Способ извлечения уксусной кислоты в способе получения ароматической карбоновой кислоты

Способ извлечения уксусной кислоты в способе получения ароматической карбоновой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение касается способа гидролиза побочного метилацетата, отделяемого и извлекаемого на стадии извлечения уксуснокислотного растворителя в способе получения ароматической карбоновой кислоты, где алкилароматический углеводород окисляют в жидкой фазе в уксуснокислотном растворителе, с образованием уксусной кислоты и рециркуляцией уксусной кислоты, и, в частности, оно касается эффективного способа извлечения и рециркуляции побочного метилацетата в виде уксусной кислоты.

Уровень техники

В способе получения ароматической карбоновой кислоты, в котором алкилароматический углеводород окисляют в жидкой фазе в уксуснокислотном растворителе в присутствии катализатора с введением газа, содержащего молекулярный кислород, уксусная кислота, используемая в качестве растворителя, сгорает и теряется вследствие соокисления в реакции окисления, что приводит к потере уксусной кислоты в способе получения карбоновой кислоты. Существует проблема уменьшения количества потерянной уксусной кислоты.

Хотя большая часть потерянной уксусной кислоты удаляется в виде газообразного диоксида углерода и газообразного монооксида углерода из-за сгорания вместе реакционными отходящими газами, часть ее остается в растворителе в виде побочного метилацетата.

Поэтому побочный метилацетат содержится в использованном растворителе, выделяемом в способе окислительной реакции, вместе с катализатором, другими побочными продуктами и побочной водой и переносится на стадию извлечения растворителя, где подвергается обработке.

В качестве промышленно преобладающего способа на стадии извлечения уксуснокислотного растворителя сначала в первой дистилляционной колонне отделяются каталитические металлы и побочные органические продукты, более тяжелые, чем уксусная кислота, и удаляются в виде эффлюента (материалы). После этого водная уксусная кислота, содержащая много побочной воды, дистиллируется и удаляется из верхней части колонны и подается во вторую дистилляционную колонну. Затем водная уксусная кислота дегидратируется во второй дистилляционной колонне, превращаясь в уксусную кислоту высокой чистоты (около 95% мас.), и извлекается в виде эффлюэнта колонны.

Что касается способов, осуществляемых во второй дистилляционной колонне, т.е. колонне дегидратации-дистилляции, известен обычный способ дистилляционного разделения двух компонентов, когда вода отделяется от уксуснокислотного растворителя, и способ азеотропной дистилляции, когда азеотропный агент, способный к образованию азеотропной смеси с водой (сложные эфиры, такие как бутилацетат, изобутилацетат и подобные), добавляют для снижения затрат энергии на дистилляцию для дегидратации и затем осуществляют дегидратацию-дистилляцию. Также известно, что вода, отделенная в этих способах дегидратации-дистилляции, содержит побочный метилацетат.

По этой причине был предложен способ уменьшения получения метилацетата путем рециркуляции метилацетата, после отделения и извлечения воды, в зону окислительной реакции (JP-B-56-40243, патентная ссылка 1) и способ, где метилацетат, отделенный от воды, гидролизуется в присутствии воды с катализатором, таким как ионообменная смола и подобным, и извлекается в виде уксусной кислоты (JP-А-54-100310, патентная ссылка 2 и JP-А-59-53441, патентная ссылка 3). Таким образом, были предложены способы, которые прямо или косвенно способствуют снижению количества потерянной уксусной кислоты путем использования побочного метилацетата.

Среди них способ гидролиза, когда метилацетат гидролизуется с образованием уксусной кислоты, которая извлекается, является привлекательным в промышленности как способ, который дает возможность непосредственно снижать потери уксусной кислоты при получении ароматической карбоновой кислоты. Однако он не был принят как эффективный промышленный способ извлечения уксусной кислоты, так как при дистилляции, когда уксусная кислота извлекается из продуктов гидролиза, большое количество воды, требуемое для гидролиза метилацетата, должно отделяться и удаляться дистилляцией, что требует затраты большого количества энергии, и, кроме того, дистиллируется жидкая смесь, содержащая оставшийся неразложившийся метилацетат и продукт разложения метанол, сосуществующие в продуктах гидролиза (метилацетат и метанол образуют азеотропную смесь).

