TW561165B - Low cost polyester process using a pipe reactor - Google Patents

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TW561165B
TW561165B TW090130206A TW90130206A TW561165B TW 561165 B TW561165 B TW 561165B TW 090130206 A TW090130206 A TW 090130206A TW 90130206 A TW90130206 A TW 90130206A TW 561165 B TW561165 B TW 561165B
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tubular reactor
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Bruce Roger Debruin
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Eastman Chem Co
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Description

561165 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 相關申請案之交叉參者 本發明主張2000年12月7日申請之美國臨時申請號 60/254,040之優先權，該申請案併於本文供參考。 發明背景 發明領域 本發明有關一種聚酯製法及裝置，其中酯化反應、聚縮 合反應或酯化及聚縮合反應製程兩者在管式反應器中進 行。 由於聚酯製造商業變得更具競爭性，因此另一種較低成 本之製造方法變得高度需要。已發展出各種製程。早期研 究使用反應性蒸餾（USP 2,905,707)，以乙二醇（’’EG”）蒸氣 作為反應物（USP 2,829，153)。多重攪拌鍋已揭示可獲得額 外控制反應（USP 4，110,316 及 WO 98/10007) 。USP 3,054,776揭示在反應器間使用較低壓差，而USP 3,385,881 揭示在一反應殼内使用多重反應器階段。該等設計係改良 以解決爽帶或阻塞、熱累積、熱傳導、反應時間、反應器 數目等有關之問題，如USPs 3，118,843; 3,582,244; 3,600,137; 3,644,096; 3,698,461; 3,819,585; 4,235,844; 4,230,818及4,289,895所揭示。不幸地，該反應器及設備極 複雜。該攪拌之聚縮合反應器具有複雜設計，其需要詳細 之計算及技巧。反應器需在真空下操作，無論加熱或冷 卻，需維持其形狀因而攪動器不會摩擦該壁，及維持密閉 容忍度以提供有效之質量傳導。該等複雜設計無法快速建 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（2 ) 立或裝設。其亦需要專家來維護及操作。 習知圓筒狀酯化或酯交換反應器如連續攪拌槽反應器 (” CSTR ”）具有許多内部零件如調節板、加熱用之管式線 圈、大排水堰、盤、填充、攪動器及通風管等。酯化或酯 交換反應器亦可為反應性蒸餾、氣提器或含有其伴隨之内 部盤、填充、落水管、再沸器、冷凝器、内部熱交換器、 回流系統、栗等之精館管柱。典型上為擬检柱流裝置而嘗 試在窄時間分布内維持平均駐留時間之習知聚縮合反應器 典型上為：（l)CSTR，典型上為擦拭磨或薄膜反應器型， 或（2)反應性蒸餾裝置。此習知縮合反應器普遍具有增進表 面更新之設備，通常藉由製成聚合物薄膜。此習知聚縮合 裝置含有盤、内部加熱線圈、堰、調節板、檫拭膜、内部 攪動器、及含密封物或磁驅動器之大攪動器等。該等反應 器一般具有刮除器或用以使蒸氣管線避免栓柱流之其他高 度複雜裝置。許多聚縮合反應器亦具有非常緊密之容忍度 需求且須在溫度範圍内維持其形狀。該等圓筒狀反應器需 要大量工程、草圖及資深專家加以架構。該圓筒反應器亦 具有特別製造之夾套，其具有多個分管夾套及使該管式夾 套彼此連接及與反應器連接之接合管線。該圓筒反應器具 有其他外加成分如齒輪箱、攪動器、密封系統、馬達等。 該外加之複雜性、材料及架構該圓筒反應器所需之技術造 成更高成本。 習知專利中已揭示整合至製程或設備中之管。例如USP 3，192，184揭示反應器内之内部調節管，及USP 3,644,483揭 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（3 ) 示使用供糊狀物添加之管。至於其他實例，專利申請案W0 96/22318及1^?5,811，496揭示在酯化反應器及聚合反應器 之間之兩個管式反應器，及USP 5,786,443揭示在g旨化反應 器及引至階段性反應器之加熱器間之管式反應器。該等反 應器串聯各將管式反應器併入其他複雜反應器及設備中。 雖然理論上最佳酯交換或酯化反應係在連續降壓及連續 升溫中連續發生（參見圖1，San tosh K. Gupta及Anil Kumar， 逐步生長聚合反應之反應工程，化學工程大會系列，第8 章，Plenum出版社，1987)，以既有習知設備進行之成本受 到抑制，因為其需要數個小反應器，各具有與其自身有關 之儀器及閥供水平、壓力及溫度控制及泵。