KR20030068172A - 재순환을 통한 제조 방법으로의 성분 도입 - Google Patents

재순환을 통한 제조 방법으로의 성분 도입 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 유입부 및 유출부를 갖되, 상기 유입부가 공정 유체와 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계; (b) 재순환 루프를 통하여 (a) 단계의 공정 유체의 적어도 일부를 재순환 시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 공정 유체는 재순환 유체임); (c) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 (b) 단계의 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및 (d) (c) 단계의 압력 감소 수단에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프 내로 성분을 공급하여, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 단계를 포함하는, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 방법에 관한 것이다.

Description

재순환을 통한 제조 방법으로의 성분 도입{COMPONENT INTRODUCTION INTO MANUFACTURING PROCESS THROUGH RECIRCULATION}
관련출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2000.12. 7일에 제출된 미국 출원 제60/254,040호에 의한 우선권을 주장하며, 본 명세서는 모든 목적을 위해 기초 출원 전체를 참고로 인용한다.
폴리에스테르 제조 방법의 주목적은, 완전하게 또는 가능한한 완전에 가깝게, 반응기 내의 디카르복시산을 단량체, 올리고머 및 궁극적으로는 중합체로 반응시키거나 전환시키는 것이다. 또한 고체 이산 반응물을 직접적으로 고온 반응 혼합물에 연속 주입하면, 디하이드록시 증기가 상대적 저온의 이산 표면에 응축되어 고체 반응물이 점착성(tacky)으로 되고, 따라서 효율적인 폴리에스테르 형성을 저해한다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그러므로, 최상의 효율이라는 목적을 유지하기 위한 노력에서, 통상적인 폴리에스테르 방법은 고체 디카르복실산 반응물을 반응기에 주입하기 전에 예비혼합하기 위하여 대형 페이스트(paste) 탱크를 종종 이용한다. 예를 들면, 미국 특허 제3,644,483호는 부가적인 페이스트 탱크를 이용하는 것을 개시하고 있다.
페이스트 탱크의 사용은 효율적인 반면에, 폴리에스테르 제조 시설을 적절하게 설치하고 운전하기 위한 공간 뿐만 아니라 비용을 증가시킨다. 또한, 폴리에스테르 제조 사업의 경쟁이 심화됨에 따라, 대체적인 저비용 제조 방법 및 장치가 매우 필요하게 되었다. 다양한 방법 및 장치가 개발되었으나, 이들 시스템들은 신속하게 건설 또는 설치될 수 없는 상대적으로 여전히 복잡하고 비용이 드는 설계를 포함하고 있다. 상기 설계들은 적절한 유지 및 운전을 위해 통상적으로 더욱 높은 비용의 전문가를 요구한다.
따라서, 테레프탈산 및 기타 고체 디카르복시산과 같은 반응물을 폴리에스테르 반응 혼합물 내로 도입하기 위한 더욱 간편하고 효율적이고 경제적인 방법에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명은 제조 방법에 관한 것이며 더욱 상세하게는 재순환 루프를 이용하여 제조 방법으로 하나 이상의 성분을 도입하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 재순환 루프의 제 1 실시 태양을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 파이프 반응기 시스템과 관련하여 사용되는 본 발명에 따른 재순환 루프의 2개의 추가적인 실시 태양을 도시한 것이다.
도 4는 재순환 루프의 유입부 및 유출부가 제 1 연속반응(CSTR) 에스테르화 반응기와 유체 연통되는 본 발명의 하나의 실시 태양을 나타낸 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 하기 상세한 설명 및 실시예를 참조하면 더욱 쉽게 이해될 수 있다. 본 발명은, 특정한 구성성분 및/또는 조건이 당연히 변화할 수 있으므로 하기의 특정한 실시 태양 및 방법들에 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어는 본 발명의 구체적인 실시 태양들을 설명하기 위한 것이며 어떤 방식으로도 제한하기 위한 것은 아니다.
명세서 및 청구범위에 사용된 단수 형태의 용어는 문맥 상에서 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 복수형을 포함한다. 예를 들면, 단수형의 구성성분을 언급하더라도 복수형의 구성성분을 포함하도록 의도된다.
범위는 "약" 또는 "대략" 하나의 특정한 값 이상 및/또는 "약" 또는 "대략"다른 하나의 특정한 값 이하로 표시될 수 있다.
그러한 하나의 범위가 표시되었을 때, 다른 실시 태양은 하나의 특정한 값 이상 및/또는 다른 특정한 값 이하를 포함한다. 유사하게, "약" 또는 "대략"을 사용하여 값이 근사치로 표시되었을 때, 특정한 값은 다른 실시 태양을 형성한다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서 전체를 통하여, 문헌이 인용되는 경우, 그 전체의 개시 내용은 본 발명의 관련 기술 분야를 더욱 충분하게 기술하기 위해 본 발명에 참고로 인용된다.
명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, "잔기(residue)"는 특정한 반응 기구 또는 수반되는 포뮬레이션 또는 화학적 생성물에 있어서 화학 종의 생성물의 부분(moiety)을 의미하는 것으로서, 그 부분이 화학 종으로부터 실제 얻어진 것인지는 관계가 없다. 따라서, 예를 들면, 폴리에스테르에서 에틸렌 글리콜 잔기는, 에틸렌글리콜이 폴리에스테르를 제조하기 위하여 사용되는지 여부에 관계없이, 폴리에스테르 내의 하나 이상의 -OCH2CH2O- 반복 단위를 의미한다. 유사하게, 폴리에스테르의 세박산 잔기는, 그 잔기가 폴리에스테르를 얻기 위하여 세박산 또는 그의 에스테르를 반응시켜 얻어졌는지 여부에 관계없이, 폴리에스테르에서 하나 이상의 -CO(CH2)8CO- 부분을 의미한다.
본 발명의 방법 및 장치는 임의의 잘 알려진 제조 방법과 관련하여 사용될 수 있다. 그 때문에, 본 명세서에 인용된 "제조 방법"은 음식, 음식 첨가제, 음식포장물, 약품, 농약, 화장품, 플라스틱, 중합체, 섬유 등의 생산과 관련하여 제한없이 임의의 방법, 화합물 또는 기타를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 유기 및/또는 무기 화학 반응들에 관한 것도 또한 제조 방법을 위한 본 발명의 범위 내에 있다.
예를 들면, 본 발명은 에스테르화 또는 중축합 공정과 같은 플라스틱 기술 및 그 제조 분야의 당업자에게 잘 알려진 중합 방법과 관련하여 사용될 수 있다. 따라서, 하나의 실시 태양에서, 본 발명은 공지의 폴리에스테르 제조 방법과 관련하여 사용될 때 매우 유용하다.
따라서, 본 발명에 따른 적절한 제조 방법은 하나 이상의 분리된 별도의 및/또는 통합된 공정 구성을 포함할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 제조 방법은 하나 이상의 반응기를 포함할 수 있거나, 다른 실시 태양에서는 2개 이상의 반응기가 직렬, 병렬 또는 그의 조합으로 배치된 반응기 트레인 또는 시스템을 포함할 수도 있다. 마찬가지로, 다른 실시 태양에서, 본 발명에 따른 제조 방법은 혼합 탱크 시스템, 페이스트 탱크 시스템, 혼합 및 공급 탱크 시스템, 워터 칼럼, 흡착 시스템, 증류탑 및 그의 조합과 같은 하나 이상의 부가적인 공정 구성을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "폴리에스테르 제조 방법" 또는 "폴리에스테르 방법"은 에스테르화 방법, 에스테르 교환 방법 또는 중축합 방법을 의미한다. 다르게는, 본 발명에 따른 폴리에스테르 제조 방법은 (1) 에스테르화 방법 및/또는 에스테르 교환 방법; 및 (2) 중축합 방법의 조합을 또한 포함할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 제조 방법은 폴리에스테르 단량체, 폴리에스테르 올리고머 및/또는 폴리에스테르 중합체 형성을 위한 임의의 알려진 방법이 될 수 있다.
따라서, 본 명세서의 "폴리에스테르"는, 폴리에테르에스테르, 폴리에스테르아미드 및 폴리에테르에스테르아미드에 제한되지는 않으나 이를 포함하는, 임의의 알려진 폴리에스테르 유도체를 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 단순화를 위하여, 명세서 및 청구범위에서, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리에스테르아미드 및 폴리에테르에스테르아미드 용어는 상호 교환적으로 사용될 수 있으며 통상적으로 폴리에스테르로 명명될 수 있으나, 특정 폴리에스테르 종은 출발 물질, 즉 폴리에스테르 전구체 반응물 및/또는 구성성분에 의존한다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "에스테르화 제조 방법" 또는 "에스테르화 반응"이라는 용어는, 디카르복시산과 같은 산 기능기를 갖는 반응물을 알콜과 축합하여 폴리에스테르 단량체를 제조하는 방법을 의미한다. 유사하게, 본 명세서에서, 에스테르 교환 방법 또는 에스테르 교환 반응은 메틸 말단기와 같은 알킬 말단기를 갖는 반응물을 반응시켜 폴리에스테르 단량체를 제조하는 방법을 의미한다. 그러므로, 단순화를 위하여, 명세서 및 청구범위에서, 에스테르화 및 에스테르 교환이라는 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있고 통상적으로는 에스테르화로 명명되지만, 에스테르화 또는 에스테르 교환은 출발 물질에 의존한다는 것이 이해되어야 한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법은 두 개 이상의 분리된 및/또는 통합된 공정 특징을 포함할 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 통합된 공정 특징을 포함하는 에스테르화 또는 에스테르 교환 방법은 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들면, 하나의 실시 태양에서, 에스테르화 방법은 하나의 에스테르화 반응기를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시 태양에서, 에스테르화 방법이 직렬, 병렬 또는 그의 조합으로 배치된 에스테르화 반응기 시스템 또는 트레인을 포함할 수 있다. 그러므로, 다른 실시 태양에서, 에스테르화 방법은 2개 이상의 에스테르화 반응기를 포함할 수 있고, 이들의 모든 반응기는 서로 유체 연통하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서, "중축합"이라는 용어는 올리고머 및/또는 중합체를 형성하는 임의의 알려진 방법을 의미한다. 예를 들면, 하나의 실시 태양에서, 본 발명에 따른 중축합 방법은 폴리에스테르 올리고머 및/또는 폴리에스테르 중합체 형성을 위한 방법이다.