С другой стороны, было предложено преодолевать вышеуказанные проблемы, используя способ реакционной дистилляции, включающий единую комбинацию реакции гидролиза и операции дистилляции, как описано в JP-A-10-511675, патентная ссылка 4. Однако это не было способом решения.

То есть, хотя указанный способ позволяет разделить метилацетат и метанол, в качестве продукта получается водный раствор смеси уксусной кислоты и метанола, так что требуется дистилляционная колонна для отделения метанола и дегидратации уксусной кислоты для извлечения уксусной кислоты, подобно известному в технике. В сумме с затратами на дистилляционную колонну в операции реакционной дистилляции этот способ не может обеспечить основных средств и затрат, как утверждается в патентной ссылке 4.

Кроме того, чтобы осуществить указанную реакционную дистилляцию, ионообменная смола, используемая в качестве катализатора, должна быть специфически введена в формующий наполнитель, который делает возможной операцию дистилляции. Это приводит к тому, что не могут быть использованы коммерчески доступные гранулированные ионообменные смолы.

Патентная ссылка 1: JP-B-56-40243

Патентная ссылка 2: JP-A-54-100310

Патентная ссылка 3: JP-A-59-53441

Патентная ссылка 4: JP-A-10-511675

Патентная ссылка 5: JP-A-56-45898

Патентная ссылка 6: WO 98/45239

Патентная ссылка 7: JP-A-2002-326972

Патентная ссылка 8: JP-A-2001-328957

Сущность изобретения

Во-первых, что касается извлечения метилацетата из водного дистиллята колонны дегидратации-дистилляции, вышеупомянутый способ двухкомпонентной (система уксусная кислота-вода) дистилляции дает водный дистиллят с малым содержанием метилацетата (несколько мас.%) в большом количестве побочной воды из верхней части колоны, так что малое содержание полученного метилацетата может быть доведено до некоторой концентрации метилацетата в воде путем дистилляции в зависимости от окончательного использования извлекаемого метилацетата. Например, если метилацетат рециркулируют посредством дистилляционной колонны для его отделения в зону реакции окисления, концентрация метилацетата увеличивается (патентная ссылка 5: точка кипения 97°C; концентрация приблизительно 95 мас.%), или если он гидролизуется с катализатором, раствор метилацетата концентрируется до величины порядка 20 мас.% и затем используется (патентная ссылка 3).

Однако в указанном процессе гидролиза, как описано выше, низкая концентрация продукта разложения (уксусной кислоты) в жидкой смеси продуктов гидролиза (13 мас.% уксусной кислоты, 76 мас.% воды), полученных разложением, требует энергии для дегидратации-дистилляции, чтобы дегидратировать водную уксусную кислоту с целью достижения высокой концентрации уксусной кислоты (около 95% уксусной кислоты). Кроме того, разделение метилацетата и метанола также неэффективно, потому что неразложившийся метилацетат и продукт разложения метанол сосуществуют.

С другой стороны, в процессе дегидратации-дистилляции уксусной кислоты с азеотропной дистилляцией отделенный водный дистиллят имеет малое содержание азеотропного агента (около 1 мас.%) в дополнение к метилацетату. Поэтому, как предлагается в патентных ссылках 6 и 7, метилацетат извлекается как концентрированный компонент после того, как азеотропный агент удаляется дистилляцией. Таким образом, более высокая концентрация извлекаемого метилацетата (около 80 мас.% или более) требует дополнительного разбавления эквивалентным количеством или более воды для реакции гидролиза.

Как и другие, способ гидролиза оставляет избыточное количество воды в продуктах разложения, требует извлечения уксусной кислоты из водного раствора с более низким содержанием уксусной кислоты (содержание уксусной кислоты 13 мас.% в патентной ссылке 3; содержание уксусной кислоты 20-28 мас.% в патентной ссылке 4) и требует энергии для отделения количества воды в несколько раз или более выше количества извлекаемой уксусной кислоты, и эти затраты создают проблему для способа гидролиза.