因此，習知聚 酯設備設計中，使壓力降低階段（圓筒反應器）數量最小而 取節名成本。該協定為若反應器數量增加，則壓降將可最 小。 本技藝中仍需要一種用於製造聚酯之較低成本、更簡化 之裝置及方法。 發明概述 本發明有關一種製造聚酯之設備及方法。更詳言之，本 發明有關管式反應器及相關設備及用於新的及既有（反安裝） 聚醋裝置之方法。起始物或反應物可為液體、氣體或固體 進料使用聚酯或改質劑之任何成分。本發明管式反應器比 習知聚酯製法及裝置具有許多優點。 本發明之官式反應器製法可使設計者使反應器熱傳導、 體積（亦即滞留時間）、攪動及脫離功能彼此分開。有關熱 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（4 ) 傳導，本發明之管反應器不需要連續攪拌槽反應器之内部 加熱線圈，但代之可使用各種加熱裝置如熱交換器或夾套 管。在CSTRs許多限制中，加熱線圈量由於需維持流體攪 動而受到限制。太多線圈無法在線圈間留有供攪動之足夠 空間。由於熱傳導功能及攪動功能在管反應器系統中分 開，因此CSTRs之此限制在本發明管式反應器不再存在。 在CSTR之例中，管式反應器未受限於動力學考量之容器 容積；管式反應器利用動力學之管長度，其可藉簡單方式 變化。至於質量傳導或攪動，管反應器不需要CSTR之推進 器或螺旋槳；代之，可使用泵或重力流動移除周圍流體。 最後，有關解開作用（使氣體與液體界面分離），CSTR方 法可藉反應氣體機控制液體/氣體界面。藉控制反應性體積 而控制界面為控制流體速度之困難方式。若CSTR製成高且 痩，則水平控制變困難，攪動器葉片偏斜及密封物問題增 加，蒸氣速度隨增加之承載而增加，及反應器成本隨表面 積增加而增加。另一方面，若CSTR作成短且胖，則反應器 中無法導入足夠之加熱線圈，而攪動隨直徑變大而更困 難，且對大規模設備而言，裝載容器變成問題。因此，有 對CSTR之長度、寬度及高度之最適尺寸，因而使其難以修 正CSTR以控制流體速度。就此，於CSTR操作中，需要更 多蒸氣移除操作以控制蒸氣速度。然而，額外蒸氣移除操 作導致藉蒸氣及產量損失所移除之承載液體之問題。相反 地，在本發明管式反應器中，為了控制液體/氣體界面，可 加入平行之額外管（管式反應器）以控制離開表面之總流體 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（5 ) 速度及氣體速度。因此，以本發明之管式反應器系統，解 開功能比習知CSTR系統更簡單且更易控制。與本發明管式 反應器設計之上述優點比較，類似之缺點可見於本技藝中 所見之製造聚酯之其他習知反應器系統中，如反應性蒸 餾、氣提器、或精餾管柱或含内部構件、螺旋或捏合反應 器之槽。 意外地，本發明之管式反應器可用於聚酯製法，其典型 上具有長駐留時間。通常，管式反應器用於僅具有非常短 駐留時間之製法。然而，本文已發現本發明之管式反應器 可用於更長駐留時間之聚酯製造方法中。 據此，一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造 聚醋聚合物之方法，包括： a. 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器， 該酯化管式反應器包括實質上空的管； b · 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口離開，其 中反應器及流經酯化管式反應器之聚酯單體各為酯 化流體； c · 提供與酯化管式反應器分開形成之聚縮合管式反應 器，該聚縮合管式反應器與酯化管式反應器流體相 通，該聚縮合反應器具有第一端處、第二端處及内 表面，該聚縮合管式反應器包括實質上空的管；及 d.將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（6 ) 處，因而單體流經聚縮合反應器，該單體反應形成 寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内反應形 成聚合物，及該聚合物自反應器第二端處流出，其 中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及聚合物 各為聚縮合流體。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酉旨 聚合物之方法，包括： a. 提供具有入口 '出口及内表面之酯化管式反應器； b· 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口離開，其 中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單體各為酯 化流體，其中該反應物包括對苯二甲酸或對苯二甲 酸二甲酯； c · 提供與酯化管式反應器分開形成之聚縮合管式反應 器，該聚縮合管式反應器與酯化管式反應器流體相 通，該聚縮合反應器具有第一端處、第二端處及内 表面；及 d · 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，因而單體流經聚縮合反應器，該單體反應形成 寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内反應形 成聚合物，及該聚合物自反應器第二端處流出，其 中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及聚合物 各為聚縮合流體。