BRPI0814677B1

BRPI0814677B1 - Processo, e, reator

Info

Publication number: BRPI0814677B1
Application number: BRPI0814677-2A
Authority: BR
Inventors: Bruce Roger DeBruin; Michael Paul Ekart; Larry Cates Windes
Original assignee: Grupo Petrotemex , S.A. De C.V.
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2019-03-12
Also published as: PT2175981T; KR101550076B1; US7842777B2; LT2175981T; WO2009009032A8; BRPI0814677A2; PL2175981T3; SI2175981T1; US20090016940A1; HUE030634T2; HRP20161076T1; CN101687169A; CN101687169B; KR20100032418A; WO2009009032A1; ES2587052T3; EP2175981A1; EP2175981B1

Abstract

processo e reator é descrito um reator tubular inclinado operável para facilitar uma reação química em um meio de reação que escoa através dele. o reator pode incluir um elemento tubular inclinado para baixo, um divisor de fluxo disposto no elemento tubular, e uma ou mais bandejas internas dispostas no elemento tubular. o divisor de fluxo divide o fluxo do meio de reação entre as bandejas e a base do elemento tubular.

Description

“PROCESSO, E, REATOR”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a reatores para processar meios de reação contendo líquido. Em um outro aspecto, a invenção refere-se a reatores de policondensação usados para produção de poliésteres em fase fundida.

2. Descrição da Técnica Anterior

Polimerização em fase fundida pode ser usada para produzir uma variedade de poliésteres, tal como, por exemplo, poli(tereflalato de etileno) (PET). PET é amplamente usado em recipientes de bebida, alimento e outros recipientes, bem como em fibras e resinas sintéticas. Avanços em técnica de processo junto com a maior demanda têm levado a um mercado cada vez mais competitivo para a produção e venda de PET. Portanto, é desejável um processo de baixo custo e de alta eficiência para produzir PET.

No geral, instalações de produção de poliéster em fase fundida, incluindo aquelas usadas para fabricar PET, empregam um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação, matérias-primas de polímero (isto é, reagentes) são convertidas em monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, monômeros e/ou oligômeros de poliéster que deixam o estágio de esterificação são convertidos em um produto polímero com o comprimento de cadeia médio final desejado.

Em muitas instalações de produção de poliéster em fase fundida convencionais, esterificação e policondensação são realizadas em um ou mais reatores agitados mecanicamente, tais como, por exemplo, reatores contínuos de tanque agitado (CSTRs). Entretanto, CSTRs e outros reatores agitados mecanicamente apresentam inúmeros inconvenientes que podem resultar em maiores custos de capital, operacional e/ou de manutenção para a instalação de produção de poliéster geral. Por exemplo, os agitadores mecânicos e vários equipamentos de controle tipicamente associados com CSTRs são complexos, caros e podem exigir manutenção extensiva.

Assim, existe uma necessidade de um processo de poliéster de alta eficiência que minimiza custos de capital, operacional e de manutenção ao mesmo tempo mantendo ou melhorando a qualidade do produto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em uma modalidade da presente invenção, é provido um processo que compreende submeter um meio de reação a uma reação química em um reator compreendendo um elemento tubular inclinado para baixo, um divisor de fluxo disposto no elemento tubular, e uma primeira bandeja disposta no elemento tubular. O elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus abaixo da horizontal. O divisor de fluxo divide o meio de reação em uma primeira porção que escoa na base do elemento tubular e uma segunda porção que escoa na primeira bandeja.

Em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um processo para fabricar poli(tereftalato de etileno) (PET), o processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação de policondensação em um reator de policondensação, em que a alimentação de policondensação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de 5 a cerca de 50; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator, em que o reator compreende um tubo substancialmente reto, um divisor de fluxo disposto no tubo, uma primeira bandeja disposta no tubo, e uma segunda bandeja disposta no tubo, em que o tubo é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 10 a cerca de 60 graus abaixo da horizontal, em que o tubo tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, em que a primeira e segunda bandejas têm cada qual um comprimento de pelo menos cerca de 0,25L, em que o divisor de fluxo divide o meio de reação em uma primeira porção que escoa na base do tubo, uma segunda porção que escoa na primeira bandeja, e uma terceira porção que escoa na segunda bandeja, em que as vazões mássicas da primeiro, segunda e terceira porções são em cerca de 50 porcento de uma da outra, em que a primeira e segunda bandejas apresentam as respectivas primeira e segunda superfícies voltadas para cima através das quais a segunda e terceira porções do meio de reação escoam, respectivamente, em que a primeira e segunda superfícies voltadas para cima são cada qual orientadas em cerca de 5 graus do ângulo para baixo do tubo; e (c) recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do reator, em que o produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos cerca de 10 vezes maior que o comprimento de cadeia médio do PET na alimentação de policondensação.

Em uma modalidade adicional da presente invenção, é provido um reator que compreende um elemento tubular inclinado para baixo, um divisor de fluxo disposto no elemento tubular, e uma bandeja disposta no elemento tubular. O elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus abaixo da horizontal. A bandeja estende-se pelo menos um quarto do comprimento do elemento tubular e é espaçada do topo e base do elemento tubular. O reator define uma câmara inferior localizada no geral abaixo da bandeja e uma câmara superior localizada no geral acima da bandeja. O divisor de fluxo define pelo menos parcialmente uma primeira saída em comunicação fluídica com a câmara inferior e uma segunda saída em comunicação fluídica com a câmara superior.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Certas modalidades da presente invenção são descritas com detalhes a seguir com referência às figuras anexas, em que:

A figura 1 é uma vista lateral seccional esquemática de um reator tubular inclinado configurado de acordo com uma modalidade da presente invenção, ilustrando particularmente que um divisor de fluxo é usado para distribuir um meio de reação que escoa para baixo entre uma bandeja interna superior, uma bandeja interna inferior e a base do reator;

A figura 2 é uma vista de topo de um divisor de fluxo adequado para uso no reator tubular da figura 1, ilustrando particularmente os cinco canais de fluxo do divisor de fluxo que direcionam o fluxo do meio de reação para as bandejas internas e para a base do reator;

A figura 3 é um vista lateral seccional do divisor de fluxo da figura 2 feita ao longo da linha 3-3 na figura 2, ilustrando particularmente o fluxo do meio de reação através de um dos canais do divisor de fluxo e na base do reator;

A figura 4 é um vista lateral seccional do divisor de fluxo da figura 2 feita ao longo da linha 4-4 na figura 2, ilustrando particularmente o fluxo do meio de reação através de um dos canais do divisor de fluxo e na bandeja superior;

