專利名稱：水平的帶有塔板的反應(yīng)器的制作方法
水平的帶有塔板的反應(yīng)器 發(fā)明背景
1.發(fā)明領(lǐng)域 本發(fā)明涉及用于加工含有液體的反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器。在另一方面，本發(fā)明涉及縮
聚反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于聚酯的熔融相生產(chǎn)。 2.現(xiàn)有技術(shù)說(shuō)明 熔融相聚合可以用來(lái)生產(chǎn)多種聚酯，例如諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。 PET被廣泛的用于飲料、食品和其他容器中，以及用于合成纖維和樹(shù)脂中。加工工藝的進(jìn)步以及增長(zhǎng)的需求已經(jīng)導(dǎo)致了PET生產(chǎn)和銷售的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。所以，用于生產(chǎn)PET的低成本、高效率的方法是令人期望的。 通常，熔融相聚酯生產(chǎn)設(shè)備，包括用于制造PET的這些設(shè)備，使用了酯化階段和縮聚階段。在該酯化階段中，聚合物原材料(即，反應(yīng)物)被轉(zhuǎn)化為聚酯單體和/或低聚物。在該縮聚階段中，將從酯化階段出來(lái)的聚酯單體和/或低聚物轉(zhuǎn)化成具有所期望的最終平均鏈長(zhǎng)的聚合物產(chǎn)物。 在許多常規(guī)的熔融相聚酯生產(chǎn)設(shè)備中，酯化和縮聚是在一個(gè)或多個(gè)機(jī)械攪拌的反應(yīng)器例如諸如連續(xù)攪拌的槽式反應(yīng)器(CSTR)中進(jìn)行的。但是，CSTR和其他機(jī)械攪拌的反應(yīng)器具有許多的缺點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)聚酯生產(chǎn)設(shè)備的資金、運(yùn)行和/或維護(hù)成本的上升。例如，與CSTR相關(guān)的機(jī)械攪拌器和不同的控制裝置典型的是復(fù)雜的、昂貴的，并且會(huì)需要大的維護(hù)。 因此，存在著對(duì)于高效的聚酯加工方法的需要，該方法使得資金、運(yùn)行和維護(hù)成本最低，同時(shí)保持或者提高了產(chǎn)物的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，這里提供了一種方法，其包含使反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含水平延伸的容器殼和布置在該容器殼中的多個(gè)垂直間隔的塔板，其中當(dāng)該反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，該反應(yīng)介質(zhì)是沿著至少兩個(gè)塔板流動(dòng)的。 在本發(fā)明的另外一種實(shí)施方案中，這里提供了一種方法，其包含(a)將主要為液體的供料引入到縮聚反應(yīng)器中，其中該供料形成了在該反應(yīng)器中的反應(yīng)介質(zhì)，其中該供料包含了平均鏈長(zhǎng)范圍為大約5-大約50的PET ; (b)使得該反應(yīng)介質(zhì)在反應(yīng)器中進(jìn)行縮聚，由此來(lái)提供主要為液體的產(chǎn)物和蒸氣，其中該蒸氣包含縮聚副產(chǎn)物，其中該反應(yīng)器包含基本上水平的、延伸的容器殼和布置在該容器殼中的至少兩個(gè)基本上水平的、垂直間隔的塔板，其中當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行縮聚時(shí)，至少一部分的該反應(yīng)介質(zhì)沿著該塔板流動(dòng)，其中該反應(yīng)介質(zhì)在塔板的垂直相鄰的塔板上以通常相反的方向流動(dòng)，并且在該塔板之間在重力作用下下
落，其中該容器殼的長(zhǎng)徑比(l : d)范圍是大約i.2 : 1-大約30 : i，其中大部分的塔板
的長(zhǎng)度是至少大約0. 5L，其中該容器殼包含基本上圓柱形的管和結(jié)合到該管相反端上的一對(duì)端帽；(c)將蒸氣經(jīng)由位于容器殼頂部附近的蒸氣出口從反應(yīng)器中排出；和(d)將產(chǎn)物經(jīng)由位于容器殼底部附近的產(chǎn)物出口從反應(yīng)器中排出，其中該產(chǎn)物包含PET，該P(yáng)ET的平均鏈長(zhǎng)比供料的平均鏈長(zhǎng)大了至少大約10。 在本發(fā)明另外一種的實(shí)施方案，這里提供了一種反應(yīng)器，其包含水平延伸的容器 殼和布置在該容器殼中的至少兩個(gè)垂直間隔的塔板。


本發(fā)明的某些實(shí)施方案將參考附圖在下面進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中 圖1是按照本發(fā)明一種實(shí)施方案的水平的帶有塔板的反應(yīng)器示意圖，該反應(yīng)器適
于用作熔融相聚酯生產(chǎn)設(shè)備中的縮聚反應(yīng)器；禾口 圖2是圖1的水平的帶有塔板的反應(yīng)器沿著線2-2的端截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2示意了按照本發(fā)明一種實(shí)施方案所配置的一種示例性的水平的帶有塔板 的反應(yīng)器。圖l和2中所述的反應(yīng)器的構(gòu)造和運(yùn)行在下面更詳細(xì)的進(jìn)行描述。雖然下面的 說(shuō)明的某些部分主要涉及到用于熔融相聚酯生產(chǎn)方法中的反應(yīng)器，但是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 方案所配置的反應(yīng)器可以在廣泛的多種化學(xué)方法中獲得應(yīng)用。例如，按照本發(fā)明的某些實(shí) 施方案所配置的反應(yīng)器可以有利的用于任何這樣的方法中，在這里化學(xué)反應(yīng)是在反應(yīng)介質(zhì) 的液相中進(jìn)行的，并且作為該反應(yīng)反應(yīng)的結(jié)果，產(chǎn)生了蒸氣副產(chǎn)物。此外，按照本發(fā)明的某 些實(shí)施方案所配置的反應(yīng)器可以有利的用于這樣的化學(xué)方法，在這里至少一部分的反應(yīng)介 質(zhì)在加工過(guò)程中形成了泡沫。 現(xiàn)在參考圖l，示意了水平的帶有塔板的反應(yīng)器10的一種實(shí)施方案，其通常包含 水平延伸的容器殼12和布置在該容器殼12中的一連串的垂直間隔的塔板14a-f。
容器殼12通常包含水平延伸的管狀元件16和結(jié)合到管狀元件16相反端上的一 對(duì)端帽18a和18b。容器殼12具有進(jìn)料口 20、蒸氣出口 22和液體產(chǎn)物出口 24。如圖1所 示，進(jìn)料口 20和蒸氣出口 22可以位于容器殼12的頂部附近，而液體產(chǎn)物出口 24可以容器 殼12的底部附近。在一種實(shí)施方案中，進(jìn)料口20可以位于一個(gè)端帽之中或者附近，而蒸氣 和產(chǎn)物出口 22和24可以位于相反的端帽之中或者附近。此外，可以使用內(nèi)部供料分配器 20a來(lái)將供料朝著端帽18a排出，由此來(lái)使得上塔板14a上的靜止區(qū)域最小和/或得以消 除。 在圖1所示的實(shí)施方案中，管狀元件16是基本上水平的、基本上直的、基本上圓柱 形的管。在一種可選擇的實(shí)施方案中，管狀元件16可以具有多種橫截面構(gòu)造(例如矩形， 正方形或者橢圓形)。此外，管狀元件16不必需具有極好的水平定向。例如，管狀元件16 的中心軸延長(zhǎng)線可以在相對(duì)于水平線為大約10內(nèi)、大約5內(nèi)或者2度內(nèi)延伸。
在圖1所示的實(shí)施方案中，容器殼12和/或管狀元件16可以具有最大內(nèi)部長(zhǎng)度 (L)，其大于它的最大內(nèi)徑(D)。在一種實(shí)施方案中，容器殼12和/或管狀元件16的長(zhǎng)徑比
(l : D)范圍是大約i. i : 1-大約50 : 1，大約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : i-大 約i5 : 1，大約i.5 : i-大約io : 1，或者2 : l-6 : i。在一種實(shí)施方案中，D可以處于
下面的范圍大約2-大約40英尺，大約6-大約30英尺，或者10英尺-20英尺，L可以處 于下面的范圍大約5-大約100英尺，大約10-大約60英尺，或者15英尺-40英尺。