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（7 ) 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 聚合物之方法，包括： a. 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器； b. 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口離開，其 中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單體各為酯 化流體； c · 提供與酯化管式反應器分開形成之聚縮合管式反應 器，該聚縮合管式反應器與酯化管式反應器流體相 通，該聚縮合反應器具有第一端處、第二端處及内 表面；及 d · 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，因而單體流經聚縮合反應器，該單體反應形成 寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内反應形 成聚合物，及該聚合物自反應器第二端處流出，其 中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及聚合物 各為聚縮合流體。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 聚合物之方法，包括： (a) 提供具有入口、出口及内表面之組合酯化及預聚物 聚縮合管式反應器； (b) 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（ 8 ) 應器内 形 成聚酯寡聚物及聚酯寡聚物自 其出口 離 開，其 中 流經酯 化管式 反應器之反應物及 聚酯寡 聚 物各為 酯 化流體 ， (C) 提供與 組 合酯化 預聚物 管式反應器分開形 成之聚 縮 合管式 反 應器， 該聚縮 合管式反應器與酯/ ί匕/預聚 物 管式反 應 器流體 相通， 該聚縮合反應器具 有第一 端 處、第 二 端處及 内表面 ，•及 ⑷ 將流體 聚 酯寡聚 物導入 聚縮合管式反應器 之第一 端 處*因 而 寡聚物 流經聚 縮合反應器，該寡 聚物在 聚 縮合管 式反應器 内反應 形成聚合物，及該 聚合物 白 反應器 第 二端處 流出， 其中流經聚縮合管 式反應 器 之寡聚物 及聚合物各為] 緊縮合流體。 另一 具體例 中 ，本發 明有關 一種自數種反應物 製造聚 酯 聚合物 之方法 > 包括： (a) 提供具有 入口、 出口及1 4表面之酯化管式反應器； (b) 於鄰近 入 口之管 式反應 器中添加至少一種 反應物 使得反應 物流經 管式反 應器並彼此反應而 在管式 反 應器内 形 成聚酯 單體及 聚酯單體自其出口 離開， 其 中流經 酯 化管式 反應器 之反應物及聚酯單 體各為 酯 化流體 9 (c) 提供與 酯 化管式 反應器 一體組合之聚縮合 管式反 應 器，該 聚 縮合管 式反應 器與酯化管式反應 器流體相 通，該 聚 縮合管 式反應 器具有第一端處、 第二端 處 及内表 面 •，及 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（ 9 ) ⑷ 將流體 聚酯單體導入聚縮合管式反應 器之第 一 二山 處》因 而單體流經聚縮 合反應器，該單 體在聚 縮 合 管式反 應器内反應形成 寡聚物接著寡聚 物反應 形 成 聚合物 ，及該聚合物自 反應器第二端處 流出， 其 中 流經聚 縮合管式反應器 之單體、寡聚物 及聚合 物 各 為聚縮 合流體。 另一 具體例 中，本發明有關 一種自數種反應 物製造 聚 酯 寡聚物 之方法 ，包括： (a) 提供具有入口、出口及1 4表面之酯化管式反應器； (b) 於鄰近 入口之管式反應 器中添加至少一 種反應物 使得反 應物流經管式反 應器並彼此反應 而在管 式 反 應器内 形成聚酯單體及 聚酯單體自其出 口離開 5 其 中流經 酯化管式反應器 之反應物及聚酯 單體各為 酯 化流體 f (c) 提供與 酯化管式反應器 分開形成之預聚 物聚縮 合 管 式反應 器，該聚縮合管 式反應器與酯化 管式反 應 器 流體相 通，該聚縮合管 式反應器具有第 一端處 第 二端處 及内表面；及 ⑷ 將流體 聚酯單體導入聚縮合管式反應: 器之第 —— 端 處，因 而單體流經聚縮 合反應器，該單 體在聚 縮 合 管式反應器内反應形成 寡聚物及寡聚物 自反應 器 第 二端處 流出，其中流經 聚縮合管式反應 器之單 體 及 寡聚物各為聚縮合流體 〇 另一 具體例 中，本發明有關 一種自數種反應 物製造 聚 酯 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（1Q ) 寡聚物之方法，包括： (a) 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器； (b) 