Способ и оборудование для обработки отходящих газов на установке получения уксусной кислоты
В заявке описан способ скрубберной очистки отходящего газа, образующегося на установках для производства уксусной кислоты, и необходимое оборудование. Способ включает подачу отходящего газа и уксусной кислоты при минимальной скорости потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, отведение отходящего газа из установки скрубберной очистки, подачу отводимого отходящего газа в установку скрубберной очистки метанолом, очистку в ней отходящего газа метанолом и отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом. А именно, раскрывается способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, при осуществлении которого на установке получения уксусной кислоты образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом. При этом указанный способ эксплуатации системы скрубберной очистки включает следующие стадии: (i) подачу отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа, (ii) подачу отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и (iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока. 16 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к способу скрубберной очистки отходящего газа, образующегося на установках для производства уксусной кислоты, такого как отходящий газ, образующийся на установках производства уксусной кислоты и/или совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида методом карбонилирования метанола в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла группы VIII, а также к оборудованию для указанной очистки.
В промышленном масштабе уксусную кислоту уже много лет получают при карбонилировании метанола монооксидом углерода в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла группы VIII. Обычно монооксид углерода контактирует в реакторе с метанолом в присутствии родиевого или иридиевого, гомогенного или гетерогенного катализатора карбонилирования, йодистого метила и воды. В основном продукт уксусной кислоты можно регенерировать при отведении сырого продукта уксусной кислоты из реактора и отделении продукта уксусной кислоты на одной или более стадиях мгновенного испарения или дистилляции от других компонентов, таких как катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII, йодистый метил, метилацетат и вода.
В процессе производства уксусной кислоты или совместного производства уксусной кислоты и уксусного ангидрида отходящий газ обычно отводят на нескольких стадиях процесса, например, из одного или более реакторов или из стадий дистилляции. Отходящий газ удаляют для поддержания постоянной концентрации нежелательных газообразных побочных продуктов реакции и инертных газов на приемлемом уровне.
В прошлом, чтобы обеспечить стабильность катализатора, высокое давление отходящего газа, образующегося в реакторе карбонилирования, снижали в пригодном диапазоне для поддержания значений парциального давления монооксида углерода в реакторе. Такое снижение высокого давления отходящего газа из реактора позволяет удалять компоненты инертного газа из реактора, и таким образом поддерживать парциальное давление монооксида углерода, однако такое снижение давления оказывает отрицательный эффект на процесс, так как при удалении монооксида углерода из реактора он становится недоступным для реакции. На многих заводах требовалось снижать количество отводимого газа высокого давления практически до нуля в связи с высокой растворимостью и возможным поглощением монооксида углерода и других газов в реакторном растворе. Такая высокая растворимость приводит к удалению газов, предназначенных для дальнейшего взаимодействия, через линию испарения во вторичный реактор и любые избытки можно отводить через систему отходящего газа низкого давления. Это позволяет перекрыть или в значительной степени перекрыть сброс отходящего газа высокого давления в нормальных условиях эксплуатации и в то же время поддерживать адекватное парциальное давление монооксида углерода над реакционным раствором.
Если поток отходящего газа высокого давления отводят из первичного реактора для продувки инертных компонентов из реактора и поддерживают требуемое парциальное давление монооксида углерода в паровом пространстве, обычно поток отходящего газа высокого давления направляют на специализированную абсорбционную установку высокого давления, в которой с использованием ледяной уксусной кислоты удаляют йодистый метил перед отправкой отходящего газа на утилизацию. В прошлом отходящий газ высокого давления пропускали через конденсатор и сборник конденсата обычно для удаления конденсирующегося пара и для возвращения сконденсировавшейся жидкости в реакционную систему. Блок, включающий конденсатор и сборник конденсата, также упрощает получение свободного образца отходящего газа, сконденсированного при высоком давлении, который можно анализировать, чтобы определять в реакторе уровень инертных компонентов в парообразной фазе и парциального давления монооксида углерода.
В еще более ранних разработках отходящий газ высокого давления, удаленный из реакторов карбонилирования метанола, не направляли в абсорбционную установку, а вместо этого подавали в зону разделения испарительного типа в системе получения уксусной кислоты, где реакционную смесь подвергают мгновенному разделению для ускорения возвращения катализатора в реактор и для первого предварительного отделения продукта уксусной кислоты. Таким образом, при подаче отходящего газа высокого давления из реактора происходит его смешивание с отходящим газом низкого давления, образовавшимся из монокосида углерода и других неконденсирующихся газов, которые растворяются в жидкой реакторной среде. Затем смешанный отходящий газ можно пропускать через секцию дистилляции и перед утилизацией направлять его в объединенную систему и/или систему скрубберной очистки отходящего газа низкого давления через верхние конденсаторы. Преимущество заключается в пропускании отходящего газа высокого давления через зону сепарации испарительного типа, что позволяет исключить некоторые элементы оборудования, такие как специализированные системы абсорбционного разделения высокого давления и связанные с ней установки для замораживания и насосы. Кроме того, при пропускании отходящего газа высокого давления через зону сепарации испарительного типа нет необходимости в удалении конденсирующегося пара из отходящего газа высокого давления, при этом можно использовать малый конденсатор и сборник конденсата для удаления конденсатов перед подачей отходящего газа высокого давления в любую аналитическую систему.
Более того, так как давление в зоне разделения испарительного типа ниже давления в реакторе, становится возможным подавать отходящий газ высокого давления в зону разделения испарительного типа через контрольный вентиль для обеспечения контроля потока отходящего газа высокого давления и, следовательно, концентрации инертных газов в реакторном паровом пространстве. В такой схеме нет необходимости повышать давление отходящего газа высокого давления при сжатии.
В другом варианте может возникнуть необходимость направлять отходящий газ высокого давления в процесс, осуществляемый до зоны разделения испарительного типа, однако такая схема требует повышения давления отходящего газа высокого давления. Обычно такое повышение можно обеспечивать при сжатии с использованием турбомашины, для которой требуется, чтобы газ, подлежащий сжатию, содержал малые количества конденсируемых компонентов, и, следовательно, при использовании компрессора для отходящего газа могут потребоваться конденсация и сбор конденсируемого пара, чтобы получить отходящий газ с малыми количествами конденсируемых компонентов.
Точный состав отходящего газа может изменяться в зависимости от используемых специфических условий процесса карбонилирования, но обычно отходящий газ содержит монооксид углерода, инертные газы и газообразные побочные продукты реакции, йод-содержащие соединения, в основном йодистый метил, при этом отходящий газ может содержать низкие уровни метилацетата, уксусной кислоты и воды.
Отходящий газ в основном обрабатывают при скрубберной очистке соответствующим очищающим растворителем для регенерации ценных компонентов, таких как йодистый метил, который в конечном счете можно возвращать в реактор. Обычно очищенный отходящий газ, содержащий инертные газы и газообразные побочные продукты реакции, сжигают. Можно использовать ряд очищающих растворителей, например, уксусную кислоту и метанол. В ходе таких процессов скрубберной очистки йодистый метил абсорбируется в очищающем растворителе, и отходящий газ, содержащий сниженное количество йодистого метила, удаляют из установки скрубберной очистки, обычно в виде верхнего потока.
В патенте US 4241219 описан способ регенерации галоген-содержащих ценных веществ из отводимого газообразного потока, полученного при карбонилировании метилацетата и/или метилового эфира, в ходе скрубберной очистки отводимого газообразного потока с использованием по крайней мере одного из продуктов реакции карбонилирования с температурой кипения выше 100°C, например, уксусной кислоты.
Обычно смеси использованной в качестве очищающего растворителя уксусной кислоты, содержащей абсорбированный йодистый метил, разделяют для регенерации компонентов: уксусной кислоты и йодистого метила. Разделение этих компонентов можно осуществлять по стандартным технологиям, например, с использованием процессов отгонки. Регенерированную уксусную кислоту можно возвращать в систему скрубберной очистки для повторного использования. При необходимости регенерированный йодистый метил можно возвращать в реактор. Таким образом, использование уксусной кислоты в качестве очищающего растворителя характеризуется недостатком, который заключается в необходимости дополнительного оборудования для ее регенерации, что приводит к увеличению капитальных затрат и эксплуатационных расходов для процесса получения уксусной кислоты.
Применение метанола в качестве очищающего растворителя для отходящего газа, образующегося в процессе получения уксусной кислоты, может представлять определенные преимущества по сравнению с уксусной кислоты. Обычно метанол используют в качестве исходного сырья для получения уксусной кислоты, и использованный в качестве очищающего растворителя метанол из установки скрубберной очистки можно напрямую направлять в реактор без предварительной регенерации метанола. В результате можно исключить монтаж оборудования для регенерации метанола и соответствующие капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Процессы скрубберной очистки, в которых используют метанол в качестве очищающего растворителя, описаны, например, в патентах CN 100358610С, CN 1289172С, JP 61058803, WO 2004/080941, CN 1325459С и WO 2009/134332.
В патенте CN 100358610C описан способ регенерации использованных компонентов из отходящего газа, содержащего йодистый метил, при абсорбции метанолом и конденсации отводимого газа для регенерации метанола.
В патенте CN 1289172С описан двухстадийный способ регенерации использованных компонентов из отходящего газа, содержащего йодистый метил, при абсорбции метанолом в абсорбционных колоннах низкого и высокого давления.
В патенте JP 61058803 описан способ регенерации йод-содержащих соединений из сточных газов, полученных в ходе получения уксусной кислоты при противоточном контактировании сточного газа с метанолом.
В заявке WO 2004/080941 описан способ получения уксусной кислоты по гетерогенной каталитической реакции в барботажном колоночном реакторе, и в указанном способе можно использовать операцию абсорбции газа и метанол в качестве абсорбирующей жидкости для отделения пригодных веществ из отходящего газа.
В патенте CN 1325459C описан способ рециркуляции жидких компонентов отходящего газа в процесс получения уксусной кислоты/уксусного ангидрида по реакции карбонилирования, в котором отходящий газ подвергают двухстадийному процессу абсорбции, согласно которому в качестве первого абсорбционного раствора используют одно или более следующих веществ: метилацетат, метанол и уксусная кислота, а в качестве второго абсорбционного раствора используют уксусную кислоту, воду или их смесь.
В заявке WO 2009/134332 описана система карбонилирования метанола, которая включает единственную абсорбционную колонну, предназначенную для обработки отводимого потока газа и удаления из него йодистого метила очищающим растворителем, при этом абсорбционная колонна присоединена к первому и второму источникам очищающих растворителей, из которых подаются различные первый и второй очищающие растворители. Переключающая система включает вентили для поочередной подачи первого или второго очищающих растворителей в абсорбционную колонну.