如圖1所示，該一連串的塔板14a-f布置在容器殼12中，并且通常沿著容器殼
412的基本上整個(gè)長(zhǎng)度延伸。該一連串的塔板14a_f包括最上面的塔板14a，多個(gè)中間塔板 14b-e和最下面的塔板14f。任意的、大部分的或者全部的塔板14a-f可以具有至少大約 0. 5L，至少大約0. 75L，或者至少0. 90L的長(zhǎng)度。在一種實(shí)施方案中，每個(gè)塔板可以具有相同 的長(zhǎng)度，或者可選擇的，至少兩個(gè)塔板可以具有不同的長(zhǎng)度。 每個(gè)塔板14a-f具有接受端和排出端。在圖1所示的實(shí)施方案中，垂直相鄰的塔 板的接受和排出端可以布置在容器殼12通常相反的端上，以使得下塔板14b， d， f的接受端 通常位于垂直相鄰的一對(duì)上塔板14a， c， e的排出端以下。此外，下塔板14b， d， f的接受端 可以與上塔板14a， c， e的排出端向外間隔開(kāi)，以產(chǎn)生流道26a， c， e，該通道使得流體在垂直 相鄰的塔板之間流動(dòng)連通。在圖1所示的實(shí)施方案中，塔板14b， d， f的接受端可以裝備有 流動(dòng)分流器28b， d， f。任選的，每個(gè)塔板14a-f的排出端可以裝備有向上延伸的堰30a-f。
在圖1所示的實(shí)施方案中，塔板14a，c，e的接受端直接結(jié)合到端帽18a上，而塔板 14b，d，f的排出端是與端帽18a間隔開(kāi)的，目的是產(chǎn)生流道26b，d，f，其促進(jìn)了在垂直相鄰 的塔板之間的流體流動(dòng)連通。可選擇的，塔板14c，e的接受端也可以與端帽18a間隔開(kāi)，并 且可以位于通常塔板14b， d的排出端的外面。如圖1所示的實(shí)施方案，塔板14b， d， f的接 受端和塔板14a， c， e的排出端每個(gè)是與端帽18b間隔開(kāi)的，以使得通過(guò)塔板14a_f的端部 和端帽18b之間的間隙來(lái)限定出向上的蒸氣流道32。在一種實(shí)施方案中，蒸氣出口 22可以 位于向上的流道32的頂部附近。 在圖1和2所示的實(shí)施方案在，塔板14a-f是基本上平坦的、基本上水平的、基本 上矩形的板，其每個(gè)具有基本上水平的、基本上平坦的面朝上的流動(dòng)表面，液體可以沿著該 表面流動(dòng)。如圖2所示，塔板14a-f將容器殼12的內(nèi)部體積分成了各自的反應(yīng)器流動(dòng)腔室 42a-g。為了提供足夠大的流動(dòng)腔室42a-g，每個(gè)塔板14a_f面朝上的流動(dòng)表面可以通過(guò)下 面的垂直距離與垂直相鄰的塔板間隔開(kāi)至少大約O. 05D，至少大約0. IOD或者至少O. 25D。 每個(gè)塔板14a-f的面朝上的流動(dòng)表面可以通過(guò)下面范圍的垂直距離來(lái)與垂直相鄰的塔板 間隔開(kāi)大約5-大約50英寸，大約10-大約40英寸或者15-30英寸。另外，每個(gè)塔板不必 需具有極好的水平的定向。例如，塔板14a-f至少兩個(gè)面朝上的表面可以是相對(duì)于水平線 以小于大約IO，小于大約5，或者小于大約2度傾斜的。 在圖1和2所示的實(shí)施方案中，反應(yīng)器10包含具有基本上平行的側(cè)邊的六個(gè)塔板 14a-f，該側(cè)邊是剛性的，并且密封連接(例如焊接)到管狀元件16的內(nèi)部。但是，應(yīng)當(dāng)指 出的是布置在容器殼12中的塔板的數(shù)目和構(gòu)造可以進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)匹配使用反應(yīng)器10的應(yīng) 用。例如，反應(yīng)器10可以使用至少2個(gè)塔板，至少4個(gè)塔板，至少6個(gè)塔板，或者4-15個(gè)， 或者5-10個(gè)塔板。另外，塔板14a-f的側(cè)邊可以與容器殼12的側(cè)壁間隔開(kāi)，并且可以使用 多種支承機(jī)構(gòu)來(lái)支承在容器殼12中，例如諸如從容器殼12底部延伸的支腳或者從容器殼 12懸掛的支腳。 重新參見(jiàn)圖l，在運(yùn)行中，供料(其可以主要為液體形的)被引入到反應(yīng)器10中， 并且經(jīng)由進(jìn)料口 20引入到最上面的塔板14a的接受端上。該供料然后形成了反應(yīng)介質(zhì)34， 該介質(zhì)通常水平的沿著并朝向最上面的塔板14a的排出端流動(dòng)。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34沿著最上面 的塔板14a的面朝上的表面流動(dòng)時(shí)，在反應(yīng)介質(zhì)34中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)?？梢孕纬烧魵?6， 其包含了在塔板14a面朝上的表面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物和/或經(jīng)由進(jìn)料口 20進(jìn)入 反應(yīng)器10的供料中的揮發(fā)性成分。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34沿著最上面的塔板14a流動(dòng)時(shí)，至少一部分蒸氣36離開(kāi)反應(yīng)介質(zhì)34，并且通常流經(jīng)反應(yīng)介質(zhì)34。 如圖1所示，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，在反應(yīng)器10中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)引起了 反應(yīng)介質(zhì)34的泡沫，由此產(chǎn)生了反應(yīng)介質(zhì)34的泡沫部分38和主要為液體的部分40。化 學(xué)反應(yīng)可以在泡沫部分38和主要為液體的部分40 二者的液相中進(jìn)行。實(shí)際上，泡沫的存 在可以實(shí)際上增強(qiáng)某些化學(xué)反應(yīng)，特別是這些通過(guò)增加液體表面積和減壓而促進(jìn)的反應(yīng)。 因此，在一種實(shí)施方案中，反應(yīng)器流動(dòng)腔室42a-g的內(nèi)部體積和開(kāi)放流動(dòng)面積是足夠大的， 以使得能夠形成最大量的泡沫。在這里反應(yīng)器的主要部分中發(fā)生大量的泡沫化的應(yīng)用中， 期望的是可以使用降低數(shù)量的塔板來(lái)在該反應(yīng)器體積中提供足夠的空間，以形成最大的泡 沫。可選擇的，可以使用更大直徑的容器殼12來(lái)提供必需的體積和開(kāi)放流動(dòng)面積，來(lái)促進(jìn) 泡沫的形成。如圖1和2所示，當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34前進(jìn)通過(guò)反應(yīng)器10時(shí)，由反應(yīng)所產(chǎn)生的泡沫 的量會(huì)降低。因此，在最上面的塔板14a上的反應(yīng)介質(zhì)34可以包含大于大約50體積％，大 于大約75體積％，或者大于90體積％的蒸氣，而在最下面的塔板14f上的反應(yīng)介質(zhì)34可 以包含小于大約20體積％，小于大約10體積％，或者小于5體積％的蒸氣。
重新參見(jiàn)圖l，當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34到達(dá)最上面的塔板14a的排出端時(shí)，它在重力的作用 下，通過(guò)流道26a下落，并且下落到的第一中間塔板14b的接受端部分上，該接受端是與最 上面的塔板14a的排出端向外間隔的。當(dāng)最上面的塔板14a的排出端裝備有堰30a時(shí)，在 落到第一中間塔板14b的面朝上的表面上之前，至少一部分的反應(yīng)介質(zhì)34流經(jīng)堰30a的頂 部、其邊緣周圍、流過(guò)其之中和/或之下的開(kāi)口 。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34離開(kāi)最上面的塔板14a，并 且向下流到第一中間塔板14b上時(shí)，蒸氣從最上面的塔板14a向上流動(dòng)，并且可以與在隨后 的塔板14c-f上所產(chǎn)生的蒸氣，以及與在容器殼12底部所產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行合并。在經(jīng)由蒸 氣出口 22離開(kāi)反應(yīng)器10之前，所形成的合并蒸氣可以通過(guò)向上的流道32上升。
