた脱低沸工程(いわゆる脱低沸脱水工程)、すなわち、上記蒸気流を蒸留に付して、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、上記第2酢酸流と同等の水濃度まで脱水された酢酸流とに分離する工程を備えていてもよい。よって、上記蒸発脱低沸工程は、上記脱水工程の機能も備えた工程(蒸発脱低沸脱水工程)であってもよい。脱低沸脱水工程及び蒸発脱低沸脱水工程から得られる酢酸に富む酢酸流は、上記第2酢酸流に相当する。 In addition, the separation process may include, instead of the evaporation process and the dehydration process, a process (evaporation dehydration process) for separating the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction process into a stream containing the catalyst, an overhead stream rich in low boiling components, and a first acetic acid stream rich in acetic acid. In addition, instead of the dehydration process and the dehydration process, the separation process may include a dehydration process that also has the function of the dehydration process (so-called dehydration process), that is, a process for subjecting the vapor stream to distillation to separate it into an overhead stream rich in low boiling components and an acetic acid stream dehydrated to a water concentration equivalent to that of the second acetic acid stream. Therefore, the evaporation dehydration process may also include a process (evaporation dehydration process) that also has the function of the dehydration process. The acetic acid stream rich in acetic acid obtained from the dehydration process and the dehydration process corresponds to the second acetic acid stream.
また、上記酢酸の製造方法は、さらに下記(a)~(c)の少なくとも1つの工程を有していてもよい。
(a)上記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、上記第1若しくは第2酢酸流)を蒸留して、高沸成分に富む缶出流と、蒸留に付す前の酢酸流よりも酢酸が富化された第3酢酸流とに分離する脱高沸工程
(b)上記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、上記第1若しくは第2酢酸流)若しくは第3酢酸流をイオン交換樹脂で処理して第4酢酸流を得る吸着除去工程
(c)上記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、上記第1若しくは第2酢酸流)若しくは第3若しくは第4酢酸流を蒸留して、蒸留に付す前の酢酸流よりも酢酸が富化された第5酢酸流を得る製品工程
The method for producing acetic acid may further include at least one of the following steps (a) to (c):
(a) a high boiling removal step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) rich in acetic acid obtained in the separation step is distilled to separate the stream into a bottoms stream rich in high boiling components and a third acetic acid stream enriched in acetic acid compared to the acetic acid stream before distillation; (b) an adsorption removal step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) or the third acetic acid stream rich in acetic acid obtained in the separation step is treated with an ion exchange resin to obtain a fourth acetic acid stream; (c) a product step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) or the third or fourth acetic acid stream rich in acetic acid obtained in the separation step is distilled to obtain a fifth acetic acid stream enriched in acetic acid compared to the acetic acid stream before distillation.
また、上記酢酸の製造方法は、上記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部から、1以上の蒸留処理によりアセトアルデヒドを分離するアセトアルデヒド分離除去システムを有していてもよい。また、上記アセトアルデヒド分離除去システムは、上記1以上の蒸留処理により分離されたアセトアルデヒドの少なくとも一部から、1以上の抽出処理によりアセトアルデヒドを含む水相を分離する抽出工程を含んでいてもよい。 The acetic acid production method may also have an acetaldehyde separation and removal system that separates acetaldehyde from at least a portion of the condensate obtained by condensing the low boiling point component-rich stream by one or more distillation processes. The acetaldehyde separation and removal system may also include an extraction step that separates an aqueous phase containing acetaldehyde by one or more extraction processes from at least a portion of the acetaldehyde separated by the one or more distillation processes.
上記酢酸の製造方法においては、上記アセトアルデヒド分離除去システムにおける蒸留処理において分離されたアセトアルデヒドに富む流れ、及び/又は、当該アセトアルデヒドに富む流れを抽出処理において分離されたアセトアルデヒドを含む水層を上記プロセス流として上記膜分離工程に付すことが好ましい。特に、上記プロセス流は、上記蒸留処理を行う蒸留塔のオーバーヘッド流であることが好ましい。そして、上記膜分離工程により分離取得されるヨウ化メチルに富む流れの少なくとも一部は、上記アセトアルデヒド分離除去システム内のプロセスにリサイクルすることが好ましく、上記蒸留塔(すなわち、上記プロセス流を排出する蒸留塔)にリサイクルすることが特に好ましい。 In the above-mentioned acetic acid production method, it is preferable to subject the acetaldehyde-rich stream separated in the distillation process in the above-mentioned acetaldehyde separation and removal system, and/or the aqueous layer containing acetaldehyde separated in the extraction process from the acetaldehyde-rich stream, to the above-mentioned membrane separation step as the above-mentioned process stream. In particular, it is preferable that the above-mentioned process stream is an overhead stream of a distillation tower in which the above-mentioned distillation process is performed. It is preferable that at least a portion of the methyl iodide-rich stream separated and obtained by the above-mentioned membrane separation step is recycled to the process in the above-mentioned acetaldehyde separation and removal system, and it is particularly preferable that it is recycled to the above-mentioned distillation tower (i.e., the distillation tower that discharges the above-mentioned process stream).
以下、上記膜分離工程を備える酢酸の製造方法の一実施形態について説明する。図2は、酢酸製造システムの一実施形態を示す製造フロー図(メタノール法カルボニル化プロセス)の一例である。この酢酸製造フローに係る酢酸製造装置は、反応槽1と、蒸発槽2と、蒸留塔3と、デカンタ4と、蒸留塔5と、蒸留塔6と、イオン交換樹脂塔7と、スクラバーシステム8と、アセトアルデヒド分離除去システム9と、コンデンサ1a,2a,3a,5a,6aと、熱交換器2bと、リボイラー3b,5b,6bと、ライン11~56、ポンプ57とを備え、酢酸を連続的に製造可能に構成されている。
Hereinafter, one embodiment of the acetic acid production method including the membrane separation process will be described. Figure 2 is an example of a production flow diagram (methanol carbonylation process) showing one embodiment of the acetic acid production system. The acetic acid production apparatus according to this acetic acid production flow includes a
本実施形態の酢酸の製造方法では、反応槽1、蒸発槽2、蒸留塔3、蒸留塔5、蒸留塔6、及びイオン交換樹脂塔7において、それぞれ、反応工程、蒸発工程(フラッシュ工程)、第1蒸留工程、第2蒸留工程、第3蒸留工程、及び吸着除去工程が行われる。第1蒸留工程は脱低沸工程、第2蒸留工程は脱水工程、第3蒸留工程は脱高沸工程ともいう。なお、本実施形態において、工程は上記に限らず、特に、蒸留塔5、蒸留塔(脱高沸塔)6、イオン交換樹脂塔7、アセトアルデヒド分離除去システム9(脱アセトアルデヒド塔など)の設備は付帯しない場合がある。また、後述するように、イオン交換樹脂塔7の下流に製品塔を設けてもよい。
In the method for producing acetic acid of this embodiment, the reaction process, evaporation process (flash process), first distillation process, second distillation process, third distillation process, and adsorption removal process are performed in the
反応槽1は、反応工程を行うためのユニットである。この反応工程は、下記の化学式(1)で示される反応(メタノールのカルボニル化反応)によって酢酸を連続的に生成させるための工程である。酢酸製造装置の定常稼働状態において、反応槽1内には、例えば撹拌機によって撹拌されている反応混合物が存在する。反応混合物は、原料であるメタノール及び一酸化炭素と、金属触媒と、助触媒と、水と、製造目的である酢酸と、各種の副生成物とを含み、液相と気相とが平衡状態にある。
CH3OH + CO → CH3COOH (1)
The
CH 3 OH + CO → CH 3 COOH (1)
反応混合物中の原料は、液体状のメタノール及び気体状の一酸化炭素である。メタノールは、メタノール貯留部(図示略)からライン11を通じて反応槽1に連続的に供給される。一酸化炭素は、一酸化炭素貯留部(図示略)からライン12を通じて反応槽1に連続的に供給される。一酸化炭素は必ずしも純粋な一酸化炭素でなくてもよく、例えば窒素、水素、二酸化炭素、酸素等の他のガスが少量(例えば5質量%以下、好ましくは1質量%以下)含まれていてもよい。
The raw materials in the reaction mixture are liquid methanol and gaseous carbon monoxide. Methanol is continuously supplied from a methanol storage section (not shown) to the
反応混合物中の金属触媒は、メタノールのカルボニル化反応を促進するためのものであり、例えばロジウム触媒やイリジウム触媒を使用することができる。ロジウム触媒としては、例えば、化学式[Rh(CO)2I2]-で表されるロジウム錯体を使用することができる。イリジウム触媒としては、例えば化学式[Ir(CO)2I2]-で表されるイリジウム錯体を使用することができる。金属触媒としては金属錯体触媒が好ましい。反応混合物中の触媒の濃度(金属換算)は、反応混合物の液相(反応混合液)全体に対して、例えば200~10000質量ppmであり、好ましくは300~5000質量ppm、さらに好ましくは400~2500質量ppmである。 The metal catalyst in the reaction mixture is for promoting the carbonylation reaction of methanol, and for example, a rhodium catalyst or an iridium catalyst can be used. As the rhodium catalyst, for example, a rhodium complex represented by the chemical formula [Rh(CO) 2 I 2 ] - can be used. As the iridium catalyst, for example, an iridium complex represented by the chemical formula [Ir(CO) 2 I 2 ] - can be used. As the metal catalyst, a metal complex catalyst is preferred. The concentration of the catalyst in the reaction mixture (metal equivalent) is, for example, 200 to 10,000 ppm by mass, preferably 300 to 5,000 ppm by mass, and more preferably 400 to 2,500 ppm by mass, based on the entire liquid phase (reaction mixture) of the reaction mixture.
助触媒は、上述の触媒の作用を補助するためのヨウ化物であり、例えば、ヨウ化メチルやイオン性ヨウ化物が使用される。ヨウ化メチルは、上述の触媒の触媒作用を促進する作用を示し得る。ヨウ化メチルの濃度は、反応混合物の液相全体に対して例えば1~20質量%であり、好ましくは5~15質量%である。イオン性ヨウ化物は、反応液中でヨウ化物イオンを生じさせるヨウ化物(特に、イオン性金属ヨウ化物)であり、上述の触媒を安定化させる作用や、副反応を抑制する作用を示し得る。イオン性ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウムなどのアルカリ金属ヨウ化物などが挙げられる。反応混合物中のイオン性ヨウ化物の濃度は、反応混合物の液相全体に対して、例えば1~25質量%であり、好ましくは5~20質量%である。また、例えばイリジウム触媒などを用いる場合は、助触媒として、ルテニウム化合物やオスミウム化合物を用いることもできる。これらの化合物の使用量は総和で、例えばイリジウム1モル(金属換算)に対して、0.1~30モル(金属換算)、好ましくは0.5~15モル(金属換算)である。 The co-catalyst is an iodide for supporting the action of the above-mentioned catalyst, and for example, methyl iodide or an ionic iodide is used. Methyl iodide can act to promote the catalytic action of the above-mentioned catalyst. The concentration of methyl iodide is, for example, 1 to 20 mass% with respect to the entire liquid phase of the reaction mixture, and preferably 5 to 15 mass%. The ionic iodide is an iodide (particularly an ionic metal iodide) that generates iodide ions in the reaction liquid, and can act to stabilize the above-mentioned catalyst and suppress side reactions. Examples of ionic iodides include alkali metal iodides such as lithium iodide, sodium iodide, and potassium iodide. The concentration of the ionic iodide in the reaction mixture is, for example, 1 to 25 mass% with respect to the entire liquid phase of the reaction mixture, and preferably 5 to 20 mass%. In addition, when an iridium catalyst or the like is used, a ruthenium compound or an osmium compound can also be used as the co-catalyst. The total amount of these compounds used is, for example, 0.1 to 30 moles (metal equivalent), preferably 0.5 to 15 moles (metal equivalent) per mole of iridium (metal equivalent).
反応混合物中の水は、メタノールのカルボニル化反応の反応機構上、酢酸を生じさせるのに必要な成分であり、また、反応系の水溶性成分の可溶化のためにも必要な成分である。反応混合物中の水の濃度は、反応混合物の液相全体に対して、例えば0.1~15質量%であり、好ましくは0.5~10質量%、より好ましくは1~6質量%、さらに好ましくは1.5~4質量%である。水濃度は、酢酸の精製過程での水の除去に要するエネルギーを抑制して酢酸製造の効率化を進める観点では15質量%以下が好ましい。水濃度を制御するために、反応槽1に対して水を連続的に供給してもよい。
Water in the reaction mixture is a component necessary for producing acetic acid in the reaction mechanism of the methanol carbonylation reaction, and is also a component necessary for solubilizing the water-soluble components in the reaction system. The concentration of water in the reaction mixture is, for example, 0.1 to 15 mass% based on the entire liquid phase of the reaction mixture, preferably 0.5 to 10 mass%, more preferably 1 to 6 mass%, and even more preferably 1.5 to 4 mass%. From the viewpoint of suppressing the energy required for removing water in the acetic acid purification process and promoting the efficiency of acetic acid production, the water concentration is preferably 15 mass% or less. Water may be continuously supplied to the
反応混合物中の酢酸は、酢酸製造装置の稼働前に反応槽1内に予め仕込まれた酢酸、及び、メタノールのカルボニル化反応の主生成物として生じる酢酸を含む。このような酢酸は、反応系では溶媒として機能し得る。反応混合物中の酢酸の濃度は、反応混合物の液相全体に対して、例えば50~90質量%であり、好ましくは60~80質量%である。
The acetic acid in the reaction mixture includes acetic acid that has been charged in advance into the
反応混合物に含まれる主な副生成物としては、例えば酢酸メチルが挙げられる。この酢酸メチルは、酢酸とメタノールとの反応によって生じ得る。反応混合物中の酢酸メチルの濃度は、反応混合物の液相全体に対して、例えば0.1~30質量%であり、好ましくは1~10質量%である。 The main by-product contained in the reaction mixture is, for example, methyl acetate. This methyl acetate can be produced by the reaction of acetic acid with methanol. The concentration of methyl acetate in the reaction mixture is, for example, 0.1 to 30 mass %, preferably 1 to 10 mass %, based on the entire liquid phase of the reaction mixture.
