專利名稱：縮聚反應的設備和方法
技術領域：
公開了一種改進的生產(chǎn)聚酯或其它縮聚物的方法和設備。具體地是在一個裝備有一種特殊設計的攪拌器的反應容器中來進行聚合反應，這種攪拌器使反應容器中的熔體暴露于流經(jīng)該容器的惰性氣體。該攪拌器帶有許多能將反應容器中的部分熔體提升起來，形成聚合物熔體膜的構件，這種聚合物膜在平行于攪拌器中心軸和流經(jīng)反應容器的氣流的平面中延伸。
背景技術：
從芳香二羧酸或它們的酯，如對苯二甲酸二甲酯(DMT)，和二元醇生產(chǎn)聚酯已為眾所周知，這是在逐步提高的真空條件下通過芳香二羧酸的二羥基酯或它們的低分子量低聚物的分段熔融聚合實現(xiàn)的。為使聚合反應能繼續(xù)進行到大多數(shù)商業(yè)應用所需要的程度，必須在高到1-3mmHg的真空條件下將縮合副產(chǎn)物，尤其是乙二醇從反應系統(tǒng)中除去。這種工藝需要有昂貴的高真空設備，多級蒸汽噴射器來產(chǎn)生所需的真空，并需要有N2吹掃的密封和法蘭，使空氣漏入系統(tǒng)的可能為最低。蒸汽噴射器的凝液和系統(tǒng)中的有機副產(chǎn)物最終成為廢水，這些廢水必須加以處理，并造成揮發(fā)性有機物向空氣中的排放。本發(fā)明涉及一種費用較低的，可在大氣壓下進行的聚合工藝。
使用一種惰性氣體的常壓法雖然已在現(xiàn)有技術中有所報道，但這些方法存在一些問題，例如(1)所用的惰性氣體量太大，以致不夠經(jīng)濟；(2)反應器的大小對于商業(yè)規(guī)模運轉來說可能是不可行的；(3)惰性氣體流速可能太高，對于商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)行不通；或(4)反應器中惰性氣體和聚合物熔體間的接觸不充分或不均勻。由于這些問題，目前在聚酯的商業(yè)生產(chǎn)中所采用的方法一直是在高真空下進行的。本發(fā)明的一個目的是對大約常壓下連續(xù)或間歇生產(chǎn)高分子量聚酯，尤其是聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法提出進一步的改進。在本發(fā)明的另一部分中披露了一種可被使用在包括揮發(fā)性副產(chǎn)物向惰性氣體傳質的反應過程中的改進的設備。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種在熔融狀態(tài)下制造芳香二羧酸和二元醇的聚酯的方法，在這種方法中一種惰性氣體被用來幫助除去揮發(fā)性的縮合副產(chǎn)物，其中所做的改進包括使用一臺水平安放的部分充滿熔體形式聚合反應物料的園筒形反應容器，它裝備有a)一個用于將一種可聚合的進料引入反應器的反應器入口；b)一個用于在或接近反應器一端引入惰性氣體的氣體入口和一個用于在或接近反應器的相對端排出惰性氣體的氣體出口，由此在反應器中造成通過反應物料的氣體流動；c)用于將反應物料保持在熔融狀態(tài)的裝置；d)一臺在操作過程中繞其軸線轉動的攪拌器，所說攪拌器帶有許多沿軸向設置的在通過反應物料運動時能輸運部分熔體的構件，所說構件的定位使其能形成熔體膜，膜的平面平行于攪拌器的中心軸和主要沿軸線方向的惰性氣體流動；以及e)一個用于從反應器中排出聚合產(chǎn)物的反應器出口。
本發(fā)明的攪拌器不同于在傳統(tǒng)的真空工藝中所使用的攪拌器，那種攪拌主要由許多轉盤或篩網(wǎng)組成。這些現(xiàn)有技術攪拌器所形成的膜垂直于反應容器的軸線。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案中，聚合反應在大氣壓下進行。最好是在有一種聚酯聚合催化劑的情況下，使一種芳香二羧酸的的二羥基酯或它的一種低分子量可聚合的低聚物聚合成一種有較高聚合度(DP)的產(chǎn)物，其中聚合反應的副產(chǎn)物被一種惰性氣體從系統(tǒng)中排出。這種較高的聚合度可用于制造瓶子，纖維和薄膜。這種工藝提供了一種生產(chǎn)線型芳香聚酯，尤其是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的改進方法。在生產(chǎn)PET中所用的芳香二羧酸是對苯二甲酸(TPA)。這種工藝可包括從對苯二甲酸和乙二醇(EG)通過酯化反應，或從對苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇通過一個酯交換步驟，接著進行縮聚反應來生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯。這種方法在大約或高于大氣壓下進行，因此避免了使用高真空設備，并排除了造成產(chǎn)品分解和凝膠形成的空氣污染的可能性。首先是對苯二甲酸被乙二醇酯化或對苯二甲酸二甲酯和乙二醇發(fā)生酯交換，產(chǎn)生對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯或其低分子量聚合物，后者接著在熔融狀態(tài)下與一種惰性氣體接觸。用惰性氣體將揮發(fā)性反應副產(chǎn)物除去，從而在將反應物保持在一個能使它們維持在熔融狀態(tài)的適合的溫度條件下，使聚合反應在不足大約5hr，最好在不足大約3hr內(nèi)完成，產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二醇酯。
以上方法最好在有一種聚酯聚合催化劑的情況下進行。但假若原料是對苯二甲酸，酯化階段并不需要催化劑。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案中，一個惰性氣體物流通過聚合物精制工段，縮聚工段，和一個將乙二醇回收并在過程中重新使用的工段循環(huán)。
