BRPI0820364B1 - Processo de esterificação, e, aparelho - Google Patents

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Richard Gill Bonner
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Abstract

processo de esterificação, e, aparelho processo de esterificação compreendendo um trocador de calor, um vaso de liberação e um ciclo de recirculação.

Description

[1] Esta invenção se refere geralmente a um sistema para a produção de poliésteres em massa. Em outro aspecto, a invenção se refere a um sistema de esterificação para uso em uma instalação de poliéster capaz de produzir um produto de poliéster com baixa impureza.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTECEDENTE [2] A polimerização em massa 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 resinas e fibras sintéticas. O avanço da 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 de alta eficiência e custo baixo para a produção de PET é altamente desejável.
[3] Geralmente, as instalações para a produção de poliéster em massa, incluídas aquelas usadas para fabricar PET, empregam um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação as matérias primas de poliéster (isto é reagentes) são convertidas para monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio da policondensação os monômeros e/ou oligômeros de poliéster saindo do estágio de esterificação são convertidos em um produto poliéster tendo o comprimento de cadeia final desejado.
[4] Na maior parte das instalações convencionais para a produção de poliéster em massa, a esterificação é realizada 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
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2/22 capital, operacional, e/ou manutenção aumentados para toda instalação para a produção de poliéster. Por exemplo, os agitadores mecânicos e vários equipamentos de controle tipicamente associados com CSTRs são complexos, caros e podem exigir uma manutenção extensiva. Além disso, CSTRs convencionais empregam frequentemente tubos internos de troca de calor que ocupam uma porção do volume interno do reator. A fim de compensar a perda de volume efetivo do reator, CSTRs com tubos internos de troca de calor exigem um volume total maior, o que aumenta os custos de capital. Além disso, bobinas internas de troca de calor associadas tipicamente com CSTRs podem interferir indesejavelmente com o padrão de fluxo do meio de reação dentro do vaso, desse modo resultando em níveis aumentados de impurezas e uma perda total de conversão. Para aumentar a conversão do produto, várias instalações convencionais para a produção de poliéster têm empregado CSTRs múltiplos operando em série, o que ainda aumenta ambos, custos de capital e operacional.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [5] Em uma forma de realização da presente invenção, é provido um processo compreendendo: (a) submeter um meio de reação a esterificação em um trocador de calor para desse modo produzir uma corrente de produto aquecido; (b) separar pelo menos uma porção da corrente de produto aquecido em uma corrente predominantemente líquida e uma corrente predominantemente de vapor em um vaso de liberação; e (c) recircular pelo menos uma porção da corrente predominantemente líquida para o trocador de calor através de um ciclo de recirculação, em que o ciclo de recirculação compreende uma bomba usada para transportar pelo menos uma porção da corrente predominantemente líquida para o trocador de calor, em que a pressão da corrente de produto aquecido saindo do trocador de calor está dentro de cerca de 30 psi (0,2 MPa) da corrente de produto aquecido entrando no vaso de liberação.
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3/22 [6] Em outra forma de realização da presente invenção, é provido um processo de esterificação compreendendo: (a) aquecer um meio de reação em um trocador de calor para desse modo produzir uma corrente de produto aquecido, em que a esterificação é realizada no trocador de calor; (b) retirar pelo menos uma porção da corrente de produto aquecido através de uma saída do trocador do trocador de calor; (c) introduzir pelo menos uma porção da corrente de produto aquecido dentro de um vaso de liberação através de uma entrada de fluido; (d) separar pelo menos uma porção da corrente de produto aquecido introduzida dentro do vaso de liberação em uma fração predominantemente líquida e uma fração predominantemente de vapor; (e) retirar pelo menos uma porção da fração predominantemente líquida do vaso de liberação através de uma saída de produto líquido para formar uma corrente predominantemente líquida; e (f) recircular pelo menos uma porção da corrente predominantemente líquida para uma entrada do trocador do trocador de calor através de um ciclo de recirculação, em que o ciclo de circulação compreende uma bomba para transportar pelo menos uma porção da corrente predominantemente líquida através do ciclo de recirculação, em que a bomba define uma abertura de sucção localizada em uma elevação inferior a da saída do produto líquido, em que a saída de produto líquido é espaçada na abertura de sucção da bomba por uma primeira distância vertical (Yi), em que a saída do trocador é espaçada da abertura de sucção da bomba por uma segunda distância vertical (Y2), em que a relação da segunda distância vertical para a primeira distância vertical (Y2:Yi) é maior do que 0,25.
[7] Em ainda outra forma de realização da presente invenção, é provido um aparelho compreendendo um trocador de calor, um vaso de liberação, e um ciclo de recirculação. O trocador de calor define uma entrada do trocador e uma saída do trocador. O vaso de liberação define uma entrada de fluido e uma saída de produto líquido e a entrada de fluido está em comunicação de fluxo de fluido com a saída do trocador. O ciclo de
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4/22 recirculação provê comunicação de fluxo de fluido entre a saída de produto líquido e a entrada do trocador. O ciclo de recirculação compreende uma bomba que define uma abertura de sucção e uma abertura de descarga. A abertura de sucção da bomba é separada da saída de produto líquido do vaso de liberação por uma primeira distância (Yi) e é separada da saída do trocador por uma segunda distância vertical (Y2). A relação da segunda distância vertical para a primeira distância vertical (Y2:Yi) é maior do que 0,25.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [8] Certas formas de realização da presente invenção são descritas abaixo em detalhes com referência a figura anexa, em que:
[9] A FIG. 1 é uma representação esquemática de um sistema de esterificação configurado de acordo com uma forma de realização da presente invenção e apropriado para uso em uma instalação para a produção de poliéster em massa.
DESCRIÇÃO DETALHADA [10] A presente invenção pode ser empregada em instalações para a produção de poliéster em massa capazes de produzir uma variedade de poliésteres a partir de uma variedade de materiais de partida.