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口離開，其 中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單體各為酯 化流體； (c )提供與酯化管式反應器一體組合之預聚物聚縮合管 式反應器，該聚縮合管式反應器與酯化管式反應器 流體相通，該聚縮合管式反應器具有第一端處、第 二端處及内表面；及 (d)將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，因而單體流經聚縮合反應器，該單體在聚縮合 管式反應器内反應形成寡聚物及寡聚物自反應器第 二端處流出，其中流經聚縮合管式反應器之單體及 寡聚物各為聚縮合流體。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 單體之方法，包括： a· 提供具有入口、出口、内表面及至少一個附接至其 内表面之堰之酯化管式反應器； b· 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器並彼此反應而在管式反 應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口離開，其 中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單體各為酯 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（ 11 ) 化流 體 ，及其中 酯化流體溢流過該堰。 另一 具體 例 中，本發 明有關一種自數種反應 物 製造聚 酯 單 體之 方法 5 包括： a. 提供具有入口、 出口及内表面之酯化管式反應器； b. 於鄰 近 入口之管 式反應器中添加至少一 種 反應物 使得 反 應物流經 管式反應器，反應物彼 此 反應而 在 管式 反 應器内形 成聚酯單體及聚酯單體 U 其出口 離 開， 其 中流經酯 化管式反應器之反應物 及 聚酯單 體 各為 酯 化流體； 及 c . 使部 分 之該製程 流體循環及將循環流出 液 導回並 流 經鄰 近 酯化反應 器入口或酯化反應器入 α 及出口 間 之酯 化 反應器。 另一 具體 例 中，本發 明有關一種自數種反應 物 製造聚 酯 單 體之 方法 j 包括： a. 提供具有入口、 出口及内表面之酯化管式反應器； b . 於鄰 近 入口之管 式反應器中添加至少一 種 反應物 使得 反 應物流經 管式反應器，該反應物 彼 此反應 而 在管 式 反應器内 形成聚酯單體及聚酯單 體 自其出 π 離開 ， 其中流經 爸旨化管式反應器之反應 物 及聚酯 單 體各為 酯化流體 :及 < c . 經由 空 管之出口 自其入口及其出口及/或鄰接其出 口 中間 之 管式反應 器移除蒸氣。 另一 具體 例 中，本發 明有關一種自數種反應 物 製造聚 酯 單 體之 方法 包括： -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（12 ) a. 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器， 該入口係位於低於出口垂直至少20呎之處； b · 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，該反應物彼此反應而 在管式反應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口 離開，及其中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯 單體各為酯化流體。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 單體之方法，包括： a· 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器； b· 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，該反應物彼此反應而 在管式反應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口 離開，其中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單 體各為酯化流體，及其中存在於管式反應器之流體 為氣泡或泡沫流動支配。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 單體之方法，包括： a. 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器， 其中該管式反應器在入口及出口間具有沿其縱向方 向延伸之交替線性及非線性段落； b·於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，該反應物彼此反應而 在管式反應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（13 ) 離開，其中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單 體各為酯化流體。 