В условиях нестационарного режима, такого как пуск завода, останов завода или посещение предприятия/нарушение производственного процесса на заводах по производству уксусной кислоты часто происходит ограничивается подача или даже полностью прекращается подача метанола в реактор и/или в установки скрубберной очистки. Такое ограничение является явным недостатком процессов получения уксусной кислоты, в которых используется метанол в качестве очищающего растворителя для отходящего газа. Переключающие системы, описанные в заявке WO 2009/134332, предназначены для подачи различных очищающих растворителей в единственную скрубберную колонну. Хотя применение единой скрубберной колонны может снизить капитальные затраты и эксплуатационные расходы, недостатки применения переключающей системы заключаются в переключении подачи одного очищающего растворителя на подачу другого очищающего растворителя, что приводит к нежелательному смешиванию очищающих растворителей и к проблемам с многочисленными питающими линиями для очищающих растворителей.
В основном эффективность скрубберной очистки отходящего газа растворителем сводится к максимуму при использовании очищающего растворителя, охлажденного перед использованием. В основном очищающий растворитель охлаждают при пропускании растворителя через теплообменную установку, предназначенную для снижения температуры растворителя перед его использованием в установке скрубберной очистки. Применение множества очищающих растворителей с различными физическими свойствами, например, с различными температурами замерзания, в одной и той же установке скрубберной очистки может вызвать определенные проблемы. Например, при атмосферном давлении уксусная кислота замерзает при приблизительно +17°C, в то время как метанол замерзает при приблизительно -98°C. Охлаждение метанола до температуры ниже +17°C, при переключении подачи метанола на подачу уксусной кислоты, может привести к замерзанию уксусной кислоты внутри скрубберной установки, что может привести в общей потере эффективности скрубберной очистки и выбросу йодистого метила в атмосферу. В таких переключающих системах применение специализированных теплообменников для охлаждении каждого из различных очищающих растворителей не позволяет преодолеть проблему, так как скруберная установка и насадки внутри скрубберной установки могут охлаждаться до температуры, близкой к температуре используемого очищающего растворителя.
Предшествующий уровень техники свидетельствует о том, что метанол, использованный для скрубберной очистки отходящего газа, можно удалить из скрубберной установки и перенести в резервуары-накопители/сборники, которые используют для хранения свежего метанола. Обычно, использованные потоки метанола из скрубберных установок содержат значительные уровни йодистого метила. Перемещение таких потоков в резервуары-накопители/сборники для метанола может привести к загрязнению йодистым метилом метанола, подаваемого в скрубберную установку. Если подаваемый метанол загрязнен достаточно высоким уровнем йодистого метила, содержание йодистого метила в отходящем газе, отводимом из скрубберной установки, может превышать пределы, допустимые согласно правилам по охране окружающей среды для выбросов йодистого метила в атмосферу.
В основном поток сырого метанола для процессов получения уксусной кислоты закачивают в реактор из накопителей/сборников для метанола с использованием по крайней мере одного насоса высокого давления, обычно системы насосов высокого давления. Предшествующий уровень техники свидетельствует о том, что использованные потоки метанола можно переносить из скрубберной установки в реактор. Однако, по-видимому, такая схема основана на использовании дополнительного насоса высокого давления или системы насосов высокого давления, одного насоса или системы насосов в основании скрубберной установки, чтобы закачивать потоки использованного метанола из скрубберной установки в реактор, и использовании второго насоса или системы насосов для опорожнения резервуаров-накопителей/сборников для метанола и для закачивания свежего метанола в реактор.
Использованный в данном контексте термин «насос высокого давления» или «насосы высокого давления» означает насосы, обеспечивающие значительно более высокое давление на выходе по сравнению с атмосферным давлением, обычно давление на выходе составляет по крайней мере 20 бар изб., более типично 25 бар изб. В качестве насоса (насосов) высокого давления можно использовать быстроходный нанос (насосы).
Таким образом, существует необходимость в разработке альтернативного способа скрубберной очистки потоков отходящего газа, образующихся в производственных процессах при получении уксусной кислоты, и прежде всего потоков отходящего газа, образующихся в процессах получения уксусной кислоты методом карбонилирования метанола, при этом указанный способ позволяет исключить и по крайней мере ограничить указанные выше недостатки.
Соответственно, в настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока.
Термин «при минимальной скорости потока» уксусной кислоты, использованный в настоящем описании и формуле изобретения, означает скорость потока уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанная скорость является недостаточной для снижения или значительного снижения содержания йодистого метила в отходящем газе, подаваемом в установку скрубберной очистки, и таким образом отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой не подвергается очистке и в нем сохраняется все или в основном все количество йодистого метила. Следовательно, в стационарном режиме для отходящего газа, отводимого из установки получения уксусной кислоты, требуется скрубберная очистка.
Термин «установка скрубберной очистки метанолом», использованный в настоящем описании и формуле изобретения, означает установку скрубберной очистки, сконструированную для подачи в нее метанола, а термин «установка скрубберной очистки уксусной кислотой» означает установку, сконструированную для подачи в нее уксусной кислоты.
Термин «очищенный на скрубберной установке отходящий газ» (далее «очищенный отходящий газ»), использованный в настоящем описании и формуле изобретения, означает отходящий газ, который контактировал с скрубберным растворителем, то есть в зависимости от контекста, метанолом или уксусной кислотой, в установке скрубберной очистки с целью получения отходящего газа с пониженным содержанием йодистого метила.
Термин «использованный метанол», использованный в настоящем описании и формуле изобретения, означает метанол, который был использован для скрубберной очистки отходящего газа с целью получения потока, включающего метанол, содержащий абсорбированный йодистый метил.
Термин «использованная уксусная кислота», использованный в настоящем описании и формуле изобретения, означает уксусную кислоту, которая была использована для скрубберной очистки отходящего газа с целью получения потока, включающего уксусную кислоту, содержащую абсорбированный йодистый метил.
В настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока и указанная уксусная кислота представляет собой весь поток или часть потока уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций, предпочтительно весь поток или часть потока уксусной кислоты, удаляемого из верхней части колонны отделения тяжелых фракций.
В настоящем изобретении предлагается еще один способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока и каждый из потоков: уксусной кислоты и метанола, охлаждают перед подачей на установку скрубберной очистки.
В настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока и по крайней мере часть отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, пропускают через систему сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более операций на производственной установке.
Словосочетание «система сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более операций на производственной установке», использованное в настоящем описании и формуле изобретения, означает, что система сжигания может напрямую обеспечивать теплом производственную операцию или косвенно обеспечивать теплом производственную операцию с помощью теплоносителя, например, обеспечивая процесс теплом с помощью пара.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагаются одна или обе стадии:
(iv) отведение из установки скрубберной очистки метанолом потока использованного метанола и подача потока или части потока в реактор,
(v) отведение из установки скрубберной очистки уксусной кислотой потока, содержащего в основном уксусную кислоту, и подача потока или части потока в колонну отделения легких фракций.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается еще один способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, и по крайней мере часть отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и пропускание по крайней мере части указанной части отходящего газа через систему сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более операций на производственной установке,
(iv) необязательно отведение из установки скрубберной очистки метанолом потока использованного метанола и подача потока или части потока в реактор,
(v) необязательно отведение из установки скрубберной очистки уксусной кислотой потока, содержащего в основном уксусную кислоту, и подача потока или части потока в колонну отделения легких фракций,
где уксусную кислоту подают на установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока.
В настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту подают на установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока и при этом в установку скрубберной очистки метанолом подают дополнительный поток метанола, который подают в нижнюю часть установки скрубберной очистки.
В настоящем изобретении предлагается еще один способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом, причем указанный метанол подают в верхнюю часть установки скрубберной очистки, и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ и потока использованного метанола, и подача в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом дополнительного потока метанола,
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом,
(iv) отведение из установки скрубберной очистки метанолом потока, включающего использованный метанол и свежий метанол, и подача потока или части потока в реактор,
где уксусную кислоту подают на установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока, а метанолом, который подают в верхнюю и нижнюю части установки скрубберной очистки метанолом, является свежий метанол.
В настоящем изобретении предлагается еще один способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом, контактирование в ней отходящего газа и метанола, причем указанный метанол подают в верхнюю часть установки скрубберной очистки, при этом получают очищенный отходящий газ и поток использованного метанола, и подача в нижнюю часть скрубберной очистки метанолом дополнительного потока метанола,
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, и
(iv) отведение из установки скрубберной очистки метанолом использованного метанола и дополнительного метанола в виде объединенного потока, и подача объединенного потока или его части в реактор, предпочтительно с использованием по крайней мере одного насоса высокого давления, наиболее предпочтительно с использованием единой системы насосов высокого давления,
где уксусную кислоту подают на установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока, а метанолом, который подают в верхнюю и нижнюю части установки скрубберной очистки метанолом, является свежий метанол.
В настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, и необязательно пропускание по крайней мере его части через систему сгорания, используемую для обеспечения теплом одной или более операций на производственной установке,
(iv) необязательно отведение из установки скрубберной очистки метанолом потока использованного метанола, и подача этого потока или его части в реактор,
(v) необязательно отведение из установки скрубберной очистки уксусной кислотой потока, содержащего в основном уксусную кислоту, и подача потока или его части в колонну отделения легких фракций, и
(vi) необязательно подача дополнительного потока метанола в установку скрубберной очистки метанолом,
где уксусную кислоту подают на установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока, а метанолом.
В условиях нестационарного состояния эксплуатации на установке скрубберной очистки обычно наблюдается ограниченная доступность метанола или даже такая доступность отсутствует. Минимальная скорость потока уксусной кислоты в нормальных условиях эксплуатации является недостаточной для осуществления скрубберной очистки отходящего газа. Таким образом, в настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты при минимальной скорости потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii') ограничение или полное отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, и
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой и отведение из этой установки очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты.
Предпочтительно на стадии (iii') подача метанола на установку скрубберной очистки метанолом полностью отключена.
Стадии (iii') и (iv') можно осуществлять последовательно или одновременно, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой: перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; после ограничения или отключения подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; или одновременно с ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом. Предпочтительно стадии (iii') и (iv') проводят таким образом, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой либо перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, либо одновременно с ограничением или отключением источника метанола в установку скрубберной очистки метанолом.
В настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты при минимальной скорости потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii') ограничение или полное отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, и
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой и отведение из этой установки очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты,
где на стадии (i) уксусную кислоту получают из одного или более потоков уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций, и на стадии (iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты обеспечивают при добавлении одного или более потоков свежей уксусной кислоты.
Предпочтительно поток использованной уксусной кислоты, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой или его часть направляют в колонну отделения легких фракций.
Стадии (iii') и (iv') можно осуществлять последовательно или одновременно, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой: перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; после ограничения или отключения подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; или одновременно с ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом. Предпочтительно стадии (iii') и (iv') проводят таким образом, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, либо перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, либо одновременно с ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом.
