KR101354266B1 - 수직 단계식 중합 반응기용 고정식 막 발생기 및 막 지지구조체계 - Google Patents

수직 단계식 중합 반응기용 고정식 막 발생기 및 막 지지구조체계 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따라, 높은 점도, 많은 처리량, 및 중합체 박막의 조합을 위해 수직의 중력 흐름에 의해 작동되는 중합 반응기용 번들 어셈블리가 제공된다. 번들 어셈블리는 중합반응이 발생하기에 충분한 액체 정체 시간을 달성하면서 반응기의 대기와 접촉하는 큰 자유 액체 표면적을 제공하는 정적 내부 구성요소를 포함한다. 번들 어셈블리는 하나 이상의 고정식 막 발생기를 포함한다. 번들 어셈블리는 추가적으로 막 지지 구조체의 하나 이상의 고정식 어레이를 포함한다. 막 지지 구조체 각각은 제 1 면 및 제 2 면을 갖는다. 막 지지 구조체의 양면은 유동하는 중합체로 코팅된다. 번들 어셈블리의 구성요소의 수직 배열에 의해 번들 어셈블리가 결합된 반응 용기의 내부 수직 길이를 따라 중합체 용융물이 단계적으로 하강한다. 본 발명은 또한 본 발명의 어셈블리가 결합된 중합 반응기 및 본 발명의 어셈블리를 사용하여 중합체 용융물의 중합도를 증가시키는 방법에 관한 것이다.

Description

수직 단계식 중합 반응기용 고정식 막 발생기 및 막 지지 구조체계{A FAMILY OF STATIONARY FILM GENERATORS AND FILM SUPPORT STRUCTURES FOR VERTICAL STAGED POLYMERIZATION REACTORS}
본 발명은 중축합 생성물, 예컨대 선형 폴리에스터 및 코폴리에스터의 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 수직으로 배향된 중합 반응기에서 유용한 개선된 트레이 디자인에 관한 것이다.
중축합 반응에 의해 폴리에스터 및 코폴리에스터와 같은 중합체 물질을 제조하는 공정은, 그 분자의 중합성 작용기들이 서로 반응하여 더 긴 분자 사슬 분자를 생성하기 때문에 부산물의 유리를 포함한다. 전형적으로, 상기 반응 혼합물로부터 이러한 유리된 부산물 분자를 추출하는 것은 중합체의 분자 축적을 촉진하기 위해 필요하다. 만일 상기 부산물 화합물을 제거하지 않으면, 화학적 평형은 상기 형성된 중합체 사슬의 길이를 억제할 것이다. 많은 이러한 중축합 반응 시스템에서, 유리된 부산물을 추출하는 바람직한 방법은 반응 혼합물로부터 부산물을 증발시키는 것이다.
여러 반응기 디자인 및 다단계 반응 시스템이 부산물의 증발 및 이와 관련된 중축합 물질의 제조를 용이하게 하기 위해 설계되고 작동되었다. 이러한 중축합 반응을 위한(최소한 저 내지 중 분자량 중합체 물질의 제조를 위한) 가장 경제적인 디자인은 일련의 교반 탱크형 반응기이다. 이러한 반응기 시스템에서는 기계적 교반, 열 사이펀 리보일러(thermosiphon reboiler), 및/또는 열 전달 및 액체-증기 표면적 재생을 증진시키기 위한 단순 기포 교반의 사용을 통해 다량의 물질을 제조할 수 있다. 불행하게도, 중합체 용융물의 점도는 중합도("DP")가 증가함에 따라 크게 증가한다. 따라서, 교반기 디자인의 실질적인 한계 때문에, 이러한 물질의 높은 점도는 액체-증기 표면을 재생시키는 능력을 감소시키며, 따라서 교반 탱크형 반응기의 물질 전달 효율을 감소시킨다.
상술된 단점에 더하여, 중축합 공정에서 다른 작동 파라미터가 또한 한정될 수 있다. 예를 들어, 반응 동력학 및 반응 부산물의 휘발도를 증가시키기 위해 더 높은 온도가 바람직할 수 있다. 부산물의 더 높은 휘발도는 반응 혼합물 중의 부산물의 농도를 감소시키고, 이에 의해 중합 반응을 촉진시킨다. 그러나, 분해 반응에 대한 중합체 물질의 온도 민감성으로 인해 중합도를 증진시키는 수단으로서 더욱 더 높은 온도를 사용하는 것은 제한되고 있다. 유사하게, 부산물의 휘발도는 낮은 작동 압력의 사용에 의해 더욱 증가될 수 있다. 그러나, 낮은 작동 압력의 달성에 필요한 비용 및 중합체가 진공원으로 비말동반하는 것을 방지하기 위해 필요한 반응기 증기 공간의 양 때문에 극단적으로 낮은 작동 압력의 사용은 제한된다. 또한, 중합체 풀의 깊이는 저압력 중축합 반응기에서 반응 부피의 효과적인 사용을 억제할 수 있다. 구체적으로, 반응 혼합물의 과도한 깊이는 휘발성 부산물이 배출되기 전에 이동해야할 확산 및 대류 경로를 증가시킨다. 더욱이, 중합체 풀의 깊이가 증가함에 따라, 풀의 더 깊은 부분에서는 더 큰 유체정력학적(hydrostatic) 압력을 받는다. 액체 내에서의 더 높은 국부 압력은 부산물 기포의 생성을 억제하며, 이는 부산물의 유리를 방해하여 중합반응을 촉진시키기 위한 반응 부피를 효과적으로 사용하지 못하게 한다.
상술된 이유 때문에, 중합도의 증가 시에는 단순 교반 탱크형 반응기를 특수 반응 장비로 대체해야 한다. 이러한 특수 장비는 원하는 중합도를 달성하기 위해 상기 하나 이상의 작동상의 한계를 극복해야 한다. 현재, 액체-증기 표면 재생을 증진시키기 위한 두 가지의 기본적인 방법이 있으며 이들은 동적 방법 및 정적 방법으로 지칭된다.
첫 번째 방법은 액체-증기 표면 재생을 증진시키기 위해 이동하는 기계 장치를 사용한다는 점에서 동적 방법으로 지칭될 수 있을 것이다. 상술된 바와 같이, 증진된 액체-증기 표면 재생은 부산물의 유리를 용이하게 한다. 동적 방법을 사용하면, 회전 축 주위로 또는 반응기 벽을 통과하는 축 주위로 밀봉(seal)이 필요하다. 이들 밀봉은 공기가 반응기 내부로 새어 들어가는 것을 방지하도록 유지되어야 한다. 또한 동적 방법을 이용하면, 용기의 크기 및 생성물의 점도가 증가하기 때문에, 부하의 증가를 처리하기 위해 기계적 구성요소의 크기가 증가되어야 한다. 두 번째 방법은 액체-증기 표면 재생을 위해 이동 장치가 사용되지 않는다는 점에서 정적 방법으로 지칭될 수 있다. 이 후자의 방법은 중합체 박막을 생성하기 위해 수직 하강과 함께 중력을 이용한다. 전형적으로, 이러한 중합체 막은 수직 하강 동안 트레이들 사이를 유동한다. 수직 하강 막에 의해 발생하는 전단 및 표면 전도(turnover) 효과가 조합된 상기 중합체 박막은 부산물의 유리를 증진시킴으로써 중합 반응을 촉진시킨다.