A figura 5 é um vista lateral seccional do divisor de fluxo da figura 2 feita ao longo da linha 5-5 na figura 2, ilustrando particularmente o fluxo do meio de reação através de um dos canais do divisor de fluxo e na bandeja inferior;

A figura 6 é uma vista de topo de um divisor de fluxo alternativo adequado para uso no reator tubular da figura 1, ilustrando particularmente os três canais de fluxo do divisor de fluxo que direcionam o fluxo do meio de reação para as bandejas internas e para a base do reator; e

A figura 7 é um vista lateral seccional do divisor de fluxo da figura 6 feita ao longo da linha 7-7 na figura 6, ilustrando particularmente o fluxo do meio de reação através de um dos canais do divisor de fluxo e na base do reator.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As figuras 1-7 ilustram várias modalidades de reatores tubulares inclinados exemplares configurados de acordo com a presente invenção. A configuração e operação dos reatores representados nas figuras 17 são descritas com detalhes a seguir. Embora certas partes da descrição seguinte estejam relacionadas basicamente com reatores empregados em um processo de produção de poliéster em fase fundida, reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem encontrar aplicação em uma ampla variedade de processos químicos. Por exemplo, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser vantajosamente empregados em qualquer processo onde reações químicas ocorrem na fase líquida de um meio de reação e um vapor é produzido no reator. Adicionalmente, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser vantajosamente empregados em processos químicos que são intensificados pelo aumento da área superficial do meio de reação.

Referindo-se agora à figura 1, uma modalidade de um reator tubular inclinado 10 está ilustrada no geral compreendendo uma carcaça do vaso 12, um divisor de fluxo 14 disposto na carcaça do vaso 12, e uma pluralidade das bandejas 16a,b disposta na carcaça do vaso 12. Carcaça do vaso compreende um elemento tubular inclinado para baixo 18, uma tampa de extremidade superior 20 acoplada na extremidade superior do elemento tubular 18, e uma tampa de extremidade inferior 22 acoplada na extremidade inferior do elemento tubular 18. A carcaça do vaso 12 define uma entrada de alimentação 24 localizada próxima ao topo do reator 10, uma saída de produto líquido 26 localizada próxima à base do reator 10, e uma saída de vapor 28 localizada próxima ao topo do reator 10 (como mostrado na figura 1) ou próxima à base do reator 10 (não mostrada). Em uma modalidade, a saída de vapor 28 pode ser conectada a uma fonte de vácuo (não mostrada).

O volume interno do reator 10 inclui uma zona não dividida superior 30 localizada acima do divisor de fluxo 14, uma zona dividida 32 localizada imediatamente abaixo do divisor de fluxo 14, e uma zona não dividida inferior 34 localizada imediatamente abaixo da zona dividida 32 próxima à base do reator 10. As bandejas 16a,b separam a zona dividida 32 em uma câmara superior 36a, uma câmara intermediária 36b e uma câmara inferior 36c. A câmara superior 36a é definida no geral entre o topo do elemento tubular 18 e a superfície superior de bandeja superior 16a. A câmara intermediária 36b é definida no geral entre a base de bandeja superior 16a e a superfície superior de bandeja inferior 16b. A câmara inferior 36c é definida no geral entre a base de bandeja inferior 16b e a base 38 do elemento tubular 18. O divisor de fluxo 14, que será descrito com mais detalhes a seguir, estabelece comunicação fluí dica entre a zona não dividida superior 30 e as câmaras 36a,b,c da zona dividida 32.

O elemento tubular 18 do reator 10 é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é inclinado em um ângulo para baixo. Em certas modalidades da presente invenção, o ângulo para baixo do elemento tubular 18 é na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus abaixo da horizontal, cerca de 10 a cerca de 60 graus abaixo da horizontal, ou 15 a 45 graus abaixo da horizontal. Na modalidade ilustrada na figura 1, o elemento tubular 18 é um tubo alongado substancialmente reto e substancialmente cilíndrico. Entretanto, em certas modalidades, o elemento tubular 18 pode ser um elemento tubular alongado com uma variedade de configurações seccionais transversais (por exemplo, retangular, quadrada ou oval).

A carcaça do vaso 12 e/ou elemento tubular 18 podem ter um comprimento máximo (L) que é maior que seu diâmetro máximo (D). Em certas modalidades, a carcaça 12 e/ou elemento tubular 18 tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 4:1 a cerca de 30:1, ou 8:1 a 20:1. Em certas modalidades, L é na faixa de cerca de 10 a cerca de 200 pés (3,05 a 61,0 metros) (3,05 a 60,96 metros), cerca de 20 a cerca de 150 pés (6,10 a 45,7 metros), ou 30 a 80 pés (9,1 a 24,4 metros), e D é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés (0,30 a 6,10 metros), cerca de 2 a cerca de 10 pés (0,61 a 3,05 metros), ou 3 a 5 pés (0,91 a 1,52 metro). Cada bandeja 16a,b pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 0,25L, pelo menos cerca de 0,5L, ou pelo menos 0,75L. Adicionalmente, as bandejas 16a,b podem ser espaçadas uma da outra por uma distância mínima na faixa de cerca de 0,lD a cerca de 0,8D, cerca de 0,2D a cerca de 0,6D, ou 0,25D a 0,5D. A distância mínima entre bandejas 16a,b pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50 polegadas (12,7 a 127 centímetros), cerca de 10 a cerca de 40 polegadas (25,4 a 101,6 centímetros), ou 15 a 30 polegadas (38,1 a 76,2 centímetros).

As bandejas internas 16a,b cada qual apresentam uma superfície voltada para cima através da qual um líquido pode escoar. Na modalidade ilustrada na figura 1, as superfícies voltadas para cima das bandejas 16a,b são substancialmente planas e estendem-se substancialmente paralelas ao eixo de alongamento do elemento tubular 18. Altemativamente, as superfícies voltadas para cima das bandejas 16a,b podem estender-se cerca de 10 graus, em cerca de 5 graus, ou em 2 graus do ângulo para baixo do eixo de alongamento do elemento tubular 18. Em uma modalidade das bandejas da presente invenção 16a,b são chapas planas substancialmente retangulares com bordas paralelas que são acopladas de forma selada no lado de dentro do elemento tubular 18.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o reator 10 compreende duas bandejas 16a,b. Entretanto, deve-se notar que o número e configuração das bandejas no reator 10 podem variar para casar com a aplicação para a qual o reator 10 é empregado. Por exemplo, o reator 10 poderia empregar pelo menos 3 bandejas, pelo menos 4 bandejas, pelo menos 5 bandejas, ou pelo menos 6 bandejas.