本發(fā)明還涉及如上所述的用于進行縮聚反應或其它需要通過一個惰性氣流的傳質過程去除揮發(fā)性副產(chǎn)物的反應的新穎的設備。
附圖簡述

圖1是適合于進行本發(fā)明的聚合反應的設備的一種實施方案的示意圖，其中有較低聚合度的物料被轉變成有較高聚合度的物料。
圖2是一種可旋轉攪拌器構架的一種實施方案的示意圖。
圖3表示包括一個另外的由另一組攪拌器構件組成的內(nèi)同心籠狀物的可旋轉攪拌器構架。
圖4a,b,c，和d為一個以長方篩網(wǎng)作為產(chǎn)生薄膜表面的攪拌器構件的攪拌器的透視圖和剖面圖。
圖5a,b，和c為一個由同心園筒形絲籠組成的攪拌器組件的側視圖和剖面圖。
圖6表示可被用在一個攪拌器組件中的同心八角形絲籠。
這些附圖僅用于示意說明，并未按比例畫出。
發(fā)明詳述本方法的聚合反應可以在一個容器，或多于一個在結構上相異但互相串聯(lián)的容器中進行，其中反應物料在一個容器中縮聚到某個聚合度，然后轉移到另一個容器中進一步聚合。容器的數(shù)目決定于和隨著聚合度提高其粘度增加的聚合物熔體的處理相關的機械上的考慮，為將反應副產(chǎn)物揮發(fā)出去的熱量輸入要求，以及成本費用。最好是能在一個容器中將預聚物轉變成有所需聚合度(DP)的最終產(chǎn)品。
本發(fā)明的工藝可以間歇或連續(xù)地進行。當所需的生產(chǎn)規(guī)模不是很大，而特別對添加劑來說要求嚴格的質量控制時，為制備一些特種聚合物可能更愿意使用間歇生產(chǎn)方式。對于為商品應用而進行的大規(guī)模生產(chǎn)，例如模制樹脂，纖維和絲來說，連續(xù)地進行以上步驟是更符合成本-效果分析的，在這里反應物事實上被連續(xù)進料到加工容器中，而產(chǎn)品則事實上被連續(xù)地排出。調整進料和產(chǎn)品排出速率使反應容器中反應物的數(shù)量保持大體上恒定，與此同時惰性氣體則與聚合物熔體逆流流動。
如果串聯(lián)使用兩個或多個容器來進行縮聚，最好是用單一的，與過程中的熔體逆流流動的惰性氣流，即將離開聚合反應最終級的惰性氣體引導通過前一級，并最終通過一個將乙二醇回收重新使用并將惰性氣體循環(huán)回到聚合反應最終級去的過程級。
利用熔融聚合從可聚合的單體和/或低聚物制備有較高分子量的聚酯是一種眾所周知的方法，請參閱例如N.P.Cheremisinoff編輯的《聚合物科學與工藝手冊》，第一卷，Marcel Dekker,Inc,New York,1989,87-90頁；H.Mark等編輯的《聚合物科學與工藝大全》，第2版，第12卷，John Wiley&Sons,New York,1988,43-46,130-135和217-225頁，所有這些被本文引為參考。已為本領技術人員所一般了解的為進行這些聚合反應所需的條件可適用于本文的聚合反應，在進行必要的和在本文中所述的修改后，可用于制造各種聚酯。這些已知條件包括例如過程溫度和聚合催化劑(如果有的話)。
作為一個例子，在此工藝中聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的制備是首先使對苯二甲酸(TPA)或對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇(EG)反應。如果以DMT為原料，則使用一種適合的酯交換催化劑，例如醋酸鋅或錳來進行反應。在一種優(yōu)選的方法中，酯化或酯交換的TPA/DMT作為一種熔體在大氣壓或高于大氣壓的條件下聚合，使熔體和一個惰性氣流(例如，但不限于N2或CO2)接觸，以排除縮合副產(chǎn)物，主要是乙二醇。在引入聚合設備之前，最好將惰性氣體預熱到大約或高于聚合溫度。通過聚合設備的惰性氣體流速最好在0.2-3ft/sec，尤其是0.3-1.5ft/sec。離開聚合設備的蒸氣(含有乙二醇副產(chǎn)物)可被處理以回收乙二醇，將其循環(huán)到酯化工段或用于其它目的。接著可以凈化惰性氣流并循環(huán)使用。這樣整個過程可以成一個閉環(huán)系統(tǒng)操作，避免對環(huán)境的污染，并將乙二醇的凈化和它的循環(huán)集成到該過程中。
惰性氣體的流量應足夠以一個低于操作溫度下乙二醇在反應物料中的平衡分壓的乙二醇分壓，攜帶需要被去除的乙二醇。在縮聚過程中將操作溫度保持得足夠高，以便將反應物料保持在熔融狀態(tài)下。溫度范圍最好在大約270-300℃。聚合設備被設計得使每立方英尺熔體和惰性氣體間的界面至少為20平方英尺，最好是至少大約30平方英尺，而且這個表面應被不斷更新。在這些工藝條件下，在少于5hr的停留時間，最好是少于大約3hr的停留時間內(nèi)就能達到纖維和薄膜，以及其它使用所要求的高聚合度。
為了更可靠地生產(chǎn)有所需聚合度的優(yōu)質產(chǎn)品，聚合反應應在適當短的周期，例如少于5hr，最好是大約3hr或更短的時間內(nèi)完成。在達到了為一種特定應用所需要的聚合度(DP)時，就認為聚合反應已經(jīng)完成。對于大多數(shù)普通應用，例如纖維來說，DP應至少為50，更好是至少60，而最好是至少70?！熬酆隙取钡囊馑际蔷酆衔镏械闹貜蛦卧钠骄鶖?shù)，例如對聚對苯二甲酸乙二醇酯來說，就是在一個聚合物分子中的對苯二甲酸乙二醇酯的平均數(shù)。聚合物熔體長時間暴露于高操作溫度可能會引起鏈斷裂和分解反應，其結果是造成產(chǎn)品變色和/或達不到一個較高的聚合度。如果惰性氣體流速太低，聚合反應就需要更長時間。如果氣速太高，則可能造成反應物料在氣體中的夾帶。在連續(xù)操作方式中，逆流的高速惰性氣體還可能阻滯熔體通過設備的流動。此外，較高的流速可能需要更大的氣體流量，但在事實上卻并未提高聚合反應的效率。