[11] Exemplos de poliésteres em massa que podem ser produzidos de acordo com a presente invenção incluem, mas não estão limitados a, homopolímeros e copolímeros de tereftalato de polietileno (PET), (PETG) (PET modificado com comonômero de 1,4-ciclohexano-dimetanol (CHDM)), poliésteres cristalinos líquidos ou completamente aromáticos, poliésteres biodegradáveis, tais como aqueles compreendendo butanodiol, resíduos de ácido tereftálico e ácido adípico, homopolímeros e copolímeros de poli(ciclohexano tereftalato de dimetileno) e homopolímeros e copolímeros de CHDM e ácido ciclohexano dicarboxílico ou dimetil ciclohexanodicarboxilato. Em uma forma de realização, um copolímero de PET compreendendo pelo menos 90 moles por cento de unidades de repetição de tereftalato de etileno e
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5/22 até 10 moles por cento de unidades de repetição de comonômero adicionadas pode ser produzido. Geralmente, as unidades de repetição de comonômero do copolímero de PET podem ser derivadas de um ou mais comonômeros selecionados dentre o grupo compreendendo ácido isoftálico, ácido 2,6naftaleno-dicarboxílico, CHDM, e dietileno glicol (DEG).
[12] Em geral, um processo para a produção de poliéster de acordo com certas 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 matérias de partida de poliéster, que podem compreender pelo menos um álcool e pelo menos um ácido, podem ser submetidos à esterificação para desse modo produzir monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio da policondensação, os monômeros e/ou oligômeros de poliéster podem ser reagidos dentro do produto final de poliéster.
[13] O material de partida de ácido pode ser um ácido dicarboxílico de modo que o produto final de poliéster 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 apropriados para uso na presente invenção incluem, mas não estão limitados a, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, 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.
[14] O material de partida de álcool pode ser um diol de modo que o produto final de poliéster pode compreender pelo menos um resíduo de diol, tal como, por exemplo, aqueles que se originam de dióis cicloalifáticos tendo na
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6/22 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-ciclohexanodimetanol, propano-1,3-diol, butano-l,4-diol, pentano-l,5-diol, hexano-l,6-diol, neopentilglicol, 3-metilpentanodiol-(2,4), 2-metilpentanodiol-(l,4), 2,2,4trimetilpentano-diol-(l,3), 2-etilhexanodiol-(l,3), 2,2-dietil propano-diol-(l,3), hexanodiol-( 1,3), 1,4-di-(hidroxietoxi)-benzeno, 2,2-bis-(4-hidroxiciclohexil)propano, 2,4-dihidroxi-1,1,3,3-tetrametil-ciclobutano, 2,2,4,4tetrametilciclobutanodiol, 2,2-bis-(3-hidroxietoxifenil)-propano, 2,2-bis-(4-hidroxipropoxifenil)-propano, isosorbida, hidroquinona, BDS-(2,2-(sulfonilbis)4,lfenilenoxi))bis(etanol), e misturas dos mesmos.
[15] Além disso, em uma forma de realização, os materiais de partida podem compreender um ou mais comonômeros. Comonômeros apropriados podem incluir, por exemplo, comonômeros compreendendo ácido tereftálico, tereftalato de dimetila, ácido isoftálico, isoftalato de dimetila, dimetil-2,6-naftalenodicarboxilato, ácido 2,6-naftaleno-dicarboxílico, etileno glicol, dietileno glicol, 1,4-ciclohexano-dimetanol (CHDM), 1,4-butanodiol, politetrametilenoglicol, trans-DMCD, anidrido trimetílico, ciclohexano-1,4, dicarboxilato de dimetila, decalin-2,6, dicarboxilato de dimetila, decalin dimetanol, decahidronaftaleno 2,6-dicarboxilato, 2,6-dihidroximetildecahidronaftaleno, hidroquinona, ácido hidroxibenzoico, e misturas dos mesmos.
[16] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, um ou mais aditivos podem ser adicionados aos materiais de partida, ao poliéster, e/ou aos precursores de poliéster em um ou mais locais dentro do processo. Aditivos apropriados podem incluir, por exemplo, comonômeros trifuncionais ou tetrafuncionais, tais como, anidrido trimetílico, trimetilolpropano, dianidrido pirometílico, pentaeritritol, ou outros poliácidos ou polióis; agentes de reticulação ou ramificação; colorante; tonalizante;
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7/22 pigmento; negro de fumo; fibra de vidro; carga; modificador de impacto; antioxidante; composto absorvente de UV, e composto removedor de oxigênio.
[17] Ambos, o estágio de esterificação e o estágio de policondensação podem incluir etapas múltiplas. Por exemplo, o estágio de esterificação pode incluir uma etapa inicial de esterificação para produzir um produto parcialmente esterificado que pode em seguida ser esterificado adicionalmente em uma etapa secundária de esterificação. Da mesma forma, o estágio de policondensação pode incluir uma etapa de pré-polimerização para produzir um produto parcialmente condensado que pode em seguida ser submetido a uma etapa de acabamento para desse modo produzir o produto final de polímero.
[18] Geralmente, a esterificação pode acontecer em uma temperatura na faixa de cerca de 220°C a cerca de 300°C, ou de cerca de 235°C a cerca de 280°C, ou de 245°C a 275°C e uma pressão de cerca de5 (-
34,5 kPa) a cerca de 35 (0,24 MPa), de cerca de 5 a cerca de 35(34,5 kPa a cerca de 0,24 MPa), de cerca de 10 (0,07MPa) a cerca de 25 (0,17 MPa), ou de 12 a 20 psi (0,08 a 0,14 MPa). Em uma forma de realização, o comprimento médio de cadeia do monômero e/ou oligômero saindo do estágio de esterificação pode ser menor do que cerca de 25, de cerca de 1 a cerca de 20, ou de 5 a 15.
[19] Tipicamente, a policondensação pode ser realizada em uma temperatura na faixa de 220°C a cerca de 350°C, ou de cerca de 240°C a cerca de 320°C e uma pressão subatmosférica (isto é, vácuo). Quando a policondensação é realizada em um processo de dois estágios, o reator de prépolimerização (ou pré-polímero) pode converter o monômero e oligômero saindo do estágio de esterificação dentro de uma mistura de oligômero/polímero tendo um comprimento médio de cadeia na faixa de cerca de 2 a cerca de 40, de cerca de 5 a cerca de 35, ou de 10 a 30. O reator de
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8/22 acabamento pode em seguida converter a mistura de oligômero/polímero dentro de um produto final de poliéster tendo o comprimento de cadeia desejado.
