BRPI0813584B1

BRPI0813584B1 - Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão, e, reator

Info

Publication number: BRPI0813584B1
Application number: BRPI0813584-3A
Authority: BR
Inventors: Lloyd Yount Thomas; Roger Debruin Bruce; Cates Windes Larry; Douglas Flores Roy; Wayne White Alan; Paul Bellner Steven
Original assignee: Grupo Petrotemex, S.A. De C.V.
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2018-02-06
Also published as: ES2607895T3; TWI441676B; RU2010104853A; LT2175982T; EP2175982B1; KR101583387B1; WO2009009033A1; PT2175982T; US20090018280A1; KR20100038363A; EP2175982A1; TW200909048A; RU2478424C2; CN101743058B; CA2707370C; AR067860A1; PL2175982T3; US7829653B2; BRPI0813584A8; CA2707370A1

Description

(54) Título: PROCESSO DE POLICONDENSAÇÃO PARA PRODUÇÃO DE TEREFTALATO DE POLIETILENO EM FASE DE FUSÃO, E, REATOR (51) Int.CI.: B01J 19/00; B01J 19/24; C08G 63/78 (30) Prioridade Unionista: 12/07/2007 US 11/776591 (73) Titular(es): GRUPO PETROTEMEX, S.A. DE C.V.

(72) Inventor(es): THOMAS LLOYD YOUNT; BRUCE ROGER DEBRUIN; LARRY CATES WINDES; ROY DOUGLAS FLORES; ALAN WAYNE WHITE; STEVEN PAUL BELLNER “PROCESSO DE POLICONDENSAÇÃO PARA PRODUÇÃO DE TEREFTALATO DE POLIETILENO EM FASE DE FUSÃO, E, REATOR” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção

Esta invenção se refere a reatores para o processamento de meios de reação contendo líquidos. Em outro aspecto, a invenção se refere a reatores de policondensação usados para produção de poliésteres em fase em fusão.

2. Descrição da Arte Antecedente

A polimerização em fase em fusão pode ser usada para produzir uma variedade de poliésteres, tal como, por exemplo, tereftalato de polietileno (PET). O PET é amplamente usado em recipientes de bebidas, alimentos e outros, assim como, em fibras sintéticas e resinas. O avanço na tecnologia do processo acoplado com uma demanda aumentada tem levado a um mercado cada vez mais competitivo para a produção e venda de PET. Por esse motivo, um processo com alta eficiência e baixo custo é desejável.

Geralmente, instalações para a produção de poliéster em fase em fusão, incluindo aquelas usadas para fabricar PET, usam um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação, matérias primas de polímero (isto é, reagentes) são convertidas para monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, monômeros e/ou oligômeros de poliéster saindo do estágio de esterificação são convertidos em um produto de polímero tendo o comprimento médio de cadeia final desejado.

Em muitas instalações convencionais para a produção de poliéster em fase em fusão, a esterificação e a policondensação são realizadas em um ou mais reatores agitados mecanicamente, tal como, por exemplo, reatores contínuos tipo tanque agitado (CSTRs). Entretanto, CSTRs e outros reatores agitados mecanicamente têm diversas desvantagens que podem resultar em custos de capital, operação e/ou manutenção aumentados para

Petição 870170070823, de 21/09/2017, pág. 9/14 toda a instalação de produção de poliéster. Por exemplo, os agitadores mecânicos e vários equipamentos de controle tipicamente associados com CSTRs são complexos, caros, e podem exigir manutenção extensiva.

Desse modo, existe uma necessidade para um processo de poliéster de elevada eficiência que minimize os custos de capital, operacional, e de manutenção enquanto mantém ou aumenta a qualidade do produto. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em uma forma de realização da presente invenção, é provido um processo compreendendo: fluir um meio de reação através de um reator compreendendo um envoltório do vaso alongado horizontalmente e uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente dispostas no envoltório do vaso, em que o meio de reação flui através de pelo menos duas das bandejas à medida que o meio de reação passa através do reator.

Em outra forma de realização da presente invenção, é provido um processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação predominantemente líquida dentro de um reator de policondensação, em que a alimentação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação compreende PET tendo um comprimento médio de cadeia na faixa de cerca de 5 a cerca de 50; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator para desse modo prover um produto predominantemente líquido e um vapor, em que o vapor compreende um subproduto da policondensação, em que o reator compreende um envoltório do vaso alongado substancialmente horizontal e pelo menos duas bandejas espaçadas verticalmente substancialmente horizontais dispostas no envoltório do vaso, em que pelo menos uma porção do meio de reação flui através das bandejas à medida que o meio de reação é submetido a policondensação, em que o meio de reação flui em direções geralmente opostas em unidades verticalmente adjacentes de bandejas e cai através de gravidade entre as bandejas, em que o envoltório do vaso tem uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, em que a maior parte das bandejas tem um comprimento de pelo menos cerca de 0,5L, em que o envoltório do vaso compreende um tubo substancialmente cilíndrico e um par de coberturas nas extremidades acopladas aos terminais opostos do tubo; (c) descarregar o vapor do reator através de uma saída de vapor localizada perto do topo do envoltório do vaso; e (d) descarregar o produto do reator através de uma saída de produto localizada perto do fundo do envoltório do vaso, em que o produto compreende PET tendo um comprimento médio de cadeia que é pelo menos cerca de 10 maior do que o comprimento médio de cadeia da alimentação.

Em ainda outra forma de realização da invenção, é provido um reator compreendendo um envoltório do vaso alongado horizontalmente e pelo menos duas bandejas espaçadas verticalmente dispostas no envoltório do vaso.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Determinadas formas de realização da presente invenção são descritas em detalhes abaixo com referências as figuras anexas, em que:

A FIG. 1 é uma representação esquemática de um reator com bandejas horizontais de acordo com uma forma de realização da presente invenção e apropriado para uso como um reator de policondensação em uma instalação de produção de poliéster em fase em fusão.

A FIG. 2 é uma vista seccional terminal do reator com bandejas horizontais, tirada ao longo da linha 2-2 na FIG. 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As FIGS. 1 e 2 ilustram um reator com bandejas horizontais exemplar configurado de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A configuração e operação do reator representado nas FIGS. 1 e 2 é descrita em detalhes abaixo. Embora determinadas porções da descrição seguinte se refiram primeiramente a reatores usados em um processo de produção de poliéster em fase em fusão, reatores configurados de acordo com formas de realizações da presente invenção podem encontrar aplicação em uma ampla variedade de processos químicos. Por exemplo, reatores configurados de acordo com determinadas formas de realizações da presente invenção podem ser vantajosamente usados em quaisquer processos onde reações químicas acontecem na fase líquida de um meio de reação e um subproduto do vapor é produzido como resultado da reação química. Além disso, reatores configurados de acordo com determinadas formas de realizações da presente invenção podem ser vantajosamente usados em processos químicos onde pelo menos uma porção do meio de reação forma espuma durante o processamento.

Se referindo agora a FIG. 1, uma forma de realização de um reator com bandejas horizontais 10 é ilustrada como compreendendo geralmente um envoltório do vaso alongado horizontalmente 12 e uma série de bandejas espaçadas verticalmente 14a-f dispostas dentro do envoltório do vaso 12.

O envoltório do vaso 12 compreende geralmente um membro tubular alongado horizontalmente 16 e um par de coberturas nas extremidades 18a e 18b acopladas aos terminais opostos do membro tubular 16. O envoltório do vaso 12 define uma entrada de alimentação 20, uma saída de vapor 22, e uma saída de produto líquido 24. Como ilustrado na FIG. 1, a entrada de alimentação 20 e saída de vapor 22 podem estar localizadas perto do topo do envoltório do vaso 12, enquanto a saída de produto líquido pode estar localizada perto do fundo do envoltório do vaso 12. Em uma forma de realização, a entrada de alimentação 20 pode estar localizada em ou perto de uma cobertura na extremidade, enquanto as saídas de vapor e produto 22 e 24 podem estar localizadas em ou perto da cobertura da extremidade oposta. Além disso, um distribuidor de alimentação interno 20a pode ser usado para descarregar a alimentação na direção da cobertura na extremidade, para desse modo minimizar e/ou eliminar zonas estagnadas na bandeja superior 14a.

Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o membro tubular 16 é um tubo substancialmente cilíndrico, substancialmente reto, substancialmente horizontal. Em uma forma de realização alternativa, o membro tubular 16 pode ter uma variedade de configurações seccionais transversais (por exemplo, retangular, quadrada, ou oval). Além disso, o membro tubular 16 não precisa ter uma orientação perfeitamente horizontal. Por exemplo, o eixo central de alongamento do membro tubular 16 pode se estender dentro de cerca de 10, cerca de 5, ou 2 graus na horizontal.

Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o envoltório do vaso 12 e/ou membro tubular 16 tem um comprimento máximo interno (L) que é maior do que seu diâmetro máximo interno (D). Em uma forma de realização o envoltório do vaso 12 e/ou membro tubular 16 podem ter uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.1:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1. Em uma forma de realização, D pode estar na faixa de cerca de 60,96 cm a cerca de 1.219,20 cm, de cerca de 182,88 cm a cerca de 914,40 cm, ou de 304,80 cm a 609,60 cm, e L pode estar na faixa de cerca de 152,40 cm a cerca de 3.048,00 cm, cerca de 304,80 cm a cerca de 1.828,80 cm, ou de 457,20 cm a 1.219,20 cm.

Como mostrado na FIG. 1, as séries de bandejas 14a-f estão dispostas dentro e se estendem geralmente ao longo de um comprimento substancial do envoltório do vaso 12. As séries de bandejas 14a-f incluem uma bandeja mais alta 14a, uma pluralidade de bandejas intermediárias 14b-e e uma bandeja mais baixa 14f. Qualquer uma, a maior parte, ou todas as bandejas 14a-f podem ter um comprimento que é pelo menos cerca de 0,5L, ou pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos cerca de 0,90L. Em uma forma de realização, cada bandeja pode ter o mesmo comprimento ou altemativamente, pelo menos duas bandejas podem ter comprimentos diferentes.

Cada bandeja 14a-f define um terminal receptor e um terminal de descarga. Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o terminal receptor e de descarga das bandejas adjacentes verticalmente podem ser dispostos em terminais geralmente opostos do envoltório do vaso 12 de modo que o terminal receptor de uma bandeja inferior 14b,d,f é posicionado geralmente abaixo do terminal de descarga de uma bandeja superior 14a,c,e de um par verticalmente adjacente. Além disso, o terminal receptor das bandejas inferiores 14b,d,f pode ser espaçado voltado para fora a partir do terminal de descarga das bandejas superiores 14a,c,e a fim de criar passagens para o fluxo

26a,c,e as quais permitem uma comunicação de fluxo fluido entre as bandejas verticalmente adjacentes. Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o terminal receptor das bandejas 14b,d,f pode ser equipado com desviadores de fluxo 28b,d,f. Opcionalmente o terminal de descarga de cada bandeja 14a-f pode ser equipado com um anteparo voltado para cima 30a-f.

Na forma de realização mostrada na FIG. 1, os terminais receptores das bandejas 14a,c,e estão diretamente acoplados com a cobertura da extremidade 18a, enquanto os terminais de descarga das bandejas 14b,d,f estão espaçados a partir da cobertura da extremidade 18a a fim de criar passagens para o fluxo 26b,d,f, o que facilita a comunicação de fluxo fluido entre bandejas verticalmente adjacentes. Altemativamente, os terminais receptores das bandejas 14c,e podem ser espaçados também a partir da cobertura da extremidade 18a e podem ser posicionados geralmente voltados para fora a partir do terminal de descarga das bandejas 14b,d. Como ilustrado através da forma de realização na FIG. 1, os terminais receptores das bandejas

14b,d,f e os terminais de descarga das bandejas 14a,c,e são cada espaçados a partir da cobertura da extremidade 18b de modo que uma passagem para o fluxo de vapor ascendente 32 é definida através dos espaços entre os terminais das bandejas 14a,f e cobertura da extremidade 18b. Em uma forma de realização, a saída de vapor 22 pode ser posicionada perto do topo da passagem de fluxo ascendente 32.

Na forma de realização ilustrada nas FIGS. 1 e 2, as bandejas 14a-f são placas substancialmente regulares, substancialmente horizontais, e substancialmente planas e cada define uma superfície de fluxo substancialmente horizontal, substancialmente planar voltada para cima através da qual os líquidos podem fluir. Como ilustrado a FIG. 2, as bandejas 14a-f dividem o volume interno do envoltório do vaso 12 dentro das respectivas câmaras de fluxo do reator 42a-g. A fim de prover câmaras de fluxo suficientemente grandes 42a-g, a superfície de fluxo voltada para cima de cada bandeja 14a-f pode ser espaçada a partir das bandejas verticalmente adjacentes por uma distância vertical de pelo menos cerca de 0,50D, pelo menos cerca de 0,10D, ou pelo menos 0,25D. A superfície de fluxo voltada para cima de cada bandeja 14a-f pode ser espaçada a partir das bandejas verticalmente adjacentes por uma distância vertical na faixa de cerca de 12,70 centímetros a cerca de 127,00 centímetros, de cerca de 25,40 centímetros a cerca de 101,60 centímetros, ou de cerca de 38,10 centímetros a cerca de 76,20 centímetros. Além disso, cada bandeja não precisa ter uma orientação perfeitamente horizontal. Por exemplo, pelo menos duas das superfícies voltadas para cima das bandejas 14a-f podem ser inclinadas menos do que cerca de 10, menos do que cerca de 5, ou menos do que cerca de 2 graus na horizontal.

Na forma de realização ilustrada nas FIG. 1 e 2, o reator 10 compreende seis bandejas 14a-f tendo laterais substancialmente paralelas que são rigidamente acopladas de modo vedável (por exemplo, soldadas) na parte interna do membro tubular 16. Entretanto, deve ser notado que o número e configuração das bandejas dispostas dentro do envoltório do vaso 12 pode ser otimizado para corresponder a aplicação para a qual o reator 10 é usado. Por exemplo, o reator 10 poderia usar pelo menos 2 bandejas, pelo menos 4 bandejas, pelo menos 6 bandejas, ou na faixa de 4 a 15, ou 5 a 10 bandejas.

Além disso, as laterais das bandejas 14a-f poderíam ser espaçadas a partir das paredes laterais do envoltório do vaso 12 e poderíam ser apoiadas no envoltório do vaso 12 usando uma variedade de mecanismos de suporte tal como, por exemplo, pernas de suporte se estendendo do fundo do envoltório do vaso 12 ou em suspensão a partir do topo do envoltório do vaso 12.

Novamente com referência a FIG. 1, em operação, uma alimentação, que pode estar na forma predominantemente líquida, é introduzida dentro do reator 10 e sobre o terminal receptor da bandeja mais alta 14-a através da entrada de alimentação 20. A alimentação em seguida forma um meio de reação 34 que flui geralmente horizontalmente através e em direção ao terminal de descarga da bandeja mais alta 14-a. À medida que o meio de reação 34 flui ao longo da superfície voltada para cima da bandeja mais alta 14-a, uma reação química acontece dentro do meio de reação 34. Pode ser formado um vapor 36 que compreende um subproduto da reação química realizada na superfície voltada para cima da bandeja 14-a e/ou um componente volátil no reator de entrada de alimentação 10 através da entrada de alimentação 20. Pelo menos uma porção de vapor 36 é liberada e flui geralmente sobre o meio de reação 34 à medida que o meio de reação 34 flui através da bandeja mais alta 14-a.