A figura 1 não fornece os detalhes de construção do divisor de fluxo 14. Entretanto, a figura 1 indicou com linhas tracejadas e setas que o divisor de fluxo 14 é operável para dividir o fluxo de fluido da zona não dividida superior 30 em três porções, e então distribuir essas porções nas câmaras superior, intermediária e inferior 36a,b,c da zona dividida 32. As figuras 2-5 ilustram uma configuração de um divisor de fluxo 14 adequado para uso no reator 10. As figuras 6 e 7 ilustram uma configuração alternativa de um divisor de fluxo 100 adequado para uso no reator 10,

De volta agora às figuras 2-5, o divisor de fluxo 14 está ilustrada no geral compreendendo um elemento de base 40, uma pluralidade de paredes divisórias espaçadas 42a-d, um parede de prevenção de refluxo inferior 44, e uma pluralidade de paredes de prevenção de refluxo superiores 46a-c.

Paredes divisórias 42a-d são acopladas de forma selada e estendem-se no geral para cima da superfície superior do elemento de base 40. Um primeiro canal de base 47a é definido acima do elemento de base 40 e no geral entre uma primeira parede lateral 48a do elemento tubular 18 e a primeira parede divisória 42a. Um primeiro canal superior 50a é definido acima do elemento de base 40 e no geral entre primeira parede divisória 42a e segunda parede divisória 42b. Um canal intermediário 52 é definido acima do elemento de base 40 e no geral entre a segunda parede divisória 42b e a terceira parede divisória 42c. Um segundo canal superior 50b é definido acima do elemento de base 40 e no geral entre a terceira parede divisória 42c e a quarta parede divisória 42d. Um segundo canal de base 47b é definido acima do elemento de base 40 e no geral entre a quarta parede divisória 42d e uma segunda parede lateral 48b do elemento tubular 18.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 3, canais inferiores 47a,b estabelecem comunicação fluí dica entre a zona não dividida superior 30 e a câmara inferior 36c da zona dividida 32. Os canais inferiores

47a,b ficam em comunicação fluí dica com a zona não dividida superior 30 via as respectivas aberturas de entrada do canal de base localizadas em uma borda de avanço 54 do elemento de base 40. Canais inferiores 47a,b ficam em comunicação fluídica com a câmara inferior 36c via a saída do canal inferior 56a,b.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 4, canais superiores 50a,b estabelecem comunicação fluídica entre a zona não dividida superior 30 e a câmara superior 36a da zona dividida 32. Os canais superiores 50a,b ficam em comunicação fluídica com zona não dividida superior 30 via as respectivas aberturas de entrada do canal superior localizadas na borda de avanço 54 do elemento de base 40. Os canais superiores 50a,b ficam em comunicação fluídica com a câmara superior 36a via a saídas do canal superior 58a,b.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 5, canal intermediário 52 estabelece comunicação fluídica entre a zona não dividida superior 30 e a câmara intermediária 36b da zona dividida 32. O canal intermediário 52 fica em comunicação fluídica com zona não dividida superior 30 via uma abertura de entrada do canal intermediário localizada na borda de avanço 54 do elemento de base 40. O canal intermediário 52 fica em comunicação fluídica com a câmara intermediária 36b via a saída do canal intermediário 59.

Na modalidade ilustrada nas figuras 2-5, o elemento de base 40 do divisor de fluxo 14 é formado de um chapa substancialmente plana e substancialmente horizontal que é acoplada rigidamente e hermeticamente no lado de dentro do elemento tubular 18 na borda de avanço 54. Em certas modalidades da presente invenção, a superfície superior do elemento de base 40 estende-se em um ângulo em cerca de 15 graus, em cerca de 5 graus, ou em 2 graus com a horizontal. A diferença entre a orientação do elemento de base 40 (isto é, substancialmente horizontal) e o elemento tubular 18 (isto é, inclinando para baixo) dá à borda de avanço 54 do divisor de fluxo 14 a forma de uma parte oval parcial. A diferença angular entre a orientação do elemento de base 40 e o elemento tubular 18 pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus, cerca de 10 a cerca de 60 graus, ou 15 a 45 graus. O número dos canais definidos pelo divisor de fluxo 14 pode variar dependendo de inúmeros de fatores. Por exemplo, o divisor de fluxo 14 pode definir 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou mais canais.

A operação do reator 10 será agora descrita com detalhes. Como mostrado na figura 1, uma alimentação contendo líquido é introduzida no reator 10 via a entrada de alimentação 24. No reator 10, a alimentação forma um meio de reação 60 que escoa inicialmente através da zona não dividida superior 30 na base do elemento tubular 18. O meio de reação 60 então escoa através do divisor de fluxo 14 onde o fluxo do meio de reação 60 é dividido em uma primeira porção 62a, uma segunda porção 62b e uma terceira porção 62c, que são então distribuídas na bandeja superior 16a, bandeja inferior 16b e base 38 do elemento tubular 18, respectivamente. Primeira, segunda e terceira porções 62a-c do meio de reação 60 escoam por gravidade através das câmaras superior, intermediária e inferior 36a-c da zona dividida 32. As vazões mássicas da primeira, segunda e terceira porções 62a-c do meio de reação 60 podem ser em cerca de 50 porcento, em cerca de 30 porcento, ou em 10 porcento uma da outra. Por exemplo, as vazões mássicas das três porções do meio de reação 60 são em 50 porcento uma da outra quando a vazão mássica da porção com a menor vazão mássica não é menos que 50 porcento da vazão mássica da porção com a mais alta vazão mássica. Depois de escoar através das bandejas 16a,b, a primeira e segunda porções 62a,b do meio de reação 60 caem para baixo nas extremidades terminais das bandejas 16a,b e são recombinadas com a terceira porção 62c do meio de reação 60 na zona não dividida inferior 34. O meio de reação combinado 60 na zona não dividida inferior 34 então deixa o reator 10 como um produto predominantemente líquido via a saída de produto líquido 26.

À medida que o meio de reação 60 escoa através do reator 10, uma reação química ocorre no meio de reação 60. Um vapor 64 pode ser formado no reator 10. Vapor 64 pode incluir um subproduto vapor da reação química realizada no reator 10 e/ou compostos voláteis que entram no reator 10 como líquidos e são evaporados no reator 10. Pelo menos uma porção do vapor 64 se separa e escoa no geral sobre o meio de reação 60 contracorrente com a direção de escoamento do meio de reação 60. Vapor 64 deixa o reator 10 via a saída de vapor 28. Altemativamente, vapor 64 pode escoar cocorrente com meio de reação 60 e sair em uma saída de vapor (não mostrada) localizada próxima à extremidade inferior do reator 10.