В настоящем изобретении предлагается еще один способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты при минимальной скорости потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом, контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii') отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, и
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой и отведение из этой установки очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты, и необязательно отключение подачи отходящего газа из установки скрубберной очистки уксусной кислотой в установку скрубберной очистки метанолом,
(v') нагревание отходящего газа, отведенного на стадии (iv') до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты.
Предпочтительно подача отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (стадия (iv')) на установку скрубберной очистки метанолом, полностью отключена.
Предпочтительно очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (стадия (iv')), или его часть напрямую направляют на утилизацию, например, при сжигании, таком как сжигание газа на факельной установке.
Стадии (iii') и (iv') можно осуществлять последовательно или одновременно, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой: перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; после ограничения или отключения подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом; или одновременно с ограничением или отключением источника метанола в установку скрубберной очистки метанолом. Предпочтительно стадии (iii') и (iv') проводят таким образом, чтобы повысить скорость потока, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, либо перед ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом, либо одновременно с ограничением или отключением подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом.
В настоящем изобретении предлагается также оборудование для срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, причем указанная производственная установка включает реактор для получения уксусной кислоты, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, где оборудование включает по крайней мере один из следующих аппаратов:
- последовательно соединенные установка для скрубберной очистки уксусной кислотой и установка для скрубберной очистки метанолом,
- установка для скрубберной очистки уксусной кислотой, включающая первое входное отверстие для подачи потока уксусной кислоты, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное отверстие для отведения потока, содержащего уксусную кислоту,
- установка скрубберной очистки метанолом, включающая первое входное отверстие для подачи потока метанола, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, соединенное с первым выходным отверстием установки скрубберной очистки уксусной кислотой, первое выходное отверстие для отведения очищенного отходящего газа и второе выходное для отведения потока использованного метанола, и указанную установку скрубберной очистки метанолом используют для очистки подаваемого отходящего газа метанолом с целью удаления из указанного газа йодистого метила,
и где установка скрубберной очистки уксусной кислотой сконструирована для эксплуатации при минимальной скорости потока уксусной кислоты.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается оборудование, которое дополнительно включает по крайней мере один из следующих аппаратов:
- теплообменная установка, предназначенная для снижения температуры отходящего газа, включающего захваченный метанол и отведенного из установки скрубберной очистки метанолом, и для отделения из него захваченного метанола, причем указанная теплообменная установка присоединена через соединительную линию к установке скрубберной очистки метанолом и предназначена для охлаждения отходящего газа, отводимого из нее,
- нагреватель для нагревания отходящего газа, включающего захваченную уксусную кислоту, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанный нагреватель присоединен через соединительную линию к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки уксусной кислотой и предназначен для нагревания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, и
- нагреватель для нагревания отходящего газа, включающего захваченный метанол, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и необязательно отходящего газа, включающего захваченную уксусную кислоту, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанный нагреватель присоединен через соединительную линию к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом, и необязательно присоединен к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки уксусной кислотой,
- система сжигания, используемая для обеспечения теплом одной или более операций производственного процесса, из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная система сжигания присоединена к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом и предназначена для сжигания отводимого из нее отходящего газа, например, используют котельную установку для образования пара из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом,
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и предназначена для сжигания отходящего газа, отводимого из нее,
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки метанолом и предназначена для сжигания отходящего газа, отводимого из нее, и указанная факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, может представлять собой ту же самую факельную систему, что и система, используемая для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительно предлагается по крайней мере один из следующих аппаратов:
- система насосов высокого давления для подачи объединенного потока использованного метанола и дополнительного метанола, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, в реактор, причем указанная система насосов высокого давления присоединена через соединительную линию к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом, предназначенной для подачи потока, включающего метанол, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и присоединена к питающей системе для подачи метанола в реактор и где указанная система насосов высокого давления включает по крайней мере один насос высокого давления, обычно систему насосов высокого давления.
На фиг. 1 представлена схема оборудования для скрубберной очистки отходящего газа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительно в настоящем изобретении при эксплуатации в нормальном режиме установка для скрубберной очистки метанолом позволяет осуществлять очистку при 100%-ной производительности и в то же время позволяет поддерживать минимальную скорость потока уксусной кислоты, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислоты и таким образом, исключить нестационарные условия на производственной установке, и режим скрубберной очистки можно быстро переключить на уксусную кислоту при увеличении скорости потока уксусной кислоты, направляемого на установку скрубберной очистки уксусной кислотой, до скорости, эффективной для обеспечения очистки отходящего газа, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, в результате которой для отходящего газа, отводимого из нее, не требуется дополнительной скрубберной очистки метанолом.
Более того, при подаче уксусной кислоты при минимальной скорости потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой вспомогательное оборудование, такое как вентили и насосы, будет корректно введено в установленный режим, если наблюдаются нестационарные условия. Следовательно, в случае отключения (нарушения производственного процесса) или останова завода установку скрубберной очистки метанолом можно быстро отключить и продолжать скрубберную очистку отходящего газа с использованием уксусной кислоты (в установке скрубберной очистки уксусной кислотой) и при этом будут исключены различные типы задержек, которые могут наблюдаться в системах переключения, например, задержки за счет переустановки вентилей, или задержки, вызванные сменой насоса низкого давления на насос высокого давления или наоборот. Таким образом, если возникают нестационарные условия, в настоящем изобретении предлагаются упрощенное и более эффективное оборудование для переключения очищающих растворителей.
Как было указано выше, обычно для улучшения эффективности скрубберной очистки метанол охлаждают перед его использованием в установке скрубберной очистки и в основном до температуры ниже температуры замерзания уксусной кислоты. В результате, установка скрубберной очистки метанолом и связанные с ней трубопроводы обычно находятся при достаточно низкой температуре, при которой замерзает уксусная кислота.
Согласно настоящему изобретению, предпочтительно в нестационарных условиях очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, можно направлять в обход установки скрубберной очистки метанолом и тем самым исключить замерзание уксусной кислоты внутри установки скрубберной очистки метанолом. Более того, очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, можно нагревать для предотвращения замерзания уксусной кислоты в трубопроводах, которые используют в нормальном режиме для очищенного отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом.
Кроме того, согласно настоящему изобретению растворители, уксусную кислоту и метанол, подают в различные установки скрубберной очистки, таким образом исключая смешивание двух растворителей при переключении с метанола на уксусную кислоту или наоборот. Такая схема обеспечивает отдельное преимущество по сравнению с применением единой системы установки скрубберной очистки, в которой используется множество растворителей и где естественно наблюдаются периоды времени, когда при смене растворителей происходит подача смесей различных растворителей в установку скрубберной очистки.
С целью улучшения эффективности может быть желательным перенесение использованного очищающего растворителя в резервуар-накопитель для катализатора. Обычно природа материалов, присутствующих в таких резервуарах-накопителях, в основном указывает на нежелательность использования таких резервуаров-накопителей для хранения метанола. Согласно настоящему изобретению маловероятно загрязнение метанолом использованной в качестве очищающего агента уксусной кислоты и, следовательно, ее можно без особых осложнений переносить в резервуары-накопители для катализатора.
Кроме того, согласно настоящему изобретению нет необходимости в дополнительном оборудовании для регенерации уксусной кислоты из использованных потоков уксусной кислоты. Уксусную кислоту можно без осложнений и простым способом регенерировать при перенесении в колонну отделения легких фракций.
Как было указано выше, в предшествующем уровне техники полагают, что потоки использованного метанола можно переносить в резервуары-накопители метанола. Недостатки, связанные с невозможностью эффективной скрубберной очистки отходящего газа из-за нежелательных высоких уровней йодистого метила в потоках использованного в качестве растворителя метанола, можно свести к минимуму согласно настоящему изобретению за счет подачи свежего метанола из одного или более резервуаров-накопителей метанола в реактор через установку скрубберной очистки метанолом.
Более того, согласно настоящему изобретению можно исключить недостатки, связанные с применением двух или более систем насосов высокого давления для подачи метанола в реактор. Предпочтительно, согласно настоящему изобретению можно использовать один насос высокого давления или единую систему насосов высокого давления, например, насос или насосы, присоединенные через соединительную линию к выходному отверстию для отведения потоков использованного метанола из установки скрубберной очистки метанолом.
В настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации системы скрубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты. Более конкретно, в настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации системы скрубберной очистки отходящего газа на производственной установке для получения уксусной кислоты методом карбонилирования метанола монооксидом углерода в присутствии катализатора на основе металла группы VIII, например, по крайней мере одного из металлов: родия и иридия.
Термин «установка получения уксусной кислоты» означает установку, на которой получают по крайней мере уксусную кислоту и которая включает установки, на которых одновременно получают уксусную кислоту и уксусный ангидрид.
В настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока.
Согласно настоящему изобретению установка получения уксусной кислоты включает реактор, секцию регенерации легких фракций, содержащую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом. Обычно используют зону сепарации испарительного типа, расположенную между реактором и секцией регенерации легких фракций. Могут также присутствовать другие реакторы или секции дистилляции. В предшествующем уровне техники известно производственное оборудование для установки получения уксусной кислоты, например, методом карбонилирования метанола и/или его реакционноспособного производного монооксидом углерода в присутствии катализатора на основе металла группы VIII, а также связанные с этим производством операции.
Потоки отходящего газа, образующегося при производстве уксусной кислоты, например, при получении уксусной кислоты, например, методом карбонилирования метанола и/или его реакционноспособного производного монооксидом углерода в присутствии катализатора на основе металла группы VIII, такого как родий и/или иридий, можно получить в установке или в любой части установки получения, например, в одном или более реакторов, в зоне сепарации испарительного типа и в секции регенерации легких фракций. Потоки отходящего газа, полученные в установке или в любой части установки получения уксусной кислоты, можно подвергать скрубберной очистке по настоящему изобретению.
Отходящий газ, отводимый из реактора, обычно называют отходящим газом высокого давления. Отходящий газ, накапливаемый в зоне испарения, в основном направляют в секцию регенерации легких фракций и удаляют из нее. Секция регенерации легких фракций включает колонну отделения легких фракций, секцию конденсаторов, включающую один или более конденсаторов, и емкость разделения фаз (отстойник). Отходящий газ, полученный в секции регенерации легких фракций, может представлять собой отходящий газ, отводимый из секции конденсаторов и/или отводимый из отстойника.
Отходящий газ, полученный из секции регенерации легких фракций, обычно называют отходящим газом низкого давления.
Потоки отходящего газа высокого давления и отходящего газа низкого давления можно объединять, при этом получают отходящий газ низкого давления.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения отходящим газом, предназначенным для скрубберной очистки, является отходящий газ низкого давления.
В отходящем газе присутствует йодистый метил, обычно в виде захваченного и/или испарившегося йодистого метила.
Отходящий газ, предназначенный для скрубберной очистки по настоящему изобретению, может изменяться в широком интервале по содержанию в нем йодистого метила, например, йодистый метил может присутствовать в отходящем газе в количестве от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 20 мол. %.