用于去除反應中產(chǎn)生的乙二醇或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物的惰性氣體流量應該足夠高，以使在過程中的任意點氣體中乙二醇或其它副產(chǎn)物的分壓都低于，最好是大大低于該點熔體中乙二醇的平衡分壓。較大的氣體流量通常能提高聚合反應速率，但這種提高并不是成比例的。因此非常大的氣體流量通常是不需要或不希望的，因為大量的氣體可能會增加循環(huán)設備的尺寸和成本。為了將氣速保持在所要求的范圍中，非常大的氣量還可能要求較大尺寸的聚合設備。
在本發(fā)明連續(xù)的實施方案中，惰性氣流和熔融的反應物料逆向流動，只要惰性氣體流速為至少大約0.2ft/sec，最好是至少大約0.3ft/sec，每磅熔體用大約0.3-0.7磅N2(相當于每摩爾聚合物重復單元大約2-5摩爾惰性氣體)就可以得到有效的聚合速率。但是N2流量應該至少是0.2lb/lb聚合物(相當于1.5mol惰性氣體/mol聚合物熔體)。然而為得到最佳的氣速，可能需要更大的氣體流量。
在本發(fā)明的方法中，反應物被保持在熔融狀態(tài)，即高于其熔點，例如對PET來說熔點大約是260-265℃。在高于300℃很多的溫度下，分解反應通常會造成產(chǎn)品變色，這會影響產(chǎn)品的質量。對于PET，最好將反應物料保持在大約270-300℃。
為了使縮聚反應不斷進行，必須用惰性氣體從反應物料中除去所產(chǎn)生的乙二醇或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物。如果在熔體和氣體間有較大的相界面，將有助于這種去除。為了在適當短的時間內(nèi)完成聚合反應，表面積應該至少為大約20ft2/ft3熔體，最好是至少大約30ft2/ft3熔體。為了提高聚合速率，一個較大的表面積將更為可取。用于使熔體和惰性氣體接觸的反應設備還應被設計成能不斷地更新其界面，以及使聚合物熔體混合。隨著聚合度的提高和熔體變得更粘稠，這變得尤其重要。
特別是在氣體-熔體間提供了較高的界面時，還可以通過使用一種適合的聚合催化劑來提高聚合速率。然而隨著乙二醇的去除開始限制總聚合速率，總速率的提高就不與催化劑濃度成比例了。
催化劑還可能提高分解反應的速率。對于一組反應條件，例如溫度，氣體流量，流速和表面積來說，有效的催化劑濃度能使聚合速率有最大的增加，但又不造成顯著的分解。各種組分的催化劑的最佳濃度在本領域中已為大家所知道，亦可通過實驗加以確定。它通常是在聚合物的百萬分之幾的范圍中，例如大約5-300ppm。
用于促進聚合反應的催化劑是任何一種或多種在現(xiàn)有技術中已知的用于催化這類聚合過程的聚酯聚合催化劑，例如，但不限于銻，鍺和鈦的化合物。三氧化銻(Sb2O3)是一種特別有效的催化劑，它可以成一種在乙二醇中的甘醇酸鹽溶液而被很方便地引入。在美國專利2,578,660,2,647,885和2,789,772中可以看到這類催化劑的例子，在此將它們引為參考。
可以用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的聚合物包括那些由一種或多種芳香二羧酸和一種或多種脂族二元醇得到的聚合物。芳香二羧酸指的是在其分子中兩個羧基的每一個被直接結合到一個芳環(huán)的一個碳原子上的二羧酸。芳香二羧酸還可以被一個或多個不影響聚合反應的其它基團，例如烷基，氯代基，烷氧基等所取代。有用的芳香二羧酸的例子包括對苯二甲酸，間苯二甲酸和2,6-萘二羧酸。
脂族或環(huán)脂族二元醇指的是一個含有2-20個碳原子，分子式為R1(OH)2的化合物，其中R1是一個二價脂基或環(huán)脂基。如果是一個脂基，它可能含有一個或多個環(huán)脂基，而如果是一個環(huán)脂基，它可能含有一個或多個烷基或亞烷基。R1最好是含有2-8個碳原子。有用的二元醇包括乙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，1,6-己二醇和1,4-雙(羥甲基)環(huán)己烷。優(yōu)選的二元醇是乙二醇，1,4-丁二醇和1,3-丙二醇，特別優(yōu)選的是乙二醇。
優(yōu)選的芳香二羧酸和二元醇的組合是(括號中是所產(chǎn)生的聚合物)對苯二甲酸和乙二醇(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，對苯二甲酸和1,3-丙二醇(聚對苯二甲酸1,3-丙二醇酯)，對苯二甲酸和1,4丁二醇(聚對苯二甲酸1，4-丁二醇酯)，2,6-萘二羧酸和乙二醇(聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯)，以及對苯二甲酸和間苯二甲酸與乙二醇的一種組合(間苯二甲酸乙二醇酯和對苯二甲酸乙二醇酯的共聚物)。聚對苯二甲酸乙二醇酯和/或聚對苯二甲酸1,3-丙二醇酯是特別優(yōu)選的產(chǎn)物。聚合物可以由本文中所述的各種可聚合醚類和/或低聚物的聚合反應來制備。
各種芳香二羧酸的二羥基酯可被用于本文所述的過程。這些是可以聚合成一種聚合物的單體化合物。這些化合物的例子是對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯，對苯二甲酸雙(3-羥丙基)酯，對苯二甲酸雙(4-羥丁基)酯，萘二甲酸雙(2-羥乙基)酯，間苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯，對苯二甲酸雙[2-(2-羥乙氧基)乙基]酯，間苯二甲酸雙[2-(2-羥乙氧基)乙基]酯，對苯二甲酸雙[(4-羥甲基環(huán)己基)甲基]酯，間苯二甲酸雙[(4-羥甲基環(huán)己基)甲基]酯，以及對苯二甲酸雙(4-羥丁基)酯和它們的低聚物的一種組合?？梢杂眠@些單體和低聚物的混合物來生產(chǎn)共聚物。
