TW202103784A - 製造以酯為底的組成物之方法及系統 - Google Patents

Abstract

本發明係關於製造以酯為底的組成物之方法及系統，其特徵在於依序操作複數個批次反應器，因以酯為底的組成物係半連續製造，故而生產力高以及確保批次反應器之穩定性。

Description

製造以酯為底的組成物之方法及系統

本發明係關於製造以酯為底的組成物之方法及系統，其特徵在於依序操作複數個批次反應器(batch reactor)。 相關申請案之交互參照

本案主張於韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office)提出申請之韓國專利申請案10-2019-0039716號(2019年4月4日申請)及10-2020-0038458號(2020年3月30日申請)的權益，該等之揭示內容係整體以引用的方式併入本文中。

直到20世紀，以酞酸酯為底的塑化劑(phthalate-based plasticizer)佔全世界塑化劑市場92% (Mustafizur Rahman and Christopher S.Brazel “The plasticizer market: an assessment of traditional plasticizers and research trends to meet new challenges” Progress in Polymer Science 2004, 29, 1223-1248)，且係用於藉由賦予可撓性、耐久性、抗冷性等以及降低熔融期間之黏度而改善聚氯乙烯(下文稱為PVC)之加工性的添加劑。由於以酞酸酯為底的塑化劑柔軟且可拉伸，因此以酞酸酯為底的塑化劑係以各種含量引入PCV中，不只用於硬質產品(諸如剛性管(rigid pipe))，亦用於柔軟產品(諸如食品包裝材料、血袋、及地板材料(flooring material))。因此，與任何其他材料相比，以酞酸酯為底的塑化劑與實際生活更密切相關，以及係廣泛用於與人體直接接觸的材料。

然而，儘管以酞酸酯為底的塑化劑具有與PVC的相容性以及優異的柔軟性賦予性質，但對於以酞酸酯為底的塑化劑之有害性質存有爭議，含有以酞酸酯為底的塑化劑之PVC產品用於實際生活中時，以酞酸酯為底的塑化劑會一點一點從產品滲漏出且疑為內分泌干擾物(環境荷爾蒙)及重金屬等級之致癌物(NR Janjua et al. “Systemic Uptake of Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate, and Butyl Paraben Following Whole-body Topical Application and Reproductive and Thyroid Hormone Levels in Humans” Environmental Science and Technology 2008, 42, 7522-7527)。特別是，自從1960年代於美國發表的報告指出最常用之酞酸酯塑化劑酞酸二乙基己酯（酞酸二-(2-乙基己基)酯，DEHP）滲漏出PVC產品，除了關於以酞酸酯為底的塑化劑對人體之有害性質的各種研究之外，開始實施全球環境法規，在1990年代對於環境荷爾蒙的關切日益增強。

因此，為了應對因以酞酸酯為底的塑化劑滲漏所致之環境荷爾蒙問題及環境法規，許多研究者已進行研究以發展於製造以酞酸酯為底的塑化劑時不使用酞酸酐(phthalic anhydride)之新穎的非以酞酸酯為底的替代塑化劑，或發展抑制以酞酸酯為底的塑化劑之滲漏的滲漏抑制技術，從而顯著降低對人體的風險且其符合環境標準。

並且，作為非以酞酸酯為底的塑化劑，以對酞酸酯(terephthalate)為底的塑化劑不只具有與以酞酸酯為底的塑化劑相等水準的物理性質，且亦以作為無環境問題之材料而備受關注，因此已發展各種類型之以對酞酸酯為底的塑化劑。此外，已積極進行關於具有優異的物理性質之以對酞酸酯為底的塑化劑之研發以及關於製造此類以對酞酸酯為底的塑化劑之設備的研發，以及在程序設計方面對更有效率、更經濟以及更簡單之程序設計有所需求。

先前技術文獻

(專利文件1) 韓國專利早期公開案10-1354141號

(非專利文件1) Mustafizur Rahman and Christopher S. Brazel “The plasticizer market: an assessment of traditional plasticizers and research trends to meet new challenges” Progress in Polymer Science 2004, 29, 1223-1248

