PT2311897E - Processo de preparação de poliéster de baixo custo utilizando um reator tubular - Google Patents

Processo de preparação de poliéster de baixo custo utilizando um reator tubular Download PDF

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PT2311897E
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Bruce Roger Debriun
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Grupo Petrotemex Sa De Cv
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Description

DESCRIgÄO "Processo de preparagäo de poliéster de baixo custo utilizando um reator tubular"
CAMPO DO INVENTO
ANTECEDENTES DO INVENTO
CAMPO DO INVENTO
Este invento refere-se geralmente a processos e equipamentos para poliéster, onde a esterificagäo, a policondensagáo ou ambos os processos de esterificagäo e policondensagáo sao realizados num reator tubular, em particular tal como se descreve ñas reivindicagöes 1 e 11, respetivamente. Ä medida que o negocio da fabricagáo de poliésteres se torna mais competitivo, processos de fabricagáo alternativos de baixo custo tém-se tornado altamente desejáveis. Tém sido desenvolvidos vários processos. Esforgos anteriores utilizaram destilagáo reativa (Patente dos E.U.A. N.2 2 905 707) com vapor de etilenoglicol ("EG") como reagentes (Patente dos E.U.A. N.2 2 829 153) . Foram revelados múltiplos vasos agitados para ganhar controlo adicional sobre a reagáo (Patente dos E.U.A. N.2 4 110 316 e WO 98/10007). A Patente dos E.U.A. N.2 3 054 776 revela a utilizagáo de quedas de pressáo mais baixas entre reatores, enquanto a Patente dos E.U.A. N.2 3 385 881 revela múltiplas etapas de reator num involucro de reator. Estes desenhos foram melhorados para solucionar problemas com arrastamento ou entupimento, integragáo de calor, transferencia de calor, tempo de reagáo, o número de reatores, etc., como descrito ñas Patentes dos E.U.A. N.os 3 118 843, 3 582 244, 3 600 137, 3 644 096, 3 689 461, 3 819 585, 4 235 844, 4 230 818 e 4 289 895. Infelizmente, os reatores e fábricas sáo extremamente complexos. Os reatores de policondensagáo agitados tém desenhos complexos, que requerem cálculos detalhados e técnicos especializados. O reator tem de operar sob um vácuo e, seja aquecido ou arrefecido, tem de manter a sua forma tal que o agitador náo raspe ñas paredes, e é mantida urna tolerancia apertada para proporcionar urna transferencia de massa eficaz. Estes desenhos complexos nao podem ser construidos nem instalados rápidamente. Requerem também pericia para manter e operar.
Reatores cilindricos convencionais de esterificagäo ou permuta de éster, tais como um reator continuo em tanque agitado ("CSTR") tém muitos dispositivos internos, tais como chicanas, serpentinas tubulares para aquecimento, vertedores de descarga grandes, pratos, enchimentos, agitadores, e tubos de aspiragäo, etc. Reatores de esterificagäo ou permuta de éster podem também ser colunas de destilagáo reativa, de lavagem ou de retificagáo com os seus pratos internos associados, enchimento, tubos de descida, reebulidor, condensadores, permutadores de calor internos, sistemas de refluxo, bombas, etc. Reatores de policondensagáo convencionais, que sao típicamente um dispositivo de pseudo fluxo em pistáo, que tenta manter um tempo de residencia médio com urna distribuigáo temporal estreita, sao típicamente (1) um CSTR, típicamente um reator do tipo película de limpeza ou película fina, ou (2) um dispositivo de destilagáo reativa. Estes reatores de condensagáo convencionais possuem habitualmente um meio para melhorar a renovagáo da superficie, usualmente produzindo películas finas do polímero. Estes dispositivos de policondensagáo convencionais contém pratos, serpentinas de aquecimento internas, vertedores, chicanas, películas de limpeza, agitadores internos e agitadores grandes com vedantes ou controladores magnéticos, etc. Estes reatores possuem normalmente raspadores ou outros dispositivos altamente complicados para impedir as linhas de vapor de entupirem. Muitos reatores de policondensagáo tém também requisitos de tolerancia muito apertados e tém de manter a sua forma ao longo de um intervalo de temperaturas. Estes reatores cilindricos requerem um grande esforgo de engenharia, concegáo e máo-de-obra especializada para construir. 0 reator cilindrico possui também urna camisa fabricada especialmente possuindo múltiplas camisas de tubagem parciais e linhas de soldadura ligando as camisas de tubagem urnas äs outras e ao reator. 0 reator cilindrico possui componentes externos adicionáis tais como caixas de engrenagens, agitadores, sistemas de vedagáo, motores, e outros. A complexidade, materials e pericias extra requeridas para construir os reatores cilindricos conduz ao custo mais elevado.
Em patentes da especialidade anterior foi revelado um tubo que está integrado no processo ou equipamento. A Patente dos E.U.A. N.2 3 192 184, por exemplo, revela urna tubagem com chicanas internas dentro de urn reator, e a Patente dos E.U.A. N.2 3 644 483 revela a utilizagáo de urna tubagem para adigáo de pasta. Como outros exemplos, o Pedido de Patente WO 96/22318 e a Patente dos E.U.A. N.2 5 811 496 revelam dois reatores tubulares entre os reatores de esterificagäo e polimerizagáo, e a Patente dos E.U.A. N.2 5 786 443 revela um reator tubular entre um reator de esterificagäo e urn aquecedor conduzindo a um reator por etapas. Cada um destes trens de reator incorpora um reator tubular nos outros reatores e equipamento complexos.
Embora tenha sido teorizado que a permuta de éster ou esterificagäo ótimas ocorreriam num continuo de redugäo continua de pressáo e aumento continuo de temperatura (ver Figura 1, Santosh K. Gupta e Anil Kumar, Reaction Engineering of Step Growth Polimeroization, The Plenum Chemical Engineering Series, Chapter 8, Plenum Press, 1987), o custo de o fazer com equipamento convencional existente é proibitivo, porque requer numerosos pequeños reatores, cada urn com os seus instrumentos e válvulas associadas para controlo de nivel, pressáo e temperatura e bombas. Assim, em desenhos de fábricas de poliéster convencionais o número de etapas de redugäo de pressáo (reatores cilindricos) é minimizado para minimizar o custo. 0 compromisso é que se o número de reatores fosse em vez disso aumentado, entáo a queda de pressáo seria minimizada.
Existe urna necessidade na especialidade de equipamentos e processos mais simples, de custo mais baixo, para produzir poliésteres .
SUMARIO DO INVENTO 0 presente invento refere-se a equipamento e processos para o fabrico de poliésteres. Mais específicamente, o presente invento refere-se a reatores tubulares e a equipamento e processos associados para utilizagáo em fábricas de poliéster tanto novas como existentes (adaptadas) . Os materials de partida, ou os reagentes, podem ser alimentagóes liquidas, gasosas ou sólidas utilizando quaisquer componentes para o poliéster ou modificadores. 0 reator tubular do presente invento tem muitas vantagens em relagäo a processos e equipamentos convencionais de fabrico de poliéster.
Este processo com reator tubular do presente invento permite ao projetista dissociar urnas das outras as fungóes de transferencia de calor, volume (i.e. tempo de residencia), agitagäo e as fungóes de separagäo do reator. Relativamente ä transferencia de calor, os reatores tubulares do presente invento nao requerem serpentinas de aquecimento internas de um reator continuo em tanque agitado, mas em vez disso podem utilizar vários meios de aquecimento tais como um permutador de calor ou um tubo encamisado. Entre as muitas limitagóes dos CSTR, a quantidade de serpentinas de aquecimento está limitada devido ä necessidade de manter agitagäo dos fluidos. Demasiadas serpentinas de aquecimento nao permitem espago suficiente entre as serpentinas para agitagäo. Porque a fungáo de transferencia de calor e a fungäo de agitagäo estäo dissociadas num sistema de reator tubular, esta limitagáo dos CSTR, entre outras, nao está presente no sistema de reator tubular do presente invento.
Os reatores tubulares näo estäo limitados ao volume de um vaso por consideragóes cinéticas como é o caso com um CSTR; os reatores tubulares utilizam o comprimento do tubo para a cinética, que se pode fazer variar de um modo simples. Tal como para transferencia de massa ou agitagäo, os reatores tubulares näo requerem um propulsor ou turbina de um CSTR; em vez disso, pode-se utilizar urna bomba ou fluxo gravitico para movimentar o fluido.
Finalmente, no que respeita ä separagäo, a qual é a separagäo do gás da interface com o liquido, um processo CSTR controla a interface liquido/gás pelo volume do reator. Controlar a interface controlando o volume reativo é um modo difícil de controlar a velocidade dos fluidos. Se o CSTR for desenhado alto e estreito, o controlo de nivel torna-se difícil, aumentam as deflexóes do eixo do agitador e os problemas de vedagäo, aumentam as velocidades do vapor com arrastamento acrescido, e os custos do reator aumentam com a área superficial acrescida. Por outro lado, se o CSTR for desenhado baixo e largo, nao podem ser introduzidas no reator serpentinas de aquecimento suficientes, a agitagáo é mais difícil com o diámetro maior, e para fábricas em grande escala, o transporte do vaso torna-se um problema. Assim, existem dimensöes ótimas para o comprimento, largura e altura de um CSTR, o que torna por isso difícil modificar o CSTR para controlar a velocidade dos fluidos. Como tal, numa operagáo de CSTR, sao requeridas mais operagdes de remogáo de vapor para controlar a velocidade do vapor. No entanto, operagdes adicionáis de remogáo de vapor conduzem aos problemas de líquido arrastado ser removido pelo vapor e de perda de rendimento. Inversamente, num sistema de reator tubular deste invento, para controlar a interface líquido/gás, podem ser acrescentados tubos adicionáis (reatores tubulares) em paralelo para controlar a velocidade de fluido total e a velocidade de gás que deixa a superficie. Assim, com um sistema de reator tubular do presente invento, as fungöes de separagáo sao mais simples e muito mais fáceis de controlar do que com um sistema CSTR convencional. Desvantagens similares podem ser encontradas noutros sistemas de reator convencionais para produgáo de poliésteres encontrados na especialidade, tais como colunas de destilagáo reativa, lavagem ou retificagáo, ou reatores de tanque com dispositivos internos, parafuso ou batedor em comparagáo com as vantagens acima mencionadas do desenho de reator tubular do presente invento.
Surpreendentemente, os reatores tubulares do presente invento podem ser utilizados para processos de produgáo de poliéster, que típicamente tém tempos de residencia longos. Geralmente, utilizam-se reatores tubulares para processos possuindo apenas tempos de residencia muito curtos. No entanto, constatou-se aquí que os reatores tubulares do presente invento podem ser utilizados para processos de produgáo de poliéster de tempo de residencia mais longo.
Por conseguinte, numa concretizagáo, é divulgado um processo para produgáo de um polímero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagáo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, compreendendo o reator tubular de esterificagäo um tubo substancialmente vazio; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, em que os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagäo formado separadamente do reator tubular de esterificagäo, o reator tubular de policondensagäo em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo, possuindo o reator tubular de policondensagäo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade, e urna superficie interior, compreendendo o reator tubular de policondensagäo um tubo substancialmente vazio; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero, e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo, em que os reagentes compreendem ácido tereftálico ou tereftalato de dimetilo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagáo formado separadamente do reator tubular de esterificagäo, o reator tubular de policondensagao em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo, possuindo o reator tubular de policondensagáo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade, e urna superficie interior; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagáo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagáo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagáo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero, e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagáo sao, cada um, um fluido de policondensagáo.
Noutra concretizagáo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna saída e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal a entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua saída, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterif icagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagáo formado separadamente do reator tubular de esterificagäo, o reator tubular de policondensagáo em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo, possuindo o reator tubular de policondensagäo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero dentro do reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero, e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular combinado de esterificagäo e policondensagäo de pré-polímero possuindo urna entrada, urna saída e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um oligómero de poliéster dentro do reator tubular e o oligómero de poliéster sai através da sua saída, onde os reagentes e o oligómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterif icagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagäo formado separadamente do reator tubular de esterificagäo pré-polímero combinado, o reator tubular de policondensagäo em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagdo/pré-polímero, possuindo o reator tubular de policondensagäo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade, e urna superficie interior; e d. dirigir o oligómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o oligómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o oligómero e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagao sao, cada um, um fluido de policondensagao.
Noutra concretizagao, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterif icagao sao, cada um, um fluido de esterificagao; c. proporcionar um reator tubular de policondensagao integralmente combinado com o reator tubular de esterificagao, o reator tubular de policondensagao em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagao, possuindo o reator tubular de policondensagao urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagao de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagao, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagao, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagao sao, cada um, um fluido de policondensagao.
Noutra concretizagao, é divulgado um processo para produgäo de um oligómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagäo de pré-polimero formado separadamente do reator tubular de esterificagäo, o reator tubular de policondensagäo em comunicagáo de fluido com o reator tubular de esterificagäo, possuindo o reator tubular de policondensagäo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar o oligómero no reator tubular de policondensagäo, e o oligómero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero e o oligómero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um oligómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular e reagem uns com os outros para formar um monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo; c. proporcionar um reator tubular de policondensagäo de pré-polímero integralmente combinado com o reator tubular de esterificagäo, o reator tubular de policondensagäo em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo, possuindo o reator tubular de policondensagäo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e d. dirigir o monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo gue o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar o oligómero no reator tubular de policondensagäo, e o oligómero sai pela segunda extremidade do reator, em gue o monómero e o oligómero gue fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna saida, urna superficie interior e, pelo menos, um vertedor ligado ä sua superficie interior; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo gue os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua saida, onde os reagentes e o monómero de poliéster gue fluem através do reator tubular de esterificagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo e onde os fluidos de esterificagäo fluem sobre o vertedor.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda, e onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo; e c. recircular urna porgäo dos fluidos do processo e dirigir o efluente de recirculagäo de novo para o reator de esterificagäo, e através dele, próximo da entrada do reator de esterificagäo ou entre a entrada e a salda do reator de esterificagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai a partir da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo; e c. remover os vapores do reator tubular entre a sua entrada e a sua salda e/ou próximo da sua salda através de um exaustor do tubo vazio.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, estando a entrada posicionada a pelo menos 20 pés (6,1 m) verticals abaixo da salda; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai a partir da sua salda, e onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através a partir da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo e onde os fluidos presentes no reator tubular estäo num regime de fluxo borbulhante ("bubble flow") ou espúmeo ("froth flow").
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, em que o reator tubular tem secgóes alternantes lineares e näo lineares que se estendem na diregäo do seu comprimento entre a sua entrada e a sua salda; b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai a partir da sua salda, onde os reagentes e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo sao, cada um, um fluido de esterificagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai a partir da sua salda, onde pelo menos um reagente e o monómero de poliéster que fluem através do reator tubular de esterificagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior, estando a primeira extremidade disposta verticalmente acima da segunda extremidade, possuindo o reator tubular de policondensagäo secgóes alternantes lineares e näo lineares que se estendem na diregäo do seu comprimento entre a sua primeira extremidade e a sua segunda extremidade; b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero dentro do reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai a partir da segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero, e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior e, pelo menos um vertedor ligado ä sua superficie interior, em gue o reator tubular é feito de um tubo substancialmente vazio; e b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo gue o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em gue o monómero, o oligómero e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo, e em que pelo menos um dos fluidos de policondensagäo fluem sobre o vertedor.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em que o monómero, o oligómero e o polímero que fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo; e c. remover os vapores do reator tubular entre a sua entrada e a sua salda e/ou próximo da sua entrada ou saida através de um exaustor compreendendo um tubo substancialmente vazio.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo gue o monómero fluí através do reator de policondensagäo, reagindo o monómero para formar um oligómero e, em seguida, reagindo o oligómero para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em gue o monómero, o oligómero e o polímero gue fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo e em gue os fluidos presentes no reator tubular estäo num regime de fluxo estratificado.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo uma primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo gue o monómero fluí através do reator de policondensagäo, o monómero reage para formar um oligómero e, em seguida, o oligómero reage para formar o polímero no reator tubular de policondensagäo, e o polímero sai pela segunda extremidade do reator, em gue o monómero, o oligómero e o polímero gue fluem através do reator tubular de policondensagäo säo, cada um, um fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior; e b. dirigir um oligómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo de modo que o oligómero fluí através do reator tubular de policondensagäo, reagindo o oligómero para formar o polímero de poliéster no reator tubular de policondensagäo, e o polímero de poliéster sai pela sua segunda extremidade.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar reagentes fluidos de esterificagäo; e b. um reator tubular de policondensagäo formado separadamente do reator de esterificagäo e em comunicagäo de fluido com este, em que o reator de policondensagäo possui urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se faz passar pelo menos um reagente fluido de policondensagäo, de acordo com a reivindicagäo 11.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar reagentes fluidos de esterificagäo; e b. um reator tubular de policondensagäo formado separadamente do reator de esterificagäo e em comunicagäo de fluido com este, em que o reator de policondensagäo possui urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se faz passar pelo menos um reagente fluido de policondensagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento de reator tubular de esterificagäo para produgäo de um monómero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; e b. um circuito de recirculagäo possuindo urn influente e urn efluente, estando o efluente em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para produgäo de um monómero, oligómero ou polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar os reagentes fluidos; e b. um vertedor ligado a urna porgäo da superficie interior do reator tubular e adjacente a sua salda, em que o reator compreende um tubo substancialmente vazio.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para produgäo de um monómero, oligómero ou polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar os reagentes fluidos; e b. um exaustor em comunicagäo de fluido com o reator, compreendendo aínda o exaustor um tubo vertical de desgaseificagäo aprumado acoplado ao exaustor, possuindo o tubo vertical de desgaseificagäo urna extremidade de recegäo em comunicagäo de fluido com o exaustor e urna extremidade de exaustäo oposta disposta verticalmente acima da extremidade de recegäo, e em que o tubo vertical de desgaseificagäo é näo linear, prolongando-se na diregäo do seu comprimento entre a sua extremidade de recegäo e a sua extremidade de exaustäo, e em que o tubo vertical de desgaseificagäo é formado por tres secgóes contiguas, cada urna em comunicagäo de fluido com a outra, urna primeira secgäo adjacente ä extremidade de recegäo e prolongando-se substancialmente verticalmente a partir do exaustor, urna segunda secgäo acoplada ä primeira secgäo e orientada com um ángulo em relagäo ä primeira secgäo numa vista em plano, e urna terceira secgäo acoplada ä segunda secgäo e orientada com um ángulo complementar em relagäo a segunda secgäo numa vista em plano, de tal modo que a terceira secgäo esteja orientada substancialmente de modo horizontal.
Noutra concretizagáo, é divulgado um equipamento para produgäo de um monómero, oligómero ou polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar os reagentes fluidos.
Noutra concretizagáo, é divulgado um equipamento para exaustáo de gás ou vapor de um processo enquanto isola eficazmente liquido do gás ou vapor, sendo o liquido, gás e vapor fluidos, separando o liquido do gás ou vapor e retornando o liquido ao processo, compreendendo: a. um vaso ou tubo de processo contendo (i) liquido e (ii) gás ou vapor; e b. um exaustor em comunicagáo de fluido com o vaso ou tubo de processo, compreendendo aínda o exaustor um tubo vertical de desgaseificagáo aprumado acoplado ao exaustor, possuindo o tubo vertical de desgaseificagáo urna extremidade de recegáo em comunicagáo de fluido com o exaustor e urna extremidade de exaustáo oposta disposta verticalmente acima da extremidade de recegáo, e em que o tubo vertical de desgaseificagáo é náo linear, prolongando-se na diregáo do seu comprimento entre a sua extremidade de recegáo e a sua extremidade de exaustáo, e em que o tubo vertical de desgaseificagáo é formado por tres secgöes contiguas, cada urna em comunicagáo de fluido com a outra, urna primeira secgäo adjacente á extremidade de recegáo e prolongando-se substancialmente de modo vertical a partir do exaustor, urna segunda secgäo acoplada a primeira secgäo e orientada com um ángulo em relagäo a primeira secgäo numa vista em plano, e urna terceira secgäo acoplada á segunda secgäo e orientada com um ángulo em relagäo a segunda secgäo numa vista em plano de tal modo que a terceira secgäo esteja orientada substancialmente de modo horizontal.
Noutra concretizagäo, é divulgado um sistema de mistura e distribuigäo de fluido adaptado para a mistura, armazenagem e distribuigäo de fluidos a um sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo separado, compreendendo: a. um primeiro vaso de armazenagem de fluido alongado e disposto verticalmente; b. urna bomba de circulagäo em comunicagäo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, estando a bomba de circulagäo construida e disposta de modo a fazer passar um fuxo de fluido através do sistema e a fazer circular o fluido do primeiro vaso para o segundo vaso e do primeiro vaso para o primeiro vaso; c. um segundo vaso de armazenagem e distribuigäo de fluido em comunicagäo de fluido com o primeiro vaso e estando o segundo vaso de fluido disposto a urna cota vertical mais elevada do que o primeiro vaso; e d. urna válvula de controlo em comunicagäo de fluido com a bomba de circulagäo, o primeiro vaso e o segundo vaso, respetivamente, estando a válvula de controlo construida e disposta para dirigir seietivamente o fluxo de fluido do primeiro vaso para o segundo vaso e do primeiro vaso para o primeiro vaso, em que o segundo vaso está em comunicagäo de fluido com o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo, e em que urna carga de pressäo estática formada pelo fluido contido no segundo vaso é utilizada para fazer passar o fluido do segundo vaso para o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um sistema de mistura e distribuigäo de fluido adaptado para a mistura, armazenagem e distribuigäo de fluidos a um sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo separado, compreendendo: a. um primeiro vaso de armazenagem de fluido; b. um segundo vaso de mistura e armazenagem de fluido; c. urna bomba de circulagäo em comunicagäo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, estando a bomba de circulagäo construida e disposta de modo a fazer circular o fluido através do sistema e do primeiro vaso para o segundo vaso; d. o segundo vaso estando disposto a urna cota vertical mais elevada do que o primeiro vaso e do que o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo; e e. urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com a bomba de circulagáo, o primeiro vaso e o segundo vaso, respetivamente, estando a válvula de controlo construida e disposta de modo a dirigir seietivamente o fluxo de fluido do primeiro vaso de volta para o primeiro vaso e do primeiro vaso para o segundo vaso; f. o segundo vaso estando em comunicagáo de fluido com o sistema de distribuigäo á instalagäo de processo, em que urna carga de pressäo estática formada pelo fluido contido no segundo vaso é utilizada para fazer passar o fluido do segundo vaso para o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um método de mistura e distribuigäo de um fluido num sistema de mistura e distribuigäo de fluido adaptado para a mistura, armazenagem e distribuigäo de fluidos a um sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo separado, compreendendo: a. colocar pelo menos um fluido dentro de um primeiro vaso de armazenagem de fluido alongado e disposto verticalmente; b. fazer passar o fluido do primeiro vaso para um segundo vaso de mistura e armazenagem de fluido, alongado e disposto verticalmente, estando o segundo vaso de fluido disposto a urna cota vertical mais elevada do que, näo só, o primeiro vaso mas também do que o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo, com urna bomba de circulagáo em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, estando a bomba de circulagáo construida e disposta de modo a fazer passar o fluido através do sistema; c. utilizar urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com a bomba de circulagáo, o primeiro vaso e o segundo vaso para dirigir seietivamente o fluido do primeiro vaso quer para o primeiro vaso quer para o segundo vaso; e d. seletivamente fazer passar o fluido do segundo vaso para o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo, criando o segundo vaso urna carga de pressäo estática utilizada para fazer passar o fluido ai armazenado para o sistema de distribuigäo ä instalagäo de processo.
Noutra concretizagäo, um sistema de controlo de meio de transferencia de calor é divulgado para utilizagäo com um sistema de reator tubular, possuindo o sistema de reator tubular um circuito de fornecimento de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna primeira corrente de um meio de transferencia de calor e um circuito de retorno de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna segunda corrente do meio de transferencia de calor, sendo a temperatura da primeira corrente de meio de transferencia de calor superior ä temperatura da segunda corrente de meio de transferencia de calor, compreendendo o referido sistema de controlo do meio de transferencia de calor: a. um primeiro coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar a primeira corrente de meio de transferencia de calor; b. um segundo coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar a segunda corrente de meio de transferencia de calor; c. um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor, através do qual se pode fazer passar o meio de transferencia de calor, do primeiro coletor para o segundo coletor, respetivamente; d. urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com um dos coletores selecionado e o primeiro circuito secundário; e. a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor no primeiro coletor sendo superior ä pressäo da segunda corrente de meio de transferencia de calor no segundo coletor; em que a válvula de controlo é utilizada para dirigir seletivamente pelo menos urna porgäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o primeiro circuito secundário utilizando a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para fazer passar o meio de transferencia de calor e também para controlar a temperatura e pressäo da corrente de meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do primeiro circuito secundário.
Noutra concretizagäo, um sistema de controlo do meio de transferencia de calor é divulgado para utilizagäo com um sistema de reator tubular, possuindo o sistema de reator tubular um circuito de fornecimento de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna primeira corrente de um meio de transferencia de calor e um circuito de retorno de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna segunda corrente do meio de transferencia de calor, sendo a temperatura da primeira corrente de meio de transferencia de calor superior a temperatura da segunda corrente de meio de transferencia de calor, compreendendo o referido sistema de controlo do meio de transferencia de calor: a. um primeiro coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar a primeira corrente de meio de transferencia de calor; b. um segundo coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar a segunda corrente de meio de transferencia de calor; c. um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor, através do qual se pode fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor para o segundo coletor; d. urna primeira válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro coletor e o primeiro circuito secundário; e e. urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro circuito secundário e o segundo circuito secundário; f. a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor no primeiro coletor sendo superior ä pressäo da segunda corrente de meio de transferencia de calor no segundo coletor; em que urna ou ambas as válvulas de controlo sao utilizadas para dirigir seietivamente pelo menos urna porgáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o primeiro circuito secundário, utilizando a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, para fazer passar o meio de transferencia de calor através do primeiro circuito secundário e também para controlar a temperatura e pressäo da corrente de meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do primeiro circuito secundário.
Noutra concretizagäo, um método de fazer passar um meio de transferencia de calor através de um sistema de meio de transferencia de calor é divulgado para utilizagáo com um sistema de reator tubular, possuindo o sistema de reator tubular um circuito de fornecimento de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna primeira corrente de um meio de transferencia de calor e um circuito de retorno de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna segunda corrente do meio de transferencia de calor, sendo a temperatura e a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor superior á temperatura e ä pressäo da segunda corrente de meio de transferencia de calor, compreendendo o referido sistema de controlo do meio de transferencia de calor: a. fazer passar a primeira corrente de meio de transferencia de calor através de um primeiro coletor de meio de transferencia de calor; b. fazer passar a segunda corrente de meio de transferencia de calor através de um segundo coletor de meio de transferencia de calor; c. fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor através de um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor, na ausencia de urna bomba de circulagáo de meio de transferencia de calor, com urna primeira válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro coletor e o primeiro circuito secundário; e d. fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro circuito secundário para o segundo coletor, na ausencia de urna bomba de circulagáo de meio de transferencia de calor, com urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro circuito secundário e o segundo coletor.
Noutra concretizagäo, um sistema de entrega de fluido é divulgado para entrega de um fornecimento de fluido de trabalho de processo a uma instalagäo de processo de fluido, possuindo a instalagäo de processo um sistema de tubagem para manuseamento, distribuigäo e processamento do fluido, compreendendo o sistema: a. pelo menos um contentor de entrega posicionado numa estagáo de bombagem; e b. pelo menos um bomba em comunicagáo de fluido com o, pelo menos um, contentor de entrega; c. o, pelo menos um, contentor de entrega estando em comunicagáo de fluido com um trem de válvulas, estando o trem de válvulas em comunicagáo de fluido com o sistema de tubagem da instalagäo de processo; em que o fluido é seietivamente bombeado diretamente do, pelo menos um, contentor de entrega através do trem de válvulas e para o sistema de tubagem da instalagäo de processo na ausencia de um tanque de armazenagem e alimentagáo de entrega de fluido para de outro modo receber e armazenar al o fluido a partir do, pelo menos um, contentor de entrega.
Noutra concretizagäo, um sistema de entrega de fluido é divulgado para a entrega de um fornecimento de fluido de trabalho de processo a uma instalagäo de processo de fluido, possuindo a instalagäo de processo um sistema de tubagem para manuseamento, distribuigäo e processamento do fluido, compreendendo o sistema: a. um primeiro contentor de entrega posicionado numa estagáo de bombagem; b. uma primeira bomba em comunicagáo de fluido com o primeiro contentor de entrega; c. um segundo contentor de entrega posicionado na estagáo de bombagem; e d. uma segunda bomba em comunicagáo de fluido com o segundo contentor de entrega; e. cada um dos contentores de entrega e bombas, respetivamente, estando em comunicagáo de fluido com um trem de válvulas, sendo o trem de válvulas constituido por uma pluralidade de válvulas de controlo operáveis seletivamente e estando em comunicagáo de fluido com o sistema de tubagem da instalagäo de processo; em que o fluido é seietivamente bombeado diretamente a partir do primeiro e segundo contentores de entrega, respetivamente, através do trem de válvulas e para o sistema de tubagem da instalagáo de processo na ausencia de um tanque de alimentagáo de entrega de fluido e de armazenagem.
Noutra concretizagäo, um método de entrega de fluido é divulgado para utilizagáo na entrega de um fornecimento de um fluido de trabalho de processo a urna instalagáo de processo de fluido, possuindo a instalagáo de processo um sistema de tubagem para manuseamento, distribuigáo e processamento do fluido, compreendendo o sistema: a. posicionar um primeiro contentor de entrega numa estagáo de bombagem, estando o primeiro contentor de entrega em comunicagáo de fluido com urna primeira bomba; b. posicionar um segundo contentor de entrega na estagao de bombagem, estando o segundo contentor de entrega em comunicagáo de fluido com urna segunda bomba; c. bombear seiet ivamente o fluido a partir de cada um dos contentores de entrega respetivos diretamente para o trem de válvulas, sendo o trem de válvulas constituido por urna pluralidade de válvulas de controlo operáveis seietivamente em comunicagáo de fluido com o sistema de tubagem da instalagáo de processo e através do trem de válvulas para o sistema de tubagem da instalagáo de processo na ausencia de um tanque de alimentagáo de entrega de fluido e de armazenagem para de outro modo receber e armazenar ai o fluido a partir do, pelo menos um, contentor de entrega.
Noutra concretizagäo, é divulgado um sistema integrado de distribuigáo de água á instalagáo, sendo o sistema de distribuigáo de água abastecido separadamente de água fresca limpa por urna fonte de fornecimento de água para utilizagáo numa instalagáo do processo, compreendendo o processo: a. um tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga em comunicagáo de fluido com, e abastecido de, água por urna fonte de água; b. um primeiro circuito de distribuigao de água em comunicagäo de fluido com o tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga e sendo abastecido de água por ele; c. um segundo circuito de distribuigao de água em comunicagäo de fluido com o primeiro circuito de distribuigao de água; e d. meios para seietivamente retirar água do primeiro circuito de distribuigao de água para fornecer água ao segundo circuito de distribuigao de água.
Noutra concretizagáo, é divulgado um método de distribuigao de água através de um sistema integrado de distribuigao de água á instalagáo, sendo o sistema de distribuigao de água abastecido separadamente de água fresca limpa por urna fonte de água para utilizagao numa instalagáo do processo, compreendendo o método: a. fornecer água a um tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga; b. passar a água do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga para um primeiro circuito de distribuigao de água em comunicagäo de fluido com o tanque de armazenagem de água; c. passar a água seletivamente do primeiro circuito de distribuigao de água para um segundo circuito de distribuigao de água em comunicagäo de fluido com o primeiro circuito de água.
Noutra concretizagáo, é divulgado um sistema de vácuo integrado para utilizagao com um reator de policondensagáo final possuindo zonas separadas de vácuo de elevada pressáo, média pressáo e baixa pressáo de policondensagáo, respetivamente, compreendendo o sistema: a. um condensador de spray, estando o condensador de de pulverizagäo em comunicagäo de fluido com cada urna das zonas de vácuo de média pressáo e baixa pressáo, respetivamente, do reator de policondensagáo; b. um condensador entre etapas em comunicagäo de fluido com o condensador de spray; e c. uma bomba de vácuo em comunicagäo de fluido com o condensador entre etapas.
Noutra concretizagáo, é divulgado um sistema de vácuo integrado para utilizagäo com um reator de policondensagáo final possuindo pelo menos uma zona de vácuo de média pressáo de policondensagáo e uma zona separada de vácuo de baixa pressáo de policondensagáo, compreendendo o sistema: a. um condensador de spray, estando o condensador de spray em comunicagäo de fluido com cada uma das zonas de vácuo de média pressáo e baixa pressáo, respetivamente, do reator de policondensagáo; b. um primeiro jato de EG em comunicagäo de fluido com o condensador de spray; c. um condensador entre etapas em comunicagäo de fluido com o primeiro jato de EG; d. uma bomba de vácuo em comunicagäo de fluido com o condensador entre etapas; e e. um segundo jato de EG em comunicagäo de fluido com a zona de vácuo de baixa pressáo e o condensador de spray, respetivamente.
Noutra concretizagáo, é divulgado um método de recolha de fluido a partir do reator de policondensagáo final possuindo uma zona de vácuo de elevada pressáo, uma zona de vácuo de média pressáo e uma zona de vácuo de baixa pressáo de policondensagáo, compreendendo o método: a. fazer passar o fluido pelo menos da zona de vácuo de policondensagáo de média pressáo e da zona de vácuo de policondensagáo de baixa pressáo do reator para um único condensador de spray em comunicagäo de fluido vedada com cada uma das zonas de vácuo de média e de baixa pressáo, respetivamente; e b. retirar o fluido através de um condensador entre etapas, em comunicagäo de fluido com o condensador de spray, com uma bomba de vácuo em comunicagäo de fluido com o condensador entre etapas.
Noutra concretizagáo, é divulgado um processo para produgäo de um monómero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, estando a entrada disposta a urna cota abaixo da salda; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, em que os reagentes reagem uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular e o monómero de poliéster sai através da sua salda.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior, estando a primeira extremidade disposta a urna cota acima da segunda extremidade, sendo o reator de policondensagao nao linear entre a primeira extremidade e a segunda extremidade; e b. dirigir um monómero de poliéster fluido para a primeira extremidade do reator de policondensagao de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagao, em que o monómero reage para formar o polímero no reator de policondensagao e o polímero sai pela sua segunda extremidade.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade e urna superficie interior, estando a primeira extremidade disposta a urna cota acima da segunda extremidade, em que o reator de policondensagäo forma um ángulo com um plano orientado verticalmente, sendo o ángulo superior a zero graus; e b. dirigir um monómero fluido para a primeira extremidade do reator de policondensagäo de modo que o monómero fluí através do reator de policondensagäo, em que o monómero reage para formar o polímero de poliéster no reator de policondensagäo e o polímero de poliéster sai pela sua segunda extremidade.