Как хорошо известно в данной области техники, реакция гидролиза метилацетата является равновесной реакцией, как показано следующим уравнением (1):

СН₃СООСН₃ + Н₂О ↔ СН₃СООН + СН₃ОН (1)

Чем выше количество воды, тем в большей степени протекает реакция гидролиза. Но большее количество воды остается при разложении, что снижает концентрацию получаемой уксусной кислоты. То есть существует противоречивая зависимость между стимулированием реакции гидролиза и расходованием энергии на дегидратацию для извлечения уксусной кислоты. Поэтому количество воды, требуемой для гидролиза, является проблемой улучшения эффективности способа гидролиза. В особенности, в случае извлечения водного раствора с высокой концентрацией метилацетата дополнительно внесенная вода является проблематичной.

Впоследствии жидкая смесь, полученная при гидролизе, содержит продукты гидролиза (уксусную кислоту, метанол) и неразложившийся метилацетат. Как можно видеть из блок-схемы, предложенной в патентной ссылке 3, жидкая смесь продуктов гидролиза разделяется на две части: жидкую смесь уксусной кислоты и воды и жидкую смесь метилацетата и метанола, которые извлекаются. Однако никакой последующей обработки не предлагается.

Жидкая смесь уксусной кислоты и воды подается в колонну дегидратации-дистилляции. Можно одновременно извлекать большое количество уксуснокислотного растворителя и дегидратировать водную уксусную кислоту, извлекая уксусную кислоту, причем неизбежно происходит увеличение расхода энергии на дегидратацию, требуемую для дистилляции воды из смеси уксусная кислота-вода.

Жидкая смесь метилацетата и метанола образует азеотропную смесь (метилацетат (80,4 мас.%)-метанол (19,6 мас.%), точка кипения 53,9°C), так что неразложившийся метилацетат и метанол извлекают в виде смеси без отделения друг от друга. Таким образом, неразложившийся метилацетат не рециркулируется с извлечением, так что он не может вносить вклад в снижение потерь уксусной кислоты.

С другой стороны, как описано выше, в патентной ссылке 4 раскрыто, что метилацетат саморециркулируется в колонне реакционной дистилляции, где реакцию и дистилляцию проводят в единой операции с извлечением водной смеси уксусной кислоты и метанола в качестве продуктов. По этой причине для извлечения уксусной кислоты сначала смесь продуктов разделяют при помощи дистилляции на две части: смесь уксусной кислоты и воды и водный раствор метанола, и смесь уксусная кислота-вода подают в колонну дегидратации-дистилляции для извлечения уксусной кислоты, как указано выше.

Таким образом, разделение метилацетата и метанола можно сделать возможным путем объединения реакции и дистилляции, но становится необходимым отделение метанола от водного раствора метилацетата и энергия для дегидратации водной уксусной кислоты подобно вышеописанному способу гидролиза.

В качестве способа, отличающегося, но подобного вышеописанным способам, патентная ссылка 8 предлагает способ с мембраной для разделения воды и спирта, которые получаются в способе жидкофазного окисления алкилароматических соединений. Тем не менее, способ отделения спирта является одной из проблем при получении ароматической карбоновой кислоты и извлечении уксуснокислотного растворителя.

Поэтому в способе получения ароматической карбоновой кислоты, где побочный метилацетат гидролизуют с образованием уксусной кислоты, которая извлекается и используется повторно, присутствие воды для стимуляции реакции разложения вызывает проблему снижения расходования энергии, которая требуется для дегидратации продукта разложения (водной уксусной кислоты) для извлечения уксусной кислоты. В частности, в случае, когда водный метилацетат с высокой концентрацией метилацетата извлекают из водного дистиллята колоны дегидратации-дистилляции в способе азеотропной дистилляции и он гидролизуется для извлечения уксусной кислоты, вода и ее количество, добавляемое для гидролиза, становится проблемой. Другая проблема заключается в том, чтобы подобрать эффективный способ гидролиза, чтобы улучшить выход уксусной кислоты путем эффективной переработки неразложившегося метилацетата из продуктов разложения, так как реакция гидролиза является равновесной реакцией.

Авторы настоящего изобретения открыли следующий способ путем анализа потока уксуснокислотного растворителя при получении ароматической карбоновой кислоты и путем исследования характеристик гидролиза и свойств разделения продуктов разложения.