反応混合物に含まれる副生成物としては、ヨウ化水素も挙げられる。このヨウ化水素は、上述のような触媒や助触媒が使用される場合、メタノールのカルボニル化反応の反応機構上、不可避的に生じることとなる。反応混合物中のヨウ化水素の濃度は、反応混合物の液相全体に対して、例えば0.01~2質量%である。 Hydrogen iodide is also a by-product contained in the reaction mixture. When the above-mentioned catalysts and co-catalysts are used, hydrogen iodide is inevitably produced due to the reaction mechanism of the methanol carbonylation reaction. The concentration of hydrogen iodide in the reaction mixture is, for example, 0.01 to 2 mass% based on the entire liquid phase of the reaction mixture.
また、副生成物としては、例えば、水素、メタン、二酸化炭素、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、2-エチルクロトンアルデヒド、ジメチルエーテル、アルカン類、ギ酸、及びプロピオン酸、並びに、ヨウ化ヘキシル及びヨウ化デシル等のヨウ化アルキルなどが挙げられる。また、反応混合物には、装置の腐食により生じる鉄、ニッケル、クロム、マンガン、モリブデンなどの金属(以下、「腐食性金属」と称する場合がある)、及びその他の金属としてコバルトや亜鉛、銅などが含まれ得る。上記腐食性金属とその他の金属とを併せて「腐食金属等」と称する場合がある。 Examples of by-products include hydrogen, methane, carbon dioxide, acetaldehyde, crotonaldehyde, 2-ethylcrotonaldehyde, dimethyl ether, alkanes, formic acid, propionic acid, and alkyl iodides such as hexyl iodide and decyl iodide. The reaction mixture may also contain metals such as iron, nickel, chromium, manganese, and molybdenum (hereinafter sometimes referred to as "corrosive metals") that result from corrosion of the equipment, as well as other metals such as cobalt, zinc, and copper. The above-mentioned corrosive metals and other metals may be collectively referred to as "corroded metals, etc.".
以上のような反応混合物が存在する反応槽1内において、反応温度は例えば150~250℃に設定され、全体圧力としての反応圧力は例えば1.5~3.5MPa(絶対圧)に設定され、一酸化炭素分圧は、例えば0.4~1.8MPa(絶対圧)、好ましくは0.6~1.6MPa(絶対圧)、さらに好ましくは0.9~1.4MPa(絶対圧)に設定される。
In the
装置稼働時の反応槽1内の気相部の蒸気には、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、ギ酸、及びプロピオン酸などが含まれる。この蒸気は、反応槽1内からライン13を通じて抜き取ることが可能である。蒸気の抜き取り量の調節によって、反応槽1内の圧力を制御することが可能であり、例えば、反応槽1内の圧力は一定に維持される。反応槽1内から抜き取られた蒸気は、コンデンサ1aへと導入される。
When the device is operating, the vapor in the gas phase in
コンデンサ1aは、反応槽1からの蒸気を、冷却して部分的に凝縮させることによって凝縮分とガス分とに分ける。凝縮分は、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、ギ酸、及びプロピオン酸などを含み、コンデンサ1aからライン14を通じて反応槽1へと導入され、リサイクルされる。ガス分は、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ1aからライン15を通じてスクラバーシステム8へと供給される。
Condenser 1a separates the vapor from
なお、図2では、コンデンサ2aからのガス分(ライン20)、コンデンサ3aからのガス分(ライン32)、コンデンサ5aからのガス分(ライン37)、及びコンデンサ6aからのガス分(ライン45)が全てライン15に合流してスクラバーシステム8へ供給されているが、コンデンサ1aからのガス分のみをライン15を通じてスクラバーシステム8に供給されてもよく、そしてコンデンサ3a,5a,6aからのガス分(ライン32,37,45)は全てライン20に合流してスクラバーシステム8に供給されてもよい。
In FIG. 2, the gas portion from
装置稼働時の反応槽1内では、上述のように、酢酸が連続的に生成する。そのような酢酸を含む反応混合物が、連続的に、反応槽1内から抜き取られてライン16を通じて次の蒸発槽2へと導入される。
As described above, acetic acid is continuously produced in
蒸発槽2は、蒸発工程(フラッシュ工程)を行うためのユニットである。この蒸発工程は、ライン16(反応混合物供給ライン)を通じて蒸発槽2に連続的に導入される反応混合物を、部分的に蒸発させることによって蒸気流(揮発相)と残液流(低揮発相)とに分けるための工程である。
反応混合物を加熱することなく圧力を減じることによって蒸発を生じさせてもよいし、反応混合物を加熱しつつ圧力を減じることによって蒸発を生じさせてもよい。蒸発工程において、蒸気流の温度は例えば100~260℃、好ましくは120~200℃であり、残液流の温度は例えば80~200℃、好ましくは100~180℃であり、槽内圧力は例えば50~1000kPa(絶対圧)である。 Evaporation may occur by reducing the pressure without heating the reaction mixture, or by reducing the pressure while heating the reaction mixture. In the evaporation step, the temperature of the vapor stream is, for example, 100 to 260°C, preferably 120 to 200°C, the temperature of the residual liquid stream is, for example, 80 to 200°C, preferably 100 to 180°C, and the pressure in the tank is, for example, 50 to 1000 kPa (absolute pressure).
また、蒸発工程にて分離される蒸気流及び残液流の割合に関しては、質量比で、例えば10/90~50/50(蒸気流/残液流)である。本工程で生じる蒸気は、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、ギ酸、及びプロピオン酸、並びに、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチル、ヨウ化ヘキシル及びヨウ化デシル等のヨウ化アルキルなどを含み、蒸発槽2内からライン17(蒸気流排出ライン)に連続的に抜き取られる。
The ratio of the vapor stream and residual liquid stream separated in the evaporation process is, for example, 10/90 to 50/50 (vapor stream/residual liquid stream) in mass ratio. The vapor generated in this process contains, for example, methyl iodide, hydrogen iodide, water, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, acetaldehyde, formic acid, and propionic acid, as well as alkyl iodides such as ethyl iodide, propyl iodide, butyl iodide, hexyl iodide, and decyl iodide, and is continuously extracted from the
蒸発槽2内から抜き取られた蒸気流の一部はコンデンサ2aへと連続的に導入され、当該蒸気流の他の一部はライン21を通じて次の蒸留塔3へと連続的に導入される。上記蒸気流の酢酸濃度は、例えば40~85質量%(好ましくは50~85質量%)、より好ましくは50~75質量%(例えば55~75質量%)であり、ヨウ化メチル濃度は、例えば2~50質量%(好ましくは5~30質量%)、水濃度は、例えば0.2~20質量%(好ましくは1~15質量%)、酢酸メチル濃度は、例えば0.2~50質量%(好ましくは2~30質量%)である。なお、上記蒸気流のヨウ化ヘキシル濃度は、例えば0.1~10000質量ppb、通常0.5~1000質量ppbであり、1~100質量ppb(例えば2~50質量ppb)であることが多い。
A part of the vapor flow extracted from the
本工程で生じる残液流は、反応混合物に含まれていた触媒及び助触媒(ヨウ化メチル、ヨウ化リチウムなど)や、本工程では揮発せずに残存する水、酢酸メチル、酢酸、ギ酸、及びプロピオン酸などを含み、ポンプ57を用い、連続的に蒸発槽2からライン18を通じて熱交換器2bへと導入される。熱交換器2bは、蒸発槽2からの残液流を冷却する。降温した残液流は、連続的に熱交換器2bからライン19を通じて反応槽1へと導入され、リサイクルされる。なお、ライン18とライン19とを併せて残液流リサイクルラインと称する。上記残液流の酢酸濃度は、例えば55~90質量%、好ましくは60~85質量%である。
The residual liquid stream generated in this process contains the catalyst and co-catalyst (methyl iodide, lithium iodide, etc.) contained in the reaction mixture, as well as water, methyl acetate, acetic acid, formic acid, and propionic acid that remain in this process without volatilization. It is continuously introduced from the
コンデンサ2aは、蒸発槽2からの蒸気流を、冷却して部分的に凝縮させることによって凝縮分とガス分とに分ける。凝縮分は、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、ギ酸、及びプロピオン酸などを含み、コンデンサ2aからライン22,23を通じて反応槽1へと導入され、リサイクルされる。ガス分は、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ2aからライン20,15を通じてスクラバーシステム8へと供給される。上述の反応工程での酢酸の生成反応は発熱反応であるところ、反応混合物に蓄積する熱の一部は、蒸発工程(フラッシュ工程)において、反応混合物から生じた蒸気に移行する。この蒸気のコンデンサ2aでの冷却によって生じた凝縮分が反応槽1へとリサイクルされる。すなわち、この酢酸製造装置においては、メタノールのカルボニル化反応で生じる熱がコンデンサ2aにて効率よく除去されることとなる。
The
蒸留塔3は、第1蒸留工程を行うためのユニットであり、本実施形態ではいわゆる脱低沸塔に位置付けられる。第1蒸留工程は、蒸留塔3に連続的に導入される蒸気流を蒸留処理して低沸成分を分離除去する工程である。より具体的には、第1蒸留工程では、上記蒸気流を蒸留して、ヨウ化メチル及びアセトアルデヒドから選択された少なくとも一種の低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む酢酸流とに分離する。
The
蒸留塔3は、例えば、棚段塔及び充填塔などの精留塔よりなる。蒸留塔3として棚段塔を採用する場合、その理論段は例えば5~50段であり、還流比は理論段数に応じて例えば0.5~3000である。蒸留塔3の内部において、塔頂圧力は例えば80~160kPaGに設定され、塔底圧力は、塔頂圧力より高く、例えば85~180kPaGに設定される。蒸留塔3の内部において、塔頂温度は、例えば、設定塔頂圧力での酢酸の沸点より低い温度であって90~130℃に設定され、塔底温度は、例えば、設定塔底圧力での酢酸の沸点以上の温度であって120~165℃(好ましくは125~160℃)に設定される。
The
蒸留塔3に対しては、蒸発槽2からの蒸気流がライン21を通じて連続的に導入され、蒸留塔3の塔頂部からは、オーバーヘッド流としての蒸気がライン24に連続的に抜き取られる。蒸留塔3の塔底部からは、缶出液がライン25に連続的に抜き取られる。3bはリボイラーである。蒸留塔3における塔頂部と塔底部との間の高さ位置からは、側流としての酢酸流(第1酢酸流;液体)がライン27より連続的に抜き取られる。
The vapor stream from the
蒸留塔3の塔頂部から抜き取られる蒸気は、酢酸よりも沸点の低い成分(低沸点成分)を蒸留塔3からの上記缶出液及び側流と比較して多く含み、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含む。この蒸気には酢酸も含まれる。このような蒸気は、ライン24を通じてコンデンサ3aへと連続的に導入される。
The vapor withdrawn from the top of
コンデンサ3aは、蒸留塔3からの蒸気を、冷却して部分的に凝縮させることによって凝縮分とガス分とに分ける。凝縮分は、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ3aからライン28を通じてデカンタ4へと連続的に導入される。デカンタ4に導入された凝縮分は水相(上相)と有機相(ヨウ化メチル相;下相)とに分液される。
The condenser 3a separates the vapor from the
水相には、水と、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などが含まれる。有機相には、例えば、ヨウ化メチルと、例えば、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などが含まれる。 The aqueous phase includes water and, for example, methyl iodide, hydrogen iodide, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, acetaldehyde, and formic acid. The organic phase includes, for example, methyl iodide and, for example, hydrogen iodide, water, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, acetaldehyde, and formic acid.