Noutra concretizagäo, é divulgado um processo para produgäo de um poliéster, compreendendo: a. proporcionar um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, estando a entrada disposta a urna cota abaixo da salda; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular proximal ä entrada, de modo que os reagentes fluem através do reator tubular, em que os reagentes reagem uns com os outros para formar o poliéster dentro do reator tubular e o poliéster sai através da sua salda.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para fazer reagir reagentes originando um monómero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, estando a entrada disposta a urna cota abaixo da salda; e b. um vertedor ligado a urna porgäo da superficie interior do reator tubular adjacente a sua salda.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para fazer reagir reagentes originando um monómero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior, estando a entrada disposta a urna cota abaixo da salda; e b. um mecanismo de exaustáo incorporado no reator tubular de modo que um fluido que atravessa a sua superficie interior também fluí através do mecanismo de exaustáo quando fluí da entrada para a salda do reator tubular, compreendendo o mecanismo de exaustáo um redutor excéntrico liso no fundo.
Noutra concretizagäo, é divulgado um equipamento para fazer reagir reagentes originando um monómero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular possuindo urna entrada, urna salda e uma superficie interior, estando a entrada disposta a uma cota abaixo da salda; e b. urn circuito de recirculagäo possuindo urn influente e urn efluente, estando o influente em comunicagäo de fluido com o reator tubular proximal ä sua salda e o efluente em comunicagäo de fluido com o reator tubular adjacente ä sua entrada.
Noutra concretizagáo, é divulgado um equipamento para fazer reagir um monómero originando um polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator de policondensagáo possuindo uma primeira extremidade, uma segunda extremidade e uma superficie interior, estando a primeira extremidade disposta a uma cota acima da segunda extremidade, sendo o reator de policondensagáo formado como uma pluralidade de secgöes interligadas contiguas, ñas quais o monómero fluí através da superficie interior de cada secgáo atravessando da primeira extremidade até ä segunda extremidade do reator de policondensagáo, em que secgöes adjacentes formam ángulos náo lineares urnas com as outras; e b. pelo menos um vertedor fixado a superficie interior do reator de policondensagáo, e em que um vertedor está localizado adjacente á jungáo de cada uma das secgöes interligadas.
Vantagens adicionáis do invento seráo mostradas em parte na descrigáo que se segue, e em parte seráo obvias a partir da descrigáo, ou podem ser aprendidas pela prática do invento. As vantagens do invento seráo realizadas e atingidas por meio dos elementos e combinagöes particularmente salientadas ñas reivindicagöes apensas. Será entendido que tanto a descrigáo geral anterior como a descrigáo detalhada seguinte sáo apenas exemplificativas e explanatórias e náo sáo restritivas do invento, como reivindicado. breve descriqao dos desenhos
Os desenhos apensos, que sao incorporados e constituem urna parte deste fascículo, ilustram várias concretizagdes do invento e, em conjunto com a descrigáo, servem para explicar os principios do invento. A Fig. 1 mostra um perfil típico de temperatura e pressáo da reagáo de poliéster. A Fig. 2 mostra urna concretizagáo do reator tubular de esterificagäo ou de policondensagáo. Num modo de reator tubular de policondensagáo, o influente e o efluente estáo invertidos (influente em 11 e efluente em 12). A Fig. 3 mostra os custos de instalagáo vs. diámetro de tubagem nominal (polegadas) para um custo de instalagáo de um reator tubular típico deste invento. A Fig. 4 mostra urna concretizagáo do invento onde no topo do reator de permuta de éster ou esterificagäo o controlo de nivel ocorre através de um vertedor para o interior do reator de policondensagáo. A Fig. 5 mostra urna concretizagáo do invento onde urna instalagáo de produgáo de poliéster existente está modificada com um ou mais reatores tubulares. A Fig. 6 mostra urna concretizagáo do invento onde numa fábrica maior sáo utilizados múltiplos reatores tubulares de esterificagäo e policondensagáo em paralelo, bem como a produgáo de múltiplos produtos dentro de um sistema.
As Figs. 7a-g mostram várias concretizagdes da separagáo de vapor para ambos os processos de esterificagäo e policondensagáo.
Fig. 8 mostra urna concretizagáo da separagáo de vapor de policondensagáo. A Fig. 9 mostra urna concretizagáo de mistura laminar numa zona de policondensagáo utilizando um vertedor e um sistema inversor de fluxo de tubagem de diámetro reduzido a jusante do vertedor . A Fig. 10 mostra várias concretizagöes de alteragáo do perfil de pressáo do reator de esterificagäo ou permuta de éster utilizando diferente configuragöes näo lineares. Esta figura é apresentada em vista lateral, mostrando o espagamento vertical entre cada volta das linhas do reator de esterificagäo ou de permuta de éster. A Fig. 11 é um gráfico dos perfis de pressáo correspondentes äs configuragöes da Figura 10. A Figuras 12a e 12b mostram diferentes aspetos das localizagöes de aditivo dentro do processo.
As Figuras 13a e 13b mostram duas concretizagöes diferentes onde o tanque de pasta é eliminado utilizando um circuito de recirculagáo. A Fig. 14 mostra urna concretizagáo onde as bombas do circuito secundário do meio de transferencia de calor estáo eliminadas. A Fig. 15a mostra um sistema de mistura e alimentagáo típico da especialidade anterior. A Fig. 15b mostra urna concretizagáo do invento para o sistema de mistura e alimentagáo que elimina vários tanques e outros dispositivos de controlo e operagöes unitárias. A Fig. 16 mostra urna concretizagáo do invento onde se utiliza urna configuragáo de pressáo baixa e elevada alternantes para o reator tubular de permuta de éster ou de policondensagáo.
As Figs. 17 a e b mostram duas concretizagöes do invento para um desenho de urna fábrica de poliéster de baixo custo integrando um reator tubular para a esterificagäo e um reator tubular para o sistema de policondensagáo. A Fig. 18 mostra uma concretizagäo para o processo do reator tubular de policondensagäo. A Fig. 8 é uma vista explodida do elemento 133 e a Fig. 9 é uma vista explodida do elemento 142. A Fig. 19 é uma concretizagäo onde a destilagäo é substituida por adsorgäo. A Fig. 20a mostra os diferentes regimes de fluxo do fluxo bifásico em tubos horizontais. A Fig. 20b mostra o fluxo da massa de vapor vs. razäo do fluxo da massa de liquido sobre vapor e a relagäo com cada regime de fluxo do fluxo bifásico em tubos horizontais da Fig. 20a. A Fig. 20b identifica também os regimes de fluxo preferidos para os processos de esterificagáo e policondensagäo do presente invento. A Fig. 21 mostra uma concretizagäo do invento para descarregar camiöes sem a utilizagäo de tanques para minimizar custos de capital e operagdes unitárias, em conjunto com a eliminagáo de água para tratamento de águas residuais. A Fig. 22 mostra uma concretizagäo do invento para uma combinagäo de chuveiro de seguranga, torre de arrefecimento, água de corte e arrefecedores da bomba de HTM para minimizar os sistemas de água na instalagáo. A Fig. 23 mostra um sistema de vácuo integrado para redugáo de jatos de EG e eliminagáo de um sistema de água refrigerada como uma concretizagäo do invento. A Fig. 24 mostra os regimes bifásicos para esterificagáo e policondensagäo para uma concretizagäo de um processo do presente invento onde se utiliza um reator tubular para produzir um homopolímero de PET.
DESCRIQAO DETALHADA DO INVENTO O presente invento pode ser compreendido mais fácilmente por referencia ä descrigáo detalhada seguinte das concretizagöes preferidas do invento e aos Exemplos ai incluidos e as Figuras e sua descrigäo anterior e seguinte.
Antes dos presentes compostos, composigöes, artigos, dispositivos e/ou métodos serem revelados e descritos, deve ser entendido que este invento nao está limitado a métodos de sintese específicos, processos específicos ou a equipamentos particulares, e como tal pode obviamente variar. Deve também ser entendido que a terminología aquí utilizada é apenas para o propósito de descrever concretizagöes particulares e nao pretende ser limitativa.
Neste fascículo, e ñas reivindicagöes que se seguem, será feita referencia a vários termos que deveráo ser definidos para terem os significados seguintes:
Como utilizadas no fascículo e ñas reivindicagöes apensas, as formas singulares "um", "urna", "o" e "a" incluem as referencias plurais a nao ser que o contexto indique claramente o contrário. Assim, por exemplo, a referencia a um reator tubular incluí um ou mais reatores tubulares.
Os intervalos podem ser aquí expressos como desde "cerca de" um valor particular e/ou até "cerca de" outro valor particular. Quando um tal intervalo é expresso, outra concretizagao incluí desde aquele valor particular e/ou até ao outro valor particular. Similarmente, quando os valores sao expressos como aproximagöes, pela utilizagáo do antecedente "cerca de", deverá ser entendido que o valor particular forma outra concretizagao. Deverá ser aínda entendido que as extremidades de cada um dos intervalos sao significativas tanto em relagäo a outra extremidade, como independentemente da outra extremidade. "Opcional" ou "opcionalmente" significa que o evento ou circunstancia subsequentemente descritos podem ou nao ocorrer, e que a descrigäo incluí casos em que o referido evento ou circunstancia ocorre e casos em que nao ocorre. Por exemplo, a expressáo "opcionalmente aquecido" significa que o material pode ser ou nao aquecido e que essa expressáo incluí ambos os processos, aquecido e nao aquecido.
Residuo refere-se ä porgäo que é o produto resultante da espécie química num esquema reacional particular ou formulagáo ou produto químico subsequente, independentemente de a porgäo ser ou nao obtida realmente a partir da espécie química. Assim, um residuo de etilenoglicol num poliéster refere-se a urna ou mais unidades de repetigäo -OCH2CH2O- no poliéster, independentemente de o etilenoglicol ser ou nao utilizado para preparar o poliéster. Similarmente, um residuo ácido sebácico num poliéster refere-se a urna ou mais porgöes -C0(CH2)sC0- no poliéster, independentemente de o residuo ser ou nao obtido fazendo reagir ácido sebácico ou um seu éster para obter o poliéster.
Como aquí utilizado, um reator de pré-polímero é o primeiro reator de policondensagáo, típicamente sob vácuo, e faz crescer o comprimento da cadeia de polímero desde um comprimento na alimentagáo de 1-5 até um comprimento na saída de 4-30. O reator de pré-polímero tem típicamente a mesma fungáo para todos os poliésteres, mas alguns poliésteres tém um comprimento de cadeia nominal que é curto, tal como de 10 a 30. Para estes produtos de comprimento de cadeia nominal curto, náo é requerido qualquer reator de acabamento (como definido abaixo), urna vez que o reator de pré-polímero proporcionará o produto final. Um reator de acabamento é o último reator de policondensagáo de fase de massa fundida, típicamente sob vácuo, e faz crescer a cadeia de polímero até ao comprimento da cadeia de produto desejado.
Como aquí utilizado, processo ou equipamento "convencional" em relagáo ao processamento de poliéster refere-se a um reator náo tubular ou processo incluindo, mas náo limitado a, um processo ou equipamento de reator continuo em tanque agitado (CSTR), ou um processo ou equipamento de coluna de destilagäo reativa, lavagem ou retificagäo, ou um processo ou equipamento em tanque com dispositivos internos, parafuso ou batedor. Um reator CSTR típico utilizado num processo de policondensagáo convencional é um reator de película de limpeza ou película fina.
Será agora feita referencia em detalhe äs presentes concretizagoes preferidas do invento, exemplos das quais sáo ilustrados nos desenhos apensos. Sempre que possível, os mesmos números de referencia säo utilizados através dos desenhos para referir os mesmos componentes ou similares. 0 presente invento abrange equipamentos e métodos para converter reagentes num poliéster. Mais específicamente, numa concretizagäo, num primeiro passo, o presente invento faz reagir materials de partida (também referidos como matérias-primas ou reagentes) em monómeros (também referidos como monómeros de poliéster) e depois, num segundo passo, o presente invento faz reagir os monómeros em oligómeros (também referidos como oligómeros ou pré-polímeros de poliéster) e depois no poliéster final (também referido como polímero ou polímero de poliéster). Se sao alimentados ao primeiro passo materials com grupos termináis ácido, tais como ácido tereftálico ou ácido isoftálico, entáo o primeiro passo é referido como urna reagáo ou reator de esterificagáo. Se os materials de partida possuem grupos termináis metilo, tais como tereftalato de dimetilo ou isoftalato de dimetilo, entáo o primeiro passo ou primeiro reator é um passo ou reator de permuta de éster. Para simplicidade, ao longo do fascículo e ñas reivindicagóes, esterificagáo e permuta de éster säo utilizados intermutavelmente e säo típicamente referidos como esterificagáo, mas deve ser entendido que esterificagáo ou permuta de éster depende dos materials de partida. Deverá também ser entendido que a salda do processo de esterificagáo pode também conter oligómeros para além do monómero. 0 processo de policondensagáo pode ser um processo integrado ou pode estar subdividido em duas subpartes, um processo de pré-polímero e um processo de acabamento. No processo de pré-polímero, a salda compreende monómero, oligómero e polímero, com o oligómero estando típicamente em maioria. No processo de acabamento, típicamente a salda do processo compreende oligómero e polímero, com a maior parte da salda sendo polímero. No processo de esterificagáo, é possível ter pequeñas quantidades de polímero a sair do processo. Do mesmo modo, no processo de acabamento, é possível ter pequeñas quantidades de monómero a sair do processo. 0 segundo passo é referido como o processo de policondensagáo ou reator de policondensagáo. Nesta concretizagäo, o lado pressurizado de entrada do primeiro passo ou reator de esterificagáo sai a urna pressáo próxima da atmosférica ou superior, e a saída desse primeiro passo, que é alimentada ao segundo passo, é substancialmente monómero. No segundo passo, o monómero é convertido em oligómero que, se desejado, pode ser isolado, por exemplo, num primeiro dispositivo de separagäo por pressäo tal como um tubo de nivel (seal leg), no reator. Se näo for isolado, o oligómero é posteriormente convertido no polímero no reator tubular.
Numa concretizagäo alternativa, o lado pressurizado de entrada do primeiro passo sai sob vácuo (numa concretizagäo colocando essencialmente o reator de pré-polímero por cima do reator de permuta de éster ou esterificagáo), e o oligómero é o produto substancial do primeiro passo e ou é isolado como um produto final ou é alimentado através do segundo passo no qual se faz reagir o oligómero para formar o polímero. 0 invento contempla muitos arranjos diferentes para os diferentes reatores. Numa concretizagäo, o reator de esterificagäo é um reator separado e distinto do reator de policondensagäo. 0 monómero é produzido no reator de esterificagäo e é depois alimentado ao reator de policondensagäo para produzir polímero. Noutra concretizagäo, um reator de pré-polímero é colocado por cima do reator de esterificagäo formando quer urna unidade separada quer urna unidade integrada, produzindo desse modo oligómero a partir do reator de esterificagdo/pré-polímero combinado, que é depois alimentado ao reator de policondensagäo. Como aquí utilizado, integrado por referencia ä combinagäo de reatores pretende significar a combinagäo de dois reatores em conjunto tal que estes estäo em comunicagäo de fluido direta urn com o outro e os reatores säo essencialmente indistinguíveis urn do outro e de um sistema de reator global. Noutra concretizagäo, o reator de policondensagäo forma urna unidade integrada com o reator de esterificagäo. Os reagentes säo fornecidos ao reator de esterificagäo e o produto de polímero de poliéster final é produzido pela unidade integrada. Noutra concretizagäo, um reator de pré-polímero é utilizado em conjunto com um reator de esterificagäo, quer como duas unidades separadas quer como urna unidade singular integrada. 0 produto de oligómero a partir do reator de pré-polímero é isolado como um produto final. Adicionalmente, o invento proporciona um reator tubular de esterificagäo utilizado para produzir monómero. Noutro aspeto, o invento proporciona um equipamento e um processo de reator tubular de policondensagäo. Quando o reator de esterificagäo e de pré-polímero sao formados como urna unidade integrada, típicamente existe urna tubagem de exaustäo entre os reatores para exaustäo do subproduto de água; assim, a linha de exaustäo serve como um ponto de at ravessamento do reator de esterificagäo para o reator de pré-polímero. 0 processo é aplicável para qualquer poliéster. Estes poliésteres compreendem pelo menos um residuo de ácido dicarboxílico e pelo menos um residuo de glicol. Mais específicamente ácidos dicarboxílíeos adequados incluem ácidos dicarboxílíeos aromático preferivelmente possuindo 8 a 14 átomos de carbono, ácidos dicarboxílíeos alifáticos preferivelmente possuindo 4 a 12 átomos de carbono, ou ácidos dicarboxílíeos cicloalifáticos preferivelmente possuindo 8 a 12 átomos de carbono. Exemplos de ácidos dicarboxílíeos compreendem ácido tereftálico, ácido itálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, ácido ciclo-hexanodicarboxílico, ácido ciclo-hexanodiacético, ácido difenil-4,4' -dicarboxílico, ácido difenil-3,4' -dicarboxílico, 2.2- dimetil-1,3-propanodiol, ácido dicarboxílico, ácido sucínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, suas misturas, e outros. 0 componente de ácido pode ser preenchido pelo seu éster, tal como sucede com tereftalato de dimetilo.
Dióis adequados compreendem dióis cicloalifáticos preferivelmente possuindo 6 a 20 átomos de carbono ou dióis alifáticos preferivelmente possuindo 3 a 20 átomos de carbono. Exemplos de tais dióis compreendem etilenoglicol (EG) , dietilenoglicol, trietilenoglicol, 1,4-ciclo-hexanodimetanol, propano-1,3-diol, butano-1,4-diol, pentano-1,5-diol, hexano-1,6-diol, neopentilglicol, 3-metil-pentanodiol-(2,4) , 2- metilpentanodiol-(1,4) , 2,2,4-trimetil-pentanodiol-(1,3) , 2- etil-hexanodiol-(1,3), 2,2-dietil-propanodiol-(1,3), hexanodiol-(1,3), 1,4-di-(hidroxietoxi)-benzeno, 2,2-bis-(4- hidroxiciclo-hexil)propano, 2,4-di-hidroxi-l,1,3,3- tetrametilciclobutano, 2,2,4,4-tetrametil-ciclobutanodiol, 2.2- bis-(3-hidroxietoxifenil)-propano, 2,2-bis- (4- hidroxipropoxifenil)-propano, isossorbida, hidroquinona, BDS-(2,2-(sulfonilbis)-4,l-fenileno-oxi))-bis(etanol), suas misturas, e outros. Podem ser preparados poliésteres a partir de um ou mais dos tipos anteriores de dióis.
Comonómeros preferidos compreendem ácido tereftálico, tereftalato de dimetilo, ácido isoftálico, isoftalato de dimetilo, 2, 6-naftalenodicarboxilato de dimetilo, ácido 2,6-naftalenodicarboxílico, etilenoglicol, dietilenoglicol, 1,4-ciclo-hexanodimetanol (CHDM), 1,4-butanodiol, politetrametilenoglicol, trans-DMCD, anidrido trimelitico, ciclo-hexano-1,4-dicarboxilato de dimetilo, decalina-2,6-dicarboxilato de dimetilo, decalina-dimetanol, deca-hidronaftaleno-2,6-dicarboxilato, 2,6-di-hidroximetil-deca-hidronaftaleno, hidroquinona, ácido hidroxibenzóico, suas misturas, e outros. Podem também ser incluidos comonómeros bifuncionais (tipo A-B onde as extremidades nao sao as mesmas), tais como ácido hidroxibenzóico.
Tal como num processo convencional, um comonómero pode ser adicionado em qualquer local ao longo do processo desde o inicio da esterificagáo até ao processo de policondensagáo. Específicamente, no que se refere ao presente invento, um comonómero pode ser adicionado numa localizagáo incluindo, mas nao limitada a, próximo da entrada do reator de esterificagáo, próximo da salda do reator de esterificagáo, num ponto entre a entrada e a salda do reator de esterificagáo, em qualquer local ao longo do circuito de recirculagáo, próximo da entrada do reator de pré-polímero, próximo da salda do reator de pré-polímero, um ponto entre a entrada e a salda do reator de pré-polímero, próximo da entrada do reator de policondensagáo, e num ponto entre a entrada e a salda do reator de policondensagáo.
Deverá também ser entendido que, como aquí utilizado, o termo poliéster pretende incluir derivados de poliéster, incluindo, mas náo limitados a, poliéter-ésteres, poliéster-amidas e poliéter-éster-amidas. Por conseguinte, para simplicidade, ao longo do fascículo e ñas reivindicagóes, os termos poliéster, poliéter-éster, poliéster-amida e poliéter-éster-amida podem ser utilizados intermutavelmente e sáo típicamente referidos como poliéster, mas deve ser entendido que a espécie de poliéster particular está dependente dos materials de partida, i.e., reagentes precursores e/ou componentes de poliéster.
Os poliésteres formados pelo processo do presente invento sao homopolímeros e copolimeros de poliéster que sao adequados para utilizagäo numa ampia variedade de aplicagöes incluindo embalagens, películas, fibras, folhas, revestimentos, adesivos, artigos moldados, e outros. As embalagens para alimentos sao urna utilizagäo particularmente preferidas para certos poliésteres do presente invento. Numa concretizagáo, os poliésteres compreendem um componente de ácido dicarboxílico compreendendo ácido tereftálico ou ácido isoftálico, preferivelmente pelo menos cerca de 50% molar de ácido tereftálico, e em algumas concretizagdes, preferivelmente pelo menos cerca de 75% molar de ácido tereftálico e um componente de diol compreendendo pelo menos um diol selecionado entre etilenoglicol, ciclo-hexanodimetanol, dietilenoglicol, butanodiol e suas misturas. Os poliésteres podem compreender adicionalmente residuos de comonómero em quantidades até cerca de 50 por cento molar de um ou mais ácidos dicarboxí líeos diferentes e/ou até cerca de 50 por cento molar de um ou mais dióis numa base de 100% molar de ácido dicarboxí lico e numa base de 100% molar de diol. Em certas concretizagdes pode ser preferida urna modificagáo de comonómero do componente de ácido dicarboxí lico, do componente de glicol ou de cada um individualmente de até cerca de 25% molar ou até cerca de 15% molar. Numa concretizagáo, comonómeros de ácido dicarboxílico compreendem ácidos dicarboxílíeos aromáticos, ésteres de ácidos dicarboxílíeos, anidridos de ésteres dicarboxílíeos, e suas misturas.
Numa concretizagáo, os reagentes compreendem ácido tereftálico e etilenoglicol. Noutra concretizagáo, os reagentes compreendem tereftalato de dimetilo e etilenoglicol. Aínda noutra concretizagáo, os reagentes compreendem ácido tereftálico, etilenoglicol e CHDM.
Poliésteres preferidos incluem, mas näo estáo limitados a homopolímeros e copolimeros de politereftalato de etileno (PET), PETG (PET modificado com comonómero de CHDM), PBT, poliésteres cristalinos totalmente aromáticos ou líquidos, poliésteres biodegradáveis, tais como aqueles compreendendo residuos de butanodiol, ácido tereftálico e ácido adípico, homopolímero e copolimeros de poli(tereftalato de ciclo-hexanodimetileno) e homopolímero e copolimeros de CHDM e ácido ciclo-hexanodicarboxílico ou ciclo-hexanodicarboxilato de dimetilo, e suas misturas. Numa concretizagáo o poliéster é PET produzido fazendo reagir PTA e EG. Noutra concretizagáo, o poliéster é PETG produzido fazendo reagir PTA, EG e CHDM. Numa concretizagáo, os reagentes náo compreendem um anidrido. Numa concretizagáo, o poliéster náo é policarbonato ou PBT ("politereftalato de butileno"), ou poliésteres produzidos a partir de anidrido itálico ou anidrido maleico. 0 presente processo em reator tubular pode também ser utilizado em esterificagáo, policondensagáo, ou ambas, para um processo onde ácido tereftálico é esterificado, hidrogenado e polimerizado para formar PET (ou PETG se também se adicionar CHDM), tal como revelado no Pedido de Patente dos E.U.A. 60/228695, depositado em 29 de Agosto de 2000, e Pedido de Patente dos E.U.A. 09/812581, em 20 de Margo de 2001.
Os poliésteres do presente invento podem também conter pequeñas quantidades de um comonómero trifuncional ou tetrafuncional tal como anidrido trimelítico, trimetilolpropano, dianidrido piromelítico, pentaeritritol, ou outros poliácidos ou polióis formando poliéster geralmente conhecidos na especialidade. Podem-se também utilizar agentes de reticulagáo ou ramificagáo. Além disso, embora náo requeridos, podem-se utilizar se desejado um ou mais aditivos normalmente utilizados em poliésteres. Tais aditivos incluem, mas náo estáo limitados a um ou mais de um catalisador, corante, toner, pigmento, negro de fumo, fibra de vidro, carga, modificador de impacto, antioxidante, estabilizador, retardador de chama, auxiliar de reaquecimento, composto de redugáo de acetaldeído, composto depurador de oxigénio, composto de absorgäo de UV, aditivo de melhoria de barreira, tal como partículas de plaquetas, óxido de ferro negro, e outros.
Quando se utiliza ácido tereftálico como um dos reagentes, típicamente utiliza-se ácido tereftálico purificado (PTA) como o reagente em vez de ácido tereftálico náo purificado (TPA) ou TPA em bruto (CTA), embora neste invento se possam utilizar TPA e/ou CTA.
Os processos do presente invento sao dirigidos a polimerizagäo de massa fundida, isto é, o processo do presente invento está numa fase de massa fundida, onde os reagentes estáo num estado fluido. Isto deverá estar em contraste com policondensagáo em sólido como utilizado em certos processos de poliéster da especialidade anterior. 0 processo em reator tubular do presente invento é assim apropriado para um processo em fluido. 0 processo de policondensagáo de poliéster do presente invento deverá também distinguir-se de outros processos de polimerizagäo, tais como, por exemplo, polimerizagäo baseada em emulsäo, gue típicamente requer um segundo ou mesmo um outro solvente adicional, enquanto a condensagäo de poliéster näo, e da polimerizagäo de definas, que näo é necessariamente urna reagäo em dois passos como é o caso na policondensagáo.
Os processos do presente invento podem conseguir urna conclusäo ou conclusáo substancial da reagäo de esterificagáo na salda do processo de esterificagáo ou de policondensagáo. Mais específicamente, o processo da presente reagäo, em vários aspetos, pode conseguir pelo menos 80% de completude, pelo menos 85% de completude, pelo menos 90% de completude, pelo menos 95% de completude, pelo menos 97.5% de completude, pelo menos 99% de completude, pelo menos 99,5% de completude, pelo menos 99,9% de completude, onde completude é um termo habitualmente utilizado na especialidade para significar 100 menos a percentagem molar de grupos termináis ácido que sobraram a dividir pelos grupos termináis näo ácido.
Na abordagem do presente invento, o primeiro passo ocorre preferivelmente num reator tubular. É também preferido que o segundo passo, que é realizado após o primeiro passo, ocorra no mesmo ou num segundo reator tubular diferente. No entanto, como um perito na especialidade reconhecerá, o passo de esterificagáo pode ocorrer utilizando processos convencionais da especialidade anterior e depois o passo de policondensagáo pode ocorrer num reator tubular do presente invento. Similarmente, o passo de esterificagáo pode ocorrer utilizando um reator tubular do presente invento e o passo de policondensagáo pode ocorrer utilizando um processo da especialidade anterior. De acordo com o presente invento, pelo menos urn do primeiro passo ou do segundo passo ocorre num reator tubular.
Equipamentos básicos de reator tubular como aquí utilizados sao conhecidos do estado da técnica e sao típicamente tubos standard usados em vez de reatores convencionais. Mais geralmente, reatores tubulares aquí sao típicamente um equipamento de forma substancialmente cilindrica, alongado axialmente, aínda que as formas possam variar, tal como quadrada ou retangular, se nao prejudicial para o propósito do invento. Em certos aspetos do presente invento, os reatores tubulares podem ser simplesmente um cano ou tubo oco ou vazio ou substancialmente oco ou vazio. Oco ou vazio, como aquí definido, refere-se a um cano ou tubo nao possuindo quaisquer dispositivos ou componentes internos adicionáis, particularmente quaisquer componentes internos para mistura, transporte, ou aquecimento do reator ou exaustao de fluidos, tais como agitadores, elementos de misturador estático, protuberancias para controlar o perfil de fluxo de fluido ou misturadores, enchimento, raspadores, discos rotativos, tais como, por exemplo, os utilizados num reator de película de limpeza ou de película fina, chicanas, pratos, tubos de descida, parafusos, ou serpentinas de aquecimento ou arrefecimento, que se encontram em reatores convencionais e em alguns reatores tubulares. Oco ou vazio como aquí utilizado permite aínda a colocagáo de dispositivos de medigáo de fluxo, tais como orificios, ou dispositivos de controlo de fluxo, tais como válvulas de controlo ou vertedores, na linha. Num aspeto do invento, os canos ou tubos possuem urna superficie interior lisa. 0 reator tubular do presente invento nao requer componentes de aumento da área superficial no interior do tubo nem requer um agente melhorador da formagáo de película como utilizado em alguns dos desenhos de reator tubular da especialidade anterior.
Para os reatores tubulares utilizados no primeiro e/ou segundo passos do presente invento, os critérios para escolha dos atributos sao usualmente conhecidos e sao semelhantes aos critérios geralmente considerados quando se constrói um reator convencional do estado da técnica. Por exemplo, os projetistas podem considerar os critérios da capacidade desejada, qualidade, agitagáo, área de transferencia de calor, e separagáo. Os projetistas podem também considerar informagáo determinada pela operagáo e concegáo de reatores convencionais, tais como o volume de trabalho do reator, a área de transferencia de calor, a área superficial do liquido, a velocidade do vapor na tubagem, a velocidade do vapor no reator, o caudal do processo na entrada e na salda do reator, e pode também ser considerado o caudal do meio de transferencia de calor. Mais específicamente, os projetistas podem determinar o volume do reator a partir de um reator existente, um modelo de desenho de um reator, cálculos de engenharia ou outras fontes de critérios de desenho. 0 comprimento, 1, de cada diámetro de tubagem requerido para cada zona do reator pode ser calculado utilizando o volume do reator, Vr, e a fórmula abaixo:
onde r é o raio do tubo. A área superficial, A, requerida para cada zona pode ser calculada como se segue:
onde h é a altura do líquido no tubo e onde r é superior a h.
Estes cálculos podem ser repetidos para cada zona de reagáo, tomando em consideragáo a área de transferencia de calor, a velocidade do vapor (o fluxo de vapor em muitos reatores padráo é vertical e no reator tubular será típicamente horizontal) e o caudal do processo. Deste modo, pode-se determinar o comprimento para cada diámetro de tubo. Deve ser notado que nem todos os diámetros de tubo cumprem os requisitos para todas as condigóes de reator. A Fig. 3 contém um exemplo dos cálculos. Um tamanho de tubo demasiado pequeño pode criar problemas de formagáo de espuma pelo facto de a espuma poder nao se quebrar enquanto um tamanho de tubo demasiado grande pode causar urna queda de pressáo demasiado grande através da altura de fluido. 0 reator náo está limitado a estes critérios de desenho urna vez que outros fatores podem conduzir a um desenho näo ótimo em termos de custo, tais como disponibilidade de material ou subotimizagáo de urna área do reator. Em certos aspetos, o tamanho do tubo é de 2 polegadas a 24 polegadas (5,08 cm a 60, 96 cm), pref erivelmente 6 polegadas a 16 polegadas (15,24 cm a 40,64 cm), mais preferivelmente 12 a 16 polegadas (30,48 cm a 40,64 cm).
As condigdes reacionais (temperaturas, pressdes, caudais, etc) e materials carregados no reator (reagentes, co-reagentes, comonómeros, aditivos, catalisadores, etc) podem ser os encontrados típicamente no estado da técnica para a reagáo de poliéster adequada, mas o processo deste invento permite mesmo condigdes de operagáo mais alargadas do que as utilizadas na técnica anterior. Isto é, a utilizagao de um reator tubular neste presente invento nao altera necessariamente as condigdes de reagáo e os materials carregados ao reator. No entanto, as condigdes de reagáo podem ser diferentes e, de facto, melhoradas com o sistema de reator tubular do presente invento. Em certas concretizagdes, as condigdes do reator tubular sao melhoradas em relagäo äs condigdes do reator da especialidade anterior, permitindo um desempenho melhorado, tal como um produto de pureza mais elevada (e.g., grau de impurezas mais baixo) ou cor melhorada.
Um perito na especialidade pode determinar estes parámetros de operagáo com base nos métodos da especialidade anterior de produgao de poliésteres como ponto de partida. Num aspeto, as condigdes de operagáo na especialidade anterior sao urna temperatura de reator de 20-400°C, preferivelmente acima do ponto de fusáo da massa do fluido num qualquer dado ponto no trem de reator, urna pressáo de vácuo total a 500 psig (3447379 Pa) , um tempo de residencia médio até cerca de 8 horas, e urna razáo molar de 1,005:1 a 6,00:1 com base na razáo molar do residuo glicol para residuo ácido dicarboxilico, onde o residuo ácido pode ser baseado no éster e o residuo glicol pode ser baseado num diol. Estas condigdes ou outras condigdes de operagáo da especialidade anterior podem ser modificadas e otimizadas para o desenho de reator tubular deste invento com mera pericia de rotina.
Para além desta visáo geral, consideragoes e atributos dos processos e equipamentos de reatores tubulares de esterificagäo e de policondensagäo säo descritos abaixo em maior detalhe bem como certos outros inventos que sao ou relacionados ou distintos dos sistemas de reator tubular do presente invento.
O PASSO DE ESTERIFICACÄO
No que se refere ä discussäo abaixo sob esta secgäo "0 PASSO DE ESTERIFICAQAO", incluindo todas as subsegöes (Perfil de Pressao, Aquecimento, etc.), a nao ser que declarado específicamente o contrário, os processos e equipamentos deste invento descritos nesta secgäo abaixo säo igualmente aplicáveis e podem ser utilizados nos processos e equipamentos de policondensagäo.
Como notado acima, numa concretizagäo o primeiro passo envolve a utilizagäo de um reator tubular para fazer reagir os materials de partida para formar um monómero. Numa concretizagäo que se mostra na Fig. 2, o reator tubular 10 possui urna entrada 12, urna salda 11, urna superficie exterior, e urna superficie interior. Num aspeto, a superficie interior do tubo é circular, quadrada ou retangular em secgäo transversal, preferivelmente circular, de modo a formar um diámetro interno.
Para ambos os reatores tubulares de esterificagäo e de policondensagäo, o reator tubular é preferivelmente formado de um material que é näo reativo com os materials que fluem através da superficie interior, incluindo a título de exemplo ago, ferro, ligas, titanio, hastalloy, ago inoxidável, ago de carbono, níquel, aluminio, cobre, platina, paládio, litio, germanio, manganés, cobalto, zinco ou urna sua combinagäo. Outros materials de construgäo incluem, mas näo estäo limitados a, vidro, cerámica, tubo revestido e plásticos tais como acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), polibutileno-(PB) , polietileno (PE); poli(cloreto de vinilo) (PVC), PVC clorado (CPVC), polipropileno (PP), fibra de vibro, teflon, e urna resina epóxida reforgada. Ago inoxidável, hastalloy e titanio säo habitualmente utilizados devido äs suas propriedades, disponibilidade e custo. Tanto para a permuta de éster como para a policondensagäo, pode-se também utilizar um material catalítico para o tubo.