[20] Tipicamente, reações “laterais” podem ocorrer nos estágios de esterificação e/ou policondensação que podem produzir uma ou mais espécies químicas outras que não monômero, oligômero, e/ou produto de polímero desejado. Dietileno glicol (DEG) é um exemplo de uma impureza comum gerada durante a produção de PET. Em uma forma de realização da presente invenção, a corrente de produto saindo dos estágios de esterificação e/ou policondensação pode ter um teor de DEG substancialmente inferior a correntes de produtos similares associados com instalações convencionais de produção. Por exemplo, em uma forma de realização, a corrente de produto saindo dos estágios de esterificação e/ou policondensação pode ter um teor de DEG de menos do que cerca de 1,0 por cento em peso, menos do que cerca de 0,75 por cento em peso, menos do que cerca de 0,5 por cento em peso, ou menos do que cerca de 0,4 por cento em peso, com base no peso total da corrente de produto. Isto está em contraste direto com instalações convencionais de PET que produzem tipicamente correntes de produto tendo um teor de DEG na faixa de 1,2 a 2,0 por cento em peso.
[21] Agora com referência a FIG. 1, um sistema de esterificação 10 configurado de acordo com uma forma de realização da presente invenção é ilustrado como compreendendo geralmente um trocador de calor 12, um vaso de liberação 14, e um ciclo de recirculação 16. Devido a esterificação ser realizada em ambos, no trocador de calor 12 e vaso de liberação 14, cada destas peças de equipamento podem ser referidas como “reatores de esterificação” e cada define uma porção de uma “zona de esterificação”. Entretanto, porque uma função adicional do trocador de calor 12 pode ser aquecer o meio de reação processado no mesmo, o trocador de calor 12 pode definir também uma “zona de aquecimento”. Além disso, já que uma função
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9/22 adicional do vaso de liberação 14 pode ser promover a liberação de vapor/líquido, o vaso de liberação 14 pode ser referido também como uma “zona de liberação”.
[22] Em geral, o ciclo de recirculação define uma passagem de fluxo entre uma entrada do trocador 18 do trocador de calor 12 e uma saída de produto líquido 20 do vaso de liberação 14. O ciclo de recirculação 16 pode compreender uma bomba de recirculação 22 definindo uma abertura de sucção 24 e uma abertura de descarga 26. A abertura de sucção 24 pode estar posicionada em uma elevação inferior a ambos, a saída de produto líquido 20 do vaso de liberação 14 e uma saída do trocador 28 do trocador de calor 12 pela primeira e segunda distâncias verticais respectivas Yi e Y2. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a relação da segunda distância vertical para a primeira distância vertical (Yi Y2) pode ser maior do que cerca de 0,25, ou pode estar na faixa de cerca de 0,4 a cerca de 2,0, cerca de 0,5 a cerca de 1,5, ou 0,9 a 1,1. Em certas formas de realização da presente invenção, Yi e/ou Y2 pode estar na faixa de cerca de 1,52 m a cerca de 60,96 m, de cerca de 3,05 m a cerca de 45,72 m, ou de 4,57 m a cerca de 15,24 m.
[23] Em uma forma de realização, o meio de reação processado no sistema de esterificação 10 é submetido a pouca ou nenhuma agitação mecânica. Embora o meio de reação processado no sistema de esterificação 10 possa ser um pouco agitado em virtude do fluxo através do equipamento e tubulação do processo, esta agitação do fluxo não é uma agitação mecânica. Em uma forma de realização da presente invenção, menos do cerca de 50 por cento, menos do cerca de 25 por cento, menos do cerca de 10 por cento, menos do cerca de 5 por cento, ou 0 por cento da agitação total do meio de reação processado no trocador de calor 12 e/ou vaso de liberação 14 do sistema de esterificação 10 pode ser provida por agitação mecânica. Desse modo, os sistemas de esterificação configurados de acordo com certas formas de realização da presente invenção podem operar sem qualquer dispositivo de
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10/22 misturação mecânica. Isto está em contraste direto com reatores contínuos do tipo tanque agitado (CSTRs) que empregam quase que exclusivamente agitação mecânica.
[24] Novamente com referência a FIG. 1, uma corrente de produto recirculado ainda a ser discutida pode fluir através do ciclo de recirculação
16. O ciclo de recirculação 16 é ilustrado na FIG. 1 como compreendendo geralmente um tubo do produto 114 acoplado a saída de líquido 20 do vaso de liberação 14, bomba de recirculação 22, um tubo de descarga 116, um tubo de recirculação 100, e um tubo de alimentação de esterificação 110. Em uma forma de realização, um ou mais reagentes e/ou aditivos podem ser adicionados para a corrente de produto recirculado no ciclo de recirculação 16 através dos tubos 102, 104, e/ou 106. Em uma forma de realização, a corrente de produto de recirculação pode compreender monômeros e/ou oligômeros de poliéster. A presença de monômeros e/ou oligômeros de poliéster na corrente de produto recirculado pode aumentar a dissolução de um ou mais reagente(s) e/ou aditivo(s) adicionados a corrente de produto recirculado. Em uma forma de realização da presente invenção, a corrente de produto recirculado pode ter um comprimento médio de cadeia na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, de cerca de 2 a cerca de 18, ou de 5 a 15.
[25] Em uma forma de realização, pelo menos uma porção das correntes nos tubos 102, 104, e 106 pode ser adicionada imediatamente acima da (isto é, no tubo de produto 114) ou diretamente dentro da bomba de recirculação 22. Em outra forma de realização ilustrada na FIG. 1, pelo menos uma porção das correntes nos tubos 102, 104, e 106 pode ser adicionada a jusante da bomba de recirculação 22 dentro do tubo de circulação 100. Os reagentes e/ou aditivos introduzidos dentro da corrente de produto recirculado podem estar na forma sólida, líquida, de pasta, ou pasta fluida.
[26] De acordo com uma forma de realização, um álcool (por exemplo, etileno glicol) pode ser adicionado à corrente de produto recirculado
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11/22 através do tubo 102, enquanto um ácido (por exemplo, ácido tereftálico) pode ser adicionado para o tubo de recirculação 100 através do tubo 104. Geralmente, a quantidade de álcool e ácido adicionada para a corrente de recirculação no tubo de recirculação 100 pode ser qualquer quantidade necessária para acomodar a taxa de produção desejada e a relação de álcool para ácido desejada. Em uma forma de realização da presente invenção, a relação molar álcool para ácido da corrente de alimentação combinada resultante no tubo de alimentação 110 pode estar na faixa de cerca de 1,005:1 a cerca de 10:1, de cerca de 1,01:1 a cerca de 8:1, ou 1,05:1 a 6:1.