本実施形態では、水相の一部はライン29を通じて蒸留塔3に還流され、水相の他の一部は、ライン29,30,23を通じて反応槽1に導入されてリサイクルされる。有機相の一部はライン31,23を通じて反応槽1に導入されてリサイクルされる。有機相の他の一部、及び/又は、水相の他の一部は、ライン31,50、及び/又は、ライン30,51を通じてアセトアルデヒド分離除去システム9に導入される。
In this embodiment, a portion of the aqueous phase is refluxed to the
アセトアルデヒド分離除去システム9を用いたアセトアルデヒド分離除去工程では、上記低沸成分に富むオーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部(例えば、有機相及び/又は水相)に含まれるアセトアルデヒドを公知の方法、例えば、蒸留、抽出、又はこれらの組み合わせにより分離除去する。分離されたアセトアルデヒドはライン53を通じて装置外へ排出される。また、有機相及び/又は水相に含まれる有用成分(例えば、ヨウ化メチルなど)は、ライン52,23を通じて反応槽1へとリサイクルされて再利用される。
In the acetaldehyde separation and removal process using the acetaldehyde separation and removal system 9, acetaldehyde contained in at least a portion of the condensate (e.g., the organic phase and/or the aqueous phase) obtained by condensing the overhead stream rich in low boiling components is separated and removed by a known method, such as distillation, extraction, or a combination of these. The separated acetaldehyde is discharged outside the apparatus through
図3はアセトアルデヒド分離除去システムの一例を示す概略フロー図である。このフローによれば、例えば上記有機相をアセトアルデヒド分離除去工程にて処理する場合は、有機相(仕込流)をライン101を通じて蒸留塔(第1脱アセトアルデヒド塔)91に供給して蒸留し、アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流(ライン102)と、ヨウ化メチルに富む残液流(ライン103)とを分離取得する(蒸留工程(A1))。上記第1オーバーヘッド流をコンデンサ91aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔91の塔頂部に還流させ(ライン104)、凝縮液の他の部分を抽出塔92に供給する(ライン105)。上記仕込流(ライン101)には、ライン117を通じて、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。これにより、上記ヨウ化メチルに富む流れを蒸留工程(A1)にリサイクルすることができる。
Figure 3 is a schematic flow diagram showing an example of an acetaldehyde separation and removal system. According to this flow, for example, when the organic phase is treated in the acetaldehyde separation and removal step, the organic phase (feed stream) is supplied to a distillation tower (first deacetaldehyde tower) 91 through
上記抽出塔92に供給された凝縮液(仕込流)はライン109から導入された水によって抽出処理される(抽出工程(B1))。抽出処理により、アセトアルデヒドに富む水相(ライン107)と、ヨウ化メチルに富む有機相(ライン108)とに分離される。抽出処理により得られたアセトアルデヒドに富む水相(抽出液)はライン107を通じて蒸留塔(第2脱アセトアルデヒド塔)93に供給して蒸留し、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流(ライン112)と水に富む残液流(ライン113)とを分離取得する(蒸留工程(C1))。そして、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流をコンデンサ93aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔93の塔頂部に還流させ(ライン114)、凝縮液の他の部分は系外に排出する(ライン115)。上記抽出塔92への仕込流(ライン105)には、ライン118を通じて、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。これにより、上記ヨウ化メチルに富む流れを抽出工程(B1)にリサイクルすることができる。また、上記ヨウ化メチルに富む流れを蒸留工程(C1)にリサイクルしてもよい。
The condensate (feed stream) supplied to the
また、第1脱アセトアルデヒド塔91の缶出液であるヨウ化メチルに富む残液流、抽出塔92で得られたヨウ化メチルに富むラフィネート(ライン108)、及び第2脱アセトアルデヒド塔93の缶出液である水に富む残液流は、それぞれ、ライン103,111,113を通じて反応槽1へリサイクルされるか、あるいはプロセスの適宜な箇所にリサイクルされ、再利用される。例えば、抽出塔92で得られたヨウ化メチルに富むラフィネートはライン110を通じて蒸留塔91にリサイクルすることができる。113の液は、通常、排水として外部に排出される。コンデンサ91a、93aで凝縮しなかったガス(ライン106,116)はスクラバーシステム8で吸収処理されるか、あるいは廃棄処分される。
The bottoms of the
また、図3のフローにより上記水相をアセトアルデヒド分離除去工程にて処理する場合は、例えば、水相(仕込流)をライン101を通じて蒸留塔(第1脱アセトアルデヒド塔)91に供給して蒸留し、アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流(ライン102)と、水に富む残液流(ライン103)とを分離取得する(蒸留工程(A1))。上記第1オーバーヘッド流をコンデンサ91aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔91の塔頂部に還流させ(ライン104)、凝縮液の他の部分を抽出塔92に供給する(ライン105)。上記仕込流(ライン101)には、ライン117を通じて、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。これにより、上記ヨウ化メチルに富む流れを蒸留工程(A1)にリサイクルすることができる。
In addition, when the aqueous phase is treated in the acetaldehyde separation and removal step according to the flow of FIG. 3, for example, the aqueous phase (feed stream) is supplied to a distillation tower (first deacetaldehyde tower) 91 through
上記抽出塔92に供給された凝縮液(仕込流)はライン109から導入された水によって抽出処理される(抽出工程(B1))。抽出処理により、アセトアルデヒドに富む水相(ライン107)と、ヨウ化メチルに富む有機相(ライン108)とに分離される。抽出処理により得られたアセトアルデヒドに富む水相(抽出液)はライン107を通じて蒸留塔(第2脱アセトアルデヒド塔)93に供給して蒸留し、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流(ライン112)と水に富む残液流(ライン113)とを分離取得する。そして、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流をコンデンサ93aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔93の塔頂部に還流させ(ライン114)、凝縮液の他の部分は系外に排出する(ライン115)。上記抽出塔92への仕込流(ライン105)には、ライン118を通じて、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。これにより、上記ヨウ化メチルに富む流れを抽出工程(B1)にリサイクルすることができる。
The condensate (feed stream) supplied to the
また、第1脱アセトアルデヒド塔91の缶出液である水に富む残液流、抽出塔92で得られたヨウ化メチルに富むラフィネート(ライン108)、及び第2脱アセトアルデヒド塔93の缶出液である水に富む残液流は、それぞれ、ライン103,111,113を通じて反応槽1へリサイクルされるか、あるいはプロセスの適宜な箇所にリサイクルされ、再利用される。例えば、抽出塔92で得られたヨウ化メチルに富むラフィネートはライン110を通じて蒸留塔91にリサイクルすることができる。113の液は、通常、排水として外部に排出される。コンデンサ91a、93aで凝縮しなかったガス(ライン106,116)はスクラバーシステム8で吸収処理されるか、あるいは廃棄処分される。
The water-rich residual liquid stream which is the bottoms of the
アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流(ライン102)、当該第1オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液(ライン104,105)、抽出液(107)、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流(ライン112)、及び当該第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液(ライン114,115)のうちの1以上は、アセトアルデヒドに富む流れであり、上記プロセス流として上記膜分離工程に付してもよい。中でも、ヨウ化メチルが充分に分離回収された後でありこれ以上蒸留塔の従来の精製ではヨウ化メチルの分離取得が困難であることから、上記膜分離工程に付すプロセス流は第2オーバーヘッド流及び/又は第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液であることが好ましく、ヨウ化メチルがMFI型ゼオライト膜をより多く透過するために高圧条件としやすい観点から、液体である第2オーバーヘッド流の凝縮液(特に、ライン115)が特に好ましい。ライン115は、蒸留工程(C1)から留出する流れである。
One or more of the first overhead stream (line 102) rich in acetaldehyde, the condensate obtained by condensing the first overhead stream (
上記低沸成分に富むオーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部(例えば、有機相及び/又は水相)に含まれるアセトアルデヒドは、上記方法のほか、蒸留に付し、蒸留塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域から降下する液を側流として抜き取る、抽出蒸留や共沸蒸留などを利用した蒸留工程(蒸留工程(A2))により分離除去することもできる。抽出蒸留の場合、具体的には、例えば、蒸留塔3の塔頂部から抜き取られる蒸気の凝縮液を分液させて得られた有機相及び/又は水相(仕込液)を蒸留(抽出蒸留)に付し、蒸留塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域(例えば、塔頂から仕込液供給位置までの空間)に抽出溶媒(通常、水)を導入し、上記濃縮域から降下する液(抽出液)を側流(サイドカット流)として抜き取る。次に、この側流を水相と有機相とに分液させ(分液工程(B2))、上記水相を蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得し(蒸留工程(C2))、アセトアルデヒドを系外に排出することができる。さらに、上記アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流を抽出蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第4オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得し(抽出蒸留工程(D2))、アセトアルデヒドをさらに濃縮して系外に排出することもできる。
In addition to the above-mentioned method, the acetaldehyde contained in at least a portion (e.g., organic phase and/or aqueous phase) of the condensate obtained by condensing the overhead stream rich in low boiling components can also be separated and removed by a distillation process (distillation process (A2)) using extractive distillation or azeotropic distillation, in which the acetaldehyde is subjected to distillation and the liquid descending from the concentration zone in the distillation tower where methyl iodide and acetaldehyde are concentrated is withdrawn as a side stream. In the case of extractive distillation, specifically, for example, the organic phase and/or aqueous phase (charge liquid) obtained by separating the condensate of the steam withdrawn from the top of the
なお、蒸留塔内に比較的多くの水が存在する場合は、上記抽出溶媒を蒸留塔に導入することなく、上記濃縮域から降下する液を側流として抜き取ってもよい。例えば、この蒸留塔に上記濃縮域から降下する液を受けることのできるユニット(チムニートレイなど)を配設し、このユニットで受けた液を側流として抜き取ることができる。 If a relatively large amount of water is present in the distillation tower, the liquid descending from the concentration zone may be withdrawn as a side stream without introducing the extraction solvent into the distillation tower. For example, the distillation tower may be provided with a unit (such as a chimney tray) capable of receiving the liquid descending from the concentration zone, and the liquid received by this unit may be withdrawn as a side stream.
抽出溶媒の導入位置は上記仕込液の供給位置よりも上方が好ましく、より好ましくは塔頂付近である。側流の抜き取り位置は、塔の高さ方向において、抽出溶媒の導入位置よりも下方であって、上記仕込液の供給位置よりも上方が好ましい。この方法によれば、抽出溶媒(通常、水)によって、ヨウ化メチルとアセトアルデヒドの濃縮物からアセトアルデヒドを高濃度に抽出できるとともに、抽出溶媒の導入部位とサイドカット部位との間を抽出域として利用するので、少量の抽出溶媒によりアセトアルデヒドを効率よく抽出できる。そのため、例えば、抽出蒸留による抽出液を蒸留塔(抽出蒸留塔)の塔底部から抜き取る方法と比較して蒸留塔の段数を大幅に低減できるとともに、蒸気負荷も低減できる。また、少量の抽出溶媒を用いて、上記図3の脱アルデヒド蒸留と水抽出とを組み合わせる方法よりも、水抽出液中のアセトアルデヒドに対するヨウ化メチルの割合(MeI/AD比)を小さくできるので、ヨウ化メチルの系外へのロスを抑制できる条件でアセトアルデヒドを除去可能である。 The extraction solvent is preferably introduced above the feed liquid, more preferably near the top of the tower. The side stream is preferably withdrawn below the extraction solvent introduction position in the height direction of the tower and above the feed liquid supply position. According to this method, acetaldehyde can be extracted at a high concentration from the concentrate of methyl iodide and acetaldehyde using the extraction solvent (usually water), and since the area between the introduction point of the extraction solvent and the side cut point is used as the extraction zone, acetaldehyde can be efficiently extracted with a small amount of extraction solvent. Therefore, for example, the number of stages of the distillation tower can be significantly reduced compared to a method in which the extract by extractive distillation is withdrawn from the bottom of the distillation tower (extractive distillation tower), and the steam load can also be reduced. In addition, by using a small amount of extraction solvent, the ratio of methyl iodide to acetaldehyde in the aqueous extract (MeI/AD ratio) can be reduced compared to the method of combining dealdehydication distillation and aqueous extraction shown in Figure 3 above, so acetaldehyde can be removed under conditions that suppress the loss of methyl iodide to the outside of the system.
上記側流中のアセトアルデヒド濃度は、上記仕込液及び缶出液(塔底液)中のアセトアルデヒド濃度よりも格段に高い。また、上記側流中のヨウ化メチルに対するアセトアルデヒドの割合は、仕込液及び缶出液中のヨウ化メチルに対するアセトアルデヒドの割合よりも大きい。 The acetaldehyde concentration in the side stream is much higher than that in the feed liquid and bottoms. The ratio of acetaldehyde to methyl iodide in the side stream is also higher than that in the feed liquid and bottoms.
なお、上記側流を分液させて得られる有機相(ヨウ化メチル相)をこの蒸留塔にリサイクルしてもよい。この場合、上記側流を分液させて得られる有機相のリサイクル位置は、塔の高さ方向において上記側流抜き取り位置よりも下方が好ましく、上記仕込液の供給位置よりも上方が好ましい。 The organic phase (methyl iodide phase) obtained by separating the side stream may be recycled to the distillation tower. In this case, the recycling position of the organic phase obtained by separating the side stream is preferably below the side stream withdrawal position in the height direction of the tower, and preferably above the feed liquid supply position.
また、蒸留塔3の塔頂部から抜き取られる蒸気の凝縮液を分液させて得られた有機相を構成する成分(例えば、酢酸メチルなど)に対する混和性溶媒をこの蒸留塔に導入してもよい。上記混和性溶媒として、例えば、酢酸、酢酸エチルなどが挙げられる。上記混和性溶媒の導入位置は、塔の高さ方向において、上記側流抜き取り位置よりも下方が好ましく、上記仕込液の供給位置よりも上方が好ましい。また、上記混和性溶媒の導入位置は、上記側流を分液させて得られる有機相をこの蒸留塔にリサイクルする場合はそのリサイクル位置よりも下方が好ましい。
A miscible solvent for the components (e.g., methyl acetate, etc.) constituting the organic phase obtained by separating the condensate of the steam extracted from the top of the
上記側流を分液させて得られる有機相を蒸留塔へリサイクルしたり、上記混和性溶媒を蒸留塔へ導入することにより、側流として抜き取られる液中の酢酸メチル濃度を低下させることができ、上記液を分液させて得られる水相中の酢酸メチル濃度を低減でき、もって水相へのヨウ化メチルの混入を抑制できる。 By recycling the organic phase obtained by separating the side stream to the distillation tower, or by introducing the miscible solvent into the distillation tower, the methyl acetate concentration in the liquid withdrawn as the side stream can be reduced, and the methyl acetate concentration in the aqueous phase obtained by separating the liquid can be reduced, thereby suppressing the incorporation of methyl iodide into the aqueous phase.