堰30a-f可以用在反應(yīng)器10來(lái)幫助保持在塔板14a_f上的反應(yīng)介質(zhì)34所期望的 深度。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，反應(yīng)介質(zhì)34主要為液體的部分在每個(gè)塔板上的最大深 度小于大約0. 1D，小于大約0. 05D，小于大約0. 025D或者小于0. OID。反應(yīng)介質(zhì)34在每個(gè) 塔板上的最大深度可以是大約l-大約40英寸，大約l-大約32英寸，或者1-24英寸。
如圖1所述的實(shí)施方案，反應(yīng)介質(zhì)34從第一中間塔板14b接受端通常水平的沿著 該面朝上的表面并朝向塔板14b的排出端流動(dòng)。如前所述，反應(yīng)介質(zhì)34當(dāng)它沿著塔板14b 通過(guò)時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并且該化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蒸氣副產(chǎn)物和/或泡沫的形成。當(dāng)蒸氣是由 沿著塔板14b流動(dòng)的反應(yīng)介質(zhì)34產(chǎn)生時(shí)，該蒸氣可以在塔板14b以上以與反應(yīng)介質(zhì)34沿著 塔板14b流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)。該蒸氣可以經(jīng)由蒸氣通道離開(kāi)塔板14b上面的空間， 該蒸氣通道延伸在通過(guò)流道26a的向下流動(dòng)的反應(yīng)介質(zhì)周圍和/或穿過(guò)該介質(zhì)。如圖1所 示，延伸穿過(guò)向下流動(dòng)的反應(yīng)介質(zhì)的蒸氣通道可以定義為小的管狀元件。
當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34到達(dá)塔板14b的排出端時(shí)，它在重力的作用下，通過(guò)流道26b下落， 并且下落到的第二中間塔板14c的接受端部分上，該接受端是與第一中間塔板14b向外間 隔的。當(dāng)塔板14b的排出端裝備有堰30b時(shí)，在進(jìn)入流道26b之前，至少一部分的反應(yīng)介質(zhì) 34流經(jīng)堰30b的頂部、其邊緣周圍、流過(guò)其之中和/或之下的開(kāi)口 。反應(yīng)介質(zhì)34然后沿著 第二中間塔板14c從接受端流動(dòng)到排出端，如圖1所示。如上所述，反應(yīng)介質(zhì)34當(dāng)它沿著 塔板14c通過(guò)時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并且該化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蒸氣副產(chǎn)物和/或泡沫的形成。當(dāng) 蒸氣產(chǎn)生時(shí)，該蒸氣通常以與反應(yīng)介質(zhì)34相同的方向流經(jīng)反應(yīng)介質(zhì)34。當(dāng)該蒸氣到達(dá)塔板14c的排出端時(shí)，該蒸氣朝著向上的流道32流動(dòng)，在這里它可以與離開(kāi)塔板14a， b， d， e， f 的蒸氣合并，如圖l所示。 反應(yīng)介質(zhì)34流過(guò)其余的中間塔板14d， e和最下面的塔板14f可以基本上與上面 所述相同來(lái)進(jìn)行。通常，反應(yīng)介質(zhì)34從塔板14c， d， e的排出端向下經(jīng)由流道26c， d， e下 落到塔板14d，e，f的接受端。如前所述，反應(yīng)介質(zhì)34在垂直相鄰的塔板上以通常相反的方 向流動(dòng)，這樣反應(yīng)介質(zhì)34通常經(jīng)由塔板14d， e， f往返流過(guò)反應(yīng)器10。如果當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)沿 著塔板14d， e， f通過(guò)時(shí)產(chǎn)生了蒸氣副產(chǎn)物，則該蒸氣離開(kāi)塔板14d， e， f上面的空間，然后 在向上的流道32中其他的蒸氣合并，并且蒸氣出口 22經(jīng)由離開(kāi)反應(yīng)器10。如在圖1所示 的實(shí)施方案中，離開(kāi)最下面的塔板14f的反應(yīng)介質(zhì)34沿著容器殼12的底部流動(dòng)，然后被作 為主要為液體的產(chǎn)物經(jīng)由產(chǎn)物出口 24進(jìn)行回收。 盡管圖1中沒(méi)有表示，但是擋水板(impingement plate)可以用在靠近蒸氣出口 22的蒸氣流路中，以使得在該流動(dòng)的蒸氣中所攜帶的液體碰撞、收集在該擋水板上和向下 跌落。擋水板的使用有助于保證僅僅蒸氣離開(kāi)反應(yīng)器10的蒸氣出口 22。另外，盡管圖1中 沒(méi)有表示，但是向上延伸的堰可以用在產(chǎn)物出口 24附近，來(lái)幫助保證將足夠水平的反應(yīng)介 質(zhì)34的主要為液體的部分40沿著容器殼12的底部保持。 按照本發(fā)明的某些實(shí)施方案配置的水平的帶有塔板的反應(yīng)器需要對(duì)在其中加工 的反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行很少的或者不需要進(jìn)行機(jī)械攪拌。雖然在該水平的帶有塔板的反應(yīng)器中加 工的反應(yīng)介質(zhì)可以依靠起泡、流過(guò)該反應(yīng)器段和從一個(gè)反應(yīng)器段降落到另一個(gè)段來(lái)進(jìn)行稍 微的攪拌，但是這種起泡攪拌、流動(dòng)攪拌和重力攪拌并非機(jī)械攪拌。在本發(fā)明的一種實(shí)施方 案中，在水平的帶有塔板的反應(yīng)器中加工的反應(yīng)介質(zhì)的小于大約50%，小于大約25%，小 于大約10%，小于大約5%，或者0%的總攪拌由機(jī)械攪拌來(lái)提供的。因此，按照本發(fā)明的某 些實(shí)施方案所配置的反應(yīng)器可以不帶有任何機(jī)械混合裝置來(lái)運(yùn)行。這與幾乎專門使用機(jī)械 攪拌的常規(guī)的連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)是完全不同的。 如上所述，按照本發(fā)明反應(yīng)器實(shí)施方案所配置的水平的帶有塔板的反應(yīng)器可以用 于多種化學(xué)方法中。在一種實(shí)施方案中，按照本發(fā)明所配置的水平的帶有塔板的反應(yīng)器被 用于熔融相聚酯生產(chǎn)設(shè)備中，該設(shè)備能夠由多種起始材料來(lái)生產(chǎn)任何的多種聚酯。能夠根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行生產(chǎn)的熔融相聚酯的例子包括但不限于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)，其包括PET的均聚物和共聚物；全芳族或者液晶聚酯；可生物降解的聚酯，例如包含 丁二醇、對(duì)苯二酸和己二酸殘基的這些聚酯；聚(環(huán)己烷-對(duì)苯二甲酸二亞甲酯)均聚物和 共聚物；和1，4-環(huán)己烷-二甲醇(CHDM)和環(huán)己烷二羧酸或者環(huán)己烷二羧酸二甲酯的均聚 物和共聚物。當(dāng)生產(chǎn)PET共聚物時(shí)，這樣的共聚物可以包含至少90，至少91，至少92，至少 93，至少94，至少95，至少96，至少97，至少98mol %的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯重復(fù)單元和至 多IO，至多9，至多8，至多7，至多6，至多5，至多4，至多3，或者至多2mol^的所加入的共 聚單體重復(fù)單元。通常，該共聚單體重復(fù)單元可以衍生自選自下面的一種或多種共聚單體 間苯二酸，2， 6-萘-二羧酸，CHDM和二甘醇。 通常，根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的聚酯生產(chǎn)方法可以包含兩個(gè)主要階段-酯化階 段和縮聚階段。在該酯化階段中，聚酯起始材料(其可以包含至少一種醇和至少一種酸)進(jìn) 行酯化，由此來(lái)生產(chǎn)聚酯單體和/或低聚物。在該縮聚階段中，來(lái)自酯化階段自的該聚酯單 體和/或低聚物反應(yīng)成最終的聚酯產(chǎn)物。作為此處與PET相關(guān)使用的，單體具有小于3的鏈長(zhǎng)，低聚物具有大約7-大約50的鏈長(zhǎng)(鏈長(zhǎng)4-6單位的成分可以被認(rèn)為是單體或者低
聚物)，聚合物具有大于大約50的鏈長(zhǎng)。二聚體例如EG-TA-EG-TA-EG的鏈長(zhǎng)是2，三聚體