Como mostrado na FIG.l, em uma forma de realização da presente invenção, a reação química realizada no reator 10 causa espumação do meio de reação 34, desse modo produzindo uma porção de espuma 38 e uma porção predominantemente líquida 40 do meio de reação 34. A reação química pode se realizar nas fases líquidas de ambas, da porção de espuma 38 e da porção predominantemente líquida 40. Na realidade, a presença de espuma pode realmente aumentar determinadas reações químicas, especialmente aquelas reações que são facilitadas através da área aumentada de superfície do líquido e pressão reduzida. Desse modo, em uma forma de realização da presente invenção, o volume interno e a área de fluxo aberta das câmaras de fluxo do reator 42a-g são suficientemente grandes de modo que a quantidade máxima de formação de espuma é permitida. Em aplicações onde quantidades grandes de espumação ocorrem através de uma porção substancial do reator, pode ser desejável usar um número reduzido de bandejas a fim de prover espaço suficiente dentro do volume do reator para formação máxima de espuma. Altemativamente, um envoltório do vaso 12 com um diâmetro maior pode ser usado para prover o volume e área de fluxo aberta necessária para promover formação de espuma. Como ilustrado nas FIGS. 1 e 2, a quantidade de espuma produzida através da reação pode diminuir a medida que o meio de reação 34 prossegue através do reator 10. Desse modo, o meio de reação 34 na bandeja mais alta 14a pode compreender mais do que cerca de 50 por cento em volume, mais do que cerca de 75 por cento em volume, ou mais do que 90 por cento em volume de vapor, enquanto o meio de reação 34 na bandeja mais baixa 14f pode compreender menos do que cerca de 20 por cento em volume, menos do que cerca de 10 por cento em volume, ou menos do que 5 por cento em volume de vapor.

Novamente com referência a FIG. 1, quando o meio de reação alcança o terminal de descarga da bandeja mais alta 14a, ele cai de modo descendente por gravidade através da passagem de fluxo 26a e sobre a porção do terminal receptor da primeira bandeja intermediária 14b que é espaçada voltado para fora a partir do terminal de descarga da bandeja mais alta 14a. Quando o terminal de descarga da bandeja mais alta 14a é equipado com um anteparo 30a, pelo menos uma porção do meio de reação 34 flui sobre o topo, ao redor das bordas de, através de aberturas em, e/ou embaixo do anteparo 30a antes de cair sobre a superfície voltada para cima da primeira bandeja intermediária 14b. À medida que o meio de reação 34 sai da bandeja mais alta 14a e flui de modo descendente sobre a primeira bandeja intermediária 14b, o vapor flui de modo ascendente da bandeja mais alta 14a e pode ser combinado com o vapor produzido nas bandejas subsequentes 14c-f, assim como o vapor produzido no fundo do envoltório do vaso 12. O vapor combinado resultante pode ascender através da passagem de fluxo voltada para cima 32 antes de sair do reator 10 através da saída de vapor 22.

Anteparos 30a-f podem ser usados no reator 10 para ajudar a manter a profundidade desejada do meio de reação 34 nas bandejas 14a-f. Em uma forma de realização da presente invenção, a profundidade máxima da porção predominantemente líquida do meio de reação 34 em cada bandeja é menor do que cerca de 0,1 D, menor do que cerca de 0,05D, menor do que cerca de 0,025D, ou menor do que 0,0ID. A profundidade máxima do meio de reação 34 em cada bandeja pode ser de cerca de 2,54 centímetros a 101,60 centímetros, cerca de 2,54 centímetros a 81,28 centímetros, ou de 2,54 centímetros a 60,96 centímetros.

Como descrito na forma de realização mostrada na FIG. 1, o meio de reação 34 flui a partir do terminal receptor da primeira bandeja intermediária 14b geralmente horizontalmente através da superfície voltada para cima e em direção ao terminal de descarga da bandeja 14b. Como discutido previamente, o meio de reação 34 é submetido a uma reação química à medida que ele passa ao longo da bandeja 14b, e a reação química pode causar a formação de um subproduto de vapor e/ou espuma. Quando vapor é produzido através do meio de reação 34 fluindo ao longo da bandeja 14b, o vapor pode fluir acima da bandeja 14b contra corrente para a direção do fluxo do meio de reação 34 através da bandeja 14b. O vapor pode sair do espaço acima da bandeja 14b através de uma passagem de vapor que se estende ao redor e/ou através do meio de reação fluindo de modo descendente passando através da passagem de fluxo 26a. Como ilustrado na FIG. 1, a passagem de vapor que se estende através do meio de reação fluindo de modo descendente pode ser definida por um membro tubular pequeno.

Quando o meio de reação 34 alcança o terminal de descarga da bandeja 14b, ele cai de modo descendente por gravidade através da passagem de fluxo 26b e sobre a porção do terminal receptor da segunda bandeja intermediária 14c espaçada voltada para fora a partir da primeira bandeja intermediária 14b. Quando o terminal de descarga da bandeja 14b é equipado com um anteparo 30b, pelo menos uma porção do meio de reação 34 flui sobre o topo de, ao redor das bordas de, através de aberturas em, e/ou embaixo do anteparo 30b antes de entrar na passagem de fluxo 26b. O meio de reação 34 em seguida flui ao longo da segunda bandeja intermediária 14c do terminal receptor para o terminal de descarga, como ilustrado na FIG. 1. Como discutido acima, o meio de reação 34 é submetido a uma reação química à medida que ele passa ao longo da bandeja 14c, e a reação química pode causar a formação de um subproduto de vapor e/ou espuma. Quando vapor é produzido, o vapor geralmente flui sobre o meio de reação 34 na mesma direção que o meio de reação 34. Quando o vapor alcança o terminal de descarga da bandeja 14c, o vapor flui em direção a passagem de fluxo voltada para cima 32, onde ele pode ser combinado com o vapor saindo das bandejas 14a,b,d,f como mostrado na FIG. 1.

O fluxo do meio de reação 34 através das bandejas intermediárias restantes 14d,e e da bandeja mais baixa 14f pode prosseguir substancialmente da mesma maneira como descrito acima. Em geral, o meio de reação 34 cai de modo descendente a partir do terminal de descarga das bandejas 14c,d,e para o terminal receptor das bandejas 14d,e,f através das passagens de fluxo 26c,d,e. Como discutido previamente, o meio de reação 34 flui em direções geralmente opostas em bandejas verticalmente adjacentes de modo que o meio de reação 34 flui geralmente para trás e para frente através do reator 10 através das bandejas 14d,e,f. Se um subproduto de vapor é criado a medida que o meio de reação passa através das bandejas 14d,e,f, o vapor sai do espaço acima das bandejas 14d,e,f antes de ser combinado com outro vapor na passagem de fluxo voltada para cima 32 e de sair do reator 10 através da saída de vapor 22. Como mostrado na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o meio de reação 34 saindo da bandeja mais baixa 14f flui ao longo do fundo do envoltório do vaso 12 antes de ser retirado como um produto predominantemente líquido através da saída de produto 24.

Embora não ilustrado na FIG. 1, uma placa de incidência pode ser usada no curso do fluxo de vapor perto da saída de vapor 22 de modo que o líquido aprisionado no vapor em escoamento bate, coleta, e cai de modo descendente da placa de incidência. O uso de uma placa de incidência ajuda a assegurar que somente vapor saia da saída de vapor 22 do reator 10. Além disso, embora não ilustrado na FIG. 1, um anteparo estendido voltado para cima pode ser usado perto da saída de produto 24 para ajudar a assegurar que um nível adequado da porção predominantemente líquida 40 do meio de reação 34 seja mantido ao longo do fundo do envoltório do vaso 12.