上記蒸留塔の理論段は、例えば1~100段、好ましくは2~50段、より好ましくは3~30段、さらに好ましくは5~20段であり、従来の脱アセトアルデヒドに用いる蒸留塔や抽出蒸留塔の80~100段と比較して、少ない段数で効率よくアセトアルデヒドを分離除去できる。 The theoretical plates of the above distillation tower are, for example, 1 to 100 plates, preferably 2 to 50 plates, more preferably 3 to 30 plates, and even more preferably 5 to 20 plates. Compared to the 80 to 100 plates of conventional distillation towers and extractive distillation towers used in deacetaldehyde removal, this allows for efficient separation and removal of acetaldehyde with a smaller number of plates.
抽出溶媒の流量と仕込液(プロセス流を分液させて得られた有機相及び/又は水相)の流量との質量割合(前者/後者)は、0.0001/100~100/100の範囲から選択してもよいが、通常、0.0001/100~20/100、好ましくは0.001/100~10/100、より好ましくは0.01/100~8/100、さらに好ましくは0.1/100~5/100である。 The mass ratio (former/latter) of the flow rate of the extraction solvent to the flow rate of the feed liquid (the organic phase and/or the aqueous phase obtained by separating the process stream) may be selected from the range of 0.0001/100 to 100/100, but is usually 0.0001/100 to 20/100, preferably 0.001/100 to 10/100, more preferably 0.01/100 to 8/100, and even more preferably 0.1/100 to 5/100.
上記蒸留塔の塔頂温度は、例えば、15~120℃、好ましくは20~90℃、より好ましくは20~80℃、さらに好ましくは25~70℃である。塔頂圧力は、絶対圧力で、例えば0.1~0.5MPa程度である。上記蒸留塔の他の条件は、従来の脱アセトアルデヒドに用いる蒸留塔や抽出蒸留塔と同様であってもよい。 The temperature at the top of the distillation tower is, for example, 15 to 120°C, preferably 20 to 90°C, more preferably 20 to 80°C, and even more preferably 25 to 70°C. The pressure at the top of the tower is, for example, about 0.1 to 0.5 MPa in absolute pressure. Other conditions of the distillation tower may be the same as those of a distillation tower or an extractive distillation tower used in conventional deacetaldehyde removal.
図4は上記の抽出蒸留を利用したアセトアルデヒド分離除去システムの一例を示す概略フロー図である。この例では、蒸留塔3の塔頂部から抜き取られる蒸気の凝縮液を分液させて得られた有機相及び/又は水相(仕込流)を供給ライン201を通じて蒸留塔94の中段(塔頂と塔底との間の位置)に供給するとともに、塔頂付近より水をライン202を通じて導入し、蒸留塔94(抽出蒸留塔)内で抽出蒸留を行う(蒸留工程(A2))。上記仕込流(ライン201)には、ライン228を通じて、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。これにより、上記ヨウ化メチルに富む流れを蒸留工程(A2)にリサイクルすることができる。
Figure 4 is a schematic flow diagram showing an example of an acetaldehyde separation and removal system using the extractive distillation. In this example, the organic phase and/or aqueous phase (feed stream) obtained by separating the condensate of the steam extracted from the top of the
蒸留塔94の上記仕込流の供給位置より上方には、塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域から降下する液(抽出液)を受けるためのチムニートレイ200が配設されている。この抽出蒸留においては、チムニートレイ200上の液を好ましくは全量抜き取り、ライン208を通じてデカンタ95に導入して分液させる。
Above the feed position of the
デカンタ95における水相(アセトアルデヒドを含む)をライン212を通じて冷却クーラー95aに導入して冷却し、水相に溶解していたヨウ化メチルを2相分離させ、デカンタ96にて分液させる。なお、デカンタ95における分液及びデカンタ96における分液のいずれも分液工程(B2)に相当する。分液工程(B2)及び/又は蒸留工程(C2)には、上記膜分離工程により分離取得されたヨウ化メチルに富む流れを合流させてもよい。
The aqueous phase (containing acetaldehyde) in the
デカンタ96における水相をライン216を通じて蒸留塔97(脱アセトアルデヒド塔)に供給して蒸留し、アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流(ライン217)と、水に富む缶出流(ライン218)とに分離する(蒸留工程(C2))。上記第3オーバーヘッド流をライン217を通じてコンデンサ97aに導いて凝縮させ、凝縮液(主にアセトアルデヒド及びヨウ化メチル)の一部は蒸留塔97の塔頂に還流させ(ライン219)、残りは廃棄するか、あるいはライン220を通じて蒸留塔98(抽出蒸留塔)に供給する。
The aqueous phase in the
蒸留塔98の塔頂付近から水をライン222を通じて導入し、抽出蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第4オーバーヘッド流(ライン223)と、水に富む缶出流(ライン224)とに分離する(抽出蒸留工程(D2))。上記第4オーバーヘッド流はライン223を通じてコンデンサ98aに導いて凝縮させ、凝縮液(主にヨウ化メチル)の一部は塔頂部に還流させ(ライン225)、残りはライン226を通じて反応系にリサイクルするが、系外除去する場合もある。デカンタ95における有機相(ヨウ化メチル相)は、好ましくは全量をライン209,210を通じて蒸留塔94のチムニートレイ200の位置より下方にリサイクルする。デカンタ95の水相の一部、及びデカンタ96の有機相は、それぞれ、ライン213,210、ライン214,210を通じて蒸留塔94にリサイクルするが、リサイクルしない場合もある。デカンタ95の水相の一部は蒸留塔94における抽出溶媒(水)として利用してもよい。デカンタ96の水相の一部はライン210を通じて蒸留塔94にリサイクルしてもよい。また、上記ヨウ化メチルに富む流れを抽出蒸留工程(D2)にリサイクルしてもよい。
Water is introduced from near the top of the
場合により(例えば、上記仕込流中に酢酸メチルが含まれている場合など)、蒸留塔3の塔頂部から抜き取られる蒸気の凝縮液を分液させて得られた有機相を構成する成分(例えば、酢酸メチルなど)に対する混和性溶媒(酢酸、酢酸エチル等)をライン215を通じて蒸留塔94に仕込み、蒸留効率を向上させることもできる。混和性溶媒の蒸留塔94への供給位置は上記仕込流供給部(ライン201の接続部)よりも上方で且つリサイクルライン210の接続部よりも下方である。蒸留塔94の缶出液は反応系にリサイクルする。
In some cases (e.g., when the feed stream contains methyl acetate), a miscible solvent (acetic acid, ethyl acetate, etc.) for the components (e.g., methyl acetate, etc.) constituting the organic phase obtained by separating the condensate of the steam extracted from the top of
蒸留塔94の塔頂の蒸気はライン203を通じてコンデンサ94aに導いて凝縮させ、凝縮液をデカンタ99で分液させ、有機相はライン206を通じて蒸留塔94の塔頂部に還流させ、水相はライン207を通じてデカンタ95に導く。
The vapor from the top of the
蒸留塔97の缶出液(水が主成分)や蒸留塔98(抽出蒸留塔)の缶出液(少量のアセトアルデヒドを含む水)は、それぞれライン218,224を通じて系外除去するか、反応系にリサイクルする。コンデンサ94a、97a,98aで凝縮しなかったガス(ライン211,221,227)はスクラバーシステム8で吸収処理されるか、あるいは廃棄処分される。
The bottoms of distillation tower 97 (mainly water) and distillation tower 98 (extractive distillation tower) (water containing a small amount of acetaldehyde) are removed from the system via
図5は上記の抽出蒸留を利用したアセトアルデヒド分離除去システムの他の例を示す概略フロー図である。この例では、蒸留塔94の塔頂の蒸気の凝縮液をホールドタンク100に導き、その全量をライン206を通じて蒸留塔94の塔頂部に還流する。これ以外は図4の例と同様である。
Figure 5 is a schematic flow diagram showing another example of an acetaldehyde separation and removal system using the above-mentioned extractive distillation. In this example, the vapor condensate at the top of the
図6は上記の抽出蒸留を利用したアセトアルデヒド分離除去システムのさらに他の例を示す概略フロー図である。この例では、チムニートレイ200上の液を全量抜き取り、ライン208を通じて、デカンタ95を経ることなく、直接冷却クーラー95aに導入して冷却し、デカンタ96に供給する。これ以外は図5の例と同様である。
Figure 6 is a schematic flow diagram showing yet another example of an acetaldehyde separation and removal system using the above-mentioned extractive distillation. In this example, the entire amount of liquid on the
ヨウ化メチル及びアセトアルデヒドを含む側流(ライン208)、アセトアルデヒドを含む水相(ライン212)、水相(ライン216)、蒸留塔97塔頂の蒸気(ライン217)、その凝縮液(ライン219,220)、第4オーバーヘッド流(ライン223)、及び第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液(ライン225,226)のうちの1以上は、アセトアルデヒドに富む流れであり、上記プロセス流として上記膜分離工程に付してもよい。中でも、ヨウ化メチルが充分に分離回収された後でありこれ以上蒸留塔の従来の精製ではヨウ化メチルの分離が困難であることから、上記膜分離工程に付すプロセス流は、第3オーバーヘッド流、第3オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液、第4オーバーヘッド流、及び第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液からなる群より選択される1以上の流れであることが好ましく、ヨウ化メチルがMFIゼオライト膜をより多く透過するために高圧条件としやすい観点から、液体である第3オーバーヘッド流の凝縮液(特に、ライン220)及び/又は第4オーバーヘッド流の凝縮液(特に、ライン226)が特に好ましい。ライン220は、蒸留工程(C2)から留出する流れであり、ライン226は、抽出蒸留工程(D2)から留出する流れである。
One or more of the side stream containing methyl iodide and acetaldehyde (line 208), the aqueous phase containing acetaldehyde (line 212), the aqueous phase (line 216), the vapor at the top of distillation column 97 (line 217), the condensate thereof (
上記図2において、コンデンサ3aで生じるガス分は、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ3aからライン32,15を通じてスクラバーシステム8へと供給される。スクラバーシステム8に至ったガス分中のヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などは、スクラバーシステム8にて吸収液に吸収される。
In FIG. 2, the gas components generated in the condenser 3a include, for example, carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, methyl iodide, hydrogen iodide, water, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, acetaldehyde, and formic acid, and are supplied from the condenser 3a to the
蒸留塔3の塔底部から抜き取られる缶出液は、酢酸よりも沸点の高い成分(高沸点成分)を蒸留塔3からのオーバーヘッド流及び側流と比較して多く含み、例えば、プロピオン酸、並びに、飛沫同伴の上述の触媒や助触媒を含む。この缶出液には、酢酸、ヨウ化メチル、酢酸メチル、及び水なども含まれる。本実施形態では、このような缶出液の一部は、ライン25,26を通じて蒸発槽2へと連続的に導入されてリサイクルされ、缶出液の他の一部は、ライン25,23を通じて反応槽1へと連続的に導入されてリサイクルされる。
The bottoms withdrawn from the bottom of the
蒸留塔3から側流として連続的に抜き取られる第1酢酸流は、蒸留塔3に連続的に導入される蒸気流よりも酢酸が富化されている。すなわち、第1酢酸流の酢酸濃度は上記蒸気流の酢酸濃度よりも高い。第1酢酸流の酢酸濃度は、例えば90~99.9質量%、好ましくは93~99質量%である。また、第1酢酸流は、酢酸に加えて、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、ギ酸、及びプロピオン酸、並びに、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチル、ヨウ化ヘキシル、及びヨウ化デシル等のヨウ化アルキルなどを含む。
The first acetic acid stream, which is continuously withdrawn as a side stream from the
なお、蒸留塔3に対するライン27の連結位置は、蒸留塔3の高さ方向において、図示されているように、蒸留塔3に対するライン21の連結位置より上方であってもよいが、蒸留塔3に対するライン21の連結位置より下方であってもよいし、蒸留塔3に対するライン21の連結位置と同じであってもよい。蒸留塔3からの第1酢酸流は、連続的に、ライン27を通じて次の蒸留塔5へと導入される。なお、蒸留塔3の側流として抜き取られる第1酢酸流や、蒸留塔3の塔底液あるいは蒸留塔3の塔底部の蒸気の凝縮液は、蒸留塔5(脱水工程)を経ずにそのまま後述する蒸留塔6に連続的に導入することもできる。
The connection position of
ライン27を通流する第1酢酸流に、ライン55(水酸化カリウム導入ライン)を通じて、水酸化カリウムを供給ないし添加することができる。水酸化カリウムは、例えば水溶液等の溶液として供給ないし添加できる。第1酢酸流に対する水酸化カリウムの供給ないし添加によって第1酢酸流中のヨウ化水素を減少できる。具体的には、ヨウ化水素は水酸化カリウムと反応してヨウ化カリウムと水が生じる。そのことによって、ヨウ化水素に起因する蒸留塔等の装置の腐食を低減できる。なお、水酸化カリウムは本プロセスにおいてヨウ化水素が存在する適宜な場所に供給ないし添加することができる。なお、プロセス中に添加された水酸化カリウムは酢酸とも反応して酢酸カリウムを生じさせる。
Potassium hydroxide can be supplied or added to the first acetic acid stream flowing through
蒸留塔5は、第2蒸留工程を行うためのユニットであり、本実施形態ではいわゆる脱水塔に位置付けられる。第2蒸留工程は、蒸留塔5に連続的に導入される第1酢酸流を蒸留処理して酢酸を更に精製するための工程である。
The