“可聚合的低聚物”指的是任何可聚合成一種聚合物的低聚物。這種低聚物可含有低分子量的聚酯和數(shù)量不同的單體。例如，對苯二甲酸二甲酯或對苯二甲酸和乙二醇的反應若在進行時去除了甲基酯或羧基，則通常產(chǎn)生一種對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯，對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯的低分子量聚合物(低聚物)和對苯二甲酸單(2-羥乙基)酯(它含有羰基)的低聚物的混合物。這類物質在本文中被稱作為“可聚合的低聚物”。
本發(fā)明的方法可被用于生產(chǎn)各種聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丙二醇酯，聚對苯二甲酸1,4-丁二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚間苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸3-氧雜-1,5-戊二醇酯，聚間苯二甲酸3-氧雜-1,5-戊二醇酯，聚對苯二甲酸1,4-雙(甲氧基)環(huán)己基酯和聚間苯二甲酸1，4-雙(甲氧基)環(huán)己基酯。聚對苯二甲酸乙二醇酯是一種特別重要的商業(yè)產(chǎn)品。
本方法避免了傳統(tǒng)技術所采用的高真空聚合工藝。本方法的優(yōu)點是流型較簡單，和/或操作成本較低，和/或避免了使用蒸汽噴射器，熱凝液受槽和大氣排放。由于排除了揮發(fā)性有機物和廢水的排放，本方法還具有環(huán)境優(yōu)點。此外，聚合反應是在惰性氣氛中進行的，因此分解和凝膠的形成均較少，有助于得到更好的產(chǎn)品質量。乙二醇和惰性氣體(例如N2或CO2)可以被連續(xù)循環(huán)。
在本方法制造PET的一個優(yōu)選的實施方案中，離開酯化器的低聚物被預聚合到大約15-30的聚合度，將這種預聚物加料到一個成品器中，使它進一步聚合到大約50-150，更好是大約60-120，最好是大約70-90的一個較高的DP。將成品器的溫度保持在高于大約260℃，但不應太高，以免造成聚合物分解。優(yōu)選的溫度范圍大約為270-300℃。聚合產(chǎn)物連續(xù)從成品器排出。在一個加熱器中將一種惰性氣體，最好是氮氣加熱到大約280-320℃的溫度，并將其引入成品器，使它和聚合物逆向流動，以除去揮發(fā)性的反應副產(chǎn)物，主要是乙二醇。最好在一個閉合回路中使用氮氣，使所有用于凈化和循環(huán)氮氣的加工設備在常壓(或者為滿足使氮氣流過回路中的設備的需要，在高于大氣壓)下操作。應使引入系統(tǒng)中的惰性氣體流量足以將副產(chǎn)物的分壓保持在低于副產(chǎn)物在熔體中的平衡壓力，以保證聚合反應能連續(xù)進行。對于所生產(chǎn)的每1磅PET，惰性氣體的數(shù)量可以小到大約0.3-0.7磅。
圖1說明了一種適合于進行本發(fā)明的聚合反應，尤其是為生產(chǎn)具有在成品器中可以遇到的聚合度的高粘度聚合物的反應器或成品器的實施方案。該反應器包括一個水平安放的，帶攪拌器的園筒形反應容器1。反應器外殼2可以方便地由一個園筒(殼體)和將園筒兩端封閉起來的端板4和6制成。反應器夾套8包圍著園筒，一種導熱介質流過該夾套。一種典型的導熱介質是可以從Dow Chemical(Michigan)買到的Dowtherm導熱油。也可以采用本領域所知道的其它加熱方法，例如熱油加熱，高壓蒸汽或電加熱。在反應器的一端為一個用于將預聚物進料引入反應器的反應器入口14，在其相對的另一端為一個用于將產(chǎn)物排出反應器的反應器出口16。
如物流3所示，在反應容器的一端將酯化的DMT或TPA，或者它們的低分子量聚合物或預聚物連續(xù)引入。如物流7所示，在另一端連續(xù)地將經(jīng)過預熱的惰性氣體，例如氮氣引入，由此產(chǎn)生和聚合物的逆向流動。夾帶了反應副產(chǎn)物蒸氣，大部分是乙二醇的氮氣流9成物流11離開反應容器。反應物料成聚合物熔體物流5流動。聚合了的產(chǎn)物聚對苯二甲酸乙二醇酯成物流15被排出。物流3和15的流量被調整為彼此相當，并被加以控制，以便在成品器中為熔體提供所需的保持時間，通常為大約1-3hr，它相當于熔體占到容器直徑的大約1/4-1/3。引入系統(tǒng)的氮氣量為足以將釋放出的反應副產(chǎn)物的分壓保持在低于副產(chǎn)物在例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔體中的平衡壓力的條件下，以便能為乙二醇從熔體排入氣流提供足夠的推動力。將容器的直徑設計得使惰性氣流的表觀氣速在所要求的范圍中。
在本方法的一種實施方案中利用被預熱的氮氣流本身來進行加熱，從而避免了使用Dowtherm導熱油或其它加熱方法。在這種方案中，首先使氮氣流通過圖1中的加熱夾套8，將反應器壁溫保持在高于反應物料的熔點，然后成物流7將其加入反應容器。
圖1中的反應容器裝備有一個攪拌器20，它通過驅動軸18聯(lián)結到驅動機構22上，這樣使攪拌器能以一個被控制的速度旋轉。攪拌器的機械設計應使(a)容器壁面被刮除；(b)產(chǎn)生至少為20ft2/ft3熔體，最好是大于30ft2/ft3熔體的大界面積；(c)不斷地更新此表面；以及(d)提供良好的混合。
另外在每臺容器中最好使用單一的攪拌器，而且攪拌器的跨度應該為容器內(nèi)部長度的大約75％或更多。
雖然所示的設備是水平放置的，但也可以將反應容器成一定傾斜度來定位，以有助于反應熔體的流動。
攪拌器可以有各種設計，只要它們在使用中能提供所需的和惰性氣體的流動平行的表面，氣體的流動主要是軸向的，沿著反應容器縱向的中心軸。在圖2所示的一種實施方案中，攪拌器20包括和在使用中旋轉的可轉動的端板23和24聯(lián)結的槳葉21，構成了一個可轉動的構架。
可以使在反應容器內(nèi)與攪拌器聯(lián)結的中心軸延伸到反應容器殼體的外面，在那里與電機或驅動機構聯(lián)接，以提供一個適合速度的攪拌器轉動。