Em utilizagáo, os reagentes säo típicamente adicionados ao reator tubular proximal, ou na proximidade, a entrada (i.e., mais próximo da entrada do que da salda) ou adjacente ä entrada (logo a seguir ou na entrada). Ä medida que os reagentes fluem através do reator tubular, os reagentes reagem uns com os outros para formar o monómero dentro do reator tubular tal que o monómero sai através da salda. No entanto, nem todos os reagentes tém de reagir para dar o monómero enquanto atravessam desde a entrada até ä salda (i.e., alguns dos reagentes podem sair através da salda sem terem reagido para dar monómero) e aínda está dentro do ámbito do presente invento. Adicionalmente algum do monómero pode reagir para formar oligómero e aínda está dentro do ámbito do presente invento. Os reagentes adicionados ou injetados numa posigäo proximal ou adjacente á entrada do reator tubular podem estar na forma de um líquido, gás, sólido ou lama, ou outra mistura de fase. É mais fácil adicionar reagentes como um líquido (e.g., EG e DMT) porque os reagentes podem ser bombeados independentemente diretamente para a entrada do reator tubular ou para outra localizagao a montante ou a jusante da entrada. Num desenho particular, um reagente pode ser adicionado através da entrada do reator tubular e outro reagente se adicionado a montante da entrada. Aínda noutra concretizagáo particular, um ou mais reagentes podem ser adicionados através da entrada e outro reagente pode ser adicionado numa localizagao ou numa pluralidade de localizagóes ao longo do comprimento do reator tubular entre a entrada e a salda.
Quando os reagentes sao fluidos, pode-se utilizar urna bomba que descarrega os reagentes a urna pressáo acima da pressáo atmosférica, típicamente proximal á entrada do reator tubular. Mais específicamente, urna bomba pode descarregar os reagentes a urna pressáo suficiente para os materials atravessarem o reator tubular e saírem através da salda, o que envolve superar as forgas ou perdas por atrito, alteragóes de energía potencial (carga em altura), e outras forgas de resistencia ao fluxo dos materials através do reator tubular. A bomba pode ser qualquer bomba conhecida na especialidade, exemplos nao limitativos da qual incluem urna bomba centrífuga, incluindo urna bomba centrífuga vertical em linha; bomba de deslocamento positivo; bomba mecánica (pistäo); bomba de parafuso (duplo, simples, temporizada, näo temporizada); bomba rotativa (engrenagem, múltiplo parafuso rotativo, pistáo circunferencial, lore, válvula rotativa, ou impulsor flexível); bomba de jato (bocal edutor simples ou múltiplo); ou bomba de cotovelo. Os reagentes podem ser bombeados separadamente ou misturados previamente e bombeados em conjunto.
Reagentes fluidos sáo fácilmente bombeados, quer sozinhos quer misturados em conjunto, mas os reagentes sólidos sáo mais problemáticos. Como discutido abaixo em mais detalhe, os reagentes sólidos podem ser adicionados utilizando urna bomba de pasta, um tanque de mistura, um sistema único de mistura e alimentagáo, um circuito de recirculagáo formado integralmente com o tanque de pasta, ou urna combinagáo destes equipamentos e métodos. É necessária mistura adequada para dissolver quaisquer sólidos presentes no liquido, e para proporcionar mistura de gás/líquido para conduzir a reagáo de esterificagáo. Preferivelmente, a mistura gás/liquido está num estado de bolhas ou espuma no reator de esterificagáo.
Perfil de Pressáo
Na concretizagáo preferida, a pressáo dos reagentes na superficie interior do reator tubular adjacente a entrada é mais elevada, ou maior, do que a pressáo dos monómeros e/ou reagentes na superficie interior adjacente a salda. Para conseguir este diferencial de pressáo, a entrada do reator tubular está preferivelmente disposta a urna cota abaixo da salda (como mostrado na Fig. 2) tal que o diferencial de pressáo surge, em grande parte, da pressáo hidrostática resultante dos fluidos contidos dentro da superficie interior do reator tubular. Isto é, existe pressáo hidrostática entre as posigóes a jusante e a montante tal que á medida que o fluido fluí de modo ascendente através do reator tubular, a pressáo diminuí. A pressáo hidrostática é urna fungáo da densidade do líquido (temperatura e composigáo), da fragáo vazia (reagentes adicionados, temperatura, subprodutos de reagáo criados, quantidade de gás removida do reator), da altura ou diferenga de cota entre dois pontos no reator tubular, e da queda de pressäo devida ao fluxo no tubo (caudal, viscosidade, diámetro do tubo) . 0 reator tubular de esterificagáo pode também tomar diferentes formas. Por exemplo, num desenho (nao mostrado), o reator tubular é substancialmente linear entre a entrada e a salda tal que o reator tubular é alongado axialmente. Noutra concretizagáo, o reator tubular é substantivamente nao linear. Noutra concretizagáo, o reator tubular tem secgdes alternantes lineares e nao lineares. 0 reator tubular pode ser essencialmente vertical, horizontal, ou qualquer ángulo intermédio. A orientagáo do reator tubular pode formar qualquer ángulo com o plano vertical, desde 0o (vertical, i.e. perpendicular ao piso ou base) até 90° (horizontal ou paralelo ao horizonte) . Em vários aspetos, o reator tubular pode estar a 0o, 10°, 20°, 45°, 60°, 75°, 85°, 89° ou 90° em relagáo ao plano vertical. O ángulo de orientagáo do reator tubular com o plano vertical depende de muitas condigöes, particularmente do produto que está a ser produzido e do perfil de pressäo desejado. Por exemplo para produgäo de PET, se se utilizar ácido tereftálico, é preferida urna orientagáo horizontal enquanto, se se utilizar um processo de DMT, é preferida urna orientagáo vertical. Para PETG, é preferida urna orientagáo vertical.
Em várias concretizagdes, o reator tubular de esterificagáo pode ter urna configuragáo vertical. Em várias concretizagdes, para urna tal configuragáo vertical, a entrada do reator tubular pode estar posicionada pelo menos 20, 50, 75, 80, 90 ou 100 pés na vertical abaixo da salda. Noutras concretizagdes a entrada pode estar posicionada de 20 a 200, de 50 a 200, de 50 a 175, de 90 a 150 ou de 100 a 140 pés na vertical abaixo da salda.
Outro desenho igualmente viável incluí um reator tubular que é náo linear entre a entrada e a salda. Um tal desenho é mostrado na Fig. 2, na qual o reator tubular é urna serpentina numa vista em plano frontal. Outros perfis do reator tubular náo linear incluem, mas náo estáo limitados a, desenhos que estáo em torgáo; enrolamento; cordáo; serpentina; contorgáo; rodeio (movem-se numa curva); em espiral; distorgäo; em meandro; tortuosos; sinuosos; e/ou labirinticos.
Noutro desenho, o reator tubular prossegue desde a entrada até ä salda num percurso horizontal, nao linear, e depois prossegue verticalmente para um nivel subsequente com outro percurso horizontal nao linear, e este processo pode ser repetido a qualquer altura (e largura/comprimento) desejada. Isto cria um desenho empacotado com percursos horizontais nao lineares em camadas.
Numa concretizagáo alternativa, o reator de esterificagáo (ou policondensagáo) pode ser urna série de trogos verticals ascendentes e descendentes. Específicamente, o reator de esterificagáo (ou policondensagáo) seria comparável á Fig. 2 mas rodado 90°. Isto é, por referencia á Fig. 16, os materials de partida sáo bombeados em 12 e prosseguem verticalmente de modo ascendente e depois verticalmente de modo descendente num padráo alternante. Este desenho permite ás alimentagdes ficarem sob pressáo, depois passarem para urna pressáo baixa, e depois de volta á pressáo elevada, alternando subsequentemente para cima e para baixo. O vapor pode ser removido na zona de baixa pressáo. O efluente sai em 11.
Nestes desenhos náo lineares, o reator tubular incluí preferivelmente urna pluralidade de cotovelos dispostos entre a entrada e a salda. Os cotovelos formam habitualmente ángulos de quarenta e cinco (45) ou noventa (90) graus, mas sáo também contemplados outros ángulos. Cada cotovelo muda a diregáo de fluxo dentro do reator tubular á medida que reagentes e/ou monómero passam através do cotovelo. A diregáo do fluxo pode mudar em relagäo a um plano horizontal estacionário, tal como o piso do edificio, ou em relagäo a um plano vertical estacionário, tal como urna parede do edificio, ou em relagäo a ambos os planos estacionários horizontal e vertical. Quando os reagentes e monómeros fluem através dos cotovelos, ocorre vantajosamente mais mistura dos materials em comparagáo com urna secgáo linear do reator tubular. É também contemplado desenhar o reator tubular para obter um perfil de pressáo desejado. Como um perito na especialidade reconhecerá, quando os reagentes e/ou monómero estáo numa forma líquida, a pressäo de líquido é substancialmente constante quando este fluí ao longo de urna porgäo do reator tubular que está orientada horizontalmente. Isto é, nao existe qualquer diferencial de pressäo hidrostática ao longo de urna secgáo horizontal do reator tubular, mas ocorrem perdas por atrito ä medida que os líquidos fluem para jusante o que pode fazer variar a pressäo ao longo dessa secgáo horizontal do reator tubular. Em contraste, a pressäo do fluido diminuí a urna taxa crescente, ä medida que essa porgäo do reator tubular é orientada mais verticalmente fluindo para jusante.
Por referencia agora äs Figs. 10 e 11, estes principios de engenharia podem ser utilizados em concretizagöes do presente invento para criar perfis de pressäo desejados para os reagentes e/ou monómero que fluem através do reator tubular. Os perfis 21-25 da Figura 11 correspondem äs vistas 21-25 da Fig. 10. Modificar a configuragáo do tubo altera o perfil de pressäo. As Figs. 10 e 11 estäo corretas em principio, mas na realidade, a queda de pressäo ao longo dos tubos horizontais apenas diminuirá pela queda de pressäo por atrito ao longo do comprimento do tubo. Apenas a dimensäo vertical do tubo horizontal conduzirá a urna pressäo mais baixa assinalável no reator tubular tal que a queda de pressäo principal ocorre ñas secgöes aprumadas ou orientadas verticalmente. Por conseguinte, a Fig. 11 que representa gráficamente a pressäo em fungäo do comprimento ou tempo ocorreria, na realidade, em patamares, náo do modo monótono ilustrado. Dado este esclarecimento dos diagramas simplificados, será descrita cada configuragáo. A vista 21 da Fig. 10 é urna série de tubos espagados igualmente, que resulta numa queda de pressäo linear no reator assumindo igual densidade de fluido e fragäo vazia. A vista 22 mostra um reator tubular com quedas de pressäo mais pequeñas no inicio e quedas de pressäo maiores ñas quatro secgöes superiores do reator, largamente espagadas. O reator tubular ilustrado na vista 23 da Fig. 10 tem quedas de pressäo iniciáis grandes, causadas pelas secgöes verticals aumentadas e quedas de pressäo mais pequeñas ñas últimas quatro secgöes do reator. A vista 24 mostra um reator tubular possuindo quatro zonas cada com urna queda de pressäo pequeña e com urna queda de pressäo grande entre cada zona. O desenho da vista 25 permite ao reator reduzir a pressäo por degraus. Como já salientado, os perfis de pressäo para as vistas 21 a 25 säo mostrados gráficamente na Fig. 11 como os perfis 21-25. Será de notar que as configuragóes aqui descritas sao apenas ilustrativas. Podem ser desenhadas muitas outras configuragóes com base nos principios aqui descritos.
Noutra concretizagáo, está contemplado ter a entrada aproximadamente á mesma cota em altura que a salda (i.e., o reator tubular orientado substancialmente horizontalmente) tal que a pressáo á entrada será superior á da salda com base ñas perdas por atrito que ocorrem á medida que os materials fluem ao longo da superficie interior do reator tubular. 0 diferencial de pressáo entre a entrada e a salda nao será táo elevado como na concretizagáo com a entrada a urna cota mais elevada do que a salda. Embora se ja o desenho menos desejável, está também dentro do ámbito do presente invento orientar o tubo do reator tal que a entrada esteja disposta a urna cota acima da salda. A pressáo no topo do reator de esterificagáo poderá estar sob vácuo com o fluido viajando no sentido ascendente com o vácuo. Num aspeto, antes da secgáo de vácuo, pode-se utilizar urna exaustáo para remover a maior parte da água. Nesta concretizagáo, a primeira parte do reator de policondensagáo pode estar colocada no topo do reator de esterificagáo. Isto tornaría a instalagáo de processo mais pequeña, com parte do processo/equipamento de policondensagáo do lado da esterificagáo. Noutra concretizagáo, isto eliminaría também o tubo de nivel mais longo na instalagáo. Adicionalmente, noutro aspeto, pode-se utilizar um permutador de calor na linha do reator após a exaustáo.
Aguecimento 0 aquecimento dos reagentes aumenta a velocidade de reagáo para facilitar a formagáo do monómero e a policondensagáo. Por conseguinte, outra particularidade opcional do presente invento é incluir um meio para aquecimento dos reagentes e/ou monómeros que passam através do reator tubular. Além disso, o aquecimento dos materials para entrarem em ebuligáo ao longo da superficie interior do reator tubular aumenta a mistura (1) criando um diferencial de flutuabilidade entre o gás/vapor formado pela ebuligáo e o líquido (ou sólidos) circundante que fluí ao longo do reator tubular e (2) quebrando a camada de fronteira criada por torgas de atrito entre a superficie interior do reator tubular e os materials em contacto com a superficie interior. Em vários aspetos, pelo menos alguns dos fluidos no processo de esterificagäo, no processo de policondensagäo, ou em ambos os processos de esterificagäo e de policondensagäo säo aquecidos até ä ebuligäo para proporcionar urna mistura eficiente. Noutros aspetos, pelo menos alguns dos fluidos pode ser levados ä ebuligäo por outros meios tais como, por exemplo, por diminuigäo da pressáo do sistema ou por adigäo de um componente possuindo urna pressäo de vapor mais elevada do que os fluidos que é necessário levar ä ebuligäo. Como um perito na especialidade reconhecerá, a taxa de transferencia de calor mais elevada ocorre para a ebuligäo nucleada (i.e., geragáo de bolhas individuáis ou colunas de bolhas), mas säo também contemplados outros tipos de ebuligäo. 0 quadro seguinte proporciona o ponto de ebuligäo de exemplos de componentes que o presente invento pode processar. Claro que se podem utilizar outros componentes para além dos listados abaixo:
Os meios de aquecimento para o reator tubular podem tomar numerosas formas. 0 reator tubular pode ser aquecido por urna variedade de meios através de várias superficies. Mais preferivelmente, o presente invento incluí meios de transferencia de calor ("HTM") que estäo em comunicagáo térmica com urna porgäo da superficie exterior do reator tubular ao longo pelo menos de urna parte do reator tubular entre a sua entrada e a sua salda. Os meios de transferencia de calor podem circunscrever todo o diámetro exterior da superficie exterior e prolongar-se substancialmente a todo o comprimento do reator tubular. Pode também ser adicionado calor por insergáo de permutadores de calor ou por adigáo de reagentes quentes ou no estado de vapor. Num aspeto, num processo de PET ou PETG, o etilenoglicol e/ou CHDM podem ser adicionados quentes ou no estado de vapor. Alternativamente, pode-se utilizar aquecimento por indugáo ou aquecimento por micro-ondas.
Pode-se utilizar um permutador de calor numa linha de alimentagáo de reagente para aquecer ou vaporizar um reagente. Pode-se também utilizar um permutador de calor intermédio no reator tubular, onde o reator tubular está em diferentes secgöes e cada efluente de urna secgáo é alimentado através de um permutador de calor para aquecer os reagentes e/ou unidades monoméricas. Este permutador de calor intermédio no sistema de reator tubular é especialmente aplicável se se utilizar um tubo nao encamisado para o reator tubular. Os permutadores de calor podem ser o componente de baixo custo do trem de reator dependendo do custo de instalagáo de tubo encamisado vs. o custo de instalagáo dos permutadores de calor. Típicamente, na esterificagäo e policondensagäo inicial, a temperatura do fluido controla o tempo de residencia, tal que o fornecimento de calor pode ser o fator de projeto limitante em vez da cinética da reagäo. Por conseguinte, para minimizar o volume e os custos, o aquecimento rápido pode melhorar o processo. Podem-se inserir permutadores de calor em qualquer localizagáo ao longo do comprimento tal como entre a entrada e a salda ou próximo ou adjacente a entrada ou a salda do(s) reator (es) de esterificagäo, do(s) reator (es) de policondensagäo ou do circuito de recirculagao ou entre qualquer dos reatores (entre os reatores de esterificagäo, reatores de policondensagäo, ou entre um reator de esterif icagäo e um reator de policondensagäo), adjacente ou próximo da entrada ou salda de qualquer dos reatores de esterificagäo ou policondensagäo, ou próximo, adjacente ou dentro de qualquer tubo de nivel. Preferivelmente, um permutador de calor está localizado no inicio de cada secgáo de reator, onde a pressáo se altera, urna vez que a vaporizagäo arrefece o fluido. Por conseguinte, como descrito abaixo, a insergäo de um permutador de calor dentro, próximo ou adjacente do tubo de nivel pode ser vantajosa. Se se utilizar tubo do tipo náo encamisado na esterif icagäo, entäo urna opgäo de baixo custo é utilizar um permutador de calor no inicio do processo de esterificagäo, e também utilizar permutadores de calor adicionáis ao longo do comprimento do reator para elevar de novo a temperatura ä medida que o subproduto se evapora. Num aspeto, os permutadores de calor estariam juntos no inicio do processo de esterificagäo e mais afastados mais tarde no processo, urna vez que a quantidade de subproduto vaporizada é mais elevada no inicio da esterificagäo.
Um exemplo dos meios de transferencia de calor compreende urna pluralidade de componentes de aquecimento elétricos enrolados ä volta da superficie exterior do reator tubular. Está também contemplada a utilizagäo de um tubo de camisa circunscrevendo a superficie exterior, em que o tubo de camisa possui urna superficie interior maior do que a superficie exterior do reator tubular para formar um espago anular entre estas. Os meios de transferencia de calor, incluindo a titulo de exemplo um liquido, vapor, vapor de água, água superaquecida, gases comprimidos, gás de vapor de condensagáo, sólidos transportados, circuitos elétricos, componentes de aquecimento elétricos, ou uma sua combinagäo, estäo entäo localizados dentro do espago anular. Para utilizagäo de um meio fluido de transferencia de calor (i.e., líquido, vapor ou vapor de áqua), o espago anular deverá ser estanque na diregao lateral tal que o fluido flua longitudinalmente entre a entrada e a salda. Mais específicamente, nesta concretizagáo utilizando meios fluidos de transferencia de calor é desejado que o fluxo de fluido dentro do espago anular seja numa diregao contrária a diregao do material que fluí através do reator tubular (i.e., os meios de transferencia de calor fluem da salda para a entrada enquanto os reagentes e monómero fluem da entrada para a salda) embora se possam utilizar também percursos de fluxo de HTM em co-corrente.
Com base no caudal de meio de transferencia de calor, os projetistas tém que assegurar que a velocidade dos meios de transferencia de calor no espago anular entre o tubo de processo e o tubo de camisa é da velocidade apropriada para um bom desenho da tubagem. Para o presente pedido de patente, uma velocidade de aproximadamente quatro a cerca de dezoito pés/segundo de velocidade linear é geralmente considerada apropriada. Se a velocidade for demasiado elevada, entäo o diámetro do tubo de camisa tem de ser aumentado. É também contemplado que os meios de transferencia de calor possam também fluir ou estar localizados dentro do tubo interior e o fluido de processo localizado no espago anular entre a superficie exterior do tubo interior e a interior do tubo exterior. Este desenho reduz a área superficial do tubo de processo e requer um tubo externo mais largo, mas pode ser benéfico para alguns meios de transferencia de calor, tais como meios a alta pressáo. Pode ser acrescentada mais área com HTM tanto no interior como no exterior do fluido de processo, com o fluido de processo no espago anular intermédio.
Se se desejar mais transferencia de calor numa secgáo do reator, entäo a razáo área superficial para volume de processo tem de ser aumentada. Isto é conseguido utilizando tubo de processo de diámetro mais pequeño. 0 tubo de processo mais pequeño aumentará a velocidade linear do processo, mas desde que o caudal nao seja táo elevado que cause erosáo da tubagem e nao seja numa secgáo de separagáo do reator tubular, isto é aceitável. Estas zonas de área superficial mais elevada afetaráo o custo do reator tubular. Se o caudal do processo for demasiado elevado, entáo utilizam-se múltiplos tubos em paralelo.
Desgaseificagáo
Enquanto fluem da entrada para salda, os reagentes, monómeros, oligómeros, polímeros e subprodutos podem formar vapores ou gases como resultado de reagóes químicas, aquecimento, ou outras razöes. 0 presente invento inclui também opcionalmente meios para remogáo de vapores a partir do reator tubular numa posigáo intermédia da sua entrada e salda e/ou na salda, próximo ou adjacente a salda. Esta remogáo ajuda a conduzir a reagäo para um equilibrio favorável e/ou a controlar o fluxo da fase para o regime desejado. As localizagóes de remogáo podem ser, em certos aspetos, ñas extremidades de urna ou mais ou em todas as zonas (urna "zona" referindo-se á zona de esterificagáo e a cada zona de policondensagáo) e/ou em urna ou mais localizagóes dentro de cada zona do reator.
Por referencia á Fig. 20A, mostram-se oito regimes de fluxo diferentes de fluxo bifásico em tubos horizontais. As áreas a escuro representam liquido e as áreas claras o gás. No fluxo de bolhas, bolhas de gás movem-se ao longo da parte superior do tubo aproximadamente á mesma velocidade que o liquido. No fluxo de pistáo, pistóes alternados de liquido e gás movem-se ao longo da parte superior do tubo. No fluxo estratificado, o liquido flui ao longo do fundo do tubo e o gás flui por cima, sobre urna interface lisa liquido/gás. 0 fluxo ondulado é similar ao fluxo estratificado exceto que o gás se move a urna velocidade mais elevada e a interface é perturbada pelas ondas que viajam na diregáo do fluxo. No fluxo de bolhas tubulares, a onda quebrada é formada pelo gás que se move mais rápidamente para formar urna bolha tubular, que passa através do tubo a urna velocidade superior á velocidade média do liquido. No fluxo anular, o liquido flui numa película fina a volta da parede interior do tubo e o gás flui a urna velocidade elevada como um núcleo central. A superficie nao é nem simétrica nem suave, mas em vez disso similar a ondas quebradas sobrepostas sobre superficie alterosa, como referido para o fluxo ondulado. Em fluxo disperso ou spray, a maior parte do líquido é arrastado como spray pelo gás. 0 spray parece ser produzido pelo gás a alta velocidade arrancando as cristas de líquido das ondas quebradas. 0 fluxo de espuma é similar ao fluxo de bolhas apenas com bolhas maiores ou percentagem de vazio maior. Ver geralmente, Robert S. Brodkey, "The Phenomena of Fluid Motions," Addison-Wesley Series in Chemical Engineering, págs. 457-459, 1967.
Para o processo de esterificagáo deste invento, o fluxo de espuma ou de bolhas no reator tubular é a regido ótima para operar, dado que proporciona urna boa mistura do vapor e líquido para facilitar a reagáo. Para o passo de policondensagáo deste invento, o fluxo estratificado no reator tubular é o regime de fluxo ótimo, urna vez que proporciona urna boa separagao do subproduto de vapor do produto líquido. 0 fluxo estratificado é também o fluxo ótimo para a ventilagáo do reator tubular deste invento quer de esterificagáo quer de policondensagáo. Como observado na Fig. 20B, que é um Gráfico de Baker do fluxo da massa de vapor (By) versus a razáo do fluxo da massa de líquido sobre vapor (Bx), mostram-se os vários regimes de fluxo do fluxo bifásico em tubos horizontais. Ver em geral, Gráficos de Baker para fluxo bifásico, e.g., na Patente dos E.U.A. 6 111 064. Como afirmado acima, o fluxo de espuma ou bolhas é ótimo para o processo de esterif icagáo, enquanto o fluxo estratificado é o ótimo para os passos de pré-polímero e acabamento do processo de policondensagáo. O fluxo de bolhas tubulares e de pistáo tém o risco de possíveis danos no equipamento, o fluxo anular e disperso proporcionam um tempo de residencia demasiado baixo, e um fluxo ondulado arrasta líquido de processo para a corrente gasosa, o que causa incrustagóes no equipamento de manuseamento de gás.
Na parte inicial da esterificagáo, em certas concretizagóes, pode estar presente um sólido que pode criar um fluxo trifásico. No entanto, os regimes de fluxo ótimos acima descritos referem-se á relagáo entre o líquido e o gás. De facto, o sólido náo tem impacto no regime de fluxo gás/líquido, mas será de notar que, para maior clareza, se estiver presente um sólido, este pode náo ser um verdadeiro fluxo bifásico dado que pode estar presente urna terceira fase (sólido). A mudanga entre os regimes de fluido é efetuada alterando a capacidade da fábrica, aumentando a taxa de recirculagáo, modificando a localizagáo de remogáo da recirculagáo no processo, libertando vapor, alterando o diámetro do tubo, utilizando tubos paralelos, modificando os parámetros físicos por meios tais como temperatura, pressáo ou composigáo, adicionando um diluente ou um componente inerte, ou por outros meios.
Por referencia á Fig. 20B, para o processo de esterificagao, para se andar para a direita no gráfico, a recirculagáo tem de ser aumentada numa quantidade ou proporgáo para se atingir um estado de espuma ou bolhas. Para se andar para cima no gráfico, é utilizado um tubo de diámetro mais pequeño. Para se andar para a esquerda, utilizam-se percursos adicionáis. Para o processo de policondensagáo, se a velocidade do vapor for demasiado elevada, entáo podem-se acrescentar tubos adicionáis paralelos para diminuir a velocidade do vapor, de modo a conseguir urn regime de fluxo bifásico estratificado. A Figura 24 mostra um possível conjunto de regimes bifásicos para urna concretizagäo do invento para um processo de produgáo de homopolímero de PET. Nesta concretizagäo, o reator de esterificagao inicia-se no ponto 400 no regime de espuma ou bolhas e move-se lentamente para o ponto 401 á medida que o processo prossegue através do reator. A velocidade é reduzida para separagáo das duas fases no ponto 402 na zona estratificada e depois prossegue através da primeira zona de separador de pressáo, por exemplo, um tubo de nivel, para a primeira etapa de policondensagáo no ponto 403. O processo prossegue ao longo do percurso até ao ponto 404 até ser atingido a segunda zona de separador de pressáo mudando o regime de fluxo para o ponto 405. O processo prossegue ao longo do percurso para além do ponto 406 até á última zona de separador de pressáo. A última zona de policondensagáo náo é mostrada urna vez que náo está na escala para este diagrama mas tem o mesmo padráo que as primeiras duas zonas.
Adicionalmente, a exaustáo dos gases do sistema pode controlar o fluxo de vapor e a razáo do fluxo de líquido sobre vapor. A exaustao remove vapor. Isto move o processo para baixo (menos fluxo de vapor) e para a direita (maior razáo de líquido para gás). As concretizagöes abaixo mostram alguns métodos que podem ser utilizados para andar em qualquer diregáo no gráfico para alterar os regimes de fluxo.
Os gases arrastados podem ser ventilados a partir de um líquido bombeado por redugáo controlada da velocidade de fluxo do fluido num reservatório de desgaseificagáo acoplado com exaustao controlada de gás recolhido a partir do reservatório de desgaseificagáo. Mais preferivelmente, constatou-se que gases arrastados numa corrente fluida bombeada podem ser separados do líquido bombeado incorporando um trogo de tubo de desgaseificagáo no percurso de fluxo da corrente fluida e libertando os gases separados através de um tal tubo vertical, ou de urna exaustáo de fluxo controlado. Como aquí utilizado, o termo "arrastado" e termos similares, refere-se a gás náo dissolvido presente num fluido; por exemplo, gás num fluido na forma de bolhas, microbolhas, espuma, ou similar.
Numa concretizagáo presentemente preferida, os meios para remogáo de vapor, ou meios de desgaseificagáo, compreendem urna exaustáo ou mecanismo de exaustáo incorporado no reator tubular. 0 mecanismo de exaustáo está posicionado tal que quer a totalidade quer urna parte dos reagentes e monómero que passam dentro da superficie interior do reator tubular fluem também através do mecanismo de exaustáo quando fluem da entrada para a salda.
Por referencia agora ás Figs. 7a - 7f, o mecanismo de exaustáo funciona para abrandar a velocidade dos reagentes e/ou monómero no reator tubular numa extensáo suficiente para permitir que o gás arrastado se separe dos reagentes fluidos e/ou monómero. 0 mecanismo de exaustáo produz preferivelmente um fluxo gás/líquido bifásico, náo circular, estratificado, laminar. A extensáo de redugáo da velocidade no mecanismo de exaustáo para proporcionar o fluxo (gás/líquido) bifásico desejado pode ser determinada por um perito na especialidade utilizando (la) o tamanho das bolhas de gás provavelmente presentes e a viscosidade do fluido, ou (Ib) as propriedades físicas tanto do líquido como do gás, e (2) o caudal previsto através do reator tubular. As dimensóes internas do mecanismo de exaustao sao selecionadas para proporcionar urna área da secgáo transversal aberta ao transporte de fluido maior do que a área da secgáo transversal do reator tubular adjacente ao mecanismo de exaustao. Com base nos principios do caudal mássico, urna vez que o diámetro interno aumenta, a velocidade para um caudal constante diminuí. Com a velocidade mais lenta, os gases sobem e deixam a solugáo até a pressáo dos gases libertados impedir gases adicionáis de deixarem a solugáo. A exaustao dos gases libertados permite que gases adicionáis deixem a solugáo urna vez que o equilibrio originalmente existente entre os gases em solugáo e fora da solugáo é alterado.
Para a separagáo revelada de gases arrastados nos reagentes e/ou monómero na presente revelagáo, por exemplo, é desejável que o mecanismo de exaustao reduza o caudal dos fluidos que fluem através do mesmo tal que urn regime de fluxo bifásico de espuma ou bolhas seja preferivelmente conseguido no processo de esterificagáo e preferivelmente urn regime de fluxo bifásico estratificado é conseguido na exaustao e no processo de policondensagáo. 0 tempo de residencia do fluido no mecanismo de exaustao é também controlado por selegáo apropriada do comprimento do mecanismo de exaustao para permitir tempo suficiente á velocidade reduzida dentro do mecanismo de exaustao para separagáo adequada de gás arrastado a partir do líquido. 0 tempo de residencia apropriado para um fluxo de fluido particular pode ser determinado por um técnico competente na especialidade quer experimentalmente quer empíricamente.
Para os melhores resultados, o mecanismo de exaustao está disposto ou orientado substancialmente horizontalmente tal que os vapores e gases, nos reagentes e monómero que fluem através do mesmo, fluem substancialmente horizontalmente e sáo recolhidos na área de topo do mecanismo de exaustao. Os atributos de um mecanismo de exaustao desejável permitem que gases que deixam a solugáo sejam aprisionados por qualquer desenho suscetível de permitir ao líquido passar no fundo mas restringindo o fluxo do gás no topo. Vários desenhos que podem ser utilizados para separar o gás dos reagentes e monómero líquidos incluem mas náo estáo limitados aos das Figs. 7a-7f. Cada concretizagäo nas Figs. 7a-7f tem urna entrada 31 para receber o fluido e a mistura gás/vapor, urna salda de fluido 32, um té 36, e urna salda de gás/vapor 33. 0 mecanismo de exaustäo pode compreender um ou mais redutores excéntricos lisos no fundo 37 para abrandar a velocidade do fluido para o regime estratificado e para minimizar o arrastamento do líquido no vapor. 0 redutor permite urna certa quantidade de área superficial tal que a velocidade do vapor sobre a superficie do líquido é suficientemente lenta, de modo que o vapor nao arrasta líquido com ele quando é libertado, e urna área da secgáo transversal no percurso de líquido suficiente tal que a velocidade linear é lenta o suficiente para que as bolhas de vapor se libertem do líquido por diferencial de flutuabilidade, o que faz com que as duas fases se separarem. Sao preferidos redutores quando nao existe qualquer limitagáo no diámetro do tubo ou na capacidade do reator. Se os diámetros dos tubos estiverem limitados e a capacidade da fábrica nao estiver limitada, urna alternativa a um redutor pode ser proporcionar tubos em paralelo para proporcionar urna velocidade linear mais baixa e mais área superficial num percurso de comprimento mais curto. 0 mecanismo de exaustäo tem preferivelmente um diámetro interno efetivo maior (ou urna área de fluxo maior) do que o diámetro interno do reator tubular. A velocidade pode também ser reduzida utilizando múltiplos tubos em paralelo como mostrado na Fig. 7f. Num aspeto, o sistema da Fig. 7f nao necessita de um redutor á entrada. A configuragáo nas Figuras 7e e 7f pode ser adicionalmente melhorada com um vertedor em 38 que está na metade de cima do (vertedor invertido) entre os tés 36 e o cotovelo a direita dos tés. Ä medida que os gases e vapores deixam a solugáo dentro do mecanismo de exaustäo, tém de ser removidos. Para este propósito, o mecanismo de exaustäo compreende aínda preferivelmente um tubo vertical de desgaseificagáo aprumado acoplado ao mecanismo de exaustäo. 0 tubo vertical de desgaseificagáo possui urna extremidade de recegáo em comunicagáo de fluido com o mecanismo de exaustäo e urna extremidade de exaustäo oposta posicionada a urna cota acima da extremidade de entrada. Aínda que esteja contemplada urna concretizagäo linear, prefere-se que o tubo vertical de desgaseificagäo seja näo linear entre a extremidade de recegäo e a extremidade de exaustäo.