수직 하강과 함께 중력을 이용하는 것을 개시하고 있는 종래 기술의 특허는 미국 특허 제 5,464,590 호('590 특허), 제 5,466,419 호('419 특허), 제 4,196,168 호('168 특허), 제 3,841,836 호('836 특허), 제 3,250,747 호('747 특허), 및 제 2,645,607 호('607 특허)를 포함한다. 초기의 트레이 디자인은 용기의 단면적의 대부분을 이용하는, 수직으로 이격된 원형 트레이(중공 원이 조합된 완전 원, 및 분할 원형)를 사용하였다. 이들 원형 트레이 반응기는 액체 보유를 위해 이용 가능한 압력 용기의 수평 단면의 많은 부분을 사용한다. 몇몇 디자인에서는, 원형 트레이 다음에 중공 원 트레이를 배치하여 디스크-및-도넛 배열을 형성하였다. 따라서, 중합체는 트레이들을 통과하면서 원형 가장자리로 흘러 넘쳤다. 그리하여, 유리된 가스 부산물은 원형 및 환상 개구를 통하여 유동하였다. 다른 디자인에서는 트레이들이 분할되어 중합체가 다음 트레이로 하강하기 전에 흘러 넘치도록 일직선의 가장자리를 제공하였다. 분할된 트레이 디자인은 또한 중합체가 흘러 넘치는 일직선 가장자리와 가스 부산물이 통과할 수 있는 용기 벽 사이에 개방 부위를 구비하였다. 그러나, 상기 두 디자인에서 트레이로부터 증발된 부산물은 중합체의 용융물 흐름과 동일한 공간을 통과하여 흐를 수밖에 없다. 이 문제를 해결하기 위해, 원형 트레이의 직경을 반응기 용기의 직경보다 좀 작게 만들었다. 이렇게 형성된 환상 공간을 이용함으로써 증기는 각각의 트레이에서 배출되어 중합체 흐름 경로의 외부 경로를 따라 반응기 용기의 증기 배출 노즐로 이동하였다. 단순 원형 트레이 디자인의 단점은 무반응 대역(dead zone)(트레이 상에서 매우 천천히 이동하거나 또는 정체하는 영역)이 존재한다는 것이다. 이들 정체 영역에서 중합체는 과도하게 처리되고/처리되거나, 지나치게 점도가 높고/높거나, 가교결합되고/되거나 분해되어 그 결과 응고되기 쉽다. 최종적인 결과는 효과적인 반응 부피의 손실이다.
다음 세대의 설계자는 트레이의 형태를 원형에서 다른 기하학적 형태로 바꾸었다. 그들은 반응 부피로서 전적으로 효과적이지 못한 무반응 대역을 제거하였다. 무반응 대역은 중합체의 과도한 처리로 인해 부산물의 분해 수준을 높이고 불량한 착색을 나타내는 영역이기 때문에 무반응 대역을 제거함으로써 생성물의 품질도 향상되었다. 불행하게도, 이들 비-원형 트레이는 실린더형 압력 용기의 단면적의 이용 효과를 증가시키지는 못했다.
더 최근의 '590 특허 및 '419 특허의 발명은 액체 무반응 대역의 영역을 최소화하고 채널링을 방지하는 중합체 용융물 흐름 경로를 제공하면서도 실린더형 압력 용기의 단면적을 더 효율적으로 이용하는 중공 원형 트레이에 기초를 두고 있다. 최종 결과는 액체 보유를 위해 이용할 수 있는 트레이 면적이 비-원형 트레이에 비해 약 40% 증가하였다는 것이다. 트레이의 중앙 개구는 증기 부산물이 제거되는 굴뚝을 제공한다.
그러나, 상술된 바와 같이, 중합체 풀의 깊이는 낮은 작동 압력에서 반응 부피의 사용 효과를 억제할 수 있다. 소정의 작동 압력(진공 수준)에서, 중합도에 비례하여 중합체의 깊이의 영향은 증가한다. 이는 중합체 말단기의 농도가 중합체 사슬의 성장에 의해 감소됨에 따라 중합반응을 위한 화학적 평형 추진력이 감소되기 때문이다. 그러므로, 허용 가능한 결과를 얻기 위해서, 중합체 용융물로부터 중축합 부산물을 유리시키는 메커니즘을 더욱 증진시켜야 한다. 더 높은 중합도에서는, 중합반응을 효율적으로 진행시키도록 매우 낮은 수준의 부산물을 용융물에 남기는 것이 필요하다. 그러나, 또 다른 중요한 요소는, 중합반응이 더 높은 중합도로 진행됨에 따라 점도가 상당히 증가한다는 것이다.
충분히 높은 점도에서, 수평 트레이는 많은 중합체 처리량과 얕은 중합체 깊이의 원하는 조합을 달성할 수 없다. 루이스(Lewis) 등의 디자인('168 특허)은 중합체가 경사진 트레이를 흘러내리도록 함으로써 중합체 깊이에 대해 어느 정도의 제어가 성취된다. 중합체가 진행 과정에 따라 중합되면서 중합체의 점도가 증가될 것으로 예상되기 때문에 연속 트레이의 경사는 증가한다. 본원에 기술된 본 발명에서는, 더 많은 처리량 및 심지어 유리된 가스가 통과해야 하는 막 두께의 감소 때문에 더욱 높은 점도를 갖는 중합체 세스템을 위해 실질적으로 수직 표면이 바람직하다.
'168 특허(지붕-및-홈통(roof-and-trough) 트레이)의 디자인에서는 또한 중합체의 용융물을 경사진 트레이 상에서 반응기의 상부로부터 저부까지 흘러 이동하는 두 개의 동일한 스트림(하나의 유동 경로는 다른 하나의 유동 경로와 좌우 대칭임)으로 분할함으로써 중합체 깊이에 대해 어느 정도의 제어를 달성하였다. 단순 경사 트레이에 비하여 '168 특허 디자인의 혁신적인 점은 트레이를 진공 환경으로 둘러싸기에 필요한 반응기 용기의 부피를 감소시켰다는 것이었다. 중합체 흐름을 분할시킴으로써 원하는 경사 및 이에 따른 원하는 중합체 깊이를 성취하기 위해 트레이가 필요로 하는 수직 치수(수직 하강)가 감소되었다. 지붕-및-홈통 구성은 상기 중합체 흐름의 절반 각각이 다음 트레이로 하강하기 전에 이동해야 할 트레이의 수평 길이를 절단한다. 중합체 흐름의 절반 각각이 수평 거리의 반을 이동하기 때문에, 각각의 체류 시간은 더 짧은 총 수직 높이를 이용하면서도 단순 경사 트레이와 거의 같다.