構架可包括至少兩組從反應容器的縱軸徑向延伸的多元槳臂。每對槳臂可以固定一個刮除器，它適合于為一個狹長的槳葉?？梢詫~的邊緣切成斜邊，以便能更好地刮除反應容器的內(nèi)表面?？梢詫⒐纬?，或刮除器葉片安裝成一個適合的角度，使得它們在通過熔體池運動時能帶動一個適宜量的熔體一起運動，這樣刮除器在熔體池外轉動的大部分時間內(nèi)，產(chǎn)生薄膜的熔體的下落都能得以持續(xù)。如果這一角度使刮除器和園筒壁之間的空間太狹窄，刮除器就只能夾帶少量熔體，它們在經(jīng)過刮除器和園筒壁間的間隙時會被迅速消耗掉，而不會有足夠的熔體留下來形成薄膜，或被刮在園筒的內(nèi)壁上。相反地如果這個角度太大，則會有較多熔體被不必要地夾帶轉動。
刮除器的數(shù)目和與它們聯(lián)接的槳臂的數(shù)目在沿反應容器長度的一點處可以改變。大直徑的容器通常有較多的刮除器。刮除器的數(shù)目可以為例如2-32個，最好是4-12個。
刮除器-構架組件應有足夠的機械強度，以便能承受為在粘稠的聚合物熔體中運動，并夾帶它們所需的轉矩。在一種實施方案中為從機械上加強的緣故，在刮除器槳葉之間附加上了一些交叉的桿。
當刮除器或槳葉轉出反應物料池時，它們使聚合物熔體成薄膜落下，當其表面張力開始逐漸地將熔體膜吸引到一起成為表面積小得多的更濃稠的物流時，熔體膜只能延續(xù)一個短距離。已經(jīng)觀察到當DP為大約30-40時薄膜延伸大約1/2英寸，在大約50DP時延伸大約1英寸，而在大約60-80DP時延伸大約2英寸。因此為使表面積最大，在刮除器下面適當?shù)木嚯x處設置額外的縱向構件，可使熔體從它們上面落下，并繼續(xù)擴展成薄膜。在靠近進料端，熔體的流動性很好，容易擴展成膜，可將構件間的間隔保持得較狹窄，而在接近產(chǎn)品端，熔體非常粘稠，成厚膜流動，應增加這一間隔，這樣安排是有利的。如果間隔太窄，粘稠的熔體在構件間將凝滯不流動，不能產(chǎn)生所要求的表面積。這樣，靠近進料端間隔可以小到1/2英寸，而在接近產(chǎn)品端可以為2-4英寸。對于給定的反應器直徑和轉速，可以使間隔優(yōu)化?？v向構件可以是長方形的棒，桿，線，篩網(wǎng)，或者被沖或切割成有所要求間隔的柵格的金屬板?？梢詫⑦@些構件排列成如圖3所示的一個籠狀物，或許多同心籠。
另一方面可以如圖4所示，將這些構件排列成一個長方形幾何結構，這些長方形相互平行，縱向延伸，同樣地在粘稠端保持較大的間隔，而在不太粘稠端保持較小間隔。這樣可以使攪拌器分段構成，它們看上去像一疊長方形組件或一個長方形組件的夾層結構。這些分段可以被交錯地安裝到攪拌器構架中，例如一段的平面可以與下一段的平面垂直，這樣使通道更加曲折，從而惰性氣體能被更好地分配，并使短路通過熔體的機會最小。
在圖4中構件是篩網(wǎng)，但它們也可以有其它構型，例如桿或沖制金屬板。在這類攪拌器中，刮除器在通過底部的熔體池時將熔體帶起，隨后使它們分散落下，沿著長方形構件流動，形成所需的表面積。
攪拌器的轉速(rpm)為使它所產(chǎn)生的表面積最大，并且提供經(jīng)常的表面更新。較快的表面更新對于提高揮發(fā)性產(chǎn)物從反應物熔體到惰性氣體的傳遞系數(shù)是有利的，但是旋轉太快則可能使粘性聚合物熔體成小液滴保持在構件之間，這樣事實上會降低表面更新速率。為獲得相當理想的傳遞系數(shù)，表面每分鐘最好至少被更新一次。攪拌器的轉速對于產(chǎn)生表面積也是重要的。如果旋轉得太慢，就不能將足夠的熔體從池中提升起來，或者會太早就落下，并且不是所有的構件都能產(chǎn)生薄膜。如果旋轉得太快，熔體可能成小液滴被帶起，不能有效地流動以產(chǎn)生表面積。揮發(fā)性副產(chǎn)物的傳遞速率，以及由此聚合物DP的增加速率是和傳遞系數(shù)(k)和表面積(a)這兩者成比例的。對于一種給定的攪拌器幾何結構和容器直徑來說，可以使旋轉速度，或每分鐘的轉數(shù)(rpm)得到優(yōu)化，以使k×a的乘積為最大。攪拌器應以大約1-60rpm，更好是大約1-30rpm，最好是大約2-18rpm轉速旋轉。
為了詳細說明籠狀結構，圖5中給出了攪拌器的一種實施方案，其中構件是金屬絲，它們的周邊間距沿反應器的長度方向而改變。該間距在進料端較窄，而在出料端則較寬。攪拌器被分成若干段，每一端中可以有許多同心的絲籠，絲籠的數(shù)目從一段到另一段可以變化。
在這種結構中表面積靠兩種方式產(chǎn)生，第一是熔體在絲籠上方沿園周方向成膜，第二是熔體從一個絲籠構件下落到下面的一個直徑較小的絲籠上?？梢詢?yōu)化間距和rpm，以便在攪拌器長度方向上的各點都得到良好的周邊覆蓋和下落。如以上所討論的，可以使熔體液滴的夾帶發(fā)生得最少。在優(yōu)選的2-12rpm下，靠近進料端的間距可以窄到1/2英寸，而在接近產(chǎn)品端可以為2-3英寸。這樣在靠近進料端最好有較多的園心絲籠，而在排料端有較少絲籠。因此，每單位長度產(chǎn)生的表面積在靠近進料端較大，而在沿長度方向接近產(chǎn)品端時隨著絲籠數(shù)目的減少，所產(chǎn)生的表面積也減少。為了彌補這一點，有較大間距的段可以被成比例地造得較長。這樣在每個間距的段中所產(chǎn)生的表面積，以及因此在每個間距的段中DP的增長可以大致相等。
在反應器內(nèi)產(chǎn)生的表面積等于以下諸項之和(A)反應器內(nèi)壁上被刮除的表面積，(B)熔體池的表面積，(C)攪拌器構件的表面積和攪拌器旋轉時所產(chǎn)生的熔體膜的表面積。膜的面積應乘以2以計入因為可以從膜的兩側進行傳質所能利用的表面積。
隨著反應器尺寸的增加，(A)和(B)對表面積的貢獻相對于(C)的貢獻來說有所降低。因此對于大型的商業(yè)規(guī)模的成品器來說，表面積的大部分來自攪拌器構件所產(chǎn)生的膜，而從設計角度考慮，可以忽略由(A)和(B)所產(chǎn)生的表面積。例如對于一臺被設計用來產(chǎn)生15000平方英尺表面積的7英尺直徑×29英尺長的反應器，(A)和(B)的貢獻還不到4％。