또한, 상기 에스테르화 방법과 유사하게, 중축합 방법은 하나 이상의 분리된 및/또는 통합된 공정 특징을 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시 태양에서, 중축합 방법은 하나의 중축합 반응기를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시 태양에서, 중축합 공정은 두개 이상의 중축합 반응기가 직렬, 병렬 또는 그의 조합으로 배치된 시스템 또는 트레인을 포함할 수 있다. 그러므로, 제 2 실시 태양에서, 본 발명의 중축합 공정은 2개 이상의 중축합 반응기를 포함할 수 있고, 이들의 모든 반응기는 서로 유체 연통을 하는 것이 바람직하다. 또하나의 실시 태양에 있어서, 중축합 방법은 마무리 반응기(finisher) 또는 중합체 반응기와 유체 연통을 하는 제 1 프리폴리머 또는 올리고머 중축합 반응기를 포함한다.
따라서, 본 명세서에서, "프리폴리머 반응기" 또는 "올리고머 반응기"라는 용어는 제 1 중축합 반응기를 의미한다. 요구되는 것은 아니지만, 프리폴리머 반응기는 통상적으로 진공상태로 유지된다. 당업자는 프리폴리머 반응기가, 제한없이, 프리폴리머의 쇄를 약 1 내지 5의 공급 길이(feed length)로부터 약 4 내지 30의 출구 길이(outlet length)로 초기에 성장시키는데 자주 사용된다는 것을 이해할 것이다.
상기 내용과 관련하여, 본 명세서의 "마무리 반응기(finisher reactor)" 또는 "중합체 반응기"라는 용어는 중축합 반응 시스템의 최종 용융 단계(last melt phase)를 의미한다. 또한, 요구되는 것은 아니지만, 제 2 중축합 또는 마무리 반응기는 종종 진공으로 유지된다. 또한, 당업자는 마무리 반응기가 중합체 쇄를 바람직한 마감 길이로 성장시키는데 통상적으로 사용된다는 것을 이해할 것이다.
"반응기"라는 용어는, 본 명세서에서, 제조 방법에서 사용하기 적절한 임의의 공지된 반응기를 의미한다. 상기와 같이, 본 발명의 방법 및 장치에 사용하기에 적절한 반응기는, 임의의 제조 방법에서 반응기 내부 용적의 적어도 일부가 하나 이상의 반응 유체 및/또는 공정 유체에 의해 채워지도록 설계된 반응기이다.
본 발명의 방법에 사용되는 적절한 반응기의 예로는, 제한되는 것은 아니나, 2000.12.7에 출원된 미국 가출원 제60/254,040호 및 2001.12.7에 출원된 "파이프 반응기를 이용한 저비용 폴리에스테르 제조 방법"으로 명명된 미국 출원에 개시된 것과 같은 파이프 반응기가 있으며, 상기 출원들의 전체 내용은 모든 목적을 위하여 본 명세서에 참조된다. 다른 실시 태양에 있어서, 본 발명의 방법 및 장치들은연속 교반 탱크 반응기, 반응성 증류탑, 교반 파이프 반응기, 열 사이폰(siphon) 반응기, 강제 재순환 반응기, 살수(trickle) 층 반응기, 및 제조 방법에 사용되는 알려진 임의의 다른 반응기 또는 반응기 메카니즘과 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 하나 이상의 반응기를 연속식, 뱃치식, 세미-뱃치식(semi-batchwise) 제조 방법에 사용하기 위하여 배치하는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것이 또한 이해되어야 한다.
본 명세서에서와 같이, "반응 유체" 또는 "공정 유체"라는 용어는 임의의 제조 방법에서 존재하는 하나 이상의 유체를 의미한다. 정의에 의하여, 반응 유체 및/또는 공정 유체는 하나 이상의 액체 및/또는 가스를 포함한다. 따라서, 하나 이상의 액체 및/또는 가스는 반응물 또는, 다르게는, 불활성 성분이 될 수 있다. 반응 유체 및/또는 공정 유체가 또한 하나 이상의 고체 성분을 선택적으로 포함할 수 있는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 상기 실시 태양에 따르면, 하나 이상의 고체 성분은 완전히 용해되어 균일한 혼합물을 제공하거나 또는 다르게는, 반응 유체 및/또는 공정 유체는 슬러리, 분산액 및/또는 현탁액이 될 수 있다. 또다른 실시 태양에 있어서, 반응 유체 및/또는 공정 유체는 하기와 같이 정의된 반응 혼합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에서와 같이, "반응 혼합물"은 제조 방법 내에 존재하는 둘 이상의 구성성분의 혼합물을 의미한다. 하나의 실시 태양에서, 반응 혼합물은 폴리에스테르 전구체 반응물과 같은 하나 이상의 반응물을 포함한다. 다른 실시 태양에서, 반응 혼합물은 폴리에스테르 반응 생성물과 같은 하나 이상의 반응 생성물을 포함한다. 또다른 실시 태양에 있어서, 반응 혼합물은 하나 이상의 반응물 및 하나 이상의 반응 생성물을 포함한다.
"폴리에스테르 공정 반응 혼합물"은, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 둘 이상의 폴리에스테르 공정 성분을 포함한다. 하나의 실시 태양에 있어서, 폴리에스테르 공정 반응 혼합물은 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 전구체 반응물 및 하나 이상의 폴리에스테르 반응 생성물을 포함한다. 한가지 측면에서, 본 발명은 반응물 및/또는 기타 성분을 폴리에스테르 반응 생성물로 변환시키기 위한 공지의 방법 및 장치와 함께 사용할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 방법은 임의의 폴리에스테르 반응 생성물의 형성에 적용가능하다.
상기와 같이, 하나의 실시 태양에서, 폴리에스테르 공정 반응 혼합물은 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 전구체 반응물을 포함한다. 본 발명에 따르면, "제 1 폴르에스테르 전구체 반응물"은 본 명세서에 기재된 폴리에스테르 공정에 사용하기 적합한 하나 이상의 디하이드록시 화합물을 포함한다. 전구체로 명명되는 것은 그것이 폴리에스테르를 생산하기 위하여 사용되는 반응물이기 때문이다. 통상적으로, 제 1 폴리에스테르 전구체 반응물은 유체 또는, 다르게는, 가열된 증기이지만, 제 1 반응물이 고체 디하이드록시 화합물인 것도 또한 본 발명의 범위에 속한다. 하나의 실시 태양에서, 제 1 폴리에스테르 전구체 반응물은 바람직하게는 에틸렌 글리콜을 포함한다.
상기와 같이, 폴리에스테르 공정 반응 혼합물은 하나 이상의 폴리에스테르 반응 생성물을 또한 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 "폴리에스테르 반응 생성물"은 임의의 폴리에스테르 단량체, 폴리에스테르 올리고머, 임의의 폴리에스테르 단일중합체 또는 하나 이상의 디카르복시산 잔기 및 하나 이상의 디하이드록시 잔기를 포함하는 폴리에스테르 공중합체를 의미한다.
또한, 또다른 실시 태양에 있어서, 폴리에스테르 공정 반응 생성물은 소량의 3-기능성, 4-기능성 또는 기타 다기능성 공단량체, 가교제, 및/또는 분지화제, 예컨대 트리멜리틱 앤하이드라이드, 트리메틸롤프로판, 피로멜리틱 디앤하이드라이드, 펜타에리트리톨 및 해당 기술분야에서 일반적으로 알려진 기타 폴리에스테르 형성 폴리산 또는 폴리올을 포함할 수 있다. 또한, 요구되는 것은 아니지만, 폴리에스테르 공정 반응 생성물은 폴리에스테르 제조 방법에서 일반적으로 사용되는 부가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제들은 제한없이, 촉매, 착색제, 토너, 안료, 카본 블랙, 유리 섬유, 충전제, 충격 개질제, 항산화제, 안정제, 방염제, 재가열 보조제, 아세트알데히드 환원 화합물, 산소 제거 화합물, 다기능성 분지화제, 다기능성 가교제, 공단량체, 하이드록시카르복시산, 자외선 흡수 화합물, 장애(barrier) 개선 첨가제, 예를 들면 소판형 입자 등을 포함할 수 있다.