생산 속도가 증가됨에 따라, 지붕-및-홈통 디자인 개념은 중합체 스트림을 일반적으로 2, 4, 8-- 과 같은 2진 방식으로 더 많은 동일한 스트림으로 분할함으로써 확장될 수 있다. 따라서, 중합체의 처리량에 맞도록 용기의 크기가 증가할 때 반응기 용기 부피의 선용이 유지된다.
그러나, 원하는 중합도가 더 클 것을 요구하고/요구하거나 더 우수한 품질을 성취하기 위해 물질 전달 대 체류 시간 작동 윈도우가 좁아짐에 따라 루이스의 지붕-및-홈통 트레이 디자인으로도 반응기 용기 부피의 이용이 감소하고 있다. 목표로 하는 중합도가 더 크게 증가됨에 따라, 중합체의 점도는 증가하고, 따라서 동일한 중합체 깊이 요건을 유지하기 위해 더 가파른 트레이 경사가 요구된다. 유사하게, 얕은 중합체 깊이를 목표로 하여 물질 전달이 증가되어야 하는 경우, 더 가파른 트레이가 필요하다. 어느 시점에서 경사도는 본질적으로 수직(수평으로부터 60°보다 큰 경사)이 되고, 따라서 경사도를 추가적으로 변화시켜도 소정의 처리량 및 점도의 조합을 위한 뚜렷하게 더 얕은 깊이를 달성할 수 없다. 많은 처리량, 목표로 하는 얕은 깊이, 및 높은 점도의 영역에서, 본원에서 기술된 본 발명의 막 발생 및 막 지지 구조체는 소정의 반응기 용기 단면적 내에서 중합체 시트의 수를 증가시킴으로써 많은 처리량 및 더 양호한 물질 전달을 달성할 수 있다.
따라서, 높은 점도, 많은 처리량, 및 박막의 조합을 위해 수직의 중력 흐름에 의해 작동되는 중합 반응기에서 공간을 더 효율적으로 이용할 수 있는, 중축합 반응기 중 막 발생 및 막 지지에 대한 향상된 디자인이 필요하다.
발명의 요약
본 발명은 하나의 실시양태에서 높은 점도, 많은 처리량, 및 중합체 용융물 박막의 조합을 갖는 수직의 중력 흐름에 의해 작동되는 중합 반응기에 정적 내부 구성요소의 번들 어셈블리를 제공함으로써 종래 기술의 하나 이상의 문제점을 극복한다. 본 발명은 원하는 중합도를 성취하기 위해 중력 및 수직 하강 방법을 또한 사용하였던 이전의 디자인을 향상시킨 것이다. 이러한 이전의 디자인은 미국 특허 제 5,464,590 호('590 특허), 제 5,466,419 호('419 특허), 제 4,196,168 호('168 특허), 제 3,841,836 호('836 특허), 제 3,250,747 호('747 특허), 및 제 2,645,607 호('607 특허)에 개시되어 있다. 이들 특허의 모든 개시 내용은 참조로 본원에 인용되어 있다. 본 발명은 '번들 어셈블리'라고 지칭되는 것 내의 신규의 구성요소에 의해 중합반응을 발생시키기 위한 충분한 액체 정체 시간(holdup time)을 달성하면서도, 액체가 반응기의 대기와 접촉하는 표면적이 크다. 반응기 용기는 번들 어셈블리를 둘러싸고 있는 공간에서 압력 및 온도 둘다를 조절하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명의 번들 어셈블리는 하나 이상의 고정식 막 발생기를 포함한다. 번들 어셈블리는 막 발생기에 의해 분리된 막 지지 구조체의 하나 이상의 고정식 어레이를 추가적으로 포함한다. 전형적으로, 막 지지 구조체의 각각의 어레이는 열 내의 모든 막 지지 구조체가 동일 고도(즉, 높이)임을 특징으로 하는 하나 이상의 열 내에 배열된다. 반응기 용기 내의 번들 어셈블리에서 구성요소의 수직 배열에 따라, 중합체 용융물은 용기 내부의 수직 길이를 따라 단계식으로 하강한다.
막 발생기는 유동하고 있는 중합체 스트림을 둘 이상의 독립적으로 유동하는 스트림으로 세분하여 결과적으로 자유 표면의 수를 증가시키는 임의의 장치이다. 중합체 용융물을 분리함으로써, 중합체 용융물은 아래에 위치하고 있는 막 지지 구조체에 더욱 균일하게 적용될 수 있다. 더욱이, 막 발생기는 유동하고 있는 중합체 스트림을 위한 자유 표면적을 크게 형성하고, 이것은 막 지지 구조체에 의해 유지되고/되거나 연장된다.
막 지지 구조체의 어레이는 솔리드 표면을 제공하고, 그 위로 막 발생기로부터의 중합체의 스트림이 흐른다. 막 지지 구조체 각각은 제 1 면 및 제 2 면을 갖는다. 각각의 세분된 중합체 스트림의 일부는 제 1 면 상으로 흐르고, 세분된 중합체 스트림의 제 2 부분은 제 2 면 상으로 흐른다. 이러한 방식으로, 막 지지 구조체는 유동하고 있는 중합체로 코팅된다. 막 지지 구조체는 일반적으로 수평면으로부터 60도 이상, 바람직하게는 약 90도로 배향된다. 막 지지 구조체의 하나의 열은 다수의 방식으로 형성될 수 있다. 예를들면, 복수의 수평으로 이격된 평면 막 지지 구조체를 동일 고도로 설치함으로써 하나의 열이 형성될 수 있다. 이러한 어레이에 있어서, 인접하고 있는 막 지지 구조체의 평면들 사이의 선형 또는 수직 간격은 주어진 열에서 일정한 것이 바람직하다. 다르게는, 막 지지 구조체를 실질적으로 수직선 주위에 배열함으로써 하나의 열이 형성될 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 인접한 막 지지 구조체 사이의 경사진 간격은 주어진 열에서 일정한 것이 바람직하다. 막 지지 구조체가 평면일 필요는 없다. 예를들면, 막 지지 구조체의 어레이는 일련의 동심원적 실린더 또는 타원체로 형성될 수 있다. 또 다른 변형에 있어서, 어레이는 막 지지 구조체를 수직선 주변에서 나선형으로 감음으로써 형성될 수 있다.
임의적으로, 다수의 막 발생기 및 막 지지 구조체의 어레이는 수직으로 배열되어 번들 어셈블리를 형성한다. 전형적으로, 막 지지 구조체의 수직으로 배열된 열은 가장 높은 곳에 배치되는 하나의 열, 가장 낮은 곳에 배치되는 하나의 열, 및 임의적으로 중간에 배치되는 하나 이상의 열을 갖는다. 또한, 각각의 열은 중합체 용융물이 막 지지 구조체와 접촉할 때 중합체 용융물이 중력의 힘 하에서 아래 방향으로 움직이도록 배치되는 하나 이상의 막 지지 구조체를 포함한다. 각각의 열(가장 낮은 열 제외)은 수직으로 인접한 더 낮은 막 발생기 또는 막 지지 구조체의 열로 중합체 용융물을 전달하도록 열이 배열된다. 막 지지 구조체의 열 들 사이에 막 발생기가 존재함으로써 막 지지 구조체의 수, 배향 또는 표면의 형태가 하나의 열로부터 그 다음의 더 낮은 열로 바꾸는 것이 용이해진다.