То есть настоящее изобретение обеспечивает способ извлечения почти всего метилацетата, извлекаемого из колонны дегидратации-дистилляции, в виде уксусной кислоты без потери на стадии извлечения уксусной кислоты при получении ароматической карбоновой кислоты, где алкилароматический углеводород окисляют молекулярным кислородом в уксуснокислотном растворителе, включающий извлечение побочного метилацетата, содержащегося в водном дистилляте, выходящем из верхней части колонны дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, тогда как уксусную кислоту извлекают как поток эффлюэнта из нижней части указанной колонны, и включающий (1) стадию реакции гидролиза, где указанный побочный метилацетат гидролизуется в реакторе гидролиза в присутствии воды при контакте с катализатором, давая жидкую смесь продуктов разложения, (2) стадию извлечения уксусной кислоты, где указанная жидкая смесь продуктов разложения из указанной стадии реакции гидролиза подается в дистилляционную колонну извлечения уксусной кислоты, причем легкий компонент извлекается как фракция дистиллята, удаляемая из верхней части колонны, тогда как уксусная кислота извлекается как водный раствор уксусной кислоты, удаляемый из нижней части колонны, (3) стадию извлечения метилацетата, где указанный извлекаемый легкий компонент из указанной стадии извлечения уксусной кислоты подается в дистилляционную колонну извлечения уксусной кислоты, причем неразложившийся метилацетат, получаемый способом экстракционной дистилляции с водой, вводимой в верхней части колонны, удаляется из верхней части колонны, тогда как продукт разложения метанол удаляется из нижней части колонны, (4) направление указанного водного раствора уксусной кислоты, извлекаемого на указанной стадии извлечения уксусной кислоты, в указанную колонну дегидратации-дистилляции уксусной кислоты для отделения воды и извлечения уксусной кислоты, (5) направление указанного извлекаемого неразложившегося метилацетата на указанную стадию извлечения метилацетата в указанный реактор гидролиза для повторного использования.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения вода, приготовленная для реакции гидролиза метилацетата, предпочтительно выбирается из водных растворов, содержащих уксусную кислоту, которые направляются из каждой секции стадии в способе получения ароматической карбоновой кислоты на стадию извлечения уксусной кислоты, и подается для гидролиза метилацетата без подачи в колонну дегидратации-дистилляции уксусной кислоты.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения настоящий способ характеризуется тем, что реакция гидролиза проводится после приготовления указанной выбранной воды, содержащей уксусную кислоту с содержанием уксусной кислоты не более чем 30 мас.% и содержащей количество воды, в 3 раза или более по массе большее, чем масса указанного извлекаемого метилацетата.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения настоящий способ характеризуется тем, что в качестве указанной содержащей уксусную кислоту воды используется сточная вода, выходящая из колонны очистки отходящего газа в указанном способе получения ароматической карбоновой кислоты.

То есть настоящее изобретение обеспечивает раствор продуктов, получаемых при гидролизе содержащей уксусную кислоту водой в процессе реакции гидролиза, в дистилляционной колонне извлечения уксусной кислоты, извлекая легкий компонент путем удаления из верхней части, тогда как вода, содержащая водную уксусную кислоту, извлекается. Это обходной способ извлечения уксусной кислоты, которая подается в указанную колонну дегидратации-дистилляции уксусной кислоты. Этот способ делает возможным воздействовать на реакцию гидролиза без увеличения количества воды обработки в колонне дегидратации-дистилляции больше, чем это количество в предшествующем уровне техники, где добавляется способ реакции гидролиза, так как вода, содержащая уксусную кислоту, т.е. вода, выпускаемая из способа получения ароматической карбоновой кислоты, также используется для гидролиза.

Следовательно, согласно настоящему изобретению можно извлекать уксусную кислоту при помощи способа гидролиза без добавления к воде, требуемой для реакции гидролиза, дополнительной воды, которая вызывает энергетическую нагрузку в колонне дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, т.е. без изменения количества энергетической нагрузки в колонне дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, которая является необходимой в существующей установке для получения карбоновой кислоты.

Кроме того, настоящее изобретение делает возможным то, что разделение метилацетата и уксусной кислоты, которое является проблемой в способе гидролиза, может быть проведено способом экстракционной дистилляции, когда воду вводят в дистилляционную колонну извлечения уксусной кислоты без создания особой технологии, такой как технология мембранного разделения, используя разницу в проницаемости между метилацетатом и метанолом, так же, как и без реакционной дистилляции, используя новый каталитический наполнитель, приготовленный с ионообменной смолой.