在計算可以由所考慮的攪拌器組件產(chǎn)生的表面積時，首先假定選擇一個能使所產(chǎn)生的熔體膜為最大的攪拌器RPM和構件間距的最佳組合，例如在篩網(wǎng)和絲籠型攪拌器中假定篩網(wǎng)和絲籠的周邊面積完全被熔體所覆蓋。膜的表面積應是被覆蓋面積的兩倍，以便計入膜的兩個側面。反應器最好被設計成能產(chǎn)生一個更大的表面積，以補償在次優(yōu)條件下操作時因低于完全覆蓋所損失的表面積。
反應器的整個攪拌器可以被很方便地分成段或筒管部件來制造，可用適當?shù)姆绞綄⑺鼈兙o固到一起。分成許多筒管部件來制造攪拌器提供了為各種特殊的應用條件提供不同的間距或其它變化的靈活性。
攪拌器的這種分段制造方式還使得能夠插入可有助于惰性氣體分布的擋板，例如園盤和園環(huán)，并能改善惰性氣體和反應物料的接觸。這還使反應器在軸向上被分成隔室，當其連續(xù)操作時就像許多個串聯(lián)的反應器，其性能接近于一個活塞流或間歇反應器的性能。
利用以下公式可以很方便地確定每一段的長度和間距，其中L是攪拌器的總長，N是所需的段數(shù)。下式給出了第一段(在進料端)的長度L1=L/[N+X-1N-1(n=1)n=1N]]]>其中X=DP的增加倍數(shù)，它等于產(chǎn)品的DP/進料的DP。對于其后的各段，第n段的長度最好被確定為Ln=pnp1·L1]]>其中pn是第n段中金屬絲的節(jié)距或間距，而p1是第一段的間距。參數(shù)pn與p1的關系由下式規(guī)定pnp1=1+(X-1)(n-1)N-1]]>對于一個給定段中的同心絲籠來說，相鄰絲籠間的間距等于以上節(jié)距。
可以將如上計算出的每一段的長度園整為一個對制造方便的數(shù)值，使得L1+L2+L3+……+LN=L為這種結構選擇的金屬絲應有合適的規(guī)格和足夠的機械強度，以便能承受粘性聚合物熔體的剪切應力。靠近進料端金屬絲的直徑可以為1/16″，而在接近粘稠的產(chǎn)品端可以用較粗的線規(guī)，例如3/16″直徑。為保證機械強度，可以在園周方向上隔適當?shù)木嚯x，例如3-5倍節(jié)距或絲線間距將交叉的金屬絲焊接起來。
為便于制造，可以首先制造一塊很長的有所需節(jié)距和交叉線距離的長方形金屬絲織物，然后將其卷成一個螺旋體，以代替制造一些單個的絲籠，同時使螺旋體相繼纏繞的圈之間的間隔和相繼的同心絲籠間的距離大致相同，即大約等于金屬絲間距。
絲籠不一定必須是園筒形的。為了便于制造，它們可以有諸如六角形，八角形等幾何形狀。圖6表示了一個從攪拌器端部看去的八角形絲籠組件。金屬絲織物30的長方形區(qū)段被固定到一個可旋轉端的徑向槳臂33上。采用這種結構使得金屬絲織物能被切割或制成許多可被焊接到徑向槳臂上的長方形區(qū)段。
應該用適合的結構材料來制造反應容器和攪拌器，它們在操作溫度下應有足夠的機械強度，同時為了生產(chǎn)優(yōu)質的產(chǎn)品，它們應不易被反應物料腐蝕或發(fā)生反應，以免污染產(chǎn)物。不銹鋼是一種適合的有所需性能的材料。
作為初步近似，可以用以下簡單公式來估算為達到一個給定的聚合度(DP)所需要的表面積，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于在間歇或活塞流條件下進行，并使用大量惰性氣體的聚合反應此式是適用的DP-DP°=k·a·t式中DP=所要求的產(chǎn)品DPDP°=進料預聚物或低聚物的DPa=表面積，以平方英尺為單位t=停留或保持時間，以小時為單位k=揮發(fā)性縮合副產(chǎn)物，大部分是乙二醇從熔體到惰性氣體的傳遞過程的總傳遞系數(shù)，以ft/hr為單位。
傳遞系數(shù)k由一些因素決定，例如溫度，表面更新速率，催化劑濃度和惰性氣體流速。在例1的條件下，發(fā)現(xiàn)它的值大約為0.79ft/hr。
這樣，為在2hr的停留時間內(nèi)將20 DP的預聚物聚合成80 DP的產(chǎn)品，利用這一k值可以計算所需的表面積如下
對于連續(xù)聚合來說，最好將反應器設計成能提供一個更大的表面積，例如對于上述實例為50-75ft2/ft3熔體，以補償使用較低的惰性氣體流量，例如0.3-0.7lb N2/lb熔體，和熔體流動對理想活塞流的偏離。比計算結果高的表面積還提供了操作的靈活性。如果反應器的表面積較低，將需要保持時間比2hr有成比例地增加。本文所述的攪拌器構型可提供所需的高表面積。
為使聚合反應能連續(xù)地進行，熔體流動的停留時間分布必須很窄，即接近于活塞流，并防止發(fā)生短路。在直槳和攪拌器構件周圍有可能發(fā)生短路，尤其當熔體不是非常粘稠時更是如此。
此外還可以插入一些擋板將反應器沿長度方向分成許多隔室，使熔體從一個隔室流至下一個隔室，反應器就像許多相互串聯(lián)的小反應器一樣工作。實現(xiàn)這一點的一種簡便的方式是沿攪拌器長度插入一些外徑與攪拌器外徑相等的園環(huán)或環(huán)狀物。園環(huán)的內(nèi)徑使反應器能在所需的水平上操作。其內(nèi)徑可以是其外徑的大約0.7倍。還可以在園環(huán)之間插入園盤，形成園環(huán)-園盤-園環(huán)通道，強迫惰性氣體通過園環(huán)，再繞過園盤，并依此類推，使惰性氣流得到很好的分布，并改善它們與熔體的接觸。在確定擋板的尺寸時應使通過，繞過或在它們之間的氣體流速不致太高，以免造成夾帶或迫使熔體在惰性氣流方向運動。
類似地，攪拌器的另一種方案包括許多半園盤和半園環(huán)，它們的安裝方式為使其內(nèi)緣成180°交錯排列，即間隔的擋板朝向相反方向，因此當它們轉動時惰性氣體除渦流外還成鋸齒形行進，產(chǎn)生較強的渦流和與熔體更有效的接觸。