[27] Como ilustrado na FIG. 1, a corrente de alimentação de esterificação no tubo 110 pode entrar na entrada do trocador 18 do trocador de calor 12. No trocador de calor 12, o meio de reação/alimentação de esterificação pode ser aquecido e submetido às condições de esterificação. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o aumento da temperatura do meio de reação entre a entrada do trocador 18 e saída do trocador 28 pode ser pelo menos cerca de 50° F, pelo menos cerca de 75° F, ou pelo menos 85° F. Geralmente, a temperatura da alimentação entrando a entrada do trocador 18 pode estar na faixa de cerca de 220°C a cerca de 260°C, de cerca de 230°C a cerca de 250°C, ou de 235°C a 245°C, enquanto a corrente do produto de esterificação aquecido saindo da saída do trocador 28 pode ter uma temperatura na faixa de cerca de 240°C a cerca de 320°C, de cerca de 255°C a cerca de 300°C, ou de 275°C a 290°C.
[28] Como discutido previamente, o trocador de calor 12 pode ser considerado também um reator de esterificação porque pelo menos uma porção do meio de reação fluindo pelo mesmo pode passar por esterificação. A quantidade de esterificação realizada de acordo com a presente invenção pode ser quantificada em termos de “conversão”. 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
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12/22 corrente esterificada indica o percentual de grupos terminais de ácido 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 álcool) dividido pelo número total de grupos terminais (isto é, grupos terminais álcool mais ácido), expressos como um percentual. Embora conversão seja usada aqui, deveria ser entendido que comprimento médio de cadeia, que descreve o número médio de unidades de monômero que um composto compreende, podería ser apropriado também para descrever as características das correntes da presente invenção também.
[29] De acordo com uma forma de realização, a reação de esterificação realizada no trocador de calor 12 pode aumentar a conversão do meio de reação entre a entrada do trocador 18 e saída do trocador 28 em pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 20, pelo menos cerca de 25, pelo menos cerca de 35, ou pelo menos cerca de 50 pontos percentuais. Geralmente, a corrente de alimentação de esterificação introduzida na entrada do trocador 18 tem uma conversão de menos do que 90 por cento, de menos do que 75 por cento, de menos do que 50 por cento, de menos do que cerca de 25 por cento, de menos do que cerca de 10 por cento, ou menos do que 5 por cento, enquanto a corrente do produto de esterificação aquecido saindo da saída do trocador 28 através do tubo 112 pode ter uma conversão de pelo menos cerca de 50 por cento, pelo menos cerca de 60 por cento, pelo menos cerca de 70 por cento, pelo menos cerca de 75 por cento, pelo menos cerca de 80 por cento, pelo menos cerca de 85 por cento, pelo menos cerca de 95 por cento, ou pelo menos 98 por cento.
[30] Em uma forma de realização da presente invenção, a reação de esterificação realizada no trocador de calor 12 acontece em um tempo de residência reduzido com relação a processos convencionais de esterificação. Por exemplo, o tempo médio de residência do meio de reação fluindo através do trocador de calor 12 pode ser menos do que cerca de 60 minutos, menos do
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13/22 que cerca de 45 minutos, menos do que cerca de 35 minutos, ou menos do que 20 minutos. Este tempo de residência relativamente curto pode ser alcançado mesmo com taxas elevadas de produção em escala comercial. Desse modo, em uma forma de realização, a corrente do produto sai da saída do trocador 28 do trocador de calor 12 com uma taxa de fluxo de pelo menos cerca de 4,54 quilogramas por hora (kg/h), pelo menos cerca de 11,34 quilogramas kg/h, pelo menos cerca de 22,68 quilogramas kg/h, ou pelo menos 45,36 quilogramas kg/h.
[31] Como mostrado na FIG. 1, uma corrente do meio de transferência térmica (HTM) pode entrar no envoltório-lateral do trocador de calor 12 e pelo menos circundar parcialmente pelo menos uma porção dos tubos de troca de calor a fim de aquecer o meio de reação fluindo no mesmo. Em uma forma de realização da presente invenção, o coeficiente de transferência de calor associado com o aquecimento do meio de reação no trocador de calor 12 pode estar na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 200 BTU por hora por °F por pés cúbicos (BTU/h°Fft2), de cerca de 5 a cerca de 100 BTU/h°Fft2, de cerca de 10 a cerca de 50 BTU/h°Fft2. A quantidade total de calor transferido para o meio de reação no trocador de calor 12 pode estar na faixa de cerca de 100 a cerca de 5,000 BTU por libra do meio de reação (BTU/lb), de cerca de 400 a cerca de 2,000 BTU/lb, ou de 600 a 1,500 BTU/lb.
[32] Como descrito na FIG. 1, uma corrente do meio de reação esterificado parcialmente aquecido sai do trocador de calor 12 através da saída do trocador 28 e pode subsequentemente ser enviada para uma entrada de fluido 30 do vaso de liberação 14 através do tubo 112. Em uma forma de realização, a pressão da corrente de produto aquecido saindo da saída do trocador 28 do trocador de calor 12 pode estar dentro de cerca de 30 psi (0,2 MPa), dentro de cerca de 20 psi (0,14 MPa), dentro de cerca de 10 psi (0,07 MPa), dentro de cerca de 5 psi (34,5 kPa), ou dentro de 2 psi (13,8 kPa) da pressão da corrente de produto aquecido entrando no vaso de liberação 14
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14/22 através da entrada de fluido 30. Geralmente, a pressão da corrente de produto aquecido saindo da saída do trocador 28 pode estar na faixa de cerca de -5 (-
34,5 kPa) a cerca de 35 (0,24 MPa), de cerca de 5 a cerca de 35 (34,5 kPa a cerca de 0,24 MPa), de cerca de 10 (0,07MPa) a cerca de 25 (0,17 MPa), ou de 12 a 20 psi (0,08 a 0,14 MPa).