另一具體例中，本發明有關一種自數種反應物製造聚酯 單體之方法，包括： a. 提供具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器； 及 b· 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，該反應物彼此反應而 在管式反應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出口 離開，其中流經酯化管式反應器之反應物及聚酯單 體各為酯化流體。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 法，包括： a. 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合管 式反應器，該第一端處垂直未於第二端處上方，該 聚縮合管式反應器在入口及出口間具有沿其縱向方 向延伸之交替線性及非線性段落； b. 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該單體流經聚縮合反應器，該單體彼此反 應形成寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内 反應形成聚合物及聚合物自反應器第二端處離開， 其中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及聚合 物各為聚縮合流體。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚S旨聚合物之方 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（14 ) 法，包括： a. 提供具有第一端處、第二端處、内表面及附接至其 内表面之至少一個堰之聚縮合管式反應器，其中該 管式反應器實質上由空管所構成； b . 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該單體流經聚縮合反應器，該單體彼此反 應形成寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内 反應形成聚合物，及聚合物自反應器第二端處離 開，其中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及 聚合物各為聚縮合流體，及其中至少一個聚縮合流 體溢流出該堰。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚醋聚合物之方 法，包括： a. 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合管 式反應器；及 b · 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該單體流經聚縮合反應器，該單體彼此反 應形成寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内 反應形成聚合物，及聚合物自反應器第二端處離 開，其中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及 聚合物各為聚縮合流體；及 c· 經由包括實質上空管之出口自其入口及其出口及/或 鄰接其出口中間之管式反應器移除蒸氣。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五 發明説明（15 ) 法，包括： a· 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合管 式反應器； b · 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該單體流經聚縮合反應器，該單體彼此反 應形成寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内 反應形成聚合物，及聚合物自反應器第二端處離 開，其中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及 聚合物各為聚縮合流體，及其中存在於管式反應器 中之流體成層流動支配。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 法，包括： a· 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合管 式反應器；及 b · 將流體聚酯單體導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該單體流經聚縮合反應器，該單體彼此反 應形成寡聚物及接著寡聚物在聚縮合管式反應器内 反應形成聚合物，及聚合物自反應器第二端處離 開，其中流經聚縮合管式反應器之單體、寡聚物及 聚合物各為聚縮合流體。