(非專利文件 2) N. R. Janjua et al. “Systemic Uptake of Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate, and Butyl Paraben Following Whole-body Topical Application and Reproductive and Thyroid Hormone Levels in Humans” Environmental Science and Technology 2008, 42, 7522-7527

技術問題

本發明一態樣提供製造以酯為底的組成物之有效率的方法及有效率的系統，該方法及該系統藉由使用複數個主要用於酯化反應之批次反應器(batch reactor)、並聯該複數個批次反應器、以及依序操作彼等以使整體程序半連續操作(operated semi-continuously)而確保批次反應器之穩定性及半連續程序之效率。技術方案

根據本發明一態樣，提供製造以酯為底的組成物之方法，該方法包括：步驟S1，將多羧酸(polycarboxylic acid)及具有3至10個烷基碳原子之醇注入混合器以形成反應混合物；步驟S2，將該反應混合物依序注入N個批次反應器以進行反應，使得該反應於該N個批次反應器中依序完成而半連續製造反應產物；以及步驟S3，將該反應產物半連續移入分離單元(separation unit)以去除未反應之醇，其中，N為3或更大之整數。

根據本發明之另一態樣，提供製造以酯為底的組成物之系統，該系統包括：混合器(mixer)，於其中形成多羧酸與具有3至10個烷基碳原子之醇的反應混合物；反應單元(reaction unit)，具備於其中進行該反應混合物之酯化反應的並聯之N個批次反應器以及具備用於自該N個批次反應器排放反應產物之出口管線(outlet line)；供應控制單元(supply control unit)，用於控制該反應混合物之注入量及注入路徑以使該反應混合物自該混合器依序供應至該N個批次反應器，使反應依序完成；以及分離單元(separation unit)，用於接收反應產物以及自彼去除未反應之醇，該分離單元包括一或多個分離管柱(separation column)。有利效果

本發明之製造方法及製造系統使並聯之複數個批次反應器依序驅動，以使整體反應程序係半連續操作，因此可確保批次反應器之穩定性與半連續程序之效率二者。

下文茲更詳細說明本發明。

將暸解本發明之說明書及請求項所使用之文字或用語不應解釋為受限於常用字典中所界定的意思。應暸解，基於發明人可適當界定文字或用語之意義而最佳地解釋本發明之原則，該等文字或用語應以具有與其在相關技術內容及本發明技術觀念中之意義相符的意義解釋之。

在本發明之製造方法及製造系統中，多羧酸(polycarboxylic acid)係指具有二或更多羧酸基團之化合物，例如二羧酸(dicarboxylic acid)、三羧酸(tricarboxylic acid)或四羧酸(tetracarboxylic acid)。本發明所使用之多羧酸可具有2至5個羧酸基團、2至4個羧酸基團、或2至3個羧酸基團。當多羧酸具有太多羧酸基團時，因多羧酸本身的高分子量緣故，可能不容易將多羧酸應用於本發明之製造方法或製造系統。多羧酸較佳為二羧酸、三羧酸、或四羧酸。二羧酸(dicarboxylic acid)可為選自由下列所組成之群組中之一或多者：二羧酸(dicarboxylic acid)、對酞酸(terephthalic acid)、酞酸、異酞酸(isophthalic acid)、及環己烷二羧酸(cyclohexane dicarboxylic acid)，彼等全為具有2至10個碳原子之直鏈型(linear type)；而三羧酸(tricarboxylic acid)可為選自由下列所組成之群組中之一或多者：檸檬酸、偏苯三酸(trimellitate acid)、及環己烷三羧酸(cyclohexane tricarboxylic acid)。四羧酸(tetracarboxylic acid)可為選自由下列所組成之群組中之一或多者：苯四羧酸(benzenetetracarboxylic acid)、呋喃四羧酸(furantetracarboxylic acid)、環己烷四羧酸(cyclohexane tetracarboxylic acid)、及四氫呋喃四羧酸(tetrahydrofuran tetracarboxylic acid)。此外，多羧酸可不只包括其本身，而亦可包括其酐(anhydride)或衍生物(derivative)。