Como representado na figura 1, em uma modalidade da presente invenção, a reação química realizada no reator 10 causa espumação do meio de reação 60, produzindo assim uma porção de espuma 66 e uma porção predominantemente de líquido 68 do meio de reação 60, a reação química pode ocorrer no líquido tanto da porção de espuma 66 quanto da porção predominantemente de líquido 68.

De volta agora às figuras 2-5, a maneira na qual o meio de reação 60 é dividido no divisor de fluxo 14 será agora discutida com mais detalhes. O meio de reação 60 entra no divisor de fluxo 14 pela zona não dividida superior 30 escoando pela base do elemento tubular 18, através de borda de avanço 54 do elemento de base 40, e nos canais 47a, 50a, 52, 50b e 47b. No divisor de fluxo 14, o meio de reação 60 é dividido em cinco porções que são separadas por paredes divisórias 42a-d e escoam através dos canais 47a, 50a, 52, 50b, e 47b.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 3, as porções do meio de reação 60 que escoam através dos canais inferiores 47a,b saem pelos canais inferiores 47a,b via a saída do canal inferior 56a,b e entram na câmara inferior 36c da zona dividida 32. As porções do meio de reação 60 que deixam os canais inferiores 47a,b e entram na câmara inferior 36c combinam na base 38 do elemento tubular 18 para formar a terceira porção 62c do meio de reação 60. Como representado na figura 3, vapor produzido na câmara inferior 36c escoa no geral contracorrente para a terceira porção 62c do meio de reação 60 na câmara inferior 36c. Vapor da câmara inferior 36c escoa para cima através de saída do canal inferior 56a,b, através dos canais inferiores 47a,b e para a zona não dividida superior 30, onde ele é combinado com vapores que deixam os canais 50a,b e 52.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 4, as porções do meio de reação 60 que escoam através dos canais superiores 50a,b saem dos canais superiores 50a,b via a saídas do canal superior 58a,b e entram na câmara superior 36a da zona dividida 32. As porções do meio de reação 60 que deixam os canais superiores 50a,b e entram na câmara superior 36a combinam na bandeja superior 16a para formar a primeira porção 62a do meio de reação 60, Como mostrado nas figuras 2, 3 e 5, as paredes de prevenção de refluxo superiores 46a-c são providas próximas ao topo da bandeja superior 16a para impedir que a primeira porção 62a do meio de reação 60 escoe por cima bandeja superior 16a e para baixo na bandeja inferior 16b. Referindo-se novamente à figura 4, vapor produzido na câmara superior 36a escoa no geral contracorrente com a primeira porção 62a do meio de reação 60 na câmara superior 36a. Vapor da câmara superior 36a escoa para cima através do canal superior saídas 58a,b, através dos canais superiores 50a,b, e para a zona não dividida superior 30 onde ele é combinado com vapores que deixam os canais 47a,b e 52.

Como talvez mais bem ilustrado nas figuras 2 e 5, a porção do meio de reação 60 que escoa através do canal intermediário 52 deixa o canal intermediário 52 via a saída do canal intermediário 59 e entra na câmara intermediária 36b da zona dividida 32. A porção do meio de reação 60 que deixa o canal intermediário 52 e entra na câmara intermediária 36b forma a segunda porção 62b do meio de reação 60 na bandeja inferior 16b. Como mostrado nas figuras 2 e 3, a parede de prevenção de refluxo inferior 44 é provida próxima ao topo da bandeja inferior 16b para impedir que a segunda porção 62b do meio de reação 60 escoe por cima bandeja inferior 16b e para baixo na base 38 do elemento tubular 18. Como representado na figura 5, vapor produzido na câmara intermediária 36b escoa no geral contracorrente com segunda porção 62b do meio de reação 60 na câmara intermediária 36b. Vapor da câmara intermediária 36b escoa para cima através da abertura do canal intermediário 59, através do canal intermediário 52, e para a zona não dividida superior 30 onde ele é combinado com vapores que deixam os canais 47a,b e 50a,b.

Referindo-se agora às figuras 6 e 7, está ilustrado um divisor de fluxo alternativo 100 adequado para uso no reator 10 da figura 1. O divisor de fluxo alternativo 100 é similar ao divisor de fluxo 14 das figuras 2-5; entretanto, o divisor de fluxo alternativo 100 define somente três canais 102ac, ao passo que o divisor de fluxo 14 das figuras 2-5 define cincos canais de fluxo. Uma outra diferença entre o divisor de fluxo alternativo 100 das figuras 6 e 7 e o divisor de fluxo 14 das figuras 2-5 é que o divisor de fluxo alternativo 100 está ilustrado com paredes divisórias 104a,b que são configuradas com aberturas de equalização de fluxo 106a,b. Deve-se entender que as paredes divisórias 42a-d do divisor de fluxo 14 das figuras 2-5 podem também ser equipadas com aberturas de equalização de fluxo.

Referindo-se novamente às figuras 6 e 7, em operação, o divisor de fluxo alternativo 100 recebe meio de reação 60 e divide o meio de reação 60 em três porções que escoam através do canal inferior 102a, canal intermediário 102b, e canal superior 102c. A medida que o meio de reação 60 escoa através dos canais 102a-c, a profundidade do meio de reação 60 nos canais 102a-c pode ser substancialmente equalizada, permitindo que o meio de reação 60 escoe entre os canais 102a-c via aberturas de equalização de fluxo 106a,b. A porção do meio de reação 60 no canal inferior 102a escoa para fora do canal inferior 102a e entra na câmara inferior 36c para escoar na base 38 do elemento tubular 18. A porção do meio de reação 60 no canal intermediário 102b escoa para fora do canal intermediário 102b e entra na câmara intermediária 36b para escoar na bandeja inferior 16b. A porção do meio de reação 60 no canal superior 102c escoa para fora do canal superior 102c e entra na câmara superior 36a para escoar na bandeja superior 16a.

Reatores tubulares inclinados configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção exigem pouca ou nenhuma agitação mecânica do meio de reação processado nele. Embora o meio de reação processado no reator tubular inclinado possa ser ligeiramente agitado em virtude do escoamento através do reator e queda de um nível do reator para um outro, esta agitação pelo fluxo e agitação gravitacional não é agitação mecânica. Em uma modalidade da presente invenção, menos que cerca de 50 porcento, menos que cerca de 25 porcento, menos que cerca de 10 porcento, menos que cerca de 5 porcento, ou 0 porcento da agitação total do meio de reação processado no reator tubular inclinado é provida por agitação mecânica. Assim, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem operar sem nenhum dispositivo de mistura mecânica. Isto é exatamente o contrário de reatores contínuos de tanque agitado (CSTRs) convencionais que empregam quase que exclusivamente agitação mecânica.