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 法，包括： a· 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合管 式反應器；及 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（16 ) b · 將流體聚酯寡聚物導入聚縮合管式反應器之第一端 處，使得該寡聚物流經聚縮合反應器，該寡聚物在 聚縮合管式反應器内反應形成聚酯聚合物，及聚酯 聚合物自其第二端處離開。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚g旨聚合物之裝 置，包括： a· 具有入口、出口及於其中可通過酯化流體反應物之 内表面之酯化管式反應器；及 b · 分別形成且與該酯化反應器流體相通之聚縮合管式 反應器，其中該聚縮合反應器具有入口、出口及其 中可通過至少一種聚縮合流體反應物之内表面；其 中該酯化及聚縮合反應器包括實質上空的管。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚醋聚合物之裝 置，包括： a. 具有入口、出口及於其中可通過酯化流體反應物之 内表面之酯化管式反應器；及 b · 分別形成且與該酯化反應器流體相通之聚縮合管式 反應器，其中該聚縮合反應器具有入口、出口及其 中可通過至少一種聚縮合流體反應物之内表面。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體之酯化管 式反應器裝置，包括： a. 具有入口、出口及内表面之酯化管式反應器；及 b · 具有流入物及流出物之循環迴路，該流出物與該酯 化管式反應器流體相通。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（17 ) 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體、寡聚物 或聚合物之裝置，包括： a· 具有入口、出口及其中通過流體反應物之内表面之 管式反應器；及 b. 連接至該管式反應器内表面部分且與其出口相鄰之 堰，其中該反應器包括實質上空的管。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體、寡聚物 或聚合物之裝置，包括： a. 具有入口、出口及其中通過流體反應物之内表面之 管式反應器；及 b · 與反應器流體相通之排出口，該排出口又包括耦合 至該排出口之直立脫氣直立管，該脫氣直立管具有 與該排出口流體相通之接收端及垂直置於接收端上 方之反側排出口端，及其中該脫氣直立管在接收端 及其排出口端之間於其縱向方向非線性延伸，及其 中脫氣直立管係由三個彼此流體相通之連續段落所 形成，第一段落相鄰該接收端及自該排出口實質上 垂直延伸，第二段落耦合至第一段落且與相對於第 一段落為平面圖之角度定向，及第三段落耦合至第 二段落及以相對於第二段落平面圖之互補角度定向 因而該第三段落實質上為水平定向。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體、寡聚物 或聚合物之裝置，包括： a. 具有入口、出口及其中通過流體反應物之内表面之 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（18 ) 管式反應器。 另一具體例中，本發明有關一種排空氣體或蒸氣之製程 同時自氣體或蒸氣有效脫開液體之裝置，該液體、氣體及 蒸氣為流體，該裝置可使液體與氣體或蒸氣分離即將液體 回流至該製程，該裝置包括： a· 含（i)液體及（ii)氣體或蒸氣之容器或製程管；及 b · 與容器或製程管流體相通之排出口，該排出口又包 括耦合至該排出口之直立脫氣直立管，該脫氣直立 管具有與該排出口流體相通之接收端及垂直置於接 收端上方之反側排出口端，及其中該脫氣直立管在 接收端及其排出口端之間於其縱向方向非線性延 伸，及其中脫氣直立管係由三個彼此流體相通之連 續段落所形成，第一段落相鄰該接收端及自該排出 口實質上垂直延伸，第二段落耦合至第一段落且與 相對於第一段落為平面圖之角度定向，及第三段落 耦合至第二段落及以相對於第二段落平面圖之互補 角度定向因而該第三段落實質上為水平定向。 另一具體例中，本發明有關一種流體混合及分配系統， 適用於混合物、儲存及分配流體至另一設備製程分配系 統，該系統包括： a. 第一縱向及垂直放置之流體儲存容器； b . 與第一容器及第二容器流體相通之循環泵，該循環 泵經架構及排列成使流體流經該系統及自第一容器 循環流體至第二容器及自第一容器循環流體至第一 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（19 ) 容器； c · 與第一容器流體相通之第二流體儲存及分配容器且 第二容器以比第一容器更大垂直高度之位置設置； 及 d · 分別與循環泵、該第一容器及第二容器流體相通之 控制閥，該控制閥經架構及排列成可自第一容器選 擇性導入流體流入第二容器及自第一容器導入第一 容器， 其中第二容器與設備製程分配系統流體相通，且其 中由維持在第二容器内之流體所形成之靜壓力頭用 以使流體自第二容器通過該設備製程分配系統。 另一具體例中，本發明有關一種流體混合及分配系統， 適用於混合物、儲存及分配流體至另一設備製程分配系 統，該系統包括： a · 第一流體儲存容器； b · 第二流體混合及儲存容器； c. 