[发明专利]连续制备乙酸或/和乙酸酐的方法与反应系统

说明书

技术领域

本发明关于一种连续制备乙酸的方法，更详而言之，关于一种将聚乙烯醇及其共聚物的副产物羰基化，以连续制备乙酸或/和乙酸酐的方法与系统。

背景技术

聚乙烯醇及其共聚物的用途非常广泛，常用作为粘合剂、稳定剂、乳化剂、分散剂、感光剂、涂料、增稠剂及填充材料等，是种重要的化工原料。

在聚乙烯醇及其共聚物的制造过程中会产生大量含有甲醇及乙酸甲酯的副产物流，目前业界常自副产物流中将乙酸甲酯纯化后，加入水使其水解为乙酸及甲醇，并于分离乙酸及甲醇后，分别精制为精醋酸及精甲醇，做为生产聚乙烯醇及其共聚物的原料，循环制造聚乙烯醇及其共聚物。然而，于将乙酸甲酯还原为乙酸及甲醇的工序中，其分解率仅有50%，而分离精制的步骤繁杂与具腐蚀性的操作环境，更提高了副产物流回收再利用的操作成本。

因此，为了降低将副产物流回收利用的操作成本，目前较常使用的方法是如瑟兰斯公司TW I295990中揭露的萃取式蒸馏法，利用甲醇水溶液作为萃取剂，萃取聚乙烯醇及其共聚物的制造过程中所产生的副产物流，并以所得的甲醇及乙酸甲酯水溶液进行甲醇羰基化制备乙酸。然而，该方法为有效将所有甲醇及乙酸甲酯萃取出，萃取剂与聚乙烯醇及其共聚物的制造过程中所产生的副产物流分别自萃取式蒸馏塔的上下不同位置进料，但此方法耗费更大量的能源。此外，该方法所得的甲醇及乙酸甲酯水溶液中每摩尔乙酸甲酯含有一摩尔水，由Handbook of Corrosion Data(Bruce D.Craig，第二版)得知，醋酸在低浓度与较高浓度的情况下对设备会有强烈的腐蚀效应。因此，在实际生产中针对于甲醇与乙酸甲酯的纯度要求相当严格，一般乙酸甲酯羰基化中，希望将水分降至3.0wt%以下，以避免设备腐蚀，造成设备损坏。因此，水在甲醇羰基化的工艺中不仅会促使腐蚀效应更会造成催化剂中毒。再者，倘若用于制备乙酸或/和乙酸酐的乙酸甲酯流中含水率较高，在羰基化过程中会损耗更多的乙酸甲酯，因此在工艺中必须加入更多的乙酸甲酯流以提高乙酸或/和乙酸酐的产量。因此，如何降低乙酸甲酯中的含水率亦为羰基化工艺中必须列入考虑的因素。

又，由于聚乙烯醇及其共聚物以碱性化合物进行醇解时，在乙酸甲酯与甲醇的溶液中会产生乙酸钠与聚乙烯醇及其共聚物的颗粒，将此含乙酸钠与聚乙烯醇及其共聚物颗粒导入蒸馏塔中，在蒸馏塔板中会产生固体析出的情形，造成塔盘的阻塞，进而影响蒸馏效果。

为改善此问题，如瑟兰斯公司TW I295990中揭露一种萃取式蒸馏法，是在塔中进行蒸馏时，自蒸馏塔底部算起该蒸馏塔高度的三分之一处加入以乙酸甲酯与甲醇的溶液总重量计，73重量%(wt%)的水性甲醇进行蒸馏，并利用水将乙酸钠与聚乙烯醇及其共聚物颗粒溶解后，由塔底出料。

但当用于生产乙酸或/和乙酸酐的乙酸甲酯流中含水率增加，该乙酸甲酯对于乙酸的原单位使用量会呈现急遽上升的趋势；当含水率小于0.1wt%时，乙酸甲酯使用量对于乙酸的比值为0.0761；当乙酸甲酯流的含水率提升至5wt%时，乙酸甲酯使用量对与乙酸的比值则提高至0.2995；若再提高至10wt%，乙酸甲酯使用量对与乙酸的比值则提高至0.4628。

由结果显示乙酸甲酯流的含水率对于生产乙酸或/和乙酸酐的乙酸甲酯使用量会有相当大的影响。因此，如何控制乙酸甲酯流中的含水量，则为工艺中相当重要的控制要求。

因此，业界亟需开发一种操作成本低，且不需烦杂工序，即能有效利用生产聚乙烯醇及其共聚物所产生的副产物流，以增加整产线的生产效率的方法。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种连续制备乙酸或/和乙酸酐的方法，包括将水与生产聚乙烯醇及其共聚物的碱化液混合，形成混合液；将该混合液加入具有相对的底部及顶部的蒸馏塔进行蒸馏，以得到经纯化的乙酸甲酯流；以及将该经纯化的乙酸甲酯流进行羰基化反应，以得到乙酸或/和乙酸酐。

本发明还提供一种连续制备乙酸或/和乙酸酐的反应系统，包括：具有排出管线的混合单元，接收水与生产聚乙烯醇及其共聚物的碱化液，以形成混合液，并由该排出管线排出该混合液；蒸馏单元，连通该混合单元，并用以蒸馏该混合液，以得到经纯化的乙酸甲酯流，其中，该蒸馏单元具有出口管线，以排出该经纯化的乙酸甲酯流；以及反应单元，连通该蒸馏单元的出口管线，以使该经纯化的乙酸甲酯流进行羰基化反应得到乙酸。