Como indicado anteriormente, reatores tubulares inclinados configurados de acordo com modalidades dos reatores da presente invenção podem ser usados em uma variedade de processos químicos. Em uma modalidade, um reator tubular inclinado configurado de acordo com a presente invenção é empregado em uma instalação de produção de poliéster em fase fundida capaz de produzir qualquer de uma variedade de poliésteres a partir de uma variedade de materiais de partida. Exemplos de poliésteres em fase fundida que podem ser produzidos de acordo com modalidades da presente invenção incluem, mas sem limitações, poli(tereftalato de etileno) (PET), que inclui homopolímeros e copolímeros de PET; poliésteres cristalinos completamente aromáticos ou líquidos; poliésteres biodegradáveis, tais como aqueles compreendendo butanodiol, resíduos de ácido tereftálico e ácido adípico; homopolímero e copolímeros de poli(cicloexano-dimtereftalato de etileno); e homopolímeros e copolímeros de 1,4-cicloexano-dimetanol (CHDM) e ácido cicloexano dicarboxílico ou dimetil cicloexanodicarboxilato. Quando um copolímero 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 porcento em mols 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 porcento em mols de unidades de repetição de comonômero adicionado. No geral, as unidades de repetição de comonômero podem ser derivadas de um ou mais comonômeros selecionados do grupo que consiste em ácido isoftálico, ácido 2,6-naftalina-dicarboxílico, CHDM e dietileno glicol.

Em geral, um processo de produção de poliéster de acordo com certas modalidades 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, que podem compreender pelo menos um álcool e pelo menos um ácido, são submetidos a esterificação para produzir assim monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, os monômeros e/ou oligômeros de poliéster do estágio de esterificação são reagidos no produto poliéster final. Na forma aqui usada com relação a PET monômeros têm comprimentos de cadeia menores que 3, oligômeros têm comprimentos de cadeia de cerca de 7 a cerca de 50 (componentes com um comprimento de cadeia de 4 a 6 unidades podem ser considerados monômero ou oligômero), e polímeros têm comprimentos de cadeia maiores que cerca de 50. Um dímero, por exemplo, EG-TA-EG-TAEG, tem um comprimento de cadeia de 2, e um trímero 3, e assim por diante.

O material de partida de ácido empregado no estágio de esterificação pode ser um ácido dicarboxílico de maneira tal que o produto poliéster final compreenda pelo menos um resíduo de ácido dicarboxílico tendo na faixa de cerca de 4 a cerca de 15 ou de 8 a 12 átomos de carbono. Exemplos de ácidos dicarboxílicos adequados para uso na presente invenção podem incluir, mas sem limitações, ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido nafitaleno-2,6-dicarboxílico, ácido cicloexano dicarboxílico, ácido cicloexanodiacético, difenil-4,4-ácido dicarboxílico, ácido difenil-3,4'dicarboxílico, 2,2,-dimetil-l,3-propandiol, ácido dicarboxílico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido sebácico, e suas misturas. Em uma modalidade, 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 empregado no estágio de esterificação pode ser um diol de maneira tal que o produto poliéster final possa compreender pelo menos um resíduo de diol, tais 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 6 a 20 átomos de carbono. Dióis adequados podem incluir, mas sem limitações, etileno glicol (EG), dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-cicloexano-dimetanol, propano-1,3-diol, butano-l,4-diol, pentano-1,5-diol, hexano-l,6-diol, neopentilglicol, 3-metilpentanodiol-(2,4), 2-metilpentanodiol-(l ,4), 2,2,4-trimetilpentano-diol-(l ,3), 2-etilexanodiol(1,3), 2,2-dietilpropano-diol-(l,3), hexanodiol-(l,3), 1,4-di-(hidroxietoxi)benzeno, 2,2-bis-(4-hidroxicicloexil)-propano, 2,4-diidroxi-l, 1,3,3-tetrametilciclobutano, 2,2,4,4tetrametil-ciclobutanodiol, 2,2-bis-(3-hidroxietoxifenil)propano, 2,2-bis-(4-hidroxi-propoxifenil)-propano, isossorbeto, hidroquinona, bDS-(2,2-(sulfonilbis)4,l-fenileneoxi))bis(etanol), e suas misturas.

Além do mais, os materiais de partida podem compreender um ou mais comonômeros. Comonômeros adequados podem incluir, por exemplo, comonômeros compreendendo ácido tereftálico, tereftalato de dimetila, ácido isoftálico, isoftalato de dimetila, dimetil-2,6naftalenodicarboxilato, ácido 2,6-naftaleno-dicarboxílico, etileno glicol, dietileno glicol, 1,4-cicloexano-dimetanol (CHDM), 1,4-butanodiol, politetrametilenoglicol, trans-DMCD, anidrido trimetílico, dimetil cicloexano1,4-dicarboxilato, dimetil decalin-2,6 dicarboxilato, decalin dimetanol, decaidronaftalano 2,6-dicarboxilato, 2,6-diidroximetil-decaidronaftaleno, hidroquinona, ácido hidroxibenzóico, e suas misturas.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, a esterificação no estágio de esterificação pode ser realizada a uma temperatura do meio de reação na faixa de cerca de 180 a cerca de 350°C, ou cerca de 215 a cerca de 305°C, ou 260 a 290°C e uma pressão do espaço de vapor de menos que cerca de 70 psig (482 kPa man.), na faixa de cerca de 1 a cerca de 10 psig, ou 2 a 5 psig (14 a 34 kPa man.). O comprimento de cadeia médio do monômero e/ou oligômero que deixam o estágio de esterificação pode ser na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, de cerca de 2 a cerca de 15, ou de 5 a 12.

Reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser empregados em um sistema de produção de poliéster em fase fundida como um reator de pré-polímero para realizar uma etapa de pré-polimerização e/ou como um reator acabador para realizar uma etapa de acabamento. Uma descrição detalhada das condições de processo para a presente invenção empregadas como um reator de pré-polímero e/ou um reator acabador é dada a seguir com referência à figura 1. Deve-se entender que reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem no geral ser empregados como reatores de pré-polímero e/ou reatores acabadores e que essas condições de processo não estão limitadas às modalidade descritas na figura 1.

Referindo-se novamente à figura 1, quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero em um processo de produção de poliéster em fase fundida (por exemplo, um processo para fabricar PET), mais de uma reação química pode ser realizada no reator 10. Por exemplo, embora policondensação possa ser a reação química predominante realizada no reator 10, uma certa quantidade de esterificação pode também ocorrer no reator 10. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, o comprimento de cadeia médio da alimentação introduzida na entrada de alimentação 24 pode ser na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, cerca de 2 a cerca de 15, ou 5 a 12, enquanto o comprimento de cadeia médio do produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 26 pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polimerização, a reação química realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento de cadeia médio do meio de reação 60 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 22 e a saída de produto líquido 26.