또한, 또다른 실시 태양에 있어서, 폴리에스테르 공정 반응 생성물은 제한없이, 100몰% 디카르복시산 및 100 몰% 디하이드록시 기준으로, 하나 이상의 다른 디카르복시산 약 50몰% 이하 및 하나 이상의 디하이드록시 화합물 약 50 몰% 이하의 양으로 공단량체 잔기를 포함하는 폴리에스테르 잔기를 더 포함할 수 있다. 특정한 실시 태양에서, 약 25몰% 이하 또는 약 15몰% 이하의 디카르복시산 성분, 디하이드록시 성분 또는 각각의 공단량체 변형이 바람직할 수 있다.
본 발명에서 사용하기 적절한 디카르복시산은, 바람직하게는 8 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 방향족 디카르복시산, 바람직하게는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 다카르복시산 또는 바람직하게는 8 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 사이클로지방족(cycloaliphatic) 디카르복시산을 포함한다. 특히, 디카르복시산의 적절한 예는 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 사이클로헥산 디아세트산, 디페닐-4,4'-디카르복시산, 디페닐-3,4'-디카르복시산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 세박산 및 그의 혼합물 등을 포함한다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 적절한 디하이드록시 화합물은 바람직하게는 6 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 사이클로지방족 디올 또는 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디올을 포함한다. 상기 디올의 특정한 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산-디메탄올, 프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올, 펜탄-1,5-디올, 헥산-1,6-디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸펜탄디올-(2,4), 2-메틸펜탄디올-(1,4), 2,2,4-트리메틸펜탄-디올-(1,3), 2-에틸헥산디올-(1,3), 2,2-디에틸프로판-디올-(1,3), 헥산디올-(1,3), 1,4-디-(하이드록시에톡시)-벤젠, 2,2-비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-프로판, 2,4-디하이드록시-1,1,3,3-테트라메틸사이클로부탄디올, 2,2-비스-(3-하이드록시에톡시페닐)-프로판, 2,2-비스-(4-하이드록시프로폭시페닐)-프로판, 이소소비드, 하이드로퀴논 및 그들의 혼합물 등을 포함한다.
적절한 디카르복시산 공단량체는 제한없이, 방향족 디카르복시산, 지방족 디카르복시산, 지방족 또는 방향족 디카르복시산의 에스테르, 지방족 또는 방향족 디카르복시 에스테르의 무수물 및 그들의 혼합물을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 적절한 디카르복시산 공단량체는, 바람직하게는 8 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 방향족 디카르복시산, 바람직하게는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복시산 또는 8 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 사이클로지방족 디카르복시산을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 적절한 디카르복시산 공단량체의 더욱 특정한 예는 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복시산, 사이클로헥산 디카르복시산, 사이클로헥산 디아세트산, 디페닐-4,4'-디카르복시산, 디페닐-3,4'-디카르복시산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 세박산 및 그들의 혼합물을 포함한다.
적절한 디하이드록시 공단량체는 제한 없이, 지방족 또는 방향족 디하이드록시 화합물 및 그들의 혼합물을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 적절한 디하이드록시 공단량체는, 바람직하게는 6 내지 20 개의 탄소원자를 갖는 사이클로지방족 디올, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소원자를 갖는 지방족 디올을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 디올 공단량체의 더욱 특정한 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산-디메탄올, 프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올, 펜탄-1,5-디올, 헥산-1,6-디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸펜탄디올-(2,4), 2-메틸펜탄디올-(1,4), 2,2,4-트리메틸판탄-디올-(1,3), 2-에틸헥산디올-(1,3), 2,2-비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-프로판, 2,4-디하이드록시-1,1,3,3-테트라메틸-사이클로부탄, 2,2,4,4-테트라메틸사이클로부탄디올, 2,2-비스-(3-하이드록시에톡시페닐)-프로판, 2,2-비스-(4-하이드록시프로폭시페닐)-프로판, 이소소비드, 하이드로퀴논, BDS-(2,2-(술포닐비스)-4,1-페닐에네옥시)-비스(에탄올) 및 그들의 혼합물 등을 포함한다.
본 발명의 방법 및 장치는 반응 유체 및/또는 공정 유체에 하나 이상의 성분의 도입을 필요로 하는 임의의 제조 방법에 적용가능하지만, 폴리에스테르 제조 방법에 특히 유용하다. 따라서, 바람직한 폴리에스테르 제조 방법은 PET의 단독 및 공중합체, PETG(CHDM 공단량체로 개질된 PET), 완전 방향족 또는 액체 결정 폴리에스테르, 생분해성 폴리에스테르, 예를 들면 부탄디올, 테레프탈산 및 아디프산을 포함하는 것, 폴리(사이클로헥산-디메틸렌테레프탈레이트) 단독중합체 및 공중합체, CHDM 및 디메틸 사이클로헥산디카르복실레이트의 단독중합체 및 공중합체, 지방족-방향족 공중합 에스테르 및 그들의 혼합물 제조 방법을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서, "제 2 폴리에스테르 반응물"은 재순환 루프를 통해 폴리에스테르 공정 반응 혼합물로 도입되는 폴리에스테르 전구체 반응물을 의미한다. 제 2 폴리에스테르 반응물은 바람직하게는 고체 폴리에스테르 전구체 반응물, 통상적으로는 고체 디카르복시산을 의미한다. 그러나, 다른 실시 태양에 있어서, 제 2 폴리에스테르 반응물은 유체일 수 있다. 그것은 폴리에스테르를 제조하기 위한 반응물로 사용된다는 점에서 전구체로 명명된다. 따라서, 제 2 폴리에스테르 전구체 반응물은 상기 임의의 하나 이상의 디카르복시산일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 하나의 실시 태양에서, 제 2 폴리에스테르 반응물은 바람직하게는 고체 테레프탈산이다.
본 명세서에서, "성분"은 임의의 반응물, 불활성 유체 또는 고체 첨가제, 공단량체, 촉매, 착색제, 안료, 토너, 섬유, 유리, 충전제, 개질제, 예를 들면 점도, 융점 또는 증기압 개질제, 항산화제, 안정제, 방염제, 재가열 보조제, 아세트알데히드 환원제, 산소 제거제, 다기능 가교제 및/또는 다기능 분지화제, 예를 들면 상기에 기재된 것들, 자외선 흡수제, 장애 개선 첨가제 및 피닝(pinning)제(필름 압출에서 자기적 특성을 부가하기 위한 것) 등을 의미한다. 따라서, "성분"은 본 제조 방법에서 사용되는 것으로 알려진 임의의 고체, 액체 또는 가스 물질을 의미한다.
당업자는 반응 조건(온도, 압력, 유량 등) 및 반응기에 충전된 물질 또는 기타 공정 구성들(반응물, 공-반응물, 공단량체, 첨가제, 촉매, 성분 등)은 비슷한 제조 방법에 대한 종래 기술의 것과 같다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 상기 조건들의 최적화는 쉽게 얻을 수 있거나 또는 그렇지 않으면 통상의 실험을 통해 얻을 수 있는 것이라는 것을 이해하여야 한다.
상기와 같이, 본 발명은 하나 이상의 성분을 제조 방법의 반응 유체 및/또는 공정 유체에 도입하기 위한 방법을 제공한다. 특히, 본 발명의 방법은 상기 제조 방법과 관련하여 재순환 루프를 사용하는 것에 관한 것이다.
따라서, 제 1 실시 태양으로서 본 발명은 (a) 유입부 및 유출부를 갖되, 상기 유입부가 공정 유체와 유체 연통하는 재순환 루프를 제공하는 단계; (b) 재순환 루프를 통하여 (a) 단계의 공정 유체의 적어도 일부를 재순환 시키는 단계로서 재순환 루프를 통해 흐르는 공정 유체가 재순환 유체인 단계; (c) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 (b) 단계의 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및 (d) (c) 단계의 압력 감소 장치에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프 내로 성분을 공급하여, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 단계를 포함하는, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 방법을 제공한다.
제 2 실시 태양으로서 본 발명은 (a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워지는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계; (b) 유입부 및 유출부를 구비하되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계; (c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임); 및 (d) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는 단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물에 도입하는 방법을 제공한다.
제 3 실시 태양으로서, 본 발명은 (a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워지는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계; (b) 유입부 및 유출부를 구비하되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계; (c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는단계(재순환 루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임) (d) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및 (e) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 압력 감소 수단에서 또는 그에 인접한 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는 단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물로 도입하는 방법을 제공한다.
본 명세서에서"재순환 루프"는 임의의 제조 방법 내에 포함된 반응 유체 및/또는 공정 유체의 적어도 일부를 재순환시키는 임의의 수단으로서, 유입부 및 유출부를 더 포함하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 범위는 하나의 재순환 루프의 사용에 제한되지 않으며, 직렬, 병렬 또는 이들의 조합으로 된 둘 이상의 재순환 루프와 같은 실시 태양을 포함한다.
따라서, 재순환 루프의 유입부가 제조 방법의 하나 이상의 위치 및/또는 공정 구성과 유체 연통될 수 있는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기에서와 같이, 본 발명에 따른 적절한 제조 방법은 하나 이상의 분리되고 구별된 및/또는 통합된 공정 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제조 방법은 하나 이상의 반응기를 포함할 수 있다. 다른 실시 태양에서는, 둘 이상의 반응기가 직렬, 병렬 또는 그 조합으로 배치된 반응기 트레인 또는 시스템을 포함할 수도 있다.