蒸留塔5は、例えば、棚段塔及び充填塔などの精留塔よりなる。蒸留塔5として棚段塔を採用する場合、その理論段は例えば5~50段であり、還流比は理論段数に応じて例えば0.2~3000である。第2蒸留工程にある蒸留塔5の内部において、塔頂圧力は例えば150~250kPaGに設定され、塔底圧力は、塔頂圧力より高く、例えば160~290kPaGに設定される。第2蒸留工程にある蒸留塔5の内部において、塔頂温度は、例えば、設定塔頂圧力での水の沸点より高く且つ酢酸の沸点より低い温度であって130~160℃に設定され、塔底温度は、例えば、設定塔底圧力での酢酸の沸点以上の温度であって150~175℃に設定される。
The
蒸留塔5の塔頂部からは、オーバーヘッド流としての蒸気がライン33に連続的に抜き取られる。蒸留塔5の塔底部からは、缶出液がライン34に連続的に抜き取られる。5bはリボイラーである。蒸留塔5における塔頂部と塔底部との間の高さ位置から、側流(液体又は気体)がライン34に連続的に抜き取られてもよい。
From the top of
蒸留塔5の塔頂部から抜き取られる蒸気は、酢酸よりも沸点の低い成分(低沸点成分)を蒸留塔5からの上記の缶出液と比較して多く含み、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含む。このような蒸気は、ライン33を通じてコンデンサ5aへと連続的に導入される。
The vapor withdrawn from the top of
コンデンサ5aは、蒸留塔5からの蒸気を、冷却して部分的に凝縮させることによって凝縮分とガス分とに分ける。凝縮分は、例えば水及び酢酸などを含む。凝縮分の一部は、コンデンサ5aからライン35を通じて蒸留塔5へと連続的に還流される。凝縮分の他の一部は、コンデンサ5aからライン35,36,23を通じて反応槽1へと連続的に導入され、リサイクルされる。また、コンデンサ5aで生じるガス分は、例えば一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ5aからライン37,15を通じてスクラバーシステム8へと供給される。なお、上述したように、コンデンサ5aからのガス分はライン15に合流せずにスクラバーシステム8に供給されてもよい。スクラバーシステム8に至ったガス分中のヨウ化水素は、スクラバーシステム8にて吸収液に吸収され、吸収液中のヨウ化水素とメタノール又は酢酸メチルとの反応によってヨウ化メチルが生じ、そして、当該ヨウ化メチル等の有用成分を含有する液分がスクラバーシステム8からリサイクルライン48,23を通じて反応槽1へとリサイクルされて再利用される。
The
蒸留塔5の塔底部から抜き取られる缶出液(あるいは側流)は、酢酸のほか、酢酸よりも沸点の高い成分(高沸点成分)を蒸留塔5からの上記のオーバーヘッド流と比較して多く含み、例えば、無水酢酸、プロピオン酸、酢酸塩、及びヨウ化カリウムや腐食金属等由来のヨウ化金属塩等のヨウ化物塩、並びに、飛沫同伴の上述の触媒や助触媒などを含む。上記酢酸塩は、例えば、ライン27等に水酸化カリウム等のアルカリを供給した場合に形成される酢酸カリウムなどの酢酸金属塩が挙げられる。また、この酢酸製造装置の構成部材の内壁で生じて遊離した金属などの腐食金属等と酢酸とで形成される酢酸金属塩も挙げられる。上記ヨウ化物塩は、例えば、ライン27等に水酸化カリウム等のアルカリを供給した場合に形成されるヨウ化カリウムが挙げられる。この缶出液には酢酸も含まれうる。このような缶出液は、ライン34を通じて、第2酢酸流をなして次の蒸留塔6に連続的に導入されることとなる。また、蒸留塔5の塔底部から抜き取られる缶出液(あるいは側流)は、上記腐食金属等、及び腐食性ヨウ素に由来するヨウ素と当該腐食金属等との化合物(ヨウ化物塩)も含む。
The bottoms (or side stream) drawn off from the bottom of the
第2酢酸流は、蒸留塔5に連続的に導入される第1酢酸流よりも酢酸が富化されている。すなわち、第2酢酸流の酢酸濃度は第1酢酸流の酢酸濃度よりも高い。第2酢酸流の酢酸濃度は、第1酢酸流の酢酸濃度より高い限りにおいて、例えば99.1~99.99質量%である。また、第2酢酸流は、上記のように、酢酸に加えて、例えば、プロピオン酸、ヨウ化水素などを含みうる。本実施形態では、側流を抜き取る場合、蒸留塔5からの側流の抜き取り位置は、蒸留塔5の高さ方向において、蒸留塔5への第1酢酸流の導入位置よりも低い。
The second acetic acid stream is enriched in acetic acid more than the first acetic acid stream continuously introduced into the
ライン34を通流する第2酢酸流に、ライン56(水酸化カリウム導入ライン)を通じて、水酸化カリウムを供給ないし添加することができる。水酸化カリウムは、例えば水溶液等の溶液として供給ないし添加できる。第2酢酸流に対する水酸化カリウムの供給ないし添加によって第2酢酸流中のヨウ化水素を減少できる。具体的には、ヨウ化水素は水酸化カリウムと反応してヨウ化カリウムと水が生じる。そのことによって、ヨウ化水素に起因する蒸留塔等の装置の腐食を低減できる。
Potassium hydroxide can be supplied or added to the second acetic acid stream flowing through
蒸留塔6は、第3蒸留工程を行うためのユニットであり、本実施形態ではいわゆる脱高沸塔に位置付けられる。第3蒸留工程は、蒸留塔6に連続的に導入される第2酢酸流を精製処理して酢酸を更に精製するための工程である。 The distillation column 6 is a unit for carrying out the third distillation step, and in this embodiment is positioned as a so-called high boiler removal column. The third distillation step is a step for purifying the second acetic acid stream that is continuously introduced into the distillation column 6 to further purify the acetic acid.
蒸留塔6は、例えば、棚段塔及び充填塔などの精留塔よりなる。蒸留塔6として棚段塔を採用する場合、その理論段は例えば5~50段であり、還流比は理論段数に応じて例えば0.2~3000である。第3蒸留工程にある蒸留塔6の内部において、塔頂圧力は例えば-100~150kPaGに設定され、塔底圧力は、塔頂圧力より高く、例えば-90~180kPaGに設定される。第3蒸留工程にある蒸留塔6の内部において、塔頂温度は、例えば、設定塔頂圧力での水の沸点より高く且つ酢酸の沸点より低い温度であって50~150℃に設定され、塔底温度は、例えば、設定塔底圧力での酢酸の沸点より高い温度であって70~160℃に設定される。 The distillation tower 6 is, for example, a fractionation tower such as a plate tower or a packed tower. When a plate tower is used as the distillation tower 6, the theoretical plates are, for example, 5 to 50 plates, and the reflux ratio is, for example, 0.2 to 3000 depending on the number of theoretical plates. Inside the distillation tower 6 in the third distillation step, the top pressure is set to, for example, -100 to 150 kPaG, and the bottom pressure is set to, for example, -90 to 180 kPaG, higher than the top pressure. Inside the distillation tower 6 in the third distillation step, the top temperature is set to, for example, 50 to 150°C, which is higher than the boiling point of water at the set top pressure and lower than the boiling point of acetic acid, and the bottom temperature is set to, for example, 70 to 160°C, which is higher than the boiling point of acetic acid at the set bottom pressure.
蒸留塔6の塔頂部からは、オーバーヘッド流としての蒸気がライン38に連続的に抜き取られる。蒸留塔6の塔底部からは、缶出液がライン39に連続的に抜き取られる。6bはリボイラーである。蒸留塔6における塔頂部と塔底部との間の高さ位置からは、側流(液体又は気体)がライン46に連続的に抜き取られる。蒸留塔6の高さ方向において、蒸留塔6に対するライン46の連結位置は、図示されているように、蒸留塔6に対するライン34の連結位置より上方であってもよいが、蒸留塔6に対するライン34の連結位置より下方であってもよいし、蒸留塔6に対するライン34の連結位置と同じであってもよい。
From the top of the distillation column 6, steam is continuously withdrawn as an overhead stream into
蒸留塔6の塔頂部から抜き取られる蒸気は、酢酸よりも沸点の低い成分(低沸点成分)を蒸留塔6からの上記の缶出液と比較して多く含み、酢酸のほか、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、ジメチルエーテル、メタノール、及びギ酸などを含む。このような蒸気は、ライン38を通じてコンデンサ6aへと連続的に導入される。
The vapor withdrawn from the top of the distillation column 6 contains more components with a boiling point lower than that of acetic acid (low boiling point components) than the bottoms from the distillation column 6, and contains, in addition to acetic acid, for example, methyl iodide, hydrogen iodide, water, methyl acetate, dimethyl ether, methanol, and formic acid. Such vapor is continuously introduced into the condenser 6a through
コンデンサ6aは、蒸留塔6からの蒸気を、冷却して部分的に凝縮させることによって凝縮分とガス分とに分ける。凝縮分は、酢酸のほか、例えば、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、ジメチルエーテル、メタノール、及びギ酸などを含む。凝縮分の少なくとも一部については、コンデンサ6aからライン40を通じて蒸留塔6へと連続的に還流される。凝縮分の一部(留出分)については、コンデンサ6aからライン40,41,42を通じて、蒸留塔5へと導入される前のライン27中の第1酢酸流へとリサイクルすることが可能である。これと共に或はこれに代えて、凝縮分の一部(留出分)については、コンデンサ6aからライン40,41,43を通じて、蒸留塔3へと導入される前のライン21中の蒸気流へとリサイクルすることが可能である。
Condenser 6a separates the vapor from distillation column 6 into a condensed fraction and a gas fraction by cooling and partially condensing it. The condensed fraction includes, in addition to acetic acid, for example, methyl iodide, hydrogen iodide, water, methyl acetate, dimethyl ether, methanol, and formic acid. At least a portion of the condensed fraction is continuously refluxed from condenser 6a through
また、凝縮分の一部(留出分)については、コンデンサ6aからライン40,44,23を通じて、反応槽1へリサイクルしてもよい。さらに、コンデンサ6aからの留出分の一部については、スクラバーシステム8へと供給して当該システム内で吸収液として使用することが可能である。スクラバーシステム8では、有用分を吸収した後のガス分は装置外に排出され、そして、有用成分を含む液分がスクラバーシステム8からリサイクルライン48,23を通じて反応槽1へと導入ないしリサイクルされて再利用される。加えて、コンデンサ6aからの留出分の一部については、装置内で稼働する各種ポンプ(図示略)へと図外のラインを通じて導いて当該ポンプのシール液として使用してもよい。更に加えて、コンデンサ6aからの留出分の一部については、ライン40に付設される抜き取りラインを通じて、定常的に装置外へ抜き取ってもよいし、非定常的に必要時において装置外へ抜き取ってもよい。
A part of the condensed fraction (distillate) may be recycled to the
凝縮分の一部(留出分)が蒸留塔6での蒸留処理系から除かれる場合、その留出分の量(留出量)は、コンデンサ6aで生じる凝縮液の例えば0.01~30質量%であり、好ましくは0.1~10質量%、より好ましくは0.3~5質量%、より好ましくは0.5~3質量%である。一方、コンデンサ6aで生じるガス分は、例えば、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素、窒素、酸素、ヨウ化メチル、ヨウ化水素、水、酢酸メチル、酢酸、ジメチルエーテル、メタノール、アセトアルデヒド、及びギ酸などを含み、コンデンサ6aからライン45,15を通じてスクラバーシステム8へと供給される。なお、上述したように、コンデンサ6aからのガス分はライン15に合流せずにスクラバーシステム8に供給されてもよい。
When a portion of the condensed fraction (distillate fraction) is removed from the distillation processing system in the distillation column 6, the amount of the distillate fraction (distillate amount) is, for example, 0.01 to 30 mass% of the condensate generated in the condenser 6a, preferably 0.1 to 10 mass%, more preferably 0.3 to 5 mass%, more preferably 0.5 to 3 mass%. On the other hand, the gas fraction generated in the condenser 6a includes, for example, carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, methyl iodide, hydrogen iodide, water, methyl acetate, acetic acid, dimethyl ether, methanol, acetaldehyde, and formic acid, and is supplied from the condenser 6a to the
蒸留塔6の塔底部からライン39を通じて抜き取られる缶出液は、酢酸よりも沸点の高い成分(高沸点成分)を蒸留塔6からのオーバーヘッド流と比較して多く含み、例えば酢酸塩、無水酢酸、プロピオン酸などを含む。上記酢酸塩は、例えば、ライン34等に水酸化カリウム等のアルカリを供給した場合に形成される酢酸カリウムが挙げられる。また、この酢酸製造装置の構成部材の内壁で生じて遊離した金属などの腐食金属等と酢酸とで形成される酢酸金属塩も挙げられる。蒸留塔6の塔底部からライン39を通じて抜き取られる缶出液は、さらに、上記腐食金属等、及び腐食性ヨウ素に由来するヨウ素と当該腐食金属等との化合物も含む。このような缶出液は、本実施形態では酢酸製造装置外に排出される。
The bottoms withdrawn from the bottom of the distillation tower 6 through
蒸留塔6からライン46に連続的に抜き取られる側流は、第3酢酸流として、次のイオン交換樹脂塔7に連続的に導入されることとなる。この第3酢酸流は、蒸留塔6に連続的に導入される第2酢酸流よりも酢酸が富化されている。すなわち、第3酢酸流の酢酸濃度は第2酢酸流の酢酸濃度よりも高い。第3酢酸流の酢酸濃度は、第2酢酸流の酢酸濃度より高い限りにおいて、例えば99.8~99.999質量%である。本実施形態では、蒸留塔6からの側流の抜き取り位置は、蒸留塔6の高さ方向において、蒸留塔6への第2酢酸流の導入位置よりも高い。他の実施形態では、蒸留塔6からの側流の抜き取り位置は、蒸留塔6の高さ方向において、蒸留塔6への第2酢酸流の導入位置と同じかそれよりも低い。なお、蒸留塔6は、単蒸留器(蒸発器)でも代用可能であり、また、蒸留塔5で不純物除去を充分に行えば、蒸留塔6は省略できる。
The side stream continuously extracted from the distillation tower 6 to the
イオン交換樹脂塔7は、吸着除去工程を行うための精製ユニットである。この吸着除去工程は、イオン交換樹脂塔7に連続的に導入される第3酢酸流に微量含まれる主にヨウ化アルキル(例えば、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチル、ヨウ化ヘキシル、ヨウ化デシルなど)を吸着除去して酢酸を更に精製するための工程である。