도 1는 막 발생기 및 평행 막 지지 구조체를 보여 주는 본 발명의 하나의 실시양태의 번들 어셈블리의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 번들 어셈블리에 대한 중합체 용융물의 흐름을 도시한 것이다.
도 2b는 막 지지 구조체의 양면에서 막 발생기로부터의 중합체 용융물 막을 더욱 상세하게 도시한 것이다.
도 3a는 막 발생기가 중합체 용융물 흐름을 분리하여 막을 생성한 후 막을 적절하게 이격된 막 지지 구조체로 흐르게 하는 반쪽 파이프를 이용한, 평면 막 지지 구조체 및 그 위의 막 발생기의 상부 가장자리의 단면도이다.
도 3b는 막 발생기가 중합체 용융물 흐름을 분리하여 막을 생성한 후 막을 적절하게 이격된 막 지지 구조체로 흐르게 하는 동일 다리각을 이용한, 평면 막 지지 구조체 및 그 위의 막 발생기의 상부 가장자리의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 변형에서 막 지지 구조체로서 사용된 프레임화된 솔리드(solid) 판의 투시도이다.
도 4b는 본 발명의 변형에서 막 지지 구조체로서 사용된 프레임화된 망상형 스크린의 투시도이다.
도 4c는 본 발명의 변형에서 막 지지 구조체로서 사용된 프레임화된 수직 및 평행 와이어 또는 로드 세트의 투시도이다.
도 5a는 동일 각도 간격을 갖는 평표면을 이용한 막 지지 구조체의 열의 투시도이다.
도 5b는 도 5a의 막 지지 구조체 상에 배치된 막 발생기의 투시도이다.
도 6a는 동심원적 실린더를 사용한 막 지지 구조체의 열의 투시도이다.
도 6b는 도 6a의 막 지지 구조체 상에 배치된 막 발생기의 투시도이다.
도 6c는 나선형 배열을 이용한 막 지지 구조체의 투시도이다.
도 6d는 도 6c의 막 지지 구조체 상에 배치된 막 발생기의 투시도이다.
도 7a는 장착용 랙 중의 프레임화된 평행 솔리드 판 막 지지 구조체의 열의 투시도이다.
도 7b는 장착용 랙 중의 막 지지 구조체용 망상 스크린 또는 천공된 금속 시트 열의 투시도이다.
도 7c는 장착용 랙 중의 막 지지 구조체용의 프레임화된 와이어, 로드 또는 튜브 세트의 열의 투시도이다.
도 8a는 번들 어셈블리를 형성하기 위해 막 발생기 및 막 지지 구조체의 랙(열)의 더미를 도시한 투시도로서, 각각의 랙은 동일 유형의 막 지지 구조체를 지지하고 있다.
도 8b는 번들 어셈블리를 형성하기 위해 막 발생기 및 막 지지 구조체의 랙(열)의 더미를 도시한 투시도로서, 각각의 랙은 다른 유형의 막 지지 구조체를 지지하고 있다.
도 9는 본 발명의 번들 어셈블리를 둘러싸고 있는 용기로 구성된 중합 반응기의 측면도이다.
이제, 본 발명의 바람직한 조성물 또는 실시양태 및 방법에 관해 상세하게 기술하고자 하며, 이것은 현재 발명자들에게 알려진 발명을 실행하는 최선의 방식이다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 중합체 용융물을 중합하기 위한 반응기 내에 위치할 수 있도록 조정된 번들 어셈블리가 제공된다. 도 1, 도 2a 및 도 2b에 있어서, 중합체 용융물의 존재 및 부재 하에서 본 발명의 번들 어셈블리의 하나의 실시양태에 대한 단면도가 제공된다. 번들 어셈블리(10)는 지지 구조체(12)를 포함한다. 번들 어셈블리(10)는 또한 고정식 막 발생기(14) 및 그 다음의 수직 막 지지 구조체의 고정식 어레이(24)를 포함한다. 전형적으로, 고정식 어레이(24)는 실질적으로 동일한 고도(즉, 높이)에 위치한 수직 막 지지 구조체의 열이다. 더욱이, 어레이 및 막 발생기는 작동 동안 움직이지 않기 때문에 고정식이라 불리운다. 본원에 사용된 용어 "막 지지 구조체"는 중합체 용융물이 흐를 수 있는 제 1 및 제 2 표면을 갖는 구조체를 의미한다. 번들 어셈블리(10)는 또한 임의적으로 막 지지 구조체의 하나 이상의 부가적인 어레이(예, 열)(26, 28, 30) 및 고정식 막 발생기의 하나 이상의 부가적인 열(32, 34, 36)을 포함한다. 부가적인 어레이(26, 28, 30)가 존재하는 경우, 어레이(24)가 가장 높은 어레이이며, 어레이(30)가 가장 낮은 어레이이다. 어레이(24-30) 각각은 하나 이상의 막 지지 구조체를 포함한다. 하나의 변형에서, 어레이(24-30) 각각은 복수의 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44)를 포함한다. 어레이(24-30) 각각에서, 복수의 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44)는 일관된 간극을 갖는 연속적 수평-이격된 실질적 수직 표면을 갖도록 배향된다. 상기 문맥에서 사용된 "일관된 간극"은 인접한 중합체의 자유 표면이 서로 합쳐지는 것을 방지하고 중합체 용융물(46)의 자유 표면적의 손실을 방지하도록 막 지지 구조체가 충분한 거리를 두고 분리된다는 것을 의미한다. 하나의 변형에서, 이러한 수평-이격된 표면은 또한 실질적으로 평행하다.
전형적으로, 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44) 각각은 막 지지 구조체 각각과 수평면 사이의 각도가 약 60도 이상으로 실질적으로 수직이다. 본 발명의 변형에서, 복수의 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44) 중 각각의 막 지지 구조체는 막 지지 구조체 각각과 수평면 사이의 각도가 약 80도 이상으로 실질적으로 수직이다. 본 발명의 또 다른 변형에서, 복수의 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44) 중 각각의 막 지지 구조체는 막 지지 구조체 각각과 수평면 사이의 각도가 약 80도 내지 바람직하게는 약 90도로 실질적으로 수직이다. 또 다른 본 발명의 변형에서, 복수의 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44) 중 각각의 막 지지 구조체는 막 지지 구조체 각각과 수평면 사이의 각도가 약 90도로 실질적으로 수직이다. 복수의 막 지지 구조체(38-44)의 막 지지 구조체 각각은, 중합체 용융물(46)이 복수의 막 지지 구조체(38-44)의 막 지지 구조체와 접촉하는 경우, 중합체 용융물(46)이 중력의 힘에 의해 아래 방향으로 움직이도록 배치된다. 더욱이, 부가적 어레이(26, 28, 30)가 존재하는 경우, 수직으로 배열된 어레이(24, 26, 28)의 각각의 어레이는 중합체 용융물(46)을 더 낮은 수직의 인접 어레이로 전달한다.