그러므로, 하나의 실시 태양에서, 재순환 루프의 유입부는 하나 이상의 반응기의 내부 용적과 유체 연통한다. 특히, 하나의 실시 태양에서, 폴리에스테르 제조방법에서 재순환 루프의 유입부가 제 1 에스테르화 반응기, 제 2 에스테르화 반응기, 프리폴리머 반응기 및 마무리 반응기 중 하나 이상과 유체 연통할 수 있다. 또다른 실시 태양에 있어서, 재순환 루프의 유입부는 임의의 2개의 반응기 또는 기타 공정 구성의 중간에 있는 임의의 하나 이상의 지점과 유체 연통할 수 있다.
예를 들면, 하나의 실시 태양에서 반응 유체는 중축합 반응기로부터 재순환 루프로 도입된다. 또다른 실시 태양에서, 반응 유체는 에스테르화 반응기로부터 재순환 루프 내로 도입된다. 또다른 실시 태양에서, 반응 유체는 에스테르화 반응기 및 중축합 반응기로부터 재순환 루프 내로 도입된다. 그러므로, 상기 실시 태양에서, 재순환 루프로의 유입은 에스테르화 반응기로부터 또는 단지 그로부터만 이루어지는 것은 아니다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법은 혼합 탱크 시스템, 페이스트 탱크 시스템, 혼합 및 공급 탱크 시스템, 워터 칼럼, 흡착 시스템 및 증류탑 등과 같은 하나 이상의 부가적인 구성을 더 포함할 수 있다. 그러므로, 재순환 루프의 유입부가 상기 하나 이상의 임의의 부가적인 공정 구성과 유체 연통하는 것은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들면, 하나의 실시 태양에서, 재순환 루프의 유입부는 혼합 탱크 시스템과 유체 연통한다. 따라서, 유입부가 하나 이상의 반응 유체 및/또는 공정 유체와 유체 연통한다면, 재순환 루프의 유입부는 제조 방법의 임의의 국면(aspect) 또는 구성과 유체 연통할 수 있다.
유입부의 가능한 형상 및/또는 공간적 배열과 유사하게, 재순환 루프의 유출부도 제조 방법 상의 하나 이상의 임의의 지점과 유체 연통을 할 수 있다. 그러므로, 폴리에스테르 제조 방법에서, 하나의 실시 태양으로, 유입부는 제 1 에스테르화 반응기, 제 2 에스테르화 반응기, 프리폴리머 반응기 및 마무리 반응기 중 하나 이상과 유체 연통이 가능하다. 또다른 실시 태양에서, 재순환 루프의 유입부는 임의의 2개의 반응기 또는 기타 공정 구성 중간의 임의의 하나 이상의 지점과 유체 연통할 수 있다. 또한, 또다른 실시 태양에서, 재순환 루프의 유입부는 본 명세서에 기재된 하나 이상의 부가적인 공정 구성과 유체 연통할 수 있다. 그러므로, 하나의 실시 태양에서, 유입부는 혼합 탱크 시스템과 유체 연통할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 태양에 따르면, 하나의 실시 태양에서, 재순환 유체는 재순환 루프를 빠져 나와서, 재순환 유체가 반응 공정으로부터 최초로 빠져나간 동일한 지점에서 제조 공정에 재유입된다. 다르게는, 재순환 유체는 재순환 루프를 빠져 나올수 있고, 유입부 내지 재순환 루프의 업스트림 및/또는 다운스트림의 임의의 지점에서 제조 공정에 재유입된다. 따라서, 당업자는 특정 공정 조건, 즉 유입부 및 유출부 위치를 단지 통상의 실험에 의해 특정한 제조 방법에 따라 최적화 시킬 수 있다는 사실을 이해할 것이다.
상기 기재 및 청구범위와 같이, 본 명세서에서, 재순환 루프를 통해 흐르는 하나 이상의 반응 유체 및/또는 공정 유체는 "재순환 유체"로 명명된다.
재순환 루프는 바람직하게는 그 내부를 흐르는 재순환 유체의 압력 및/또는 속도를 증가시키는 수단을 포함한다. 압력 증가 수단은 재순환 루프의 유입부 및 유출부의 중간 지점에 위치한다. 본 발명에 재순환 유체의 압력 및/또는 속도를 증가시키기 위한 임의의 공지된 수단이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 바람직한 실시 태양에서, 압력 증가 수단은 재순환 펌프이다.
본 발명에 따르면, 재순환 펌프는 해당 기술에서 공지된 임의의 펌프일 수 있으며, 그 비제한적인 예는 인라인 수직 원심 펌프와 같은 원심 펌프, 양변위 펌프, 파워 피스톤, 스크류 펌프, 예를 들면 더블 엔디드, 싱글 엔디드, 타임드 및/또는 언타임드, 로터리 펌프, 예를 들면 다중 로터리 스크류, 원주형 피스톤, 로어(lore), 로터리 밸브 및/또는 탄력성 부재, 제트 펌프, 예를 들면 싱글 노즐 또는 다중 노즐 에덕터(eductor) 또는 엘보우 펌프를 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 적절한 유효 흡입 수두(NPSH)를 얻기 위하여 유입부 수평면 아래에 수직으로 위치한 인라인 원심 펌프가 바람직하다.
재순환 유체가 유입부를 통과하고 재순환 펌프가 압력을 증가시키기 시작하면, 재순환 펌프의 다운스트림 지점에서 적어도 순간적으로 재순환 유체의 압력을 감소시키는 것이 바람직하다. 압력을 감소시키는 장점은 고체 폴리에스테르 전구체 반응물과 같은 다른 성분이 재순환 루프로 쉽게 향하게 할 수 있도록 하는 점이다.
재순환 유체의 압력은 유체 라인에서 압력을 감소시키는 임의의 알려진 수단을 사용하여 감소시킬 수 있다. 다른 실시 태양에서, 재순환 유체의 압력은 에덕터, 사이폰, 배기 장치, 벤츄리 노즐, 제트 및/또는 인젝터를 사용하여 감소시킨다. 하나의 실시 태양에서, 에덕터를 사용하여 재순환 유체의 적어도 일부가 그를 통해 흘러가도록 한다. 이러한 실시 태양에 따르면, 에덕터는 그의 쓰로트에서 약진공 또는 대기압 미만이 되도록 한다.
최적의 결과를 위하여, 당업자는 에덕터 또는 기타 압력 감소 장치가, 사용되는 특정한 압력 감소 수단의 크기, 기계적 특성 및 기타 사양에 따라 주어진 "NPSH" 및 점성 요건을 가진다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 부가적인 장점은 압력 감소 수단과 바람직한 제조 방법의 "NPSH" 및 점성 특성사이에서 상승작용을 얻을 수 있는 능력이다.
에덕터를 사용하여 제조하는 예에서, 에덕터는 최상의 결과를 얻을 수 있는 주어진 "NPSH" 및 점성 요건을 가질 것이다. 상기와 같이, 당업자는 재순환 유체의 "NPSH" 및 점도가 고체 반응물과 같은 부가적인 성분의 재순환 루프로의 투입과 관련한 에덕터의 최상의 성능 요건을 만족시키는 임의의 주어진 제조 공정 중의 지점(들)을 실험적 또는 경험적으로 정할 수 있을 것이다. 그러나, 특정한 제한 조건들은 제조 시설 내에서 제한적인 수의 실행가능 지점에 에덕터를 설치할 수 있는 가능성을 제한할 수 있다.
그러므로, 하나의 실시 태양에서, 에덕터 또는 기타 압력 감소 수단은 폴리에스테르 제조 공정 내의 특정 위치에 사용하기 위해 특별히 제조될 수 있다. 그러나, 더욱 바람직한 다른 실시 태양에서, 에덕터와 같은 압력 감소 장치에 의해 상승작용을 얻기 위하여 재순환 유체 그 자체를 개질할 수 있다. 상기와 같이, 해당 기술의 당업자는 재순환 유체를 개질하여 임의의 에덕터를 제조 공정의 임의의 지점에 설치할 수 있고, 따라서 제조 시설에 많이 요구되는 위치의 유연성 및 자유를 부가할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
따라서, 재순환 유체의 특성은 유체의 점도 및/또는 증기압을 변화시켜 개질될 수 있다. 그러한 개질은 재순환 루프 내로 첨가제를 부가하여 반응 유체 및/또는 공정 유체의 온도를 증가시키거나 감소시켜 이루어 질 수 있다.
재순환 유체의 점도는 통상적으로, 온도를 상승시키고/시키거나 재순환 루프 내로 점도 감소제를 투입하여, 점도를 낮추어 개질될 수 있다. 따라서, 하나의 실시 태양에서, 점도는 재순환 루프 내로 유입되기 전에 액체 디올과 같은 첨가제를 예열하여 낮출 수 있다. 상기 실시 태양에 따르면, 상기 예열이 첨가제의 상 변화를 더 포함하는 것을 고려한다. 그러므로, 하나의 실시 태양에서, 디올 또는 기타 첨가제는 재순환 루프 내로 도입되기 전에 증기상으로 가열될 수 있다.