Reatores com bandejas horizontais configurados de acordo com determinadas formas de realizações da presente invenção exigem pouca ou nenhuma agitação mecânica do meio de reação processado no mesmo. Embora o meio de reação processado no reator com bandejas horizontais possa ser um pouco agitado em virtude de espumação, fluindo através de segmentos do reator, e caindo de um segmento do reator para o outro, esta agitação da espumação, agitação do fluxo, e agitação gravitacional não é uma agitação mecânica. Em uma forma de realização da presente invenção, menos do que cerca de 50 por cento, menos do que cerca de 25 por cento, menos do que cerca de 10 por cento, menos do que cerca de 5 por cento, ou 0 por cento da agitação total do meio de reação processada no reator com bandejas horizontais é provida através de agitação mecânica. Desse modo, reatores configurados de acordo com determinadas formas de realizações da presente invenção podem operar sem quaisquer dispositivos de misturação mecânica. Isto está em contraste direto com reatores contínuos tipo tanque agitado (CSTRs) que usam quase exclusivamente agitação mecânica.

Como indicado acima, reatores com bandejas horizontais configurados de acordo com formas de realizações de reatores da presente invenção podem ser usados em uma variedade de processos químicos. Em uma forma de realização, um reator com bandejas horizontais configurado de acordo com a presente invenção é usado em uma instalação para produção de poliéster em fase em fusão capaz de produzir qualquer de uma variedade de poliésteres a partir de uma variedade de materiais de partida. Exemplos de poliésteres da fase em fusão que podem ser produzidos de acordo com formas de realizações da presente invenção incluem, mas não estão limitados a, tereftalato de polietileno (PET), que inclui copolímeros e homopolímeros de PET; poliésteres cristalinos líquidos ou completamente aromáticos; poliésteres biodegradáveis, tais como aqueles compreendendo butanodiol, resíduos de ácido tereftálico e ácido adípico; copolímeros e homopolímeros de poli(tereftalato ciclohexano-dimetileno); e homopolímeros e copolímeros de 1,4-ciclohexano-dimetanol (CHDM) e ácido ciclohexano dicarboxílico ou ciclohexanocarboxilato de dimetila. Quando um copolímero de PET é produzido, tal copolímero pode compreender pelo menos 90, pelo menos 91, pelo menos 92, pelo menos 93, pelo menos 94, pelo menos 95, pelo menos 96, pelo menos 97, pelo menos 98 mols por cento de unidades de repetição de tereftalato de etileno e até 10, até 9, até 8, até 7, até 6, até 5, até 4, até 3, ou até 2 mols por cento de unidades de repetição de comonômero adicionadas. Geralmente, as unidades de repetição de comonômero podem ser derivadas de um ou mais comonômeros selecionados dentre o grupo consistindo de ácido isoftálico, ácido naftalina-2,6 dicarboxílico, CHDM, e dietileno glicol.

Em geral, um processo de produção de poliéster de acordo com determinadas formas de realização da presente invenção pode compreender dois estágios principais - um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação, os materiais de partida de poliéster, os quais podem compreender pelo menos um álcool e pelo menos um ácido, são submetidos à esterificação para através da mesma produzir monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, os monômeros e/ou oligômeros do estágio de esterificação são reagidos dentro do produto final do poliéster. Como usado aqui com relação ao PET, os monômeros tem comprimentos menores do que 3 cadeias, os oligômeros tem comprimentos de cerca de 7 a 50 cadeias (componentes com um comprimento de cadeia de 4 a 6 unidades podem ser considerados monômero ou oligômero), e os polímeros tem comprimentos maiores do que do que cerca de 50 cadeias. Um dímero, por exemplo, EG-TA-EG-TA-EG, tem um comprimento de 2 cadeias, e um trímero 3, e assim por diante.

O material de partida de ácido usado no estágio de esterificação pode ser um ácido dicarboxílico de modo que o produto final de poliéster compreende pelo menos um resíduo de ácido dicarboxílico tendo na faixa de cerca de 4 a 15 ou de 8 a 12 átomos de carbono. Exemplos de ácidos dicarboxílicos apropriados para uso na presente invenção podem incluir, mas não estão limitados a, ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6 dicarboxílico, ácido ciclohexano dicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4,4’- dicarboxílico, ácido difenil-3,4’dicarboxílico, 2,2,-dimetil-l,3-propanodiol, ácido dicarboxílico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, e misturas dos mesmos. Em uma forma de realização, o material de partida de ácido pode ser um éster correspondente, tal como tereftalato de dimetila em vez de ácido tereftálico.

O material de partida de álcool usado no estágio de esterificação pode ser um diol de modo que o produto final de poliéster possa compreender pelo menos um resíduo de diol, tal como, por exemplo, aqueles que se originam de dióis cicloalifáticos tendo na faixa de cerca de 3 a cerca de 25 átomos de carbono ou de 6 a 20 átomos de carbono. Dióis apropriados podem incluir, mas não estão limitados a, etileno glicol (EG), dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-ciclohexano-dimetano, propano-l,3-diol, butano-l,4-diol, pentano-l,5-diol, hexano-1,6-diol, neopentilglicol, 3-metilpentanodiol-(2,4), 2-metilpentanodiol-(l ,4), 2,2,4-trimetilpentano-diol-(l ,3), 2-etilhexanodiol(1,3), 2,2-dietilpropano-diol-(l,3), hexanodiol-(l,3), 1,4-di-(hidroxoetoxi)benzeno, 2,2-bis-(4-hidroxociclohexil)-propano, 2,4-hidroxi-1,1,3,35 tetrametil-ciclobutano, 2,2,4,4tetrametil-ciclobutanodiol, 2,2-bis-(3hidroxietoxifenil)-propano, 2,2-bis-(4-hidroxi-propoxifenil)-propano, isossorbida, hidroquinona, BDS-(2,2-(sulfonibis)4,l-fenileneoxi)bis(etanol), e misturas dos mesmos.

Além disso, os materiais de partida podem compreender um ou 10 mais comonômeros. Comonômeros apropriados podem incluir, por exemplo, comonômeros compreendendo ácido tereftálico, tereftalato de dimetila, ácido isoftálico, isoftalato de dimetila, naftalenodicarboxilato de 2,6-dimetila, ácido naftaleno-2,6 dicarboxílico, etileno glicol, dietileno glicol, 1,4-ciclohexanodimetanol (CHDM), 1,4-butanodiol, politetremetilenoglicol, trans-DMCD, anidrido trimetílico, 1,4- dicarboxilato de dimetil ciclohexano, 2,6dicarboxilato de dimetil decalina, decalin dimetanol, 2,6- dicarboxilato de decaiidronaftaleno, 2,6-dihidroximetil-decaihidronaftaleno, hidroquinona, ácido hidrobenzóico, e misturas dos mesmos.

Ambos, o estágio de esterificação e o estágio de policondensação de um processo de produção de poliéster em fase em fusão podem incluir múltiplas etapas. Por exemplo, o estágio de esterificação pode incluir uma etapa de esterificação inicial para produzir um produto parcialmente esterificado que é em seguida esterificado ainda em uma etapa de esterificação secundária. Além disso, o estágio de policondensação pode incluir pode incluir uma etapa pré-polimerização para produzir um produto parcialmente condensado que é em seguida submetido a uma etapa de acabamento para desse modo produzir o produto final de polímero.

Reatores configurados de acordo com determinadas formas de realizações da presente invenção podem ser usados em um sistema de produção de poliéster em fase em fusão como um reator de esterificação secundária para realizar a etapa de esterificação secundária, como um reator de pré-polímero para realizar a etapa de pré-polimerização, e/ou como um reator de acabamento para realizar a etapa de acabamento. Uma descrição detalhada das condições do processo para a presente invenção usadas como um reator de esterificação, um reator de pré-polímero, e/ou um reator de acabamento é dada abaixo com referência a FIG. 1. E entendido que reatores configurados de acordo com formas de realizações da presente invenção podem ser usados geralmente como reatores de esterificação, reatores de prépolímero, e/ou reatores de acabamento e que estas condições de processo não estão limitadas a forma de realização descrita na FIG. 1.