Numa concretizagäo, a exaustäo compreende adicionalmente um tubo vertical de desgaseificagäo aprumado acoplado ä exaustäo, onde o tubo vertical de desgaseificagäo possui uma extremidade de recegäo em comunicagäo de fluido com a exaustäo e uma extremidade de exaustäo oposta disposta verticalmente acima da extremidade de entrada; e onde o tubo vertical de desgaseificagäo é näo linear prolongando-se na diregäo do seu comprimento entre a sua extremidade de recegäo e a sua extremidade de exaustäo, e onde o tubo vertical de desgaseificagäo é formado de tres secgöes contiguas cada uma em comunicagäo de fluido com a outras, uma primeira secgäo adjacente ä extremidade de recegäo e prolongando-se substancialmente verticalmente a partir da exaustäo, uma segunda secgäo acoplada ä primeira secgäo e orientada com um ángulo em relagäo ä primeira secgäo numa vista em plano, e uma terceira secgäo acoplada ä segunda secgäo e orientada com um ángulo em relagäo ä segunda secgäo numa vista em plano tal que a terceira secgäo está orientada substancialmente horizontalmente. Num aspeto, a exaustäo é um tubo vertical da primeira secgäo acoplado a um tubo horizontal da terceira secgäo com um tubo da segunda secgäo ligando o tubo vertical e o tubo horizontal em qualquer outro ángulo que näo 0 ou 90 graus, preferivelmente com um ángulo de 45 graus. Em vários aspetos, substancialmente vertical, em relagäo ä primeira secgäo, incluí a primeira secgäo estando orientada com um ángulo de cerca de 0 a cerca de 60 graus em relagäo ao plano vertical, de cerca de 0 a cerca de 50 graus em relagäo ao plano vertical, de cerca de 0 a cerca de 45 graus em relagäo ao plano vertical, de cerca de 0 a cerca de 30 graus em relagäo ao plano vertical, de cerca de 0 a cerca de 15 graus em relagäo ao plano vertical, ou cerca de 0 graus (vertical) com o plano vertical; uma segunda secgäo estando orientada com um ángulo em relagäo ao plano vertical de cerca de 5 a cerca de 85 graus, de cerca de 15 a cerca de 75 graus, de cerca de 30 a cerca de 60 graus, ou cerca de 45 graus; e substancialmente horizontal, em relagäo ä terceira secgäo, incluí esta estando orientada com um ángulo em relagäo ao plano horizontal de mais ou menos desde cerca de 45 a cerca de 0 graus, mais ou menos desde cerca de 30 a cerca de O graus, mais ou menos desde cerca de 15 a cerca de 0 graus, mais ou menos desde cerca de 5 a cerca de 0 graus, ou cerca de 0 graus. Mais ou menos no que se refere ä terceira secgäo pretende significar que a primeira secgäo e a segunda secgäo estáo típicamente colocadas com um ángulo em relagäo a vertical tal que o vapor ou fluido gasoso que fluí através das mesmas prossegue num sentido ascendente (com o líquido inicialmente prosseguindo de modo ascendente mas depois após separagáo total movendo-se num sentido descendente de volta ao processo), enquanto a terceira secgäo pode estar orientada numa orientagáo ascendente, horizontal ou descendente. Noutro aspeto, a primeira secgäo está orientada com um ángulo de cerca de 0 a cerca de 60 graus em relagäo ao plano vertical, a segunda secgäo está orientada com um ángulo de cerca de 5 a cerca de 85 graus em relagäo ao plano vertical, e a terceira secgäo está orientada com um ángulo de cerca de 0 a cerca de 45 graus em relagäo ao plano horizontal. Noutro aspeto, a primeira secgäo está orientada a 0 graus em relagäo ao plano vertical, a segunda secgäo está orientada a 45 graus em relagäo ao plano vertical, e a terceira secgäo está orientada a 0 graus em relagäo ao plano horizontal. Preferivelmente, a primeira secgäo está orientada com um ángulo de cerca de 45 graus em relagäo á segunda secgäo, e a terceira secgäo está orientada com um ángulo de cerca de 45 graus em relagäo á segunda secgäo. Preferivelmente, a terceira secgäo está em co-corrente com a linha de processo com a qual está em comunicagáo de fluido, como mostrado na Fig. 7g, como seria mostrado se o dispositivo da Fig. 7g fosse colocado ou transposto diretamente sobre as Figs. 7a-7f onde a salda 33 está ligada á entrada 34, ou como mostrado na Fig. 8 (assumindo que o elemento 137 está no mesmo plano da vista em plano do té 36 ou 139) . No entanto, a terceira secgäo pode estar em contracorrente, ou mesmo num ponto intermédio entre co-corrente e contracorrente. A contracorrente pode proporcionar urna separagäo mais eficiente mas apresenta desvantagens em termos de implantagáo do equipamento. Assim, o tubo vertical de desgaseificagáo cria um percurso náo linear da primeira para a segunda secgäo e depois outro percurso náo linear da segunda secgäo para a terceira secgäo. Noutro aspeto, a terceira secgäo está posicionada com um ángulo de menos 45 graus em relagäo á horizontal, criando um percurso de fluxo descendente na terceira secgäo, e para este aspeto, preferivelmente, a terceira secgäo está orientada com um ángulo de 90 graus em relagäo ä segunda secgáo, que está preferivelmente orientada com um ángulo de 45 graus em relagäo ao plano vertical. A exaustáo é urna configuragáo de custo extremamente baixo para realizar urna fungáo de separagáo, pelo facto de näo existirem quaisquer partes movéis no desenho básico do tubo de exaustáo, e a exaustáo pode ser simplesmente um tubo vazio.
Como se mostra na Fig. 7g e na Fig. 8, a concretizagáo preferida do tubo vertical de desgaseificagáo é formada em tres secgöes contiguas em comunicagáo de fluido urnas com as outras: urna primeira secgáo adjacente a extremidade de recegáo e prolongando-se substancialmente verticalmente a partir do mecanismo de exaustáo; urna segunda secgáo acoplada a primeira secgáo e orientada com um ángulo de cerca de quarenta e cinco graus em relagäo a primeira secgáo numa vista em plano; e urna terceira secgáo acoplada a segunda secgáo e orientada com um ángulo de cerca de quarenta e cinco graus em relagäo a segunda secgáo numa vista em plano tal que a terceira secgáo está orientada substancialmente horizontalmente.
Um trago comum é que o tubo vertical está orientado verticalmente e o mecanismo de exaustáo está orientado horizontalmente, o que cria um percurso näo linear desde a entrada até á saida e assim permite que o gás se escape sem o liquido fluir também para fora do tubo vertical. Com referencia á Fig. 7g ou Fig. 8, cuja disposigáo do mecanismo de exaustáo é também aplicável ao processo de esterificagáo, os comprimentos de tubo 136 e 145 sáo ajustados até näo ser possivel um percurso linear a partir do componente 144 (ou entrada 34 na Fig. 7g) para o componente 137. Assim, näo existe qualquer percurso linear entre a entrada 34 e a saida 35. Esta näo linearidade faz com que a totalidade ou a maior parte das goticulas de liquido no vapor colidam com alguma superficie da tubagem de exaustáo. Assim, as Figs. 7a-7f mostram seis configuragdes de separagáo de vapor diferentes, as concretizagdes das Figs. 7d, 7e e 7f sendo muito preferidas urna vez que as mesmas näo tém locáis baixos que seriam prejudiciais numa operagáo de drenagem. Em cada concretizagáo das Figs. 7a-7f, na concretizagáo da Fig. 7g a entrada de gás/vapor 34 está colocada em comunicagáo de fluido com a saida 33 do "té" de exaustáo 36 das Figs. 7a-7f, tal que o vapor prossegue primeiro através da vertical secgäo da Fig. 7g, depois através da secgäo diagonal e depois através da secgäo horizontal, e sai pela salda 35. É também desejável incluir um dispositivo de controlo de fluxo dentro do tubo vertical de desgaseificagäo para controlar o fluxo de fluidos através do mesmo. 0 dispositivo de controlo de fluxo pode ser, por exemplo, um orificio; urna válvula de borboleta; urna válvula de controlo; urna válvula manual; urna secgäo de tubagem reduzida; um controlo de pressáo de salda; um bocal; e/ou urna cánula para fazer borbulhar através de liquido. 0 dispositivo de controlo de fluxo preferivelmente permite que aproximadamente noventa por cento do vapor gerado até esta distancia no reator tubular passem enquanto os restantes dez por cento säo retidos com o liquido. Esta razáo percentual de aproximadamente noventa/dez assegura que náo passará liquido através da linha de gás e mantém os aproximadamente dez por cento do gás para mistura no reator tubular. A quantidade de gás removida náo pode aproximar-se dos cem por cento como máximo, dado que o liquido fluiría para o tubo vertical em conjunto com os gases. A extremidade de exaustáo do tubo vertical de desgaseificagäo está típicamente em comunicagáo de fluido com um sistema de destilagáo para o qual os vapores fluem ou säo evacuados. É também possível ventilar os vapores para o ambiente. A pressáo na extremidade de exaustáo do tubo vertical de desgaseificagäo pode ser controlada quando a extremidade de exaustáo está em comunicagáo com o sistema de destilagáo, enquanto quando se ventila para o ambiente a extremidade de exaustáo estará á pressáo atmosférica.
Um perito na especialidade reconhecerá que a eficiencia de remogáo de vapor pode ser melhorada aumentando o diámetro interno do reator tubular adjacente e antes do mecanismo de exaustáo para maximizar a área superficial do líquido e minimizar a velocidade do vapor na meia superficie do diámetro do tubo. Se a velocidade no tubo na vizinhanga da separagáo for demasiado elevada, o diámetro do tubo pode ser expandido como se mostra, por exemplo, na Fig. 7d. Em algumas concretizagöes, as secgöes de expansäo preferivelmente possuem um redutor excéntrico de fundo liso para impedir que se formem bolsas no reator. Estas bolsas reduzem a área de reagáo, reduzindo por isso a capacidade, e nao podem ser fácilmente drenadas durante o processo. As configuragdes mostradas ñas Figs. 7d e 7f nao aprisionam liquido e permitem a drenagem completa ñas paragens de fábrica. 0 mecanismo de exaustáo pode ter um diámetro do mesmo tamanho, mais pequeño ou maior do que a linha a que está ligado. Num aspeto, o tubo de exaustáo é pelo menos um tamanho padráo de tubo maior do que o tubo que está a ser ventilado, noutro aspeto, é o dobro do tamanho do tubo que está a ser ventilado. Porque o tamanho de tubo ótimo típico para o desenho de reator tubular é aquí normalmente o maior tamanho de tubo disponível, e por isso nao é prático ter um tubo de exaustáo maior do que o tubo que está a ser ventilado, podem-se utilizar múltiplos tubos de exaustáo para baixar a velocidade como um desenho alternativo como se mostra na Figura 7f.
Se for requerida ou desejada área superficial adicional, podem ser instalados tubos adicionáis á mesma cota, em que os tubos adicionáis correm paralelos uns aos outros e todos incluem um mecanismo de exaustáo (ver, por exemplo, Fig. 7f). Esta série de tubos em paralelo e mecanismos de exaustáo proporcionam área adicional para a separagáo de gás dos reagentes e monómero.
Um perito na especialidade reconhecerá que nao é requerida qualquer remogáo de gás para manter a reagáo dentro dos reatores tubulares, mas a remogáo de gás melhora a velocidade de reagáo por remover urna espécie limitante. A remogáo de gás reduz também a fragáo vazia tornando o volume do reator final mais pequeño.
Um perito na especialidade reconhecerá aínda que se podem utilizar múltiplos mecanismos de exaustáo no reator tubular entre a sua entrada e a sua salda. Por exemplo, numa concretizagáo, o reator de esterificagáo ou de policondensagáo possui pelo menos duas secgöes de urna primeira secgáo e urna segunda secgáo, e onde a pressáo é reduzida no reator de policondensagáo, o passo de redugáo compreendendo pelo menos dois mecanismos de desgaseificagáo incorporados no interior do reator de policondensagäo tal que os fluidos de policondensagäo que o atravessam dentro da sua superficie interior fluem também sequencialmente pelos dois mecanismos de desgaseificagäo respetivos quando fluem da primeira extremidade para a segunda extremidade do reator de policondensagäo, e onde os dois mecanismos de desgaseificagäo estäo localizados respetivamente na primeira secgáo e na segunda secgáo do reator de policondensagäo. Num aspeto, a primeira secgáo e a segunda secgáo do reator de esterificagäo ou de policondensagäo säo mantidas a diferentes pressöes urna da outra. Noutra concretizagäo, o reator tubular de esterificagäo ou de policondensagäo incluí urna secgáo de topo, urna secgáo intermédia e urna secgáo de fundo, e cada urna das tres secgöes incluí pelo menos um mecanismo de exaustáo. Num aspeto particular, o reator de policondensagäo incluí urna secgáo de topo, urna secgáo intermédia e urna secgáo de fundo, e onde a pressáo está reduzida no reator de policondensagäo, o passo de redugáo compreendendo pelo menos tres mecanismos de desgaseificagäo incorporados no interior do reator de policondensagäo tal que os fluidos de policondensagäo que o atravessam dentro da sua superficie interior fluem também sequencialmente pelos tres mecanismos de desgaseificagäo respetivos quando fluem da primeira extremidade para a segunda extremidade do reator de policondensagäo, e onde os tres mecanismos de desgaseificagäo estäo localizados respetivamente na secgáo de topo, na secgáo intermédia e na secgáo de fundo do reator de policondensagäo. A secgáo de topo, a secgáo intermédia e a secgáo de fundo do reator de policondensagäo podem ser mantidas a diferentes pressöes urnas das outras. Outra consideragáo de desenho, como referido acima, incluí urna pluralidade de cotovelos no reator tubular, que podem auxiliar na remogáo dos vapores a partir dos reagentes e monómero. Mais específicamente, o reator tubular pode incluir um primeiro cotovelo disposto a montante do mecanismo de exaustáo e um segundo cotovelo disposto a jusante do mecanismo de exaustáo.
Adigáo de reagentes ao reator tubular A adigáo de reagentes foi abordada acima por referencia a adigáo de reagentes fluidos ao reator tubular utilizando urna bomba. A presente secgáo descreve métodos alternativos de adicionar os reagentes ao reator tubular, incluindo a utilizagäo de um tanque de pasta, um tanque de mistura, um sistema de alimentagäo alternativo, e um circuito de recirculagäo.
Um perito na especialidade reconhecerá que para cada método os reagentes podem ser adicionados como descrito abaixo, os reagentes podem estar ñas condigdes de transferencia padráo ou, alternativamente e preferivelmente, os reagentes podem ser pré-aquecidos antes de entrarem no reator tal que nao ocorra urna zona de mistura pobre, fría. Como um perito na especialidade também reconhecerá, adicionar reagentes fríos em localizagdes a montante ou a jusante da entrada ao reator tubular pode ser benéfico ou necessário.
Em algumas concretizagdes, linhas de reagentes externas para adigáo ao reator tubular sao preferivelmente alimentadas ao reator de cima para baixo, em que a localizagáo de entrada pode ser qualquer localizagáo aquí descrita ou escolhida por um perito na especialidade. Esta linha de reagente deverá ser encamisada a urna temperatura excedendo o ponto de fusáo dos conteúdos do reator na localizagáo e no ponto de alimentagäo do reagente. Um tal desenho impede a linha de reagente de entupir quando o fluxo é interrompido e (1) a válvula de controlo nao veda e (2) a válvula de retengáo nao fecha totalmente, situagöes que sao ambas comuns em fábricas de poliéster da especialidade anterior.
Bombagem de reagentes fluidos
Como descrito mais exaustivamente acima, é mais fácil adicionar reagentes como um líquido (i.e., EG e DMT) porque os reagentes podem ser bombeados diretamente para a entrada do reator tubular ou para outra localizagáo a montante da entrada. A bomba ou bombas descarregam os reagentes acima da pressáo atmosférica próximo da entrada do reator tubular. Os reagentes podem ser ou bombeados separadamente ou misturados previamente e depois bombeados em conjunto.
Injegäo de materials sólidos utilizando um tanque de pasta O principal propósito do reator de esterificagáo é fazer reagir ou converter completamente os ácidos no reator em monómeros e oligómeros. Para manter este propósito, ácidos sólidos, tais como ácido tereftálico, tém de ser mantidos no reator até se dissolverem. Utilizam-se frequentemente tanques de pasta para ajudar a agitagáo e mistura, e a Patente dos E.U.A. N.2 3 644 483 revela a utilizagáo desta adigáo de pasta. Se for desejado um tanque de pasta, a pasta de qualquer sólido pode ser alimentada á entrada do reator tubular ou em qualquer localizagáo ao longo do percurso do reator tubular com ou sem o circuito de recirculagao, o que é a seguir descrito.
Sistema de tanque de mistura e alimentagao
Por referencia a Fig. 15A, o tanque de mistura 41 é cheio com o liquido a ser adicionado. Líquidos adequados dissolveráo ou formaráo urna lama com o sólido selecionado. Líquidos adequados incluem EG, metanol, CHDM e outros. Nesta secgáo, será utilizado como exemplo etilenoglicol. 0 EG é quer aquecido quer arrefecido até á temperatura apropriada, dependendo do aditivo e da temperatura de adigáo de EG, que é fungáo das condigóes ambiente e do pré-condicionamento. 0 permutador de calor 46, camisa do tanque de mistura ou serpentinas internas, etc. sao utilizados para aquecer e arrefecer a mistura á medida que esta é recirculada com a bomba 43 (nao requerido quando se utilizam urna camisa do tanque de mistura ou serpentinas internas, mas pode ser utilizado para melhorar a transferencia de calor e de massa) utilizando o controlador de temperatura 45. 0 permutador de calor é típicamente abastecido com vapor de água 47 e água 48, mas podem-se utilizar quaisquer meios ou mecanismos de aquecimento ou arrefecimento apropriados. 0 aditivo é adicionado com o agitador 44, a bomba 43 ou ambos operando para suspender os sólidos até estarem dissolvidos no EG. 0 nivel no tanque 42 é monitorizado para controlar a adigáo de EG e para indicar quando o tanque está vazio para a próxima mistura. A mistura é bombeada a partir do tanque de mistura 41 para o tanque de alimentagáo 51 utilizando a bomba 43 e passando através de urna válvula de 3 vías 60 ou urn par de válvulas de controlo de duas vías (nao mostrado). O nivel 49 do tanque de alimentagäo 51 é controlado por adigáo de mistura a partir do tanque de mistura 41. Quando tanque de mistura 41 está vazio, é preparada a próxima mistura enquanto o volume residual no tanque de alimentagäo 51 continua a alimentar o processo. As bombas 52 e 53 fornecem um coletor de alimentagäo 59 para fornecer mistura aos sistemas de alimentagäo 57 e 58 que controlam o fluxo de aditivo ao processo. A temperatura do tanque de alimentagäo é controlada com o controlador de temperatura 54 utilizando vapor de água 55 e água 56 ou qualquer meio ou mecanismo de controlo de temperatura adequado. Utiliza-se o agitador 50 para manter urna mistura uniforme no tanque de alimentagäo.
As bombas 52 e 53 podem ser instaladas para alimentar diretamente a linha de polímero sem utilizar um coletor 59. É necessária pelo menos urna bomba por linha com sobresselentes conforme apropriado.
Um sistema alternativo funciona como se seque conforme mostrado na Fig. 15B. Adiciona-se EG ao tubo nao encamisado 72, que atua como o tanque neste sistema. O tubo 72 está localizado verticalmente na fábrica, num espago nao utilizado ou fixado a urna parede exterior. A tubagem 72 pode ter componentes horizontais para facilitar a instalagáo ou melhorias em relagáo ao volume, mas a instalagáo nao pode ter armadilhas para o sólido que está a ser dissolvido. Após a quantidade apropriada de EG ser adicionada ao tubo 72 como monitorizado pelo nivel 75, a bomba de circulagáo 74 é activada. A temperatura do sistema de mistura é controlada pelo controlador de temperatura 77 com vapor de água 78 e água 76 ou qualquer meio ou mecanismo de controlo da temperatura apropriado e neste caso utiliza um tubo encamisado 73. Adiciona-se o aditivo e a bomba de circulagáo 74 continua a suspender os sólidos no tubo 73 até os sólidos estarem dissolvidos. Quando os sólidos estáo dissolvidos, a válvula 81 é comutada para dirigir o fluxo para o tanque de alimentagäo 82 . O tanque de alimentagäo 82 deverá ter o volume apropriado para permitir que urna mistura seja efetuada e descarregada e efectuar urna segunda mistura em caso de existir a primeira mistura é um erro. Num aspeto, a entrada no tanque 82 é inmediatamente acima da linha de soldadura da cabega de fundo. 0 transbordo do tanque de alimentagäo 82 está preferivelmente a urna distancia de 95% do comprimento do tanque entre as linhas de soldadura das cabegas do tanque. A mistura a partir da bomba 74 é dirigida através da válvula 81 para o tanque de alimentagäo 82 e os transbordos do tanque 82 retornam ao tubo 72 do sistema de mistura através do tubo 71. 0 fluxo da mistura via bomba 74 através nao só do sistema de mistura mas também do tanque de alimentagäo proporciona mistura e controlo de temperatura para ambos os sistemas eliminando a necessidade de controlo de temperatura, controlo de nivel e mistura (agitagáo) no tanque 82. A mistura é adicionada a fábrica através do coletor 59 e dos sistemas 57 e 58. Num aspeto, nao sao requeridas quaisquer bombas urna vez que o tanque 82 está localizado estratégicamente a urna cota que proporciona carga em altura aos sistemas de aditivo. Ä medida que a mistura é consumida através das estagöes 57 e 58 (sao mostradas duas estagdes, mas poderiam ser utilizadas de 1 a um grande número de estagöes), o nivel no tubo 72 diminuirá. Quando o nivel no tubo 72 é táo baixo que a bomba 74 comega a cavitar, a válvula 60 é comutada dirigindo o fluxo do tubo 73 de volta ao tubo 72 sem passar através do tanque 82. Durante este tempo, o nivel no tanque 82 comegará a diminuir. Urna nova mistura será preparada no sistema de mistura comegando com a adigäo de EG ao tubo 72 como descrito acima. A nova mistura é preparada e desviada através da válvula 60 para o tanque 82 antes do tanque 82 ser esvaziado.
As bombas 74 para os tanques de mistura estáo localizadas num piso inferior do edificio. O tubo do tanque de mistura está posicionado sobre a parede exterior (ou no interior se o espago o permitir) para o telhado, onde os tanques de alimentagäo 82 estáo localizados. O tubo 73 que deixa a bomba de circulagáo 74 pode estar encamisado para aquecimento ou arrefecimento. O tubo de retorno ao tubo 72 pode também ser encamisado onde necessário ou desejável. O topo do tubo do tanque de mistura 73 possui urna válvula de tres vías 60 conduzindo ao tanque de alimentagäo 82. O tanque de alimentagäo 82 possui urna linha de transbordo 71 de retorno ao tanque de mistura 72. O tanque de alimentagäo 82 tern um tempo de residencia suficiente entre a válvula de transbordo e o fundo do tanque de alimentagäo para alimentar a fábrica, enquanto o lote de mistura seguinte está a ser preparado. Assim, e enquanto o lote seguinte está a ser preparado, a válvula de tres vias 60 é comutada tal que o fluido nao flui através do tanque de alimentagäo 82. Esta configuragáo elimina todos os agitadores e o controlo de nivel no tanque de alimentagäo 82. Como os tanques de alimentagäo estäo localizados no telhado, a pressáo de fluxo de aditivo é obtida a partir da diferenga de cota. O fluxo é controlado através de um medidor de fluxo e de urna válvula de controlo ñas estagdes 57 e 58. Esta configuragáo reduz também o espago requerido na instalagáo.
Para um sistema típico consumindo 100 lb/h (45,36 kg/h) através de cada urna das 2 estagdes de alimentagäo, o tubo 72 pode ser um tubo de medida 10 de 14 polegadas (35,56 cm) com um comprimento de 72 pés (21,95 m). A bomba pode debitar 50 galdes por minuto (189,3 L/min) e o tubo 72 pode ter 3 ou 4 polegadas (7,62 ou 10,16 cm) de diámetro. O tanque 82 neste caso teria 75 ft3 (2,124 m3) e as dimensdes aproximadas de 3,5 pés (1,07 m) de diámetro e altura. O sistema descrito de mistura e distribuigáo do invento inclui assim um primeiro vaso de armazenagem de fluido alongado e disposto verticalmente; um segundo vaso de armazenagem e fornecimento de fluido em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso, o segundo vaso estando disposto a urna cota vertical mais elevada do que o primeiro vaso; urna bomba de circulagáo em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, a bomba de circulagáo estando construida e disposta para fazer passar um fluxo de fluido através do sistema e para circular o fluido do primeiro vaso para o segundo vaso e do primeiro vaso para o primeiro vaso; e urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com a bomba de circulagáo, o primeiro vaso e o segundo vaso, respetivamente. A válvula de controlo está construida e disposta para seietivamente dirigir o fluxo de fluido do primeiro vaso para o segundo vaso, e do primeiro vaso para o primeiro vaso. O segundo vaso está em comunicagáo de fluido com o sistema de distribuigáo da instalagáo de processo. Urna carga de pressáo estática formada pelo fluido mantido dentro do segundo vaso é utilizada para fazer passar o fluido do segundo vaso para sistema de distribuigáo da instalagáo de processo.
Por conseguinte, um aspeto do invento é que o primeiro vaso compreende adicionalmente um monitor do nivel de fluido, o monitor do nivel de fluido estando construido e disposto para ativar a válvula de controlo ao detetar um nivel de fluido predeterminado dentro do primeiro vaso. Num aspeto adicional, qualquer um ou ambos os vasos estáo isolados. Num aspeto adicional, o primeiro vaso tem temperatura controlada, o fluxo de fluido do primeiro vaso sendo utilizado para controlar a temperatura do segundo vaso. 0 controlador de temperatura compreende adicionalmente meios para adicionar seietivamente vapor de água e água ao fluido dentro do primeiro vaso para elevar e diminuir a sua temperatura, como desejado. Noutro aspeto, o segundo vaso compreende adicionalmente urna entrada de fluido em comunicagáo de fluido com a válvula de controlo tal que se fazem passar os fluidos através da entrada e para o segundo vaso, e urna salda de fluido espagada verticalmente acima da entrada e em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso tal que quaisquer fluidos em excesso contidos no segundo vaso transbordam a partir dai para o primeiro vaso. Aínda noutro aspeto, o fluxo de fluido através do sistema é dirigido pela válvula de controlo a partir do primeiro vaso de volta ao primeiro vaso durante um tempo tal até o fluido dentro do primeiro vaso ter sido misturado até um padráo predeterminado, e onde o fluxo de fluido misturado é dirigido seietivamente pela válvula de controlo a partir do primeiro vaso para o segundo vaso.
Urna concretizagáo alternativa do sistema compreende um primeiro vaso de armazenagem de fluido; um segundo vaso de mistura e armazenagem de fluido; urna bomba de circulagáo em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, a bomba de circulagáo estando construida e disposta para circular o fluido através do sistema e do primeiro vaso para o segundo vaso; o segundo vaso estando disposto a urna cota vertical mais elevada do que náo só do primeiro vaso mas também do sistema de distribuigäo á instalagáo de processo; e a válvula de controlo em comunicagáo de fluido com a bomba de circulagáo, o primeiro vaso e o segundo vaso, respetivamente, a válvula de controlo estando construida e disposta para seletivamente dirigir o fluxo de fluido do primeiro vaso de volta ao primeiro vaso e do primeiro vaso para o segundo vaso. O segundo vaso está em comunicagáo de fluido com o sistema de distribuigäo a instalagáo de processo, e urna carga de pressáo estática formada pelo fluido mantido dentro do segundo vaso é utilizada para fazer passar o fluido do segundo vaso para o sistema de distribuigäo á instalagáo de processo. 0 método de mistura e distribuigäo de um fluido dentro do sistema de mistura e distribuigäo de fluido incluí colocar pelo menos um fluido dentro de um primeiro vaso de armazenagem de fluido alongado e disposto verticalmente; fazer passar o fluido do primeiro vaso para um segundo vaso alongado e disposto verticalmente de mistura e armazenagem de fluido, o segundo vaso de fluido estando disposto a urna cota vertical mais elevada do que nao só do primeiro vaso mas também do sistema de distribuigäo ä instalagáo de processo, com urna bomba de circulagáo em comunicagáo de fluido com o primeiro vaso e o segundo vaso, a bomba de circulagáo estando construida e disposta para fazer passar o fluido através do sistema; utilizar urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com a bomba de circulagáo, o primeiro vaso e o segundo vaso para dirigir seietivamente o fluido do primeiro vaso quer para o primeiro vaso quer para o segundo vaso; e seletivamente fazer passar o fluido do segundo vaso para sistema de distribuigäo á instalagáo de processo, o segundo vaso criando urna carga de pressáo estática utilizada para fazer passar o fluido ai armazenado para o sistema de distribuigäo á instalagáo de processo.
Aspetos adicionáis do método incluem adicionar pelo menos um sólido ou um segundo liquido ao pelo menos um fluido dentro do primeiro vaso e misturar ai a combinagáo; circular o fluido através do primeiro vaso até os materials serem ai misturados uns com os outros; fazer passar o fluido do primeiro vaso para o segundo vaso após os materials terem sido ai misturados uns com os outros; controlar a temperatura do fluido dentro do primeiro vaso; controlar a temperatura do fluido dentro do primeiro vaso adicionando seletivamente vapor de água e água para elevar e diminuir a sua temperatura, como desejado; medir o nivel de fluido dentro do primeiro vaso com um monitor do nivel de fluido; o monitor do nivel de fluido ativando a válvula de controlo ao detetar um nivel de fluido predeterminado dentro do primeiro vaso; fazer passar qualquer fluido de transbordo do segundo vaso de volta ao primeiro vaso.
Injegäo de reagentes utilizando recirculagäo 0 presente invento incluí também opcionalmente meios para recircular urna porgäo dos reagentes e monómero que fluem através do reator tubular. Como notado acima, o tanque de mistura de pasta de ácido ou o tanque de mistura podem ser por urna recirculagäo ou circuito de reciclagem no reator tubular de permuta de éster.
Na concretizagáo presentemente preferida, o meio de recirculagäo compreende um circuito de recirculagäo possuindo um influente e um efluente. 0 influente está em comunicagáo de fluido com o reator tubular em qualquer ponto ao longo do processo de esterificagäo ou de policondensagáo, incluindo, mas näo limitados a, proximal a entrada do reator de esterificagäo, proximal ä salda do reator de esterificagäo, um ponto entre a entrada e a salda do reator de esterificagäo, proximal ä entrada do reator de pré-polímero, proximal ä salda do reator de pré-polímero, urn ponto entre a entrada e a salda do reator de pré-polímero, proximal ä entrada ou ä salda do reator de policondensagäo, e um ponto entre a entrada e a salda do reator de policondensagäo, e o efluente está independentemente em comunicagáo de fluido com o reator tubular em qualquer ponto ao longo do processo de esterificagäo ou policondensagäo, incluindo mas näo limitados a; proximal ä entrada do reator de esterificagäo, proximal ä salda do reator de esterificagäo, um ponto entre a entrada e a salda do reator de esterificagäo, proximal ä entrada do reator de pré-polímero, proximal ä salda do reator de pré-polímero, urn ponto entre a entrada e a salda do reator de pré-polímero, proximal ä entrada ou ä salda do reator de policondensagäo, e um ponto entre a entrada e a salda do reator de policondensagäo. Num aspeto, o efluente está em comunicagáo de fluido com o reator tubular de esterificagäo proximal ou adjacente ä sua entrada, proximal ou adjacente ä sua salda, num ponto entre a entrada e a salda do reator de esterificagäo. Num aspeto, o efluente a partir da recirculagäo é dirigido para o reator de esterificagäo próximo da entrada do reator de esterificagäo, noutro aspeto, o efluente está em comunicagáo de fluido com o reator adjacente ä sua entrada, noutro aspeto, o efluente está em comunicagäo de fluido com o reator entre a sua entrada e a sua salda, noutro aspeto, o efluente a partir da recirculagáo é dirigido para o reator de esterificagáo a montante da entrada do reator de esterificagáo, noutro aspeto, o influente está em comunicagäo de fluido com o reator de esterificagáo entre a sua entrada e a sua salda, noutro aspeto, o influente está em comunicagäo de fluido com o reator de esterificagáo próximo da sua salda, noutro aspeto, o influente está em comunicagäo de fluido com um segundo reator, onde o segundo reator está a jusante do reator de esterificagáo, noutro aspeto, o influente para a recirculagáo está em comunicagäo de fluido como reator de policondensagáo, noutro aspeto, o influente para a recirculagáo está em comunicagäo de fluido como reator de policondensagáo próximo da sua salda, noutro aspeto, o passo de recirculagáo é realizado utilizando um circuito de recirculagáo possuindo um influente e um efluente, o efluente estando em comunicagäo de fluido com o reator tubular proximal á entrada, onde os fluidos gue fluem através do circuito de recirculagáo sáo cada um fluidos de recirculagáo, noutro aspeto, o influente estando em comunicagäo de fluido com o reator tubular entre a sua entrada e a sua salda ou proximal á sua salda. Nesta descrigáo, os reagentes e monómero e gualguer outro fluido, tal como oligómero e polímero gue fluem através do circuito de recirculagáo sáo referidos como os "fluidos de recirculagáo".
Como declarado noutra concretizagáo, o monómero pode ser fornecido ao circuito de recirculagáo a partir do reator de policondensagáo, gue é descrito abaixo. Assim, nesta concretizagáo, a alimentagáo ao circuito de recirculagáo náo é a partir (ou náo somente a partir) do reator tubular de esterificagáo, para o gual o efluente do circuito de recirculagáo é descarregado.
Em certas concretizagóes do invento, gue sáo mostradas ñas Figs. 13a e 13b, o circuito de recirculagáo 91 incluí urna bomba de recirculagáo 92 localizada numa posigáo intermédia entre o seu influente 93 e efluente 94 para aumentar a pressáo dos fluidos de recirculagáo gue fluem através do mesmo. A bomba de recirculagáo 92 é preferivelmente urna bomba centrífuga em linha gue está localizada a urna cota abaixo do influente para obter urna altura de aspiragäo positiva ("NPSH") adequada. Isto é porque os fluidos de recirculagäo, como descrito em mais detalhe abaixo no que se refere aos meios para remogáo de vapor, estäo ä pressäo atmosférica ou próxima e ao ponto de ebuligäo da solugáo. Alternativamente podem-se utilizar outras bombas, mas urna bomba centrífuga é desejada com base ñas características de bombagem.
Assim que os fluidos de recirculagäo passam através do influente e da bomba de recirculagäo para aumentar a pressäo, pode ser desejável diminuir a pressäo dos fluidos de recirculagäo, pelo menos temporariamente, numa localizagäo a jusante da bomba de recirculagäo. A vantagem de diminuir a pressäo é tal que outros materials, tais como um ou mais reagentes, podem ser arrastados para o circuito de recirculagäo. A pressäo é preferivelmente diminuida utilizando um dispositivo de diminuigäo de pressäo, tal como um edutor 95 através do qual pelo menos urna porgäo dos fluidos de recirculagäo fluí. 0 edutor puxa um ligeiro vácuo, ou urna pressäo subatmosférica, no seu estreitamento. Um perito na especialidade reconhecerá também que o edutor 95 pode ser utilizado intermutavelmente com um sifäo; exaustor; tubo de Venturi; jato; e/ou injetor ou outros dispositivos similares de redugäo de pressäo.
Para alimentar ou fornecer os reagentes ao circuito de recirculagäo, é utilizada urna conduta de alimentagäo 96 que possui urna extremidade de descarga em comunicagäo de fluido com a linha de recirculagäo adjacente ao edutor. Os reagentes a serem alimentados säo puxados para a linha de recirculagäo a partir da pressäo diminuida dos fluidos de recirculagäo desenvolvida pelo edutor. A conduta de alimentagäo incluí também urna extremidade de recegäo, que é oposta ä extremidade de descarga. 0 vácuo no estreitamento do edutor impede os vapores de se langarem para os sólidos que estäo a ser movimentados para a linha do processo. 0 vapor condensar-se-á sobre os sólidos e a mistura ficará muito pegajosa e entupirá o sistema. A zona de expansáo do edutor tem mistura intensa e separa o reagente, tal como PTA, pelo que este náo forma torröes na tubagem de esterificagáo. 0 reagente sólido pode arrastar gás com ele para o reator. Este gás pode ser removido por outro sistema de separagáo de vapor após o edutor.