本發明之製造方法及製造系統中，較佳為具有3至10個烷基碳原子之醇係選自由下列所組成之群組中之一或多者：丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇及癸醇，其均為直鏈型(linear type)或支鏈型(branched type)。此外，該醇可為單一種類之醇，或可為呈含有具有相同碳原子數之異構物的混合物之形式。例如，當該醇為具有3個烷基碳原子之醇時，該醇可為1-丙醇或2-丙醇，或可為呈含有預定比率之1-丙醇與2-丙醇的混合物之形式。當該醇係呈含有具有相同碳數之異構物的混合物之形式時，各異構物之相對量無特別限制。

製造以酯為底的組成物之系統

本發明提供製造以酯為底的組成物之系統，該系統包括：混合器，於其中形成多羧酸與具有3至10個烷基碳原子之醇的反應混合物；反應單元，具備於其中進行該反應混合物之酯化反應的並聯之N個批次反應器、用於自該混合器接收該反應混合物之入口管線、及用於自該N個批次反應器排放反應產物之出口管線；供應控制單元，用於控制該反應混合物之注入量及注入路徑以使該反應混合物自該混合器依序供應至該N個批次反應器，使反應依序完成；以及分離單元，用於透過該反應單元之該出口管線接收該反應產物以及自彼去除未反應之醇。

本發明所提供之製造系統為用於執行本發明之製造方法的系統，且包括混合器1、供應控制單元2、反應單元3、及分離單元4。

如圖1所示，混合器1進行注入該混合器之多羧酸11與醇12的混合，而從該混合器產生之反應混合物通過供應控制單元2以依序注入反應單元3中所包括的各批次反應器31至3N。當反應於各反應器中完成時，反應產物係移至分離單元4，於分離單元中，去除未反應之醇42以及最終獲得以酯為底的組成物41。

特別是，包括於本發明之製造系統的供應控制單元2係用以判定何時開始注入、要注入多少、以及反應混合物從混合器依序注入各反應器時何時完成各反應器之注入，從而能使反應混合物依序注入並聯之各反應器以及排放反應產物。

供應控制單元可為如圖1所示之連接至混合器之獨立單元，以及可為如圖2所示之包括於混合器之單元。供應控制單元係包括於混合器時，供應控制單元可控制直接從該混合器排放之反應混合物的注入路徑及注入量。

而且，如圖3、圖4或圖5所示，本發明之製造系統中，可將觸媒13注入多羧酸、醇、或其反應混合物。

如圖6所示，本發明之製造系統可進一步包括轉化反應單元(trans-reaction unit)5，用於藉由將具有3至10個烷基碳原子之醇添加至已去除未反應之醇的反應產物以進行轉酯化反應(trans-esterification reaction)。從轉化反應單元注入之醇52不同於從混合器注入之醇，且可通過轉化反應單元以製造包括不同之以酯為底的化合物之以酯為底的組成物51。

此外，於本發明所提供之製造系統中，N個反應器當中的至少一者可具備連接至反應器的上部且分離通過反應器的上部排放之醇及水的氣液分離管柱(gas-liquid separation column)、用於冷卻通過氣液分離管柱之上方管線排放的氣體之冷凝器(condenser)、以及用於將通過氣液分離管柱之下方管線排放之液體及於冷凝器中冷凝之液體分離至不同層中且將醇再循環至反應器中的傾析器(decanter)。

如上述，反應器具備氣液分離管柱、冷凝器、及傾析器時，可藉由再液化(re-liquefying)於反應期間汽化的醇以及將該再液化之醇再注入反應器而提高該反應的效率及經濟可行性，同時，藉由去除酯化反應之副產物的水可使該反應朝正反應(forward reaction)進行，即，可獲致高轉化率。

而且，本發明所提供之製造系統中的供應控制單元可根據預定時間間隔而控制選自待改變之反應混合物的注入路徑(injection path)及注入流率(injection flow rate)中之一或多者。

本發明之製造系統中之供應控制單元應判定反應混合物的注入路徑及注入流率，以使N個反應器可依序操作且設定考量反應持續期間、反應器總數、及所需之生產量等所決定的時間間隔。若以預定時間間隔控制反應混合物的注入路徑及注入流率，則於各反應器中完成反應之後反應產物全部或幾乎排放時，開始將反應混合物注回對應反應器，以使全部反應器可在不停止的情況下操作，以及可提高程序效率。