도 1에서 막 지지 구조체의 표면은 열 중의 표면 사이에서 균일한 선형 또는 수직 간격을 갖도록 평행하게 배열된다. 다르게는, 표면은 위에서 볼 때, 막 지지 구조체가 바퀴의 살과 같이 보이도록 균일한 각도의 간격으로 수직선 주위에 배열될 수 있다. 더욱이, 막 지지 구조체(38, 40, 42, 44)의 표면이 평면일 필요는 없다. 이것들은 인접하는 막 지지 구조체의 표면 사이에 일정한 간극을 갖는 임의 형태 및 배향일 수 있다. 따라서, 평평한 판, 실린더와 같은 동심원적 형태 및 나선형 표면으로 구성된 막 지지 구조체가 모두 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예시의 목적을 위해, 직사각형의 평평한 평행 지지 표면이 도 1, 2a 및 2b, 3a 및, 3b, 4a 내지 4c, 7a 내지 7c, 8a 및 8b 및 9에 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 있어서, 막 발생기 상부의 중합체 풀, 막 발생기로부터의 다수 중합체 스트림 및 평행 막 지지 구조체 상의 결과의 중합체 막을 포함하여 중합체 용융물(46)의 흐름을 보여 주는 단면도가 제공된다. 중합체 용융물(46)은 번들 어셈블리(10)의 상부로 유입되어 입구 막 발생기(14)로 먼저 들어가고, 여기서 흐름이 복수의 막 지지 구조체(38) 중 각각의 막 지지 구조체 위로 흐르는 흐름 스트림(52, 54, 56, 58)으로 분할된다. 이어서, 중합체 용융물(46)의 흐름은 복수의 막 지지 구조체(38) 중 막 지지 구조체 각각의 측면(62, 64)을 따라 유사한 방식으로 진행된다. 중합체 용융물(46)은 복수의 막 지지 구조체(38)의 저부에 도달할 때까지 중력의 힘에 의해 아래로 흐른다. 이어서, 중합체 용융물(46)은 막 발생기(32)로 진행하고, 여기서 상기 흐름은 흐름 스트림(66, 68, 70, 72)으로 분할된다. 이러한 과정은 번블 어셈블리(10)의 저부에 도달할 때까지 존재할 수 있는 복수의 막 지지 구조체(40, 42, 44) 및 막 지지 구조체의 임의 부가적 어레이에 대해 유사한 방식으로 진행된다. 중합체 용용물(46)이 번들 어셈블리(10)를 통해 흐르는 경우 막 지지 구조체(38-44)의 양 면을 사용하도록 어레이(24-30)의 각각의 막 지지 구조체가 배치된다. 예를들면, 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 중합체 용융물(46)의 제 1 부분(74)은 중력의 힘에 의해 막 지지 구조체(38)의 제 1 면(76) 상으로 흐르고, 중합체 용융물(46)의 제 2 부분(78)은 중력의 힘에 의해 막 지지 구조체(38)의 제 2 면(80) 상으로 흐른다. 최종적으로, 막 지지 구조체의 단일 열 내에서, 인접한 막 지지 구조체는, 일정 상태 작동 동안 중합체 용융물(46)이 번들 어셈블리(10)를 통해 흐르는 경우 중합체 용융물의 제 1 부분(74) 및 제 2 부분(78)이 각각 독립적으로 인접하는 막 지지 구조체 사이 거리의 10% 이상의 바람직한 두께를 갖도록 하는 거리 만큼 분리되어 있다.
막 발생기는 막 지지 구조체 상에서 중합체 흐름을 균일하게 세분시키는데 사용될 수 있는 임의 장치이다. 로드, 바, 파이프, 반쪽 파이프 및 앵글(angle)의 어레이가 평행한 평면 막 지지 구조체를 위한 막 발생기를 형성하기 위해 용이하게 배열될 수 있다. 더욱 복잡한 막 지지 구조체의 경우에 있어서, 막 발생기는 적절하게 배치된 개구의 어레이를 부가함으로써 판으로부터 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에, 막 발생기(14, 32, 34, 36)에 사용될 수 있는 몇몇 변형된 디자인에 대한 개요도가 제공된다. 도 3a에 있어서, 막 발생기(100)는 거리 d1 만큼 분리되어 갭(104)을 형성하는 반쪽 파이프(102)를 이용하고 있다. 다음의 막 지지 구조체(106)는 수평 거리 d2 만큼 떨어져서 갭(104)의 중심과 일렬로 배치된다. 더욱이, 막 지지 구조체(106)는 막 발생기(100)의 저부 아래에 수직 거리 d3 만큼 떨어져 있다. 갭(104)의 중심과 다음의 막 지지 구조체(106)와의 일렬 배열로 인해 양면(112, 114)이 중합체 용융물(46)로 확실하게 피복된다. 도 3b에 도시된 바와 같은 또 다른 변형에서, 막 발생기(120)는 갭(124)를 형성하기 위해 거리 d4 만큼 떨어진 막 발생기(122)에 대한 동일 다리각을 포함한다. 다음의 막 지지 구조체(126)는 수평 거리 d5 만큼 분리되어 갭(124)과 일렬로 배치된다. 더욱이, 막 지지 구조체(126)는 막 발생기(120)의 저부 아래에 수직 거리 d6 만큼 떨어져 있다. 갭(124)과 막 지지 구조체(126)와의 일렬 배열로 인해 양면(132, 134)이 중합체 용융물(46)로 확실하게 피복된다. 전형적으로, 거리 d1 및 d4는 약 0.25 내지 약 2인치일 것이며, 거리 d2 및 d5는 약 0.5 내지 약 10인치일 것이며, 거리 d3 및 d6은 약 0 내지 약 3인치일 것이다. 바람직하게는, 거리 d2 및 d5는 약 0.75 내지 약 3인치일 것이다. 다른 변형에 있어서, 다르게는 막 지지 구조체는 갭(104, 124)를 통해 완전하게 통과할 수 있다. 막 발생기의 구성은 막 지지 구조체의 양면에 단일의 스트림을 공급하도록 또는 두 개의 분리된 스트림(막 지지 구조체의 각 면으로 하나씩 흐름)을 공급하도록 조정될 수 있다.