[33] Como discutido previamente, a corrente aquecida do meio de reação parcialmente esterificado entrando na entrada de fluido 30 pode ser submetida à separação da fase e esterificação adicional no vaso de liberação 14. A medida que o meio de reação flui para longe da entrada de fluido 30, ele pode passar por esterificação adicional e pelo menos uma porção de vapor pode escapar da fase líquida a medida que a fase líquida flui substancialmente horizontalmente através do volume interno do vaso de liberação 14. Em uma forma de realização, o vapor no vaso de liberação 14, que pode ter uma pressão de menos do que 25 psig (34,5 kPa man.) ou na faixa de cerca de 1 a cerca de 10 psig (0,07 MPa man.), ou de 2 a 5 psig (13,8 a 34,5 KPa man.), pode em seguida sair do vaso de liberação 14 através de uma saída de vapor 32. A corrente de vapor resultante pode em seguida ser transportada para outro local para processamento e/ou remoção. Como mostrado na FIG. 1, pelo menos uma fração da porção predominantemente líquida separada do meio de reação no vaso de liberação 14 pode ser retirada através da saída de produto líquido 20 e pode entrar no tubo de produto 114 do ciclo de recirculação 16, que será discutido em maiores detalhes dentro em pouco.
[34] Como discutido previamente, pelo menos uma porção do meio de reação fluindo através do vaso de liberação 14 pode passar por esterificação adicional. Em uma forma de realização, a conversão da corrente predominantemente líquida no tubo de produto 114 pode ser de até cerca de 5 pontos percentuais, até cerca de 2 pontos percentuais, ou até 1 ponto percentual maior do que a conversão da corrente entrando na entrada de fluido 30 do vaso de liberação 14. Geralmente, a corrente de produto
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15/22 predominantemente líquido compreendendo monômero e/ou oligômero de PET no tubo de produto 114 pode ter uma conversão de pelo menos cerca de 80 por cento, pelo menos cerca de 85 por cento, pelo menos cerca de 90 por cento, ou pelo menos cerca de 98 por cento.
[35] Em uma forma de realização, a conversão alcançada no vaso de liberação 14 pode ocorrer durante um tempo de residência relativamente curto e com pouca ou nenhuma entrada de calor. Por exemplo, o tempo médio de residência do meio de reação no vaso de liberação 14 pode ser de menos do que cerca de 200 minutos, menos do que cerca de 60 minutos, menos do que cerca de 45 minutos, menos do que cerca de 30 minutos, ou menos do que 15 minutos. Além disso, a quantidade de calor transferido para o meio de reação no vaso de liberação 14 pode ser de menos do que 100 BTU por libra de meio de reação (BTU/lb), menos do que cerca de 20 BTU/lb, menos do que cerca de 5 BTU/lb, ou menos do que 1 BTU/lb.
[36] Com uma entrada de calor mínima ou nenhuma no vaso de liberação 14, a temperatura média do produto líquido saindo da saída de produto líquido 20 do vaso de liberação 14 pode estar dentro de cerca de 50°C, cerca de 30°C, cerca de 20°C, ou 15°C da temperatura média do fluido entrando no vaso de liberação 14 através da entrada de fluido 30. Geralmente a temperatura média da corrente líquida saindo da saída de produto líquido 20 do vaso de liberação 14 pode estar na faixa de cerca de 220°C a cerca de 320°C, de cerca de 240°C a cerca de 300°C, ou de cerca de 250°C a cerca de 275°C.
[37] Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o vaso de liberação 14 pode ser um vaso alongado horizontalmente substancialmente vazio, não agitado, não aquecido, geralmente cilíndrico. O vaso de liberação 14 pode ter uma relação de comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 1,25:1 a cerca de 50:1, de cerca de 1,5:1 a cerca de 20:1, de 2:1 a cerca de 10:1, ou 2,5:1 a 5:1, onde L é a dimensão interna máxima do vaso de liberação 14 medida na direção de alongamento do vaso de liberação 14 e D é a dimensão
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16/22 interna máxima do vaso de liberação 14 medida perpendicular a direção de alongamento do vaso de liberação 14.
[38] Em uma forma de realização, a entrada de fluido 30, saída de produto líquido 20, e saída de vapor 32 podem ser espaçadas uma da outra de uma maneira que provê esterificação suficiente e aumenta a liberação/separação das fases líquida e vapor. Por exemplo, a saída de produto líquido 20, e saída de vapor 32 podem ser espaçadas horizontalmente da entrada de fluido 30 por pelo menos cerca de 1,25D, pelo menos cerca de 1,5D, ou pelo menos 2,0D. Além disso, a saída de produto líquido 20 e a saída de vapor 32 podem ser espaçadas uma da outra por pelo menos cerca de 0,5D, pelo menos cerca de 0,75D, ou pelo menos 0,95D.
[39] Como ilustrado na FIG.l, o vaso de liberação pode compreender um distribuidor de fluido 34 para auxiliar na distribuição efetiva da alimentação para o vaso de liberação 14. Na forma de realização ilustrada na FIG. 1, o distribuidor de fluido 34 pode ser um cano se estendendo substancialmente horizontalmente tendo uma extremidade distai curvada de modo descendente que define a entrada de fluido 30 com uma orientação voltada descendentemente. Altemativamente, o distribuidor de fluido 34 pode definir uma pluralidade de aberturas (não mostradas) para descarregar a alimentação parcialmente esterificada em locais múltiplos espaçados horizontalmente no vaso de liberação 14. Em uma forma de realização da presente invenção, a profundidade média da fase predominantemente líquida do meio de reação no vaso de liberação 14 pode ser mantida em menos do que cerca de 0,75D, menos do que cerca de 0,50D, menos do que cerca de 0,25D, ou menos do que 0,15D a medida que ela se move substancialmente horizontalmente através do vaso de liberação 14.
[40] Como mostrado na FIG. 1, quando entrando no vaso de liberação 14, o meio de reação saindo do distribuidor de fluido 34 pode começar a espumar à medida que as bolhas de vapor se liberam da porção
Petição 870180163493, de 14/12/2018, pág. 25/36 /22 líquida do meio de reação. Geralmente, a produção de espuma pode diminuir ao longo do comprimento do vaso de liberação 14 à medida que o vapor se libera da fase líquida do meio de reação, de modo que, em uma forma de realização, substancialmente nenhuma espuma sai da saída de produto líquido 20 e/ou saída de vapor 32 do vaso de liberação 14.