阜q坐坐 疋J，寸寸。 酯化階段中所用的酸起始材料可以是二羧酸，以使得最終的聚酯產(chǎn)物包含至少一 種具有大約4-大約15個(gè)或者8-12個(gè)碳原子的二羧酸殘基。適用于本發(fā)明中的二羧酸的 例子可以包括但不限于對(duì)苯二酸，鄰苯二酸，間苯二酸，萘_2， 6- 二羧酸，環(huán)己烷二羧酸，環(huán) 己烷二乙酸，二苯基-4，4' -二羧酸，二苯基_3，4' _二羧酸，2，2，-二甲基-1，3-丙二醇， 二羧酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，壬二酸，癸二酸，及其混合物。在一種實(shí)施方案中，該酸起 始材料可以是相應(yīng)的酯，例如代替對(duì)苯二酸的對(duì)苯二甲酸二甲酯。 在酯化階段中所用的醇起始材料可以是二醇，以使得最終的聚酯產(chǎn)物可以包含至 少一種二醇?xì)埢缰T如，來(lái)自具有大約3-大約25個(gè)碳原子或者6-20個(gè)碳原子的脂 環(huán)族二醇的這些。合適的二醇可以包括但不限于乙二醇(EG)，二甘醇，三甘醇，l，4-環(huán)己 烷_(kāi) 二甲醇，丙-1， 3- 二醇，丁 -1， 4- 二醇，戊-1， 5- 二醇，己-1， 6- 二醇，新戊二醇，3-甲基 戊二醇-(2，4)，2-甲基戊二醇_(1，4)，2，2，4-三甲基戊二醇-(1，3)，2-乙基己二醇-(l， 3)，2，2-二乙基丙二醇-(1，3)，己二醇-(1，3)，1，4-二-(羥基乙氧基)-苯，2，2-雙-(4-羥 基環(huán)己基)-丙烷，2，4-二羥基-1，1，3，3-四甲基-環(huán)丁烷，2，2，4，4四甲基-環(huán)丁二醇，2， 2-雙-(3-羥基乙氧基苯基)-丙烷，2， 2-雙-(4-羥基-丙氧基苯基)-丙烷，異山梨醇，對(duì) 苯二酚，BDS-(2，2-(磺酰基雙)4，l-亞苯氧基))雙(乙醇)，及其混合物。
另外，該起始材料可以包含一種或多種共聚單體。合適的共聚單體可以包括例如 包含下面的共聚單體對(duì)苯二酸，對(duì)苯二甲酸二甲酯，間苯二酸，間苯二甲酸二甲酯，二甲 基-2， 6-萘二羧酸酯，2， 6-萘-二羧酸，乙二醇，二甘醇，1， 4-環(huán)己烷-二甲醇(CHDM) ， 1， 4_ 丁二醇，聚丁二醇，反式-DMCD，偏苯三酸酐，環(huán)己烷-1， 4 二羧酸二甲酯，十氫化萘_2， 6 二羧酸二甲酯，十氫化萘二甲醇，十氫化萘2， 6-二羧酸酯，2， 6-二羥基甲基-十氫化萘，對(duì) 苯二酚，羥基安息香酸，及其混合物。 熔融相聚酯生產(chǎn)方法的酯化階段和縮聚階段二者都可以包括多個(gè)步驟。例如，酯 化階段可以包括初始酯化步驟來(lái)生產(chǎn)部分酯化的產(chǎn)物，其然后在二級(jí)酯化步驟中進(jìn)一步酯 化。同樣，縮聚階段可以包括預(yù)聚步驟來(lái)生產(chǎn)部分縮聚的產(chǎn)物，其然后進(jìn)行終聚步驟，由此 來(lái)生產(chǎn)最終的聚合物產(chǎn)物。 按照本發(fā)明某些實(shí)施方案配置的反應(yīng)器可以用于熔融相聚酯生產(chǎn)系統(tǒng)中，作為二 級(jí)酯化反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行二級(jí)酯化步驟，作為預(yù)聚反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行預(yù)聚步驟，和/或作為終聚反 應(yīng)器來(lái)進(jìn)行終聚步驟。下面參考圖1給出本發(fā)明用作酯化反應(yīng)器、預(yù)聚反應(yīng)器和/或終聚 反應(yīng)器的加工條件的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解按照本發(fā)明的實(shí)施方案配置的反應(yīng)器通常可以用 作酯化反應(yīng)器、預(yù)聚反應(yīng)器和/或終聚反應(yīng)器，并且這些方法條件不限于圖1所述的實(shí)施方 案， 重新參見(jiàn)圖1，當(dāng)反應(yīng)器10用作熔融相聚酯生產(chǎn)方法(例如制造PET的方法)中的 二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，在反應(yīng)器10中可以進(jìn)行大于一種的化學(xué)反應(yīng)。例如，雖然酯化可以是 在反應(yīng)器10中進(jìn)行的主要的化學(xué)反應(yīng)，但是某些量的縮聚也可以在反應(yīng)器10中發(fā)生。當(dāng)反 應(yīng)器IO用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，引入進(jìn)料口 20中的供料的轉(zhuǎn)化率范圍可以是大約70-大 約95 % ，大約75-大約90 % ，或者80-88 % ，而從液體產(chǎn)物出口 24收回的主要為液體的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率范圍可以是至少大約80 % ，至少大約90 % ，至少大約95 % ，或者至少98 % 。當(dāng)反 應(yīng)器10用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，在反應(yīng)器10中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)會(huì)使得反應(yīng)介質(zhì)34的轉(zhuǎn)化 率在進(jìn)料口 20和液體產(chǎn)物出口 24之間增加至少大約2個(gè)百分點(diǎn)，至少大約5個(gè)百分點(diǎn)，或 者至少IO個(gè)百分點(diǎn)。此外，引入進(jìn)料口 20中的供料的平均鏈長(zhǎng)可以是小于大約5，小于大 約2或者小于l，而從液體產(chǎn)物出口 24收回的主要為液體的產(chǎn)物的平均鏈長(zhǎng)范圍可以是大 約1-大約20，大約2-大約12，或者5-12。通常，當(dāng)反應(yīng)器10用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，反 應(yīng)介質(zhì)34的平均鏈長(zhǎng)在進(jìn)料口 20和液體產(chǎn)物出口 24之間增加下面的范圍大約1-大約 20，大約2-大約15，或者5-12。 當(dāng)反應(yīng)器10用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，流入反應(yīng)器10的供料可以在下面的溫度范 圍進(jìn)入進(jìn)料口 20中大約180-大約35(TC，大約215-大約305。C，或者260_290°C 。離開(kāi) 液體產(chǎn)物出口 24的主要為液體的產(chǎn)物可以具有在進(jìn)入進(jìn)料口 20的供料的溫度的大約50°C 內(nèi)，25°C內(nèi)，或者l(TC內(nèi)的溫度。在一種實(shí)施方案中，離開(kāi)液體產(chǎn)物出口 24的液體產(chǎn)物的溫 度處于下面的范圍內(nèi)大約180-大約350°C ，大約215-大約305°C ，或者260-290°C 。在一 種實(shí)施方案中，在反應(yīng)器10中的反應(yīng)介質(zhì)34的平均溫度范圍是大約180-大約35(TC，大 約215-大約305t:，或者260-290°C。反應(yīng)介質(zhì)34的平均溫度是至少三個(gè)溫度的平均值， 這三個(gè)溫度是沿著反應(yīng)介質(zhì)34通過(guò)反應(yīng)器10的主要流路等間隔進(jìn)行測(cè)量的，在這里該溫 度測(cè)量每個(gè)是在靠近反應(yīng)介質(zhì)34的主要為液體部分40的橫截面質(zhì)心進(jìn)行的(不同于靠近 反應(yīng)器的壁或者靠近主要為液體部分的上部表面)。當(dāng)反應(yīng)器10用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)， 反應(yīng)器IO中的蒸氣空間壓力(在蒸氣出口 22進(jìn)行測(cè)量)可以保持在下面的范圍中小于 大約70psig，大約4到大約10psig，或者2-5psig。 當(dāng)反應(yīng)器10用作二級(jí)酯化反應(yīng)器時(shí)，令人期望的是在引入到反應(yīng)器10之前可以 加熱該供料和/或令人期望的是當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34流過(guò)反應(yīng)器10時(shí)對(duì)它進(jìn)行加熱。引入到反 應(yīng)器10之前對(duì)該供料的加熱可以在常規(guī)的熱交換器例如諸如殼管式熱交換器中進(jìn)行。反 應(yīng)介質(zhì)34在反應(yīng)器10中的加熱可以通過(guò)外部加熱裝置來(lái)進(jìn)行，該外部加熱器與反應(yīng)器10 相接觸，但是不伸入到反應(yīng)器10的內(nèi)部。這樣的外部熱交換裝置包括例如包殼加熱和/或 半熱管線(heat-tracing)。通常，加入到反應(yīng)器10的緊上游供料的熱和加入到反應(yīng)器10 中的反應(yīng)介質(zhì)34的熱的相加累積量可以處于下面的范圍中大約100-大約5000BTU每磅 的反應(yīng)介質(zhì)(BTU/lb)，大約400-大約2000BTU/lb，或者600-1500BTU/lb。