Novamente com referência a FIG. 1, quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária em um processo de produção de poliéster em fase em fusão (por exemplo, um processo para a fabricação de PET), mais do que uma reação química pode ser realizada no reator 10. Por exemplo, embora a esterificação possa ser a primeira reação química realizada no reator 10, uma quantidade determinada de policondensação pode ocorrer também no reator 10. Quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, a alimentação introduzida na entrada de alimentação 20 pode ter uma conversão na faixa de cerca de 70 a cerca de 95 por cento, de cerca de 75 a cerca de 90 por cento, ou de 80 a 88 por cento, enquanto o produto predominantemente líquido retirado da saída de produto líquido 24 pode ter uma conversão de pelo menos 80 por cento, pelo menos cerca de 90 por cento, pelo menos cerca de 95 por cento, ou pelo menos 98 por cento. Quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, a(s) reação(s) química(s) realizadas no reator 10 podem aumentar a conversão do meio de reação 34 em pelo menos cerca de 2 pontos percentuais, pelo menos cerca de 5 pontos percentuais, ou pelo menos 10 pontos percentuais entre a entrada de alimentação 20 e a saída do produto líquido 24. Além disso, o comprimento médio de cadeia da alimentação introduzida na entrada de alimentação 20 pode ser menor do que cerca de 5, menor do que cerca de 2 ou menor do que 1, enquanto o produto predominantemente líquido retirado da saída de produto líquido 24 pode ter um comprimento médio de cadeia na faixa de cerca de 1 a 20, cerca de 2 a 12, ou 5 a 12. Geralmente, quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, o comprimento médio de cadeia do meio de reação 34 pode aumentar na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, de cerca de 2 a cerca de 15, ou de 5 a 12 entre a entrada de alimentação 20 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, a alimentação para o reator 10 pode entrar na entrada de alimentação 20 em uma temperatura na faixa de cerca de 180 a cerca de 350° C, de cerca de 215 a cerca de 305° C, ou 260 a 290° C. O produto predominantemente líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura dentro de cerca de 50° C, 25° C, ou 10° C da temperatura da alimentação entrando na entrada de alimentação 20. Em uma forma de realização, a temperatura do produto líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode ser na faixa de cerca de 180 a 350° C, cerca de 215 a cerca 305° C, ou de 260 a 290° C. Em uma forma de realização, a temperatura média do meio de reação 34 no reator 10 é na faixa de cerca de 180 a cerca de 350° C, cerca de 215 a cerca 305° C, ou de 260 a 290° C. A temperatura média do meio de reação 34 é a média de pelo menos três medições de temperatura tomadas em espaços iguais ao longo do primeiro curso de fluxo do meio de reação 34 através do reator 10, onde as medições de temperatura são cada tomadas perto do centróide da seção transversal da porção predominantemente líquida 40 do meio de reação 34 (como oposto a próximo da parede do reator ou perto da superfície superior da porção predominantemente líquida). Quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, a pressão do vapor no espaço do reator 10 (medida na entrada de vapor 22) pode ser mantida em menos do que cerca de 70 psig (0,48 MPa man), na faixa de cerca de -4 (-0,03) a cerca de 10 psig (0,069 MPa man), ou na faixa de 2 a 5 psig (0,014 a 0,034 MPa man).

Quando o reator 10 é usado como um reator de esterificação secundária, pode ser desejável aquecer a alimentação antes da introdução dentro do reator 10 e/ou pode ser desejável aquecer o meio de reação 34 à medida que ele flui através do reator 10. O aquecimento da alimentação antes da introdução dentro do reator 10 pode ser realizado em um trocador de calor convencional tal como, por exemplo, um trocador de calor envoltório e tubo. O aquecimento do meio de reação 34 no reator 10 pode ser realizado através de dispositivos de aquecimento externo que contatam o reator 10, mas não se estendem dentro do reator 10. Tais dispositivos de troca de calor externo incluem, por exemplo, incluem rastreio e/ou camisas de aquecimento. Geralmente, a quantidade cumulativa de calor adicionada à alimentação imediatamente acima do reator 10 mais o calor adicionado ao meio de reação 34 no reator 10 pode estar na faixa de cerca de 100 (55,6 kcal/kg )a cerca de 5.000 BTU por libra de meio de reação (BTU/lb) (2800 kcal/kg), na faixa de cerca de 400 (224 kcal/kg) a cerca de 2.000 BTU/lb (1120 kcal/kg), ou na faixa de 600 (336 kcal/kg) a 1.500 BTU/lb (840 kcal/kg).

Novamente com referência a FIG. 1, quando o reator 10 é usado como um reator de pré-polímero em um processo de produção de poliéster em fase em fusão (por exemplo, um processo para a fabricação de PET), mais do que uma reação química pode ser realizada no reator 10. Por exemplo, embora a policondensação possa ser a reação química predominante realizada no reator 10, uma determinada quantidade de esterificação pode ocorrer também no reator 10. Quando o reator 10 é usado como um reator de pré-polímero, o comprimento médio de cadeia da alimentação introduzida dentro da entrada de alimentação 20 pode estar na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, cerca de 2 a cerca de 15, ou de 5 a 12, enquanto o comprimento médio de cadeia do produto predominantemente líquido retirado da saída de produto líquido 24 pode estar na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou de 10 a 30. Quando o reator 10 é usado como um reator de prépolimerização, a reação química realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento médio de cadeia do meio de reação 34 aumente em pelo menos cerca de 2, na faixa de cerca de 5 a cerca de 30, ou na faixa de 8 a 20 entre a entrada de alimentação 20 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é usado como um reator de pré-polímero, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 20 em uma temperatura na faixa de cerca de 220 a cerca de a 350° C, de cerca de 265 a cerca 305°C, ou de 270 a 290°C. O produto predominantemente líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura dentro de cerca de 50°C, 25°C, ou 10°C da temperatura da alimentação entrando na entrada de alimentação

20. Em uma forma de realização, a temperatura do produto líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode estar na faixa de cerca de 220 a 350°C, cerca de 265 a cerca 305° C, ou de 270 a 290°C. Em uma forma de realização, a temperatura média do meio de reação 34 no reator 10 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, de cerca de 265 a cerca 305°C, ou de 270 a 290°C. Quando o reator 10 é usado como um reator de pré-polímero a pressão do vapor no espaço do reator 10 (medida na saída de vapor 22) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 300 torr, na faixa de cerca de 1 a cerca de 50 torr, ou na faixa de 20 a 30 torr.

Quando o reator 10 é usado como um reator de pré-polímero, pode ser desejável aquecer a alimentação antes da introdução dentro do reator 10 e/ou pode ser desejável aquecer o meio de reação 34 à medida que ele flui através do reator 10. Geralmente, a quantidade cumulativa de calor adicionada à alimentação imediatamente acima do reator 10 mais o calor adicionado ao meio de reação 34 no reator 10 pode estar na faixa de cerca de 100 a cerca de

5.000 BTU/lb (55,6 kcal/kg a 2800 kcal/kg), na faixa de cerca de 400 a cerca de 2.000 BTU/lb (224 kcal/kg a 1120 kcal/kg), ou na faixa de 600 a 1.500 BTU/lb) (336 kcal/kg a 840 kcal/kg).

Novamente com referência a FIG. 1, quando o reator 10 é 5 usado como um reator de acabamento em um processo de produção de poliéster em fase em fusão (por exemplo, um processo para fabricar PET), o comprimento médio de cadeia da alimentação introduzida na entrada de alimentação 20 pode estar na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, de cerca de 8 a cerca de 40, ou de 10 a 30, enquanto o comprimento médio de cadeia do produto predominantemente líquido retirado da saída de produto líquido 24 pode estar na faixa de cerca de 30 a cerca de 210, de cerca de 40 a cerca de 80, ou de 50 a 70. Geralmente, a policondensação realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento médio de cadeia do meio de ração 34 aumente em pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 entre a entrada de alimentação 20 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é usado como um reator de acabamento, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 20 em uma temperatura na faixa de 220 a 350° C, cerca de 265 a cerca 305° C, ou de 270 a 290° C. O produto predominantemente líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura dentro de cerca de 50° C, 25° C, ou 10° C da temperatura da alimentação entrando na entrada de alimentação 20. Em uma forma de realização, a temperatura do produto líquido saindo da saída de produto líquido 24 pode estar na faixa de cerca de 220 a 350° C, de cerca de 265 a cerca 305° C, ou de 270 a 290° C. Em uma forma de realização, a temperatura média do meio de reação 34 no reator 10 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350° C, de cerca de 265 a cerca 305° C, ou de 270 a 290° C. Quando o reator 10 é usado como um reator de acabamento, a pressão do vapor no espaço do reator 10 (medida na saída de vapor 22) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 30 torr, na faixa de cerca de 1 a 20 torr, ou na faixa de 2 a 10 torr.