도 4a, 4b, 및 4c에, 번들 어셈블리(10)에 사용될 수 있는 여러 유형의 막 지지 구조체(38-44) 중 몇몇의 투시도가 도시된다. 도 4a는 막 지지 구조체(38-44)에 대한 하나의 변형에 사용된 프레임화된 평평한 솔리드 판의 투시도를 제시한다. 이러한 변형에 있어서, 막 지지 구조체(140)는 솔리드 판 부위(142) 및 프레임 부위(144, 146)를 포함한다. 프레임 부위(144, 146)는 프레임화된 막 지지 구조체를 지지 랙에 배치시키는데 도움을 주고, 기계적 강도를 부가시켜 막 지지 구조체의 형태 및 위치를 유지시킨다. 도 4b는 막 지지 구조체(38-44)의 변형에 사용될 수 있는 프레임화된 망상을 포함하는 다공성 막 지지 구조체의 투시도를 제시한다. 이러한 변형에 있어서, 막 지지 구조체(150)는 망상 부위(152) 및 프레임 부위(154, 156)를 포함한다. 망상 부위(152)에 임의 망상 유형(즉, 철망, 페브릭, 망상 스크린, 천공된 금속 또는 팽창된 금속 시트)이 사용될 수 있다. 전형적으로, 다공성 막 지지 구조체에서의 개구는 0.25 내지 3인치 범위일 것이다. 도 4c는 막 지지 구조체(38-44)의 또 다른 변형에서 사용될 수 있는 실질적으로 수직 와이어의 플레임화된 세트의 투시도를 제시한다. 이러한 변형에 있어서, 막 지지 구조체(160)는 와이어 막 지지 구조체 부위(162) 및 프레임 부위(164, 166)를 포함한다. 와이어 막 지지 구조체 부위(162)는 실질적으로 공면이고 실질적으로 평행한 와이어(168)의 세트에 의해 형성된다. 전형적으로, 와이어 직경은 약 0.010 내지 약 0.125인치이며, 와이어들 사이의 간격은 약 0.25 내지 약 2.0인치이다. 비록 와이어에 대해 언급하였지만, 로드 또는 튜브도 또한 사용할 수 있으며, 원형 단면일 필요는 없다.
도 5a 및 5b에, 도 1의 막 지지 구조체의 평행 배열의 다른 예가 도시된다. 이러한 실시양태에서, 막 지지 구조체는 비평행 구성으로 배열된다. 도 5a는 인접한 막 지지 구조체 사이에 동일한 각도 간격을 이용하여 수직선 주위에 배열된 평면 막 지지 구조체(180)의 이용을 보여 주는 투시도이다. 도 5b는 도 5a의 일정 각도로 배열된 막 지지 구조체 상에 놓인 막 발생기(182)의 투시도를 제시한다. 막 발생기(182)는 평면 막 지지 구조체의 표면 상에 중합체 용융물을 도입하도록 배치된 개구(184)의 어레이를 포함한다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d에, 도 1의 막 지지 구조체에 사용된 평면 표면의 다른 예가 도시된다. 도 6a는 동심원적 실린더(190, 192, 194) 형태의 막 지지 구조체의 이용을 보여주는 투시도를 제시한다. 도 6b는 도 6a의 동심원적 실린더 상에 놓인 막 발생기(196)의 투시도를 제시한다. 막 발생기(196)는 실린더형 막 지지 구조체 상으로 중합체 용융물을 유입하기 위해 배치된 개구(198)의 어레이를 포함한다. 유사하게, 도 6c는 나선형 막 지지 구조체(200)의 투시도를 보여 주고, 도 6d는 나선형 막 지지 구조체(200) 상에 배치된 막 발생기(202)의 투시도를 보여 준다. 또한, 막 발생기(202)는 나선형 막 지지 구조체(200)의 표면 상에 중합체 용융물을 유입하기 위해 배치된 개구(204)의 어레이를 포함한다. 또한, 도 6a 내지 6d의 막 지지 구조체에서 불연속선 또는 갭이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다는 것을 인식하여야 한다.
본 발명의 번들 어셈블리의 다양한 구성요소는 어셈블리의 간략을 위해 사실상 모듈형인 것이 유리하다. 도 7a, 7b 및 7c에, 본 발명에 기술된 다양한 평면 막 지지 구조체 일부를 지지하는 지지 랙(210)의 투시도가 제시된다. 도 7a는 프레임화된 평평한 솔리드 판 막 지지 구조체(140)를 지지하고 있는 지지 랙(210)을 예시하고 있다. 도 7b는 프레임화된 망상 막 지지 구조체(150)를 지지하고 있는 지지 랙(210)을 예시하고 있다. 마지막으로, 도 7c는 프레임화된 와이어 막 지지 구조체(162)를 지지하고 있는 지지 랙(210)을 예시하고 있다. 지지 랙(210)은 프레임화된 솔리드 판 막 지지 구조체(140), 프레임화된 망상 막 지지 구조체(150), 및 프레임화된 와이어 막 지지 구조체(162)의 임의 바라는 조합물을 지지할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 전형적인 용도에 있어서, 랙(210)은 하나의 유형의 막 지지 구조체 만을 지지할 것이다.
또한, 복수의 막 발생기 및 막 지지 구조체의 어레이가 적층되어 중합체 용융물에 대해 더욱 긴 흐름 통로를 제공할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 도 8a 및 8b에, 랙 중의 막 발생기 및 막 지지 구조체가 적층되어 번들 어셈블리를 형성하는 투시도가 제시된다. 도 8a는 동일 유형의 막 지지 구조체의 열을 지지하고 있는 지지 랙 각각을 갖는 번들을 예시하고 있는 투시도이다. 번들(212)은 입구 막 발생기(214)를 포함한다. 입구 막 발생기(214)는 막 지지 구조체(216)의 어레이를 지지하고 있는 랙(210) 위에 위치하고 있다. 랙(210)은 상술된 막 발생기를 포함하는 중간 막 발생기(218) 위에 배치된다. 중간 막 발생기(218)는 막 지지 구조체(216)의 제 2 어레이를 지지하고 있는 랙(220) 위에 배치된다. 또한, 랙(220)은 중간 막 발생기(222) 위에 배치되며, 막 발생기(222)는 다시 랙(224) 위에 배치된다. 비록 본 발명의 예는 3개의 랙을 갖는 번들 어셈블리를 보여 주고 있지만, 임의 수의 지지 랙이 유용할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 더욱이, 이러한 예가 모두 동일 유형의 솔리드 판인 막 지지 구조체(216) 세트를 이용하고 있다고 할지라도, 다른 유형의 막 지지 구조체(즉, 솔리드, 망상 또는 와이어)의 조합도 사용할 수 있다. 도 8b는 상이한 유형의 막 지지 구조체를 이용하고 있는 막 지지 구조체의 각각의 랙(열)을 갖는 번들을 도시한 투시도이다. 이러한 변형에서, 번들(230)은 입구 막 발생기(214)를 포함한다. 입구 막 발생기(214)는 막 지지 구조체(232)의 어레이를 지지하고 있는 랙(210) 위에 위치하고 있다. 막 지지 구조체(232)는 프레임화된 평평한 솔리드 판 막 지지 구조체이다. 랙(210)은 상술된 막 발생기를 포함하는 중간 막 발생기(238) 위에 배치되어 있다. 중간 막 발생기(238)는 막 지지 구조체(242)의 제 2 어레이를 지지하고 있는 랙(240) 위에 배치된다. 막 지지 구조체(242)는 프레임화된 망상 막 지지 구조체이다. 또한, 랙(240)은 중간 막 발생기(248) 위에 배치되며, 막 발생기(248)는 다시 랙(244) 위에 배치된다. 랙(244)은 프레임화된 와이어 막 지지 구조체인 막 지지 구조체(246)의 제 3 어레이를 지지하고 있다.