Quando o reator 10 é empregado como um reator de prépolímero, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 24 a uma temperatura na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. O produto predominantemente líquido que deixa a saída de produto líquido 26 pode ter uma temperatura em cerca de 50 °C, 25 °C, ou 10 °C da temperatura da alimentação que entra na entrada de alimentação 24. Em uma modalidade, a temperatura do produto líquido que deixa a saída de produto líquido 26 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350 °C, cerca de 265 a cerca de 305 °C, ou 270 a 290 °C. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, a pressão do espaço de vapor no reator 10 (medida na saída de vapor 28) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 300 torr (0 a 40 kPa), na faixa de cerca de 1 a cerca de 50 torr (0,1 a 6,7 kPa), ou na faixa de 20 a 30 torr (2,7 a 4,0 kPa).

Quando o reator 10 é empregado como um reator de prépolímero, pode ser desejável aquecer a alimentação antes da introdução no reator 10 e/ou pode ser desejável aquecer o meio de reação 60 à medida que ele escoa através do reator 10, No geral, a quantidade de calor acumulada adicionada à alimentação imediatamente à montante do reator 10 mais o calor adicionado ao meio de reação 60 no reator 10 pode ser na faixa de cerca de 100 a cerca de 5.000 BTU/lb (233 a 2.326 kJ/kg), na faixa de cerca de 400 a cerca de 2.000 BTU/lb (930 a 4.652 kJ/kg), ou na faixa de 600 a 1.500 BTU/lb (1.396 a 3.489 kJ/kg).

Referindo-se novamente à figura 1, quando o reator 10 é empregado como um reator acabador em um processo de produção de poliéster em fase fundida (por exemplo, um processo para fabricar PET), o comprimento de cadeia médio da alimentação introduzida na entrada de alimentação 24 pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30, enquanto o comprimento de cadeia médio do produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 26 pode ser na faixa de cerca de 30 a cerca de 210, cerca de 40 a cerca de 80, ou 50 a 70. No geral, a policondensação realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento de cadeia médio do meio de reação 60 aumente em pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 entre a entrada de alimentação 24 e a saída de produto líquido 26.

Quando o reator 10 é empregado como um reator acabador, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 24 a uma temperatura na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. O produto predominantemente líquido que deixa a saída de produto líquido 26 pode ter uma temperatura em cerca de 50°C, 25°C, ou 10°C da temperatura da alimentação que entra na entrada de alimentação 24. Em uma modalidade, a temperatura do produto líquido que deixa a saída de produto líquido 26 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 35O°C, cerca de 265 a cerca de 305 °C, ou 270 a 290 °C. Quando o reator 10 é empregado como um reator acabador, a pressão do espaço de vapor no reator 10 (medida na saída de vapor 28) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 30 torr (0 a 4,0 kPa), na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 torr (0,1 a 2,7 kPa), ou na faixa de 2 a 10 torr (0,3 a 1,3 kPa).

Reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem prover inúmeras vantagens quando empregados como reatores no estágio de policondensação de um processo de produção de poliéster. Tais reatores podem ser particularmente vantajosos quando empregados como reatores de pré-polímero e/ou acabadores em um processo para fabricar PET. Adicionalmente, tais reatores são bem adequados para uso em instalações de produção de PET em escala comercial capazes de produzir PET a uma taxa de pelo menos cerca de 10.000 libras (4.536 kg) por hora, pelo menos cerca de 10.000 libras (45.359 kg) por hora, pelo menos cerca de 250.000 libras (113.398 kg) por hora, ou pelo menos 500.000 libras (226.796 kg) por hora.

Em uma modalidade da presente invenção, é provido um processo que compreende submeter um meio de reação a uma reação química em um reator compreendendo um elemento tubular inclinado para baixo, um divisor de fluxo disposto no elemento tubular, e uma primeira bandeja disposta no elemento tubular. O elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus abaixo da horizontal. O divisor de fluxo divide o meio de reação em uma primeira porção que escoa na base do elemento tubular e uma segunda porção que escoa na primeira bandeja. A descrição detalhadas das figuras 1 -7, incluindo recursos do elemento tubular, fluxo do meio de reação, divisor de fluxo, e bandejas, aplicam-se a esta modalidade.

Em um exemplo, um produto é removido de uma 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 de policondensação. A It.V. do produto ou produto de policondensação pode ser na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou 0,4 a 0,5 dL/g. Em um exemplo, It.V. do produto ou produto de policondensação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou 0,15 a 0,35 dL/g. Em um exemplo, uma alimentação é introduzida em uma entrada de alimentação do reator para formar o meio de reação e a It.V. da alimentação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou 0,15 a 0,35 dL/g.

Os valores de viscosidade intrínseca (It.V.) são dados em unidades dL/g calculados a partir da viscosidade inerente medida a 25 °C em fenol 60 % e 1,1,2,2-tetracloroetano 40 % em peso. Amostras de polímero podem ser dissolvidas no solvente a uma concentração de 0,25 g/50 mL. A viscosidade das soluções de polímero pode ser determinada, por exemplo, usando um viscosímetro Rheotek Glass Capillary. Uma descrição do princípio operacional deste viscosímetro pode ser encontrada em ASTM D 4603. À viscosidade inerente é calculada a partir da viscosidade da solução medida. As equações seguintes descrevem tais medições de viscosidade de solução e cálculos subsequentes para Ih.V. e a partir de Ih.V. para It.V:

q_inh = [In (t_s/t₀)]/C onde flinh ⁼ viscosidade inerente a 25°C a uma concentração de polímero de 0,5 g/ 100 mL de fenol 60 % e 1,1,2,2-tetracloroetano 40 % em peso ln = logaritmo natural t_s = Tempo de escoamento da amostra através de um tubo capilar t₀ = Tempo de escoamento do branco de solvente através de um tubo capilar

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

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

T]_mt = lim (n_Sp/C) = lim (In q_r)/C

C-+O C^O onde fiint ~ viscosidade intrínseca η_Γ = viscosidade relativa = t_s/to q_sp = viscosidade específica = η_Γ -1

A viscosidade intrínseca (It.V. ou r|_int) pode ser estimada usando a equação de Billmeyer seguinte:

q_int = 0,5 [e °’^{5xlh v} -1] + (0,75 x Ih.V.)

A referência para estimar a viscosidade intrínseca (relacionamento de Billmeyer) é J. Polymer ScL, 4, pp. 83-86 (1949).