重新參見(jiàn)圖1，當(dāng)反應(yīng)器10用作熔融相聚酯生產(chǎn)方法(例如制造PET的方法)中 預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，在反應(yīng)器10中可以進(jìn)行大于一種的化學(xué)反應(yīng)。例如，雖然縮聚可以是在反 應(yīng)器10中進(jìn)行的主要的化學(xué)反應(yīng)，但是某些量的酯化也可以在反應(yīng)器10中發(fā)生。當(dāng)反應(yīng) 器IO用作預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，引入進(jìn)料口 20中的供料的平均鏈長(zhǎng)范圍可以是大約1-大約20， 大約2-大約15，或者5-12，而從液體產(chǎn)物出口 24收回的主要為液體的產(chǎn)物的平均鏈長(zhǎng)范 圍可以是大約5-大約50，大約8-大約40，或者10-30。當(dāng)反應(yīng)器10用作預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，在 反應(yīng)器10中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)會(huì)使得反應(yīng)介質(zhì)34的平均鏈長(zhǎng)在進(jìn)料口 20和液體產(chǎn)物出口 24之間增加至少大約2，增加大約5-大約30的范圍，或者增加8-20的范圍。
當(dāng)反應(yīng)器10用作預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，供料可以在下面的溫度范圍進(jìn)入進(jìn)料口20中大 約220-大約350°C ，大約265-大約305°C ，或者270_290°C 。離開(kāi)液體產(chǎn)物出口 24的主要 為液體的產(chǎn)物可以具有在進(jìn)入進(jìn)料口 20的供料的溫度的大約50°C內(nèi)，25°C內(nèi)，或者l(TC內(nèi)的溫度。在一種實(shí)施方案中，離開(kāi)液體產(chǎn)物出口 24的液體產(chǎn)物的溫度處于下面的范圍內(nèi) 大約220-大約35(TC，大約265-大約305。C，或者270_290°C 。在一種實(shí)施方案中，在反應(yīng) 器10中的反應(yīng)介質(zhì)34的平均溫度范圍是大約220-大約35(TC，大約265-大約305。C，或 者270-29(TC。當(dāng)反應(yīng)器10用作預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，反應(yīng)器10中的蒸氣空間壓力(在蒸氣出 口 22進(jìn)行測(cè)量)可以保持在下面的范圍中大約0-大約300托，大約l-大約50托，或者 20-30托。 當(dāng)反應(yīng)器IO用作預(yù)聚反應(yīng)器時(shí)，令人期望的是在引入到反應(yīng)器IO之前可以加 熱該供料和/或令人期望的是當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)34流過(guò)反應(yīng)器10時(shí)對(duì)它進(jìn)行加熱。通常，加 入到反應(yīng)器10的緊上游供料的熱和加入到反應(yīng)器10中的反應(yīng)介質(zhì)34的熱的相加累積 量可以處于下面的范圍中大約100-大約5000BTU/lb，大約400-大約2000BTU/lb，或者 600-1500BTU/lb。 重新參見(jiàn)圖1，當(dāng)反應(yīng)器10用作熔融相聚酯生產(chǎn)方法(例如制造PET的方法)中 終聚反應(yīng)器時(shí)，引入到進(jìn)料口 20中的供料的平均鏈長(zhǎng)可以處于下面的范圍大約5-大約 50，大約8-大約40，或者10-30，而從液體產(chǎn)物出口 24收回的主要為液體的產(chǎn)物的平均鏈 長(zhǎng)可以處于下面的范圍大約30-大約210，大約40-大約80，或者50-70。通常，在反應(yīng)器 10中進(jìn)行的縮聚會(huì)使得反應(yīng)介質(zhì)34的平均鏈長(zhǎng)在進(jìn)料口 20和液體產(chǎn)物出口 24之間增加 至少大約IO，至少大約25，或者至少50。 當(dāng)反應(yīng)器10用作終聚反應(yīng)器時(shí)，供料可以在下面的溫度范圍進(jìn)入進(jìn)料口20中大 約220-大約350°C ，大約265-大約305°C ，或者270_290°C 。離開(kāi)液體產(chǎn)物出口 24的主要 為液體的產(chǎn)物可以具有在進(jìn)入進(jìn)料口 20的供料的溫度的大約50°C內(nèi)，25°C內(nèi)，或者l(TC內(nèi) 的溫度。在一種實(shí)施方案中，離開(kāi)液體產(chǎn)物出口 24的液體產(chǎn)物的溫度處于下面的范圍內(nèi) 大約220-大約35(TC，大約265-大約305。C，或者270_290°C 。在一種實(shí)施方案中，在反應(yīng) 器10中的反應(yīng)介質(zhì)34的平均溫度范圍是大約220-大約35(TC，大約265-大約305。C，或 者270-29(TC。當(dāng)反應(yīng)器10用作終聚反應(yīng)器時(shí)，反應(yīng)器10中的蒸氣空間壓力(在蒸氣出口 22進(jìn)行測(cè)量)可以保持在下面的范圍中大約0-大約30托，大約1-大約20托，或者2-10 托。 當(dāng)用作聚酯生產(chǎn)方法的酯化和/或縮聚階段的反應(yīng)器時(shí)，按照本發(fā)明的實(shí)施方案
配置的反應(yīng)器可以提供眾多的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)用作制造PET方法中的二級(jí)酯化、預(yù)聚和/或終聚
反應(yīng)器時(shí)，這樣的反應(yīng)器會(huì)是特別有利的。此外，這樣的反應(yīng)器非常適用于商業(yè)規(guī)模的PET
生產(chǎn)設(shè)備中，該設(shè)備能夠以下面的速率來(lái)生產(chǎn)PET :至少大約10000磅/小時(shí)，至少大約
100000磅/小時(shí)，至少大約250000磅/小時(shí)，或者至少500000磅/小時(shí)。 在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，這里提供了一種方法，其包含使反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)
器，該反應(yīng)器包含水平延伸的容器殼和布置在該容器殼中的多個(gè)垂直間隔的塔板，其中當(dāng)
該反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，該反應(yīng)介質(zhì)是沿著至少兩個(gè)塔板流動(dòng)的。在圖1和2所示的實(shí)
施方案中所述的容器殼、塔板和反應(yīng)介質(zhì)流路的特征通?？蓱?yīng)用到本發(fā)明的這種實(shí)施方案中。 在一個(gè)例子中，容器殼是沿著中心軸延長(zhǎng)線延伸的，該延長(zhǎng)線以相對(duì)于水平線為 大約5度的角度延伸的，并且每個(gè)塔板具有一種基本上平坦的面朝上的表面，至少一部分 的反應(yīng)介質(zhì)沿著該表面流動(dòng)，其中至少兩個(gè)塔板的面朝上的表面是相對(duì)于水平線以小于大約5度傾斜的。在一個(gè)例子中，該中心軸的延長(zhǎng)線是基本上水平的，并且每個(gè)塔板的面朝上 的表面是基本上水平的。 在一個(gè)例子中，容器殼的長(zhǎng)徑比(L : D)范圍是大約i. i : 1-大約50 : i，大 約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約io : i，或者 2:i-6: i。除了所規(guī)定的L : d比例之外，大部分的塔板的長(zhǎng)度是至少大約o. 5L，至少