Alternativamente, urna alimentagäo líquida ao sistema de reator pode ser alimentada na tremonha de alimentagäo de sólidos. 0 líquido deslocará o gás e entáo os inertes nao entrarlo no edutor.
Utiliza-se um sistema de alimentagäo para medir e alimentar seietivamente os reagentes sólidos ou outros componentes, tais como modificadores, catalisadores, etc. ao circuito de recirculagäo. Urna concretizagäo de um sistema de alimentagäo é apresentada ñas Figs. 13a e 13b. 0 primeiro componente do sistema de alimentagäo é um dispositivo de armazenagem de reagente sólido 97, tal como um silo, coletor de poeiras ou filtro de mangas, utilizado para armazenar o reagente sólido a ser alimentado ao circuito de recirculagäo. Pode-se adicionar líquido ao dispositivo de armazenagem e reator de sólido para reduzir ou eliminar o gás arrastado com os sólidos. Se se utiliza um coletor de poeiras, entáo urna unidade de transporte com escalas pode medir os sólidos por peso e o contentor de transporte atua como o dispositivo de inventário. Adicionalmente, o silo pode atuar como o sistema de pesagem e de inventário de curto prazo. Se a matéria-prima sólida é transportada a partir de fora do local, entáo náo é requerido qualquer sistema de transporte. Um dispositivo de medigáo de sólidos 98, tal como um alimentador rotativo, um pistäo e válvula (tremonha), dupla válvula, transportador de alcatruzes, tanque de sopro (blow tank), ou outros, está localizado no fundo do dispositivo de armazenagem de reagente sólido 97 para receber os reagentes a partir do dispositivo de armazenagem de reagente sólido 97. 0 componente seguinte do sistema de alimentagäo é um alimentador por perda de peso (loss in weight feeder) (ou alimentador volumétrico) 99 que está em comunicagäo com o dispositivo de medigáo de sólidos 98, e também em comunicagäo com a extremidade de recegäo da conduta de alimentagäo 96 e intermédia entre 96 e 98. Assim, os reagentes säo alimentados ao circuito de recirculagäo a partir do dispositivo de armazenagem de reagente sólido 97, para o dispositivo de medigáo de sólidos 98, para o alimentador por perda de peso 99, e depois através da conduta de alimentagäo 96 para serem retirados para o circuito de recirculagäo adjacente ou diretamente para o edutor 95. 0 alimentador por perda de peso 99 pode também estar localizado no dispositivo de armazenagem de reagente sólido 97 ou num tanque de alimentagäo (näo mostrado) localizado a montante de 97 e que alimenta 97. Será também de notar que a adigáo de componentes químicos sólidos adjacente a um dispositivo de diminuigáo de pressáo, tal como urn edutor, possibilita a adigáo de componentes químicos sólidos diretamente a qualquer fluido reacional encontrado num dado processo de fabricagáo químico. Por exemplo, naquelas concretizagóes que utilizam um edutor como o meio para diminuir a pressáo dos fluidos de recirculagáo, o vácuo no estreitamento do edutor impedirá os vapores de se langarem para os sólidos que estáo a ser introduzidos na linha de processo. Antes do presente invento, os vapores condensar-se-iam sobre os sólidos e a mistura tornar-se-ia muito pegajosa, resultando assim no entupimento de todo o sistema. No entanto, de acordo com o presente invento, a zona de expansao ou divergencia do edutor proporciona urna mistura muito intensa e mantém separagáo suficiente do componente sólido, tal como ácido tereftálico, tal que este nao forma torróes ñas várias zonas do reator. Para este propósito, um técnico competente na especialidade reconhecerá que, para melhores resultados, se prefere alimentar o componente sólido diretamente ao dispositivo de diminuigáo de pressáo, tal como um edutor, em qualquer ponto dentro da zona de divergencia ou expansao do dispositivo de diminuigáo de pressáo. 0 sistema de alimentagäo pode alimentar mais do que um reagente sólido. Também, urna pluralidade de sistemas de alimentagäo pode operar em paralelo ou em série. Numa concretizagáo específica, os polímeros podem ser constituidos de múltiplos sólidos e estes podem ser alimentados individualmente cada um ao seu próprio dispositivo de redugáo de pressáo em série ou em paralelo, ou todos os sólidos do polímero podem ser medidos para urna tremonha de alimentagäo e para um dispositivo de redugáo de pressáo. Os sólidos do polímero poderiam também ser medidos em conjunto para o dispositivo 97 para entrarem no reator de sólido. Este sistema pode eliminar assim a necessidade de um sistema de compressor e transporte devido a fluxo por gravidade.
Num aspeto, o dispositivo de armazenagem de reagente sólido pode estar sobre células de pesagem para realizar a fungáo do alimentador por perda de peso. Também, em vez de se utilizarem células de pesagem como o alimentador por perda de peso, podem-se utilizar um alimentador de tapete, tremonha com escala de peso, parafuso volumétrico, tremonha com fluxo de massa, medidor de fluxo de coriolis, tremonha ou silo de alimentagäo por perda de peso, ou outros.
Quando os reagentes adicionados ao circuito de recirculagäo fluem para o efluente do circuito de recirculagäo, os reagentes e os outros fluidos de recirculagäo reentram no reator tubular 101 adjacente ou proximal ä entrada 100. Assim, este processo de adicionar os reagentes ao circuito de recirculagäo tal que os reagentes comegam próximo da entrada e atravessam no sentido da salda realiza a fungäo de adicionar pelo menos um tipo de reagente na entrada do reator tubular, o que é um dos passos iniciáis no processo do presente invento. É vantajoso alimentar um reagente sólido ao circuito de recirculagäo através do sistema de alimentagäo tal que o reagente sólido seja dissolvido pelos fluidos de recirculagäo, especialmente o monómero ou oligómero, antes de fluir para o efluente do circuito de recirculagäo.
Está também contemplado adicionar reagentes fluidos adicionáis ao circuito de recirculagäo. Os reagentes fluidos podem ser adicionados para ajudar os reagentes sólidos a dissolverem-se nos fluidos de recirculagäo antes de atingirem o efluente do circuito de recirculagäo, ou por conveniencia tal que o reagente adicional näo necessite de ser adicionado separadamente na entrada do reator tubular.
Os reagentes fluidos säo preferivelmente adicionados ao circuito de recirculagäo a montante do edutor (antes do ponto de adigäo dos reagentes sólidos), aínda que os reagentes fluidos possam igualmente ser adicionados a jusante do edutor. Está contemplado adicionar o reagente fluido ao circuito de recirculagäo através da vedagáo da bomba de recirculagäo 92. Os reagentes podem também ser adicionados a montante da bomba de recirculagäo 92. Quando os reagentes sólidos säo adicionados através do sistema de alimentagäo e os reagentes fluidos säo também adicionados ao circuito de recirculagäo, estes processos resultam na adigäo de pelo menos dois tipos de reagentes ao reator tubular proximal ä sua entrada na qual o efluente do circuito de recirculagäo é alimentado. A dissolugäo do material reagente sólido pode ser melhorada aumentando a temperatura e alterando a razäo do monómero de poliéster para reagente sólido no sistema de recirculagäo, alterando a razäo molar da alimentagäo e/ou alterando a pressäo do sistema.
Tomando um exemplo especifico, um tipo de reagente alimentado ao circuito de recirculagäo através do sistema de alimentagäo pode ser PTA, que é um sólido ä temperatura ambiente. 0 desenho de recirculagäo evita a utilizagäo de um tanque de pasta e os problemas inerentes com este. 0 reagente fluido pode ser, por exemplo, etilenoglicol. Assim, se EG e PTA forem os únicos reagentes a adicionar para formar o monómero, entäo o efluente pode ser alimentado diretamente ä entrada do reator tubular como a única fonte de reagentes adicionados ao reator tubular. Obviamente, estäo contempladas variagóes deste desenho, tais como bombagem de mais do reagente EG ä entrada do reator tubular, para além do EG e PTA adicionados proximal ä entrada do reator tubular a partir do circuito de recirculagäo. Num aspeto separado, o diol, tal como EG, pode ser alimentado através da linha de recirculagäo antes ou após o circuito de bomba de recirculagäo ou antes ou após a linha de alimentagäo de PTA ä linha de recirculagäo, ou a montante de mas adjacente ao dispositivo de redugäo de pressäo em conjunto com a alimentagäo de PTA.
Na Figura 13a, mostra-se urna concretizagäo onde o efluente a partir da extremidade do processo de esterificagäo é desviado no té 106 e urna porgäo do efluente é enviada para o circuito de recirculagäo. Numa concretizagäo separada, como se mostra na Figura 13b, o té 106 é intermédio dos reatores tubulares do processo de esterif icagäo completo 101 e 102, tal que o influente para o circuito de recirculagäo näo é a partir do fim do processo de esterificagäo, mas em vez disso é proveniente de um ponto intermédio no processo de esterificagäo. Ñas Figs. 13a e 13b, o efluente final do processo de esterificagäo está na linha 103 (após remogäo de vapor na linha 104).
Noutra concretizagäo, o efluente do circuito de recirculagäo está localizado a jusante da entrada do reator tubular. Esta concretizagäo é preferível quando o monómero que entra no influente do circuito de recirculagäo ou na lama formada como resultado da adigäo na estagäo de alimentagáo requer um tempo de residencia mais curto do que ocorreria se o efluente fosse alimentado diretamente ä entrada do reator tubular.
Em várias concretizagdes, o influente do circuito de recirculagäo é quer a partir do processo de esterificagäo quer a partir do processo de policondensagáo. Específicamente, em vários aspetos, o influente ao circuito de recirculagäo pode ser a partir de um ponto intermédio do reator de esterificagäo (como se mostra na Figura 13b), da extremidade do reator de esterificagäo (como se mostra na Figura 13a), o produto a partir da salda do reator de pré-polímero, o produto a partir da salda do reator de acabamento, ou qualquer ponto desde o inicio do processo de esterificagäo até ao produto final a partir da salda do processo de policondensagäo. Assim, os fluidos de recirculagäo compreendem em vários aspetos os reagentes, o monómero de poliéster, o oligómero de poliéster, e/ou o polímero de poliéster, dependendo de onde o influente do circuito de recirculagäo tem origem. 0 sistema de recirculagäo näo se limita ä utilizagäo de um circuito de recirculagäo, mas alternativamente compreende dois ou mais circuitos de recirculagäo configurados em série, em paralelo ou uma sua combinagäo.
Está também contemplado para o circuito de recirculagäo que este incluí outras particularidades descritas acima para o reator tubular, tais como meios de aquecimento e meios para remogáo de vapor para o circuito de recirculagäo, que podem ser os mesmos componentes e equipamentos descritos acima e abrangendo as mesmas particularidades e concretizagdes. Se o monómero é removido numa posigäo adjacente ä salda do reator tubular como se mostra na Figura 13a, entáo os meios para remogáo de vapor näo tém que ser adicionados ao circuito de recirculagäo. De outro modo, a cota do líquido é elevada ou diminuida até a pressáo estar próxima da atmosférica e o vapor ser removido para o sistema de destilagáo.
Abordando específicamente os meios para remogáo de vapor específicamente, numa concretizagäo do circuito de recirculagäo, o desenho é similar ao descrito acima para o reator tubular como se mostra, por exemplo, ñas Figuras 7a-g. Também, aínda que nao seja necessário, é preferível que o mecanismo de exaustáo esteja localizado proximal do influente do circuito de recirculagäo tal que os vapores sao removidos antes da adigáo dos reagentes, e um tal desenho é mostrado ñas Fig. 13a e 13b em 104 na Figura 13a e 105 na Figura 13b.
Note-se que, embora existam vantagens com o circuito de recirculagäo que seräo evidentes para um perito na especialidade com base na descrigäo acima, näo é necessário incluir o circuito de recirculagäo para um reator tubular cair no ámbito do presente invento. Em vez disso, podem-se utilizar os componentes originalmente descritos, tais como urna bomba para os reagentes fluidos e um tanque de mistura de pasta para os reagentes sólidos. Esta concretizagáo utilizando o circuito de recirculagäo permite contudo ao projetista substituir tanque de mistura de pasta, bomba, instrumentagäo, agitador, etc. por urna bomba e um dispositivo de redugäo de pressäo, tal como um edutor.
Um perito na especialidade reconhecerá também que o circuito de recirculagäo é muito vantajoso para injetar reagentes sólidos e é menos vantajoso quando apenas säo adicionados reagentes fluidos (e.g., formagäo de monómero de PET a partir de DMT e EG) . A utilizagäo de um circuito de recirculagäo para dissolver reagentes sólidos reduz a abrasäo causada pelos sólidos no sistema. Por exemplo, PTA sólido pode ser dissolvido pelo monómero no circuito de recirculagäo, em vez de utilizando um tanque de pasta convencional. Num processo em tanque de pasta convencional, PTA sólido é alimentado ao processo e permanece um componente abrasivo no estado näo dissolvido. De facto, reatores tubulares que processam apenas reagentes fluidos podem näo beneficiar da complexidade acrescentada de inclusäo do circuito de recirculagäo. No entanto, o circuito de recirculagäo pode melhorar a transferencia de calor para o processo de esterificagáo.
Vertedores
Podem ser incluidos meios para controlar o nivel no topo do reator tubular de esterificagäo. Numa concretizagáo, pelo menos um vertedor está fixado a superficie interior do reator tubular de esterificagáo e onde os fluidos de esterificagáo fluem sobre o vertedor. Como ilustrado na Fig. 4, o meio de controlo desejado é um vertedor 110. O vertedor está preferivelmente disposto proximal á salda do reator tubular. O vertedor possui urna porgáo de corpo circunscrita por urna orla. Urna porgáo da orla é referida como a orla de ligagáo e a porgáo restante da orla é a orla de topo. A orla de ligagáo é de urna dimensáo para ser complementarmente recebida por urna porgáo da superficie interior do reator tubular e ligada a esta. Assim, urna vez que a superficie interior é de secgáo transversal circular na concretizagáo preferida, a orla de ligagáo é também circular para contactar complementarmente e ocupar a superficie interior.
Por referencia aínda á Fig. 4, os reagentes e/ou monómero sáo mostrados fluindo a partir do ponto 111 e sobre o vertedor no ponto 112. O vertedor atua como urna barreira para os reagentes e/ou monómero tal que o material fluido fluí sobre a orla de topo do vertedor. Assim, o vertedor controla o percurso de líquido em conjunto com a viscosidade do fluido, o caudal e o comprimento do tubo antes do vertedor. Após passar sobre o vertedor, o fluido fluí a partir da saída do reator tubular em 113. O vertedor, como descrito abaixo, pode também ter aberturas nele ou no fundo para proporcionar uniformidade de fluxo e drenagem completa. Isto incluirá vertedores com o topo em declive, um entalhe em V nos vertedores, etc. O vertedor está preferivelmente localizado a urna distancia entre cinco a dez diámetros de tubo desde a saída do reator tubular. Num aspeto, por se ter um declive no topo do vertedor, o vertedor pode compensar fluxos e viscosidades mais elevados e mais baixos.
Em concretizagöes alternativas, o nivel pode ser controlado por qualquer controlador de nivel conhecido na especialidade, tal como, mas náo limitado a, urna válvula de controlo, tubos de nivel, dispositivos de nivel tais como os que utilizam diferencial de pressáo, radiagáo, ultrassons, capacitancia, ou visores de nivel. Outros exemplos específicos de dispositivos de nivel podem ser encontrados em Perry' s
Chemical Engineer' s Handbook, 7.a, p. 8-49, que é pelo presente aquí incorporado como referencia.
Aditivos
Outro aspeto opcional do presente invento compreende meios para introduzir um ou mais aditivos no reator tubular entre a sua entrada e a sua salda. Estes aditivos estáo acima descritos e incluem, mas nao estáo limitados a um ou mais de um catalisador, corante, toner, pigmento, negro de fumo, fibra de vidro, carga, modificador de impacto, antioxidante, estabilizador, retardador de chama, auxiliar de reaquecimento, composto de redugáo de acetaldeido, composto depurador de oxigénio, composto de absorgäo de UV, aditivo de melhoria de barreira, tal como partículas de plaquetas, óxido de ferro negro, comonómeros, suas misturas, e outros. Os aditivos podem ser um sólido, líquido ou gás. Os aditivos podem ser pré-aquecidos antes de entrarem no sistema, incluindo urna modificagáo de fase, tal como aquecimento de EG líquido até ao estado de vapor para proporcionar calor para o reator. Ñas concretizagóes preferidas que se mostram ñas Figs. 12a e 12b, os meios de introdugáo compreendem canais vedáveis, como representados por qualquer das setas ñas Figs. 12a e 12b, através do reator tubular permitindo comunicagáo de fluido entre a sua superficie exterior e a sua superficie interior e um injetor para injetar o aditivo no material que fluí dentro do reator tubular (i.e., os reagentes e/ou monómero). 0 injetor pode incluir urna bomba ou outros meios tais como injegáo pré-pressurizada, por carga em altura ou por gravidade que injeta o aditivo no interior do reator tubular, o que tem de ser realizado a urna pressáo superior ä dos materials dentro do reator tubular na localizagáo do canal vedável. 0 termo "canal vedável" pretende abranger qualquer abertura que permite comunicagáo do exterior do reator tubular para o seu interior. Prefere-se que o "canal vedável" seja passível de ser fechado tal que quando o aditivo náo está a ser injetado no reator tubular, os reagentes e/ou monómero náo se escapam do reator tubular. 0 canal vedável pode ser "vedado" por um tampáo ou similar, bem como pelo injetor náo permitindo o vazamento do reator tubular.
Os aditivos podem ser introduzidos ou injetados em qualquer ponto ao longo de qualquer porgäo do reator tubular, como se mostra na Figuras 12a e 12b. Exemplos de pontos de adigáo adequados incluem o canal vedável atravessando através de urna porgäo do topo, lado ou fundo das secgöes do reator tubular orientadas horizontalmente, do topo, lado ou fundo de um cotovelo respetivo, num tubo de nivel, e antes de um permutador de calor. Como se mostra na Fig. 12b, a injegáo no cotovelo é vantajosa por causa da mistura máxima resultante e da rápida incorporagáo do aditivo nos reagentes e/ou monómero sem a ocorréncia de remoinhos de elevada concentragáo dentro do reator tubular.
Outro aspeto dos meios de injegáo é a inclusäo de um bocal na descarga ou salda do injetor. 0 bocal pode dirigir o fluxo dentro do reator tubular na localizagáo do canal vedável. Por exemplo, o bocal pode injetar o aditivo em co-corrente, contracorrente ou perpendicular aos reagentes e/ou monómero que estáo a fluir dentro do reator tubular nessa localizagáo.
De volta ao desenho do reator tubular de esterificagáo, a altura vertical do tubo, o diámetro do tubo, comprimento total do tubo e a pressáo na entrada e na salda podem variar grandemente dependendo dos produtos fabricados, da capacidade da fábrica, e das condigöes de operagäo. Um perito na especialidade poderá fácilmente determinar estes parámetros utilizando principios básicos de projeto de engenharia.
O PASSO DE POLICONDENSACÄO
No que se refere a descrigáo seguinte nesta secgáo, "0 PASSO DE POLICONDENSAgÄO", a náo ser que declarado específicamente o contrário, os processos e equipamentos deste invento descritos nesta secgáo abaixo sáo igualmente aplicáveis e podem ser utilizados nos processos e equipamentos de esterificagáo.
Como salientado na secgáo "Visáo geral" acima, o segundo passo do processo do presente invento é o passo de policondensagáo, que numa concretizagáo ocorre no reator tubular de policondensagáo. 0 passo de policondensagáo envolve fazer reagir os monómeros em oligómeros e depois no polímero de poliéster. Os monómeros podem ser fornecidos a partir do primeiro passo num reator de esterificagäo, como descrito acima, ou a partir de um processo da especialidade anterior. Alternativamente, se foram formados oligómeros substancialmente num primeiro passo de pré-polímero, entäo fazem-se reagir os oligómeros diretamente para formar o polímero.
Numa concretizagäo específica, quando é formado polímero de PET, os monómeros de PET sao alimentados ao reator tubular de policondensagäo. Fazem-se reagir os monómeros de PET no reator tubular de policondensagäo para formar o oligómero de PET e depois faz-se reagir adicionalmente preferivelmente dentro do mesmo reator tubular de policondensagäo para formar o polímero de PET. Como aquí utilizado em relagáo a PET, os monómeros tém menos do que 3 comprimentos de cadeia, os oligómeros tém de cerca de 7 a cerca de 50 comprimentos de cadeia (componentes com um comprimento de cadeia de 4 a 6 unidades podem ser considerados monómero ou oligómero), e os polímeros tém mais do que 50 comprimentos de cadeia. Um dímero, por exemplo, EG-TA-EG-TA-EG, tern um comprimento de cadeia de 2 e um trímero 3 e assim sucessivamente. Assim, o reator tubular de condensagáo do presente invento pode tomar o lugar tanto de um reator de pré-polímero como de um reator de acabamento como os termos sáo utilizados na especialidade anterior e como aquí definido acima. A Fig. 4 mostra a salda do reator tubular que passa sobre um vertedor, para controlo de nivel, e para o interior do reator de policondensagäo do segundo passo do presente invento. Também por referéncia äs Figs. 4 e 6, um perito na especialidade reconhecerá que se podem utilizar dispositivos de limitagäo de pressäo (tais como, mas näo limitados a urna válvula, orificio, ou outros) entre os reatores de esterificagäo ou permuta de éster e os reatores de policondensagäo mas tal näo é necessário.
Numa concretizagäo, utiliza-se um tubo de nivel entre o reator de esterificagáo/permuta de éster e o reator de policondensagäo. Podem-se também utilizar tubos de nivel entre algumas e a totalidade das etapas de policondensagäo. Como foi descrito acima em relagäo ao processo de esterificagäo, para o processo de policondensagäo, um permutador de calor pode ser colocado próximo ou adjacente, ou mesmo dentro de um tubo de nivel, transferindo desse modo calor para o fluido entre a esterificagäo e a policondensagäo ou entre as etapas ou zonas de policondensagäo. 0 equivalente estático de um tubo de nivel é um barómetro. A diferenga de pressäo entre duas zonas do reator é mantida com um fluido num tubo em forma de ' U' . 0 diferencial em pressäo será equivalente ao produto da altura do fluido vezes a densidade do lado da baixa pressäo menos a altura do fluido vezes a densidade do lado da alta pressäo. Um perito na especialidade reconhecerá que se o diferencial de altura náo for grande o suficiente, o diferencial de pressäo entre as zonas empurrará o fluido para fora do tubo de nivel e ambas as zonas assumiráo urna pressäo de equilibrio. Isto pode requerer que a altura do tubo de nivel seja muito grande entre zonas com diferenga de pressäo elevada. Além disso, o lado do tubo de nivel do lado da baixa pressäo estará geralmente em ebuligáo ä pressäo reduzida, e por isso a densidade do lado da baixa pressäo será reduzida pela fragáo vazia do vapor.
Felizmente, o tubo de nivel é um dispositivo barométrico dinámico pelo facto de o fluido estar a fluir através do tubo de nivel. Este fluxo de fluido tem urna queda de pressäo associada e pode ser utilizado para aumentar a queda de pressäo do lado da baixa pressäo. Adicionando urna limitagáo do percurso de fluido, tal como um orificio, válvula ou tubagem de pequeño diámetro, ao membro de baixa pressäo do tubo de nivel, a queda de pressäo do lado da baixa pressäo por unidade de altura pode ser aumentada. Se a limitagáo de fluxo for inserida antes do calor ser transferido para o tubo de nivel, entáo o fluido náo terá duas fases e a densidade será maior. A utilizagáo destes métodos para aumentar a queda de pressäo do tubo de nivel de baixa pressäo diminuirá a altura total do tubo de nivel. 0 presente invento envolve proporcionar um reator de policondensagäo possuindo urna primeira extremidade, urna segunda extremidade, e urna superficie interior definindo um diámetro interno. A primeira extremidade pode estar disposta a urna cota acima da segunda extremidade tal que a gravidade move o monómero e qualquer oligómero e polímero formado da primeira extremidade para a segunda extremidade.
Como se mostra na Fig. 2, o reator de policondensagáo pode ser urna serpentina numa vista em plano frontal (mas o fluxo está na diregáo oposta em comparagáo com o reator tubular de esterificagáo - isto é, o influente está em 11 e o efluente está em 12 no processo de policondensagáo) . No entanto, tal como com o reator tubular de esterif icagáo, para além do desenho em serpentina estáo contemplados outros perfis, tais como os desenhos aquí anteriormente descritos em relagáo ao reator tubular de esterificagáo. É também preferido incluir urna pluralidade de cotovelos, cada cotovelo alterando a diregáo do fluxo de fluido dentro do reator de policondensagáo. Os materials utilizados para formar o reator de policondensagáo podem também ser os mesmos que os utilizados para formar o reator tubular de esterificagáo.
Assim, o monómero, que está preferivelmente numa forma de fluido, é dirigido para a primeira extremidade do reator de policondensagáo tal que o monómero fluí de modo descendente através do reator de policondensagáo. 0 monómero reage para formar o oligómero e depois o polímero final dentro do reator de policondensagáo tal que o polímero sai a partir da sua segunda extremidade. Como um perito na especialidade reconhecerá, nem todo o monómero e/ou oligómero tem de reagir para se estar dentro do ámbito presente invento. 0 monómero, oligómero e/ou polímero de poliéster que fluem através do reator de policondensagáo sáo referidos como os fluidos de policondensagáo. É também preferido que o reator de policondensagáo seja náo linear entre a primeira extremidade e a segunda extremidade para melhorar a transferencia de massa/mistura do monómero e de oligómero e polímero formado. Em geral e como descrito abaixo, a transferencia de massa de policondensagáo é efetuada pela transferencia de massa na superficie do oligómero (polímero de massa molecular baixa) e pela agáo de formagáo de espuma do gás que se liberta dentro do polímero. Este gás é libertado a partir do aquecimento na superficie da parede e da reagáo dentro do polímero. A transferencia de massa é adicionalmente melhorada á medida que o líquido cai sobre vertedores opcionais em cada secgäo do reator. 0 reator pode ser construido sem os vertedores do reator de policondensagäo se os parámetros físicos do polímero o permitirem. 0 reator de policondensagäo pode ser formado como urna pluralidade de secgöes interligadas contiguas, ñas quais o monómero, oligómero e/ou polímero fluem através da superficie interior de cada secgäo atravessando da primeira extremidade até ä segunda extremidade do reator de policondensagäo. Secgöes adjacentes do reator preferivelmente formam ángulos näo lineares urnas com as outras. 0 reator de policondensagäo forma preferivelmente um ángulo com um plano orientado verticalmente, em que o ángulo é superior a zero graus. Dito de modo diferente, cada secgäo näo é paralela ao plano de referencia orientado verticalmente e, assim, näo está orientada verticalmente. Mais específicamente, o ángulo que cada secgäo forma com o plano orientado verticalmente está entre cerca de 1 (quase orientado verticalmente) e 90 graus (orientado horizontalmente). O ángulo preferido progride desde a horizontal (90 graus) até cerca de 26 graus da vertical; no entanto, um perito na especialidade reconhecerá que o ángulo preferido é baseado na viscosidade e na velocidade linear (fluxo) dentro do reator de policondensagäo. Preferivelmente, as secgöes podem ter diferentes ángulos em relagáo urnas äs outras, preferivelmente as secgöes iniciáis possuindo um ángulo horizontal ou quase horizontal, e á medida que a reagäo de policondensagäo progride e o fluido aumenta de viscosidade, o ángulo aumenta para proporcionar um declive vertical aumentado para facilitar o transporte do fluido através do reator tubular de policondensagäo.
Num aspeto, a reagäo de policondensagäo na extremidade de topo tern um declive baixo (mais horizontal) porque o fluido é de baixa viscosidade, enquanto na extremidade de fundo é de um declive elevado (mais vertical) porque o fluido é de viscosidade elevada. O declive pode ser variado dependendo de parámetros tais como viscosidade e densidade do fluido para conseguir o efeito ótimo. Noutro aspeto, näo é utilizado qualquer declive numa configuragäo horizontal para o reator de policondensagäo.
Num aspeto, o reator de policondensagäo tem uma orientagäo geral horizontal em vez de uma orientagäo vertical. Esta orientagäo horizontal pode incluir alguma altura vertical para permitir aos fluidos de policondensagäo fluirem por gravidade de um modo descendente através do sistema. Em vários aspetos, para as configuragdes horizontais, o reator tubular pode ter um comprimento de pelo menos 3, 048 m (10 pés) , pelo menos 6,096 m (20 pés), pelo menos 9,144 m (30 pés), pelo menos 12,19 m (40 pés), pelo menos 15,24 m (50 pés), pelo menos 18,29 (60 pés), pelo menos 30,48 m (100 pés) ou pelo menos 60,96 (200 pés). Noutros aspetos o comprimento é de 3,048 a 152,4 m (10 a 500 pés), 6,096 a 76,2 m (20 a 250 pés), 15,24 a 60,96 m (50 a 200 pés), 18,29 a 30,48 m (60 a 100 pés), ou 18,29 a 24,38 m (60 a 80 pés). O limite superior do comprimento está apenas limitado pela quantidade prática de espago horizontal disponivel na instalagäo de produgäo. Numa concretizagáo, utiliza-se um reator tubular de pelo menos cerca de 18,29 m (60 pés) porque o tubo comercial de comprimento máximo padráo tem cerca de 18,29 m (60 pés) . Aquí os reatores tubulares podem ter mesmo centenas de pés ou mais.
Num aspeto, a superficie interior do reator tubular de policondensagäo é circular, quadrada ou retangular em secgáo transversal, preferivelmente circular, de modo a formar um diámetro interno.
Para ajudar na transferencia de massa/mistura, o presente invento compreende adicionalmente meios para aquecimento do oligómero e polímero que fluem através do reator de policondensagäo. Os meios de aquecimento preferidos sáo os mesmos como descrito para o reator tubular de esterificagáo do primeiro passo, nomeadamente, meios de transferencia de calor em comunicagáo térmica com uma porgáo da superficie exterior do reator de policondensagäo ao longo pelo menos de uma porgáo do reator de policondensagäo entre a sua primeira e a sua segunda extremidades ou permutadores de calor em série com tubo encamisado ou náo encamisado. Na concretizagáo preferida, os meios de transferencia de calor sáo os mesmos como descrito acima. Num aspeto, podem-se utilizar trocas de calor, preferivelmente entre zonas de policondensagäo. Numa concretizagáo particular, utilizam-se permutadores de calor em conjunto com tubos de nivel, tal como proporcionando os permutadores de calor próximos, adjacentes ou dentro dos tubos de nivel utilizados para separar as zonas.
Também similar ao reator tubular de esterificagäo descrito acima, num aspeto, o reator de policondensagäo do presente invento compreende adicionalmente pelo menos um vertedor ligado ä sua superficie interior. Os fluidos de policondensagäo fluem sobre o vertedor. 0 vertedor atua como urna barreira para monómero/oligómero/polimero tal que estes fluem sobre a orla de topo do vertedor quando fluem da primeira extremidade para a segunda extremidade do reator de policondensagäo. Os vertedores podem ter o mesmo desenho e/ou configuragäo de vertedor descritos acima na secgäo de esterificagäo. Num aspeto, é utilizado um vertedor entre cada zona dos reatores de policondensagäo, e noutro aspeto é utilizado um vertedor entre algumas das zonas dos reatores de policondensagäo mas näo em todas as zonas. 0 vertedor controla o nivel de liquido em cada nivel de tubo do reator. Estes vertedores podem ser täo simples quanto um semicírculo ou podem incluir complexidades adicionáis. Num aspeto, inclinando o topo do vertedor, o vertedor pode compensar fluxos e viscosidade mais elevados e mais baixos. Num aspeto, o desenho do reator tubular de policondensagäo permite a integragäo de qualquer desenho de vertedor para compensar estes fatores. Está também contemplada a inclusäo de pelo menos urna abertura através da porgäo de corpo dos vertedores respetivos tal que o monómero/oligómero/polimero fluí através da abertura, bem como sobre a orla de topo do vertedor quando fluí desse modo. Estas aberturas ou orificios nos vertedores melhoram o fluxo e reduzem as zonas de fluxo estagnante. Aínda noutra concretizagáo, urna secgäo da porgäo de corpo do vertedor pode ser removível de modo destacável para permitir que um fluido passe através dessa secgäo do vertedor em vez de sobre o vertedor. Por exemplo, a secgäo pode ter um entalhe em "V" ou urna ranhura em "V" no vertedor. A ranhura em "V" no meio de cada vertedor do interior do tubo até ao centro do tubo permite adicionalmente drenar o reator quando da paragem. Estes desenhos aumentam a mistura dos fluidos quando estes atravessam o vertedor. O primeiro tubo em cada zona pode ser horizontal e pode ser funcional sem um vertedor, mas o vertedor tem a vantagem de aumentar a eficiencia do sistema tanto pela área superficial como pelo tempo de residencia médio. Adicionalmente, o tubo de policondensagáo pode estar inclinado para baixo, particularmente para quando a IV do fluido se aproxima de 0,5 dl/g ou superior.
Outro aspeto do presente invento que é similar ao reator tubular de esterificagáo descrito acima é que o reator de policondensagáo incluí também preferivelmente meios para reduzir a pressáo de vapor no reator de policondensagáo, tal como um mecanismo de desgaseificagáo em comunicagáo de fluido com a superficie interior do reator de policondensagáo.
Similarmente, o mecanismo de desgaseificagáo utilizado no reator de policondensagáo pode incluir meios de exaustáo e/ou um tubo vertical similares ao desenho descrito acima na secgáo de esterificagáo. É de notar que, a extremidade de exaustáo do tubo vertical de desgaseificagáo está preferivelmente em comunicagáo de fluido com urna fonte de vácuo tal que existe urna pressáo subatmosférica no tubo vertical e na superficie interior do reator de policondensagáo. A fonte de vácuo pode ser mantida por bombas de vácuo, edutores, ejetores ou equipamento similar conhecido na especialidade. O vácuo em cada urna das linhas de remogáo de vapor pode ser utilizado para controlar a pressáo ñas zonas do reator de policondensagáo.
Por referencia agora á Fig. 9, que mostra urna concretizagáo do vertedor/sistema de desgaseificagáo, específicamente, utilizando um sistema inversor de fluxo opcional para o líquido separado, o reator de policondensagáo pode também incluir um redutor 123 localizado imediatamente a jusante de um vertedor 124 no interior do té 128. Numa concretizagáo, pelo menos um fluido de policondensagáo fluí através de um inversor de fluxo, onde o inversor de fluxo está próximo e a jusante do vertedor. O redutor tem um diámetro mais pequeño do que diámetro interno do reator de policondensagáo e o redutor forma urna parte da jungáo das duas secgoes interligadas, em que as secgoes interligadas sáo formadas por urna secgáo a montante e urna secgáo a jusante. O redutor está ligado ä secgäo a montante e prolonga-se para o interior da secgäo a jusante. 0 redutor possui urna extremidade inferior 127 possuindo urna abertura através da qual o monómero/oligómero/polímero fluí quando atravessa da secgäo a montante para a secgäo a jusante. A extremidade inferior do redutor 127 está espagada afastada da superficie interior da secgäo a jusante, o que melhora a mistura ä medida que os fluidos caem pela forga da gravidade para a superficie interior da secgäo a jusante. De facto, é mais preferido que a extremidade inferior do redutor esteja espagada afastada de urna superficie de topo ou superior do monómero/oligómero fluindo através da secgäo a jusante tal que o fluido que fluí através do redutor salpica sobre a superficie de topo ou superior do monómero/oligómero/polímero.