비록, 상기 예 대부분이 3개의 막 발생기를 보여 주고 있다고 할지라도, 필요한 수는 다수의 요소에 좌우된다. 중간 막 발생기는 종종 연속 열에서 막 지지 구조체의 수를 변화시키는데 유용하다. 효과적인 공간 이용을 달성하기 위해, 막 지지 구조체의 열 내에 수평 간격은 액체의 용융물 점도(즉, 중합체 용융물)에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 점도가 반응기의 상부로부터 저부로 증가함에 따라, 최소 수평 간격은 인접하는 막 지지 구조체 사이에서 증가된다. 그 결과, 전형적으로 열 중의 막 지지 구조체의 수는 감소한다. 중간 막 발생기는 또한 예를들면 반응기 중심선 주위에서 90도 회전된 연속 열에 막 지지 구조체를 갖는 것과 같이 막 지지 구조체의 배향의 변화를 용이하게 한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 상술된 번들 어셈블리를 이용하는 중합 반응기가 제공된다. 도 9에서, 중합 반응기(250)는 번들 어셈블리(10) 및 수직으로 배치된 격납 용기(252)를 포함한다. 중합체 용융물 입구(254)는 수직으로 배치된 격납 용기(252)의 상부(256) 근처에 부착되며, 중합체 융융물 출구(258)는 외부 쉘(252)의 저부(260) 근처에 부착된다. 더욱이, 중합 반응기(250)는 또한 외부 쉘(252)에 부착된 증기 출구(262)를 포함한다. 마지막으로, 중합 반응기(250)는 상술된 바와 같이 중합체 용융물 입구로부터 중합체 용융물을 받아서 중합체 용융물을 중합체 용융물 출구로 전달하는 번들 어셈블리(10)를 포함한다. 중합 반응기(250)는 또한 중합체 용융물을 유체 상태로 유지하기 위한 가열기(도시되지 않음) 및 중합 반응기 내에서 압력을 감소시키기 위한 진공 펌프(도시되지 않음)를 포함한다. 진공 펌프는 전형적으로 증기 출구(262)를 통해 작동한다. 구체적으로, 번들 어셈블리(10)는 막 지지 구조체(272, 274, 276) 및 막 발생기(278, 280, 282)의 어레이를 포함한다. 이러한 실시양태의 또 다른 변형에서, 막 지지 구조체는 도 9에 도시된 바와 같은 막 지지 구조체(272, 274, 276)에 대한 적층 배열에 더하여, 또한 이를 대신하여 병렬로 배치될 수 있다. 마지막으로, 번들 어셈블리의 작동은 상술된 바와 동일하다.
막 지지 구조체는 중합체 용융물을 보유하도록 용기 중에 설치됨으로써 반응기 내의 액체 체류 시간 및 반응 조건에 대한 노출을 증가시킨다. 액체 체류 시간은 액체-증기 표면적의 증가 및 이것의 재생의 증진에 의해 달성된 부산물 유리 속도를 계속 증진시키도록 중합 동력학에 대한 충분한 시간을 제공하는 것이 필요하다. 이러한 디자인은 중합체를 이탈하는 증기에 대한 더욱 많은 자유 표면적을 제공할 뿐만 아니라, 더욱 많은 평행 흐름 통로를 제공하여 종래의 지붕-및-홈통 트레이에 비하여 막의 두께를 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 상술된 번들 어셈블리를 사용하여 중합체 용융물의 중합도를 증가시키는 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은 중합체 용융물을 충분한 온도 및 압력에서 번들 어셈블리로 유입시키는 것을 포함한다. 상기 번들 어셈블리의 상세한 것은 상기에서 기술된 바와 같다. 이 실시양태의 방법은 가장 높은 곳에 위치한 막 발생기 및 그 다음의 가장 높은 곳에 위치한 막 지지 구조체의 열을 중합체 용융물과 접촉시키는 것을 포함한다. 다음으로, 임의적으로 중간의 막 발생기 및 막 지지 구조체의 열이 중합체 용융물과 접촉한다. 마지막으로, 가장 낮은 곳에 위치한 막 지지 구조체의 열이 중합체 용융물과 접촉한다. 가장 낮은 곳에 위치한 막 지지 구조체의 열을 통과한 후에, 중합체 용융물은 번들 어셈블리로부터 흘러나간다. 번들 어셈블리에서 제거된 중합체 용융물은 유리하게도 중합체 용융물이 번들 어셈블리로 유입되었을 때보다 더 높은 중합도를 갖는다. 이 실시양태의 하나의 변형에서, 반응 온도는 약 250℃ 내지 약 320℃이고, 반응 압력은 약 0.2토르 내지 약 30토르이다.
본 발명의 실시양태가 기술되고 서술되었지만, 이러한 실시양태가 본 발명의 모든 가능한 형태를 기술하거나 서술한 것으로 생각되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 한정을 위한 용어라기보다는 서술을 위한 용어이고, 본 발명의 진의 및 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능하다는 것을 이해해야 한다.