[41] Para ajudar a assegurar que substancialmente nenhuma espuma saia da saída de vapor 32 do vaso de liberação 14, um anteparo se estendendo descendentemente 36 pode ser empregado no vaso de liberação 14. O anteparo 36 pode ser disposto geralmente entre a entrada de fluido 30 e saída de vapor 32 do vaso de liberação 14, mas, mais perto da saída de vapor 32 do que da entrada de fluido 30. O anteparo 36 se estende descendentemente do topo do vaso de liberação 14, próximo da saída de vapor 32 e pode funcionar para bloquear fisicamente o fluxo de espuma, se algum, em direção a saída de vapor 32. Em uma forma de realização da presente invenção, o anteparo 36 pode apresentar uma borda no fundo espaçada verticalmente pelo menos cerca de 0,25D, pelo menos cerca de 0,5D, ou pelo menos 0,75D do fundo do vaso de liberação 14.
[42] O volume interno total definido dentro do vaso de liberação 14 pode depender de vários fatores, incluindo, por exemplo, todas as exigências hidrodinâmicas do sistema de esterificação 10. Em uma forma de realização da presente invenção, o volume interno total do vaso de liberação 14 pode ser pelo menos cerca de 25 por cento, pelo menos cerca de 50 por cento, pelo menos cerca de 75 por cento, pelo menos cerca de 100 por cento, ou pelo menos cerca de 150 por cento do volume interno total do ciclo de recirculação 16, descrito em maiores detalhes abaixo. Em ainda outra forma de realização da invenção, o volume interno total do vaso de liberação 14 pode ser pelo menos cerca de pelo menos cerca de 25 por cento, pelo menos cerca de 50 por cento, pelo menos cerca de 75 por cento, ou pelo menos 150 por cento do volume interno agregado do ciclo de recirculação 16, da passagem de fluxo
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18/22 dentro do trocador de calor 12, e tubo 112.
[43] Novamente com referência a FIG. 1, o produto éster líquido descarregado da saída de líquido 20 dentro do tubo de produto 114 pode em seguida fluir dentro da abertura de sucção 24 da bomba de recirculação 22. Como mostrado na FIG. 1, a corrente saindo da abertura de descarga 26 da bomba de recirculação 22 pode entrar no tubo de descarga 116 antes de ser dividida em uma porção de produto no tubo de produto éster 118 e uma porção de recirculação no tubo de recirculação 100. A divisão da corrente saindo da abertura de descarga 26 da bomba de recirculação 22 pode ser realizada de modo que a relação de taxa de fluxo de massa da porção de recirculação no tubo 100 para a taxa de fluxo de massa da porção de produto no tubo 118 pode estar na faixa de cerca de 0,25:1 a cerca de 30:1, de cerca de 0,5:1 a cerca de 20:1, ou de 2:1 a 15:1. Como previamente discutido, a porção de recirculação no tubo 100 pode ser empregada eventualmente como alimentação de esterificação para a entrada do trocador 18 do trocador de calor 12 através do tubo 110.
[44] A porção de produto do produto éster líquido no tubo 118 pode ser enviada para um local a jusante para processamento adicional, armazenamento, ou outro uso. Em uma forma de realização, pelo menos uma fração da porção do produto no tubo 118 pode ser submetida à esterificação adicional em uma segunda zona de esterificação. Em outra forma de realização, pelo menos parte da porção do produto no tubo 118 pode ser submetida à policondensação em uma zona de policondensação a jusante.
[45] Embora várias formas de realização tenham sido descritas aqui à medida que elas relatam sistemas de poliéster em massa, deveria ser entendido que certas formas de realização da presente invenção podem encontrar aplicação em uma variedade ampla de processos químicos. Por exemplo, os sistemas de reação configurados de acordo com certas formas de realização da presente invenção podem ser empregados vantajosamente em
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19/22 qualquer processo onde reações químicas acontecem na fase líquida de um meio de reação e um subproduto de vapor é produzido como um resultado da reação química. Além disso, sistemas de reação configurados de acordo com certas formas de realização da presente invenção podem ser empregados vantajosamente em processos químicos em que pelo menos uma porção do meio de reação forma espuma durante o processamento.
Faixas Numéricas [46] A presente descrição usa faixas numéricas para quantificar certos parâmetros com relação à invenção. Deveria ser entendido que quando faixas numéricas são providas, tais faixas são para ser interpretadas como provendo suporte literal para 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 dez” (sem nenhum limite superior) e a reivindicação citando “menos do que 10” (sem nenhum limite inferior).
Definições [47] Como usado aqui, os termos “um”, “uma”, “a, o”, e “referido(a)” significa um ou mais.
[48] Como usado aqui, o termo “agitação” se refere a trabalho dissipado dentro de um meio de reação causando fluxo de fluido e/ou agitação.
[49] Como usado aqui, o termo “e/ou”, quando usado em uma lista de dois ou mais itens, significa que qualquer um dos itens listados pode ser empregado sozinho, ou qualquer combinação dos itens listados pode ser empregada. Por exemplo, se uma composição é descrita como contendo os 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.
[50] Como usado aqui, o termo “comprimento médio de cadeia”
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20/22 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 pelos versados na arte. Por exemplo, 1H RMN pode ser usada para determinar diretamente o comprimento de cadeia com base em análise do grupo terminal, e difusão de luz pode ser usada para medir o peso molecular médio ponderai com correlações usadas para determinar o comprimento de cadeia. O comprimento de cadeia é frequentemente calculado com base em correlações de medições com cromatografia por permeação de gel e/ou medições de viscosidade.
[51] Como usado aqui, os termos “compreendendo”, e “compreende” são termos de transição abertos usados para transição de uma matéria citada 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 a matéria.
[52] Como usado aqui, os termos “contendo”, e “contém” tem o mesmo significado aberto que “compreendendo”, e “compreende” provido acima.
[53] 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 o percentual de grupos originais terminais de ácido 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 álcool) dividido pelo número total de grupos terminais (isto é, grupos terminais álcool mais ácido), expresso como um percentual.
[54] Como usado aqui o termo “esterificação” se refere a ambos, reações de esterificação e troca de éster.
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21/22 [55] Como usado aqui os termos “tendo”, e “tem” tem o mesmo significado aberto que “compreendendo”, e “compreende” provido acima.
[56] Como usado aqui o termo “alongado horizontalmente” significa que a dimensão horizontal máxima é maior do que a dimensão vertical máxima.
[57] Como usado aqui os termos “incluindo”, e “inclui” tem o mesmo significado aberto que “compreendendo”, e “compreende” provido acima.