Кроме йодистого метила отходящий газ может включать один или более неконденсирующихся компонентов, например, монооксид углерода, инертные газы, такие как азот, и побочные газообразные продукты реакции, такие как водород, диоксид углерода и метан. Отходящий газ может также содержать по крайней мере один из следующих компонентов: уксусную кислоту, метилацетат и воду.
Секция регенерации легких фракций выполняет двойную функцию: очистку сырой уксусной кислоты и рециркуляцию йодистого метила и метилацетата в реактор.
Термин «колонна отделения легких фракций», использованный в настоящем описании и в формуле изобретения, означает дистилляционную колонну, которая отделяет продукт, сырую уксусную кислоту (полученную в реакторе карбонилирования или из зоны испарения) от легких фракций, йодистого метила и метилацетата. Таким образом, колонна отделения легких фракций для использования в настоящем изобретении включает дистилляционные колонны, известные в уровне техники как «дистилляционные колонны для отделения легких фракций» и «объединенные дистилляционные колонны для отделения легких фракций и осушки». Объединенные дистилляционные колонны для отделения легких фракций и осушки представляют собой колонну отделения легких фракций, в которой из указанного выше продукта сырой уксусной кислоты отделяют воду, и таким образом получают высушенный продукт уксусной кислоты.
Обычно поток, подаваемый в колонну отделения легких фракций, представляет собой парообразный поток, включающий уксусную кислоту, воду, монооксид углерода, метилацетат и йодистый метил.
Обычно парообразный поток образуется в зоне испарения. Функция зоны испарения заключается в разделении жидкой реакционной композиции (i) на парообразную фракцию, содержащую воду, продукт уксусной кислоты, метилацетат и йодистый метил, которую затем направляют в колонну отделения легких фракций, и (ii) на жидкую фракцию, включающую катализатор. Жидкую фракцию можно направлять через рециркуляционную систему в реактор.
В колонне отделения легких фракций высококипящую уксусную кислоту отделяют от низкокипящих компонентов, таких как йодистый метил и метилацетат.
Условия и конструкция, при которых эксплуатируют колонну отделения легких фракций, не являются определяющими для настоящего изобретения, при условии, что достигается отделение уксусной кислоты от йодистого метила и метилацетата. Соответственно, колонна отделения легких фракций может включать вплоть до 40 теоретических тарелок (ступеней сепарации). Колонну можно эксплуатировать при любом пригодном давлении, например, при давлении в верхней части колонны от 1,0 до 3,0 бар изб., обычно от 1,0 до 2,5 бар изб., и при давлении в основании колонны от 1,2 до 3,8 бар изб., обычно от 1,2 до 3,5 бар изб. Температура эксплуатации колонны отделения легких фракций зависит от ряда факторов, включая состав питающего потока, верхних и нижних потоков и давления эксплуатации. Типичная температура в нижней части колонны может находиться в интервале от 125°C до 180°C, а типичная температура в верхней части колоны может находится в интервале от 105°C до 140°C.
В основном, из колонны отделения легких фракций удаляют по крайней мере два потока, поток, включающий продукт уксусной кислоты, и поток из верхней части колонны, парообразную фракцию, включающую йодистый метил, метилацетат, воду, уксусную кислоту и монооксид углерода.
Поток продукта уксусной кислоты можно удалить из любого пригодного участка колонны отделения легких фракций, например, ниже зоны питания или в виде жидкости или пара из нижней части колонны.
Поток продукта уксусной кислоты, отводимый из колонны отделения легких фракций, при необходимости можно высушивать, например, в колонне осушки. Отдельная колонна осушки в основном не требуется, если колонна отделения легких фракций представляет собой объединенные дистилляционную колонну для отделения легких фракций и колонну осушки.
Отделенную воду можно направлять через рециркуляционную систему в реактор и/или ее можно удалить из процесса.
Затем высушенную уксусную кислоту можно подавать в колонную отделения тяжелых фракций, в которой из высушенной уксусной кислоты отделяют побочный продукт, пропионовую кислоту. Высушенную кислоту можно отводить из колонны отделения тяжелых фракций в виде бокового погона. Дополнительные потоки, включающие уксусную кислоту, можно удалить из колонны отделения тяжелых фракций, например, в виде потоков уксусной кислоты, удаленных из верхней части колонны.
Вторая часть секции регенерации легких фракций включает секцию конденсаторов, включающую один или более конденсаторов и/или холодильников для конденсации верхней парообразной фракции из колонны отделения легких фракций, при этом получают жидкую фракцию. Можно использовать любой известный приемлемый метод для конденсации верхней парообразной фракции с образованием жидкой фазы, однако обычно такая конденсация достигается при охлаждении с использованием, например, по крайней мере одного теплообменника.
В теплообменник (теплообменники) можно подавать воду в качестве охлаждающей среды.
Указанные компоненты паровой фракции из верхней части колонны отделения легких фракций, которые не конденсируются, например, монооксид углерода, диоксид углерода, инертные газы, побочные газообразные продукты реакции удаляют из секции конденсатора в виде потока отходящего газа. Поток указанного отходящего газа содержит йодистый метил, присутствующий в виде захваченного йодистого метила и/или испаренного йодистого метила, а также обычно содержит некоторое количество метилацетата и воды.
Жидкая фракция из секции конденсатора в основном содержит метилацетат, йодистый метил, воду и уксусную кислоту, но может также содержать захваченные или растворенные газообразные компоненты, такие как монооксид углерода, диоксид углерода и инертные газы.
Жидкую фракцию из секции конденсатора можно направлять в отстойник, где она разделяется на два слоя: нижний (органический) слой, содержащий йодистый метил и метилацетат, и верхний (водный) слой, содержащий воду.
Отходящий газ можно отводить также и из отстойника.
Уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой. Специалисту в данной области техники понятно, что уксусная кислота, пригодная для использования в установке скрубберной очистки, в основном содержит уксусную кислоту, при этом подразумевается, что она содержит по крайней мере 90% уксусной кислоты. Таким образом уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой обычно представляет собой безводную (содержание воды 1 мас. % или менее) кислоту и в основном не содержит йодистый метил (обычно менее 100 част./млн).
Соответственно, уксусную кислоту, подаваемую в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, получают из одного или более источников (продуктов) свежей уксусной кислоты, потоков уксусной кислоты из колонны отделения легких фракций, например, комбинированной колонны для осушки и отделения легких фракций, а также потоков уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций. Обычно свежую уксусную кислоту подают из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения свежей уксусной кислоты.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой с минимальной скоростью потока, представляет собой весь или часть потока уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций, например, весь или часть потока уксусной кислоты, отводимого в виде верхнего потока колонны отделения тяжелых фракций. Соответственно, вся уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой с минимальной скоростью потока, представляет собой весь или часть потока уксусной кислоты, отводимого в виде верхнего потока колонны отделения тяжелых фракций.
В другом варианте и/или дополнительно уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, может представлять собой весь или часть потока уксусной кислоты, отводимого в виде потока бокового погона из колонны отделения тяжелых фракций.
Уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, может представлять собой весь или часть потоков уксусной кислоты, отводимых из колонны отделения тяжелых фракций в виде верхнего потока, потока бокового погона или их смесей.
В нормальном режиме эксплуатации метанол направляют в установку скрубберной очистки метанолом и используют для очистки отходящего газа с целью удаления из него йодистого метила. Специалисту в данной области техники понятно, что метанол, пригодный для использования в системе скрубберной очистки метанолом, в основном содержит метанол, при этом подразумевается, что он содержит по крайней мере 90% метанола. Таким образом, пригодный метанол, подаваемый в установку скрубберной очистки метанолом, может представлять собой свежий метанол. Обычно свежий метанол подают из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения свежего метанола.
Обычно эффективность скрубберной очистки повышается при понижении температуры. Таким образом, в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается дополнительная стадия охлаждения одного или обоих очищающих агентов, т.е. уксусной кислоты и метанола, перед их подачей в установку скрубберной очистки. Предпочтительно каждый очищающий агент, т.е. уксусную кислоту и метанол, охлаждают перед их использованием в системе скрубберной очистки. Соответственно, охлаждение уксусной кислоты и метанола можно проводить с использованием одного или более теплообменников.
Соответственно, уксусную кислоту, подаваемую в установку скрубберной очистки, охлаждают до температуры в диапазоне приблизительно от 18°C приблизительно до 50°C.
Соответственно, метанол, подаваемый в установку скрубберной очистки, охлаждают до температуры в диапазоне приблизительно от 5°C приблизительно до 20°C.
Согласно настоящему изобретению в стационарном режиме уксусную кислоту непрерывно подают в установку скрубберной очистки уксусной кислотой с минимальной скоростью потока. Как описано выше, минимальная скорость потока уксусной кислоты обозначает скорость потока уксусной кислоты, которая неэффективна для достижения требуемого уровня удаления йодистого метила из отходящего газа, пропускаемого через установку скрубберной очистки уксусной кислотой, и таким образом в отходящем газе, отводимом из системы скрубберной очистки, сохраняется все или в основном все количество йодистого метила. Следовательно, в настоящем изобретении в стационарном режиме установку скрубберной очистки метанолом конструируют и эксплуатируют таким образом, чтобы обеспечить очистку при 100%-ной мощности с учетом состава композиции отходящего газа, подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой.
Соответственно, минимальную скорость потока уксусной кислоты выбирают таким образом, чтобы в стационарном режиме в отходящем газе, отводимом из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, сохранялась большая часть йодистого метила, например, в отходящем газе, отводимом из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, обычно сохраняется более половины первоначального количества йодистого метила, например, по крайней мере 60% или по крайней мере 70%, или по крайней мере 80%, или по крайней мере 90% в расчете на первоначальное количество йодистого метила. В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения в отходящем газе, отводимом из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, сохраняется по крайней мере приблизительно 99%, например, по крайней мере приблизительно 99,9% исходного количества йодистого метила.
Соответственно, минимальную скорость потока уксусной кислоты выбирают таким образом, чтобы содержание йодистого метила в отходящем газе снижалось в установке скрубберной очистки уксусной кислотой до количества, которое составляет менее половины от первоначального содержания йодистого метила, например, менее 40% или менее 30%, или менее 20%, или менее 10% в расчете на исходное количество йодистого метила. В одном конкретном варианте минимальную скорость потока уксусной кислоты выбирают таким образом, чтобы содержание йодистого метила в отходящем газе снижалось в установке скрубберной очистки уксусной кислотой приблизительно на 1% или менее, например, приблизительно на 0,1% или менее.
Соответственно, минимальная скорость потока уксусной кислоты может составлять приблизительно от 1% приблизительно до 25%, например, приблизительно от 3% приблизительно до 18% от скорости потока уксусной кислоты, достаточной для обеспечения очистки при 100%-ной мощности.