另外還可以利用本方法分批地制造聚酯，在此將一批低分子量聚合物加料到聚合設備中，如所述地使其與惰性氣體接觸，直至達到所要求的高聚合度。低聚物可按所述方法通過酯化來制備，所不同的是可以在一個單獨的容器中，或在聚合容器本身中進行間歇制備。氣體和熔體的接觸設備可以和所述的本發(fā)明的連續(xù)方案設備類似，所不同的是不必沿著容器的長度方向改變攪拌器構件間的距離。另外也不必將容器分成隔室以逼近活塞流動。應選擇攪拌器構件間距使其能適合于最終高分子量產(chǎn)品的粘度和流動特性。對于間歇制造來說，隨著熔體粘度增加而調節(jié)攪拌器轉速是有利的。開始時粘度很低，攪拌器可在高到100rpm的轉速下運行，但在接近聚合完成時最好是用大約1-20rpm，尤其是大約2-12rpm的低轉速。在需要制備相對小批量的聚酯，或出于產(chǎn)品質量考慮需要嚴格控制添加劑濃度時，為了經(jīng)濟原因最好是采用間歇生產(chǎn)方式。當要制備的數(shù)量非常小時，不設置循環(huán)惰性氣體或乙二醇的設備，而在用已知的方法，例如徹底地用水來洗滌惰性氣體，并用一種對環(huán)境安全的方式來處理廢水，在使惰性氣體變得對環(huán)境無害后將其排入大氣可能是更為經(jīng)濟的。
本發(fā)明還可以用一種半間歇的方式來進行，按這種方式給聚合設備間歇地加料，使反應物料聚合到一個較高的聚合度，然后間歇地排出產(chǎn)品。
實例1本實例說明在按照本發(fā)明的一個聚合反應器中進行的中間規(guī)模的聚合反應，反應器由一個2英尺長，公稱直徑6英寸的玻璃管構成。借助端板將其固定在一個同樣長度的8英寸直徑的玻璃管內(nèi)，在反應的周圍形成一個均勻的環(huán)形空間，起加熱夾套的作用。加熱介質為被加熱到295-300℃的空氣，在一端將其引入環(huán)形空間，從另一端流出去。
攪拌器有兩個端部件，每一個有四個成十字架形狀的槳臂。每一對槳臂固定一個大約20″長，1″寬的槳葉或刮除器。在這個構架內(nèi)安裝兩個園環(huán)，每一個離端部幾英寸，固定了另外四個這種槳葉，這樣，這8個槳葉形成一個直徑略小于反應器6″直徑的籠狀物體，它能在反應器內(nèi)自由地轉動。轉軸固定在兩個十字形的端部件中，它能在安裝在反應器的每個端板中心的軸承內(nèi)轉動。攪拌器由一臺電機帶動，在反應器的一端有一個變速齒輪減速器固定在轉軸上。從反應器兩側中的每一側插入熱電偶，用來監(jiān)測聚合物熔體和惰性氣體的溫度。
在反應器中裝入9磅從工廠得到的大約20 DP的預聚物，這種預聚物是用乙二醇來酯化TPA，并使酯化產(chǎn)物預聚合到大約20的DP而制得的。它包含大約200ppm的銻，作為催化劑。裝料是通過一臺熔體擠出機將固體的預聚物加入來完成的，擠出機將預聚物熔融，并加熱到大約280-295℃。攪拌器以12rpm速度轉動，預熱到大約295℃的N2按反應器的空截面計算以0.57ft/sec的速度流過反應器。由于反應器被熔體裝填了大約30％，所以接觸速度大約為0.82ft/sec。N2從一端通入，從另一端排入大氣。這樣，反應器基本上是在常壓下。通過控制環(huán)隙中熱空氣的溫度，將反應物料的溫度保持在大約280℃。在此條件下使聚合繼續(xù)2小時。每半個小時取一次聚合物試樣，用凝膠滲透色譜(GPC)來分析DP。在聚合0.5,1,1.5和2hr后得到的數(shù)均DP分別為大約36,52,68和80。在對時間作圖時這些DP值與一條直線擬合DP-DP°=(k·a)·t其斜率ka=30hr-1。
據(jù)估計反應器提供了平均4.58ft2的膜面積，對于9lb熔體來說它折合為一個等于38ft2/ft3熔體的“a”值。因此k值為30/38=0.79ft/hr。
起初當熔體為20DP時它成細流從攪拌器葉片上落下，然后在幾分鐘以后熔體開始變粘稠，并成薄膜落下，這層膜從葉片邊緣延伸大約1/4-1/2″。當聚合進行到更高的DP時，成膜變得更加明顯。熔體成薄膜從葉片延伸3/4-1″，而在接近終點時下落的膜能延伸1-1.5″。因此如果在葉片下面在攪拌器上安裝額外的構件，使熔體能從它們上面成薄膜進一步落下，則可能會產(chǎn)生更大的表面積。還可以在環(huán)形加熱夾套中不使用熱空氣，而是使經(jīng)預熱的N2首先通過環(huán)隙，然后再進入反應器。
實例2此實例說明一個符合本發(fā)明的，以100-150lb/hr的速率連續(xù)操作的原型成品器的設計。將在上游的酯化器和預聚合反應器中制備的20DP的預聚物連續(xù)加料到成品器中。反應器被設計來生產(chǎn)用于紡絲或制造切片的大約80DP的PET產(chǎn)品。反應器長9英尺，直徑為18英寸。它有一個用Dowtherm蒸氣來加熱的夾套。它裝有一個7.5英尺長的攪拌器，在每一端留有大約9英寸的空間，用于安裝進料和排料接管。攪拌器有端部件或端板，它們的每一個伸出8個槳臂，固定在轉軸上。在每一對槳臂上裝有一個1.5″寬，和反應器內(nèi)壁成45°角的刮除器葉片。在這個八刮除器構架內(nèi)裝有一些用不銹鋼絲制成的變化節(jié)距的同心絲籠的園筒，從進料端開始是一個節(jié)距(以及相鄰同心絲籠之間的間隔)為1/2″的9英寸長的段，然后是1″節(jié)距18″長的絲籠，接著是1.5″節(jié)距27″長的絲籠，最后是2″節(jié)距，同心絲籠間隔也為2″的36″長的同心絲籠。在這些園筒部件之間交替地插入園環(huán)和園盤，將反應器分成隔室，起4個串聯(lián)反應器的作用。攪拌器可以以3-12rpm的速度轉動。節(jié)距為0.5″,1″,1.5″和2″的每一段的園筒可提供大約57ft2的表面積，總計為228ft2的表面積。反應器在保持大約300lb或4ft3熔體的條件下操作。這折合為57ft2/ft3熔體的平均表面積，它比作為一個理想的活塞流反應器運行所需的表面積多大約50％。N2和90-120lb/hr流量的熔體逆向流動。按空截面計算在大約1大氣壓和285℃的操作條件下的表觀氣速為0.36-0.48ft/sec。