與第一容器及第二容器流體相通之循環泵，該循環 迸經架構及排列成使流體循環流經該系統及自第一 容器流入第二容器； d · 該第二容器以比第一容器及設備製程分配系統兩者 更大垂直高度放置；及 e · 分別與循環泵、第一容器及第二容器流體相通之控 制閥，該控制閥經架構及排列成可自第一容器將流 體選擇性導回至第一容器及自第一容器導入第二容 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) gs * 為， f. 該第二容器與設備製程分配系統流體相通，其中由 維持在第二容器内之流體所形成之靜壓力頭用以使 流體自第二容器通過該設備製程分配系統。 另一具體例中，本發明有關一種於適用於混合物、儲存 及分配流體至另一設備製程分配系統之流體混合及分配系 統中混合及分配流體之方法，該方法包括： a. 將至少一種流體置入縱向且垂直放置之第一流體儲 存容器； b. 使流體自第一容器通過縱向且垂直放置之第二流體 混合及儲存容器，該第二流體容器以比第一容器及 設備製程分配系統兩者更大垂直高度放置，而循環 泵與第一容器及第二容器流體相通，該循環泵經架 構且排列成使流體通過該系統； c · 使用控制閥與該循環泵、第依容器及第二容器流體 相通而使流體選擇性自第一容器導入第一容器及第 二容器之一；及 d. 使流體選擇性自第二容器通過該設備製程分配系 統，該第二容器產生靜壓力頭用以使其内儲存之流 體通過該設備製程分配系統。 另一具體例中，本發明有關一種與管式反應器系統使用 之熱傳導介質控制系統，該管式系統具有其中通過熱傳導 介質之第一液流之供應熱傳導介質迴路，及其中通過熱傳 導介質之第二液流之回轉熱傳導介質迴路，第一熱傳導介 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（21 ) 質液流溫度高於第二熱傳導介質液流之溫度，該熱傳導介 質控制系統包括： a ·其中通過第一熱傳導介質液流之第/熱傳導介質集 流管（header); b ·其中通過第二熱傳導介質液流之第二熱傳導介質集 流管； c.第一熱傳導介質次迴路，其中可通過熱傳導介質， 分別自第一集流管通過至第二集流管， d · 與經選擇之一個集流管及與第一次迴路流體相通之 控制閥； e ·第一集流管内之第一熱傳導介質液流壓力大於第二 集流管内第二熱傳導介質液流之壓力； f · 其中控制閥使用第一熱傳導介質液流之壓力用於使 至少部分之第一熱傳導介質液流選擇性導入第一次 迴路，而使該熱傳導介質通過，及亦用以控制通過 該第一次迴路之熱傳導介質液流之溫度及壓力。 另一具體例中，本發明有關一種與管式反應器系統使用 之熱傳導介質控制系統，該管式系統具有其中通過熱傳導 介質之第一液流之供應熱傳導介質迴路，及其中通過熱傳 導介質之第二液流之回轉熱傳導介質迴路，第一熱傳導介 質液流溫度高於第二熱傳導介質液流之溫度，該熱傳導介 質控制系統包括： a*其中通過第一熱傳導介質液流之第一熱傳導介質集 泥管（header); -24- 本紙張尺度適财® a家標準(CNS) Μ規格(2lG χ 297公爱) 561165 A7 B7 22 五、發明説明（ b .其中通過第二熱傳導介質液流之第二熱傳導介質集 流管； c·第一熱傳導介質次迴路，其中可通過熱傳導介質， 自第一集流管通過至第二集流管， d ·與第一集流管及與第一次迴路流體相通之第一控制 閥；及 e*與第一次迴路及第二集流管流體相通之第二控制 閥； f ·第一集流管内之第一熱傳導介質液流壓力大於第二 集流管内第二熱傳導介質液流之壓力； g ·其中控制閥之一或兩者使用第一熱傳導介質液流之 壓力用於使至少部分之第一熱傳導介質液流選擇性 導入第一次迴路，而使該熱傳導介質通過，及亦用 以控制通過該第一次迴路之熱傳導介質液流之溫度 及墨力。 另一具體例中，本發明有關一種使熱傳導介質通過與管 式反應器系統使用之熱傳導介質系統之方法，該管式系統 具有其中通過熱傳導介質之第一液流之供應熱傳導介質迴 路’及其中通過熱傳導介質之第二液流之回轉熱傳導介質 迴路’第一熱傳導介質液流溫度高於第二熱傳導介質液流 之溫度，該熱傳導介質控制系統包括： a*使第一熱傳導介質液流通過第一熱傳導介質集流 管； b ·使第二熱傳導介質液流通過第二熱傳導介質集流 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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561165 A7 B7 五、發明説明（23 ) 管； c. 在無熱傳導介質迴路泵之下，使熱傳導介質自第一 集流管通過第一熱傳導介質次迴路，而第一控制閥 與第一集流管及第一次迴路流體相通；及 d . 在無熱傳導介質循環泵之下，使熱傳導介質自第一 次迴路通入第二集流管，而第二控制閥與第一次迴 路及第二集流管流體相通。 另一具體例中，本發明有關一種用於輸送製程加工流體 供應至流體製程設備之流體輸送系統，該製程設備具有供 處理、分配及加工該流體之管式系統，該系統包括： 設置在泵站之至少一個輸送容器；及 至少一個泵與至少一個輸送容器流體相通； 該至少一個輸送容器與閥串聯流體相通，該閥_聯與製 程設備管式系統流體相通； 其中在無流體輸送進料及用以自其内之該至少一個輸送 容器接收及儲存流體之儲存槽之下，使該流體自至少一個 輸送容器經由閥串聯選擇性泵入該製程設備管式系統中。 