大約0. 75L，或者至少0. 9L。此外，直徑可以處于下面的范圍大約2-大約40英尺，大約 6-大約30英尺，或者10英尺-20英尺，L可以處于下面的范圍大約5-大約100英尺，大 約10-大約60英尺，或者15英尺-40英尺。 在一個(gè)例子中，容器殼的長(zhǎng)徑比(l : d)范圍是大約i. i : 1-大約50 : i，大 約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約io : i，或者 2:i-6: i，并且每個(gè)塔板具有基本上平坦的面朝上的表面，至少一部分的反應(yīng)介質(zhì)沿著 該表面流動(dòng)，并且塔板的垂直相鄰的塔板的面朝上的表面是由下面的垂直距離來(lái)彼此間隔
的至少大約0. 05D，至少大約0. IOD，或者至少0. 25D。每個(gè)塔板的面朝上的流動(dòng)表面可以 與垂直相鄰的塔板以下面范圍的垂直距離來(lái)間隔開(kāi)大約5-大約50英寸，大約10-大約40 英寸或者15-30英寸。 在一個(gè)例子中，當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器時(shí)，反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì) 流過(guò)反應(yīng)器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生包含該化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物的蒸氣。在一個(gè)例子中，將在多個(gè)塔板上所產(chǎn) 生的蒸氣在容器殼中合并，并且該合并的蒸氣經(jīng)由位于容器殼頂部附近的蒸氣出口離開(kāi)反 應(yīng)器。 在一個(gè)例子中，當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器時(shí)，該反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)，并且產(chǎn)生 了泡沫，因此該反應(yīng)介質(zhì)包含了泡沫部分和主要為液體的部分，其中化學(xué)反應(yīng)是在該泡沫 部分和主要為液體的部分二者的液相中進(jìn)行的。 在本發(fā)明的一個(gè)例子中，這里提供了一種方法，其包含使反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器，該 反應(yīng)器包含水平延伸的容器殼和布置在該容器殼中的多個(gè)垂直間隔的塔板，其中當(dāng)該反應(yīng) 介質(zhì)通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，該反應(yīng)介質(zhì)是沿著至少兩個(gè)塔板流動(dòng)的，并且進(jìn)行酯化和/或縮聚反 應(yīng)。在上面給出的對(duì)于圖1中用作二級(jí)酯化、預(yù)聚和/或終聚反應(yīng)器的反應(yīng)器10的詳細(xì)說(shuō) 明可應(yīng)用于本發(fā)明的這個(gè)例子。具體的，供料特性(例如，轉(zhuǎn)化率和/或鏈長(zhǎng))，溫度，壓力， 轉(zhuǎn)化率增加，平均鏈長(zhǎng)增加，產(chǎn)物特性和任何的熱輸入全部都應(yīng)用于本發(fā)明的這個(gè)例子。
在一個(gè)例子中，將產(chǎn)物從該反應(yīng)器的產(chǎn)物出口除去，其中反應(yīng)介質(zhì)形成了反應(yīng) 器中的產(chǎn)物。此外，當(dāng)該化學(xué)反應(yīng)包含縮聚時(shí)，產(chǎn)物可以是縮聚產(chǎn)物。該產(chǎn)物或者縮聚 產(chǎn)物的特性粘度可以處于下面的范圍內(nèi)大約0. 3-大約1. 2，大約0. 35-大約0. 6，或者 0. 4-0. 5dL/g。在一個(gè)例子中，該產(chǎn)物或者縮聚產(chǎn)物的特性粘度處于下面范圍大約O. 1-大 約O. 5，大約0. 1-大約0.4，或者0. 15-0. 35dL/g。在一個(gè)例子中，將供料引入到反應(yīng)器的進(jìn) 料口中，來(lái)形成反應(yīng)介質(zhì)，并且該供料的特性粘度處于下面的范圍內(nèi)大約0. 1-大約0. 5， 大約0. 1-大約0. 4，或者0. 15-0. 35dL/g。 以dL/g作為單位給出的特性粘度(It. V.)值是由比濃對(duì)數(shù)粘度來(lái)計(jì)算的，該比濃 對(duì)數(shù)粘度是在25t:在60重量％的酚和40重量％的1 ， 1 ， 2， 2-四氯乙烷中測(cè)量的。聚合物樣 品能夠以0. 25g/50mL的濃度溶解在該溶劑中。該聚合物溶液的粘度可以例如使用Rheotek 玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。這種粘度計(jì)的操作原理的說(shuō)明可以在ASTM D4603中找到。比濃對(duì)數(shù)粘度是由所測(cè)量的溶液粘度來(lái)計(jì)算的。下面的等式描述了這樣的溶液粘度測(cè)量和隨 后換算為比濃對(duì)數(shù)粘度，并且由比濃對(duì)數(shù)粘度換算為特性粘度
ninh = [In(ts/t。)]/C
這里 ninh= 25"在聚合物濃度為0. 5g/100mL的60重量％酚和40重量％的1，1，2， 2-四氯乙烷時(shí)的比濃對(duì)數(shù)粘度
ln二自然對(duì)數(shù) ts =樣品流過(guò)毛細(xì)管的時(shí)間 t。=空白溶劑流過(guò)毛細(xì)管的時(shí)間 C =聚合物濃度，單位g/100mL溶劑(0. 50% ) 特性粘度是在無(wú)限沖淡時(shí)聚合物比粘度的極限值。它由下面的等式定義 n int = 1 im ( n SP/C) = 1 im (In n r) /C
C — 0 C — 0 在這里nint =特性粘度 i =相對(duì)粘度=ts/t。nsp =比粘度=nr-i 特性粘度(It. V.或者nint)可以使用下面的Billmeyer等式來(lái)估算
nint = 0.5[e。.5xIhv.-l] + (0.75xIh.V.) 用于估算特性粘度(Billmeyer關(guān)系式)的參考文獻(xiàn)是J. PolymerSci. ，^ pp. 83-86(1949)。 聚合物溶液的粘度也可以使用Viscotek改進(jìn)的差分粘度計(jì)(該壓力差粘度計(jì)操 作原理的說(shuō)明可以在ASTM D5225中找到)或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來(lái)測(cè)量。
在本發(fā)明的另外一種實(shí)施方案中，這里提供了一種方法，其包含(a)將主要為液 體的供料引入到縮聚反應(yīng)器中，其中該供料形成了在該反應(yīng)器中的反應(yīng)介質(zhì)，其中該供料 包含了平均鏈長(zhǎng)范圍為大約5-大約50，大約8-大約40，或者10-30的PET ; (b)使得該反 應(yīng)介質(zhì)在反應(yīng)器中進(jìn)行縮聚，由此來(lái)提供主要為液體的產(chǎn)物和蒸氣，其中該蒸氣包含縮聚 副產(chǎn)物，其中該反應(yīng)器包含基本上水平的、延伸的容器殼和布置在該容器殼中的至少兩個(gè) 基本上水平的、垂直間隔的塔板，其中當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行縮聚時(shí)，至少一部分的該反應(yīng)介質(zhì)沿 著該塔板流動(dòng)，其中該反應(yīng)介質(zhì)在塔板的垂直相鄰的塔板上以通常相反的方向流動(dòng)，并且 在該塔板之間在重力作用下下落，其中該容器殼的長(zhǎng)徑比(L : D)范圍是大約l. 1 : l-大
約50 : 1，大約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約
10 : 1，或者2 : 1-6 : l，其中大部分的塔板的長(zhǎng)度是至少大約O. 5L，至少大約0. 75L或者
至少O. 9L，其中該容器殼包含基本上圓柱形的管和結(jié)合到該管相反端上的一對(duì)端帽；(c)
將蒸氣經(jīng)由位于容器殼頂部附近的蒸氣出口從反應(yīng)器中排出；和(d)將產(chǎn)物經(jīng)由位于容器