[58] Como usado aqui o termo “agitação mecânica” se refere à agitação de um meio de reação causada por um movimento físico de um elemento(s) rígido ou flexível contra ou dentro do meio de reação.
[59] Como usado aqui o termo “monômero” se refere a uma espécie polimérica compreendendo menos do que cerca de três comprimentos de cadeia.
[60] Como usado aqui o termo “oligômero” se refere a uma espécie polimérica compreendendo de 7 a 50 comprimentos de cadeia.
[61] Como usado aqui o termo “polímero” se refere a uma espécie polimérica compreendendo mais do que 50 comprimentos de cadeia.
[62] Como usado aqui os termos “tereftalato de polietileno”, e “PET” incluem homopolímeros de PET, copolimeros de PET, e PETG.
[63] Como usado aqui o termo “copolímero de PET” se refere a PET que tenha sido modificado por até 10 moles por cento com um ou mais comonômeros adicionados. Por exemplo, o termo “copolímero de PET’ inclui PET modificado com até 10 moles por cento de ácido isoftálico em uma base de 100 moles por cento de ácido carboxílico. Em outro exemplo o termo “copolímero de PET’ inclui PET modificado com até 10 moles por cento de 1,4ciclohexano dimetanol (CHDM) em uma base de 100 moles por cento de diol.
[64] Como usado aqui o termo “PETG” se refere a PET modificado com de 10 a 50 por cento de 1,4-ciclohexano dimetanol (CHDM) em uma
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22/22 base de 100 moles por cento de diol.
[65] Como usado aqui o termo “poliéster” se refere não somente a poliésteres tradicionais, mas, inclui também derivados de poliéster, tais como, por exemplo, poliéterésteres, poliéster amidas, e poliéteréster amidas.
[66] Como usado aqui o termo “meio de reação” se refere a qualquer meio submetido à reação química.
[67] Como usado aqui o termo “resíduo” se refere a uma porção que é o produto resultante das espécies químicas em um esquema de reação em particular ou formulação subsequente ou produto químico, independente de se a porção é obtida realmente a partir de espécies químicas.
[68] Como usado aqui o termo “subproduto de vapor” inclui o vapor gerado por uma reação química desejada (isto um co-produto de vapor) e qualquer vapor gerado por outras reações (isto é, reações laterais) do meio de reação.
Reivindicações Não Limitadas das Formas de Realização Descritas [69] As formas preferidas da invenção descrita acima são para serem usadas somente como ilustração, e não deveríam ser usadas em um senso limitante para interpretar o escopo da invenção. Modificações das formas exemplares de realização relatadas acima poderíam ser prontamente feitas pelos versados na técnica sem se desviar do espírito da presente invenção.
[70] Referem-se aqui a sua intenção de confiar na Doutrina de Equivalentes para determinar e avaliar razoavelmente o escopo legítimo da presente invenção relativo a qualquer aparelho não se desviando materialmente de, mas fora do escopo literal da invenção como relatado nas reivindicações seguintes.

Claims (13)

1. Processo de esterificação, caracterizado pelo fato de que compreende:
(a) aquecer um meio de reação em um trocador de calor (12) para desse modo produzir uma corrente de produto aquecido, em que a esterificação do referido meio de reação é realizada no referido trocador de calor (12);
(b) retirar pelo menos uma porção da referida corrente de produto aquecido através de uma saída do trocador (28) no referido trocador de calor (12);
(c) introduzir pelo menos uma porção da referida corrente de produto aquecido dentro de um vaso de liberação (14) através de uma entrada de fluido (30);
(d) separar pelo menos uma porção da referida corrente de produto aquecido introduzida dentro do referido vaso de liberação (14) dentro de uma fração predominantemente líquida e uma fração predominantemente de vapor;
(e) retirar pelo menos uma porção da referida fração predominantemente líquida do referido vaso de liberação (14) através de uma saída de produto líquido (20) para formar uma corrente predominantemente líquida; e (f) recircular pelo menos uma porção da referida corrente predominantemente líquida para uma entrada do trocador (18) do referido trocador de calor (12) através de um ciclo de recirculação (16), em que o referido ciclo de circulação (16) compreende uma bomba (22) para transportar pelo menos uma porção da referida corrente predominantemente líquida através do referido ciclo de recirculação (16), em que a referida bomba (22) define uma abertura de sucção (24) localizada em uma elevação inferior a da saída do referido produto
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2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão da referida corrente de produto aquecido saindo do referido trocador de calor (12) através da referida saída do trocador (28) está dentro de 30 psi (0,2 MPa) relativo à pressão da referida corrente de produto aquecido introduzida dentro do referido vaso de liberação (14) através da referida entrada de fluido (30).
2/4 líquido (20), em que a referida saída de produto líquido (20) é espaçada da referida abertura de sucção (24) da referida bomba (22) por uma primeira distância vertical (Yi), em que a referida saída do trocador (28) é espaçada da referida abertura de sucção (24) da referida bomba (22) por uma segunda distância vertical (Y2), em que a relação da referida segunda distância vertical para a referida primeira distância vertical ((Y2:Yi) é maior do que 0,25.
3/4 pontos percentuais maior do que a conversão da referida corrente de produto aquecido saindo da referida saída do trocador (28).
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pressão da referida corrente de produto aquecido está na faixa de 5 a 35 psig (0,03 a 34,5 kPa man.).
4/4
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que Y2:Yi está na faixa de 0,4 a 2,0.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que Yi está na faixa de 1,52 m a 60,96 m.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a esterificação é realizada no referido vaso de liberação (14), e em que a conversão do referido meio de reação aumenta em pelo menos 10 pontos percentuais no referido trocador de calor (12), em que a conversão da referida corrente predominantemente líquida saindo da referida saída de produto líquido (20) não é mais do que 5
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7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a conversão da referida corrente predominantemente líquida saindo da referida saída de produto líquido (20) é pelo menos 80 por cento.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o referido vaso de liberação (14) é orientado horizontalmente e tem uma relação de comprimento para diâmetro na faixa de 1,25:1 a 50:1.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreender adicionalmente retirar uma porção da referida corrente predominantemente líquida do referido ciclo de recirculação (16) para formar uma corrente predominantemente líquida retirada e submeter pelo menos uma porção da corrente predominantemente líquida retirada a esterificação adicional em uma zona de esterificação a jusante e/ou submeter pelo menos uma porção da referida corrente predominantemente líquida retirada a policondensação em uma zona de policondensação a jusante.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o referido meio de reação compreende ácido tereftálico e etileno glicol.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreender adicionalmente introduzir ácido tereftálico e etileno glicol dentro do referido ciclo de recirculação (16).