Соответственно, соотношение минимальной скорости потока уксусной кислоты и скорости потока метанола находится в диапазоне от 1:3 до 20, например, в диапазоне от 1:4 до 10.
Минимальная скорость потока уксусной кислоты может изменяться при использовании той или иной установки получения уксусной кислоты и зависеть от конкретной конструкции установки скрубберной очистки уксусной кислотой и производственной мощности завода. Минимальная скорость потока уксусной кислоты представляет собой скорость потока, которая обеспечивает постоянное присутствие жидких оросителей внутри установки скрубберной очистки, заполненной уксусной кислотой, и поддерживает минимальный поток через насадку и/или тарелки внутри установки скрубберной очистки. Соответственно, минимальная скорость потока уксусной кислоты может представлять собой скорость потока, которая обеспечивает минимальный уровень смачивания насадки или тарелок внутри установки скрубберной очистки уксусной кислотой. Скорость потока материала, такого как уксусная кислота, которая необходима для обеспечения минимального уровня смачивания насадки или тарелок внутри установки скрубберной очистки может определить специалист в данной области техники, руководствуясь, например, правилом Глитч (Glitsch's rule), как описано, например, в книге Henry Z Kister, 'Distillation Design', 511-515, изд. McGraw-Hill (1992).
Соответственно, для установок получения уксусной кислоты с мощностью от 600 кт/год до 1000 кт/год, минимальная скорость потока уксусной кислоты может находиться в диапазоне приблизительно от 1 т/ч приблизительно до 10 т/ч, например, приблизительно от 3 т/ч приблизительно до 7 т/ч.
В стационарном режиме уксусную кислоту, подаваемую в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, отводят из установки скрубберной очистки в виде потока, который в основном содержит уксусную кислоту. Зону, из которой уксусную кислоту отводят из установки скрубберной очистки, можно изменять. Поток уксусной кислоты или по крайней мере его часть можно отводить из установки скрубберной очистки или из конечной ступени разделения (контакта пар/жидкость) или ниже нее, или в другом варианте можно отводить в виде потока бокового погона установки скрубберной очистки.
Соответственно, поток уксусной кислоты, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, или его часть подают в колонну отделения легких фракций. Предпочтительно весь поток уксусной кислоты, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, подают в колонну отделения легких фракций. Таким образом, в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается дополнительная стадия отведения потока из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, содержащего в основном уксусную кислоту, и подача указанного потока или его части в колонну отделения легких фракций. Предпочтительно колонна отделения легких фракций представляет собой комбинированную колонну для осушки и отделения легких фракций.
Поток уксусной кислоты, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, можно подавать в любую зону колонны отделения легких фракций, но предпочтительно его подают в нижнюю часть колонны, например, в зону разделения испарительного типа или ниже нее в колонне.
В стационарном режиме в отходящем газе, отводимом из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, сохраняется или считается, что сохраняется все или в основном все исходное количество йодистого метила и в связи с этим его направляют на стадию скрубберной очистки. Отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, подают в установку скрубберной очистки метанолом, где он контактирует с метанолом для снижения содержания йодистого метила в составе газа. Метанол, подаваемый в установку скрубберной очистки метанолом для очистки отходящего газа, стекает вниз через насадку или тарелки внутри установки скрубберной очистки и контактирует с противоточным отходящим газом, и удаляет из него йодистый метил. Специалисту в данной области техники понятно, что для эффективной очистки метанол следует подавать через верхнюю часть установки скрубберной очистки, наиболее предпочтительно его подавать в участке, расположенном выше верхней тарелки или выше насадок в установке скрубберной очистки. Поток использованного метанола, содержащий метанол и абсорбированный йодистый метил, отводят из установки скрубберной очистки. Таким образом некоторые или все варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно включают стадию отведения потока использованного метанола из установки скрубберной очистки метанолом и подачу потока использованного метанола или его части в реактор. Соответственно, поток использованного метанола отводят из основания или зоны, расположенной вблизи основания установки скрубберной очистки метанолом.
В настоящем описании и в формуле изобретения термины подача потока использованного метанола и/или потоков, содержащих поток использованного метанола, а также части указанных потоков в реактор, включают подачу указанных потоков напрямую или косвенно в любой реактор или секцию установки получения уксусной кислоты, где происходит карбонилирование метанола.
Контактирование отходящего газа с метанолом в установке скрубберной очистки метанолом обеспечивает эффективное удаление йодистого метила из отходящего газа, при этом йодистый метил может быть практически полностью удален из отходящего газа, например, до уровня приблизительно 100 об. част./млн или менее, например, приблизительно 35 об. част./млн или менее.
Очищенный отходящий газ отводят из установки скрубберной очистки метанолом обычно в виде верхнего потока. Очищенный отходящий газ можно утилизировать, например, при его сжигании. Однако в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения очищенный отходящий газ из установки скрубберной очистки метанолом или его часть пропускают напрямую или косвенно, при необходимости напрямую через систему сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более технологических операций на производственной установке, например, для получения пара.
Как описано выше, для проведения очистки в общем случае желательно подавать метанол через верхнюю часть установки скрубберной очистки. Однако в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения в установку скрубберной очистки метанолом подают дополнительный метанол. Указанный дополнительный метанол не предназначен для осуществления очистки. Таким образом, дополнительный метанол подают в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом. Соответственно, дополнительный метанол, подаваемый в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом, можно подавать в основание или вблизи основания установки скрубберной очистки метанолом, предпочтительно ниже входного отверстия отходящего газа.
Соответственно, подачу метанола, например, свежего метанола можно разделить, при этом первую часть метанола подавать в верхнюю часть установки скрубберной очистки метанолом, а вторую часть метанола в нижнюю часть указанной установки.
Предпочтительно, чтобы метанол, подаваемый в одну или обе, предпочтительно в обе, верхнюю и нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом, представлял собой свежий метанол. Свежий метанол можно подавать из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения свежего метанола.
Дополнительный метанол и поток использованного метанола можно отводить из установки скрубберной очистки метанолом в виде объединенного потока. Объединенный поток или его часть можно направлять в реактор, предпочтительно с использованием по крайней мере одного насоса высокого давления, в основном с использованием единой системы насосов высокого давления.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения свежий метанол подают в обе, в верхнюю и в нижнюю части установки скрубберной очистки метанолом, а объединенный поток использованного метанола и свежего метанола, отводят из установки скрубберной очистки и объединенный поток или его часть направляют в реактор, с использованием по крайней мере одного насоса высокого давления, предпочтительно с использованием единой системы насосов высокого давления.
В другом варианте и/или дополнительно, поток подаваемого свежего метанола, например, из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения метанола, разделяют, и первую часть метанола подают в установку скрубберной очистки метанолом для очистки отходящего газа, а вторую часть метанола объединяют с потоком использованного метанола, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом. Таким образом, в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения метанол, подаваемый в установку скрубберной очистки метанолом на стадии (ii) представляет собой первую часть подаваемого свежего метанола, а вторую часть подаваемого свежего метанола объединяют с потоком использованного метанола, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и объединенный поток или его часть направляют в реактор. Предпочтительно свежий метанол подают из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения свежего метанола. Кроме того, объединенный поток или его часть можно направлять в реактор, с использованием одного насоса высокого давления или единой системы насосов высокого давления для перекачивания всего или части объединенного потока в реактор.
Обычно в нестационарном режиме эксплуатации доступность метанола, используемого для очистки, ограничена или даже полностью отсутствует. Настоящее изобретение позволяет продолжать эффективную очистку отходящего газа даже несмотря на отсутствие метанола за счет повышения скорости потока уксусной кислоты в установке скрубберной очитки уксусной кислотой от минимальной скорости потока до скорости потока при 100%-ной мощности. Таким образом, в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения для этого предлагаются дополнительные стадии:
(iii') ограничение или полное отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом,
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой и отведение из этой установки очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается также способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, на которой образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты с минимальной скоростью потока в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом, контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ,
(iii') снижение или полное отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом,
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой, и отведение из нее очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты.
Предпочтительно на стадии (iii') подача метанола на установку скрубберной очистки метанолом полностью отключена.
На стадии (iv') скорость потока уксусной кислоты увеличивают от минимальной скорости потока до скорости, обеспечивающей эффективную очистку отходящего газа, т.е. содержание йодистого метила в нем снижается и уменьшается до такого уровня, что дальнейшая очистка метанолом не требуется. Предпочтительно скорость потока уксусной кислоты в установке скрубберной очистки уксусной кислотой повышают таким образом, чтобы отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки содержал йодистый метил в количестве приблизительно 100 об. част./млн или менее, например, приблизительно 35 об. част./млн или менее.
Соответственно, для установок получения уксусной кислоты с производительностью от 600 кт/год до 1000 кт/год, скорости потока уксусной кислоты можно повысить приблизительно от 10 т/ч до 45 т/ч, например, приблизительно от 15 т/ч повысить приблизительно до 37 т/ч.
Дополнительную уксусную кислоту, необходимую для повышения скорости потока уксусной кислоты, можно подавать из одного или более источников. Пригодные источники уксусной кислоты включают источник свежей уксусной кислоты, один или более потоков уксусной кислоты из колонны отделения легких фракций, один или более потоков уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций и их смеси. В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения уксусная кислота, используемая на стадии (iv'), представляет собой смесь свежей уксусной кислоты и одного или более потоков уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций. В предпочтительном варианте уксусная кислота, подаваемая в установку скрубберной очистки уксусной кислотой на стадии (iv'), представляет собой поток уксусной кислоты, отводимой из колонны отделения тяжелых фракций в виде верхнего потока, потока бокового погона или их смеси вместе со свежей уксусной кислотой.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения для стадии (i) уксусную кислоту получают из одного или более потоков уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций, и на стадии (iv') повышение скорости потока уксусной кислоты обеспечивают за счет дополнительного одного или более потоков свежей уксусной кислоты.
Соответственно, на стадии (iv') поток использованной уксусной кислоты отводят из установки скрубберной очистки из конечной тарелки (контакта пар/жидкость) или ниже нее. Однако в другом варианте и/или дополнительно поток использованной уксусной кислоты можно отводить из установки скрубберной очистки, например, в виде потока бокового погона.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения поток использованной уксусной кислоты или его часть, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, направляют по крайней мере в одну колонну отделения легких фракций и один или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения уксусной кислоты.
Поток использованной уксусной кислоты, отводимый на стадии (iv'), можно подавать в колонну отделения легких фракций на уровне любой тарелки в колонне, но предпочтительно подают в нижнюю часть колонны, например, в зоне подачи питающего потока из реактора или из зоны разделения испарительного типа (далее зона испарения) или ниже этих зон в колонне. В колонне отделения легких фракций поток использованной уксусной кислоты разделяется на поток уксусной кислоты и поток йодистого метила, и отделенную уксусную кислоту можно удалить из колонны отделения легких фракций, например, ниже зоны подачи питающего потока, из зоны разделения испарительного типа или, если зону испарительного типа не используют, ниже зоны подачи питающего потока из реактора. Уксусную кислоту, удаленную из колонны отделения легких фракций, можно дополнительно очистить в ходе одной или более стадий дистилляции. Йодистый метил можно удалить из колонны отделения легких фракций в виде верхнего потока и, в конечном счете, вернуть в реактор.