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

Em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um processo para fabricar poli(tereftalato de etileno) (PET), o processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação de policondensação em um reator de policondensação, em que a alimentação de policondensação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de a cerca de 50; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator, em que o reator compreende um tubo substancialmente reto, um divisor de fluxo disposto no tubo, uma primeira bandeja disposta no tubo, e uma segunda bandeja disposta no tubo, em que o tubo é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 10 a cerca de 60 graus abaixo da horizontal, em que o tubo tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, em que a primeira e segunda bandejas têm cada qual um comprimento de pelo menos cerca de 0,25L, em que o divisor de fluxo divide o meio de reação em uma primeira porção que escoa na base do tubo, uma segunda porção que escoa na primeira bandeja, e uma terceira porção que escoa na segunda bandeja, em que as vazões mássicas da primeira, segunda e terceira porções são em cerca de 50 porcento uma da outra, em que a primeira e segunda bandejas apresentam respectivas primeira e segunda superfícies voltadas para cima através das quais a segundo e terceira porções do meio de reação escoam, respectivamente, em que a primeira e segunda superfícies voltadas para cima são cada qual orientadas em cerca de 5 graus do ângulo para baixo do tubo; e (c) recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do reator, em que o produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos cerca de 10 vezes maior que o comprimento de cadeia médio do PET na alimentação de policondensação. A descrição detalhadas das figuras 1 -7, incluindo recursos do elemento tubular, fluxo do meio de reação, divisor de fluxo, e bandejas, aplicam-se a esta modalidade.

Em um exemplo, a It.V. da alimentação de policondensação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou cerca de 0,15 a cerca de 0,35 dL/g. Em um exemplo, a It.V. de ou produto de policondensação é na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou 0,4 a 0,5 dL/g.

Em uma modalidade adicional da presente invenção, é provido um reator que compreende um elemento tubular inclinado para baixo, um divisor de fluxo disposto no elemento tubular, e uma bandeja disposta no elemento tubular.

O elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de cerca de 5 a cerca de 75 graus abaixo da horizontal. A bandeja estende-se pelo menos um quarto do comprimento do elemento tubular e é espaçada do topo e base do elemento tubular. O reator define uma câmara inferior localizada no geral abaixo da bandeja e uma câmara superior localizada no geral acima do a bandeja. O divisor de fluxo define pelo menos parcialmente uma primeira saída em comunicação fluídica com a câmara inferior e uma segunda saída em comunicação fluídica com a câmara superior. A descrição detalhadas das figuras 1 -7, incluindo recursos do elemento tubular, fluxo do meio de reação, divisor de fluxo, e bandejas, aplicam-se a esta modalidade.

Faixas numéricas

A presente descrição usa faixas numéricas para quantificar certos parâmetros relativos à invenção. Deve-se entender que, quando faixas numéricas são providas, tais faixas devem ser interpretadas para dar suporte literal para limitações das reivindicações que citam somente o valor inferior da faixa, bem como limitações de reivindicações que citam somente o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numérica revelada de 10 a 100 dá suporte literal para uma reivindicação que cita maior que 10 (sem limites superiores) e uma reivindicação que cita menos que 100 (sem limites inferiores).

Definições

Na forma aqui usada, os termos um, uma, o, a e dito, dita significam um ou mais.

Na forma aqui usada, o termo agitação refere-se ao trabalho dissipado em um meio de reação causando escoamento e/ou mistura de fluido.

Na forma aqui usada, o termo e/ou, quando usado em uma lista de dois ou mais itens, significa que qualquer um dos itens listados pode ser empregado por si, ou qualquer combinação de dois ou mais dos itens listados pode ser empregada. Por exemplo, se uma composição for descrita 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.

Na forma aqui usada, a expressão comprimento de cadeia médio significa o número médio de unidades de repetição no polímero. Para um poliéster, o comprimento de cadeia médio significa o número de unidades de repetição de ácido e álcool. Comprimento de cadeia médio é sinônimo do valor médio do grau de polimerização (DP). O comprimento de cadeia médio pode ser determinado por vários meios conhecidos pelos versados na técnica. Por exemplo, RMN-1H pode ser usada para determinar diretamente o comprimento de cadeia com base em análise do grupo final, e dispersão luminosa pode ser usada para medir o peso molecular médio com correlações usadas para determinar o comprimento de cadeia. Comprimento de cadeia é geralmente calculado com base em correlações com medições por cromatografia de permeação de gel (GPC) e/ou medições de viscosidade.

Na forma aqui usada, os termos compreendendo, que compreende, compreende e compreendem são termos de transição abertos usados para transicionar de um objeto 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 constituem o objeto.

Na forma aqui usada, os termos contendo, que contém, contém e contêm têm o mesmo significado aberto que compreendendo, que compreende, compreende e compreendem providos a seguir.

Na forma aqui usada, o termo conversão é usado para descrever uma propriedade da fase líquida de uma corrente que foi submetida a esterificação, em que a conversão da corrente esterificada indica a porcentagem dos grupos finais ácidos originais que foram convertidos (isto é, esterificado) em grupos éster. Conversão pode ser quantificada como o número de grupos finais convertidos (isto é, grupos finais álcool) dividido pelo número total de grupos finais (isto é, grupos finais álcool mais ácido), expresso como uma porcentagem.

Na forma aqui usada, o termo acoplado diretamente refere-se a uma maneira de acoplar dois vasos em comunicação fluídica um com o outro sem o uso de um conector intermediário com um diâmetro substancialmente menor do que dos dois vasos.

Na forma aqui usada, o termo esterificação refere-se tanto a reações de esterificação quanto de troca de éster.

Na forma aqui usada, os termos tendo, tem, têm e com têm o mesmo significado aberto que compreendendo, que compreende, compreende e compreendem providos anteriormente.

Na forma aqui usada, a expressão horizontalmente alongado significa que a dimensão horizontal máxima é maior que a dimensão vertical máxima.

Na forma aqui usada, os termos incluindo, que inclui, inclui e incluem têm o mesmo significado aberto que compreendendo, que compreende, compreende e compreendem providos anteriormente.

Na forma aqui usada, a expressão agitação mecânica referese a agitação de um meio de reação causada pelo movimento físico de um(s) elemento(s) rígido(s) ou flexível(s) contra ou dentro do meio de reação.

Na forma aqui usada, a expressão área de escoamento aberta refere-se a uma área aberta disponível para o escoamento de fluido, onde a área aberta é medida ao longo um plano que é perpendicular à direção de escoamento através da abertura.

Na forma aqui usada, o termo tubo refere-se a um elemento tubular alongado substancialmente reto com uma parede lateral no geral cilíndrica.

Na forma aqui usada, os termos poli(tereftalato de etileno) e PET incluem homopolímeros PET e copolímeros PET.