Dito de outra forma e aínda por referencia ä Fig. 9, numa concretizagäo, os padróes de fluxo interior e exterior podem ser misturados utilizando um inversor de fluxo. Por queda sobre o vertedor 124 e para dentro de um redutor 123 antes de entrar no cotovelo seguinte 125, o monómero/oligómero/polímero líquido será misturado de dentro para fora e vice-versa. 0 líquido fluí no tubo a partir da esquerda 120 e passa sobre o vertedor 124, que controla a profundidade do líquido. O vapor continua pelo lado direito do té 128 para 121. O líquido desgaseificado fluí para o redutor concéntrico 123. O redutor concéntrico 123 passa através de urna tampa do tubo 126 de um tubo de maior diámetro. O tubo reduzido para acima da altura da poga de líquido do trogo de tubo seguinte. A configuragáo retira líquido das paredes do tubo de cima e introduz o fluido no meio do tubo seguinte e para fora em 122. A Fig. 9 é apenas urna concretizagäo de um sistema de inversor de fluxo 142; podem também ser utilizados outros inversores de fluxo conhecidos na especialidade. Inversores de fluxo típicos utilizados na especialidade podem ser encontrados, por exemplo, em Chemical Engineers' Handbook, Perry and Chilton, Ed., 6.a Edigäo, p. 5-23. Os inversores de fluxo näo säo típicamente necessários no processo de esterificagáo, porque o gás tende a misturar o fluido. No entanto, um inversor de fluxo pode ser utilizado no processo de esterificagáo, se necessário. O sistema de separagao de vapor, por exemplo, da Fig. 8 pode ser utilizado sem um inversor de fluxo. Nesse aspeto, numa concretizagäo, o té 139 da Fig. 8 contém um vertedor tal como mostrado na Fig. 9, mas a secgäo 143 pode ser apenas um tubo direito e a secgäo 140 um cotovelo, sem um inversor de fluxo ai incluido. Assim, nesse aspeto, a secgäo 142 da Fig. 8 e 18 näo contém o sistema de inversor de fluxo da Fig. 9.
Por referéncia de volta ao exemplo de concretizagäo do reator de policondensagäo mostrado na Fig. 2, as cotas do tubo do reator de policondensagäo podem ser continuamente inclinadas de cima para baixo. Esta configuragäo requer extremo cuidado no cálculo dos ángulos para obter o nivel de liquido desejado, urna vez que estritamente a viscosidade do liquido e o comprimento do tubo (reagáo ao longo do comprimento) controlaráo o ángulo para o nivel. Adicionando vertedores a cada nivel de tubagem, os vertedores podem corrigir erros de cálculo. Mesmo com vertedores, o liquido poderá transbordar e continuar ä volta de urna espiral horizontal inclinada da tubagem de policondensagäo. No entanto, o fluxo laminar manteria o mesmo liquido no exterior e o mesmo liquido no interior do percurso de fluxo.
Nos reatores tubulares de policondensagäo do presente invento, näo säo requeridas bombas entre as zonas ou secgöes do reator tubular de policondensagäo. Assim, num aspeto o presente invento elimina a necessidade de bombas adicionáis entre zonas. Num aspeto o oligómero e polímero ñas zonas de policondensagäo do reator fluem por gravidade de urna secgäo para a seguinte, e näo estäo localizados quaisquer dispositivos de redugáo de pressáo entre os reatores. Os tubos de nivel säo preferivelmente utilizados para manter um diferencial de pressáo entre os reatores como descrito abaixo.
Por referéncia agora äs Figs. 17a e 17b, o reator de policondensagäo incluí preferivelmente urna secgäo de topo 235, urna secgäo intermédia 236, e urna secgäo de fundo 237, e pelo menos um mecanismo de desgaseificagáo incorporado no reator de policondensagäo. Um tal mecanismo de desgaseificagáo é mostrado num aspeto na Fig. 8 e na Fig. 18 como o sistema 133. Apenas é requerido um sistema de vácuo e apenas é requerida urna pressáo de vácuo no processo de policondensagäo. No entanto, com apenas um sistema de vácuo, as velocidades de vapor podem ser extremamente elevadas e colocaráo o líquido prejudicialmente com o vapor no sistema de vácuo. Pelo menos dois, e muito preferivelmente tres niveis de vácuo podem ser utilizados para minimizar este arrastamento. Um sistema de vácuo pode em última instancia fornecer as urna ou mais pressdes de vácuo requeridas.
Se se utilizar apenas um sistema de spray, isto requer que o vácuo para a zona de pressáo mais elevada seja controlado com urna válvula de controlo. Sem um condensador de spray entre o reator e a válvula de controlo, esta válvula entupirá. Quando se utilizam tres niveis de vácuo, com um sistema de spray principal para os dois sistemas de vácuo de pressáo mais baixa combinados e outro sistema de spray para o sistema de vácuo de pressáo mais alta, entáo a válvula de controlo está após o sistema de spray de vácuo elevado. Esta válvula nao entupirá. Um trem de vácuo é suficiente, mas típicamente sao requeridos dois sistemas de spray.
Por referencia ás Figuras 17a e 17b, o efluente do reator de esterificagáo entra no reator de policondensagáo em 235 e o produto final do processo de policondensagáo sai do sistema em 239. Os fluidos que passam dentro da superficie interior do reator de policondensagáo fluem também sequencialmente por pelo menos um (um é o mínimo, mas mecanismos de desgaseificagáo adicionáis reduzem a velocidade do vapor, reduzindo assim o arrastamento de líquido no vapor) mecanismo de desgaseificagáo respetivo quando fluem da primeira para a segunda extremidade do reator de policondensagáo, no qual como mostrado os tres mecanismos de desgaseificagáo estáo localizados respetivamente na secgáo de topo, na secgáo intermédia e na secgáo de fundo do reator de policondensagáo. As secgöes de topo, intermédia e de fundo sao preferivelmente mantidas a pressdes diferentes urnas das outras preferivelmente pela utilizagáo de tubos de nivel. Preferivelmente, para a produgáo de PET, a pressáo na secgáo de topo varia de 40 a 120 milímetros de mercúrio, a pressáo na secgáo intermédia varia de 2 a 25 milímetros de mercúrio, e a pressáo na secgáo de fundo varia de 0,1 a 5 milímetros de mercúrio. Urna concretizagáo dos tubos de nivel e da fonte de vácuo é divulgada ñas Patentes dos EUA n.os 5 466 765 e 5 753 190, que sao aquí incorporadas na sua totalidade. É também preferido que os tres mecanismos de desgaseificagáo estejam em comunicagáo de fluido com um sistema de exaustáo.
Quando o reator tubular de policondensagäo está a urna pressäo subatmosférica, a fonte deste vácuo pode ser qualquer fonte geradora de vácuo tal como, mas nao limitada a, urna bomba de vácuo ou ejetor. Um mecanismo de desgaseificagäo preferido 133 é mostrado em vista explodida na Figura 8. Num aspeto, pode ser utilizado um sistema de mistura laminar 142 e é mostrado em vista explodida na Figura 9. A diferenga de cota ñas diferentes zonas do reator de policondensagäo permite a eliminagáo de todas as bombas internas do trem do reator de policondensagäo. 0 reator tubular de policondensagäo amortece realmente as perturbagöes na entrada apesar de se eliminar a utilizagáo de bombas.
Alternativamente, as várias etapas de policondensagäo podem ser divididas tal que o efluente (fundo) de urna etapa é bombeado para o influente (topo) da etapa seguinte. Isto permite reduzir a altura do sistema total porque cada etapa tem urna altura mais pequeña do que o sistema global alimentado por gravidade. Assim, as diferentes secgöes de vácuo nao necessitam de terminar com urna abaixo da seguinte. Num aspeto, a diferenga em pressäo que é controlada no tubo de nivel pode ser utilizada para elevar a secgao seguinte do reator de policondensagäo acima da saida da secgao de pressäo mais elevada. Urna bomba pode ser acrescentada entre zonas de pressäo de vácuo de policondensagäo tal que todas as zonas possam comegar ä mesma cota. Isto diminuí a altura total do edificio para a instalagäo de policondensagäo.
Por referencia ä Figura 18, mostra-se urna única zona do reator de policondensagäo. Isto é, por referencia äs Figuras 17a e 17b, a Figura 18 representa urna das zonas Pl, P2 ou P3. Alternativamente, a Figura 18 poderla representar todo o processo de policondensagäo. Típicamente, cada urna das zonas Pl, P2 e P3 está a urna pressäo diferente para maximizar a eficiencia na produgäo de poliéster. Podem ser utilizadas mais ou menos zonas desde 1 até urna pluralidade, por exemplo, 2, 3, 4, 5 ou mais zonas com 3 sendo típicamente utilizadas para a produgäo de PET ou PETG por exemplo. A entrada para a zona na Figura 18 está em 147 e a salda em 148. Os fluidos de policondensagäo fluem através do reator tubular reagindo desde a entrada até a salda, numa concretizagäo como mostrado, ao longo do percurso linear e näo linear. 0 vapor é separado do reator de policondensagäo com uma disposigäo de tubagem similar ao processo de esterificagäo em 133, como mostrado na Fig. 7 e como específicamente mostrado para uma concretizagäo de policondensagäo na Fig. 8 (que foram também referenciadas acima na descrigáo do reator tubular de esterificagäo). A Fig. 8 mostra uma vista explodida da secgäo 133 da Fig. 18 onde liquido e gás entram no sistema de separagäo 133. A Figura 9 mostra uma vista explodida da secgäo 142 da Figura 8 e da Figura 18. A Fig. 18 mostra cinco secgöes de separagäo de vapor 133. No entanto, pode-se utilizar qualquer número de secgöes de separagäo de vapor 133 para uma zona particular, de 1, 2, 3 a tantas quantas necessárias para a exaustäo deste sistema. A Fig. 18 mostra também uma concretizagäo onde se utiliza mistura laminar utilizando um sistema de inversor de fluxo 142, que está explodido na Fig. 9. Adicionalmente, mostram-se os ángulos preferidos para o sistema de exaustäo do ángulo de 90 graus seguido por dois ángulos de 45 graus. Podem também ser utilizados outros ángulos. O vapor ou gás no processo de policondensagäo deveräo preferivelmente ser separados do liquido. Por exemplo, numa concretizagäo, prefere-se retirar o subproduto de EG da reagáo de policondensagäo como um vapor, separá-lo e remové-lo do sistema. O grau de separagäo pode ser afetado, por exemplo, aumentando o número de tubos paralelos, o que aumenta a separagäo.
Por referencia äs Figs. 8 e 9, no final de cada altura do reator de policondensagäo 138, o liquido fluí sobre o vertedor 124 no interior de um té 139 com um membro 143 dirigindo o liquido para baixo para o cotovelo 140 e depois horizontalmente em 141. O vertedor (ou a viscosidade do fluido e o comprimento do tubo) ñas zonas de policondensagäo mantém o nivel de liquido, L, a aproximadamente metade da capacidade na tubagem. Isto maximiza a área superficial. Assim que o fluido no reator fica táo espesso que um vertedor náo é necessário para manter o nivel, entáo manter o tubo meio cheio náo maximiza a área superficial ou as velocidades de transferencia de massa. O segundo membro 138 do té está na diregáo do fluxo. O terceiro membro 144 do té está apontado no plano horizontal na diregáo afastada do fluxo de liquido. Num aspeto, o vapor e liquido arrastado é separado por escoamento através de um tubo náo linear. Num aspeto, o tubo näo linear é um tubo tal que o ángulo do terceiro membro 144 até a salda de vapor nao prossegue ao longo de um percurso linear. Um tal ángulo cria urna placa de impacto para o líquido arrastado. Esta placa de impacto faz com que o líquido arrastado se separe do vapor e retorne ao sistema de líquido. Por referencia as Figuras 7, 8 e 18, sáo mostradas várias concretizagóes deste separador de líquido arrastado/vapor. Após um percurso horizontal curto a partir do terceiro membro do té, a linha de vapor tém um cotovelo 134, preferivelmente urn cotovelo a 90°, dirigindo o vapor para cima. A zona horizontal 144 permite ao vapor fluir a urna velocidade lenta e ao líquido separar-se e fluir de volta a corrente principal. Após um percurso vertical curto 145 a partir do cotovelo de vapor 134, um cotovelo a 45° preferido 135 (componente de tubo comum com um vetor de separagáo máximo) está instalado com a linha de vapor a preferivelmente 45°, cotovelo 146, que é outra vez horizontal em 137. O tubo angulado tem um declive íngreme para proporcionar a energía requerida para o líquido de alta viscosidade escorrer de volta ao reator com um tempo de residencia médio muito baixo. O vapor, sem o líquido, passa de modo ascendente para o tubo angulado. Este tubo horizontal 137 é depois combinado com as outras linhas de vapor ou é dirigido para o condensador ou sistema de vácuo. O vapor sai através da linha 137 e o líquido segue para o nivel seguinte na linha 141. O declive íngreme é a placa de impacto para o líquido arrastado. O líquido fluí sobre o vertedor, e cai para a zona seguinte. Pode ser conduzida policondensagáo adicional na linha seguinte 141. A configuragáo física do tubo cria a funcionalidade desejada (fluxo, pressäo, etc.) sem quaisquer partes internas (para além de um vertedor) ou configuragdes complicadas. A tubagem de vapor de permuta de éster ou esterificagáo que deixa o té 3 6 pode ser a mesma que a tubagem de policondensagáo após o cotovelo a 90° 134 que dirige o vapor verticalmente e é mostrada na Fig. 7g. Como se mostra na Fig. 7g, o líquido é separado contra o tubo angulado fluindo de volta á fase de líquido. Como se mostra na Fig. 18, o tubo angulado 136 tem um declive íngreme para proporcionar a energía requerida para o líquido de viscosidade elevada escorrer de volta ao reator com um tempo de residencia médio muito baixo. O vapor, sem o líquido, passa de modo ascendente para o tubo angulado. 0 gás prossegue tubo acima e para o equipamento de processamento de vapor. A zona de queda de pressäo precedendo a zona de policondensagäo tem um grau de mistura elevado. As zonas de pressäo baixa entre os reatores tém também mistura elevada e estáo acessíveis neste reator.
Azoto ou vapor ou gás podem ser purgados através de ou para o interior do líquido de urna ou mais secgöes do reator de policondensagäo. 0 azoto ou vapor ou gás diminuem a pressäo parcial do diol, aumentando por isso a velocidade de policondensagäo.
Por referencia agora á Fig. 6 que é aínda outra concretizagáo do invento, o reator de esterificagáo é mostrado dividindo as condutas de fluxo 165 e 166 numa pluralidade de reatores tubulares em paralelo, com a entrada em 164. A salda dos reatores esterificagáo em paralelo fluí para os reatores de policondensagäo. 0 reator de policondensagäo é mostrado dividido numa pluralidade de condutas de fluxo substancialmente paralelas 160, 161 e 162 entre a sua primeira e a sua segunda extremidades. O fluido que fluí através do reator de policondensagäo passa através de urna da pluralidade de condutas de fluxo enquanto flui da primeira extremidade para a segunda extremidade. Como mostrado, pelo menos urna das condutas de fluxo compreende adicionalmente urna linha de injegáo 163 em comunicagáo de fluido com a mesma, onde a linha de injegáo está adaptada para adicionar um aditivo ao monómero que flui através das mesmas. Os aditivos contemplados podem ser quaisquer dos listados acima. Aínda por referencia á Fig. 6, o reator de policondensagäo do presente invento pode ser utilizado para fabricar múltiplos produtos a partir da linha de divisáo. O reator pode ser dividido em muitas localizagdes para permitir a incorporagáo de diferentes aditivos, reagentes ou atributos de produto (tais como viscosidade inerente (IV)). Por exemplo, na Fig. 6, um monómero ou oligómero é preparado numa única secgáo de esterificagáo 164 (mostrada com dois reatores em paralelo 165 e 166), e alimentada a dois reatores de policondensagäo diferentes 160 e 161, permitindo a preparagáo de dois produtos diferentes em fase de massa fundida. As reagöes de policondensagäo podem ser a mesma ou podem diferir em condigdes, reagentes, aditivos, tamanho ou urna combinagáo destas particularidades ou outras particularidades. Como notado acima, a linha 163 é urna linha de adigáo e o monómero é mostrado como sendo dividido e um reagente adicional, tal como DEG, é adicionado em 163 para permitir gue um reator de policondensagäo produza um produto diferente, tal como um produto de DEG mais elevado em 162. 0 número de divisöes näo está limitado a duas; pode ser feito gualguer número de divisöes. Similarmente, a fábrica poderia ser operada com alguma zona esvaziada e sem operar, permitindo á fábrica operar com múltiplas capacidades.
De volta ao desenho do reator tubular de policondensagäo, a cota em altura do tubo, o diámetro do tubo, o comprimento total do tubo e a pressäo á entrada e á salda podem variar grandemente dependendo dos produtos produzidos, da capacidade da fábrica e das condigöes de operagäo. Um perito na especialidade poderá determinar fácilmente estes parámetros utilizando principios básicos de projeto de engenharia. A cota em altura do tubo típicamente näo é crítica e pode ser baseada ñas dimensöes do edificio.
CIRCUITOS SECUNDARIOS DE HTM
Muitas fábricas de poliéster possuem numerosas bombas de circuitos secundários de HTM (Meios de Transferencia de Calor, tais como óleo) . Estas bombas permitem controlar a temperatura de circuitos individuáis gue é inferior á temperatura no coletor do circuito principal. Diminuir a temperatura do HTM reduz as temperaturas da parede, melhora a cor do polímero, reduz a degradagáo e permite um melhor controlo da temperatura.
No presente invento, permitir gue a temperatura do coletor seja controlada pela zona mais guente no reator e válvulas para as outras zonas podem eliminar estas bombas. A segunda zona mais guente é aguecida pelo HTM gue sai da primeira zona. Entre as duas zonas, urna válvula de controlo permite o fluxo para o coletor de HTM de Retorno e depois urna segunda válvula de controlo permite o fluxo a partir do coletor de HTM de Fornecimento. Isto proporciona o controlo de temperatura equivalente que pode ser obtido com bombas do circuito secundário. Cada zona sucessiva tem temperatura controlada do mesmo modo. Todo isto é tornado possível porque o reator tubular pode ser constituido por um tubo encamisado tal que a queda de pressäo ( P) do HTM atré® do reator é baixa. Por outro lado, para um processo convencional, um CSTR baseia-se em serpentinas no reator e num reator encamisado, o que causa urna grande P do HTM atrás- do reator.
Por referencia ä Fig. 14, o caudal no coletor principal de HTM pode ser reduzido e a temperatura de retorno do HTM será menor do que no sistema controlado do circuito secundário. 0 meio de transferencia de calor é fornecido no coletor 173 e retorna ao forno ou fonte de calor no coletor 174. Um diferencial de pressäo é aplicado entre os coletores 173 e 174 para proporcionar forga motriz para o fluxo de fluido. A pressäo no coletor de fornecimento 173 tem também de exceder a queda de pressäo aditiva de todas as zonas entubadas em série e aínda vencer a pressäo no coletor de retorno coletor 174. 0 coletor de retorno 174 tem de proporcionar urna altura de aspiragäo positiva adequada para as bombas do coletor. 0 meio de transferencia de calor (HTM) é fornecido á zona 172 através de urna válvula de controlo de temperatura ou de fluxo. 0 HTM que deixa a zona 172 prossegue para a zona 171. Se o fluido estiver demasiado quente ou o fluxo for demasiado elevado, entáo remove-se HTM para o coletor 174. Se o fluido estiver demasiado frió, é adicionado fluido a partir do coletor 173. Se o fluido requerer urna temperatura mais elevada do que pode ser obtida com o tamanho da válvula, entáo o fluido pode ser removido para o coletor 174 e substituido por fluido a partir do coletor 173.
Numa primeira concretizagäo, por conseguinte, o sistema de controlo do meio de transferencia de calor incluí um primeiro coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna primeira corrente de meio de transferencia de calor; um segundo coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar urna corrente de meio de transferencia de calor; um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor, através do qual se pode fazer passar o meio de transferencia de calor, do primeiro coletor para o segundo coletor, respetivamente, e urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com um dos coletores selecionados e o primeiro circuito secundário. A pressáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor é maior do que a pressáo da segunda corrente de meio de transferencia de calor, e a válvula de controlo é utilizada para dirigir seietivamente pelo menos urna porgáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o primeiro circuito secundário utilizando a pressáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, apenas, para fazer passar o meio de transferencia de calor através do primeiro circuito secundário, e para também controlar a temperatura e pressáo da corrente de meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do mesmo. Aspetos adicionáis do sistema incluem um segundo circuito secundário de meio de transferencia de calor formado separadamente do primeiro circuito secundário e em comunicagáo de fluido com o mesmo; e urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o segundo circuito secundário. A segunda válvula de controlo dirige seietivamente pelo menos urna porgáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o segundo circuito secundário, utilizando a pressáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, para controlar a temperatura e a pressáo do meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do mesmo.
Numa segunda concretizagáo, o sistema de controlo do meio de transferencia de calor incluí um primeiro coletor de meio de transferencia de calor através do qual se paz passar a primeira corrente de meio de transferencia de calor; um segundo coletor de meio de transferencia de calor através do qual se faz passar a segunda corrente de meio de transferencia de calor; um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor através do qual se pode fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor para o segundo coletor; urna primeira válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro coletor e o primeiro circuito secundário; e urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro circuito secundário e o segundo coletor. A pressáo da primeira corrente de meio de transferencia de calor dentro do primeiro coletor sendo maior do que a pressáo da segunda corrente de meio de transferencia de calor dentro do segundo coletor, e urna ou ambas as válvulas de controlo é utilizada para dirigir seietivamente pelo menos urna porgäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o primeiro circuito secundário, utilizando a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, para fazer passar o meio de transferencia de calor através do primeiro circuito secundário, e também para controlar a temperatura e a pressäo da corrente de meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do primeiro circuito secundário.
Um aspeto adicional da segunda concretizagäo do invento incluí acrescentar um segundo circuito secundário de meio de transferencia de calor formado separadamente do primeiro circuito secundário e em comunicagáo de fluido com este, com urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com segundo circuito secundário onde a segunda válvula de controlo dirige seietivamente pelo menos urna porgäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o segundo circuito secundário, utilizando a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, para controlar a temperatura e a pressäo do meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do mesmo. A segunda válvula de controlo é utilizada para diminuir a temperatura e a pressäo de meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do primeiro circuito secundário. Um aspeto adicional do invento incluí urna terceira válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o segundo circuito secundário, onde a terceira válvula de controlo dirige seietivamente pelo menos urna porgäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor para o segundo circuito secundário, utilizando a pressäo da primeira corrente de meio de transferencia de calor, para controlar a temperatura e a pressäo do meio de transferencia de calor que se está a fazer passar através do mesmo. Aínda outro aspeto do sistema de controlo do meio de transferencia de calor é que a pressäo do meio de transferencia de calor que passa através do segundo circuito secundário será menor do que a pressäo do meio de transferencia de calor que passa através do primeiro circuito secundário. Adicionalmente, a segunda válvula de controlo será utilizada para aumentar a temperatura e a pressäo do meio de transferencia de calor que passa através do segundo circuito secundário. Assim, noutro aspeto, o sistema incluí urna conduta prolongando-se em comunicagäo de fluido vedada do primeiro circuito secundário para o segundo circuito secundário tal que o meio de transferencia de calor que passa através do primeiro circuito secundário é feito passar através do segundo circuito secundário, a segunda válvula de controlo estando em comunicagäo de fluido com cada um dos primeiro e segundo circuitos secundários, respetivamente, e sendo utilizada para controlar a temperatura e a pressáo do meio de transferencia de calor que passa do primeiro circuito secundário para o segundo circuito secundário. A segunda válvula de controlo pode também ser utilizada para diminuir a temperatura e a pressáo do meio de transferencia de calor que passa do primeiro circuito secundário para o segundo circuito secundário. Aínda outro aspeto do sistema incluí urna série de circuitos secundários de meio de transferencia de calor, deste modo, cada circuito secundário subsequente estando em comunicagäo de fluido com o circuito secundário imediatamente precedente para recegáo do meio de transferencia de calor a partir do mesmo. Isto caracteriza o aspeto da pressáo do fluido do meio de transferencia de calor que passa através da série de circuitos secundários de meio de transferencia de calor ser mais baixa em cada circuito secundário subsequente em relagáo ao circuito secundário imediatamente precedente. Também, um aspeto desta concretizagáo do sistema é que a temperatura do meio de transferencia de calor que passa através da série de circuitos secundários de meio de transferencia de calor será mais baixa em cada circuito secundário subsequente em relagáo ao circuito secundário imediatamente precedente. Um aspeto adicional é que cada circuito secundário de meio de transferencia de calor respetivo da série de circuitos secundários possui urna primeira válvula de controlo em comunicagäo de fluido com o primeiro coletor e o circuito secundário para aumentar a temperatura e a pressáo do meio de transferencia de calor que passa através do mesmo, e urna segunda válvula de controlo em comunicagäo de fluido com o circuito secundário e o segundo coletor para diminuir a temperatura e a pressáo do meio de transferencia de calor que passa através do mesmo.
Outro aspeto do sistema de controlo do meio de transferencia de calor é que se faz passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor para e através do primeiro circuito secundário na ausencia de urna bomba de circulagao de meio de transferencia de calor, e também que se faz passar o meio de transferencia de calor do primeiro circuito secundário para o segundo coletor na ausencia de urna bomba de circulagao de meio de transferencia de calor. Similarmente, é um aspeto adicional desta concretizagáo que se faz passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor para e através do primeiro circuito secundário, e se faz passar do primeiro circuito secundário para o segundo coletor, respetivamente, na ausencia de urna bomba de circulagao de meio de transferencia de calor. 0 método de fazer passar o meio de transferencia de calor através do sistema de meio de transferencia de calor incluí fazer passar a primeira corrente de meio de transferencia de calor através de um primeiro coletor de meio de transferencia de calor; fazer passar a segunda corrente de meio de transferencia de calor através de um segundo coletor de meio de transferencia de calor; fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro coletor através de um primeiro circuito secundário de meio de transferencia de calor, na ausencia de urna bomba de circulagao de meio de transferencia de calor, com urna primeira válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro coletor e o primeiro circuito secundário; e fazer passar o meio de transferencia de calor do primeiro circuito secundário para o segundo coletor, na ausencia de urna bomba de circulagao de meio de transferencia de calor, com urna segunda válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o primeiro circuito secundário e o segundo coletor. Os fluidos de policondensagáo sao movidos da primeira extremidade do reator tubular para a sua segunda extremidade na ausencia de urna bomba.
MINIMIZACÄO DE EQUIPAMENTO
Se desejado, a utilizagáo de tanques de alimentagáo de matéria-prima líquida pode ser eliminada do processo de poliéster. Como é conhecido, as matérias-primas sao entregues á instalagáo de processo por qualquer número de tipos conhecidos de veículos de entrega, incluindo urna conduta, um vagao ou um reboque de camiäo. Este invento proporciona que as matérias-primas, conforme entregues, podem agora ser bombeadas diretamente para a fábrica a partir do veiculo de entrega. A base deste processo é a curva de NPSH da bomba. Como é conhecido, e por exemplo quando um reboque de camiäo entrega o(s) fluido (s) utilizado (s), a NPSH é fungäo do nivel de fluido dentro do reboque e da queda de pressäo do fluido para a bomba. A queda de pressäo é fungäo da velocidade do fluido, da viscosidade do fluido e da configuragáo de tubagem utilizada. Em comparagäo, a carga de altura a partir de um tanque de fornecimento é fungäo de altura e da densidade do liquido. A configuragäo da tubagem do sistema será constante em ambos os casos. As alteragöes de densidade e viscosidade do liquido deveráo ser pequeñas com alteragöes da temperatura ambiente, mas se as alteragöes de densidade e viscosidade forem grandes podem entáo ser obtido a partir de um medidor de fluxo mássico de coriolis, do modo conhecido.
Deste modo, se o caudal mássico for conhecido a partir do medidor de fluxo, entáo um computador de controlo do processo (nao ilustrado) de construgáo conhecida pode considerar esta entrada de dados, bem como qualquer entrada de dados adicionáis que possam ser requeridos, como descrito acima, e pode calcular a massa de fluido dentro do reboque utilizando a pressäo de entrada da bomba. A pressäo e o fluxo de entrada da bomba sáo utilizados para determinar continuamente a massa do fluido dentro do reboque. Durante a verificagáo funcional, a relagáo de pressäo e fluxo com o nivel de fluido dentro do reboque é estabelecida para corrigir quaisquer deficiencias na estimativa do computador. 0 processo de operagáo é agora descrito a seguir por referencia ao sistema de entrega de fluido ilustrado na Fig. 21. Um reboque 265 está parqueado numa estagáo de bombagem "P". 0 reboque está ligado e valvulado a urna bomba 263 abrindo urna série de válvulas 251, 252, 253, 257, 261 e 276, respetivamente. Ao mesmo tempo, urna segunda série de válvulas 258, 259, 272, 274 e 275, respetivamente, säo fechadas. A bomba 263 é iniciada e engodada recomendó ao reboque 265. 0 sistema está agora pronto para operagáo da fábrica assim que a válvula automática 272 é aberta. Um segundo reboque 266 está também parqueado na estagäo de bombagem, e está ligado e valvulado a urna segunda bomba 264 abrindo urna série de válvulas 254, 255, 256, 260, 262 e 273, respetivamente. Simultáneamente, as válvulas 258, 259, 271, 274 e 275 sao fechadas. A bomba 264 é iniciada e engodada recomendó ao reboque 266. O sistema de bomba 264 está agora pronto para operagäo da fábrica mas é deixado em modo de espera. A válvula 272 é aberta e a fábrica arranca. Quando se determina que o nivel no reboque 265 está a um certo nivel tal como, por exemplo, 10% do seu nivel total, a válvula 272 é fechada e a válvula 271 é aberta simultáneamente para proporcionar um fornecimento continuo de fluido a fábrica. Agora a bomba 263 está em recirculagáo de volta ao reboque 265 e a bomba 264 está a fornecer a fábrica a partir do reboque 266. A fábrica continua a funcionar consumindo fluido a partir do reboque 266 até se medir que o nivel está ai a um certo nivel tal como, por exemplo, 85% do nivel total. Assim que isto ocorre, o computador abre a válvula 275 e fecha a válvula 276. Isto bombeia o restante do conteúdo de fluido dentro do reboque 265 para o reboque 266. A bomba 263 para automáticamente para urna potencia baixa. O computador de controlo do processo fecha entáo a válvula 275. O primeiro reboque 265 é removido da estagäo de bombagem, e outro reboque 265 cheio do fluido de processo desejado é parqueado na estagäo de bombagem. Este processo é repetido com a bomba 263 sendo engodada a partir do reboque 265. Depois, assim que se mede que o nivel de fluido dentro do reboque 266 está a um certo nivel, por exemplo, 10% do valor total, a válvula 271 é fechada e a válvula 272 é aberta. O nivel de fluido no reboque 265 é utilizado até se medir o nivel de fluido a um certo nivel tal como, por exemplo, 85% do total, após o que o restante do fluido dentro do reboque 266 é bombeado para dentro do reboque 265. O reboque 266 é depois removido da estagäo de bombagem, e outro reboque cheio 266 é parqueado na posigäo do reboque original. A bomba 264 é alimentada e engodada a partir do novo reboque 266, e o processo continua deste modo.
Urna primeira concretizagáo do sistema de entrega de fluido descrito incluí deste modo pelo menos um contentor de entrega posicionado numa estagäo de bombagem, e pelo menos um bomba em comunicagäo de fluido com o pelo menos um contentor de entrega, o pelo menos um contentor de entrega estando em comunicagäo de fluido com um trem de válvulas, o trem de válvulas estando em comunicagäo de fluido com o sistema de tubagem da instalagáo de processo. 0 fluido é seietivamente bombeado diretamente do pelo menos um contentor de entrega através do trem de válvulas e para o sistema de tubagem da instalagáo de processo na ausencia de urna alimentagáo de entrega de fluido e de um tanque de armazenagem para de outro modo receber e armazenar ai o fluido a partir do pelo menos um contentor de entrega. Adicionalmente, o sistema incluí um segundo contentor de entrega posicionado na estagäo de bombagem e urna segunda bomba em comunicagäo de fluido com o segundo contentor de entrega, cada um dos contentores de entrega e bombas, respetivamente, estando em comunicagäo de fluido com um trem de válvulas. 0 trem de válvulas é constituido de urna pluralidade de válvulas de controlo operáveis seietivamente e estando em comunicagäo de fluido com o sistema de tubagem da instalagáo de processo, tal que o fluido é seietivamente bombeado diretamente a partir do primeiro e segundo contentores de entrega, respetivamente, através do trem de válvulas e para o sistema de tubagem da instalagáo de processo na ausencia de urna alimentagáo de entrega de fluido e de um tanque de armazenagem.
Aspetos adicionáis do sistema incluem um computador de controlo do processo, o computador de controlo do processo estando acoplado operavelmente ä primeira e á segunda bombas, respetivamente, e a pelo menos urna das válvulas de controlo dentro do trem de válvulas; um medidor de fluxo de massa em comunicagäo de fluido com cada urn do primeiro e segundo contentores de entrega, respetivamente; e estando acoplado operavelmente ao computador de controlo do processo; o medidor de fluxo de massa estando construido e disposto para medir e transmitir um caudal mássico de fluido do fluido bombeado a partir de qualquer dos contentores de entrega para o computador de controlo do processo; o computador de controlo do processo calculando a massa de fluido dentro de um dos contentores de entrega selecionados utilizando o caudal mássico de fluido e a pressáo medida de entrada da bomba. Adicionalmente, o computador de controlo do processo usa a pressáo de entrada da bomba e o caudal de fluido para continuamente determinar a massa do fluido dentro de um dos contentores de entrega selecionados. 0 computador de controlo do processo abre urna primeira válvula de controlo automática e inicia a operagáo da instalagáo de processo; e fecha a primeira válvula de controlo automática assim que, pelo computador de controlo do processo, se determina que o nivel de fluido dentro do primeiro contentor de entrega está a um primeiro nivel de fluido predeterminado. Um aspeto adicional é que urna segunda válvula de controlo automática é simultáneamente aberta pelo computador de controlo do processo tal que a primeira bomba recircula o fluido a partir do primeiro contentor de entrega de volta ao primeiro contentor de entrega, e a segunda bomba fornece o fluido a partir do segundo contentor de entrega para a instalagáo de processo. A fábrica é depois próvida com o fluido de processo a partir do segundo contentor de entrega até se determinar, pelo computador de controlo do processo, que o nivel de fluido está ai a um segundo nivel de fluido predeterminado. Depois, o computador de controlo do processo abre a primeira válvula de controlo e fecha a segunda válvula de controlo tal que o restante do conteúdo de fluido dentro do primeiro contentor de entrega é bombeado para o segundo contentor de entrega. Assim que o computador de controlo do processo fecha a primeira válvula de controlo, o primeiro contentor de entrega pode ser substituido por um contentor de entrega fresco no seu lugar na estagäo de bombagem. Um aspeto adicional do invento incluí o computador de controlo do processo reabrindo a segunda válvula de controlo e fechando a primeira válvula de controlo tal que a fábrica é fornecida com o fluido de processo a partir do segundo contentor de entrega. 0 método descrito deste invento incluí por conseguinte posicionar um primeiro contentor de entrega numa estagäo de bombagem, o primeiro contentor de entrega estando em comunicagáo de fluido com urna primeira bomba, posicionar um segundo contentor de entrega na estagäo de bombagem, o segundo contentor de entrega estando em comunicagáo de fluido com urna segunda bomba, e bombear seletivamente o fluido a partir de cada um dos contentores de entrega respetivos diretamente para o trem de válvulas e para o sistema de tubagem da instalagáo de processo. Este método incluí os aspetos de acoplar operavelmente o computador de controlo do processo ä primeira e ä segunda bombas, respetivamente, e a pelo menos um das válvulas de controlo dentro do trem de válvulas, e utilizar um medidor de fluxo de massa em comunicagáo de fluido com cada um do primeiro e segundo contentores de entrega, respetivamente, e estando acoplado operavelmente ao computador de controlo do processo, para medir o fluxo de fluido que passa a partir daí pela primeira e segunda bombas, respetivamente. 0 computador de controlo do processo calcula a massa de fluido dentro de um dos contentores de entrega selecionados utilizando o caudal mássico de fluido e urna pressáo medida de entrada da bomba, e também utiliza a pressáo de entrada da bomba e o caudal de fluido e determina continuamente a massa do fluido dentro do contentor de entrega selecionado. 0 computador de controlo do processo abre urna primeira válvula de controlo automática e inicia a operagáo da instalagáo de processo em resposta á determinagáo da massa do fluido dentro contentor de entrega selecionado.