Reatores configurados de acordo com formas de realizações da presente invenção podem prover vantagens numerosas quando usados como reatores em estágios de esterificação e/ou policondensação de um processo de produção de poliéster. Tais reatores podem ser particularmente vantajosos quando usados como reatores de esterificação secundária, pré-polímero e/ou acabamento em um processo para a fabricação de PET. Além disso, tais reatores são muito apropriados para uso em instalações de produção de PET em escala comercial capazes de produzir PET em uma taxa de pelo menos cerca de 4.535,92 quilogramas por hora, pelo menos cerca de 45.359,23 quilogramas por hora, pelo menos cerca de 113.398,08 quilogramas por hora, ou pelo menos 226.796,15 quilogramas por hora.

Em uma forma de realização da presente invenção, é provido um processo compreendendo: fluir um meio de reação através de um reator compreendendo um envoltório do vaso alongado horizontalmente e uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente dispostas no envoltório do vaso, em que o meio de reação flui através de pelo menos duas das bandejas à medida que o meio de reação passa através do reator. As características descritas para o envoltório do vaso, as bandejas, e o curso de fluxo do meio de reação para as formas de realizações mostradas nas FIGS. 1 e 2 se aplicam geralmente a esta forma de realização da invenção.

Em um exemplo, o envoltório do vaso é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que se estende em um ângulo dentro de cerca de 5 graus na horizontal e cada das bandejas apresenta uma superfície voltada para cima substancialmente planar através das quais pelo menos uma porção do meio de reação flui em que as superfícies voltadas para cima de pelo menos duas das bandejas são inclinadas na horizontal em menos do que cerca de 5 graus. Em um exemplo, o eixo central de alongamento é substancialmente horizontal e as superfícies voltadas para cima de cada das bandejas são substancialmente horizontais.

Em um exemplo, o envoltório do vaso uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de 1.1:1 a cerca de 50.1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1. Além das relações L:D especificadas, a maior parte das bandejas pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 5L, ou pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos 0,9L. Além disso, o diâmetro pode estar na faixa de cerca de 60,96 cm a 1.219,20 cm, de cerca de 182,88 cm a cerca de 914,40 cm, ou de 304,80 cm a 609,60 cm, e L pode estar na faixa de cerca de 152,40 cm a 3.048,00 cm, de cerca de 304,80 cm a cerca de 1.828,80 cm, ou de 457,20 cm a 1.219,20 cm.

Em um exemplo, o envoltório do vaso uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de 1.1:1 a cerca de 50.1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1 e cada das bandejas apresenta uma superfície voltada para cima substancialmente planar através da qual pelo menos uma porção do meio de reação flui e as superfícies voltadas para cima das unidades verticalmente adjacentes das bandejas são espaçadas uma da outra por uma distância vertical de pelo menos cerca de 0,05D, pelo menos cerca de 0,10D, ou pelo menos 0,25D. A superfície de fluxo voltada para cima de cada bandeja pode ser espaçada a partir de bandejas verticalmente adjacentes por uma distância vertical na faixa de cerca de 12,70 centímetros a cerca de 127,00 centímetros, de cerca de 25,40 centímetros a cerca de 101,60 centímetros, ou de 38,10 centímetros a 76,20 centímetros.

Em um exemplo, o meio de reação é submetido a uma reação química à medida que o meio de reação flui através do reator. Um vapor compreendendo um subproduto da reação química pode ser produzido à medida que o meio de reação flui através do reator. Em um exemplo, o vapor produzido em uma pluralidade das bandejas é combinado no envoltório do vaso e o vapor combinado sai do reator através de uma saída de vapor localizada perto do topo do envoltório do vaso.

Em um exemplo, o meio de reação é submetido a uma reação química e espuma é produzida à medida que o meio de reação flui através do reator de modo que o meio de reação compreende uma porção de espuma e uma porção predominantemente líquida, em que a reação química é realizada na fase líquida de ambos, da porção de espuma e da porção predominantemente líquida.

Em um exemplo da presente invenção é provido um processo compreendendo fluir um meio de reação através de um reator compreendendo um envoltório do vaso alongado horizontalmente e uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente dispostas no envoltório do vaso, em que o meio de reação flui através de pelo menos duas das bandejas e é submetido a reações de esterificação e/ou policondensação à medida que o meio de reação passa através do reator. A descrição detalhada do reator 10 da FIG. 1 usado como um reator de segundo estágio de esterificação, pré-polimerização e/ou acabamento se aplica a este exemplo da presente invenção. Especificamente, as características de alimentação (por exemplo, conversão e/ou comprimento de cadeia), temperatura, pressão, aumento de conversão, aumento de comprimento médio de cadeia, características do produto, e qualquer entrada de aquecimento, se aplicam todas a este exemplo da presente invenção.

Em um exemplo, um produto é removido da saída de produto do reator, em que o meio de reação forma o produto no reator. Adicionalmente, quando a reação química compreende policondensação, o produto pode ser um produto da policondensação. A lt.V do produto ou produto da policondensação pode estar na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, de cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou de 0,4 a 0,5 dL/g. Em um exemplo, a lt.V do produto ou produto da policondensação está na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, de cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou de 0,15 a 0,35 dL/g. Em um exemplo, a alimentação é introduzida para uma entrada de alimentação do reator para formar um meio de reação e a lt.V da alimentação está na faixa de cerca de 0,1 a 0,5, de cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou de 0,15 a 0,35 dL/g.

Os valores de viscosidade intrínseca (lt.V.) são fixados em unidades dL/g como calculado a partir da viscosidade inerente medida a 25° C em 60% em peso de fenol e 40% de 1,1,2,2-tetracloroetano em peso. Amostras de polímeros podem ser dissolvidas no solvente em uma concentração de 0,25 g/50ml. A viscosidade das soluções de polímero pode ser determinada, por exemplo, usando um viscosímetro capilar com vidro Rheotek. Uma descrição do princípio operacional deste viscosímetro pode ser encontrada em ASTM D 4603. A viscosidade inerente é calculada a partir da viscosidade medida na solução. As equações seguintes descrevem tais medições de viscosidade da solução e cálculos subseqüentes para lh.V. e de lh.V. para lt.V:

ninh = [ln (t_s/t₀)]/C onde _ninh = viscosidade inerente a 25° C em uma concentração de polímero de 0,5 g 100 ml de 60% de fenol e 40% de 1,1,2,2-tetracloroetano em peso.

ln = Logaritmo natural t_s = Tempo de fluxo da amostra através do tubo capilar t₀ = Tempo de fluxo sem solvente

C = Concentração de polímero em gramas por 100 ml de solvente (0,50%)

A viscosidade intrínseca é o valor limitante em uma diluição infinita da viscosidade específica de um polímero. Ela é definida pela equação seguinte:

q_int = lim (qsp/C) = lim (ln η_Γ) /C C^0 C-+0 onde T|j_nt = Viscosidade intrínseca η_Γ = Viscosidade relativa = t_s/t_o

Osp ⁼ Viscosidade específica = η_Γ - 1

A viscosidade intrínseca (lt.V. ou p_int) pode ser estimada usando a equação Billmeyer que se segue:

η,„Η = 0,5 [e°’^5x,hv -1] + (0,75 x lh.V.)

A referência para estimativa da viscosidade intrínseca (relação Billmeyer) é J. Polymer Sei.; 4, pp. 83-86 (1949).