此外，供應控制單元中所設定之時間間隔可為將在一反應器中之反應持續期間(reaction duration)除以N所獲得的值之50%、60%、70%、80%、90%或更大，或150%、140%、130%、120%、110%或更小。時間間隔設於上述範圍時，可最小化未操作之反應器的損失。

並且，上述反應持續期間為反應所消耗時間量與注入反應混合物及排放反應產物所消耗時間量的總和。例如，反應消耗30分鐘、而注入反應混合物及排放反應產物各消耗15分鐘時，反應持續期間為60分鐘。該情況下，若有四個反應器，則各反應器之注入時間間隔為15分鐘，因此每15分鐘將反應混合物注入各反應器。

製造以酯為底的組成物之方法

本發明提供製造以酯為底的組成物之方法，該方法包括：步驟S1，將多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇注入混合器以形成反應混合物；步驟S2，將該反應混合物依序注入N個批次反應器以進行反應，使得該反應於該N個批次反應器中依序完成而半連續製造反應產物；以及步驟S3，將該反應產物半連續移入分離單元以去除未反應之醇，其中，N為3或更大之整數。

混合步驟(S1 )

本發明之製造方法包括將多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇注入混合器以形成反應混合物的步驟S1。

具體而言，形成反應混合物之步驟S1係在混合器中均勻混合多羧酸與具有3至10個碳原子之醇的步驟。本步驟中，在將多羧酸與具有3至10個碳原子之醇（相當於反應原料）注入反應器之前，係於該混合器中均勻預混合多羧酸與具有3至10個碳原子之醇，因此可解決原料直接注入反應器時可能發生的不均勻反應。特別是，因本發明所使用之反應器為批次反應器(batch reactor)，所以當反應原料在注入反應器之前未經預混合時，視反應器內部之位置而定，原料的不均勻度會大幅提高，以及當在反應器內部攪拌進行不良時，可能特別累積一些原料，因此難以確保均勻反應持續期間以及均勻轉化率。然而，反應原料係經預混合然後注入時，在反應器的整體區域可獲得實質均勻的反應程度，以及各反應器之反應速率可維持實質均勻以確保整體程序的穩定性。

本發明之製造方法中，步驟S1可進一步包括將反應混合物加熱至50至200°C、較佳為60至190°C、更佳為70至180°C之步驟。由於在步驟S1之後的步驟S2中加熱反應混合物然後進行反應，當將反應混合物預熱然後注入反應器時，該反應混合物可於反應器中容易且快速反應。然而，若於步驟S1中之提高的溫度太低，則在注入之前預熱的效果不佳。若加熱至過高的溫度且注入反應器，則多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇被汽化等等，因此可能反而無法進行均勻反應。

反應步驟(S2 )

本發明之製造以酯為底的組成物之方法包括將反應混合物依序注入N個批次反應器以進行反應使得反應於N個批次反應器中依序完成而半連續製造反應產物的步驟S2。

於使用典型批次反應器之反應程序的情況下，雖然可同時穩定地製造大量反應產物，但在注入反應原料或排放反應產物的程序期間反應器並不操作，因此整體程序之效率方面存在缺點。因此，本案發明人發明製造以酯為底的組成物之方法，該方法中依序使用複數個批次反應器，因此半連續製造反應產物同時仍維持批次反應器的穩定性。

具體而言，於本發明之製造方法的步驟S2中，將反應混合物依序注入N個批次反應器，以及加熱注入有反應混合物之各反應器以完成反應。在反應完成之後，各反應器亦依序排放反應產物。

例如，步驟S2可以下列方式進行：

1)將於混合器中均勻混合之反應混合物注入第一反應器，以及在將預定量之反應混合物注入第一反應器之後，停止注入。

2)在停止注入之後，加熱第一反應器以進行反應，且混合器將反應混合物注入第二反應器。

3)在將預定量之反應混合物注入第二反應器之後，停止注入。於此點之後，加熱第二反應器以進行反應，且混合器將反應混合物注入第三反應器。

4)N個反應器以上述方式依序製造反應產物，且在反應混合物被注入第N個反應器之後，將反應混合物注回第一反應器。而且，在反應完成之後製造的反應產物係以相同方式依序排放。