Aspetos adicionáis do método incluem também o computador de controlo do processo fechar a primeira válvula de controlo automática assim que, pelo computador de controlo do processo, se determina que o nivel de fluido dentro do primeiro contentor de entrega está a um primeiro nivel de fluido predeterminado tal que primeira bomba recircula o fluido de volta ao primeiro contentor de entrega, e simultáneamente abrir urna segunda válvula de controlo automática tal que a segunda bomba fornece o fluido a partir do segundo contentor de entrega para a instalagáo de processo; fornecer a instalagáo de processo com o fluido de processo a partir do segundo contentor de entrega até que, pelo computador de controlo do processo, se determina que nivel de fluido está ai a um segundo nivel de fluido predeterminado; o computador de controlo do processo abrir a primeira válvula de controlo e fechar a segunda válvula de controlo tal que o conteúdo de fluido restante dentro do primeiro contentor de entrega é bombeado para o segundo contentor de entrega; o computador de controlo do processo fechar a primeira válvula de controlo e substituir o primeiro contentor de entrega por um contentor de entrega fresco na estagáo de bombagem; e depois transferir o restante do fluido a partir do primeiro contentor de entrega para o segundo contentor de entrega, e depois continuar a fornecer a instalagäo de processo com o fluido de processo a partir do segundo contentor de entrega enquanto se substituí o primeiro contentor de entrega de fluido.
Como é conhecido, numa instalagäo de processamento de poliéster típica estáo presentes tres colunas de destilagáo diferentes: urna coluna de água, urna coluna de lavagem e urna coluna de MGM (coluna mista de glicol e monómero ou coluna de condensado de etilenoglicol). 0 vapor do reator de esterificagao é enviado para a coluna de água. Ai a água é separada do etilenoglicol. Líquidos de ponto de ebuligáo baixo (incluindo água) sáo removidos no topo da coluna e enviados para a coluna de lavagem, enquanto etilenoglicol e outros líquidos de ponto de ebuligáo elevado sáo removidos no fundo da coluna e podem ser enviados de volta ao tanque de pasta, aos reatores, dirigidos para outros utilizadores e, como aquí descrito, de volta ao circuito de recirculagáo. A coluna de lavagem separa paradioxano no topo da coluna de lavagem que náo pode ser enviado para a instalagäo de tratamento de águas residuais, e combina o paradioxano com um azeótropo de água que é depois enviado para o forno ou para um equipamento de oxidagáo com os outros componentes de ponto de ebuligáo baixo. Os fluidos a partir do fundo da coluna de lavagem sáo enviados para a instalagäo de tratamento de águas residuais. Numa concretizagáo do presente invento, a coluna de água é mantida enviando os componentes de ponto de ebuligáo baixo para o forno em vez de para a coluna de lavagem, e a coluna de lavagem pode ser eliminada. Neste caso, a coluna de água é ventilada para o forno em vez de se enviarem os componentes de ponto de ebuligáo baixo para a coluna de lavagem. A coluna de MGM é também ventilada para o forno. É também conhecido que numa instalagäo de processamento de éster convencional, é requerida urna instalagäo de tratamento de águas residuais para tratar o residuo orgánico bem como a carga hidráulica (fluxo de água) resultante do processo. Num aspeto do presente invento, descrito acima, o residuo orgánico é ventilado para o forno onde é queimado. Num aspeto separado do invento, e como aquí descrito em detalhe, por se eliminarem muitas operagoes unitárias do processo de formagáo de poliéster e se integrar a fábrica, criando assim urna fábrica mais compacta, pode ser colocado um telhado sobre toda a instalagáo de processo, eliminando assim a necessidade de enviar a carga hidráulica para urna instalagáo de tratamento de águas residuais porgue já nao se permitirá gue água da chuva entre em contacto com o eguipamento de processo, e/ou guaisguer fluidos de processo derramados. Aínda noutro aspeto do invento, por conseguinte, a eliminagáo dos residuos orgánicos enviando estes para o forno, e a eliminagáo de carga hidráulica ou água residual integrando a fábrica através da redugao do tamanho da instalagáo associada á colocagäo de um telhado sobre a instalagáo, elimina a necessidade de urna instalagáo de tratamento de águas residuais de outro modo necessária para servir a instalagáo de processamento de poliéster.
As emissdes ambientáis a partir da fábrica podem ser reduzidas ventilando a totalidade do processo (i.e., as colunas de destilagáo, os depuradores, os adsorvedores, as bombas de vácuo, etc.) e as exaustöes dos tanques para um coletor de exaustáo pressurizado. 0 coletor de exaustáo fluí para o forno de HTM e é incinerado. Se todas as exaustöes estiverem ligadas a este coletor, por conseguinte, as emissöes náo oxidadas a partir da fábrica seráo reduzidas em mais de 99% (típicamente as emissöes oxidadas sáo dióxido de carbono e água). Adicionalmente, este processo elimina a necessidade de urna coluna de lavagem. Aínda outra particularidade do presente invento é que aumentando o volume da porgáo de base das colunas de destilagáo respetivas em relagáo a esse volume de base utilizado em processos convencionais processos, tanques para os produtos passarem de e para as colunas de destilagáo podem ser eliminados. Isto reduz a quantidade de área de contengäo de fluido e a totalidade dos custos associados a quaisquer destes tanques de armazenagem. Aumentando a altura ou o diámetro da base pode-se aumentar o volume da coluna de destilagáo. Náo sáo necessários quaisquer instrumentos adicionáis na coluna. Num aspeto do invento, a base da coluna de água é pelo menos 40% maior em diámetro ou altura do que urna coluna de água convencional. Neste aspeto, a altura global aumenta em cerca de pelo menos 3%. Noutro aspeto, a base é aumentada em pelo menos 50% de diámetro ou altura. A instalagáo de tratamento de águas residuais pode ser eliminada, como descrito acima, através da integragáo da fábrica. Particularmente isto é tornado possível eliminando as emissdes ambientáis e eliminando tanques de armazenagem como descrito anteriormente. Além disso, a fábrica é construida com um telhado sobre todos as construgöes do processo, a estagáo de bombagem/descarga do reboque, o forno de HTM, e/ou quaisquer outras áreas da fábrica que poderáo ter o potencial de COD. As águas residuais a partir do peletizador e da torre de arrefecimento sao separadas de todas as outras correntes residuais e váo para a descarga da fábrica. Toda a água da chuva, incluindo água de todas as áreas de telhado acima descritas, vai também para a descarga da fábrica. Urna vala, preferivelmente urna vala de parede dupla, é construida entre a instalagáo de processo e a fornalha de HTM. Esta é preferivelmente urna vala coberta. Toda a água residual contaminada restante vai para a vala. Toda a água residual recolhida na vala é bombeada da vala para o forno de HTM onde a água residual é queimada. 0 custo com o aquecimento é compensado pela redugáo no custo em capital e no custo de operagáo de urna instalagáo de tratamento de águas residuais se todas as outras fontes de água forem eliminadas.
Também, se a implantagáo da fábrica for planeada apropriadamente, apenas é requerido um sistema de transporte para os peletes ou chips para urna instalagáo em fase de massa fundida. A saida do reator final é elevada o suficiente para que o dispositivo de corte possa produzir peletes, que cairáo por gravidade ñas caixas de análise localizadas debaixo dos dispositivos de corte. Noutra concretizagáo, as caixas de análise sao eliminadas. Os peletes sao transportados para o topo do silo de mistura, e o fundo do silo de mistura está posicionado acima do silo de acondicionamento. A localizagáo do fundo e a altura do silo de acondicionamento sao elevadas o suficiente para permitir que o conteúdo do silo de acondicionamento seja alimentado por gravidade a contentores marítimos, camiöes ou vagöes. 0 silo de acondicionamento pode também ser eliminado alimentando diretamente o equipamento de acondicionamento a partir do silo. As unidades que embalam sacos de granel, caixas, tambores e sacas estáo localizadas sob e suficientemente próximas do silo de acondicionamento tal que estes também possam ser cheios por gravidade. A redugáo em sistemas de transporte reduz o custo de equipamento e utilidades, e melhora a qualidade do produto com a eliminagáo do mecanismo para a fusáo e para a formagäo de cordáo dos peletes. Aínda noutro aspeto do invento, os sistemas de água na fábrica podem ser minimizados combinando o chuveiro de seguranga, a torre de arrefecimento, a água do dispositivo de corte e os arrefecedores da bomba de HTM. Típicamente, o sistema de chuveiro de seguranga da fábrica é um sistema autocontido. Possui um sistema de controlo de nivel alimentado pelo fornecimento da rede pública. Possui também um sistema de pressurizagäo e um gás de pressurizagáo de apoio em caso de falúa de energía. A torre de arrefecimento tern um fornecimento de água utilizado para manter ai o nivel de água devido á perda de água que se evapora, e urna descarga (purga) para impedir que os componentes de ponto de ebuligáo elevado se concentrem ou precipitem. 0 sistema da torre de arrefecimento tern um sistema de adigáo de químicos que mantém o pH da água, dureza, crescimento biológico, e outros parámetros dentro dos valores pretendidos. 0 sistema de água do dispositivo de corte fornece água ao dispositivo de corte (produzindo peletes), e é necessária água de compensagáo urna vez que a água se evapora quando entra em contacto com os cordóes quentes de polímero. Normalmente este sistema nao tem urna purga, e as impurezas geralmente váo com os peletes, embora isto possa causar problemas. 0 sistema do dispositivo de corte possui também um sistema de adigáo de químicos. As bombas de HTM possuem arrefecedores que tém urna queda de pressáo elevada. 0 coletor da torre de arrefecimento padráo nao fornece pressáo suficiente para vencer a queda de pressáo elevada dos arrefecedores ñas bombas de HTM. Típicamente existem quatro opgóes para lidar com estes problemas: 1. ) utilizar água de abastecimento tal como no arrefecimento; 2. ) aumentar a pressáo do coletor de água da torre de arrefecimento pagando os custos acrescidos de capital e bombagem; 3. ) construir um coletor da torre de arrefecimento de alta pressäo em separado incorrendo nos custos acrescidos de capital e bombagem; e 4. ) comprar arrefecedores de queda de pressäo baixa para as bombas incorrendo no custo de capital acrescido e anulando a garantía. A integragäo destes sistemas poderia reduzir os custos de capital e operagäo. Com a integragäo dos sistemas de HTM e com a eliminagäo de todas as bombas do circuito secundário, apenas ficam as bombas de HTM do circuito principal. 0 fluxo de água de arrefecimento requerido para estas bombas de HTM é ligeiramente menos do que a água de compensagáo da torre de arrefecimento requerida (demasiada água é aceitável). 0 sistema de água do dispositivo de corte tem urna pressäo de água mais elevada para ir para os dispositivos de corte, cuja pressäo é também elevada o suficiente para utilizagäo com os arrefecedores da bomba de HTM. No entanto, após passagem através das bombas de HTM a água näo deverá retornar ao sistema do dispositivo de corte urna vez que urna fuga de HTM contaminaría o produto. Por conseguinte, esta água a partir das bombas de HTM näo deverá ir para a torre de arrefecimento. Se os químicos da torre de arrefecimento forem adicionados ao sistema de água do dispositivo de corte, isto protegería o sistema de água do dispositivo de corte e eliminaría um dos sistemas de adigäo de químicos e aínda forneceria os químicos ä torre de arrefecimento através desta purga. Urna purga no sistema de água do dispositivo de corte näo seria prejudicial e poderia ser benéfica. A bombagem de água a partir do sistema de água do dispositivo de corte através dos arrefecedores da bomba de HTM e depois através da torre de arrefecimento eliminaría o sistema de arrefecimento adicional necessário para as bombas de HTM, eliminaría um sistema de tratamento de químicos, e proporcionaría a água necessária para todas as tres utilizagöes. Seria aínda necessário fornecer água ao sistema de água do dispositivo de corte e do chuveiro de seguranga. 0 sistema do chuveiro de seguranga necessita de ser purgado semanalmente para impedir a água de ficar estagnada. Urna purga mais frequente do que isto seria benéfica e urna purga automática reduziria o custo. Se o tanque do chuveiro de seguranga estiver elevado entao o sistema de pressurizagáo e o sistema de pressurizagao de apoio respetivo näo seráo necessários. Se a água entrasse no tanque do chuveiro de seguranga e transbordasse do cimo do tanque, entäo o tanque permanecería cheio e näo necessitaria de um sistema de nivel. Se a válvula de controlo de nivel para o sistema de água do dispositivo de corte estivesse na linha de abastecimento do tanque do chuveiro de seguranga, e o tanque do chuveiro de seguranga transbordasse para o tanque de água do dispositivo de corte, entäo o chuveiro de seguranga seria continuamente purgado com água a fluir ao caudal de compensagáo para ambos os sistemas de água do dispositivo de corte e de água da torre de arrefecimento. Esta implantagáo eliminaría todo o esforgo e instrumentos do sistema de chuveiro de seguranga.
Um novo sistema integrado de distribuigáo de água da fábrica do invento que aborda os problemas acima mencionados, e satisfaz as necessidades do operador da fábrica, é ilustrado na Fig. 22. Por referencia agora a Fig. 22, um tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga 290 é abastecido com água fresca limpa a partir de urna fonte de água adequada "W", tal como um fornecimento de água da rede pública (näo ilustrada). O tanque do chuveiro de seguranga fornece qualquer água necessária aos chuveiros de seguranga e lava-olhos da fábrica (näo ilustrados), e fornece também água através de urna primeira conduta 291 a urna montagem de filtro e tanque de armazenagem de água 2 94 proporcionado como urna parte de um tanque de água de dispositivo de corte/peletizador separado 294. Urna vez introduzida no circuito de distribuigáo de água, faz-se passar a água no interior e através da montagem de filtro e tanque de armazenagem de água 294. A partir daqui faz-se passar a água filtrada e fria através do circuito de distribuigáo de água do peletizador por urna bomba adequada 295, e depois faz-se passar através de um permutador de calor a jusante 296 para arrefecer a água após se ter feito passar através da bomba. Um filtro 298 está posicionado no circuito de distribuigáo de água do peletizador a jusante da bomba para remover qualquer sujidade e/ou pequeñas partículas que possam estar ai aprisionadas. Urna estagäo de adigáo de químicos 299 a jusante é proporcionada como urna parte do circuito de distribuigáo de água do peletizador de modo a manter a água no circuito de distribuigáo de água do peletizador dentro dos parámetros aceitáveis de crescimento orgánico controlado, dureza da água, solubilidade da água e corrosividade, conforme necessário para o processo que está a ser realizado, também como pode ser devido para as características do local e da água fornecida ao sistema. 0 último componente do circuito de distribuigáo de água do peletizador é urna estagáo do dispositivo de corte/peletizador 300, cuja fungáo é descrita abaixo.
Polímero fundido a partir da fábrica é fornecido através da ünha de fornecimento de polímero 316 a urna cabega de fieira de extrusáo de polímero 317 na estagáo de dispositivo de corte/peletizador 300, a cabega da fieira extrudindo urna pluralidade de cordöes de polímero fundido 318 do modo conhecido. Os cordöes de polímero fundido sáo arrefecidos na estagáo de dispositivo de corte/peletizador 300 para peletizagáo e/ou corte dos cordöes de polímero fundido com a água filtrada, fría, fornecida através do circuito de distribuigáo de água do peletizador. Depois, faz-se passar a água agora aquecida e "suja" para a montagem de filtro e tanque de armazenagem de água para ser arrefecida, com água de compensagáo para a água perdida da evaporagáo na estagáo de dispositivo de corte/peletizador, água de compensagáo que é também utilizada para purgar a bomba 303, adicionada a partir do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga. A água que passou para a montagem de filtro e tanque de armazenagem de água é depois retornada através do circuito de distribuigáo de água do peletizador, como aquí descrita acima, para reutilizagáo.
Urna ünha de água separada 302 é alimentada a partir do circuito de distribuigáo de água do peletizador, e prolongase até urna bomba a jusante 303 utilizada para fazer passar a água para urna torre de arrefecimento 304. A torre de arrefecimento está próvida com um controlo de nivel 306, utilizado para manter o nivel de água contido numa bacía de recolha de água 307 formada como parte da montagem da torre de arrefecimento. O controlo de nivel 306 possui urna regulagáo de fluxo mínimo que assegurará que urna quantidade de água satisfatória é sempre fornecida para o fluxo de arrefecimento requerido mínimo para a bomba 303. A torre de arrefecimento arrefece a água que passa através desta, fazendo-se passar a água da bacía de recolha de água através de um circuito de fornecimento de água da torre de arrefecimento 308.
As utilizagóes previstas da água que passa através do circuito de fornecimento de água da torre de arrefecimento incluem qualquer número desejado de utilizadores de água fría a jusante 311, utilizadores que podem retornar a água agora "residual" ao circuito de fornecimento de água da torre de arrefecimento. Qualquer água nao utilizada a jusante é retornada á torre e através da torre de arrefecimento de água, a válvula de controlo de nivel 306 retirando água do circuito de distribuigáo de água do peletizador conforme necessário para compensar a água perdida na bacía de recolha/reservatório 307 . A água residual que retorna ao circuito de fornecimento de água da torre de arrefecimento a partir dos utilizadores a jusante é retornada a torre e através da torre de arrefecimento 304, e evapora-se ai. A evaporagáo da água concentra os sólidos e/ou contaminantes na corrente de água que passa através do circuito de fornecimento de água da torre de arrefecimento, pelo que água é purgada do circuito através de urna linha de purga 312, conforme necessário, para urna descarga de água (nao ilustrada) com um controlador 314. A(s) bomba (s) 310 fornecem a forga para fazer passar a água arrefecida através do mesmo para qualquer um e para a totalidade dos utilizadores de água. A água fornecida ao tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga 290 é controlada por um controlo de nivel de água 315, dispositivo que mantém o nivel de água dentro do tanque 2 90 a um nivel de água adequado. Água em excesso a partir do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga passa daí através da linha de água 291 e para a montagem de filtro e tanque de armazenagem de água 2 94 do circuito de distribuigáo de água do peletizador 292, onde a água é tratada como descrito acima. Toda a água fornecida ao circuito de distribuigáo de água do peletizador 292 e ao circuito da torre de arrefecimento de água 308 é fornecida a partir de um fornecimento de água adequado W, como descrito acima. Isto incluí toda a água adicionada a cada sistema para compensar toda a água perdida através dos utilizadores a jusante 311 e a evaporagáo de água na estagáo de dispositivo de corte/peletizador 300, bem como na torre de arrefecimento 304 .
Por conseguinte, o sistema integrado de distribuigáo de água da fábrica deste invento incluí numa primeira concretizagäo um tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga em comunicagáo de fluido com, e abastecido por água a partir da fonte de água, um primeiro circuito de distribuigáo de água em comunicagáo de fluido com o tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga e sendo abastecido com água a partir daí, um segundo circuito de distribuigao de água em comunicagáo de fluido com o primeiro circuito de distribuigao de água, e urna válvula ou válvulas de controlo para seietivamente retirar água do primeiro circuito de distribuigao de água para fornecer água ao segundo circuito de distribuigao de água. Aspetos deste sistema incluem o tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga estando em comunicagáo de fluido com um chuveiro de seguranga separado e um sistema de lava-olhos; urna conduta de água prolongando-se em comunicagáo de fluido vedada do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga para o primeiro circuito de distribuigáo de água, onde o primeiro circuito de distribuigáo de água é abastecido com água a partir do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga á medida que a água transborda a partir daí e se faz passar para o primeiro circuito de água. O primeiro circuito de distribuigáo de água compreende um circuito de água do peletizador construido e disposto para fornecer água a urna estagáo de peletizagáo utilizada para peletizar um polímero plástico fundido; um filtro e tanque de armazenagem de água; urna bomba construida e disposta para bombear a água a partir do tanque de armazenagem de água através do primeiro circuito de distribuigáo de água; um permutador de calor; um filtro; e urna estagáo de adigáo de químicos. O permutador de calor está posicionado a jusante da bomba, o filtro está posicionado a jusante do permutador de calor, a estagáo de adigáo de químicos está posicionado a jusante do filtro, a estagáo de peletizagáo está posicionado a jusante da estagáo de adigáo de químicos, e o filtro e tanque de armazenagem de água estáo a jusante da estagáo de peletizagáo.
Aspetos adicionáis do sistema integrado de distribuigäo de água da fábrica incluem um controlo de nivel de água em comunicagäo de fluido com o filtro e tanque de armazenagem de água, e urna válvula de controlo intermédia e em comunicagäo de fluido com cada um do controlo de nivel de água e do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga. 0 controlo de nivel de água está construido e disposto para seietivamente adicionar água de compensagáo ao filtro e tanque de armazenagem de água diretamente a partir da fonte de água. 0 controlo de nivel de água está também construido e disposto para seletivamente controlar o fornecimento de água ao tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga para manter ai o nivel de água a um nivel de água predeterminado. 0 segundo circuito de distribuigäo de água compreende um circuito da torre de arrefecimento água que incluí urna torre de arrefecimento, urna bomba construida e disposta para bombear a água a partir da torre de arrefecimento através do segundo circuito de distribuigäo de água, e pelo menos um utilizador de água da torre de arrefecimento. A torre de arrefecimento compreende adicionalmente urna bacía de recolha de água formada como parte da mesma para recolher a água que passa através da mesma. A bomba do circuito de água da torre de arrefecimento está posicionada a jusante da bacía de recolha de água, e o pelo menos um utilizador de água da torre de arrefecimento água está posicionado a jusante da bomba e a montante da torre de arrefecimento. 0 segundo circuito de distribuigäo de água compreende adicionalmente urna linha de purga em comunicagäo de fluido com o mesmo, e urna válvula de controlo em comunicagäo de fluido com a linha de purga para seletivamente fazer passar água a partir do segundo circuito de distribuigäo de água. Urna segunda conduta de água prolonga-se em comunicagäo de fluido vedada do primeiro circuito de distribuigäo de água para o segundo circuito de distribuigäo de água para fornecer água ao mesmo.
Um aspeto dos meios para seletivamente retirar água do primeiro circuito de distribuigäo de água para o segundo circuito de distribuigäo de água compreende urna segunda bomba em comunicagäo de fluido com a segunda conduta de água, adaptada para retirar água do primeiro circuito de distribuigäo de água para o segundo circuito de distribuigäo de água através da mesma. Um aspeto adicional dos meios para seletivamente retirar água é um controlo de nivel de água em comunicagáo de fluido com a bacía de recolha de água da torre de arrefecimento, e urna válvula de controlo intermédia e em comunicagáo de fluido com cada urna da segunda bomba e da bacia de recolha de água da torre de arrefecimento. 0 controlo de nivel de água para a bacia da torre de arrefecimento está construido e disposto para seletivamente adicionar água de compensagáo á bacia de recolha de água da torre de arrefecimento a partir da segunda conduta de água, e está também construido e disposto para estabelecer urna regulagáo de fluxo de água mínimo que assegurará que urna quantidade satisfatória de água é sempre fornecida para o fluxo de arrefecimento requerido mínimo da segunda bomba.
Outro aspeto deste invento é assim o método de distribuigáo de água através de um sistema integrado de distribuigáo de água da fábrica, os aspetos do método incluindo fornecer água a um tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga, fazer passar a água a partir do tanque de armazenagem de água do chuveiro de seguranga para o primeiro circuito de distribuigáo de água, e seletivamente fazer passar água do primeiro circuito de distribuigáo de água para o segundo circuito de distribuigáo de água. 0 método apresenta os aspetos adicionáis de seletivamente adicionar água ao primeiro circuito de distribuigáo de água diretamente a partir da fonte de água; fazer passar a água no primeiro circuito de distribuigáo de água através da estagáo de peletizagáo do polímero fundido; fazer passar a água no segundo circuito de distribuigáo de água através da torre de arrefecimento de água; seletivamente fazer passar a água a partir do segundo circuito de distribuigáo de água através da linha de purga de água em comunicagáo de fluido vedada com o segundo circuito; e seletivamente fazer passar água do primeiro circuito de distribuigáo de água para a bacia de recolha de água da torre de arrefecimento formando urna parte do segundo circuito de distribuigáo de água.
Urna concretizagáo preferida de um sistema de vácuo integrado para utilizagáo com o processo/instalagáo de processo descrito é ilustrada na Fig. 23. Utilizando o sistema de vácuo integrado ilustrado, o número de jatos de EG pode ser reduzido, o sistema de água fría pode ser minimizado, sendo mesmo eliminado em alguns casos, e o número de componentes requerido para obter duas etapas de vácuo no último reator de policondensagáo é também minimizado.
Como ilustrado ñas Figs. 17a e 17b, respetivamente, a policondensagáo tem normalmente tres etapas de vácuo. Aquí o desenho único deste invento integra estas duas últimas etapas de vácuo, as etapas de vácuo de média pressáo e de baixa pressáo. A terceira etapa de vácuo nao pode ser integrada porque a pressáo nesta etapa é demasiado elevada e por outro lado nao permitiría que o jato de vapor de EG tivesse o diferencial de pressáo apropriado para operagáo. A colocagáo de urna válvula numa linha de vapor tem conduzido a problemas de entupimento e nao é urna solugáo fiável. No entanto, duas etapas de vácuo podem ser eficazmente acopladas.
Por referencia agora a Fig. 23, urna bomba de vácuo adequada e em tudo o resto convencional 320 puxa um vácuo sobre um condensador entre etapas 321 utilizado para condensar componentes tais como EG e outros componentes condensáveis. Um primeiro jato de vapor de EG 322 está instalado entre um condensador de spray 324 e o condensador entre etapas, e jato de vapor este que terá usualmente urna razáo de compressáo entre 6 a 8. A descarga de líquido do condensador entre etapas vai para um vaso de vedagáo de líquido (liquid seal vessel) 325, também referido como um vaso de imersao. A descarga a partir da bomba de vácuo, bem como a descarga de líquido a partir do condensador de spray, podem também ser feitos passar para este vaso de vedagáo, ou para qualquer outro tipo de vaso desejado. O líquido a partir do vaso de imersáo é depois bombeado através de um filtro 326, um arrefecedor 328, e quer (a) retornado ao condensador entre etapas 321 ou ao condensador de spray 324, quer (b) é descarregado a partir deste sistema na linha 33 para, por exemplo, a coluna de água (náo mostrada). Dependendo do produto que está a ser processado, a temperatura do sistema deverá ser aumentada ou diminuida para controlar o vácuo bem como para controlar a acumulagáo de componentes de ponto de ebuligáo baixo e intermédio, conforme conhecido. A bomba de vácuo do sistema de vácuo integrado deste invento puxa o vácuo da etapa de vácuo de média pressáo da policondensagäo ou zona P2 para uma porgäo ou regiäo de topo do condensador de spray através de uma linha 244, como ilustrado esquemáticamente. Esta corrente de vapor/vácuo de média pressäo a partir do topo do reator final de policondensagäo está ligada ao condensador de spray abaixo dos bocais de liquido de arrefecimento (nao ilustrados) dentro da zona de topo do condensador. Como mostrado, a ligagáo de vácuo prolongando-se do condensador de spray para o primeiro jato de EG está também no topo do condensador de spray, o que permite que os vapores de policondensagäo sejam condensados antes de irem para o jato de EG. Isto tem o efeito desejável de aumentar a capacidade do jato. A etapa de vácuo de baixa pressäo de policondensagäo ou zona P3 do reator final de policondensagäo está ligada por uma linha 245 a um segundo jato de EG 330, e prolonga-se a partir dai para uma porgäo ou regiäo de fundo do condensador de spray. Os vapores a partir deste segundo jato de EG entram assim no condensador de spray 324 num ponto abaixo dos seus bocais de arrefecimento de liquido de fundo (náo ilustrados). Isto permite que os vapores de policondensagäo a partir do segundo jato de EG e do vácuo de baixa pressäo de policondensagäo a partir do fundo do reator final condensem sem por outro lado impedir ou diminuir o vácuo do topo do reator de policondensagäo. Aínda por referencia ä Fig. 23, o sistema de vácuo integrado do invento incluí também os componentes necessários para tiragem de um vácuo através da etapa de vácuo de alta pressäo de policondensagäo ou zona P1 utilizando a bomba de vácuo 320. Por conseguinte, a zona de vácuo de alta pressäo é conduzida para um condensador 335 através de uma linha de vácuo 243. Os vapores a partir da etapa de alta pressäo sáo arrefecidos no condensador 335, do modo conhecido. Faz-se passar o líquido/condensado líquido recolhido dentro do condensador para um segundo vaso de vedagáo 336 em comunicagáo de fluido com o condensador.
Este segundo vaso de vedagáo está em comunicagáo de fluido com uma bomba 337 que retira dai o líquido/condensado líquido e o faz passar através de um filtro a jusante 339. Depois, o líquido é refrigerado num refrigerador 340 em comunicagáo de fluido com o filtro, e o líquido retorna ao condensador 335 para ser reutilizado, ou é feito passar para outros utilizadores dentro da fábrica, como desejado. Urna linha de vácuo 334 prolonga-se desde o topo do condensador 335, e está em comunicagáo de fluido com a bomba de vácuo 320 através de urna válvula de controlo 343.
Este desenho elimina deste modo um trem de jatos de EG, um condensador de spray e um sistema de bombagem, e apenas possui dois jatos de EG no total em vez de tres por trem. Colocando todos os tubos de nivel para as zonas de vácuo de média e baixa pressáo no mesmo vaso de vedagáo, o número de vasos de vedagáo foi também reduzido para menos de metade. Por exemplo um sistema dual teria cinco tanques de vedagáo, enquanto um sistema simples teria normalmente tres tanques de vedagáo. Esta construgáo elimina assim equipamento desnecessário, instrumentos, e reduz também o consumo de energía que de outro modo seria necessário para operar um sistema de vácuo maior.
Por conseguinte, como descrito o sistema de vácuo integrado do invento incluí um condensador de spray em comunicagáo de fluido com cada urna das zonas de vácuo de média e baixa pressáo, respetivamente, do reator de policondensagáo, um condensador entre etapas em comunicagáo de fluido com o condensador de spray; e urna bomba de vácuo em comunicagáo de fluido com o condensador entre etapas. Um aspeto adicional do sistema incluí um vaso de vedagáo em comunicagáo de fluido com cada urn do condensador de spray, do condensador entre etapas e da bomba de vácuo, respetivamente; e um sistema de distribuigáo de líquido construido e disposto para recolher, filtrar, refrigerar e distribuir líquido do condensador de spray e do condensador entre etapas, respetivamente, a cada urn do condensador de spray e do condensador entre etapas, respetivamente. Outros aspetos incluem o sistema de distribuigáo de líquido estando construido e disposto para recolher líquido a partir da bomba de vácuo; o sistema de distribuigáo de líquido sendo constituido de um único vaso de vedagáo construido e disposto para recolher líquido a partir de cada urn do condensador de spray e do condensador entre etapas, respetivamente; e urna válvula de controlo em comunicagáo de fluido com o sistema de distribuigáo de líquido e estando construida e disposta para seietivamente fazer passar o liquido refrigerado para outros utilizadores do mesmo, como desejado. Aínda outros aspetos do sistema incluem o fluido a partir da zona de vácuo de baixa pressäo a entrar numa porgäo de fundo do condensador de spray, e o fluido a partir da zona de vácuo de média pressäo a entrar numa porgäo de topo espagada do condensador de spray; um segundo condensador de spray em comunicagáo de fluido com a zona de vácuo de alta pressäo do reator de policondensagäo, o segundo condensador de spray estando também em comunicagáo de fluido com a bomba de vácuo; urna válvula de controlo disposta numa posigáo intermédia e em comunicagáo de fluido com cada urn do segundo condensador de spray e da bomba de vácuo; e um segundo sistema de distribuigáo de líquido construido e disposto para recolher, filtrar, refrigerar e distribuir líquido que passa do segundo condensador de spray para pelo menos o segundo condensador de spray. Aínda outro aspeto do sistema de vácuo integrado do invento incluí um condensador de spray em comunicagáo de fluido com cada urna das zonas de vácuo de média e baixa pressäo, respetivamente, do reator de policondensagäo, um primeiro jato de EG em comunicagáo de fluido com o condensador de spray, um condensador entre etapas em comunicagáo de fluido com o primeiro jato de EG, urna bomba de vácuo em comunicagáo de fluido com o condensador entre etapas, e um segundo jato de EG em comunicagáo de fluido com a zona de vácuo de baixa pressäo e o condensador de spray, respetivamente. Aspetos adicionáis desta concretizagáo do invento incluem o fluido a partir da zona de vácuo de baixa pressäo a entrar numa porgäo de fundo do condensador de spray, e o fluido a partir da zona de vácuo de média pressäo a entrar numa porgäo de topo espagada do condensador de spray; o primeiro jato de EG prolongando-se a partir da porgäo de topo do condensador de spray; o segundo jato de EG estando em comunicagáo de fluido com a zona de vácuo de baixa pressäo e a porgäo de fundo do condensador de spray; e um vaso de vedagáo em comunicagáo de fluido com o condensador de spray, e condensador entre etapas e bomba de vácuo, respetivamente, o vaso de vedagáo estando construido e disposto para ai recolher líquido e condensado líquido. Mais aspetos incluem urna bomba em comunicagäo de fluido com o vaso de vedagäo para bombear a partir daí o líquido recolhido; um filtro em comunicagäo de fluido com a bomba; um refrigerador em comunicagäo de fluido com o filtro e estando construido e disposto para refrigerar o líquido que passa através do mesmo, o refrigerador estando em comunicagäo de fluido com cada urn do condensador de spray e do condensador entre etapas, respetivamente, e onde o líquido refrigerado pelo refrigerador é feito passar para o condensador de spray e para o condensador entre etapas, respetivamente; urna válvula de controlo em comunicagäo de fluido com o refrigerador e estando construida e disposta para seietivamente fazer passar líquido refrigerado para outros utilizadores do mesmo, como desejado; um sistema de recolha e refrigeragäo de líquido construido e disposto para recolher, filtrar e refrigerar líquido e condensado líquido do condensador de spray, do condensador entre etapas da bomba de vácuo, respetivamente, e para redistribuir o líquido refrigerado ao condensador de spray e ao condensador entre etapas, respetivamente. 0 método de recolha de fluido a partir do reator de policondensagäo final incluí por conseguinte fazer passar o fluido pelo menos da zona de vácuo de policondensagäo de média pressáo e da zona de vácuo de policondensagäo de baixa pressáo do reator para um único condensador de spray em comunicagäo de fluido vedada com cada urna das zonas de vácuo de média e de baixa pressáo, respetivamente, e retirar o fluido através de um condensador entre etapas em comunicagäo de fluido com o condensador de spray com urna bomba de vácuo em comunicagäo de fluido com o condensador entre etapas. Aspetos adicionáis do método incluem fazer passar o fluido da zona de vácuo de policondensagäo de baixa pressáo para urna porgáo de fundo do condensador de spray, e fazer passar o fluido da zona de vácuo de policondensagäo de média pressáo para urna porgáo de topo espagada do condensador de spray; fazer passar o fluido da porgáo de topo do condensador de spray para o condensador entre etapas; fazer passar o fluido da porgáo de topo do condensador de spray através de um primeiro jato de EG em comunicagäo de fluido com o condensador de spray e o condensador entre etapas; fazer passar o fluido da zona de vácuo de policondensagäo de baixa pressáo através de um segundo jato de EG em comunicagäo de fluido com a zona de vácuo de policondensagäo de baixa pressäo e o condensador de spray, respetivamente; recolher líquido e condensado líquido do condensador de spray e o condensador entre etapas num vaso de vedagäo em comunicagäo de fluido com cada um do condensador de spray e do condensador entre etapas; filtrar e refrigerar o líquido recolhido no vaso de vedagäo, e retornar o líquido refrigerado ao condensador de spray e ao condensador entre etapas, respetivamente; seletivamente fazer passar pelo menos urna porgäo do líquido refrigerado através de pelo menos urna válvula de controlo em comunicagäo de fluido com este para utilizagáo noutro local, como desejado; e fazer passar o fluido da zona de vácuo de alta pressäo para um segundo condensador de spray em comunicagäo de fluido vedada com a bomba de vácuo.