Соответственно, на стадии (iii') поток метанола на установку скрубберной очистки метанолом полностью отключен. В вариантах, где дополнительный поток метанола подают в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом, указанную подачу можно продолжать. Соответственно, однако, этот поток ограничен или полностью отключен, предпочтительно полностью отключен.
Стадии (iii') и (iv') можно выполнять последовательно, при этом стадия (iii') может предшествовать стадии (iv') или стадия (iv') может предшествовать стадии (iii'). В другом варианте стадии (iii') и (iv') можно проводить одновременно.
Предпочтительно в стационарном режиме очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, пропускают через систему сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более технологических операций на производственной установке. Однако в нестационарном режиме, когда отходящий газ очищают уксусной кислотой, а не метанолом, отходящий газ предпочтительно утилизировать. Таким образом, соответственно, отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, направляют на утилизацию, например, при сжигании, таком как сжигание газа на факельной установке.
Таким образом, очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, можно направлять в установку скрубберной очистки метанолом, отводить из нее и указанный поток отходящего газа или его часть направлять на утилизацию, например, при сжигании, таком как сжигание газа на факельной установке.
Однако целесообразно очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой на стадии (iv'), не направлять в установку скрубберной очистки метанолом, а вместо этого напрямую направлять на утилизацию из установки скрубберной очистки уксусной кислотой. Таким образом в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения подача отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (стадия (iv')), в установку скрубберной очистки метанолом полностью отключена, и отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, или его часть можно направить или предпочтительно напрямую направить на утилизацию, например, при сжигании, таком как сжигание газа на факельной установке.
В основном очищенный отходящий газ может содержать небольшое количество захваченного очищающего растворителя, что означает очищающий растворитель, который переносится с верхним потоком из установки скрубберной очистки вместе с отходящим газом, проходящим через установку скрубберной очистки, причем обычно указанный очищающий растворитель переносится верхним потоком в виде пара, образующегося внутри установки скрубберной очистки, однако некоторое количество очищающего растворителя может переноситься отходящим газом в виде капель. Удаление захваченного растворителя можно проводить при охлаждении отходящего газа, отводимого из верхней части установки скрубберной очистки. Соответственно, охлаждение отходящего газа можно проводить таким образом, чтобы отходящий газ охлаждался до или ниже температуры, при которой очищающий растворитель конденсируется из отходящего газа. Согласно настоящему изобретению в стационарном режиме метанол, используемый в качестве очищающего растворителя, и газ в газоотводных линиях и/или линиях верхнего потока из установки скрубберной очистки метанолом можно охладить до температуры ниже приблизительно 17°C. Соответственно, согласно настоящему изобретению в нестационарном режиме отходящий газ, очищенный уксусной кислотой, направляется на утилизацию по указанным газоотводным линиям. Для предотвращения замерзания уксусной кислоты в газоотводных линиях предпочтительно перед утилизацией очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, содержащий захваченную уксусную кислоту, нагревают до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты. Таким образом в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается дополнительная стадия:
(v') нагревание отходящего газа, отведенного на стадии (iv'), до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты.
Соответственно, отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, нагревают до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты, используя один или более теплообменников, и затем направляют на утилизацию, например, при сжигании.
Если отходящий газ отводят из установки скрубберной очистки уксусной кислотой при атмосферном давлении или давлении близком к нему, то его целесообразно нагреть до температуры выше приблизительно 16,7°C, при этом операцию можно также проводить при давлении выше атмосферного или даже ниже атмосферного, предпочтительно при давлении в диапазоне от 0 до 5 бар изб., причем температуру, до которой следует нагреть отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, необходимо соответствующим образом скорректировать, чтобы предотвратить замерзание уксусной кислоты.
После восстановления стационарного режима и метанол становится доступным для скрубберной очистки и очистку отходящего газа можно переключить с очистки уксусной кислотой снова на очистку метанолом, при этом скорость потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, снижают до минимальной, возобновляют подачу метанола в установку скрубберной очистки метанолом, отводят отходящий газ из установки скрубберной очистки уксусной кислотой и при контактировании отводимого отходящего газа с метанолом в установке скрубберной очистки метанолом получают очищенный отходящий газ. Последовательность переключения очистки уксусной кислотой на очистку метанолом проводят таким образом, чтобы на утилизацию не поступал отходящий газ, неочищенный уксусной кислотой или метанолом, и в предпочтительном варианте метанол подают в установку скрубберной очистки метанолом и отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, направляют в установку скрубберной очистки метанолом перед снижением скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, до минимальной скорости потока.
Соответственно, отходящий газ, подлежащий очистке согласно настоящему изобретению, представляет собой отходящий газ, содержащий йодистый метил, который образуется в установке получения уксусной кислоты, где происходит карбонилирование метанола монооксидом углерода в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла группы VIII и йодистого метила, при этом получают уксусную кислоту. Способы и катализаторы на основе металла группы VIII для карбонилирования метанола хорошо известны.
Процесс карбонилирования можно проводить в виде гомогенно процесса или в виде гетерогенного процесса.
Соответственно, в гетерогенном процессе карбонилирования катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII, такого как родий и/или иридий, наносят на инертную подложку, такую как углерод и активированный уголь. Необязательно катализатор может содержать также по крайней мере один металл-промотор. Пригодные металлы-промоторы включают рутений, железо, никель, литий и кобальт. Метанол можно подавать в реактор в жидком и/или газообразном виде. Йодистый метил и необязательно воду подают в реактор предпочтительно в жидком виде.
Соответственно, в гомогенном жидкофазном процессе карбонилирования используют жидкую реакционную композицию, содержащую катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII, йодистый метил, метилацетат и воду.
Соответственно, катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII в жидкой реакционной композиции представляет собой иридий- и/или родийсодержащее соединение, растворимое в жидкой реакционной композиции. Катализатор карбонилирования на основе иридия и/или родия можно добавлять в жидкую реакционную композицию в любой пригодной форме, которая растворяется в жидкой реакционной композиции или его можно превратить в растворимую форму.
Примеры пригодных иридийсодержащих соединений, которые можно использовать в жидкой реакционной композиции, включают IrCl3, IrI3, IrBr3, [Ir(CO)2I]2, [Ir(СО)2Cl]2, [Ir(CO)2Br]2, [Ir(CO)2I2]-, [Ir(CO)2Br2]-, [Ir(СО)2I2]-, [Ir(СН3)I3(СО)2]-, Ir4(CO)12, IrCl3⋅4H2O, IrBr3⋅4H2O, Ir3(CO)12, металлический иридий, Ir2O3, IrO2, Ir(acac)(CO)2, Ir(acac)3, ацетат иридия, [Ir3O(OAc)6(Н2O)3][OAc] и гексахлориридиевую кислоту [H2IrCl6], предпочтительными являются комплексы иридия, несодержащие хлор, такие как ацетаты, оксалаты и ацетоацетаты.
Соответственно, концентрация иридиевого катализатора в жидкой реакционной композиции находится в диапазоне от 100 част./млн до 6000 част./млн в расчете на массу иридия.
Примеры пригодных родийсодержащих соединений, которые можно использовать в жидкой реакционной композиции, включают [Rh(CO)2Cl]2, [Rh(CO)2I]2, [Rh(Cod)Cl]2, хлорид родия (III), тригидрат хлорида родия (III), бромид родия (III), иодид родия (III), ацетат родия (III), дикарбонилацетилацетонат родия, RhCl3(PPh3)3 и RhCl(CO)(PPh3)2.
Соответственно, концентрация родиевого катализатора в жидкой реакционной композиции находится в диапазоне от 1 част./млн до предела его растворимости в реакционной смеси и/или системе регенерации продукта, и обычно находится в диапазоне от 10 част./млн до 1500 част./млн в расчете на массу родия.
Если катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII представляет собой иридиевый катализатор карбонилирования, то жидкая реакционная композиция может необязательно содержать промотор, выбранный из группы, включающей рутений, осмий и рений.
Если катализатор карбонилирования на основе металла группы VIII представляет собой родиевый катализатор карбонилирования, жидкая реакционная композиция может необязательно содержать промотор, выбранный из щелочных металлов и/или органического иодида, такого как иодид четвертичного аммония. Предпочтительным промотором является иодид лития.
Концентрация метилацетата в жидкой реакционной композиции для карбонилирования с использованием родиевого катализатора находится, соответственно, в диапазоне от 0,1 мас. % до 70 мас. %, а для карбонилирования с использованием иридиевого катализатора находится, соответственно, в диапазоне от 1 мас. % до 70 мас. %.
В жидкой реакционной композиции присутствует вода. Вода образуется in situ в жидкой реакционной композиции в ходе реакции этерификации между метанолом и продуктом уксусной кислоты. Дополнительное количество воды можно подавать в реактор для карбонилирования вместе с другими компонентами жидкой реакционной композиции или отдельно от них. Предпочтительно концентрация воды в жидкой реакционной композиции находится в диапазоне от 0,1 мас. % до 15 мас. %, более предпочтительно в диапазоне от 1 мас. % до 15 мас. %.
Концентрация йодистого метила, используемого в жидкой реакционной композиции, предпочтительно находится в диапазоне от 1 мас. % до 20 мас. %.
В жидкой реакционной композиции можно использовать растворитель, предпочтительно уксусную кислоту.
Для проведения реакции карбонилирования используют монооксид углерода. Монооксид углерода может быть в основном в чистой форме или может содержать примеси, такие как диоксид углерода, метан, азот, водород и инертные газы.
Соответственно, парциальное давление монооксида углерода находится в диапазоне приблизительно от 1 бар приблизительно до 70 бар, например, в диапазоне приблизительно от 1 бар приблизительно до 35 бар.
Соответственно, реакцию карбонилирования проводят при абсолютном давлении в диапазоне приблизительно от 10 бар изб. приблизительно до 100 бар изб.
Соответственно, реакцию карбонилирования проводят при температуре в диапазоне приблизительно от 100°C приблизительно до 300°C.
Процесс карбонилирования можно осуществлять либо в виде периодического, либо непрерывного процесса, предпочтительно в виде непрерывного процесса.