A viscosidade das soluções de polímero pode ser determinada também usando um viscosímetro diferencial modificado Viscotek (uma descrição do princípio operacional dos viscosímetros de pressão diferencial pode ser encontrada em ASTM D 5225) ou outros métodos conhecidos para os versados na arte.

Em outra forma de realização da presente invenção, é provido um processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação predominantemente líquida dentro de um reator de policondensação, em que a alimentação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação compreende PET tendo um comprimento médio de cadeia na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, de cerca de 8 a cerca de 40, ou de 10 a 30; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator para desse modo prover um produto predominantemente líquido e um vapor, em que o vapor compreende um subproduto da policondensação, em que o reator compreende um envoltório do vaso alongado substancialmente horizontal e pelo menos duas bandejas espaçadas verticalmente, substancialmente horizontais no envoltório do vaso, em que pelo menos uma porção do meio de reação flui através das bandejas à medida que o meio de reação é submetido a policondensação, em que o meio de reação flui em direções geralmente opostas em unidades verticalmente adjacentes de bandejas e cai através de gravidade entre as bandejas, em que o envoltório do vaso tem uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.1:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1, em que a maior parte das bandejas tem um comprimento de pelo menos cerca de 5L, ou pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos 0,9L, em que o envoltório do vaso compreende um tubo substancialmente cilíndrico e um par de coberturas nas extremidades acopladas a terminais opostos do tubo; (c) descarregar o vapor do reator através de uma saída de vapor localizada perto do topo do envoltório do vaso; e (d) descarregar o produto do reator através de uma saída de produto localizada perto do fundo do envoltório do vaso, em que o produto compreende PET tendo um comprimento médio de cadeia que é pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 maior do que o comprimento médio de cadeia da alimentação. As características descritas para o envoltório do vaso, as bandejas, e o curso de fluxo do meio de reação para as formas de realizações mostradas nas FIGS. 1 e 2 se aplicam geralmente a esta forma de realização da presente invenção.

Em um exemplo, a lt.V. está na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, de cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou de cerca de 0,15 a cerca de 0,35 dL/g. Em um exemplo, a lt.V. de ou produto está na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, de cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou de 0,4 a 0,5 dL/g.

Em um exemplo, o envoltório do vaso tem uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.1:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1. Adicionalmente, o diâmetro pode estar na faixa de cerca de 60,96 cm a cerca de 1.219,20 cm, de cerca de 182,88 cm a cerca de 914,40 cm, ou de 304,80 cm a 609,60 cm, e L pode estar na faixa de cerca de 152,40 cm a cerca de 3.048,00 cm, de cerca de 304,80 cm a cerca de 1.828,80 cm, ou de 457,20 cm a 1.219,20 cm.

Em ainda outra forma de realização da presente invenção, é provido um reator compreendendo um envoltório do vaso alongado horizontalmente e pelo menos duas bandejas espaças verticalmente dispostas no envoltório do vaso. As características descritas para o envoltório do vaso, as bandejas, e o curso de fluxo do meio de reação para as realizações mostradas nas FIGS. 1 e 2 se aplicam geralmente a esta forma de realização da presente invenção.

Em um exemplo, o reator tem um envoltório do vaso com uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.1:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1. Além das relações L:D especificadas, a maior parte das bandejas pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 5L, ou pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos 0,9L. Além disso, o diâmetro pode estar na faixa de cerca de 60,96 cm a 1.219,20 cm, de cerca de 182,88 cm a cerca de 914,40 cm, ou de 304,80 cm a 609,60 cm, e L pode estar na faixa de cerca de 152,40 cm a 3.048,00 cm, de cerca de 304,80 cm a cerca de 1.828,80 cm, ou de 457,20 cm a 1.219,20 cm.

Em um exemplo, o reator tem um envoltório do vaso com uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1.1:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1.2:1 a cerca de 30:1, de cerca de 1.25:1 a cerca de 15:1, de cerca de 1.5:1 a cerca de 10:1, ou de 2:1 a 6:1 e cada das bandejas do reator apresentam uma superfície voltada para cima substancialmente planar, em que as superfícies voltadas para cima das unidades verticalmente adjacentes das referidas bandejas são espaçadas uma da outra por uma distância vertical de pelo menos cerca de 0,5D, pelo menos cerca de 0,lD, ou pelo menos 0,25D. A superfície de fluxo voltada para cima de cada bandeja pode ser espaçada a partir de bandejas verticalmente adjacentes por uma distância vertical de na faixa de cerca de 12,70 a cerca de 127,00 centímetros, cerca de 25,40 a cerca de 101,60 centímetros, ou de 38,10 a 76,20 centímetros.

Em um exemplo, o reator compreende pelo menos 2 bandejas, pelo menos 4 bandejas, pelo menos 6 bandejas, ou na faixa de 4 a 15, ou de 5 a 10 bandejas.

Em um exemplo, o envoltório do vaso do reator é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que se estende em um ângulo dentro de cerca de 10, cerca de 5, ou 2 graus na horizontal em que cada das bandejas apresenta uma superfície voltada para cima substancialmente planar, em que as superfícies voltadas para cima de pelo menos duas das bandejas são inclinadas na horizontal em menos do que cerca de 10 graus, menos do que cerca de 5 graus, ou menos do que 2 graus.

Faixas Numéricas

A presente descrição usa faixas numéricas para quantificar determinados parâmetros com relação à invenção. Deveria ser entendido que quando faixas numéricas são providas, tais faixas devem ser interpretadas como provendo suporte literal para as limitações das reivindicações que citam somente o valor inferior da faixa, assim como as limitações das reivindicações que citam somente o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numérica descrita de 10 a 100 provê suporte literal para a reivindicação citando “maior do que 10” (sem nenhum limite superior) e a reivindicação citando “menor que 100” (sem nenhum limite inferior).

Definições

Como usado aqui, os termos “um”, “uma”, “o, a”, e “referido(a)” significa um ou mais.

Como usado aqui, o termo “agitação” se refere a um trabalho dissipado dentro de um meio de reação causando a misturação e/ou fluxo do fluido.

Como usado aqui, os termos “e/ou”, quando usado em uma lista de dois ou mais itens, significa que qualquer um dos itens listados pode ser usado por si só, ou qualquer combinação dos dois ou mais dos itens listados pode ser usada. Por exemplo, se uma composição é descrita como contendo componentes A, B, e/ou C, a composição pode conter A sozinho; B sozinho; C sozinho; A e B em combinação; A e C em combinação; B e C em combinação; ou A, B, e C em combinação.

Como usado aqui, o termo “comprimento médio de cadeia” significa o número médio de unidades de repetição no polímero. Para um poliéster, comprimento médio de cadeia significa o número de unidades de repetição de ácido e álcool. Comprimento médio de cadeia é sinônimo de grau médio numérico de polimerização (DP). O comprimento médio de cadeia pode ser determinado por vários meios conhecidos dos versados na arte. Por exemplo, 1H-NMR pode ser usado para determinar diretamente o comprimento de cadeia com base em análises dos grupos terminais, e dispersão de luz pode ser usada para medir o peso molecular médio ponderal com correlações usadas para determinar o comprimento de cadeia. O comprimento de cadeia é frequentemente calculado com base em correlações de medições de cromatografia de permeação a gel (GPC) e/ou medições de viscosidade.

Como usado aqui, os termos “compreendendo”, “compreende”, e “compreendem” são termos de transição abertos usados para a transição de um assunto citado antes do termo para um ou mais elementos citados depois do termo, onde o elemento ou elementos listados depois do termo de transição não são necessariamente os únicos elementos que compõe o assunto.

Como usado aqui, os termos “contendo”, “contém”, e “contêm” tem o mesmo significado que “compreendendo”, “compreende”, e “compreendem” provido acima.