재순환 루프 내로 유입되기 전에 첨가제를 가열하여, 재순환 유체의 온도는 예열된 첨가제의 유입 및 혼합에 의해 증가하고 따라서 재순환 유체의 점도는 감소한다. 예열된 첨가제는 재순환 루프의 임의의 지점에 첨가될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 첨가제는 액체에 제한되지 않으며, 고체, 액체, 가스 또는 그의 혼합물을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기한 바와 같이, 재순환 유체의 증기압을 변화시킬 필요가 또한 있다. 그러므로, 또다른 실시 태양에서, 재순환 유체의 증기압은 재순환 루프를 벤팅(venting)시켜 비말동반되는 가스를 방출시킴에 의해 증가될 수 있다. 적절한 벤팅 메카니즘은 하기와 같고 재순환 루프의 하나 이상의 임의의 지점에 배치될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시 태양에서, 벤팅 메카니즘은 압력 감소 장치의 업스트림에 배치된다.
또다른 실시 태양에서, 증기압은 재순환 유체를 냉각시킴에 의해 증가될 수 있다. 상기 냉각은 증발 수단 또는 기타 수단들에 의해 수행될 수 있다. 부가적으로, 재순환 유체의 냉각은 재순환 루프 내로 상대적으로 더 찬 첨가제를 공급함으로써 수행될 수 있다. 또다른 실시 태양에서, 재순환 유체의 증기압은, 재순환 스트림의 증기압을 증가시키거나 감소시키는 것으로 알려진 첨가제를 재순환 루프 내로 공급함으로써 변화시킬 수 있다.
본 발명의 실시에 의하여, 재순환 루프 장치 그 자체를 가열하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 재순환 루프를 위한 적절한 가열 수단은 다양한 형태로 나타낼 수 있다. 첫째로, 재순환 루프는 다양한 표면을 통해 다양한 매체에 의해 가열될 수 있다. 유도 가열 또한 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명은 재순환 루프의 유입부와 유출부 사이의 적어도 일부에 걸쳐서, 재순환 루프의 외부 표면의 일부와 열 교환을 하는 열 전달 매체(HTM)를 제공한다. 열 전달 매체는 외부 표면의 전체 외경을 둘러쌀 수 있으며 실질적으로 재순환 루프 전체로 확장될 수 있다. 또한, 재순환 루프 내로 열교환기를 삽입하거나 가열된 성분을 삽입하여 열을 가할 수 있다.
또다른 실시예에서, 열교환기는 재순환 루프의 중간에 위치할 수 있고, 상기 재순환 루프는 다른 섹션들에 위치하고 하나의 섹션으로부터의 각 유출물이 열교환기를 통해 공급되어 재순환 유체를 가열한다. 특히 재순환 루프 시스템의 중간에 위치한 열교환기는, 재킷이 없는 파이프가 재순환 루프에 이용되는 경우, 적용될 수 있다. 또다른 실시 태양에 있어서, 아이크로파 가열이 또한 이용될 수 있다.
재순환 루프 내로 공급되는 고체 폴리에스테르 전구체 반응물과 같은 부가적인 성분의 투입 또는 공급을 위하여, 재순환 유체의 감압을 위한 수단에서 또는 그에 인접한 재순환 라인과 유체 연통하는 방출 말단을 갖는 공급 도관이 사용된다. 공급되는 바람직한 반응물은 감압 장치 내로 향하고, 감압 장치에 의해 발생한 재순환 유체의 감소된 압력에 의해 재순환 라인으로 향한다. 공급 도관은 또한 방출 말단 반대편에 있는 수용 말단을 포함한다.
요구된다면, 공급 도관은, 재순환 루프 내로 성분을 계량하고 선별적으로 공급하기 위해 사용되는 통합된 공급 시스템을 더 포함할 수 있다. 본 실시 태양에 따르면, 공급 시스템의 제 1 요소는 재순환 루프 내로 공급되는 성분(들)을 저장하기 위해 사용되는 공급 도관의 수용 말단과 유체 연통되는 사이로(silo), 먼지 수거기 또는 백 하우스(bag house)와 같은 고체 저장 장치이다. 로터리 에어 록, 피스톤 및 밸브(호퍼), 더블 밸브, 버킷 컨베이어 또는 블로우 탱크 등과 같은 고체 계량 장치가, 고체 저장 장치로부터 성분을 수용하기 위한 고체 저장 장치와 연통되도록 위치할 수 있다. 공급 시스템의 제 3 요소는 고체 계량 장치와 연통되고 또한 공급 도관의 방출 말단과도 연통되는 중량 감소 공급장치이다. 중량 감소 공급장치는 계량 셀, 벨트 공급기, 호퍼 중량 저울, 용적 스크류, 매스 플로우 호퍼(mass flow hopper), 호퍼 또는 피드 빈 웨이트 로스(feed bin weight loss) 등이 될 수 있다.
따라서, 하나의 실시 태양에서, 상기 성분은 고체 저장 장치로부터 재순환 루프 내로 공급될 수 있으며, 공급 도관의 방출 말단을 통해, 고체 계량 장치로, 중량 감소 공급장치 내로 공급되고, 그 후 감압 장치 내로 또는 그에 인접한 재순환 루프로 향한다. 그러나, 제조 설비 내의 공정 조건 및 기타 제한에 따라서, 상기 요소들은 임의의 바람직한 조합으로 배치될 수 있다. 즉 상기 공급 시스템은 하나의 공간적 배치로 제한되지 않는다.
그러므로, 또다른 실시 태양에서, 성분은 공급 시스템으로부터 재순환 루프 내로 공급될 수 있되, 상기 성분은 공급 도관의 방출 말단을 통해 고체 저장 장치로부터 고체 계량 장치로 이동하고, 그 후 감압 장치에 인접한 재순환 루프 내로 향한다. 또한, 또다른 실시 태양에서, 성분은 제 1 저장장치로부터 재순환 루프 내로 공급되고, 칭량 장치로, 제 2 저장 장치로, 계량 장치로 공급되고 그 후 공급 도관의 방출 말단을 통해서, 감압 장치 내로 또는 그에 인접한 재순환 루프 내로 공급될 수 있다. 따라서, 임의의 공지된 공급 시스템 및 그 배치가 본 발명의 방법 및 장치와 함께 사용될 수 있다.
상기 공급 시스템이 재순환 루프 내로 하나 이상의 성분을 공급하는 것도 또한 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 하나의 실시 태양에서, 2개 이상의 성분이 공급 시스템에 공급되기 전에 예비혼합될 수 있다. 또한, 또다른 실시 태양에서, 여러 공급 시스템이 병렬로 운전될 수 있다. 또한, 또다른 실시 태양에서, 상기 공급 시스템은 복수의 성분들을 직렬 배치된 재순환 루프 내로 부가하도록 배치될 수 있다.
상기에서 제안된 바와 같이, 특정한 제조 방법, 반응 조건 및 기타 제조 방법 특성에 따라서, 재순환 루프로부터 최고의 운전 효율 및 최상의 결과를 얻기 위하여, 재순환 루프가 다양한 부가적인 시설을 포함하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 그 내부에 함유된 증기를 유출시키기 위하여 하나 이상의 배기 메카니즘을결합할 필요가 있다. 또한, 상기에서 논의된 바와 같이, 재순환 루프를 가열하여, 재순환 유체의 점도를 감소시키거나 재순환 유체 내에 함유된 고체 성분의 용해를 돕는 것이 필요할 수 있다.
증기 제거와 관련하여, 재순환 루프의 유입부로부터 재순환 루프의 유출부로 흘러가는 동안, 재순환 유체는 화학 반응, 가열, 공급 시스템을 통한 고체 반응물의 부가 또는 기타 원인의 결과로서 증기 또는 가스를 함유할 수 있다. 상기와 같이, 본 발명은 재순환 루프의 유입부 및 유출부의 중간에 위치한 재순환 루프로부터 상기 증기를 제거하기 위한 수단을 선택적으로 제공한다.
따라서, 비말동반된 가스는, 가스제거 밀폐장치(degassing enclosure)로부터 수거된 가스의 배기 조절과 연관되어 있는 가스제거 밀폐장치 내의 유체 유속의 감소에 의해 재순환 유체로부터 배기될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유체 스트림에서 비말동반된 가스는 유체 스트림의 유체 경로에 있는 가스제거 배관을 결합시켜 유체로부터 분리될 수 있고, 스탠드파이프 또는 흐름-조절 배기장치를 통해 분리된 가스를 배기할 수 있다.
본 명세서에서와 같이, "비말동반된" 등과 같은 용어는 유체 내에 존재하는 용해되지 않은 가스, 예를 들면 기포, 미세기포, 거품 또는 포말 등의 형태로 유체에 존재하는 가스를 의미한다.
바람직한 실시 태양에서, 증기 제거 수단 또는 가스제거 수단은 재순환 루프 내에 결합된 배기 메카니즘을 포함한다. 배기 메카니즘은 재순환 루프의 내부 표면 내를 가로지르는 재순환 유체의 모두 또는 일부가, 유입부로부터 유출부로 흘러갈때 배기 메카니즘을 통해 또한 흐르도록 배치된다.