殼底部附近的產(chǎn)物出口從反應(yīng)器中排出，其中該產(chǎn)物包含PET，該P(yáng)ET的平均鏈長(zhǎng)比供料的
平均鏈長(zhǎng)大了至少大約10，至少大約25，或者至少50。在圖1和2所示的實(shí)施方案中所述
的容器殼、塔板和反應(yīng)介質(zhì)流路的特征通?？蓱?yīng)用到本發(fā)明的這種實(shí)施方案中。 在一個(gè)例子中，供料的特性粘度處于下面的范圍中大約0. 1-大約0. 5，大約0. l-大約o. 4，或者大約0. 15-大約0. 35dL/g。在一個(gè)例子中，產(chǎn)物的特性粘度處于下面的 范圍中大約o. 3-大約1.2，大約0. 35-大約0. 6，或者0. 4_0. 5dL/g。 在一個(gè)例子中，容器殼的長(zhǎng)徑比(l : d)范圍是大約i. i : 1-大約50 : i，大 約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約io : i，或者
2:1-6: 1。此外，直徑可以處于下面的范圍大約2-大約40英尺，大約6-大約30英 尺，或者10英尺-20英尺，L可以處于下面的范圍大約5-大約100英尺，大約10-大約60 英尺，或者15英尺-40英尺。 在本發(fā)明另外一種的實(shí)施方案，這里提供了一種反應(yīng)器，其包含水平延伸的容器 殼和布置在該容器殼中的至少兩個(gè)垂直間隔的塔板。在圖l和2所示的實(shí)施方案中所述的 容器殼、塔板和反應(yīng)介質(zhì)流路的特征通?？蓱?yīng)用到本發(fā)明的這種實(shí)施方案中。 在一個(gè)例子中，反應(yīng)器容器殼的長(zhǎng)徑比(l : d)范圍是大約i. i : 1-大約50 : i， 大約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約io : i，或 者2 : l-6 : i。除了所規(guī)定的L : d比例之外，大部分的塔板的長(zhǎng)度是至少大約o. 5L，至
少大約0. 75L，或者至少0. 9L。此外，反應(yīng)器直徑可以處于下面的范圍大約2-大約40英 尺，大約6-大約30英尺，或者10英尺-20英尺，L可以處于下面的范圍大約5-大約100 英尺，大約10-大約60英尺，或者15英尺-40英尺。 在一個(gè)例子中，反應(yīng)器容器殼的長(zhǎng)徑比(l : d)范圍是大約i. i : 1-大約50 : i， 大約i.2 : 1-大約30 : 1，大約i.25 : l-大約i5 : i，大約i.s : i-大約io : i，或者 2:i-6: i，并且每個(gè)塔板具有基本上平坦的面朝上的表面，其中所述塔板的垂直相鄰的
塔板的面朝上的表面是由下面的垂直距離來(lái)彼此間隔的至少大約0. 05d，至少大約0. 1d， 或者至少0. 25D。每個(gè)塔板的面朝上的流動(dòng)表面可以與垂直相鄰的塔板以下面范圍的垂直 距離來(lái)間隔開(kāi)大約5-大約50英寸，大約10-大約40英寸或者15-30英寸。
在一個(gè)例子中，該反應(yīng)器包含至少2個(gè)塔板，至少4個(gè)塔板，至少6個(gè)塔板，或者 4-15個(gè)，或者5-10個(gè)塔板。 在一個(gè)例子中，反應(yīng)器容器殼是沿著中心軸延長(zhǎng)線延伸的，該延長(zhǎng)線是在相對(duì)于 水平線為大約10內(nèi)，大約5內(nèi)或者2度內(nèi)延伸的，其中每個(gè)塔板具有基本上平坦的面朝上 的表面，其中至少兩個(gè)塔板的面朝上的表面是相對(duì)于水平線以下面的角度傾斜的小于大 約10度，小于大約5度，或者小于2度。
數(shù)字范圍 本說(shuō)明書(shū)使用數(shù)字范圍來(lái)量化與本發(fā)明有關(guān)的某些參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)提供數(shù)字范 圍時(shí)，這樣的范圍被解釋為提供了用于下面的字面支持僅僅述及該范圍下限值的要求界 限，以及僅僅述及該范圍上限值的要求界限。例如，10-100的公開(kāi)的數(shù)字范圍提供了用于 下面的字面支持述及"大于10"(沒(méi)有上限)的要求和述及"小于100"(沒(méi)有下限)的要 求。 定義 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"一個(gè)"、"一種"、"該"和"所述的"表示一種或多種。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"攪拌"指的是消耗到反應(yīng)介質(zhì)中來(lái)引起流體流動(dòng)和/或混 合的功。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"當(dāng)用于列舉兩種或者多種項(xiàng)目時(shí)，意思是可以使用任何一種所列舉的項(xiàng)目本身，或者可以使用兩種或者多種所列舉項(xiàng)目的任意的組合。例如，如果一種組合物被表述為含有成分A、B和/或C，則該組合物可以包含單獨(dú)的A ;單獨(dú)的
B ;單獨(dú)的C ;A禾P B的組合；A和C的組合；B和C的組合；或者A、 B和C的組合。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"平均鏈長(zhǎng)"表示聚合物中重復(fù)單元的平均數(shù)。對(duì)于聚酯來(lái)說(shuō)，平均鏈長(zhǎng)表示重復(fù)的酸和醇單元的數(shù)目。平均鏈長(zhǎng)與數(shù)均聚合度(DP)是同義的。平均鏈長(zhǎng)可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同的手段來(lái)測(cè)定。例如，1H-NMR可以用來(lái)基于端基分析直接測(cè)定該鏈長(zhǎng)，光散射可以用來(lái)測(cè)量重均分子量，并且使用相互關(guān)系來(lái)測(cè)定鏈長(zhǎng)。鏈長(zhǎng)經(jīng)常是基于相關(guān)的凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)量和/或粘度測(cè)量來(lái)計(jì)算的。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"包含著"、"包含一種"和"包含多種"是開(kāi)放式轉(zhuǎn)換術(shù)語(yǔ)，其用來(lái)將該術(shù)語(yǔ)之前所述的主題轉(zhuǎn)換成在該術(shù)語(yǔ)之后所述的一種或多種元素，在這里在該轉(zhuǎn)換術(shù)語(yǔ)之后所列舉的一種或多種元素不必是構(gòu)成該主題的唯一的元素。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"含有著"、"含有一種"和"含有多種"具有與上面所提供的"包含著"、"包含一種"和"包含多種"相同的開(kāi)放式含義。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"轉(zhuǎn)化率"用來(lái)描述已經(jīng)經(jīng)歷了酯化的液相流的一種性能，其中該酯化流的轉(zhuǎn)化率表示已經(jīng)轉(zhuǎn)化(即，酯化)成酯基的初始酸端基的百分比。轉(zhuǎn)化率可以量化為已轉(zhuǎn)化的端基(即，醇端基)的數(shù)目除以端基(即，醇端基加上酸端基)的總數(shù)，用百分比表示。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"酯化"指的是酯化和酯交換反應(yīng)二者。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"具有著"、"具有一種"和"具有多種"具有與上面所提供的"包含著"、"包含一種"和"包含多種"相同的開(kāi)放式含義。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"水平延伸的"表示最大的水平尺寸大于最大的垂直尺寸。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"包括著"、"包括一種"和"包括多種"具有與上面所提供的"包含著"、"包含一種"和"包含多種"相同的開(kāi)放式含義。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"機(jī)械攪拌"指的是通過(guò)剛性或者柔性元件靠著或者在反應(yīng)介質(zhì)中的物理移動(dòng)來(lái)產(chǎn)生對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的攪拌。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"開(kāi)孔流動(dòng)面積"指的是流體可以在其中流動(dòng)的開(kāi)孔面積，在這里該開(kāi)孔面積是沿著垂直于流過(guò)該開(kāi)孔的方向的平面來(lái)測(cè)量的。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"管"指的是基本上直的延伸的管狀元件，其通常具有圓柱形側(cè)壁。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯"和"PET"包括PET均聚物和PET共聚物。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共聚物"和"PET共聚物"表示已經(jīng)