Na forma aqui usada, os termos copolímero de poli(tereftalato de etileno) e copolímero PET significam PET que foi modificado em até 10 porcento em mols com um ou mais comonômeros adicionados. Por exemplo, os termos copolímero de poli(tereftalato de etileno) e copolímero PET incluem PET modificado com até 10 porcento em mols de ácido isoftálico com base em 100 porcento em mols de carboxílico ácido. Em um outro exemplo, os termos copolímero de poli(tereftalato de etileno) e copolímero PET incluem PET modificado com até 10 porcento em mols de 1,4-cicloexano dimetanol (CHDM) com base em 100 porcento em mols de diol.

Na forma aqui usada, o termo poliéster refere-se não somente a poliésteres tradicionais, mas também inclui derivados de poliéster, tais como, por exemplo, polieterésteres, poliéster amidas, e polieteréster amidas.

Na forma aqui usada, predominantemente líquido significa mais de 50 porcento em volume de líquido.

Na forma aqui usada, a expressão meio de reação refere-se a qualquer meio sujeito a reação química.

Na forma aqui usada, o termo resíduo refere-se à fração que é o produto resultante das espécies químicas em um esquema de reação particular ou subsequente formulação ou produto químico, independente se a fração é realmente obtida das espécies químicas.

Na forma aqui usada, o termo verticalmente alongado significa que a dimensão vertical máxima é maior que a dimensão horizontal

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo, caracterizado pelo fato de que compreende: submeter um meio de reação (60) a uma reação química em um reator (10) compreendendo um elemento tubular inclinado para baixo (18), um divisor de

5 fluxo (14) disposto no dito elemento tubular, e uma primeira bandeja (16a) disposta no dito elemento tubular, em que o dito elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de 5 a 75 graus abaixo da horizontal, em que o dito divisor de fluxo divide o dito meio de reação em uma porção inferior (62c) que escoa 10 na base (38) do dito elemento tubular e uma porção superior (62a) que escoa na dita primeira bandeja (16a).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento tubular inclinado para baixo (18) é um tubo substancialmente reto com o dito ângulo para baixo na faixa de 10 a 60 graus

15 abaixo da horizontal, compreendendo adicionalmente uma segunda bandeja (16b) disposta no dito tubo, em que o dito tubo tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de 2:1 a 50:1, em que as ditas primeira e segunda bandejas (16a, 16b) têm cada qual um comprimento de pelo menos 0,25L, em que o dito divisor de fluxo (14) divide adicionalmente o dito meio 20 de reação em uma porção intermediária (62b) que escoa na dita segunda bandeja (16b), em que as vazões mássicas das ditas porções superior, intermediária e inferior são em 50 porcento uma da outra, em que as ditas primeira e segunda bandejas (16a, 16b) apresentam respectivas primeira e segunda superfícies voltadas para cima através das quais as ditas porções 25 intermediária e inferior do dito meio de reação escoam, respectivamente, em que a dita primeira e segunda superfícies voltadas para cima são cada qual orientadas em 5 graus do dito ângulo para baixo do dito tubo.
3. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio de reação compreende uma

Petição 870180157614, de 30/11/2018, pág. 11/36 alimentação de policondensação, em que a dita alimentação de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de 5 a 50.
4. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito meio de reação escoa por gravidade através do dito reator.
5. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dito elemento tubular tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de 2:1 a 50:1 e em que L é na faixa de 3,05 a 61 metros (10 a 200 pés) e D é na faixa de 0,31 a 6,1 metros (1 a 20 pés).
6. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente descarregar pelo menos uma porção do dito subproduto vapor do dito reator via uma saída de vapor (28) localizada próxima ao topo e/ou base do dito reator.
7. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente introduzir uma alimentação predominantemente líquida no dito reator em uma entrada de alimentação (24) localizada próxima ao topo do dito reator.
8. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente combinar a dita porção superior (62a) e a dita porção inferior (62c) do dito meio de reação próxima à base do dito reator e descarregar o meio de reação combinado de uma saída de líquido (26) localizada próxima à base do dito reator.
9. Processo de acordo com as reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente combinar a dita primeira porção (62a), a dita porção intermediária (62b), e a dita terceira porção (62c) do dito meio de reação próxima à base do dito reator e descarregar o meio de reação combinado de uma saída de líquido (26) localizada próxima à base do dito reator.

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10. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a dita reação química é policondensação, em que o comprimento de cadeia médio do dito meio de reação aumenta em pelo menos 10 no dito reator.
11. Processo de acordo com as reivindicações 3 a 10, caracterizado pelo fato de que o dito PET é um copolímero PET compreendendo pelo menos 90 porcento em mols de unidades de repetição de tereftalato de etileno e até 10 porcento de unidades de repetição de comonômero adicionado, derivadas de um comonômero adicionado selecionado do grupo que consiste em ácido isoftálico, ácido 2,6-naftalinadicarboxílico, 1,4-cicloexano-dimetanol, dietileno glicol, e combinações de dois ou mais dos mesmos.
12. Processo de acordo com as reivindicações 3 a 11, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação é mantida a uma temperatura na faixa de 220 a 350°C, em que a pressão do espaço de vapor no dito reator é mantida na faixa de 0 a 39.996 Pa (0 a 300 torr).
13. Processo de acordo com as reivindicações 3 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do dito reator, em que o dito produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos 10 maior que o comprimento de cadeia médio do PET na dita alimentação de policondensação.
14. Processo de acordo com as reivindicações 3 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente remover um produto de uma saída de produto do dito reator, em que o dito meio de reação forma o dito produto, em que a It.V. do dito produto é na faixa de 0,3 a 1,2 dL/g.
15. Reator (10), caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento tubular inclinado para baixo (18), um divisor de fluxo (14)

Petição 870180157614, de 30/11/2018, pág. 13/36 disposto no dito elemento tubular, e uma primeira bandeja (16a) disposta no dito elemento tubular, em que o dito elemento tubular é alongado ao longo de um eixo central de alongamento que é orientado em um ângulo para baixo na faixa de 5 a 75 graus abaixo da horizontal, em que a dita primeira bandeja 5 (16a) estende-se pelo menos um quarto do comprimento do dito elemento tubular e é espaçada do topo e base do dito elemento tubular, em que o dito reator define uma câmara inferior (36c) localizada no geral abaixo da dita primeira bandeja e uma câmara superior (36a) localizada no geral acima da dita primeira bandeja, em que o dito divisor de fluxo define pelo menos 10 parcialmente uma primeira saída em comunicação fluídica com a dita câmara inferior e uma segunda saída em comunicação fluídica com a dita câmara superior.