배기 메카니즘은 비말동반된 가스가 재순환 유체로부터 분리되기에 충분하도록 재순환 유체의 속도를 늦추는 기능을 한다. 배기 메카니즘은 바람직하게는 라미나상, 층상, 비원형, 2상 가스/액체 흐름을 발생시킨다. 바람직한 2상(가스/액체) 흐름을 제공하는 배기 메카니즘 내의 감속 정도는 (1a) 존재가능한 가스 기포의 크기 및 재순환 유체의 점도 또는 (1b) 액체 및 가스의 물리적 성질 및 (2) 재순환 루프 내의 예상 유량을 사용하여 당업자에 의해 결정될 수 있다. 배기 메카니즘의 내적 치수는 배기 메카니즘에 인접한 재순환 루프의 단면적보다 유체 수송에 개방되는 단면적이 더 크게 되도록 선택된다. 질량 유량 법칙에 근거하여, 내경이 증가할수록, 불변 유량에 대한 속도는 감소한다. 속도가 감소하면, 방출된 가스의 압력이 용액으로부터 부가적인 가스의 발생을 방지할 때까지 가스가 발생하고 용액 밖으로 빠져나온다. 방출된 가스를 배기시키는 것은, 용액 속의 가스와 용액 밖의 가스 사이에 존재하는 원래의 평형 상태가 이동함에 따라, 부가적인 가스가 용액 밖으로 빠져나오도록 한다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 재순환 유체 내에 비말동반된 가스의 분리를 위하여, 예를 들면, 배기 메카니즘이 그 내부를 흐르는 유체의 유량을 줄여서 2-상 층상 유동 형태를 얻는 것이 바람직하다. 배기 메카니즘 내의 유체의 체류 시간은, 액체로부터 비말동반된 가스의 적절한 분리를 위하여 배기 메카니즘 내부의 속도에서 충분한 시간을 허용하기 위한 배기 메카니즘의 적절한 길이 선택에 의해 조절된다. 특정한 유체 흐름을 위한 적절한 체류시간은 실험적으로 또는 경험적으로 당업자에 의해 유사하게 결정될 수 있다.
최상의 결과를 위하여, 배기 메카니즘은 실질적으로 수평으로 배치되거나 배향되고 그 내부를 흐르는 반응물 및 단량체 내의 증기 및 가스는 배기 메카니즘의 최상부 지역에서 수거된다. 바람직한 배기 메카니즘의 특징은, 용액 밖으로 빠져나오는 가스가, 액체가 바닥면을 통과하도록 되어 있으나 상부에서 가스의 흐름을 제한할 수 있도록 설계된 장치에 의해 포획되도록 하는 것이다.
재순환 유체로부터 가스를 분리하기 위하여 사용될 수 있는 몇 개의 디자인이 있다. 예를 들면, 하나의 실시 태양에서, 배기 메카니즘이 편심 플랫-온-보텀 리듀서(flat on bottom reducer)를 포함하는 것이 바람직하다. 배기 메카니즘은 재순환 루프의 내경보다 큰 유효 내경(또는 더 큰 유동 면적)을 가지는 것이 또한 바람직하다. 재순환 유체의 속도는 재순환 루프의 다수의 평행 섹션을 사용하여 또한 감소될 수 있다.
배기 메카니즘 내에서 용액 밖으로 가스 및 증기가 빠져나옴에 따라, 그들은 반드시 제거되어야 한다. 따라서, 배기 메카니즘은 바람직하게는 배기 메카니즘과 결합된 수직 가스제거 스탠드 파이프를 포함한다. 가스제거 스탠드 파이프는 배기 메카니즘과 유체 연통하는 수용 말단 및 그 맞은편에 입구 말단의 상부에 위치한 배기 말단을 포함한다. 선형 실시 태양을 고려할 수 있으나, 가스제거 스탠드 파이프는 수용 말단 및 배기 말단 사이가 비선형이다. 통상적인 구성은 스탠드 파이프가 수직으로 배치되고, 배기 메카니즘은 수평으로 배치되어, 가스가 스탠드 파이프의 밖으로 흐르는 액체를 동반하지 않고 빠져나올 수 있도록 한다.
가스제거 스탠드 파이프 내에 그 내부를 흐르는 유체의 흐름을 조절하기 위하여 흐름 조절 장치를 포함하는 것이 또한 바람직하다. 흐름 조절 장치는, 예를 들면, 오리피스, 쓰로틀 밸브, 콘트롤 밸브, 핸드 밸브, 감소 파이프 섹션, 출구 압력 조절, 노즐 및/또는 액체 통과 기포 헤드(bubble through liquid for head)가 될 수 있다.
흐름 조절 장치는, 재순환 루프에서 발생되는 증기의 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95%에서부터 약 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 또는 5%까지 통과하도록 허용할 수 있고, 나머지 비율에 해당하는 증기는 액체 내에 유지된다. 상기와 같이, 임의의 최저한계 비율은 임의의 최고 한계 비율과 짝지워질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 바람직한 실시 태양에서, 흐름 조절 장치는 발생된 증기의 약 85 내지 95%가 통과하도록 허용한다. 이것은 액체가 가스 라인을 통해 흘러가지 않고 재순환 루프 내에서의 혼합을 위하여 비말동반된 가스의 약 5 내지 15%를 유지하는 것을 보증한다. 액체가 가스와 함께 스탠드 파이프 내로 흘러가기 시작하기 때문에, 제거된 가스의 양이 최고 100%에는 도달하지 못하고, 이에 따라서, 제조 방법의 효율 및 수율이 감소된다는 것을 해당 기술의 당업자는 이해할 것이다.
가스제거 스탠드 파이프의 배기 말단은 통상적으로 증류 또는 흡착 시스템과 유체 연통을 하며, 상기 배기 말단으로 증기가 흘러가거나 배기된다. 증기를 주위환경으로 배기하는 것도 또한 가능하다. 가스제거 스탠드 파이프의 배기 말단에서의 압력은 배기 말단이 증류 또는 흡착 시스템과 물질 교환할 때 조절될 수 있고, 주위환경으로 배기시키는 경우에는 배기 말단은 대기압이 될 것이다.
해당 기술의 당업자는 증기 제거의 효율성이 배기 메카니즘에 인접한 앞의 재순환 루프의 내경을 증가시킴에 의해 개선될 수 있고, 재순환 유체의 표면적을 최대화 시키고 재순환 루프 직경의 절반의 표면에서 증기 속도를 최소화 시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다. 부가적인 표면적이 요구되거나 바람직한 경우에는, 재순환 루프의 부가적인 섹션이 동일한 높이에 설치될 수 있고, 그 내부에서 부가적인 섹션은 각각에 평행하고 모두 배기 메카니즘을 포함한다. 상기 평행한 섹션 및 배기 메카니즘의 연속 배열은 재순환 유체로부터 가스의 배기를 위한 부가적인 면적을 제공한다.
해당 기술의 당업자는 재순환 루프의 유입부 및 유출부 사이에서 다중 배기 메카니즘이 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 배기 메카니즘은 재순환 루프의 업스트림에 위치하고, 유효 흡입 수두(NPSH)를 증가시킬 수 있다. 상기 사항과 관련하여, 재순환 펌프의 수평 상부에 수직으로 배기 메카니즘을 배치함에 의해, 상기 "유효 흡입 수두"는 유사하게 증가한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 감압 장치로부터 재순환 루프 업스트림에 위치한 에덕터와 같은 배기 메카니즘은 감압 장치를 위한 "유효 흡입 수두"를 또한 증가시킬 것이다. 또다른 실시 태양에 있어서, 배기 메카니즘은 감압 장치 및 반응물 공급 시스템의 다운스트림에 사용될 수 있고, 고체 반응물이 상기의 고체 공급 시스템에 의해 재순환 루프로 공급되었을 때 재순환 루프 내로 비말동반되어 유입될 수 있는임의의 가스를 제거한다. 마지막으로, 둘 이상의 상기 배기 메카니즘 위치의 임의의 조합은 또한 본 발명의 범위와 의도 내에 있는 것을 이해하여야 한다.
본 발명에 따르면, 재순환 루프 내로 부가되는 성분은 재순환 루프의 유출부로 흘러간다. 그 후, 성분 및 기타 재순환 유체는 반응기 또는 재순환 루프가 필수적으로 연결된 기타 공정 시설로 재유입된다. 따라서, 재순환 루프 내로 성분을 부가하는 상기 방법은 한 종류 이상의 성분을 주어진 제조 방법의 반응 유체로 도입하는 기능을 수행한다.
고체 성분을 공급 도관을 통해 재순환 루프로 공급하여 고체 성분이 재순환 루프의 유출부로 흘러가기 전에 재순환 유체에 의해 용해되도록 하는 것이 유리하다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 고체 성분의 용해는 재순환 루프 및/또는 재순환 유체를 가열하고, 공급 몰비를 변화시키고/시키거나 재순환 루프 내의 압력을 변화시킴에 의해 촉진될 수 있다. 그러나, 고체 성분이 재순환 유체 내에 완전하게 용해되는 것이 바람직하기는 하나 반드시 요구되는 것은 아니라는 것도 또한 이해되어야 할 것이다.
또한, 에덕터와 같은 감압 장치에서 또는 그에 인접하여 고체 성분의 부가는, 주어진 제조 방법 내에서 발견되는 임의의 반응 유체 및/또는 공정 유체 내로 고체 성분을 직접적으로 부가할 수 있도록 한다. 예를 들면, 재순환 유체의 압력을 감소시키는 수단으로서 에덕터를 사용하는 상기 실시예에서, 에덕터 통로에서의 진공은 증기가 공정 라인으로 도입되는 고체 성분 내로 침투하는 것을 방지한다. 본 발명에 앞서는 종래기술에서는, 증기가 고체에 응축되어 상기 혼합물이 매우 점착성을 띄게 되고, 따라서 전체 시스템에 클로깅(clogging) 현상이 발생한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 에덕터 확장 또는 발산 구역은 강력한 혼합을 제공하고, 테레프탈산과 같은 고체 성분의 충분한 분리를 유지하여 다양한 반응기 구역 내에서 덩어리짐 현상이 발생하지 않는다. 따라서, 해당 기술의 당업자는 최상의 결과를 위하여, 감압 장치의 발산 또는 확장 구역 내의 임의의 지점에서, 에덕터와 같은 감압 장치 내로 고체 성분을 공급하는 것이 바람직하다.