於步驟S2中，於注入各反應器之間的時間間隔(即，依序注入之時間間隔)為將總反應持續期間除以反應器的數目所獲得之值的90%至110%、較佳為100%。當以上述間隔將反應混合物注入各反應器，同時於各反應器中完成反應之後反應產物全部或幾乎排放時，開始將反應混合物注回對應反應器，以使全部反應器可在不停止的情況下操作，以及可提高程序效率。

上述反應持續期間為反應所消耗時間量與注入反應混合物及排放反應產物所消耗時間量的總和。例如，反應消耗30分鐘、而注入反應混合物及排放反應產物各消耗15分鐘時，則反應持續期間為60分鐘。該情況下，若有四個反應器，則各反應器之注入時間間隔為15分鐘，因此每15分鐘將反應混合物注入各反應器。

本發明之製造方法中，於步驟S2中，反應混合物注入反應器、加熱、反應、及排放反應產物均同時進行，因此複數個反應器中之至少一者需接收反應混合物，該複數個反應器中之至少另一者需進行反應，且該複數個反應器中之至少另一者需排放反應產物。因此，N較佳為3或更大之整數。

特別是，N可為3至10之整數、3至7之整數、或3至5之整數。若有太多反應器，則需要各式額外的裝備，包括控制反應混合物依序注入各反應器以及自各反應器排放反應產物之控制單元。此外，每一反應器之反應持續期間可比注入反應器之原料的注入時間量和反應產物的排放時間量之總和還短，因此可能存在接收原料之前反應器不操作的時間，此會對於生產力造成負面影響。此外，放置各反應器所需的空間亦過大，此會造成整體程序之成本效益低。

於本發明之製造方法的步驟S2中，進行多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇的酯化反應。酯化反應係指醇之羥基與多羧酸之羧酸基團反應從而形成酯鍵的反應。步驟S2之酯化反應可於130至250°C、較佳於140至240°C、更佳於150至230°C進行。當步驟S2中之提高溫度係低於上述範圍時，未充分供應反應所需之能量，因此反應無法進行到足夠程度。當高於上述範圍時，如同於步驟S1，於反應期間會發生反應混合物組分之汽化(vaporization)等，因此無法製造足量之反應產物。

分離步驟(S3 )

本發明之製造方法包括將反應產物半連續(semi-continuously)移入分離單元以去除未反應之醇的步驟S3。

具體而言，於步驟S3中，將N個批次反應器各者中所製造的反應產物半連續移至分離單元，然後於分離單元中去除未反應之醇。如上述，由於將反應混合物注入N個批次反應器可依序進行，因此各反應器中所製造之反應產物的排放亦可依序或半連續地進行。

步驟S3中所使用之分離單元可包括一或多個分離管柱(separation column)。視本發明之製造方法中的分離單元中所包括之分離管柱的級數(number of stage)而定，最終製造之組成物的組成比率可變化。熟習本領域之人士可根據待製造之組成物的組成比率或性質而適當地調整分離單元中所包括之分離管柱的級數。此外，除分離管柱之外，分離單元還可包括筒型(drum type)純化槽(purification tank)。分離單元可將反應產物中所含的未反應之醇的量去除到為總數之30%或更低、較佳為20%或更低、更佳為10%或更低之程度。由於如上述去除未反應之醇，待製造之以酯為底的組成物之物理性質可為均勻且優異的。

通常，就生產管理而言，希望分離管柱係連續操作，為此，從各反應器排放之反應產物於注入分離管柱之前可暫時待在設備的一部分中，諸如槽。包括未反應之醇的反應產物可待在設備中約0.1至10小時，只要反應產物穩定且連續供應至分離管柱，設備的大小並無限制。

觸媒添加步驟(S1-1 或S1-2 )

本發明之製造方法可進一步包括在步驟S1與步驟S2之間將觸媒添加至反應混合物的步驟S1-1，或在步驟S1之前將觸媒添加至多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇的步驟S1-2。

於醇及羧酸之酯化反應中，可使用觸媒，當使用觸媒時，具有反應可較快速完成的優點。可將觸媒注入多羧酸與醇之混合物，或於製備其混合物之前注入多羧酸及醇各者。特別是，就整體程序之效率而言，較佳係觸媒直接添加至醇。