Como usado aqui, o termo “conversão” é usado para descrever uma propriedade da fase líquida de uma corrente que tenha sido submetida à esterificação, em que a conversão da corrente esterificada indica a percentagem dos grupos terminais de ácidos originais que tenham sido convertidos (isto é, esterificados) para grupos éster. A conversão pode ser quantificada como o número de grupos terminais convertidos (isto é, grupos terminais de álcool) dividido pelo número total dos grupos terminais (isto é, grupos terminais de ácido mais grupos terminais de álcool), expressos como uma porcentagem.

Como usado aqui, o termo “esterificação” se refere a ambos, reações de esterificação e troca de éster.

Como usado aqui, os termos “tendo”, “tem”, e “têm” tem o mesmo significado aberto que “compreendendo”, “compreende”, e “compreendem” provido acima.

Como usado aqui, o termo “alongado horizontalmente” significa que a dimensão máxima horizontal é maior do que a dimensão máxima vertical.

Como usado aqui, os termos “incluindo”, “inclui”, e “incluem” tem o mesmo significado aberto que “compreendendo”, “compreende”, e “compreendem” provido acima.

Como usado aqui, o termo “agitação mecânica” se refere à agitação de um meio de reação causada pelo movimento físico de um(s) elemento(s) rígido ou flexível contra ou dentro do meio de reação.

Como usado aqui, o termo “área de fluxo aberta” se refere à área aberta disponível para o fluxo fluido, onde a área aberta é medida ao longo de um plano que é perpendicular a direção do fluxo através da abertura.

Como usado aqui, o termo “tubo” se refere a um membro tubular alongado substancialmente reto tendo geralmente uma parede lateral cilíndrica.

Como usado aqui, os termos “tereftalato de polietileno” e “PET” incluem homopolímeros de PET e copolímeros de PET.

Como usado aqui, os termos “copolímero de tereftalato de polietileno” e “copolímero de PET” significam um PET que tenha sido modificado em até 10 mols por cento com um ou mais comonômeros adicionados. Por exemplo, os termos “copolímero de tereftalato de polietileno” e “copolímero de PET” incluem PET modificado com até 10 mols por cento de ácido isoftálico em uma base de 100 mols por cento de ácido carboxílico. Em outro exemplo os termos “copolímero de tereftalato de polietileno” e “copolímero de PET” incluem PET modificado com até 10 mols por cento de 1,4-ciclohexano dimetanol (CHDM) em uma base de 100 mols por cento de diol.

Como usado aqui, o termo “poliéster” se refere não somente a poliésteres tradicionais, mas também incluem derivados de poliéster, tais como, por exemplo, polieterésteres, poliéster amidas, e polieterésteres amidas.

Como usado aqui, o termo “predominantemente líquido” significa mais do que 50% de volume líquido.

Como usado aqui, o termo “meio de reação” se refere a qualquer meio submetido à reação química.

Como usado aqui, o termo “resíduo” se refere à porção que é o produto resultante de espécies químicas em um esquema de reação em particular ou formulação subseqüente ou produto químico, independente de se a porção é realmente obtida a partir das espécies químicas.

Como usado aqui, o termo “subproduto de vapor” inclui o vapor gerado através de uma reação química desejada (isto é, um co-produto de vapor) e qualquer vapor gerado através de outras reações (isto é, reações laterais) do meio de reação.

Reivindicações não Limitadas a Formas de Realizações

As formas de realizações exemplares da invenção descritas acima são para ser usadas somente como ilustração, e não deveríam ser usadas em um senso limitativo para interpretar o escopo da invenção reivindicada. Várias modificações para as formas de realizações exemplares descritas acima poderíam ser prontamente feitas pelos versados na arte sem se desviar do escopo da invenção como descrito nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

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1. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão, caracterizado pelo fato de que compreende: fluir um meio de reação (34) através de um reator (10) compreendendo um

5 envoltório do vaso alongado horizontalmente (12) e uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente (14 a-f) dispostas no referido envoltório do vaso, em que o referido meio de reação flui através de pelo menos duas das referidas bandejas à medida que o referido meio de reação passa através do referido reator em que o referido meio de reação é submetido a uma reação

10 química de policondensação.

2. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido reator (10) compreende um envoltório do vaso alongado substancialmente horizontal e pelo menos duas bandejas espaçadas

15 verticalmente substancialmente horizontais dispostas no referido envoltório do vaso, em que o referido meio de reação flui em direções geralmente opostas em unidades verticalmente adjacentes de referidas bandejas e cai através de gravidade entre as referidas bandejas, em que o referido envoltório do vaso tem uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de

20 1.2:1 a 30:1, em que a maioria das referidas bandejas tem um comprimento de pelo menos 0,5L, em que o referido envoltório do vaso compreende um tubo substancialmente cilíndrico e um par de coberturas nas extremidades acopladas aos terminais opostos do referido tubo.

3. Processo de policondensação para produção de tereftalato de

25 polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o referido meio de reação compreende uma alimentação de policondensação, em que a referida alimentação de policondensação compreende PET tendo um comprimento médio de cadeia na faixa de 5 a 50.

Petição 870170070823, de 21/09/2017, pág. 10/14

4. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o reator compreende pelo menos quatro das referidas bandejas.

5 5. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o subproduto do vapor produzido em uma pluralidade das referidas bandejas é combinado no referido envoltório do vaso e o vapor combinado sai do referido reator através de uma saída de vapor (22)

10 localizada perto do topo do referido envoltório do vaso.

6. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um produto líquido da referida reação química sai do referido reator através de uma saída de produto (24) localizada perto do

15 fundo do referido envoltório do vaso.

7. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que espuma (38) é produzida à medida que o referido meio de reação flui através do referido reator de modo que o referido

20 meio de reação compreende uma porção de espuma e uma porção predominantemente líquida, em que a referida reação química é realizada nas fases líquidas de ambas, da referida porção de espuma e da referida porção predominantemente líquida.

8. Processo de policondensação para produção de tereftalato de

25 polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o comprimento médio da cadeia do referido meio de reação aumenta em pelo menos 10 no referido reator.

9. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 8,

Petição 870170070823, de 21/09/2017, pág. 11/14 caracterizado pelo fato de que o referido meio de reação compreende um copolímero ou polímero de poliéster que é pelo menos parcialmente formado através da referida policondensação, em que o referido copolímero ou polímero de poliéster compreende tereftalato de polietileno (PET).

5 10. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o referido PET é um copolímero de PET compreendendo pelo menos 90 mols por cento de unidades de repetição de tereftalato de etileno e até 10 por cento de unidades de repetição de

10 comonômero adicionadas.

11. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as referidas unidades de comonômero adicionados são derivadas de um comonômero selecionado dentre o grupo

15 consistindo de ácido isoftálico, ácido naftalina-2,6 dicarboxílico, 1,4ciclohexano-dimetanol, dietileno glicol, e combinações de dois ou mais dos mesmos.

12. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com a reivindicação 11,

20 caracterizado pelo fato de que o referido comonômero adicionado compreende ácido isoftálico.

13. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 3 a 12, caracterizado pelo fato de que a referida alimentação de policondensação é

25 mantida em uma temperatura na faixa de 220 a 350° C, em que a pressão do vapor no espaço do referido reator é mantida na faixa de 0 a 3999,6 Pa (0 a 30 torr).

14. Processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão de acordo com as reivindicações de 1 a 13,

Petição 870170070823, de 21/09/2017, pág. 12/14 caracterizado pelo fato de que compreende ainda remover um produto a partir de uma saída de produto do referido reator, em que o referido meio de reação forma o referido produto no referido reator, em que a lt.V. do referido produto está na faixa de 0,3 a 1,2 dL/g.

5 15. Reator em que um processo de policondensação para produção de tereftalato de polietileno em fase de fusão como definido na reivindicação 1 é realizado, caracterizado pelo fato de que compreende: um envoltório do vaso alongado horizontalmente (12) e pelo menos duas bandejas espaçadas verticalmente dispostas no referido envoltório do vaso (14 a-f).

Petição 870170070823, de 21/09/2017, pág. 13/14

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