Кроме того, в настоящем изобретении в качестве исходного сырья мог бы предпочтительно использоваться побочный метилацетат с высокой концентрацией метилацетата, который извлекают из метилацетата, содержащегося в водном дистилляте, отделяемом в виде водной фазы после фазового разделения от указанной жидкой смеси верхнего дистиллята, в случае колонны дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, где уксусная кислота извлекается в виде нижнего эффлюента в способе азеотропной дистилляции с азеотропным агентом, способным к образованию азеотропной смеси с водой.

Однако в качестве метилацетата, извлекаемого из колонны дегидратации-дистилляции двухкомпонентной системы (системы уксусная кислота-вода), также может быть использован метилацетат, полученный путем однократного концентрирования до высокого содержания метилацетата (около 90 мас.% или более) в способе дегидратации-дистилляции без регулирования концентрации путем регулирования количества воды в дистилляции, как описано выше.

И побочный метилацетат, извлеченный с высоким содержанием, может быть приведен в нужное состояние путем добавления свежей воды для гидролиза, где указанная содержащая уксусную кислоту вода добавляется для приготовления исходного сырья для реакции гидролиза.

Количество воды, добавляемой к исходному сырью, приготовленному для реакции гидролиза, обычно может быть на уровне не меньше, чем количество метилацетата, чтобы достичь достаточного прогресса (степень гидролиза не менее чем 50%) в реакции гидролиза при использовании коммерчески доступного гранулированного катализатора из ионообменной смолы. Однако из-за присутствия уксусной кислоты в настоящем изобретении содержание неразложившегося метилацетата в смеси продуктов разложения может увеличиваться из-за снижения степени разложения согласно реакции подавления гидролиза метилацетатом. Чтобы побороть это увеличение, настоящее изобретение может полностью разделить метилацетат и метанол способом экстракционной дистилляции с водой, вводимой, как описано выше, в дистилляционную колонну извлечения уксусной кислоты, и только неразложившийся метилацетат (не содержащий метанол) может быть направлен в реакцию гидролиза. Таким образом, почти весь побочный метилацетат из колонны дегидратации-дистилляции уксусной кислоты может быть извлечен в виде уксусной кислоты.

Таким образом, разделение метилацетата и метанола, которое является препятствием в способе реакции гидролиза, делается возможным с помощью способа экстракционной дистилляции с добавляемой водой, посредством чего можно обеспечить систему способа, способную преодолеть снижение степени разложения из-за присутствия уксусной кислоты.

И, как можно видеть из системы способа гидролиза, наибольший расход энергии в этом способе требуется для операций дистилляции и разделения. Жидкие дистиллятные композиции (и их рециркулируемые жидкие композиции), регулирующие энергию дистилляции, все состоят из органических веществ с низкой скрытой теплотой испарения, за исключением колонны дегидратации-дистилляции уксусной кислоты (уксусная кислота: 97 ккал/кг; вода: 586 ккал/кг; метанол: 263 ккал/кг; метилацетат 98 ккал/кг). С точки зрения удельной летучести (точка кипения: уксусная кислота: 118°C; вода: 100°C; метанол: 64,5°C; метилацетат: 57,8°C) этот способ является таким, что подавляется большее поглощение энергии в колонне дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, которая имеет большую сложность при разделении воды и уксусной кислоты (увеличивается рециркулируемое количество).

По этой причине в настоящем изобретении, поскольку уксусная кислота, содержащаяся в добавляемой воде, подавляет реакцию гидролиза в равновесном состоянии, то неразложившийся метилацетат рециркулируют. Однако огромное преимущество в практике этого способа заключается в том, что энергия для рециркуляции ниже, чем энергия для дегидратации уксусной кислоты, и, что касается энергии для дегидратации уксусной кислоты, не требуется дополнительной энергии по сравнению с обычной энергией извлечения уксусной кислоты.

Как описано выше, настоящий способ может обеспечить эффективный процесс для извлечения почти всего количества побочного метилацетата в виде уксусной кислоты при небольшом увеличении энергетической нагрузки, если это имеет место, путем гидролиза побочного метилацетата, извлекаемого на стадии извлечения уксусной кислоты в способе получения ароматической карбоновой кислоты с добавлением воды, который не увеличивает какой-либо энергетической нагрузки для дополнительной дегидратации, отделяя, извлекая и подвергая рециркуляции только неразложившийся метилацетат для подачи его вновь в реакцию гидролиза.