В настоящем изобретении предлагается также оборудование для срубберной очистки отходящего газа, образующегося в установке получения уксусной кислоты, причем указанная производственная установка включает реактор для получения уксусной кислоты, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, при этом оборудование включает по крайней мере следующие аппараты:
- последовательно соединенные установка для скрубберной очистки уксусной кислотой и установка для скрубберной очистки метанолом,
- установка для скрубберной очистки уксусной кислотой, включающая первое входное отверстие для подачи уксусной кислоты, второе входное отверстие подачи отходящего газа, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное отверстие для отведения потока, содержащего уксусную кислоту,
- установка скрубберной очистки метанолом, включающая первое входное отверстие для подачи метанола, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, соединенное с первым выходным отверстием установки скрубберной очистки уксусной кислотой, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное для отведения потока использованного метанола, и указанную установку скрубберной очистки метанолом используют для очистки подаваемого отходящего газа метанолом для удаления из указанного газа йодистого метила,
и где установка скрубберной очистки уксусной кислотой сконструирована для эксплуатации при минимальной скорости потока уксусной кислоты.
Для эксплуатации установки скрубберной очистки уксусной кислотой, сконструированной для эксплуатации при минимальной скорости потока уксусной кислоты, колонну для очистки конструируют таким образом, чтобы очищающий растворитель, уксусная кислота, равномерно распределялся по тарелкам и/или насадке внутри колонны для очистки, чтобы обеспечить их смачивание при минимальной скорости потока.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения установку скрубберной очистки метанолом оборудуют дополнительным входным отверстием для подачи метанола, таким образом, чтобы первое входное отверстие располагалось в верхней части установки скрубберной очистки метанолом, а дополнительное входное отверстие располагалось в нижней части, например, на уровне основания установки скрубберной очистки метанолом или вблизи него.
Оборудование для эксплуатации установки скрубберной очистки с целью удаления йодистого метила из отходящего газа при использовании очищающих растворителей, таких как метанол и уксусная кислота, известно специалисту в данной области техники и описано, например, в патентах CN 1289172 C, US 4241219 и CN 100358610 C.
Каждая из установок скрубберной очистки уксусной кислотой и метанолом может представлять собой любую пригодную установку скрубберной очистки, известную в данной области техники, которая обеспечивает удаление йодистого метила из отходящего газа, образующегося в установке получения уксусной кислоты, при использовании очищающего растворителя, такого как метанол или уксусная кислота.
Соответственно, каждая из установок скрубберной очистки уксусной кислотой и метанолом предпочтительно представляет собой колонну, оборудованную тарелками или заполненную насадкой, такой как металлические спирали, кольца Рашига и т.п. Соответственно, колонна включает по крайней мере 5 теоретических тарелок и обычно включает от 5 до 30 теоретических тарелок.
Соответственно, каждую из установок скрубберной очистки уксусной кислотой и метанолом можно эксплуатировать при давлении в диапазоне приблизительно от 0,1 бар изб. приблизительно до 30 бар изб., обычно в диапазоне приблизительно от 0,1 бар изб. приблизительно до 10 бар изб.
Установки скрубберной очистки уксусной кислотой и метанолом каждая может представлять собой автономную установку или они могут быть объединены в единую установку.
Соответственно, установка скрубберной очистки уксусной кислотой дополнительно включает первый теплообменник для охлаждения уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, при этом указанный теплообменник соединен с установкой скрубберной очистки уксусной кислотой и источником уксусной кислоты. Первый теплообменник целесообразно присоединять к источнику уксусной кислоты, при этом источник выбирают из одного или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения свежей уксусной кислоты, и всего или части потока, содержащего уксусную кислоту, отводимого в виде верхнего потока из колонны отделения тяжелых фракций.
Установку скрубберной очистки метанолом целесообразно оборудовать вторым теплообменником для охлаждения метанола, подаваемого в установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный теплообменник соединен с установкой скрубберной очистки метанолом и источником метанола.
Соответственно, первый и второй теплообменники могут представлять собой любую пригодную теплообменную систему, известную в данной области техники, способную охлаждать растворители, уксусную кислоту и метанол, до требуемой температуры, при которой используют установки скрубберной очистки уксусной кислотой или метанолом, соответственно.
В настоящем изобретении дополнительно предлагается оборудование для срубберной очистки отходящего газа, образующегося в установке получения уксусной кислоты, причем указанная производственная установка включает реактор для получения уксусной кислоты, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, при этом оборудование включает по крайней мере следующие аппараты:
- последовательно соединенные установка для скрубберной очистки уксусной кислотой и установка для скрубберной очистки метанолом,
- установка для скрубберной очистки уксусной кислотой, включающая первое входное отверстие для подачи уксусной кислоты, второе входное отверстие подачи отходящего газа, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное отверстие для отведения потока, содержащего уксусную кислоту,
- установка скрубберной очистки метанолом, включающая первое входное отверстие и дополнительное входное отверстие для подачи метанола, при этом указанное первое входное отверстие располагается в верхней части установки скрубберной очистки, а дополнительное входное отверстие располагается в нижней части установки скрубберной очистки, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, соединенное с первым выходным отверстием установки скрубберной очистки уксусной кислотой, первое выходное отверстие для отведения очищенного отходящего газа и второе выходное для отведения потока использованного метанола, и указанную установку скрубберной очистки метанолом используют для очистки подаваемого отходящего газа метанолом с целью удаления из указанного газа йодистого метила,
- первый теплообменник для охлаждения уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, при этом указанный теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и источнику уксусной кислоты,
- второй теплообменник для охлаждения метанола, подаваемого в установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки метанолом и источнику метанола,
и где установка скрубберной очистки уксусной кислотой сконструирована для эксплуатации при минимальной скорости потока уксусной кислоты.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предлагается оборудование, которое дополнительно включает систему сжигания, используемую для обеспечения тепла для одной или более технологических операций, например, включает котельную установку для получения пара из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, при этом указанная котельная установка соединена с первым выходным отверстием установки скрубберной очистки метанолом и сконструирована для сжигания отходящего газа, отводимого из указанной установки.
Оборудование может включать также факельную установку для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, при этом указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и сконструирована для сжигания отходящего газ, отводимого из указанной установки. Факельные установки для сжигания очищенного отходящего газа известны в данной области техники, при этом в настоящем изобретении можно использовать любую пригодную факельную установку.
Очищенный отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, может содержать захваченный метанол, использованный в качестве очищающего растворителя. Для удаления указанного захваченного метанола отходящий газ можно охладить или сконденсировать, например, при охлаждении до температуры в диапазоне от -30°C до 0°C, используя третий теплообменник. Соответственно, третий теплообменник может представлять собой любую теплообменную систему, известную в данной области техники, способную обеспечить охлаждение отходящего газа таким образом, чтобы отделить от него захваченный метанол, например, можно использовать холодильные конденсаторы или другое подобное оборудование. Таким образом оборудование предпочтительно дополнительно включает третий теплообменник для охлаждения отходящего газа, содержащего захваченный метанол, и отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, до температуры, при которой захваченный метанол отделяется от указанного газа в виде жидкости, при этом указанный теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки метанолом и сконструирован для охлаждения отходящего газ, отводимого из нее.
В нестационарных условиях отходящий газ очищают в установке скрубберной очистки уксусной кислотой, при этом очищенный отходящий газ, отводимый из нее, содержит пониженное количество йодистого метила. Очищенный отходящий газ может содержать захваченную уксусную кислоту, использованную в качестве очищающего растворителя. Для предотвращения конденсации и/или замерзания уксусной кислоты в газоотводных линиях, используемых в стационарном режиме для очищенного отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, оборудование может дополнительно включать нагреватель для нагрева очищенного отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой.
В качестве нагревателя можно использовать любой пригодный нагреватель, способный обеспечить нагрев отходящего газа, содержащего захваченную уксусную кислоту, до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты, предпочтительно указанная температура находится в диапазоне от 16,7°C до 50°C. Пригодные нагреватели включают, например, теплообменники. Пригодные теплообменники известны в данной области техники, например, можно использовать кожухотрубные и трубчатые теплообменники.
Таким образом в некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения оборудование дополнительно включает по крайней мере следующие аппараты:
- теплообменная установка, предназначенная для снижения температуры отходящего газа, содержащего захваченный метанол, и отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и для отделения захваченного метанола из указанного газа, причем указанная установка присоединена к установке скрубберной очистки метанолом и сконструирована для охлаждения отходящего газа, отводимого из указанной установки,
- нагреватель для нагрева отходящего газа, содержащего захваченную уксусную кислоту, и отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, при этом указанный нагреватель присоединен через соединительную линию к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки уксусной кислотой и сконструирован для нагревания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой.
- система сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более технологических операций из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная система сжигания присоединена к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом и сконструирована для сжигания отводимого из указанной установки отходящего газа, например, используют котельную установку для образования пара из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом,
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и сконструирована для сжигания отходящего газа, отводимого из нее, и
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки метанолом и предназначена для сжигания отходящего газа, отводимого из нее, и указанная факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, может представлять собой ту же самую факельную систему, что и система, используемая для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения оборудование сконструировано таким образом, что второе выходное отверстие установки скрубберной очистки уксусной кислотой соединено через соединительную линию с питающей системой колонны отделения легких фракций, таким образом, что поток уксусной кислоты, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, можно подавать в колонну отделения легких фракций.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения оборудование дополнительно включает систему насосов высокого давления для подачи в реактор потоков метанола, отводимых из второго выходного отверстия установки скрубберной очистки метанолом. Поток метанола, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, в основном содержит использованный метанол (т.е. метанол, содержащий абсорбированный йодистый метил), но предпочтительно представляет собой объединенный поток метанола, содержащий свежий и использованный метанол. В другом варианте и/или дополнительно дополнительный метанол можно объединить с потоком использованного метанола или с объединенным потоком, содержащим свежий и использованный метанол, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, за пределами установки скрубберной очистки метанолом. Система насосов высокого давления включает по крайней мере один насос высокого давления, предпочтительно система насосов высокого давления включает один набор насосов высокого давления.
В некоторых или во всех вариантах осуществления настоящего изобретения оборудование дополнительно включает по крайней мере следующие аппараты:
- теплообменник для охлаждения отходящего газа, содержащего захваченный метанол, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, для отделения захваченного метанола из указанного газа, причем указанный теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки метанолом и сконструирован для охлаждения отходящего газ, отводимого из указанной установки,
- система сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более технологических операций из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная система сжигания присоединена к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом и сконструирована для сжигания отводимого из нее отходящего газа, например, используют котельную установку для образования пара из отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом,
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и сконструирована для сжигания отходящего газа, отводимого из нее,
- факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, причем указанная факельная установка присоединена к установке скрубберной очистки метанолом и сконструирована для сжигания отходящего газа, отводимого из нее, и указанная факельная установка для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, может представлять собой ту же самую факельную систему, что и система, используемая для сжигания отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, и
- система насосов высокого давления для подачи объединенного потока использованного метанола, и дополнительного метанола, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, в реактор, при этом указанная система насосов высокого давления присоединена ко второму выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом, и сконструирована для закачивания потока, содержащего метанол, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, и соединена с питающей системой для подачи метанола в реактор.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут проиллюстрированы примером со ссылкой на фиг. 1. Оборудование, представленное на фиг. 1, включает установку скрубберной очистки уксусной кислотой (2), установку скрубберной очистки метанолом (3), а также теплообменники (4) и (5). Для упрощения описания соединительные линии, такие как трубопроводы, а также технологические потоки, протекающие через них, обозначены термином "поток".