상기의 고체 부가 공정은 최소량 이상의 가스를 고체와 함께 재순환 라인 내로 유입시킬 것이다. 그러므로, 감압 장치의 다운 스트림에 증기 제거 또는 배기 시스템을 결합시켜 가스를 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 재순환 루프 내로 유입되는 가스를 치환하여 재순환 루프 내로 유입되는 가스를 최소화하거나 제거하는 액체 공급 메카니즘은, 액체를 고체 공급 호퍼에 공급하기 위하여 사용될 수 있다.
본 명세서에서 제안한 바와 같이, 재순환 루프 내로 부가적인 유체 성분을 부가하는 것은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 고체 성분이 재순환 유체의 유출부에 도달하기 전에 재순환 유체에 용해되는 것을 돕기 위해, 또는 부가적인 성분을 반응기 또는 다운스트림의 기타 공정 설비 내로 각각 부가할 필요는 없기 때문에 단지 편리함을 위해, 유체 성분들이 부가될 수 있다. 또한, 유체 성분은 재순환 유체의 속도를 증가시키기 위한 수단 및/또는 재순환 유체의 점도를 감소시키기 위한 수단으로서 부가될 수 있다. 따라서, 재순환 루프 내로 부가되는 유체 성분은 반응성 또는 기능성 성분, 즉 반응물 또는 불활성 성분이 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 실시 태양에 따르면, 유체 성분이 감압 장치의 다운스트림에 부가될 수 있다고 하더라도, 유체 성분은 감압 장치의 업스트림(고체 반응물의 부가 지점 전)에 있는 재순환 루프에 부가되는 것이 바람직하다. 따라서, 유체 입자가 루프의 임의의 지점에서, 심지어는 재순환 펌프 실(seal)을 통하여, 재순환 루프 내로 공급되는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 다른 실시 태양에서, 유체 성분은 재순환 펌프의 업스트림에 부가될 수도 있다. 또한, 유체 입자가 임의의 온도에서 재순환 유체에 도입될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 상기와 같이, 재순환 루프 내로 도입되었을 때의 유체 입자의 온도에 따라, 유체입자는 재순환 유체를 가열하거나 냉각시키기 위한 수단으로 사용될 수 있다.
본 발명의 방법을 수행함에 의해, 고체 입자가 공급 시스템을 통해 재순환 루프 내로 부가되고 유체 입자는 또한 재순환 루프 내로 부가될 때, 상기 공정은 2 종류 이상의 입자를 재순환 루프의 유출액이 그 내부로 공급되는 반응기 또는 기타 반응 설비 내로 부가하게 된다.
특정한 실시예를 들면, 공급 시스템에 의해 재순환 루프 내로 공급되는 한 종류의 성분은 고체 폴리에스테르 전구체 반응물일 수 있다. 상기 폴리에스테르 전구체 반응물은 상기의 적절한 디카르복시산을 포함한다. 바람직한 실시 태양에서, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물은 실온에서 고체인 테레프탈산이다.
상기와 같은 실시예에 따르면, 통상적으로 재순환 루프 내로 공급될 수 있는 유체 성분은 상기 하나 이상의 적절한 디하이드록시 화합물을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 부가적인 제 1 폴리에스테르 전구체 반응물은 재순환 루프로 공급된다. 바람직한 실시 태양에 있어서, 에틸렌 글리콜이 유체 성분으로서 재순환 루프로 부가된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 모든 도면에 대해서, 각 숫자는 각 구성부분을 나타낸다는 것을 인식하여야 한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 재순환 루프(91)가 제공된다. 재순환 루프(91)는 유입부(93) 및 유출부(94) 중간에 위치한 재순환 유체의 압력 및/또는 속도를 증가시키기 수단(92)을 포함한다. 압력 증가 수단(92)는 적절한 유효 흡입 수두를 얻기 위하여 유입부의 아래에 수직으로 위치한다. 재순환 유체가 유입부(93) 및 압력 증가 수단(92)를 일단 통과하면, 재순환 유체의 적어도 일부가 압력 감소 수단(95)을 통과함에 의해, 재순환 유체의 압력은 압력 증가 수단(92)의 다운스트림에서 최소한 순간적으로 감소한다.
재순환 루프 내로 성분을 투입 또는 공급하기 위하여, 압력 감소 수단(95)에 인접한 재순환 루프와 유체 연통하는 방출 말단(96)을 가진 공급 도관이 사용된다. 공급 도관은 통합 공급 시스템을 더 포함하는데, 공급 시스템의 제 1 요소는 고체 성분 저장 장치(97)이다. 고체 계량 장치(98)는 고체 저장 장치(97)의 바닥에 위치한다. 공급 시스템의 다음 요소는 고체 계량 장치(98) 및 공급 도관의 방출 말단(96)과 연통되는 중량 손실 공급기(99)이다. 상기와 같이 성분이 고체 성분 저장 장치(97)로부터 재순환 루프(91) 내로 공급되고, 고체 계량 장치(98)로, 중량 손실 공급기(99)로 공급되고, 그리고 나서 공급 도관의 방출 말단(96)을 통과하고, 압력 감소 장치를 통해 재순환 루프(91)로 향한다.
도 2 및 3은 도 1의 재순환 루프와 다른 실시 태양을 더 나타내고 있는데,재순환 루프는 파이프 반응기와 함께 필수적 구성으로 사용되고 있다. 재순환 루프로 부가된 성분 및 재순환 유체가 재순환 루프의 유출부로 흘러갈 때, 구성성분 및 기타 재순환 유체는 인접한 파이프 반응기(101) 또는 입구(100) 근처로 재유입된다. 도 2에서, 파이프 반응기의 말단으로부터 나온 유출액이 106을 빠져 나오고 유출액의 일부가 재순환 루프로 보내지는 실시 태양을 나타낸다. 도 3에 나타낸 또다른 실시 태양은, 티(106)이 완전한 파이프 반응기(101 및 102)의 중간에 위치하는데, 재순환 루프로 들어가는 유입액은 반응공정의 말단에서 유래된 것이 아니고 반응 공정의 중간 지점에서 유래된 것이다. 도 2 및 도 3에서, 반응으로부터의 최종 유출부는 라인(103)에 위치하며, 다른 라인(104)은 부가적인 배기 장치를 나타낸다.
도 4와 관련하여, 도 2의 재순환 루프와는 또다른 실시 태양을 나타내고 있는데, 재순환 루프는 제 1 에스테르화 연속교반반응기(CSTR)(107), 제 2 에스테르화 CSTR(108), 제 1 중축합 CSTR(109) 및 제 2 또는 최종 중축합 CSTR(110)을 포함하는 연속교반탱크반응기"CSTR" 시스템과 함께 필수적 구성으로 사용된다. 재순환 루프 내로 부가된 성분이 재순환 루프의 유출부로 흘러갈 때, 부가된 성분 및 기타 재순환 유체는 인접한 제 1 연속교반 에스테르화 또는 에스테르 교환 반응기(107) 또는 입구(100) 근처로 재유입된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 재순환 루프로 들어가는 유입액은 반응 공정의 말단으로부터 유래한 것이 아니고, 제 1 및 제 2 에스테르화 반응기의 중간에서 제 1 및 제 2 에스테르화 반응기와 유체 연통하는 유체 라인(111)에 위치한 티(106)로부터 유래한 것이며, 따라서 재순환 루프로 들어가는유입부가 제 1 에스테르화 반응기(107)로부터 유래한 유입액과 유체 연통한다.
도 4에서 나타내지 않은 다른 실시 태양에서, 재순환 루프의 유입부는 중간 유체 라인(112)에 위치한 티와 유체교환할 수 있으며, 따라서 재순환 루프로 들어가는 유입부는 제 2 에스테르화 반응기(108)과 유체교환할 수 있다. 마찬가지로, 또다른 실시 태양에서, 재순환 루프로 들어가는 유입액은 중간 유체 라인(113)에 위치한 티로부터 유래할 수 있고, 재순환 루프에 들어가는 유입부는 제 1 중축합 반응기(109)로부터 유래한 유출액과 유체 연통한다. 또한, 또다른 실시 태양에서, 재순환 루프로 들어가는 유입액은 중간 유체 라인(114)에 위치한 티로부터 유래할 수 있고, 재순환 루프로 들어가는 유입액은 최종 또는 제 2 중축합 반응기(110)로부터 유래된 유출액이다. 따라서, 도면에는 나타나지 않았으나, 재순환 루프의 유출액은 시스템의 임의의 지점, 즉 업스트림, 다운스트림, 접합부 또는 심지어 유입 위치에서 제조 방법의 장치로 돌아갈 수 있다.