Claims (29)

  1. 내부 구성요소의 번들 어셈블리를 포함하고, 중합체 용융물을 중합하기 위해 수직으로 배치된 중합 반응기용 번들 어셈블리로서,
    일정한 간극을 갖는 연속의 수평-이격된 수직 표면을 갖도록 배향된 하나 이상의 막 지지 구조체의 제 1 고정식 어레이(이때, 막 지지 구조체 각각은 수평면에 대하여 60도 이상의 각도로 위치하고, 막 지지 구조체 각각은 제 1 면 및 제 2 면을 갖는다); 및
    하나 이상의 막 지지 구조체의 제 1 고정식 어레이 위에 배치된 하나 이상의 고정식 막 발생기를 포함하고,
    반응기 내의 중합체 용융물의 흐름은 중력에 의해 작동되며,
    하나 이상의 고정식 막 발생기는 하나 이상의 막 지지 구조체의 제 1 어레이의 위에 완전히 배치되고,
    하나 이상의 막 발생기는 다음의 막 지지 구조체 위에 일렬로 배열된 하나 이상의 개구를 통해 중합체 용융물을 세분하여 하나 이상의 막 지지 구조체 상으로 흐르게 하고, 중합체 용융물이 하나 이상의 개구를 통해 흐르는 경우, 세분된 중합체 용융물의 제 1 부분은 다음의 막 지지 구조체의 제 1 면 상으로 흐르고, 세분된 중합체 용융물의 제 2 부분은 다음의 막 지지 구조체의 제 2 면 상으로 흐르도록 하는, 번들 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수직 표면들이 평행한 번들 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체 각각이 수평면에 대하여 80도 초과의 각도로 위치하며, 막 지지 구조체의 고정식 어레이가 하나 이상의 열을 형성하도록 배열되며, 각 열은 동일 고도로 배치된 수평-이격된 막 지지 구조체를 갖는 번들 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    동일 고도에서 위치하고 있는 수평-이격된 막 지지 구조체를 각각 갖는 수직으로 배열된 하나 이상의 부가적 열로 배열된 막 지지 구조체의 하나 이상의 부가적 고정식 어레이를 추가적으로 포함하며, 상기 부가적 어레이가 가장 낮은 고정식 어레이를 포함하여 번들 어셈블리가 중합체 용융물을 제 1 고정식 어레이로부터 가장 낮은 고정식 어레이로 흐르도록 조정된 번들 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 솔리드 판을 포함하는 번들 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 다공성 막 지지 구조체를 포함하는 번들 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 다공성 막 지지 구조체 각각이 철망, 페브릭, 망상 스크린, 천공된 금속 또는 팽창된 금속 시트로 구성된 번들 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    다공성 막 지지 구조체가 0.25 내지 3인치의 개구를 갖는 번들 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 수직이고 평행한 와이어, 로드 또는 튜브의 세트를 포함하는 번들 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 인접한 막 지지 구조체 사이의 수평으로 이격된 거리가, 일정 상태의 작동 동안 중합체 용융물이 번들 어셈블리를 통해 흐르는 경우, 세분되고 독립적인 중합체 융융물 스트림 각각이 각각의 막 지지 구조체 사이의 거리의 10% 이상의 두께를 갖도록 하는 거리인 번들 어셈블리.
  12. 제 1 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 수평으로 인접한 막 지지 구조체로부터 0.5 내지 10인치의 거리 만큼 분리되어 있는 번들 어셈블리.
  13. 제 1 항에 있어서,
    중합체 용융물 막 발생기가 막 발생기 바로 밑에 있는 막 지지 구조체의 어레이를 형성하는 막 지지 구조체 각각에 대해 하나 이상의 중합체 스트림을 생성하는 번들 어셈블리.
  14. 수직으로 배치된 격납 용기 내에 위치하는 제 1 항에 따른 번들 어셈블리를 포함하는 중합 반응기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 지지 구조체가 실린더 형태를 갖는 구조체, 나선 형태를 갖는 구조체 및 수직이지만 평행하지 않은 표면을 갖는 구조체로 구성되는 군으로부터 선택된 구성요소를 포함하는 번들 어셈블리.
  16. 중합체 용융물의 중합도를 증가시키는 방법으로서,
    a) 중합체 용융물이 번들 어셈블리를 통해 흐를 때, 중합체의 일부가 각각의 막 지지 구조체를 코팅하면서 각각의 막 지지 구조체 상에서 중력의 힘에 의해 아래로 흐르도록 간극을 갖는 연속의 수평-이격된 수직 표면을 갖도록 배향된 막 지지 구조체의 고정식 어레이, 및 중합체 용용물을 세분하고 막 지지 구조체 상으로 흐르도록 배치된, 막 지지 구조체의 어레이 위에 위치한 하나 이상의 고정식 막 발생기를 포함하는 번들 어셈블리에, 중합체 용융물의 중합을 위한 온도 및 압력에서 중합체 용융물을 유입하는 단계;
    b) 생성된 중합체 용융물의 자유 표면을 반응기의 대기에 노출시키는 단계; 및
    c) 상기 중합체 용융물을 상기 번들 어셈블리로부터 제거하되, 번들 어셈블리로부터 제거된 중합체 용융물이 중합체 용융물이 번들 어셈블리에 유입될 때 보다 더 높은 중합도를 갖는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    번들 어셈블리가 동일 고도에서 열을 형성하는 막 지지 구조체의 어레이의 배열을 추가로 포함하며, 막 지지 구조체의 열은 수직으로 배열되고, 모든 부가적인 열은 막 지지 구조체의 제 1 열 아래에 수직으로 배치되며, 가장 낮은 곳에 위치한 열을 제외하고는 하나 이상의 부가적인 열 중 각각의 열은 중력의 힘에 의해 수직으로 인접한 더 낮은 열로 중합체 용융물을 전달하도록 조정되는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    단계 c)를 실시하기 전에 막 지지 구조체의 하나 이상의 부가적인 열을 중합체 용융물과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    온도가 250℃ 내지 320℃인 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    압력이 0.2토르 내지 30토르인 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    막 지지 구조체 각각이 수평면에 대하여 60도 이상의 각도로 배치되는 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 솔리드 판을 포함하는 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 다공성 막 지지 구조체를 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 철망, 페브릭, 망상 스크린, 천공된 금속 또는 팽창된 금속 시트로 구성되는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    다공성 막 지지 구조체가 0.25인치 내지 3인치의 개구를 갖는 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 어레이 중 막 지지 구조체 각각이 수직이고 평행한 와이어, 로드 또는 튜브의 세트를 포함하는 방법.
  27. 중합체 용융물을 중합하기 위해 수직으로 배치된 중력 흐름에 의해 작동되는 중합 반응기용 번들 어셈블리로서,
    일정한 간극을 갖는 연속의 수직 표면을 갖도록 배향된 막 지지 구조체의 제 1 고정식 열; 및
    상기 중합체 용용물을 세분하고 막 지지 구조체 상으로 흐르게 하는, 막 지지 구조체의 상기 제 1 고정식 열 위에 위치한 하나 이상의 고정식 막 발생기를 포함하며,
    상기 막 지지 구조체의 제 1 고정식 열이, 막 발생기에 대하여, 중합체 용융물이 임의의 막 지지 구조체와 접촉할 때 세분된 중합체 용융물의 제 1 부분이 중력의 힘에 의해 막 지지 구조체 각각의 제 1 면 상으로 흐르고 중합체 용융물의 제 2 부분이 중력의 힘에 의해 막 지지 구조체 각각의 제 2 면 상으로 흐르도록 중합체 용융물이 중력의 힘에 의해 아래 방향으로 흐르도록 위치하는 번들 어셈블리.
  28. 제 27 항에 있어서,
    제 1 면 및 제 2 면을 각각 갖는 막 지지 구조체의 하나 이상의 부가적인 고정식 열; 및
    번들 어셈블리가 중합체 용융물이 제 1 고정식 열로부터, 존재하는 경우 임의의 중간 고정식 열로 및 가장 낮은 곳에 위치하는 고정식 열로 흐르도록 조정된, 각각의 부가적인 열 위에 위치한 하나 이상의 부가적 막 발생기
    를 추가적으로 포함하는 번들 어셈블리.
  29. 제 27 항에 있어서,
    막 지지 구조체의 열 중 막 지지 구조체 각각이 수평면에 대해 60도 초과의 각도로 위치하는 번들 어셈블리.
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