Другие задачи, признаки и преимущества изобретения станут видны из последующего описания вариантов осуществления изобретения в соединении с сопровождающими чертежами.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 показывает блок-схему последовательности операций способа извлечения реакционного побочного метилацетата в способе получения ароматической карбоновой кислоты из колонны дегидратации-дистилляции уксусной кислоты способом азеотропной дистилляции с азеотропным агентом на стадии извлечения уксуснокислотного растворителя согласно настоящему изобретению, так же как и блок-схему последовательности операций способа извлечения уксусной кислоты способом гидролиза метилацетата согласно настоящему изобретению.

Фигура 2 показывает пример колонны промывания газа высокого давления для отходящего реакционного газа в способе получения ароматической карбоновой кислоты согласно настоящему изобретению.

Фигура 3 показывает график, представляющий зависимость между газожидкостной фазой равновесной смеси метилацетата и метанола и температурой жидкой фазы, относящуюся к настоящему изобретению.

Описание численных обозначений

1 колонна дегидратации-дистилляции уксусной кислоты (азеотропная дистилляция)

2 сборник жидкого конденсата (тип двухфазного разделения)

3 колонна отделения легких компонентов

4 сборник жидкого конденсата

5 колонна отделения метилацетата

6 сборник жидкого конденсата

7 смеситель

8 реактор гидролиза

9 колонна извлечения уксусной кислоты (колонна разделения метилацетата/метанола)

10 сборник жидкого конденсата

11 колонна извлечения метилацетата (экстракционная дистилляция воды)

12 сборник жидкого конденсата

21 колонна промывания уксусной кислотой

22 колонна промывания водой

31 реакционный газ высокого давления

32 отходящий газ, промытый уксусной кислотой

33 уксусная кислота для промывки

34 уксусная кислота после промывки

35 промытый отходящий газ высокого давления

36 вода для промывки

37 циркулирующая промывающая вода

38 отходящая вода после промывки (вода, содержащая уксусную кислоту)

101, 102 уксусная кислота, содержащая воду

103 вода, содержащая уксусную кислоту

104 водный азеотропный поток

105 жидкость орошения азеотропным агентом

106 извлеченная уксусная кислота

107 водный эффлюент

108 жидкость орошения водой

109 дополнительный азеотропный агент

110 жидкий конденсат

111 жидкость орошения

112 жидкость извлекаемого легкого дистиллята

113 отходящая вода (сточная вода)

114 жидкий конденсат

115 жидкость орошения

116 извлекаемая уксусная кислота

117 извлекаемый азеотропный агент

118 исходное сырье гидролиза (вода/метилацетат)

119 гидролизованная жидкость (жидкая смесь продуктов разложения)

120 жидкий конденсат

121 жидкость орошения

122 извлекаемый метилацетат/метанол

123 извлекаемая уксуснокислотная вода

124 жидкий конденсат

125 жидкость орошения

126 извлекаемый метилацетат (циркулирующий метилацетат)

127 метанол-содержащая вода (сточная вода)

128 вода, добавляемая для экстракционной дистилляции

130-134 конденсатор

140-150 насос

Подробное описание изобретения

В способе получения ароматической карбоновой кислоты, где алкилароматический углеводород окисляется в жидкой фазе в уксуснокислотном растворителе, представлен вариант осуществления способа гидролиза побочного метилацетата, который отделяется и извлекается на стадии извлечения уксуснокислотного растворителя, с получением уксусной кислоты и рециркуляцией уксусной кислоты согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи.

То есть способ согласно настоящему изобретению описан ниже со ссылкой на фигуру 1, показывающую блок-схему последовательности операций системы способа на практике. Этот способ настоящего изобретения не ограничивается блок-схемами на фигуре 1, которые только иллюстрируют вариант осуществления настоящего изобретения.

Сначала в последовательном способе получения ароматической карбоновой кислоты жидкие смеси уксусной кислоты и воды, имеющие разные концентрации, выпускают с каждой стадии в системе (стадия реакции окисления, стадия осаждения, стадия разделения, стадия сушки и тому подобное), и каждая секция и аппарат связаны этим. Среди них, за исключением смеси жидкого растворителя, которую непосредственно рециркулируют и повторно используют в реакции получения карбоновой кислоты, оставшийся уксуснокислотный растворитель (водный смешанный раствор) 101, 102 подают, как он есть или после обработки, в колонну дегидратации-дистилляции уксусной кислоты (азеотропная дистилляция) 1 и после удаления воды извлекают в виде извлекаемой уксусной кислоты 106 (около 95 мас.% уксусной кислоты), а затем рециркулируют и повторно используют при получении карбоновой кислоты.