The ion
イオン交換樹脂塔7においては、ヨウ化アルキルに対する吸着能を有するイオン交換樹脂が塔内に充填されてイオン交換樹脂床をなす。そのようなイオン交換樹脂としては、例えば、交換基であるスルホン酸基、カルボキシル基、ホスホン酸基等における脱離性のプロトンの一部が銀や銅などの金属で置換された陽イオン交換樹脂が挙げられる。吸着除去工程では、例えばこのようなイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂塔7の内部を第3酢酸流(液体)が通流し、その通流過程において、第3酢酸流中のヨウ化アルキル等の不純物がイオン交換樹脂に吸着されて第3酢酸流から除去される。吸着除去工程にあるイオン交換樹脂塔7において、内部温度は例えば18~100℃であり、酢酸流の通液速度[樹脂容積1m3当たりの酢酸処理量(m3/h)]は、例えば3~15m3/h・m3(樹脂容積)である。
In the ion
イオン交換樹脂塔7の下端部からライン47へと第4酢酸流が連続的に導出される。第4酢酸流の酢酸濃度は第3酢酸流の酢酸濃度よりも高い。すなわち、第4酢酸流は、イオン交換樹脂塔7に連続的に導入される第3酢酸流よりも酢酸が富化されている。第4酢酸流の酢酸濃度は、第3酢酸流の酢酸濃度より高い限りにおいて例えば99.9~99.999質量%又はそれ以上である。本製造方法においては、この第4酢酸流を図外の製品タンクに貯留することができる。
A fourth acetic acid stream is continuously discharged from the lower end of the ion
この酢酸製造装置においては、イオン交換樹脂塔7からの上記の第4酢酸流を更に精製するための精製ユニットとして、蒸留塔であるいわゆる製品塔ないし仕上塔が設けられてもよい。そのような製品塔が設けられる場合、当該製品塔は、例えば、棚段塔及び充填塔などの精留塔よりなる。製品塔として棚段塔を採用する場合、その理論段は例えば5~50段であり、還流比は理論段数に応じて例えば0.5~3000である。精製工程にある製品塔の内部において、塔頂圧力は例えば-195~150kPaGに設定され、塔底圧力は、塔頂圧力より高く、例えば-190~180kPaGに設定される。製品塔の内部において、塔頂温度は、例えば、設定塔頂圧力での水の沸点より高く且つ酢酸の沸点より低い温度であって50~150℃に設定され、塔底温度は、例えば、設定塔底圧力での酢酸の沸点より高い温度であって70~160℃に設定される。なお、製品塔ないし仕上塔は、単蒸留器(蒸発器)でも代用可能である。
In this acetic acid production apparatus, a so-called product column or finishing column, which is a distillation column, may be provided as a purification unit for further purifying the fourth acetic acid stream from the ion
製品塔を設ける場合、イオン交換樹脂塔7からの第4酢酸流(液体)の全部または一部が、製品塔に対して連続的に導入される。そのような製品塔の塔頂部からは、微量の低沸点成分(例えば、ヨウ化メチル、水、酢酸メチル、ジメチルエーテル、クロトンアルデヒド、アセトアルデヒド、及びギ酸など)を含むオーバーヘッド流としての蒸気が連続的に抜き取られる。この蒸気は、コンデンサにて凝縮分とガス分とに分けられる。
When a product column is provided, all or part of the fourth acetic acid stream (liquid) from the ion
凝縮分の一部は製品塔へと連続的に還流され、凝縮分の他の一部は反応槽1へとリサイクルされるか、系外に廃棄されるか、あるいはその両方であってもよく、ガス分はスクラバーシステム8へと供給される。製品塔の塔底部からは、微量の高沸点成分を含む缶出液が連続的に抜き取られ、この缶出液は、例えば蒸留塔6へ導入される前のライン34中の第2酢酸流へとリサイクルされる。製品塔における塔頂部と塔底部との間の高さ位置からは、側流(液体)が第5酢酸流として連続的に抜き取られる。製品塔からの側流の抜き取り位置は、製品塔の高さ方向において、例えば、製品塔への第4酢酸流の導入位置よりも低い。
A portion of the condensed fraction is continuously refluxed to the product column, and another portion of the condensed fraction may be recycled to the
第5酢酸流は、製品塔に連続的に導入される第4酢酸流よりも酢酸が富化されている。すなわち、第5酢酸流の酢酸濃度は第4酢酸流の酢酸濃度よりも高い。第5酢酸流の酢酸濃度は、第4酢酸流の酢酸濃度より高い限りにおいて例えば99.9~99.999質量%又はそれ以上である。この第5酢酸流は、例えば、図外の製品タンクに貯留される。なお、イオン交換樹脂塔7は、蒸留塔6の下流に設置する代わりに(又はそれに加えて)、製品塔の下流に設置し、製品塔出の酢酸流を処理してもよい。
The fifth acetic acid stream is enriched in acetic acid compared to the fourth acetic acid stream continuously introduced into the product tower. That is, the fifth acetic acid stream has a higher acetic acid concentration than the fourth acetic acid stream. The fifth acetic acid stream has an acetic acid concentration of, for example, 99.9 to 99.999 mass% or more, as long as it is higher than the acetic acid concentration of the fourth acetic acid stream. This fifth acetic acid stream is stored, for example, in a product tank not shown in the figure. Note that instead of (or in addition to) being installed downstream of the distillation tower 6, the ion
本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示に係る各発明は、実施形態や以下の実施例によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 Each aspect disclosed in this specification may be combined with any other feature disclosed in this specification. Each configuration in each embodiment and their combinations are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of configurations are possible as appropriate within the scope of the spirit of this disclosure. Furthermore, each invention related to this disclosure is not limited by the embodiments or the following examples, but is limited only by the scope of the claims.
以下に、実施例に基づいて本開示の一実施形態をより詳細に説明する。 Below, one embodiment of the present disclosure is described in more detail based on an example.
実施例1
後述の各種分離膜について、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離性能を、浸透気化法(パーベーパレーション法)により評価した。具体的には、まず、受器に供給液成分として、アセトアルデヒド30.78質量%、ヨウ化メチル0.99質量%、及び水68.23質量%の混合液(1022.73g)を投入した。そして、膜面積13.8cm2の分離膜を混合液に浸漬させ、透過側を真空ポンプに導くようにラインを接続した。供給液側の圧力を常圧に、温度を26.7℃に保ち、受器内の混合液をスターラーで撹拌させた。透過側の圧力を10kPaA(絶対圧)に設定し、約3時間透過させて、メタノール・ドライアイスのコールドトラップで捕集し透過液を採集した。そして、各種成分の透過度[mol/m2・s・Pa]及び透過度比(ヨウ化メチルの透過度/アセトアルデヒドの透過度)を算出した。なお、分離膜として、商品名「HZM-2」(Y型ゼオライト膜/アルミナ製多孔質基材)、商品名「HZM-3」(MOR型ゼオライト膜/アルミナ製多孔質基材)、商品名「HZM-4」(CHA型ゼオライト膜/アルミナ製多孔質基材)、商品名「HZM-6」(MFI型ゼオライト膜/アルミナ製多孔質基材)(以上、日立造船株式会社製)、及び分離膜A(MFI型ゼオライト膜/シリカ製多孔質基材)を用いた。結果を表1に示す。なお、表1~3に示す「AD」はアセトアルデヒド、「MeI」はヨウ化メチルをそれぞれ示す。
Example 1
The separation performance of acetaldehyde and methyl iodide for various separation membranes described below was evaluated by pervaporation. Specifically, a mixture (1022.73 g) of 30.78% by mass of acetaldehyde, 0.99% by mass of methyl iodide, and 68.23% by mass of water was first charged into the receiver as the feed liquid components. Then, a separation membrane with a membrane area of 13.8 cm 2 was immersed in the mixture, and a line was connected so that the permeation side was led to a vacuum pump. The pressure on the feed liquid side was kept at normal pressure and the temperature at 26.7 ° C., and the mixture in the receiver was stirred with a stirrer. The pressure on the permeation side was set to 10 kPaA (absolute pressure), and the mixture was permeated for about 3 hours, and the permeation liquid was collected by collecting it in a cold trap of methanol and dry ice. Then, the permeability [mol/m 2 ·s·Pa] and permeability ratio (permeability of methyl iodide/permeability of acetaldehyde) of each component were calculated. As the separation membrane, the trade name "HZM-2" (Y-type zeolite membrane/alumina porous substrate), the trade name "HZM-3" (MOR-type zeolite membrane/alumina porous substrate), the trade name "HZM-4" (CHA-type zeolite membrane/alumina porous substrate), the trade name "HZM-6" (MFI-type zeolite membrane/alumina porous substrate) (all manufactured by Hitachi Zosen Corporation), and the separation membrane A (MFI-type zeolite membrane/silica porous substrate) were used. The results are shown in Table 1. In Tables 1 to 3, "AD" represents acetaldehyde, and "MeI" represents methyl iodide.
実施例2
実施例1で透過を確認した分離膜「HZM-6」について、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離性能を、加温・加圧下条件において、浸透気化法(パーベーパレーション法)により評価した。具体的には、まず、パーべーパレーション装置に膜面積10.6cm2の分離膜を装着した。供給液成分として、アセトアルデヒド71.79質量%、ヨウ化メチル7.78質量%、水12.45質量%、及び他成分7.98質量%の混合液(698.26g)を装置内に投入した。送液ポンプにて75ml/minでウォーターバスにて39.0℃まで加温し、供給液側の圧力を170kPaGに保ちながら分離膜に供給させた。透過側の圧力は常圧とし、約4時間透過させて、コールドトラップで捕集し透過液を採集した。そして、各種成分の透過度[mol/m2・s・Pa]及び透過度比(ヨウ化メチルの透過度/アセトアルデヒドの透過度)を算出した。
Example 2
The separation performance of the separation membrane "HZM-6" confirmed to permeate in Example 1 was evaluated by pervaporation under heated and pressurized conditions. Specifically, a separation membrane with a membrane area of 10.6 cm 2 was first installed in a pervaporation device. As the feed liquid component, a mixture (698.26 g) of 71.79% by mass of acetaldehyde, 7.78% by mass of methyl iodide, 12.45% by mass of water, and 7.98% by mass of other components was charged into the device. The mixture was heated to 39.0 ° C. in a water bath at 75 ml / min with a liquid feed pump, and supplied to the separation membrane while maintaining the pressure on the feed liquid side at 170 kPaG. The pressure on the permeation side was normal pressure, and the mixture was permeated for about 4 hours, and the permeated liquid was collected by collecting it in a cold trap. Then, the permeability [mol/m 2 ·s·Pa] and the permeability ratio (permeability of methyl iodide/permeability of acetaldehyde) of each component were calculated.
表1から分かるように、MFI型ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、他の分離膜とは異なり、透過度比が大きく、効率的にこれらを分離することが可能であることが示されている。一方、Y型ゼオライト膜、MOR型ゼオライト膜、及びCHA型ゼオライト膜を分離膜として用いた場合、アセトアルデヒド、ヨウ化メチル、及び水のいずれも透過せず、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを分離することができなかった。 As can be seen from Table 1, when the MFI type zeolite membrane is used as a separation membrane, unlike other separation membranes, the permeability ratio is large, indicating that it is possible to separate these substances efficiently. On the other hand, when the Y type zeolite membrane, the MOR type zeolite membrane, and the CHA type zeolite membrane are used as separation membranes, none of acetaldehyde, methyl iodide, or water permeates, and acetaldehyde and methyl iodide cannot be separated.