權利要求
1．一種在熔融狀態(tài)下制造一種或多種芳香二羧酸和一種或多種二元醇的聚酯的方法，其中一種惰性氣體被用來幫助去除揮發(fā)性的縮合副產(chǎn)物，其中改進之處包括利用一臺水平放置的被熔體形式的聚合反應物料部分充滿的園筒反應器，該反應器裝備有以下部件a)一個用于將一種可聚合的進料引入反應器的反應器入口；b)一個用于在或接近反應器的一端引入一種惰性氣體的氣體入口和一個用于在或接近反應器的一個相對端排出惰性氣體的氣體出口，由此在反應器內(nèi)造成通過反應物料的氣體流動；c)用于將反應物料保持在熔融狀態(tài)的裝置；d)一個在操作過程中繞其軸線轉動的攪拌器，所說攪拌器包括許多沿軸向設置的，在通過反應物料運動時能輸運部分熔體的構件，這些構件的位置被確定為使所說構件能產(chǎn)生熔體膜，膜的平面平行于攪拌器的中心軸和惰性氣體主要為軸向的流動；以及e)一個用于從反應器中排出聚合物產(chǎn)品的反應器出口。
2．權利要求1的用于連續(xù)生產(chǎn)較高分子量PET的方法，該方法在大氣壓或高于大氣壓的條件下進行，包括使成熔體形式的DHET或其低分子量聚合物與一種在此方法中和反應熔體逆向流動的惰性氣體接觸，以便將乙二醇和其它反應副產(chǎn)物連續(xù)地排出，而其中保持時間低于大約5小時的PET產(chǎn)品被連續(xù)地排出。
3．權利要求1的方法，其中該方法在常壓下進行。
4．權利要求1的方法，其中膜的所說表面積至少為30ft2/ft3熔體。
5．權利要求1的方法，其中所說構件選自細長的板條，篩網(wǎng)，桿，金屬絲，剪切板，或沖壓板。
6．權利要求1的方法，其中攪拌器還另外包括能刮除反應器的一個或多個內(nèi)壁的刮除器。
7．權利要求1的方法，其中攪拌器構件在橫截面上成園形或多邊形從攪拌器軸線起每隔一個或多個徑向間距間隔設置，組成一些同心的籠狀物。
8．權利要求1的方法，其中聚酯是對苯二甲酸乙二醇酯。
9．權利要求1的方法，其中惰性氣體選自氮氣，二氧化碳，及它們的組合。
10．權利要求1的方法，其中攪拌器以2-12rpm轉速旋轉。
11．權利要求1的方法，還另外包括擋板。
12．權利要求11的方法，其中擋板包括沿著反應器軸向間隔設置的園環(huán)和園盤。
13．權利要求1的方法，其中攪拌器構件間的距離從反應器進料端到產(chǎn)品端沿長度方向增加。
14．權利要求1的方法，其中攪拌器跨度至少是反應器內(nèi)部長度的大約75％。
15．權利要求1的方法，其中聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯。
16．權利要求2的方法，其中惰性氣體流速為0.2-3ft/sec，而氣-液界面積至少為大約20ft2/ft3熔體。
17．權利要求2的方法，其中攪拌器構件在接近反應器的進料端彼此間隔0.5-1英寸，此間隔沿著攪拌器的長度方向逐段增加，而在接近反應器的產(chǎn)品端構件彼此間隔1.5-4英寸。
18．權利要求2的方法，其中進料是一種至少大約5DP的對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯的低聚物，通過反應熔體和惰性氣體在一個反應器中的接觸，使聚合反應進行到最終產(chǎn)品的DP。
19．權利要求2的方法，其中惰性氣體選自N2和CO2。
20．權利要求2的方法，其中惰性氣體在與熔體接觸以前被預熱到大約為聚合溫度或高于聚合溫度。
21．權利要求1的方法，其中聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸1,3-丙二醇酯，聚對苯二甲酸1,4-丁二醇酯，聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯，或間苯二甲酸乙二醇酯和對苯二甲酸乙二醇酯的共聚物。
22．權利要求2的方法，其中聚合溫度為大約270-300℃。
23．一種在熔融狀態(tài)下進行一種縮聚反應的設備，該設備包括一臺裝備有以下部件的水平放置的園筒反應器a)一個用于將一種可聚合的進料引入反應器的反應器入口；b)一個用于在或接近反應器的一端引入一種惰性氣體的氣體入口和一個用于在或接近反應器的一個相對端排出惰性氣體的氣體出口，由此在反應器內(nèi)造成通過反應物料的氣體流動；c)用于將反應物料保持在熔融狀態(tài)的裝置；d)一個適合于在操作過程中繞其軸線轉動的攪拌器，所說攪拌器包括許多沿軸向設置的，在通過熔體運動時適合于輸運反應器底部的部分熔體的構件，這些構件的位置被確定為使所說構件適合于產(chǎn)生熔體膜，膜的平面平行于反應器的縱軸；其中這樣產(chǎn)生的膜提供了反應器內(nèi)的大部分界面積，以及e)一個用于從反應器中排出聚合物產(chǎn)品的反應器出口。
24．權利要求23的設備，其中攪拌器還包括沿其長度方向的擋板，用以改善惰性氣體的分布和/或減少在連續(xù)操作中反應物料的短路。
全文摘要
公開了一種改進的生產(chǎn)聚酯或其它縮聚物的方法和設備。具體地是在一個裝備有一種特殊設計的攪拌器的反應器中進行聚合反應,這種攪拌器使部分充滿該反應器的聚合物熔體暴露于流經(jīng)該容器的惰性氣體。該攪拌器帶有許多能將反應容器中的部分聚合物熔體提升起來,形成聚合物熔體膜的構件,這種聚合物膜在平行于攪拌器軸和通過反應器的氣流的平面上延伸。在一種優(yōu)選的方法中,在大約大氣壓下使一種由對苯二甲酸和乙二醇的酯化反應或對苯二甲酸二甲酯和乙二醇的酯交換反應得到對苯二甲酸雙(2－羥乙基)酯或它的低分子量低聚物的熔體與一種惰性氣體接觸,以除去反應副產(chǎn)物和促進聚合反應。
文檔編號C08G65/26GK1214707SQ97193459
公開日1999年4月21日 申請日期1997年3月24日 優(yōu)先權日1996年3月28日
發(fā)明者K·K·布哈蒂爾 申請人:納幕爾杜邦公司