Так как концентрация уксусной кислоты жидкой смеси сильно меняется в зависимости от разных стадий и секций (концентрация уксусной кислоты меняется от около 5 до 85 мас.%), жидкие смеси подаются в колонну дегидратации-дистилляции уксусной кислоты 1 во множестве разных мест в зависимости от концентраций. Обычно жидкие смеси с похожей концентрацией уксусной кислоты совместно подаются через два-четыре места.

Таким образом, на фигуре 1 два сорта смешанных растворов уксусная кислота-вода с разными концентрациями уксусной кислоты, обозначенные как водная уксусная кислота 101 и 102 соответственно, подаются в колонну 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, где водная уксусная кислота дегидратируется в присутствии азеотропного агента, способного к образованию азеотропной смеси. Из нижней части колонны водная уксусная кислота, имеющая низкое содержание воды, удаляется как извлекаемая уксусная кислота 106 (около 95 мас.%), которая направляется для повторного использования для получения ароматической карбоновой кислоты. Из верхней части колонны 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты вода, которая образовала азеотропную смесь с азеотропным агентом, дистиллируется в виде потока пара 104, который конденсируется охлаждением в конденсаторе 130 и затем накапливается сосуде 2 сбора конденсата.

В указанном собирающем сосуде 2 происходит фазовое разделение на раствор азеотропного агента (органическая фаза) и водный раствор (водная фаза). Органическая фаза, содержащая в качестве основного компонента азеотропный агент, которая отделяется в верхнем слое, повторно направляется насосом 141 в верхнюю часть дистилляционной колонны 1 в виде жидкости 105 рециркулирующего азеотропного агента. Часть водного раствора, отделяющегося в нижней части собирающего сосуда 2, направляется насосом 142 в виде водного рециркулирующего раствора 108, и остаток удаляется в виде дистиллированной воды 107. 109 представляет собой дополнительный азеотропный агент, который дополнительно поступает в сосуд 2 сбора конденсата.

Водная уксусная кислота, имеющая наивысшее содержание воды по отношению к другим с более низким содержанием воды, последовательно подается в колонну 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты в порядке от высшего уровня до более низкого уровня верхней части указанной дистилляционной колонны в зависимости от концентрации воды в указанной дистилляционной колонне.

Затем дистиллированная вода 107 подается в колонну 3 отделения легких компонентов, где легкие органические компоненты, такие как небольшое количество растворенного азеотропного агента (около 1 мас.% или менее), метилацетат (несколько мас.%) и подобные, могут образовывать с водой азеотропную смесь, имеющую более низкую температуру кипения, чем вода. Водные легкие органические компоненты удаляются из верхней части в виде дистиллята, конденсируются охлаждением в конденсаторе 131 с образованием жидкого конденсата 110, который накапливается в сосуде 4 сбора конденсата, и извлекаются в виде жидкости 112 извлекаемого легкого конденсата (жидкий конденсат 110 и рециркулирующая жидкость 110 представляют собой один и тот же дистиллят). Из нижней части колонны 3 отделения легких компонентов водный эффлюент 113 удаляется в качестве продукта реакции при получении ароматической карбоновой кислоты, сточной водой с меньшей нагрузкой переработки, или эффективно повторно используется в качестве воды для очистки карбоновой кислоты.

Азеотропный агент, который обычно используется в колонне 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты, включает сложные эфиры, такие как бутилацетат (азеотропная смесь с 28,7 мас.% воды, точка кипения 90,2°C), изобутилацетат (азеотропная смесь с 16,5 мас.% воды, точка кипения 87,4°C) и подобные.