比較例1
図3に示すアセトアルデヒド分離除去システムを用いて実験を行った。アセトアルデヒド、ヨウ化メチル、及び水を含む混合液を、ライン101を通じて蒸留塔91(棚段塔、実段数:80段、塔頂圧力:0.18MPaG、塔頂温度:52℃)に供給し、蒸留を行った。蒸留塔91での蒸留により分離されたオーバーヘッド流(ライン102)をコンデンサ91aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔91の塔頂部に還流させ(ライン104)、凝縮液の残部を抽出塔92(充填塔、塔頂圧力:0.25MPaG、塔頂温度:40℃)に供給した(ライン105)。抽出塔92に供給された凝縮液について、ライン109から抽出溶媒として水を導入しつつ抽出処理を行い、抽出処理により分離された抽出液をライン107から、下相をライン108からそれぞれ抜き取った。なお、ライン110を通じた下相のリサイクルは行わなかった。上記抽出液を、ライン107を通じて蒸留塔93(充填塔、塔頂圧力:0.17MPaG、塔頂温度:85℃)に供給して蒸留し、オーバーヘッド流(ライン112)と缶出液(ライン113)とに分離した。ライン112のオーバーヘッド流は、コンデンサ93aにて凝縮させ、凝縮液の一部を蒸留塔93の塔頂部に還流させ(ライン114)、凝縮液の残部をライン115から留出させた。蒸留塔91の還流比は182.2とし、蒸留塔93の還流比は5.0とした。比較例1の実験中の定常状態における、各所における各種成分の流量及び濃度を表2に示す。
Comparative Example 1
An experiment was carried out using the acetaldehyde separation and removal system shown in FIG. 3. A mixed liquid containing acetaldehyde, methyl iodide, and water was supplied to a distillation tower 91 (plate tower, actual number of stages: 80, tower top pressure: 0.18 MPaG, tower top temperature: 52°C) through a
実施例3
比較例1と同様にして得られた留出液(ライン115)をプロセス液として、図1に示す膜分離工程を用いて実験を行った。上記プロセス液を、ライン62を通じて受器58に供給した。受器58中の上記プロセス液はライン63,64を通じて順次受器59に供給した。受器59中の上記プロセス液をライン66,67を通じて膜モジュール60に供給し、温度90℃、圧力800kPaGの環境下で膜分離を行った。分離膜として、商品名「HZM-6」(日立造船株式会社製)を用いた。膜分離により、透過液(ライン69)と濃縮液(ライン74)とに分離した。上記透過液は、ライン71及びライン118を通じてライン105にリサイクルした。実施例2の実験中の定常状態における、各所における各種成分の流量及び濃度を表3に示す。
Example 3
The distillate (line 115) obtained in the same manner as in Comparative Example 1 was used as the process liquid, and an experiment was performed using the membrane separation process shown in FIG. 1. The process liquid was supplied to the
表2によれば、上記膜分離工程を有しない比較例1では、ライン115からの留出によりヨウ化メチルが2.1kg/hもの流量で排出されることが認識できる。一方、表3によれば、上記膜分離工程を有する実施例3では、本来排出されるヨウ化メチル2.1kg/hのうち、ライン77から、0.3kg/hの排出に減少できることが認識できる。その回収率は、85.7%であり、廃棄される濃縮液(ライン77)中のヨウ化メチル濃度は1.1質量%まで低減されている。このため、本開示の酢酸の製造方法によれば、ヨウ化メチルの損失が大幅に低減される。また、新たにヨウ化メチルを製造・追加する必要性が低減され、作業負担及びコストも低減される。
From Table 2, it can be seen that in Comparative Example 1, which does not have the membrane separation process, methyl iodide is discharged at a flow rate of 2.1 kg/h by distillation from
なお、表2及び表3では、アセトアルデヒド、ヨウ化メチル、及び水の合計が100.0質量%となるように各成分の濃度を記載している。但し、実際の酢酸製造プロセスにおいて、アセトアルデヒド分離除去システム内における各プロセス液はアセトアルデヒド、ヨウ化メチル、及び水を主要成分として含む場合があるに過ぎず、その他に、メタノール、ジメチルエーテル、アルカン、クロトンアルデヒド等の過マンガン酸カリウム試験値(過マンガン酸タイム)を悪化させる物質、有機ヨウ素化合物などの微量成分が含まれる場合がある。 In Tables 2 and 3, the concentrations of each component are listed so that the total of acetaldehyde, methyl iodide, and water is 100.0% by mass. However, in an actual acetic acid production process, each process liquid in the acetaldehyde separation and removal system may only contain acetaldehyde, methyl iodide, and water as the main components, and may also contain trace components such as methanol, dimethyl ether, alkanes, and crotonaldehyde, which deteriorate the potassium permanganate test value (permanganate time), and organic iodine compounds.
以下、本開示に係る発明のバリエーションを記載する。
[付記1]酢酸の製造プロセスにおいて、アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含むプロセス流から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する膜分離工程を備えた酢酸の製造方法。
[付記2]前記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度が0.1質量%以上(1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、75質量%以上、又は80質量%以上)である付記1に記載の酢酸の製造方法。
[付記3]前記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度が99.9質量%以下(99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、又は5質量%以下)である付記1又は2に記載の酢酸の製造方法。
[付記4]前記プロセス流中のヨウ化メチル濃度が0.01質量%以上(0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、12質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、又は30質量%以上)である付記1~3のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記5]前記プロセス流中のヨウ化メチル濃度が99質量%以下(95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、又は0.1質量%以下)である付記1~4のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記6]前記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度が0.1~99.9質量%、ヨウ化メチル濃度が0.01~99質量%である、付記1~5のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記7]前記プロセス流中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度が1質量%以上(10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、又は85質量%以上)である、付記1~6のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記8]前記プロセス流中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度が99質量%以下(95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下)である、付記1~7のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記9]前記プロセス流中の水濃度が0.1質量%以上(0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、5質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)である、付記1~8のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記10]前記プロセス流中の水濃度が95質量%以下(90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、20質量%以下、15質量%以下、10質量%以下、5質量%以下、又は1質量%以下)である、付記1~9のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
Variations of the invention according to the present disclosure are described below.
[Appendix 1] A process for producing acetic acid, comprising a membrane separation step of separating and obtaining an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream from a process stream containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane.
[Appendix 2] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 3] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 4] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 5] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 6] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 7] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 8] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 9] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 10] The method for producing acetic acid according to any one of
[付記11]前記膜分離工程をプロセス液の温度が10~180℃(例えば20~150℃、好ましくは30~130℃、より好ましくは50~110℃、さらに好ましくは70~90℃)の条件下で行う、付記1~10のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記12]前記膜分離工程を、加圧下(例えば、絶対圧で110~2000kPa、好ましくは200~1800kPa、より好ましくは300~1500kPa、さらに好ましくは400~1200kPa、特に好ましくは600~1000kPa)の条件下で行う付記1~11のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記13]金属触媒及びヨウ化メチルを含む触媒系(好ましくは、金属触媒及びヨウ化メチルを含む触媒系、並びに、酢酸、酢酸メチル、水)の存在下、メタノールと一酸化炭素とを反応させて酢酸を生成させるカルボニル化反応工程と、
前記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、1以上の蒸発処理及び/又は蒸留処理に付して、少なくとも、金属触媒を含む流れと、酢酸に富む酢酸流と、前記酢酸流よりも低沸成分に富む流れとに分離する分離工程と、
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部から、1以上の蒸留処理によりアセトアルデヒドを分離するアセトアルデヒド分離除去システムとを備え、
前記アセトアルデヒド分離除去システムにおいて分離されたアセトアルデヒドに富む流れを前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、付記1~12のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記14]前記分離工程は、前記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を蒸発により少なくとも蒸気流と残液流とに分離する蒸発工程を有する、付記13に記載の酢酸の製造方法。
[付記15]前記分離工程は、(i)前記分離工程と、前記蒸気流を蒸留に付して、少なくとも、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む第1酢酸流とを分離取得する脱低沸工程とを有するか、又は、(ii)前記蒸発工程及び前記脱低沸工程に代えて、前記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、少なくとも、金属触媒を含む流れと、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、酢酸に富む酢酸流とに分離する蒸発脱低沸工程を有する、付記14に記載の酢酸の製造方法。
[付記16]前記脱低沸工程では、上記蒸気流を蒸留に付して、低沸成分に富むオーバーヘッド流と、サイドカット流と、塔底流とに分離し、前記サイドカット流及び/又は前記塔底流は前記第1酢酸流である、付記15に記載の酢酸の製造方法。
[付記17]前記分離工程は、(iii)前記脱低沸工程と、前記第1酢酸流を蒸留に付して、少なくとも、水に富むオーバーヘッド流と、第1酢酸流よりも酢酸が富化された第2酢酸流とを分離取得する脱水工程とを有するか、(iv)前記脱低沸工程及び前記脱水工程に代えて、前記脱水工程の機能を備える前記脱低沸工程において酢酸に富む酢酸流を分離取得する脱低沸脱水工程を有するか、又は(v)前記蒸発脱低沸工程及び前記脱水工程に代えて、前記脱水工程の機能を備える前記蒸発脱低沸工程において酢酸に富む酢酸流を分離取得する蒸発脱低沸脱水工程を有する、付記15又は16に記載の酢酸の製造方法。
[付記18]さらに下記(a)~(c)の少なくとも1つの工程を有する、付記13~17のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
(a)前記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、前記第1若しくは第2酢酸流)を蒸留して、高沸成分に富む缶出流と、蒸留に付す前の酢酸流よりも酢酸が富化された第3酢酸流とに分離する脱高沸工程
(b)前記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、前記第1若しくは第2酢酸流)若しくは第3酢酸流をイオン交換樹脂で処理して第4酢酸流を得る吸着除去工程
(c)前記分離工程で得られた酢酸に富む酢酸流(例えば、前記第1若しくは第2酢酸流)若しくは第3若しくは第4酢酸流を蒸留して、蒸留に付す前の酢酸流よりも酢酸が富化された第5酢酸流を得る製品工程
[付記19]上記アセトアルデヒド分離除去システムは、前記1以上の蒸留処理により分離されたアセトアルデヒドの少なくとも一部から、1以上の抽出処理によりアセトアルデヒドを含む水相を分離する抽出工程を含む、付記13~18のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記20]前記アセトアルデヒド分離除去システムにおける蒸留処理において分離されたアセトアルデヒドに富む流れ、及び/又は、当該アセトアルデヒドに富む流れを抽出処理において分離されたアセトアルデヒドを含む水層を前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、付記13~19のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[Appendix 11] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 12] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 13] A carbonylation reaction step of reacting methanol with carbon monoxide to produce acetic acid in the presence of a catalyst system containing a metal catalyst and methyl iodide (preferably a catalyst system containing a metal catalyst and methyl iodide, as well as acetic acid, methyl acetate, and water);
A separation step of subjecting the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step to one or more evaporation and/or distillation treatments to separate the reaction mixture into at least a stream containing a metal catalyst, an acetic acid stream rich in acetic acid, and a stream richer in lower boiling components than the acetic acid stream;
and an acetaldehyde separation and removal system for separating acetaldehyde from at least a portion of a condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components by one or more distillation processes;
The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 14] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 15] The separation step includes (i) the separation step and a low boiling component removal step in which the vapor stream is subjected to distillation to separate and obtain at least an overhead stream rich in low boiling components and a first acetic acid stream rich in acetic acid, or (ii) instead of the evaporation step and the low boiling component removal step, an evaporation and low boiling component removal step in which the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step is separated into at least a stream containing a metal catalyst, an overhead stream rich in low boiling components, and an acetic acid stream rich in acetic acid. The method for producing acetic acid according to
[Appendix 16] In the low boiling point removal step, the vapor stream is subjected to distillation to separate it into an overhead stream rich in low boiling components, a side cut stream, and a bottom stream, and the side cut stream and/or the bottom stream are the first acetic acid stream. The method for producing acetic acid according to
[Appendix 17] The separation step includes (iii) the dehydration step and a dehydration step in which the first acetic acid stream is subjected to distillation to separate and obtain at least a water-rich overhead stream and a second acetic acid stream enriched in acetic acid compared to the first acetic acid stream, or (iv) a dehydration step in which an acetic acid stream rich in acetic acid is separated and obtained in the dehydration step having the function of the dehydration step instead of the dehydration step and the dehydration step, or (v) an acetic acid production method according to
[Appendix 18] The method for producing acetic acid according to any one of
(a) A high boiling removal step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) rich in acetic acid obtained in the separation step is distilled to separate it into a bottom stream rich in high boiling components and a third acetic acid stream enriched in acetic acid compared to the acetic acid stream before distillation. (b) An adsorption removal step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) or the third acetic acid stream obtained in the separation step is treated with an ion exchange resin to obtain a fourth acetic acid stream. (c) A product step in which the acetic acid stream (e.g., the first or second acetic acid stream) or the third or fourth acetic acid stream obtained in the separation step is distilled to obtain a fifth acetic acid stream enriched in acetic acid compared to the acetic acid stream before distillation. [Appendix 19] The acetaldehyde separation and removal system includes an extraction step in which an aqueous phase containing acetaldehyde is separated from at least a portion of the acetaldehyde separated by the one or more distillation processes by one or more extraction processes. The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 20] The method for producing acetic acid according to any one of
[付記21]前記プロセス流は前記蒸留処理を行う蒸留塔のオーバーヘッド流を含む付記19又は20に記載の酢酸の製造方法。
[付記22]前記膜分離工程において分離して得られた前記ヨウ化メチルに富む流れの少なくとも一部を、前記アセトアルデヒド分離除去システム内のプロセス(特に、前記プロセス流を排出する蒸留塔)にリサイクルする付記13~21のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記23]前記アセトアルデヒド分離除去工程は、
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流と、残液流とを分離取得する蒸留工程(A1)と、
前記第1オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、抽出に付し、アセトアルデヒドに富む水相と、ヨウ化メチルに富む有機相とに分離する抽出工程(B1)と、
前記アセトアルデヒドに富む水相を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流と、水に富む残液流とを分離取得する蒸留工程(C1)と、を備え、
前記第1オーバーヘッド流、前記第1オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液、前記アセトアルデヒドに富む水相、前記第2オーバーヘッド流、及び前記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液のうちの1以上(好ましくは、前記第2オーバーヘッド流及び/又は前記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液)を前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、付記13~22のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記24]前記プロセス流が、前記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液のうち、蒸留工程(C1)から留出する流れを含む、付記23に記載の酢酸の製造方法。
[付記25]前記膜分離工程において分離して得られた前記ヨウ化メチルに富む流れを、前記蒸留工程(A1)、前記抽出工程(B1)、及び前記蒸留工程(C1)のうちの1以上の工程(好ましくは、前記蒸留工程(A1)及び/又は前記抽出工程(B1))にリサイクルする、付記23又は24に記載の酢酸の製造方法。
[付記26]前記アセトアルデヒド分離除去工程は、
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、蒸留塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域から降下する液を側流として抜き取る蒸留工程(A2)(好ましくは、抽出蒸留工程及び/又は共沸蒸留工程)と、
前記側流を水相と有機相とに分液させる分液工程(B2)と、
前記水相を蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する蒸留工程(C2)とを備え、