本發明之製造方法中所使用的觸媒可為選自下列之一或多者：酸觸媒(acid catalyst)，諸如硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、對甲苯磺酸(paratoluenesulfonic acid)、甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸(propanesulfonic acid)、丁磺酸(butanesulfonic acid)、及烷基硫酸(alkyl sulfuric acid)；金屬鹽，諸如乳酸鋁、氟化鋰、氯化鉀、氯化銫、氯化鈣、氯化鐵、及磷酸；金屬氧化物，諸如異種多重酸(heteropoly acid)；天然/合成沸石；陽離子及陰離子交換樹脂；及有機金屬，諸如鈦酸四烷酯(tetraalkyl titanate)及其聚合物，較佳可為鈦酸四烷酯。作為鈦酸四烷酯，可使用TiPT、TnBT、TEHT等，以及較佳係使用具有與具3至10個烷基碳原子之醇的烷基相同之烷基作為配位基(ligand)的鈦酸四烷酯。當使用具有相同烷基作為配位基之觸媒時，其較佳的原因係於後續程序中可能產生的觸媒副產物係受到控制或不會產生。

欲使用之觸媒的量可視觸媒的種類而變化。於一實例中，以100 wt%之反應混合物為基準計，均相觸媒(homogeneous catalyst)之用量範圍可為0.001至5 wt%、0.001至4 wt%、0.01至3 wt%、或0.01至2 wt%；而以反應混合物之總重為基準計，異相觸媒(heterogeneous catalyst)之用量範圍可為5至200 wt%、5至150 wt%、10至150 wt%、或20至150 wt%。

轉化反應步驟(S4 )

本發明之製造方法可進一步包括將具有3至10個烷基碳原子之醇注入去除未反應之醇的反應產物以進行轉酯化反應的步驟S4，其中，在此注入的醇不同於在步驟S1注入的醇。

透過步驟S4，可製造包括二或更多種酯化合物之組成物。熟習本領域之人士可根據組成物中欲包括的酯化合物之種類而選擇適合的醇以及進行轉酯化反應。較佳為步驟S4係在去除未反應之醇之後進行。在去除未反應之醇之前進行步驟S4時，因殘留的未反應之醇的緣故，不容易與新注入之醇進行轉酯化反應，而即使反應進行達某程度，醇含量會太高而使反應效率劣化。因此，較佳為在轉酯化反應之前於反應產物中所含的未反應之醇的量為10%或更低。

1:混合器

11:多羧酸之注入路徑

12:醇之注入路徑

13:觸媒之注入路徑

2:供應控制單元

3:反應單元

31至3N:各批次反應器(總共N個反應器)

4:分離單元

41:去除未反應之醇的以酯為底的組成物之移動路徑

42:去除之未反應之醇的移動路徑

5:轉化反應單元

51:與注入12之醇不同之醇的注入路徑

52:已經歷轉酯化反應之以酯為底的組成物之移動路徑

92:第二回收醇流

93:廢水流

附於本說明書之以下圖式以舉例方式圖示說明本發明的較佳實例，且連同以下之本發明詳細說明以使能更為暸解本發明之技術概念，因此本發明不應僅以此等圖式中的事項釋之。

[圖1]為圖示根據本發明一實施態樣之包括混合器、供應控制單元、反應單元、及分離單元的製造以酯為底的組成物之系統的程序流程圖；

[圖2]為圖示根據本發明一實施態樣之包括混合器、供應控制單元、反應單元、及分離單元的製造以酯為底的組成物之系統的程序流程圖，其中該供應控制單元係提供於混合器內部；

[圖3至5]為程序流程圖，各圖示在本發明一實施態樣中的製造以酯為底的組成物之系統，指出可注入觸媒之路徑；以及

[圖6]為圖示根據本發明一實施態樣之包括混合器、供應控制單元、反應單元、分離單元、及轉化反應單元的製造以酯為底的組成物之系統的程序流程圖。

1:混合器

2:供應控制單元

3:反應單元

4:分離單元

11:多羧酸之注入路徑

12:醇之注入路徑

31~3N:各批次反應器(總共N個反應器)