12. Processo de acordo com as reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a corrente predominantemente líquida compreende menos do que 1,0 por cento em peso de dietileno glicol.
Petição 870180163493, de 14/12/2018, pág. 34/36
13. Aparelho para realizar o processo como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:
um trocador de calor (12) definindo uma entrada do trocador (18) e uma saída do trocador (28);
um vaso de liberação (14) definindo uma entrada de fluido (30) e uma saída de produto líquido (20), em que a referida entrada de fluido (30) está em comunicação de fluxo de fluido com a referida saída do trocador (28); e um ciclo de recirculação (16) para prover comunicação de fluxo de fluido entre a referida saída de produto líquido (20) e a referida entrada do trocador (18), em que o referido ciclo de recirculação compreende uma bomba (22) definindo uma abertura de sucção (24) e um abertura de descarga (26), em que a referida abertura de sucção (24) da referida bomba (22) é separada da referida saída de produto líquido (20) do referido vaso de liberação (14) por uma primeira distância vertical de (Yi), em que a referida abertura de sucção (24) da referida bomba (22) é separada da referida saída do trocador (28) por uma segunda distância vertical (Y2), em que a relação da referida segunda distância vertical para referida primeira distância vertical (YfY2) é maior do que 0,25.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8431306B2 (en) * 2010-03-09 2013-04-30 Xerox Corporation Polyester resin containing toner
WO2013003486A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 Burton Rachel Reactor system
CN203030282U (zh) * 2013-01-28 2013-07-03 厦门巨晟机械工程有限公司 一种生产乙氧基化衍生物的装置

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1128657B (de) 1960-02-20 1962-04-26 Glanzstoff Ag Vorrichtung zur kontinuierlichen Polykondensation von Diolestern der Terephthalsaeure
GB1122538A (en) 1966-03-31 1968-08-07 Fischer Karl Process for the esterification of terephthalic acid with glycols
CH465875A (de) * 1966-09-16 1968-11-30 Inventa Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyestern
US3590072A (en) 1966-11-18 1971-06-29 Monsanto Co Method for direct esterification of terephthalic acid with ethylene glycol
GB1277376A (en) 1970-02-02 1972-06-14 Schwarza Chemiefaser A process and a device for the continuous esterification of di-carboxylic acids with alcohols
US3927982A (en) 1970-03-18 1975-12-23 Du Pont Recirculating apparatus for continuous esterification reactions
US3644096A (en) * 1970-03-30 1972-02-22 Eastman Kodak Co Apparatus for use in a continuous flow reaction for producing a monomer and/or a protopolymer
US4146729A (en) 1977-04-07 1979-03-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing poly(ethylene terephthalate)
DE3235531A1 (de) 1982-09-25 1984-03-29 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl Verfahren zur veresterung von essigsaeure mit alkoholen, die 4 und mehr c-atome enthalten, sowie mit glykolethern
US5324853A (en) 1993-01-19 1994-06-28 Exxon Chemical Patents Inc. Process for the production of plasticizer and polyolesters
US5811496A (en) 1995-12-21 1998-09-22 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process for polymerization of polyester oligomers
TW541321B (en) 1996-09-04 2003-07-11 Hitachi Ltd Process and apparatus for continuous polycondensation
TW482790B (en) 1997-05-06 2002-04-11 Teijin Ltd Method for continuous production of polyester
DE10080450T1 (de) 1999-02-10 2001-05-17 Toshiba Kawasaki Kk Kohlenmonoxidumwandlungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzellen-Energiegewinnungssystem
JP4109784B2 (ja) 1999-03-09 2008-07-02 株式会社日本触媒 蒸気分散装置を有する精製装置
DE19918728A1 (de) * 1999-04-24 2000-12-14 Bayer Ag Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Polymerlösungen thermoplastischer Polymere
BE1012945A6 (fr) * 1999-10-27 2001-06-05 Pantochim Sa Procede continu pour convertir un diester d'ether de polytetramethylene en ether glycol de polytetramethylene.
WO2001083582A1 (fr) 2000-04-27 2001-11-08 Teijin Limited Procede de production en continu de polyester
US6906164B2 (en) 2000-12-07 2005-06-14 Eastman Chemical Company Polyester process using a pipe reactor
KR100880071B1 (ko) * 2000-12-07 2009-01-23 이스트만 케미칼 컴파니 파이프 반응기를 사용한 저가 폴리에스테르 공정
DE10155419B4 (de) 2001-11-12 2005-06-16 Inventa-Fischer Gmbh & Co. Kg Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hochmolekularem Polyester sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6649263B2 (en) 2001-11-16 2003-11-18 Honeywell International Inc. Polyester resin and industrial yarn process
DE10219671A1 (de) 2002-05-02 2003-11-20 Zimmer Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyestern, Copolyestern und Polycarbonaten
JP4262995B2 (ja) 2003-02-06 2009-05-13 帝人ファイバー株式会社 ポリエステル原料に適したテレフタル酸ケークの製造方法
US7074879B2 (en) 2003-06-06 2006-07-11 Eastman Chemical Company Polyester process using a pipe reactor
DE10336164B4 (de) 2003-08-07 2005-08-25 Zimmer Ag Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren durch Schmelzkondensation
DE102004034708B4 (de) 2004-07-17 2008-04-10 Lurgi Zimmer Gmbh Verfahren zur absatzweisen Herstellung von Polymeren durch Schmelzekondensation
WO2006083250A1 (en) 2005-02-03 2006-08-10 Stepan Company Continuous segmented plug flow reactor
CN1827581A (zh) * 2006-04-07 2006-09-06 华南理工大学 醋酸乙酯和醋酸丁酯的生产方法及其设备
US7943094B2 (en) 2006-12-07 2011-05-17 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. Polyester production system employing horizontally elongated esterification vessel
US7649109B2 (en) 2006-12-07 2010-01-19 Eastman Chemical Company Polyester production system employing recirculation of hot alcohol to esterification zone
US20080139780A1 (en) 2006-12-07 2008-06-12 Debruin Bruce Roger Polyester production system employing short residence time esterification

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