В процессе эксплуатации установки поток отходящего газа (1), соответственно, поток отходящего газа низкого давления, который содержит некоторое количество йодистого метила и необязательно один или более дополнительных компонентов, таких как неконденсирующиеся компоненты: монооксид углерода, диоксид углерода и инертные газы, подают в установку скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через входное отверстие (20). Поток жидкой уксусной кислоты (6), например, поток уксусной кислоты, отводимый из колонны отделения тяжелых фракций, в виде верхнего потока, потока бокового погона или их смеси пропускают через теплообменник (4) для охлаждения уксусной кислоты, например, до температуры в диапазоне приблизительно от 18°C приблизительно до 50°C и подают в установку скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через входное отверстие (7) при минимальной скорости потока. Поток жидкой уксусной кислоты (19), отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через выходное отверстие (18), расположенное на уровне основания или вблизи основания установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2), и, соответственно, направляют в колонну отделения легких фракций установки для получения уксусной кислоты (на схеме не показана), например, в комбинированную колонну, т.е. колонну отделения легких фракций и колонну для осушки. Поток отходящего газа, в котором количество йодистого метила не снижено или в основном не снижено, отводят, соответственно, в виде верхнего потока из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через выходное отверстие (8) в виде потока (9) и подают в установку скрубберной очистки метанолом (3) через входное отверстие (10). Поток жидкого метанола (11), соответственно, свежий метанол, пропускают через теплообменник (5) для охлаждения метанола, например, до температуры в диапазоне приблизительно от 5°C приблизительно до 20°C перед его подачей через входное отверстие (12) в установку скрубберной очистки метанолом (3). Необязательно дополнительный поток метанола (13), предпочтительно поток свежего метанола, можно подавать в установку скрубберной очистки метанолом (3) через дополнительное входное отверстие (16), и предпочтительно его подают в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом (3). Поток отходящего газа (9), отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2), поднимается вверх через установку скрубберной очистки метанолом (3), где в режиме противотока контактирует с потоком жидкого метанола (11) для удаления йодистого метила из потока отходящего газа (9). Жидкий поток (14), содержащий использованный метанол, отводят из установки скрубберной очистки метанолом (3) через выходное отверстие (15), соответственно, на уровне основания или вблизи основания установки скрубберной очистки метанолом (3) и предпочтительно направляют в реактор для карбонилирования метанола для получения уксусной кислоты (на схеме не показан). Если дополнительный поток метанола (13) подают в установку скрубберной очистки метанолом (3), то он может быть объединен в ней с использованным метанолом, и объединенный поток отводят из установки скрубберной очистки метанолом (3) через выходное отверстие (15), соответственно на уровне основания или вблизи основания установки скрубберной очистки метанолом (3) в виде потока (14), и предпочтительно направляют в реактор для карбонилирования метанола для получения уксусной кислоты (на схеме не показан). Предпочтительно поток (14) подают в реактор, используя единую систему насосов высокого давления (на схеме не показана). Поток очищенного отходящего газа (21), отводимый из установки скрубберной очистки метанолом (3), соответственно в виде верхнего потока из установки скрубберной очистки метанолом (3) через выходное отверстие (17), можно утилизировать, но предпочтительно его направить в систему сжигания, которую используют для обеспечения тепла для одной или более операций на производственной установке, например, в котельную установку (на схеме не показана) для получения пара.
В нестационарных условиях поток жидкого метанола (11), подаваемый в установку скрубберной очистки метанолом (3), ограничивают или отключают, предпочтительно отключают. Скорость потока охлажденной жидкой уксусной кислоты (6), подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через входное отверстие (7), увеличивают до скорости, эффективной для обеспечения очистки потока отходящего газа (1), подаваемого в установку скрубберной очистки уксусной кислотой (2) через входное отверстие (20), и для удаления из него йодистого метила. Поток очищенного отходящего газа (9) отводят через выходное отверстие (8) из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2) и утилизируют, например, при сжигании газа на факельной установке. Необязательно перед утилизацией поток отходящего газа (9) можно нагреть с использованием нагревателя (на схеме не показан) для испарения захваченной уксусной кислоты и/или для предотвращения замерзания любой захваченной уксусной кислоты в любых установках, расположенных вниз по потоку, например, указанный поток нагревают до температуры в диапазоне приблизительно от 16,7°C приблизительно до 50°C. Поток использованной жидкой уксусной кислоты (19) отводят через выходное отверстие (18) из установки скрубберной очистки уксусной кислотой (2) и предпочтительно направляют в колонну отделения легких фракций установки получения уксусной кислоты (на схеме не показана), соответственно в комбинированную колонну для осушки и отделения легких фракций.
1. Способ эксплуатации системы срубберной очистки отходящего газа на установке получения уксусной кислоты, при осуществлении которого на установке получения уксусной кислоты образуется отходящий газ, содержащий йодистый метил, причем указанная производственная установка включает реактор, секцию регенерации легких фракций, включающую колонну отделения легких фракций, установку скрубберной очистки уксусной кислотой и установку скрубберной очистки метанолом, при этом указанный способ включает следующие стадии:
(i) подача отходящего газа и уксусной кислоты в установку скрубберной очистки уксусной кислотой и отведение из нее отходящего газа,
(ii) подача отводимого отходящего газа и метанола в установку скрубберной очистки метанолом и контактирование в ней отходящего газа и метанола, при этом получают очищенный отходящий газ, и
(iii) отведение очищенного отходящего газа из установки скрубберной очистки метанолом, причем уксусную кислоту направляют в установку скрубберной очистки уксусной кислотой при минимальной скорости потока.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий пропускание очищенного отходящего газа, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом или по крайней мере его части напрямую или косвенно через систему сжигания, указанную систему сжигания используют для обеспечения тепла для одной или более технологических операций на производственной установке.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий получение потока уксусной кислоты, отводимого в виде верхнего потока из колонны отделения тяжелых фракций, при этом весь поток или часть потока уксусной кислоты снабжает уксусной кислотой установку скрубберной очистки уксусной кислотой.
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий введение в нижнюю часть установки скрубберной очистки метанолом дополнительного метанола.
5. Способ по п. 4, дополнительно включающий отведение из установки скрубберной очистки метанолом в виде объединенного потока дополнительно поданного метанола и потока использованного метанола, образующегося при контактировании отходящего газа и метанола на стадии (ii), и направление объединенного потока или его части в реактор.
6. Способ по п. 4, дополнительно включающий объединение за пределами установки скрубберной очистки метанолом дополнительно поданного метанола и потока использованного метанола, образующегося при контактировании отходящего газа и метанола на стадии (ii) для образования объединенного потока, и направление объединенного потока или его части в реактор.
7. Способ по п. 6, где объединенный поток направляют в реактор с использованием единой системы насосов высокого давления.
8. Способ по п. 4, где дополнительный метанол представляет собой свежий метанол.
9. Способ по п. 1, где способ включает дополнительные стадии:
(iii') ограничение или полное отключение подачи метанола в установку скрубберной очистки метанолом,
(iv') увеличение скорости потока уксусной кислоты, подаваемой в установку скрубберной очистки уксусной кислотой, контактирование в ней отходящего газа с уксусной кислотой и отведение из этой установки очищенного отходящего газа и потока использованной уксусной кислоты.
10. Способ по п. 9, где уксусная кислота, предназначенная для использования на стадии (iv'), представляет собой смесь свежей уксусной кислоты и дополнительно как минимум одного потока уксусной кислоты из колонны отделения тяжелых фракций.
11. Способ по п. 9, дополнительно включающий направление потока использованной уксусной кислоты или его части по крайней мере в одну колонну отделения легких фракций и один или более резервуаров-накопителей, используемых для хранения уксусной кислоты.
12. Способ по п. 9, где очищенный отходящий газ, отводимый на стадии (iv'), содержит захваченную уксусную кислоту, при этом способ дополнительно включает нагревание очищенного отходящего газа до температуры выше температуры замерзания уксусной кислоты.
13. Способ по п. 9, где:
- установку для скрубберной очистки уксусной кислотой и установку для скрубберной очистки метанолом соединяют последовательно,
- установка для скрубберной очистки уксусной кислотой имеет первое входное отверстие для подачи потока уксусной кислоты, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное отверстие для отведения потока, содержащего уксусную кислоту,
- установка скрубберной очистки метанолом имеет первое входное отверстие и дополнительное входное отверстие для подачи метанола, при этом указанное первое входное отверстие расположено в верхней части установки скрубберной очистки, а дополнительное входное отверстие расположено в нижней части установки скрубберной очистки, второе входное отверстие для подачи отходящего газа, соединенное с первым выходным отверстием установки скрубберной очистки уксусной кислотой, первое выходное отверстие для отведения отходящего газа и второе выходное отверстие для отведения потока использованного метанола, и указанная установка скрубберной очистки метанолом очищает подаваемый отходящий газ метанолом с целью удаления из указанного газа йодистого метила, и
установку скрубберной очистки уксусной кислотой эксплуатируют при минимальной скорости потока уксусной кислоты.
14. Способ по п. 13, в котором:
- первый теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки уксусной кислотой и источнику уксусной кислоты, указанный первый теплообменник охлаждает подаваемую уксусную кислоту в установку скрубберной очистки уксусной кислотой,
- второй теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки метанолом и источнику метанола, указанный второй теплообменник охлаждает подаваемый метанол в установку скрубберной очистки метанолом, и
- третий теплообменник присоединен к установке скрубберной очистки метанолом и охлаждает отходящий газ, отводимый из указанной установки, указанный третий теплообменник охлаждает отходящий газ, содержащий захваченный метанол, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, и отделяет захваченный метанол из указанного газа в жидком виде.
15. Способ по п. 13, в котором:
- нагреватель присоединен через соединительную линию к первому выходному отверстию установки скрубберной очистки уксусной кислотой и нагревает отходящий газ, отводимый из установки скрубберной очистки уксусной кислотой, указанный отходящий газ содержит захваченную уксусную кислоту из установки скрубберной очистки уксусной кислотой.
16. Способ по п. 13, дополнительно включающий:
подачу через систему насосов высокого давления объединенного потока использованного метанола и дополнительного метанола, отводимого из установки скрубберной очистки метанолом, в реактор, при этом указанная система насосов высокого давления присоединена через соединительную линию ко второму выходному отверстию установки скрубберной очистки метанолом и закачивает поток, содержащий метанол, отводимый из установки скрубберной очистки метанолом, в питающую систему для подачи метанола в реактор, и где указанная система насосов высокого давления включает по крайней мере один насос высокого давления.
17. Способ по п. 5, где объединенный поток направляют в реактор с использованием единой системы насосов высокого давления.