41:去除未反應之醇的以酯為底的組成物之移動路徑

42:去除之未反應之醇的移動路徑

Claims (13)

1. 一種製造以酯為底的組成物之系統，該系統包含： 混合器，於其中形成多羧酸與具有3至10個烷基碳原子之醇的反應混合物； 反應單元，具備於其中進行該反應混合物之酯化反應的並聯之N個批次反應器、用於自該混合器接收該反應混合物之入口管線、及用於自該N個批次反應器排放反應產物之出口管線； 供應控制單元，用於控制該反應混合物之注入量及注入路徑以使該反應混合物自該混合器依序供應至該N個批次反應器，使反應依序完成；以及 分離單元，用於透過該反應單元之該出口管線接收該反應產物以及自彼去除未反應之醇。
2. 如請求項1之系統，其進一步包含轉化反應單元(trans-reaction unit)，用於藉由將具有3至10個烷基碳原子之醇添加至已去除該未反應之醇的該反應產物以進行轉酯化反應，其中，自該轉化反應單元注入之該醇係不同於自該混合器注入之該醇。
3. 如請求項1之系統，其中，N個反應器中之至少一個反應器包含連接至該反應器的上部且分離通過該反應器的上部排放之醇及水的氣液分離管柱、用於冷卻通過該氣液分離管柱之上方管線排放的氣體之冷凝器、以及用於將通過該氣液分離管柱之下方管線排放之液體及於該冷凝器中冷凝之液體分離至不同層中且將該醇再循環至該反應器中的傾析器。
4. 如請求項1之系統，其中，該供應控制單元控制選自待根據預定時間間隔而改變之該反應混合物的注入路徑及注入流率中之一或多者。
5. 如請求項4之系統，其中，該時間間隔為將在一個反應器中之反應持續時間除以N所獲得之值的50%至150%。
6. 如請求項1之系統，其中，該多羧酸為選自由二羧酸、三羧酸、及四羧酸所組成之群組中之一或多者。
7. 如請求項6之系統，其中 二羧酸為選自由下列所組成之群組中之一或多者：二羧酸(dicarboxylic acid)、對酞酸(terephthalic acid)、酞酸、異酞酸(isophthalic acid)、環己烷二羧酸(cyclohexane dicarboxylic acid)，彼等全為具有2至10個碳原子之直鏈型(linear type)，其酐、及其衍生物， 三羧酸為選自由下列所組成之群組中之一或多者：檸檬酸、偏苯三酸(trimellitate acid)、環己烷三羧酸(cyclohexane tricarboxylic acid)、其酐、及其衍生物，以及 四羧酸為選自由下列所組成之群組中之一或多者：苯四羧酸(benzenetetracarboxylic acid)、呋喃四羧酸(furantetracarboxylic acid)、環己烷四羧酸(cyclohexane tetracarboxylic acid)、四氫呋喃四羧酸(tetrahydrofuran tetracarboxylic acid)、其酐、及其衍生物。
8. 一種製造以酯為底的組成物之方法，該方法包含： 步驟S1，將多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇注入混合器以形成反應混合物； 步驟S2，將該反應混合物依序注入並聯之N個批次反應器以進行反應，使得該反應於該N個批次反應器中依序完成而半連續製造反應產物；以及 步驟S3，將該反應產物半連續移入分離單元以去除未反應之醇， 其中，N為3或更大之整數。
9. 如請求項8之方法，其進一步包含 步驟S1-1，於該步驟S1及該步驟S2之間將觸媒添加至該反應混合物；或 步驟S1-2，於該步驟S1之前將觸媒添加至多羧酸及具有3至10個烷基碳原子之醇。
10. 如請求項9之方法，其中，該觸媒為鈦酸四烷酯(tetraalkyl titanate)。
11. 如請求項8之方法，其中，該步驟S1進一步包含將該反應混合物加熱至50至200°C之步驟。
12. 如請求項8之方法，其中，進行該步驟S2之反應的溫度為130至250°C。
13. 如請求項8之方法，其進一步包含步驟S4，將具有3至10個烷基碳原子之醇注入去除該未反應之醇的該反應產物以進行轉酯化反應，其中，在該步驟S4注入的該醇不同於在該步驟S1注入的該醇。

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