Жидкость 112 извлекаемых легких органических компонентов из колонны 4 сбора конденсата опять подается в колонну дистилляции, колонну 5 извлечения азеотропного агента (колонну отделения уксусной кислоты), и извлекаемый азеотропный агент 117, выходящий из нижней части колонны как жидкий эффлюент, направляется в сосуд 2 сбора конденсата колонны 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты для повторного использования в качестве азеотропного агента для дегидратации. Метилацетат, содержащийся в жидкости 112 извлекаемого легкого дистиллята, дистиллируется и выходит из верхней части колонны, конденсируется охлаждением в конденсаторе 132 с образованием жидкого конденсата 114, который накапливается в сосуде 6 сбора конденсата и извлекается как жидкий дистиллят (извлекаемый метилацетат) 116. 115 представляет собой рециркулирующую жидкость жидкого дистиллята (извлекаемый метилацетат).

Поэтому метилацетат, имеющий более высокую удельную летучесть по сравнению с водой и азеотропным агентом 116, может быть извлечен с высокой концентрацией (не менее чем порядка 90 мас.% метилацетата) из вышеупомянутой системы дистилляции.

При фазовом разделении в сосуде 2 сбора конденсата колонны 1 дегидратации-дистилляции уксусной кислоты коэффициент распределения метилацетата в органической фазе примерно в 4-10 раз по массе выше, чем коэффициент распределения в водной фазе. Поэтому, чтобы снизить концентрацию метилацетата в системе дистилляции, часть жидкости рециркулирующей органической фазы (раствор рециркулирующего азеотропного агента) 107, имеющая высокую концентрацию метилацетата, может быть направлена в колонну 3 отделения легких компонентов или колонну 5 извлечения метилацетата для отделения и извлечения метилацетата из азеотропного агента.

Кроме того, чтобы извлечь метилацетат с высокой концентрацией (не менее чем около 80 мас.%), в вышеописанных примерах применяют две колонны из колонны 3 отделения легких компонентов и колонны 5 извлечения азеотропного агента (колонна отделения метилацетата). Однако также возможно, чтобы функции двух колонн из колонны 3 отделения легких компонентов и колонны 5 извлечения азеотропного агента выполнялись в одной дистилляционной колонне (колонне разделения), где азеотропный агент извлекается как боковой дистиллят дистилляционной колонны (колонны разделения) и метилацетат извлекается как дистиллят верхней части колонны или неконденсированный поток пара верхней части колонны.

Поэтому извлекаемый метилацетат 116, который извлекают посредством указанного способа, может быть использован в качестве исходного сырья для способа гидролиза метилацетата высокой концентрации. В этом случае, как описано выше, настоящий способ извлечения метилацетата высокой концентрации и использования его в качестве исходного сырья для гидролиза может быть предпочтительно применен также к метилацетату, извлекаемому из колонны дегидратации-дистилляции двухкомпонентной системы (системы уксусная кислота-вода).

То есть побочный метилацетат, который является исходным сырьем для гидролиза, в случае колонны дегидратации-дистилляции, где уксусная кислота извлекается как эффлюент, выходящий из нижней части колонны, способом азеотропной дистилляции с азеотропным агентом, способным к образованию азеотропной смеси с водой, предпочтительно является извлекаемым метилацетатом высокой концентрации, который получают из водного метилацетата, содержащегося в эффлюенте, отделяемом в виде водной фазы после фазового разделения жидкой смеси дистиллята из верхней части колонны.

Кроме того, побочный метилацетат, который является исходным сырьем для гидролиза, в случае метилацетата, извлекаемого из колонны дегидратации-дистилляции двухкомпонентной системы (система уксусная кислота-вода), может быть метилацетатом, концентрированным до высокой концентрации (около 90% по массе или более) в способе дистилляции без регулирования содержания воды путем дистилляции.

Далее к извлекаемому метилацетату 116 добавляется вода (содержащая уксусную кислоту вода 103) для гидролиза и в достаточной мере смешивается в миксере 7, а затем подается в реактор 8 гидролиза. В настоящем способе неразложившийся метилацетат (извлекаемый метилацетат 126), извлекаемый в колонне 11 извлечения метилацетата, также направляется в миксер 7 и подается в реакцию гидролиза. Как описано выше, в качестве содержащей уксусную кислоту воды 103 вода, содержащая уксусную кислоту (не выше чем около 30 мас.%), выходящая из каждой секции стадий в производстве ароматической карбоновой кислоты, используется для гидролиза.

Так как метилацетат частично растворяется в воде (растворимость в воде 24% по массе при нормальной температ