본 발명의 재순환 루프 공정에서 얻을 수 있는 많은 장점은 상기 설명으로부터 당업자에게 명백하게 이해될 것이다. 예를 들면, 재순환 루프의 사용은 당업자가 대형, 거대 부피 및 고비용 장치, 예를 들면 페이스트 믹스 탱크, 펌프, 계기, 교반기 및 해당 기술에서 통상적으로 사용되는 유사한 장치들을, 펌프 및 감압 장치를 포함하는 간결하고 경제적인 재순환 루프로 대체할 수 있게 해준다. 고체 반응물이 재순환 공정에서 실질적으로 용해될 수 있고, 내부 공정에서 고체에 의한 마모를 예방 또는 최소화할 수 있는 재순환 루프가 고체 반응물을 주입하는데 유리하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 시스템은 단지 유체 반응물이 부가되는 경우(예를 들면 DMT 및 EG로부터 단량체를 형성하는 경우)에는 덜 유리하다.
본 발명을 바람직한 실시 태양와 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 범위를 본 명세서의 특정 실시 태양에 제한시키려고 하는 의도는 아니며, 그 반대로, 상기 예들의 대체예, 변형예 및 등가예가 청구 범위에서 정의된 본 발명의 범위 및 정신 내에 포함되는 것을 의도하고 있다. 예를 들면, 반응 조건의 다양한 변화 및 조합, 즉 성분 농도, 바람직한 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 상기 공정으로부터 얻을수 있는 생성물의 순도 및 수율을 최적화하기 위하여 사용될 수 있는 반응 범위 및 조건들이 있다. 또한, 해당 기술의 당업자는 본 발명의 방법을 수행하는데 있어서, 상기 공정 조건들을 최적화하는데 단지 합리적이고 일상적인 실험만이 필요하다는 것을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명은 제조 방법의 반응 유체 및/또는 공정 유체 내로 하나 이상의 성분을 도입하는 방법을 제공한다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 방법은 제조 방법과 관련한 재순환 루프의 사용에 관한 것이다.
제 1 실시 태양으로서, 본 발명은
(a) 유입부 및 유출부를 갖되, 유입부가 공정 유체와 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계;
(b) 재순환 루프를 통하여 (a) 단계의 공정 유체의 적어도 일부를 재순환 시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 공정 유체는 재순환 유체임);
(c) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 (b) 단계의 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및
(d) (c) 단계의 압력 감소 수단에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프 내로 성분을 공급하여 공정 유체 내로 성분을 도입하는 단계를 포함하는, 공정 유체 내로 성분을 도입하기 위한 방법을 제공한다.
제 2 실시 태양으로서, 본 발명은
(a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계;
(b) 유입부 및 유출부를 갖되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계;
(c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는 단계( 재순환 루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임); 및
(d) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물에 도입하는 방법을 제공한다.
제 3 실시 태양으로서, 본 발명은
(a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워지는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계;
(b) 유입부 및 유출부를 갖되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계;
(c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임);
(d) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및
(e) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 압력 감소 장치에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는 단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물로 도입하는 방법을 제공한다.
본 발명의 추가적인 장점 및 실시 태양은 상기 기재로부터 명확하거나 또는 본 발명의 실시에 의해 알 수 있다. 본 발명의 추가적인 장점은 첨부된 청구 범위에서 구체적으로 지적된 구성요소 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 본 발명의 실시태양을 예시하고 설명하는 것일 뿐 본 발명의 청구 범위를 제한하지 않는다.

Claims (30)

  1. (a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워지는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계;
    (b) 유입부 및 유출부를 갖되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계;
    (c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임); 및
    (d) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는 단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물에 도입하는 방법.
  2. (a) 그 용적의 적어도 일부가 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물을 포함하는 반응 혼합물에 의해 채워지는 내부 용적을 한정하도록 형성된 반응기를 제공하는 단계;
    (b) 유입부 및 유출부를 갖되, 유입부가 반응기의 내부 용적과 유체 연통되는 재순환 루프를 제공하는 단계;
    (c) 반응 혼합물의 적어도 일부를 재순환 루프를 통하여 재순환시키는 단계(재순환루프를 통해 흐르는 제 1 폴리에스테르 반응물 및 폴리에스테르 반응 생성물이 재순환 유체임);
    (d) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및
    (e) 고체 폴리에스테르 전구체 반응물인 제 2 폴리에스테르 반응물을 압력 감소 장치에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프로 공급하여, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물 내로 도입하는 단계를 포함하는, 고체 폴리에스테르 전구체 반응물을 반응 혼합물로 도입하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반응기가 파이프 반응기인 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반응기가 연속 교반 탱크 반응기인 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 반응기가 에스테르화 반응기, 에스테르 교환 반응기 또는 중축합 반응기인 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, (c) 단계의 재순환 루프가 재순환 루프를 흐르는 재순환 유체의 압력을 증가시키기 위하여 재순환 루프 유입부 및 유출부의 중간에 위치한 재순환 펌프를 더 포함하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, (d) 단계의 압력 감소 단계가 재순환 펌프의 다운스트림에 있는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, (d) 단계의 압력 감소 단계가, 재순환 유체의 적어도 일부가 그 내부를 통하여 유동되는 에덕터를 사용하여 실행되는 방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 압력 감소 단계 (d)가 하나 이상의 사이폰, 배기 장치, 밴튜리 노즐, 제트 또는 인젝터를 사용하여 수행되는 방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 제 2 폴리에스테르 반응물이 상기 압력 감소 장치로 공급되는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 공급 단계가, 서로 대향하는 방출 말단 및 수용 말단을 갖되, 방출 말단이 에덕터에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프와 유체 연통되고, 제 2 폴리에스테르 반응물이 에덕터에 의해 유발된 재순환 유체의 압력 감소에 의해 재순환 루프로 향하게 되는 공급 도관을 사용하여 수행되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 공급 도관이,
    (a) 공급 도관의 수용 말단과 유체 연통되고 공급 도관의 수용 말단 및 방출 말단의 중간에 위치한, 재순환 루프 내로 공급되는 제 2 폴리에스테르 반응물을 저장하기 위한 고체 저장 장치.
    (b) 공급 도관의 수용 말단과 유체 연통되고 공급 도관의 수용 말단 및 방출 말단의 중간에 위치한 고체 계량 장치 및
    (c) 공급 도관의 수용 말단과 유체 연통되고 공급 도관의 수용 말단 및 방출 말단의 중간에 위치한 중량 손실 공급기를 더 포함하고,
    제 2 폴리에스테르 반응물이 공급 도관의 수용 말단 및 방출 말단의 중간 지점으로부터 공급 도관의 방출 말단을 통해 재순환 루프 내로 향하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 고체 저장 장치가 사이로이고 고체 계량 장치가 로터리 에어 록인 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 제 2 폴리에스테르 반응물이 재순환 루프의 유출부로 흘러가기 전에 재순환 유체에 의해 실질적으로 용해되는 방법.
  15. 제 2 항에 있어서, 제 1 폴리에스테르 반응물이 디하이드록시 화합물을 포함하고 제 2 폴리에스테르 반응물이 디카르복시산을 포함하는 방법.
  16. 제 2 항에 있어서, 제 2 폴리에스테르 반응물이 테레프탈산인 방법.
  17. 제 2 항에 있어서, 제 2 폴리에스테르 반응물이 사이클로헥산디메탄올인 방법.
  18. 제 2 항에 있어서, 압력 감소 장치의 업스트림의 재순환 루프 내로 유체인 제 3 폴리에스테르 반응물을 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제 2 항에 있어서, 폴리에스테르 반응 생성물이 폴리에스테르 단량체를 포함하는 방법.
  20. 제 2 항에 있어서, 폴리에스테르 반응 생성물이 폴리에스테르 중합체를 포함하는 방법.
  21. 제 2 항에 있어서, 반응기가 에스테르화 반응기 또는 에스테르 교환 반응기이고 재순환 루프의 유출부가 반응기와 유체 연통되는 방법.
  22. 제 2 항에 있어서, 반응기가 중축합 반응기이고 재순환 루프의 유출부가 에스테르화 또는 에스테르 교환 반응기와 유체 연통되는 방법.
  23. 제 2 항에 있어서, (b) 단계의 유출부가 제 1 에스테르화 반응기와 유체 연통되는 방법.
  24. (a) 유입부 및 유출부를 갖되, 상기 유입부가 공정 유체와 유체 연통되는 재순환루프를 제공하는 단계;
    (b) 재순환 루프를 통하여 (a) 단계의 공정 유체의 적어도 일부를 재순환 시키는 단계(재순환 루프를 통해 흐르는 공정 유체는 재순환 유체임);
    (c) 재순환 루프 내의 하나 이상의 지점에서 하나 이상의 압력 감소 장치를 이용하여 (b) 단계의 재순환 유체의 압력을 감소시키는 단계; 및
    (d) (c) 단계의 압력 감소 수단에서 또는 그에 인접하여 재순환 루프 내로 성분을 공급하여, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 단계를 포함하는, 공정 유체 내로 성분을 도입하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 성분이 폴리에스테르 공정 성분인 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 성분이 액체인 방법.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 성분이 첨가제, 착색제, 개질제, 안료, 폴리에스테르 전구체 반응물, 다기능 분지화제, 다기능 가교제 또는 저해제인 방법.
  28. 제 24 항에 있어서, 공정 유체가 액체를 포함하는 방법.
  29. 제 24 항에 있어서, 공정 유체가 폴리에스테르 공정 반응 혼합물인 방법.
  30. 제 24 항에 있어서, 상기 성분이 고체인 방법.
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