さらに、前記アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流を抽出蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第4オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する抽出蒸留工程(D2)を備えていてもよく、
前記第3オーバーヘッド流、前記第3オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液、前記第4オーバーヘッド流、及び前記第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液からなる群より選択される1以上の流れを前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、付記13~22のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記27]前記蒸留工程(A2)において、抽出溶媒を前記凝縮液の供給位置よりも上方(好ましくは塔頂付近)から供給する付記26に記載の酢酸の製造方法。
[付記28]前記蒸留工程(A2)において、前記側流の抜き取り位置は、蒸留塔の高さ方向において、前記抽出溶媒を導入する場合は抽出溶媒の導入位置よりも下方であって、前記凝縮液の供給位置よりも上方である、付記26又は27に記載の酢酸の製造方法。
[付記29]前記プロセス流が、第3オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液及び/又は第4オーバーヘッド流の凝縮液を含む、付記26~28のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記30]前記プロセス流が、前記第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液のうち、抽出蒸留工程(D2)から留出する流れを含む、付記26~29のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記31]前記膜分離工程において分離して得られた前記ヨウ化メチルに富む流れを、前記蒸留工程(A2)、前記分液工程(B2)、前記蒸留工程(C2)、及び前記抽出蒸留工程(D2)のうちの1以上(好ましくは、前記蒸留工程(A2))にリサイクルする、付記26~30のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[Appendix 21] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 22] At least a part of the methyl iodide-rich stream obtained by separation in the membrane separation step is recycled to the process in the acetaldehyde separation and removal system (particularly, the distillation column that discharges the process stream). The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 23] The acetaldehyde separation and removal step comprises:
A distillation step (A1) of distilling at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components to separate and obtain a first overhead stream rich in acetaldehyde and a residual stream;
an extraction step (B1) for subjecting at least a portion of the condensate obtained by condensing the first overhead stream to extraction and separating it into an aqueous phase rich in acetaldehyde and an organic phase rich in methyl iodide;
a distillation step (C1) for subjecting the acetaldehyde-rich aqueous phase to distillation to separate and obtain a second acetaldehyde-rich overhead stream and a water-rich bottoms stream,
23. The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 24] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 25] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 26] The acetaldehyde separation and removal step comprises:
a distillation step (A2) (preferably an extractive distillation step and/or an azeotropic distillation step) in which at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components is distilled and a liquid descending from a concentration zone in the distillation column where methyl iodide and acetaldehyde are concentrated is withdrawn as a side stream;
A separation step (B2) of separating the side stream into an aqueous phase and an organic phase;
and a distillation step (C2) for subjecting the aqueous phase to distillation to separate and obtain a third overhead stream rich in acetaldehyde and a bottoms stream rich in water,
The process may further include an extractive distillation step (D2) for subjecting the third overhead stream rich in acetaldehyde to extractive distillation to separate and obtain a fourth overhead stream rich in acetaldehyde and a water-rich bottoms product,
23. The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 27] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 28] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 29] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 30] The process stream includes a stream distilled from the extractive distillation step (D2) among the condensates obtained by condensing the fourth overhead stream. The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 31] The method for producing acetic acid according to any one of
[付記32]前記プロセス流が液体である、付記1~31のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記33]前記膜分離工程によるヨウ化メチル回収率が1質量%以上(5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、又は99質量%以上)である、付記1~32のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記34]前記膜分離工程によるヨウ化メチル回収率が100質量%以下(99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下)である、付記1~33のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記35]前記膜分離工程におけるアセトアルデヒドの回収率が1質量%以上(5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)である、付記1~34のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記36]前記膜分離工程におけるアセトアルデヒドの回収率が100質量%以下(99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下)である、付記1~35のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記37]前記膜分離工程により分離取得されるヨウ化メチルに富む流れ中のヨウ化メチル濃度が、前記プロセス流中のヨウ化メチル濃度より高く、且つ1質量%以上(5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、又は50質量%以上)である付記1~36のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記38]前記膜分離工程により分離取得されるヨウ化メチルに富む流れ中のヨウ化メチル濃度が、前記プロセス流中のヨウ化メチル濃度より高く、且つ100質量%以下(90質量%以下、70質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、又は5質量%以下)である付記1~37のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記39]前記膜分離工程により分離取得されるアセトアルデヒドに富む流れ中のアセトアルデヒド濃度が、前記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度より高く、且つ、0.1質量%以上(1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)である付記1~38のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記40]前記膜分離工程により分離取得されるアセトアルデヒドに富む流れ中のアセトアルデヒド濃度が、前記プロセス流中のアセトアルデヒド濃度より高く、且つ、100質量%以下(99.5質量%以下、95質量%以下、93質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下)である付記1~39のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[Appendix 32] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 33] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 34] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 35] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 36] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 37] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 38] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 39] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 40] The acetaldehyde concentration in the acetaldehyde-rich stream separated and obtained by the membrane separation step is higher than the acetaldehyde concentration in the process stream, and is 100% by mass or less (99.5% by mass or less, 95% by mass or less, 93% by mass or less, 90% by mass or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, or 10% by mass or less). The method for producing acetic acid according to any one of
[付記41]前記MFI型ゼオライト膜は、多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられている、付記1~40のいずれか1つに記載の酢酸の製造方法。
[付記42]前記多孔質基材はアルミナ基材である付記41に記載の酢酸の製造方法。
[付記43]アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含む混合物から、MFI型ゼオライト膜を用いてアセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れとを分離取得する、アセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れを製造する方法。
[Appendix 41] The method for producing acetic acid according to any one of
[Appendix 42] The method for producing acetic acid according to
[Appendix 43] A method for producing an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream, comprising separating an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream from a mixture containing acetaldehyde and methyl iodide using an MFI zeolite membrane.
本開示の酢酸の製造方法によれば、メタノール法カルボニル化プロセス(メタノール法酢酸プロセス)により酢酸を工業的に製造することができる。 According to the method for producing acetic acid disclosed herein, acetic acid can be produced industrially by a methanol carbonylation process (methanol acetic acid process).
1 反応槽
2 蒸発槽
3,5,6 蒸留塔
4 デカンタ
7 イオン交換樹脂塔
8 スクラバーシステム
9 アセトアルデヒド分離除去システム
16 反応混合物供給ライン
17 蒸気流排出ライン
18,19 残液流リサイクルライン
54 一酸化炭素含有ガス導入ライン
55,56 水酸化カリウム導入ライン
57 触媒循環ポンプ
58,59,61 受器
60 膜モジュール
91 蒸留塔(第1脱アセトアルデヒド塔)
92 抽出塔
93 蒸留塔(第2脱アセトアルデヒド塔)
94 蒸留塔(抽出蒸留塔)
95 デカンタ
96 デカンタ
97 蒸留塔(脱アセトアルデヒド塔)
98 蒸留塔(抽出蒸留塔)
99 デカンタ
200 チムニートレイ
REFERENCE SIGNS
92
94 Distillation tower (extractive distillation tower)
95
98 Distillation tower (extractive distillation tower)
99
Claims (17)
金属触媒及びヨウ化メチルを含む触媒系、並びに、酢酸、酢酸メチル、水の存在下、メタノールと一酸化炭素とを反応させて酢酸を生成させるカルボニル化反応工程と、
前記カルボニル化反応工程で得られた反応混合物を、1以上の蒸発処理及び/又は蒸留処理に付して、少なくとも、金属触媒を含む流れと、酢酸に富む酢酸流と、前記酢酸流よりも低沸成分に富む流れとに分離する分離工程と、
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部から、1以上の蒸留処理によりアセトアルデヒドを分離するアセトアルデヒド分離除去システムとを備え、
前記アセトアルデヒド分離除去システムにおいて分離されたアセトアルデヒドに富む流れを前記プロセス流として前記膜分離工程に付し、
前記MFI型ゼオライト膜は、多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられている、酢酸の製造方法。 In a process for producing acetic acid, a membrane separation step is performed in which a process stream containing acetaldehyde and methyl iodide is separated into a concentrated stream rich in acetaldehyde and a permeate stream rich in methyl iodide using an MFI zeolite membrane;
a carbonylation reaction step of reacting methanol with carbon monoxide to produce acetic acid in the presence of a catalyst system including a metal catalyst and methyl iodide, as well as acetic acid, methyl acetate, and water;
A separation step of subjecting the reaction mixture obtained in the carbonylation reaction step to one or more evaporation and/or distillation treatments to separate the reaction mixture into at least a stream containing a metal catalyst, an acetic acid stream rich in acetic acid, and a stream richer in lower boiling components than the acetic acid stream;
and an acetaldehyde separation and removal system for separating acetaldehyde from at least a portion of a condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components by one or more distillation processes;
The acetaldehyde-rich stream separated in the acetaldehyde separation and removal system is subjected to the membrane separation step as the process stream;
A method for producing acetic acid, wherein the MFI zeolite membrane is provided on at least one surface of a porous substrate.
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第1オーバーヘッド流と、残液流とを分離取得する蒸留工程(A1)と、
前記第1オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、抽出に付し、アセトアルデヒドに富む水相と、ヨウ化メチルに富む有機相とに分離する抽出工程(B1)と、
前記アセトアルデヒドに富む水相を、蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第2オーバーヘッド流と、水に富む残液流とを分離取得する蒸留工程(C1)と、を備え、
前記第2オーバーヘッド流及び/又は前記第2オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液を前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、請求項1~3のいずれか1項に記載の酢酸の製造方法。 The acetaldehyde separation and removal step includes:
A distillation step (A1) of distilling at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components to separate and obtain a first overhead stream rich in acetaldehyde and a residual stream;
an extraction step (B1) for subjecting at least a portion of the condensate obtained by condensing the first overhead stream to extraction and separating it into an aqueous phase rich in acetaldehyde and an organic phase rich in methyl iodide;
a distillation step (C1) for subjecting the acetaldehyde-rich aqueous phase to distillation to separate and obtain a second acetaldehyde-rich overhead stream and a water-rich bottoms stream,
The method for producing acetic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the second overhead stream and/or a condensate obtained by condensing the second overhead stream is subjected to the membrane separation step as the process stream.
前記低沸成分に富む流れを凝縮して得られる凝縮液の少なくとも一部を、蒸留に付し、蒸留塔内のヨウ化メチル及びアセトアルデヒドが濃縮される濃縮域から降下する液を側流として抜き取る蒸留工程(A2)と、
前記側流を水相と有機相とに分液させる分液工程(B2)と、
前記水相を蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する蒸留工程(C2)とを備え、
さらに、前記アセトアルデヒドに富む第3オーバーヘッド流を抽出蒸留に付し、アセトアルデヒドに富む第4オーバーヘッド流と水に富む缶出液とを分離取得する抽出蒸留工程(D2)を備えていてもよく、
前記第3オーバーヘッド流、前記第3オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液、前記第4オーバーヘッド流、及び前記第4オーバーヘッド流を凝縮して得られる凝縮液からなる群より選択される1以上の流れを前記プロセス流として前記膜分離工程に付す、請求項1~3のいずれか1項に記載の酢酸の製造方法。 The acetaldehyde separation and removal step includes:
a distillation step (A2) of distilling at least a portion of the condensate obtained by condensing the stream rich in low boiling components, and withdrawing a liquid descending from a concentration zone in the distillation column where methyl iodide and acetaldehyde are concentrated as a side stream;
A separation step (B2) of separating the side stream into an aqueous phase and an organic phase;
and a distillation step (C2) for subjecting the aqueous phase to distillation to separate and obtain a third overhead stream rich in acetaldehyde and a bottoms stream rich in water,
The process may further include an extractive distillation step (D2) for subjecting the third overhead stream rich in acetaldehyde to extractive distillation to separate and obtain a fourth overhead stream rich in acetaldehyde and a water-rich bottoms product,
The method for producing acetic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein one or more streams selected from the group consisting of the third overhead stream, a condensate obtained by condensing the third overhead stream, the fourth overhead stream, and a condensate obtained by condensing the fourth overhead stream are subjected to the membrane separation step as the process stream.
前記混合物中のアセトアルデヒドとヨウ化メチルの合計濃度が1質量%以上であり、
前記MFI型ゼオライト膜は、多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられている、アセトアルデヒドに富む流れとヨウ化メチルに富む流れを製造する方法。 Separating and obtaining an acetaldehyde-rich concentrated stream and a methyl iodide-rich permeate stream from a mixture containing acetaldehyde , methyl iodide , and water using an MFI zeolite membrane;
the total concentration of acetaldehyde and methyl iodide in the mixture is 1% by mass or more;
The MFI zeolite membrane is provided on at least one surface of a porous substrate, the method for producing an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream.
17. The method for producing an acetaldehyde-rich stream and a methyl iodide-rich stream as claimed in claim 16, wherein the mixture has an acetaldehyde concentration of 0.1 to 99.9 wt. % and a methyl iodide concentration of 0.01 to 99 wt. %.
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