用至多10mol^的一種或多種所加入的共聚單體改性的PET。例如，術(shù)語(yǔ)"聚對(duì)苯二甲酸乙
二醇酯共聚物"和"PET共聚物"包括用基于100mol^羧酸為至多10mol^的間苯二酸改性
的PET。在另外一個(gè)例子中，術(shù)語(yǔ)"聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯共聚物"和"PET共聚物"包括用
基于100mol^二醇為至多10mol^的1，4-環(huán)己烷二甲醇(CHDM)改性的PET。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"聚酯"不僅指的是傳統(tǒng)的聚酯，而且還包括聚酯衍生物，例
如諸如聚醚酯，聚酯酰胺和聚醚酯酰胺。 作為此處使用的，"主要為液體"表示大于50體積％的液體。
作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"反應(yīng)介質(zhì)"指的是進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的任何介質(zhì)。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"殘基"指的是這樣的部分，其是化學(xué)物質(zhì)在具體的反應(yīng)方
案中所形成的產(chǎn)物或者隨后的配料或者化學(xué)產(chǎn)物，而不管該部分是否實(shí)際上獲自該化學(xué)物質(zhì)。 作為此處使用的，術(shù)語(yǔ)"蒸氣副產(chǎn)物"包括由所期望的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的蒸氣(即，蒸氣副產(chǎn)物)和由反應(yīng)介質(zhì)的其他反應(yīng)(即，副反應(yīng))產(chǎn)生的任何蒸氣。
權(quán)利要求不局限于所公開(kāi)的實(shí)施方案 上述的本發(fā)明示例性實(shí)施方案僅僅用于示意性的，并且不應(yīng)當(dāng)作為限制性含義來(lái)用于解釋所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易的對(duì)上述示例性實(shí)施方案進(jìn)行不同的改進(jìn)，而不脫離在下面的權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種方法，其包含使反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含水平延伸的容器殼和布置在所述容器殼中的多個(gè)垂直間隔的塔板，其中當(dāng)所述的反應(yīng)介質(zhì)通過(guò)所述的反應(yīng)器并且在其中所述的反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，所述的反應(yīng)介質(zhì)是沿著至少兩個(gè)所述的塔板流動(dòng)的。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)器包含基本上水平的、延伸的容器殼和布置 在所述的容器殼中的至少兩個(gè)基本上水平的、垂直間隔的塔板，其中所述的化學(xué)反應(yīng)是 縮聚，其中所述的反應(yīng)介質(zhì)在所述塔板的垂直相鄰的塔板上以通常相反的方向流動(dòng)，并且在所述的塔板之間通過(guò)重力作用下落，其中所述的容器殼的長(zhǎng)徑比(L : D)范圍是 1.2 : 1-30 : 1，其中大部分所述的塔板具有至少0.5L的長(zhǎng)度，其中所述的容器殼包含基本上圓柱形的管和結(jié)合到所述管的相反端上的一對(duì)端帽。
3. 權(quán)利要求1-2的方法，其中所述的反應(yīng)介質(zhì)包含縮聚供料，其中所述的縮聚供料包 含平均鏈長(zhǎng)范圍為5-50的PET。
4. 權(quán)利要求1-3的方法，其中所述的反應(yīng)器包含至少四個(gè)所述的塔板。
5. 權(quán)利要求1-4的方法，其中將在多個(gè)所述的塔板上所產(chǎn)生的蒸氣副產(chǎn)物在所述的容 器殼中進(jìn)行合并，并且該合并的蒸氣經(jīng)由蒸氣出口離開(kāi)所述的反應(yīng)器，該蒸氣出口位于所 述容器殼的頂部附近。
6. 權(quán)利要求1-5的方法，其中所述化學(xué)反應(yīng)的液體產(chǎn)物經(jīng)由產(chǎn)物出口離開(kāi)所述的反應(yīng) 器，該產(chǎn)物出口位于所述容器殼的底部附近。
7. 權(quán)利要求1-6的方法，其中當(dāng)所述的反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)所述的反應(yīng)器時(shí)產(chǎn)生了泡沫，因 此所述的反應(yīng)介質(zhì)包含了泡沫部分和主要為液體的部分，其中所述的化學(xué)反應(yīng)是在所述泡 沫部分和所述主要為液體的部分二者的液相中進(jìn)行的。
8. 權(quán)利要求1-7的方法，其中所述反應(yīng)介質(zhì)的平均鏈長(zhǎng)在所述的反應(yīng)器中增加了至少10。
9. 權(quán)利要求1-8的方法，其中所述的反應(yīng)介質(zhì)包含了至少部分的由所述的縮聚形成 的聚酯聚合物或者共聚物，其中所述的聚酯聚合物或者共聚物包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述的PET是PET共聚物，其包含至少90mol^的對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯重復(fù)單元和至多10%的所加入的共聚單體重復(fù)單元。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中所述的所加入的共聚單體重復(fù)單元衍生自選自下面的所 加入的共聚單體間苯二酸、2，6-萘-二羧酸、1，4-環(huán)己烷_(kāi) 二甲醇、二甘醇及其兩種或多 種的組合。
12. 權(quán)利要求11的方法，其中所述的所加入的共聚單體包含間苯二酸。
13. 權(quán)利要求3-12的方法，其中將所述的縮聚供料保持在220-35(TC的溫度范圍，其中 所述的反應(yīng)器中的蒸氣空間壓力保持在0-3999. 6Pa(0-30托)的范圍內(nèi)。
14. 權(quán)利要求1-13的方法，其進(jìn)一步包含從所述反應(yīng)器的產(chǎn)物出口除去產(chǎn)物，其中 所述的反應(yīng)介質(zhì)在所述的反應(yīng)器中形成了所述的產(chǎn)物，其中所述產(chǎn)物的特性粘度范圍是 0. 3-1. 2dL/g。
15. —種反應(yīng)器，其包含水平延伸的容器殼和布置在所述容器殼中的至少兩個(gè)垂直 間隔的塔板。
全文摘要
一種水平的帶有塔板的反應(yīng)器，其可以用來(lái)促進(jìn)在流過(guò)其中的反應(yīng)介質(zhì)中的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)器可以包括多個(gè)垂直間隔的塔板，該塔板布置在水平延伸的容器殼中。反應(yīng)介質(zhì)可以在垂直相鄰的塔板上以通常相反的方向流動(dòng)，以使得該反應(yīng)介質(zhì)通常往返流動(dòng)通過(guò)該反應(yīng)器。
文檔編號(hào)B01J19/24GK101743058SQ200880024352
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者A·W·懷特, B·R·德布勒因, L·C·溫德斯, R·D·弗洛爾斯, S·P·貝爾納, T·L·楊特 申請(qǐng)人:伊士曼化工公司