SISTEMA. ADSORVEDOR
Em algumas concretizagdes, pode ser desejável substituir as colunas de destilagäo por adsorvedores. Os adsorvedores podem utilizar gás inerte, quente, para dessorgáo. Gás inerte é qualquer gás que náo reage com reagentes ñas condigöes ai presentes. A dessorgáo com gás quente produz glicóis com concentragöes muito baixas de água, o que melhorará a permuta de éster ou conversäo de esterificagáo. Num aspeto, pelo menos um reagente é um composto de diol, e onde pelo menos urna porgäo do composto de diol é removida do processo como um vapor, um líquido ou como um vapor e um líquido, e é submetida a um sistema de adsorgäo para seletivamente recuperar o composto de diol.
Como se mostra na Figura 19, os fluidos do processo sáo alimentados ao primeiro adsorvedor 182. Os fluidos de processos enviados para o primeiro adsorvedor 182 típicamente compreendem vapores, líquidos ou urna sua mistura. Este fluido de processo é normalmente proveniente de urna corrente de vapor do processo de esterificagáo, e os líquidos sáo provenientes da policondensagäo e de outras correntes, tais como purgas de bomba, vedantes de bomba, bombas de vácuo, purgas de evaporador, condensadores intermédios, etc. A corrente de fluido de processo continua para o segundo adsorvedor até um componente que se deseja recuperar passar através do leito. Todos os fluidos de vapor do processo anteriores que deixam o adsorvedor säo enviados para o forno de HTM para incineragáo através da linha 184. Neste ponto, o leito está saturado. A utilizagao de adsorgáo reduz colunas, equipamento, tanques, agitadores, bombas, etc. e substituí estes numa concretizagáo, por alguns tubos largos ou tanques simples, um compressor e dois permutadores de calor. A adsorgáo poupa energía urna vez que nao é requerido qualquer refluxo como numa coluna de destilagáo, que típicamente tem urna taxa de refluxo igual á taxa de retirada de produto. Outra vantagem da adsorgáo em relagäo á destilagáo é que o diol será mais puro, o que conduz a menos subproduto no produto, tal como DEG reduzido e menos coloragáo. Também, o subproduto é reduzido no reator de permuta de éster ou de esterificagáo, tal como água no reator de esterificagáo. A água pode ter um impacto significativo no reator, e assim os reatores de esterificagáo podem ser mais pequeños.
Os fluidos de processo entram no leito do adsorvedor 181 como a corrente 189 e saem na corrente 190. A corrente 190 possui um instrumento de monitorizagáo continua (tal como um FTIR, mas um comprimento de onda simples seria apropriado com urna experiencia, e a comutagáo poderia ser efetuada com um temporizador após a experiencia, e a monitorizagáo pode ser efetuada com amostras colhidas manualmente) que indica quando um componente a ser guardado está a sair pelo leito. Até um componente desejado sair, todos os outros componentes säo enviados através da corrente 190 para a corrente 184. A corrente 184 vai para um dispositivo de destruigáo térmica tal como o forno do meio de transferencia de calor, um equipamento de oxidagáo térmica, um equipamento de oxidagáo catalítica, etc. Assim que o leito 181 está carregado e um componente desejado está a sair na corrente 190, os fluidos de processo säo enviados para o leito de adsorvedor seguinte.
De modo a utilizar o mesmo desenho, o leito 181 é agora mostrado como o leito parcialmente carregado que está a ser carregado através da corrente 189 a partir dos reatores. O leito 182 é o leito totalmente carregado descrito no parágrafo precedente. O leito 183 é um leito totalmente dessorvido. O leito 181 está a ser carregado como descrito no primeiro parágrafo. O leito 182 tem urna corrente quente de gás inerte, tal como azoto, dióxido de carbono, árgon, etc. fornecido ao mesmo através da corrente 191 proveniente do permutador de calor 188 que está a aquecer a corrente. Pode-se utilizar qualquer fonte de calor conveniente tal como vapor de água, eletricidade, gás quente ou vapor, líquidos quentes tais como meio de transferencia de calor, etc. 0 calor pode também ser trocado entre as correntes de condensador 187, 191, 192, 193 e a corrente 199. Podem-se utilizar permutadores de calor arar convencionais bem como permutadores de leito sólido. A forga motriz para a corrente de gás inerte vem do compressor ou soprador 186 aínda que se possa utilizar um dispositivo edutor com a corrente de compensagáo de gás inerte 197. A pressáo na entrada de componente 186 é mantida pela adigáo de gás inerte 197 e pela corrente de recirculagáo 195. 0 gás inerte quente que entra no leito 182 dessorve os componentes do leito. Alternativamente, pode-se utilizar vapor de água ou outro vapor condensável quente, mas isto diminuí a pureza da corrente de salda e também requer equipamento de separagáo adicional para a corrente. Os peritos na especialidade controlaráo o fluxo e a temperatura da corrente 191 para com exatidáo dessorver o leito 182 separando os componentes dessorvidos em impulsos discretos de elevada pureza. Estes impulsos na corrente 192 sao monitorizados por um dispositivo similar utilizado na corrente 190. Quando um componente nao desejado é removido do leito 182 para a corrente 192, urna válvula de 3 vías ou múltiplas válvulas de 2 vías sao comutadas e a corrente 192 é enviada através da corrente 198 para o dispositivo de oxidagáo térmica através da corrente 184. Alternativamente, a corrente 192 podia passar através de um condensador nao arrefecido 185 e prosseguir para a corrente 184 para oxidagáo térmica. Quando um componente desejado é removido do leito 182 para a corrente 192, as válvulas sao comutadas e a corrente 192 prossegue para a corrente 199 e para o condensador 185. O condensador 185 pode ser arrefecido com ar, água refrigerada, gás refrigerado, por arrefecimento expansivo ou outros meios apropriados. A corrente arrefecida 199 cairá para baixo da temperatura de saturagáo e o componente desejado condensará a partir da corrente como um líquido. O líquido na corrente 187 é dirigido para o contentor de armazenagem apropriado para esse produto. Assim que a corrente 192 contém outra vez um componente nao desejado, as válvulas sao outra vez comutadas tal que a corrente 192 vai para o dispositivo de oxidagáo térmica. Este processo de comutagáo entre os componentes desejados e nao desejados continua até o leito 182 estar totalmente dessorvido. 0 leito 182 tica entáo em espera. 0 gás do condensador 185 na corrente 193 conterá o componente desejado a ser recuperado, mas está abaixo da temperatura de saturagáo do condensador 185. Assim, a corrente 193 é enviada para o leito totalmente dessorvido 183. 0 leito 183 adsorve os componentes desejados limpando a corrente 193. A corrente 193 sai do leito 183 como corrente 194. A corrente 194 é dirigida de volta ao soprador ou compressor 186 como corrente 195. A corrente 197 adiciona gás inerte de compensagáo para manter urna pressáo de entrada constante no compressor 186.
Assim que o leito 181 está saturado e o leito 182 foi anteriormente dessorvido, o leito funciona por ciclos. 0 leito 181 toma o lugar do leito 182 no ciclo. 0 leito 182 toma o lugar do leito 183. 0 leito 183 toma o lugar do leito 181. Durante a segunda fase o leito 181 será dessorvido, e o leito 182 captará os componentes desejados do condensador 185. 0 leito 183 ficará saturado com vapores do reator. Assim que o leito 181 fica dessorvido e o leito 183 está saturado, iniciar-se-á a fase seguinte.
Outras melhorias podem ser necessárias com base ñas dimensdes do sistema e nos produtos que estáo a ser produzidos. Podem ser requeridos múltiplos leitos de adsorvedor para cada fungáo bem como múltiplos arrefecedores, compressores, aquecedores e permutadores de calor. A corrente 189 a partir dos reatores pode ser arrefecida antes de entrar no leito 181 para melhorar a capacidade de adsorgáo do leito.
ELIMINACÄO DE BOMBA(S) DE ENGRENAGENS
Muitas fábricas de poliéster possuem urna bomba de engrenagens entre o reator de pré-polímero e o reator de acabamento. A bomba vence a queda de pressáo entre os dois reatores urna vez que a diferenga de pressáo nao é grande o suficiente para proporcionar o fluxo requerido. A bomba é também utilizada como um dispositivo de medigäo para proporcionar um fluxo uniforme ao reator de acabamento permitindo urna operagäo estável. Alguns processos foram construidos com o reator de pré-polímero a urna cota mais elevada do que o reator de acabamento para proporcionar a diferenga de pressäo necessária. Estas fábricas renunciam ao fluxo uniforme para o reator de acabamento. 0 sistema de reator tubular nao requer urna bomba no sistema de policondensagáo urna vez que o desenho da tubagem proporciona inerentemente a pressäo requerida para mover o material para a secgáo seguinte da fábrica. Além disso, o reator tubular näo possui quaisquer sistemas de controlo de nivel ou pressäo para proporcionar perturbagdes ao sistema que seriam atenuadas pela bomba de engrenagens. 0 reator tubular atenúa perturbagdes na entrada. Urna vez que o sistema tubular proporciona um fluxo uniforme sem atenuagäo adicional e proporciona a carga de altura necessária para proporcionar o fluxo entre secgdes de reator, näo necessita de urna bomba de engrenagens na secgäo de policondensagäo.
REATOR TUBULAR DE ESTERIFICAQÄO E REATOR TUBULAR DE
POLICONDENSAGÁO
As secgdes individuáis enunciadas acima no que se refere a processos e equipamentos para esterificagäo e policondensagäo aplicam-se também, e podem ser utilizadas, para as concretizagdes de combinagäo e adaptadas enunciadas abaixo.
Como se mostra ñas Figs. 6, 17A e 17B, as duas etapas principáis do reator tubular do presente invento podem ser combinadas numa unidade integrada. A Figura 17A mostra urna concretizagäo do presente invento. 0 reator de esterificagäo e o reator de policondensagäo säo reatores tubulares. 0 material reativo é armazenado e alimentado a partir do tanque 221. Numa concretizagäo preferida, é PTA sólido alimentado diretamente ä linha de recirculagäo 224. 0 material reativo prossegue para o dispositivo de medigäo de sólidos 222 a partir do tanque 221, que está sobre células de pesagem 223. 0 PTA sólido entra na linha de recirculagäo 224 onde é misturado com o monómero reativo a partir do reator de esterificagäo 227, que foi reciclado através da linha 230. A mistura entra no permutador de calor 226 onde é aquecida. A mistura é depois alimentada ao reator tubular 227. Parte da mistura reacional é reciclada de volta ä linha 230 para o influente da bomba 225. Aditivos líquidos adicionáis, tais como reagentes, podem ser alimentados através da linha 240 preferivelmente ao influente da bomba 225. O efluente da bomba 225 é alimentado através de um dispositivo de redugäo de pressáo 246 para facilitar a alimentagáo sólida do PTA a partir do tanque 221. O reator de esterificagáo pode ser ventilado ñas linhas 231 e 232. O vapor é preferivelmente enviado para refinagáo. A Figura 17B difere da Figura 17A, pelo facto de estar presente urna tubagem de exaustáo adicional 229. A linha de exaustáo 229 num aspeto está localizada imediatamente antes do té de recirculagáo como mostrado na Fig. 17a, para, em certos aspetos, remover água do processo. A outra porgáo da mistura reativa fluí através do processo de esterificagáo no reator tubular adicional 228. O efluente a partir do processo de esterificagáo é depois opcionalmente misturado com aditivos líquidos adicionáis em 234, é alimentado através de permutadores de calor 233, e é depois alimentado aos reatores de policondensagáo 235, 236 e 237. O efluente, ou poliéster ou polímero completado, é alimentado através da bomba de engrenagens 238 e sai do sistema em 239. A pressáo, específicamente vácuo, nos processos de PET e PETG pode ser controlada utilizando os coletores de exaustáo ou vácuo 243, 244 e 245. Os coletores de exaustáo ou vácuo 243-245 podem ser alimentados a um equipamento de oxidagáo, tal como um forno de HTM, um incinerador ou um equipamento de oxidagáo térmica. O diferencial de pressáo entre as secgóes ou zonas de esterificagáo (E1/E2) e as secgóes ou zonas de policondensagáo (P1/P2/P3) pode ser controlado utilizando um dispositivo de diferencial de pressáo, tal como um tubo de nivel 247, e a pressáo entre cada urna das etapas de policondensagáo 235, 236 e 237 pode ser controlada utilizando um dispositivo de diferencial de pressáo, tal como um tubo de nivel em cada um de 241 e 242. Numa concretizagáo alternativa, em vez do influente de reciclagem ser proveniente do processo de esterificagáo, o influente de reciclagem pode ser proveniente do processo de policondensagáo, por exemplo, como urna corrente desviada do efluente 239 (nao mostrada na figura). Isto pode aumentar a uniformidade do polímero líquido.
Um perito na especialidade reconhecerá também que os reatores do presente invento podem ser utilizados para construir novas fábricas, bem como para potenciar ou melhorar fábricas existentes ou para aumentar a capacidade. Os reatores tubulares podem ser utilizados para substituir ou podem ser inseridos dentro de urna secgáo ou múltiplas secgöes de urna fábrica existente que está a causar urna limitagáo técnica ou de capacidade. Num aspeto, um ou mais equipamentos de reator tubular de esterificagáo, policondensagáo, ou ambos, sao construidos e dispostos para serem colocados em comunicagáo de fluido com um reator convencional para produzir um monómero ou polímero de poliéster. Por exemplo, a Fig. 5 mostra configuragdes possíveis onde o segundo reator de esterificagáo 212 nao tern volume suficiente para alimentar o reator de policondensagáo 213 na sua plena capacidade. Nesta situagáo, um reator tubular 21 pode ser adicionado entre o primeiro e o segundo reator de esterificagáo (211 e 212 respetivamente). Se for requerido tempo de residencia médio adicional no primeiro reator de policondensagáo 213, o reator tubular 215 pode ser instalado acima do topo do primeiro reator de policondensagáo. Similarmente, um tubo encamisado pode ser adicionado para aumentar a área superficial de separagáo para reduzir o arrastamento de líquido. 0 vapor removido do sistema é retirado através das linhas 216 e 217. Pode ser acrescentado tubo adicional para aumentar a área de transferencia de calor. Estas modificagdes de tubagem podem ser instaladas com a fábrica em funcionamento (o tubo pode mesmo ser encaminhado por urna parede exterior para se ter espago suficiente para a instalagáo) exceto para as duas ligagdes das extremidades. Depois durante urna curta paragem, as ligagdes podem ser efetuadas, efetivamente acrescentando capacidade ou melhoria de desempenho. Estas adaptagdes de reator tubular podem ser em série ou em paralelo á instalagáo existente CSTR ou outros tipos de reatores convencionais. Quando a adaptagáo de reator tubular é em paralelo com o reator convencional, cada reator tubular e reator convencional respetivo pode ser operado seletivamente, tal que ou apenas um dos reatores seja operado de cada vez ou ambos os reatores possam ser operados simultáneamente.
Alternativamente, a adaptagäo de reator tubular pode substituir o(s) reator (es) existentes. Numa concretizagäo, é proporcionado um sistema de produgäo de poliéster, compreendendo o reator tubular do presente invento adaptado a um processo de produgäo de poliéster convencional compreendendo um reator de poliéster convencional, onde o reator convencional foi desativado do sistema de produgäo. Noutro aspeto, é proporcionado um método de adaptagäo de um reator tubular a um processo de produgäo de poliéster convencional compreendendo (a) adaptar o reator tubular do presente invento num processo de produgäo de poliéster convencional compreendendo um reator de poliéster convencional; e (b) desativar o reator convencional do processo. Como aquí utilizado, desativar em relagäo ao processo convencional refere-se a impedir o fluido de fluir para o processo convencional, por exemplo, proporcionando urna válvula a montante da entrada e a jusante da salda para o reator convencional e fechando o processo convencional através das válvulas ou desligando a entrada e a salda do reator convencional do sistema do processo.
Nos processos e equipamentos aquí descritos, podem existir mais do que urna etapa ou zona de esterificagáo e/ou mais do que urna etapa ou zona de policondensagáo. Estes múltiplos reatores podem estar colocados em série ou em paralelo.
Secgöes anteriores descreveram os parámetros para projetar os sistemas de reator tubular do presente invento. Para fábricas grandes, pode náo ser possível adquirir tubo de diámetro suficientemente grande para construir o reator e satisfazer os parámetros. Para estas fábricas, pode ser operada em paralelo urna pluralidade de reatores tubulares. Múltiplos reatores tubulares em paralelo podem ser instalados e combinados em várias localizagdes dentro ou entre as zonas. Para minimizar o custo, a secgáo de partida inicial do reator pode estar misturada antes da divisáo. Isto eliminará a compra de sistemas de alimentagáo adicionáis. As linhas de vapor podem ser todas dirigidas para o mesmo trem de vácuo. Os reatores de policondensagáo podem partilhar os mesmos sistemas de vácuo e de condensador. Assim, o único equipamento adicional, e custo incorrido, é a tubagem adicional requerida.
Noutra concretizagäo, um único reator tubular produz polímero de poliéster a partir de reagentes de pré-monómero iniciáis. Neste reator tubular, reagentes para produzir o monómero sao alimentados numa extremidade e o produto de polímero de poliéster sai pela outra extremidade. Isto é especialmente aplicável para processos de produgäo de poliéster que nao tém passos de esterificagäo e policondensagäo separados. Nesta concretizagäo, os aspetos anteriores no que se refere aos reatores e processos de esterificagäo e de policondensagäo em separado säo aplicáveis a este processo num único reator tubular, tal como a utilizagäo de um vertedor, remogäo de vapor e separagäo de líquido, orientagäo geométrica do reator tubular, etc.
Por conseguinte, num aspeto, o reator tubular divide-se numa pluralidade de condutas de fluxo substancialmente paralelas prolongando-se entre a sua entrada e a sua salda, e onde o reagente que fluí através do reator tubular passa através de urna da pluralidade de condutas de fluxo enquanto flui através do reator. Noutro aspeto, säo proporcionados pelo menos dois reatores tubulares de esterificagäo separados, cada um dos quais produz o mesmo ou um monómero de poliéster diferente, e onde o monómero de poliéster fluido que sai dos reatores tubulares de esterificagäo respetivos é dirigido para a primeira extremidade do reator tubular de policondensagäo. Noutro aspeto, säo proporcionados pelo menos dois reatores tubulares de policondensagäo separados, cada um dos quais produz o mesmo ou um polímero de poliéster diferente, e onde cada monómero de poliéster fluido que sai dos reatores tubulares de esterificagäo respetivos é dirigido para primeira extremidade de pelo menos um dos reatores tubulares de policondensagäo respetivos. Noutro aspeto, o reator tubular de esterificagäo compreende urna pluralidade de reatores de esterificagäo posicionados em paralelo uns aos outros com urna entrada comum. Noutro aspeto, o reator tubular de policondensagäo compreende urna pluralidade de reatores de policondensagäo posicionados em paralelo uns aos outros com urna primeira extremidade comum. Nesta concretizagäo, um co-reagente pode ser adicionado a pelo menos um da pluralidade de reatores de policondensagäo mas näo ä totalidade dos reatores de policondensagáo para desse modo produzir pelo menos dois produtos de poliéster diferentes.
ALGUMAS VANTAGENS DO PRESENTE INVENTO
Um beneficio do presente invento é que o desenho permite que o reator seja construido em áreas que contém interferencias. 0 tubo pode ser fabricado a volta de colunas, vigas, outras tubagens, outros reatores, colunas de destilagáo, etc.
Também, concretizagdes do presente invento nao requerem controlo de pressáo ou nivel. A pressáo no fundo do reator de esterificagáo ou permuta de éster é controlada pelas perdas de pressáo devidas a atrito, a pressáo estática do conteúdo liquido do reator, e a pressáo de retorno das linhas de vapor que deixam o reator. Dado que o objetivo é reduzir a pressáo no reator num perfil de pressöes prescrito, a tubagem do reator está configurada para produzir o perfil. Isto elimina a necessidade de controlar a pressáo com válvulas. Mas é possivel controlar a destilagáo ou a pressáo de exaustáo do vapor e adicionar este delta de pressáo a todo o reator de esterificagáo ou permuta de éster.
Praticamente todos os aspetos do trem de polimerizagáo sáo grandemente simplificados pelo reator tubular do presente invento. A instrumentagáo, válvulas e circuitos de controlo necessários sáo grandemente reduzidos, e bombas, agitadores de reator, parafusos de reator, e sistemas de vedagáo associados sáo eliminados. Exceto para urna bomba, se for utilizada urna para um grupo de recirculagáo, os sistemas de reator tubular do presente invento tém poucas ou mesmo nenhumas partes movéis. A redugáo e retirada destes componentes da fábrica reduzem grandemente a quantidade requerida de computadores e equipamento de controlo, os custos de capital, os custos de manutengáo e o consumo de utilidades. 0 reator tubular pode ser soldado sem juntas, o que reduz as emissdes a partir do reator e a entrada de ar para o reator, melhorando por isso a qualidade do produto. As redugöes substanciáis em equipamento e sistemas de controlo proporcionara também custos de operagáo diminuidos.
Os reatores tubulares do presente invento podem ser construidos e instalados em menos tempo do que reatores em vaso. A tubagem pode ser pré-fabricada na oficina ou no local. Os tamanhos de reator tubular podem ser desenhados para permitir que secgöes do reator sejam transportadas por camides normáis, contentores de navio, veiculos pesados, etc. sem ter que obter licengas de transporte de grandes dimensöes e de peso em excesso dispendioso e caro. A pré-fabricagáo permite desenhos de fábricas modulares onde a tubagem pode ser construida, submetida a testes de pressáo e isolada na oficina, reduzindo o tempo de construgáo no local e a um custo mais baixo. 0 volume liquido requerido para o desenho de reator tubular de poliéster do invento é substancialmente menor do que para um processo de produgáo de poliéster convencional. Adicionalmente, a quantidade de subprodutos particulares produzidos pode ser grandemente reduzida utilizando um desenho de reator tubular do presente invento. Num aspeto do presente invento, onde é produzido PET, o presente invento pode conseguir um nivel de impurezas de DEG no produto final menor do que 1,2 por cento em peso, noutro aspeto menor ou igual a 1,0 por cento em peso, noutro aspeto de 0,74-1,0 por cento em peso. Isto está em contraste com um processo convencional típico para produgáo de PET, onde o intervalo típico para o nivel de impurezas de DEG é de 1,2 por cento em peso a 2,0 por cento em peso. De facto, esta quantidade reduzida de impurezas de DEG no produto final pode ser conseguida simultáneamente com urna redugáo drástica do volume de líquido que se pode conseguir com o desenho de reator tubular de poliéster do presente invento.
EXEMPLOS
Os exemplos seguintes sao apresentados de modo a proporcionar aos técnicos competentes na especialidade urna revelagáo e descrigáo completas de como os compostos, composigdes, artigos, dispositivos e/ou métodos aquí reivindicados sao produzidos e avallados, e pretendem ser puramente exemplificativos do invento e nao pretendem limitar o ámbito do que os inventores consideram como o seu invento. Foram feitos esforgos para assegurar exatidáo no que se refere aos números (e.g., quantidades, temperaturas, etc.), mas alguns erros e desvíos deveräo ser tidos em conta. A nao ser que indicado de outro modo, as partes säo partes em peso, a temperatura está em °C ou está á temperatura ambiente, e pressao a atmosférica ou próxima.
Para os dados abaixo utilizou-se a modelagáo ASPEN. Quando a modelagáo ASPEN é referenciada nos exemplos, é a ASPEN 10.2, service patch 1, com Polímeros Plus, e ASPEN' s PET Technology. EXEMPLO 1
Utilizando modelagáo ASPEN, calcularam-se comprimentos de tubagem e áreas de transferencia de calor exemplificativos para um sistema de reator tubular para cada um de PET e PETG. Os resultados sao apresentados na Tabela 1 seguinte. TABELA 1
EXEMPLO 2 O volume de liquido requerido para um desenho de reator tubular de poliéster é substancialmente menor do que para um processo de poliéster convencional. Por exemplo, correu-se a modelagäo ASPEN para comparagäo com urna fábrica de garrafas de PET de 136078 toneladas (300 milhöes de libras) por ano. Os resultados sao apresentados na Tabela 2 seguinte. TABELA 2
EXEMPLOS 3-7
Correram-se vários modelos ASPEN para determinar as condigdes operatorias e os resultados de desempenho para vários poliésteres do invento. A modelagäo foi baseada num equipamento do invento de qualquer das Figuras 17a ou 17b como assinalado ñas Tabelas abaixo. A viscosidade inerente (I.V.) é medida por dissolugáo de 0,25 g de polímero em 50 mL no solvente que consiste de 60% de fenol e 40% de 1,1,2,2-tetracloroetano em peso. A medigáo é efetuada a 252C utilizando quer um viscosimetro diferencial Viscotek quer um viscosimetro diferencial modificado utilizando o método ASTM D 5225, "Standard Test Method for Making Solution Viscosity of Polímeros with a Differential Viscometer". Os resultados para os Exemplos 3-7 sao apresentados a seguir nas Tabelas 3-7, respetivamente . TABELA 3
TABELA 4
TABELA 5
TABELA 6
TABELA 7
Por comparagäo das Tabelas 3 a 5, pode-se observar o seguinte. Sem qualquer separagäo de vapor no processo de verificagäo (dados da Tabela 3), o subproduto de DEG é 0,78 por cento em peso, versus os dados da Tabela 5, que tém a separagäo de vapor na secgäo de esterificagäo da reagáo e produz um subproduto de DEG de 0,94 por cento em peso. No entanto, com a separagäo de vapor no sistema de esterificagäo, o volume de líquido é reduzido de 16,2 m3 até 8,4 m3 (compare- se a Tabela 5 com a Tabela 3) . A remogäo de água durante o processo de esterificagäo, como se mostra na Tabela 5, conduz a reagäo para produzir monómero mas também conduz a reagäo para produzir DEG adicional. No entanto, o volume de líquido do reator é drásticamente reduzido. Neste caso, para o PET, a redugáo de volume substituí a velocidade acrescida de produgäo de DEG e proporciona um produto final com DEG ligeiramente mais elevado mas com o volume de líquido do reator reduzido em quase 50%. Isto resulta em substanciáis economías de investimento em capital e em economías dos custos de operagáo para a produgäo de PET.
Adicionalmente, ambas as Tabelas 3 e 5 mostram que o subproduto de DEG de 0,78 por cento em peso e 0,94 por cento em peso respetivamente, é mais baixo do que o típicamente encontrado utilizando um processo de CSTR convencional, que é de 1,2 a 2,0 por cento em peso.
Adicionalmente, como assinalado ñas Tabelas 3-6, os reatores sao operados a urna temperatura mais quente do que os reatores CSTR convencionais. Na concretizagáo mostrada ñas Tabelas 3-6, os reatores foram operados a 296°C, em contraste com reatores CSTR convencionais, que sao típicamente operados a 262°C. Surpreendentemente, os reatores tubulares sao passíveis de serem operados a temperaturas mais quentes do que um CSTR sem os efeitos secundários negativos de produgäo de DEG aumentada, conforme mostrado nos dados do produto final ñas Tabelas 3-6. É teorizado que isto é devido ao tempo de residencia mais pequeño no reator tubular em comparagäo com um reator CSTR. A temperatura de reagäo mais quente melhora também o processo ao permitir a vaporizagäo aumentada de água e a sua remogäo do processo.
Ao longo deste pedido säo referenciadas várias publicagöes. As divulgagdes destas publicagdes na sua totalidade säo aquí incorporadas por referencia neste pedido de modo a descrever mais completamente o estado da técnica ao qual pertence o invento.
Será evidente para as pessoas competentes na matéria que várias modificagoes e variagoes podem ser feitas no presente invento sem que haja afastamento do ámbito ou espirito do invento. Outras concretizagöes seräo evidentes para as pessoas competentes na matéria a partir da especificagäo e exemplos do invento aquí divulgados. Pretende-se que a especificagäo e exemplos sejam considerados apenas como ilustrativos, sendo o verdadeiro ámbito ou espirito do invento indicado pelas reivindicagöes que se seguem.
Lisboa, 2015-07-22

Claims (14)

  1. REIVINDICAgÖES 1. Processo para produgäo de um monómero de poliéster a partir de urna pluralidade de reagentes compreendendo: a. proporcionar um reator tubular de esterificagäo possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior; e b. adicionar pelo menos um reagente ao reator tubular de esterif icagäo proximal ä entrada de tal modo gue os reagentes fluem através do reator tubular de esterificagäo, reagindo os reagentes uns com os outros para formar o monómero de poliéster dentro do reator tubular de esterificagäo e o monómero de poliéster sai através da sua salda, em gue o, pelo menos um, reagente e o monómero de poliéster gue fluem através do reator tubular de esterif icagäo säo, cada um, um fluido de esterificagäo; em que o reator tubular de esterificagäo é operado num regime de fluxo selecionado de entre o grupo consistindo em fluxo de bolhas, fluxo de pistäo, fluxo estratificado, fluxo ondulado, fluxo de bolhas tubulares, fluxo disperso e fluxo de espuma.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicagäo 1, em que a entrada está posicionada a pelo menos 6,1 metro na vertical (20 pés na vertical) abaixo da salda.
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicagäo 1 ou 2, compreendendo adicionalmente remover vapores do reator tubular entre a sua entrada e salda e próximo ou na adjacéncia da salda; ou remover vapores do reator tubular entre a sua entrada e salda ou próximo ou na adjacéncia da salda.
  4. 4. Processo de qualquer urna das reivindicagóes anteriores, compreendendo adicionalmente fazer reagir algum do monómero de poliéster para formar oligómero de poliéster.
  5. 5. Processo de qualquer urna das reivindicagóes anteriores, compreendendo adicionalmente recircular urna porgäo dos reagentes e monómero fluido através do reator tubular.
  6. 6. Processo da reivindicagäo 5, compreendendo adicionalmente alimentar ou fornecer os reagentes a um circuito de recirculagäo.
  7. 7. Processo de qualquer urna das reivindicagóes anteriores, compreendendo adicionalmente aquecer os reagentes e monómeros ou aquecer os reagentes ou monómeros que atravessam 0 reator tubular.
  8. 8. Processo de qualquer urna das reivindicagdes anteriores, em que o poliéster compreende ácido tereftálico ou um seu éster.
  9. 9. Processo de qualquer urna das reivindicagdes anteriores, compreendendo adicionalmente introduzir um ou mais aditivos no reator tubular entre a sua entrada e salda, em que os aditivos sao selecionados de entre um catalisador, corante, toner, pigmento, negro de fumo, fibra de vidro, carga, modificador de impacto, antioxidante, estabilizador, retardador de chama, auxiliar de reaquecimento, composto de redugáo de acetaldeido, composto depurador de oxigénio, composto de absorgäo de UV, aditivo de melhoria de barreira, tal como partículas de plaquetas, óxido de ferro negro, comonómeros, suas misturas.
  10. 10. Pr ocesso para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo produzir um monómero de poliéster de acordo com um processo definido como em qualquer urna das reivindicagóes 1 a 9, em que o monómero produzido é alimentado a um reator de policondensagao para produzir polímero.
  11. 11. Equipamento para produgäo de um polímero de poliéster, compreendendo: a. um reator tubular de esterificagao possuindo urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se fazem passar os reagentes fluidos; compreendendo adicionalmente um meio para remover vapores do reator tubular entre a sua entrada e salda e próximo ou na adjacéncia da salda, ou próximo ou na adjacéncia da salda, de modo a controlar o fluxo de fase para urn regime de fluxo selecionado de entre o grupo consistindo em fluxo de bolhas, fluxo de pistäo, fluxo estratificado, fluxo ondulado, fluxo de bolhas tubulares, fluxo disperso e fluxo de espuma; e b. um reator tubular de policondensagäo formado separadamente do, e em comunicagäo de fluido com o, reator de esterificagäo, em que o reator de policondensagäo possui urna entrada, urna salda e urna superficie interior através do qual se faz passar pelo menos um reagente fluido de policondensagäo.
  12. 12. Equipamento da reivindicagáo 11, compreendendo adicionalmente um circuito de recirculagáo possuindo um influente e um efluente, estando o efluente em comunicagäo de fluido com o reator tubular de esterificagäo.
  13. 13. Equipamento da reivindicagäo 11 ou 12, compreendendo o reator de policondensagäo adicionalmente pelo menos um vertedor ligado ä sua superficie interior, em que os fluidos de policondensagäo fluem sobre o vertedor.
  14. 14. Equipamento de qualquer urna das reivindicagdes 11 a 13, compreendendo o reator tubular de esterificagäo adicionalmente pelo menos um vertedor ligado ä sua superficie interior e onde os fluidos de esterificagäo fluem sobre o vertedor. Lisboa, 2015-07-22
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