另一具體例中，本發明有關一種用於輸送製程加工流體 供應至流體製程設備之流體輸送系統，該製程設備具有供 處理、分配及加工該流體之管式系統，該系統包括： 設置在泵站之第一輸送容器；及 與第一輸送容器流體相通之第一泵； 設置在泵站之第二輸送容器；及 與第二輸送容器流體相通之第二泵； -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 ____—_B7__ 五 、發明説明（24 ) 輸送容器及泵分別與閥串聯流體相通，該閥串聯係由數 個可選擇性操作之控制閥所構成且與製程設備管式系統流 體相通； 其中在無流體輸送進料及儲存槽之下，使該流體分別自該 第一及第二輸送容器經由閥_聯選擇性泵入該製程設備管 式系統中。 另一具體例中，本發明有關一種用於輸送製程加工流體 供應至流體製程設備之流體輸送方法，該製程設備具有供 處理、分配及加工該流體之管式系統，該系統包括·· 將第一輸送容器設置在泵站上，該第一輸送容器與第一 泵流體相通； 將第二輸送容器設置在泵站上，該第二輸送容器與第二 栗流體相通； 各自個別輸送容器選擇性將流體直接泵入閥串聯中，該 閥串聯係由數個與製程設備管式系統流體相通之可選擇性 操作之控制閥所構成，且可在無流體輸送進料及用以自其 内之該至少一個輸送容器接收及儲存流體之儲存槽之下， 使该流體導入該製程設備管式系統中。 另一具體例中，本發明有關一種整合之設備水分配系 統，該水分配系統另外自製程設備中所用之水供應源供應 乾淨新鮮之水，該系統包括： 與水源流體相通且自該水源供應水之安全淋浴水儲存 槽； 與該安全淋浴水儲存槽流體相通且自其供應水之第一水 -27- 本紙張尺度適財S S家料(CNS) A峨格(_ X 297公瘦) 561165 A7 B7 五、發明説明（25 ) 分配迴路； 與第一水分配迴路流體相通之第二水分配迴路；及 自該第一水分配迴路選擇性抽出水而對第二水分配迴路 供應水之裝置。 另一具體例中，本發明有關一種經由整合之設備水分配 系統分配水之方法，該水分配系統另外自製程設備中所用 之水源供應乾淨新鮮之水，該方法包括： 對安全淋浴水儲存槽供應水； 使水自安全淋浴水儲存槽通入與水儲存槽流體相通之第 一水分配迴路； 自第一水分配迴路選擇性使水通過與第一水迴路流體相 通之第二水分配迴路中。 另一具體例中，本發明有關一種與分別具有個別高壓、 中壓及低壓聚縮合真空區域之最終聚縮合反應器使用之整 合真空系統，該系統包括： 噴霧冷凝器，該噴霧冷凝器分別與聚縮合反應器之各中 壓及低壓真空區域流體相通； 與該噴霧冷凝器流體相通之階段内冷凝器；及 與階段内冷凝器流體相通之真空泵。 另一具體例中，本發明有關一種與具有至少一個中壓聚 縮合真空區域及個別低壓聚縮合真空區域之最終聚縮合反 應器之整合真空系統，該系統包括： 噴霧冷凝器，該噴霧冷凝器分別與聚縮合反應器之各中 壓及低壓真空區域流體相通； -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（26 ) 與該噴霧冷凝器流體相通之第一 E G噴射器； 與第一 E G噴射器流體相通之階段内冷凝器； 與階段内冷凝器流體相通之真空泵；及 分別與低壓真空區及噴霧冷凝器流體相通之第二EG噴射 另一具體例中，本發明有關一種自具有高壓真空區域、 中壓真空區域及低壓聚縮合真空區域之最終聚縮合反應器 收集流體之方法，該方法包括·· 使流體至少自反應器之中壓聚縮合真空區域及低壓聚縮 合真空區域通入分別各與中壓及低壓真空區域密封流體相 通之單一噴霧冷凝器中；及 以與階段内冷凝器流體相通之真空泵使流體抽出通過與 喷霧冷凝器流體相通之階段内冷凝器。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體之方法， 包括： a· 提供具有入口、出口及内表面之管式反應器，該入 口設置高度（elevationally)低於該出口；及 b· 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，其中反應物彼此反應 而在管式反應器内形成聚酯單體及聚酯單體自其出 口離開。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 法，包括： a. 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合反 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（27 ) 應器，該第一端處設置高度高於該第二端處，該聚 縮合反應器在第一端處及第二端處之間為非線性； 及 b · 於聚縮合反應器之第一端處導入流體聚酯單體，使 得該單體流經聚縮合反應器，其中單體反應而在聚 縮合反應器内形成聚合物及聚合物自其第二端處離 開。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯聚合物之方 法，包括： a. 提供具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合反 應器，該弟一端處設置南度南於該第二端處’該聚 縮合反應器與垂直定向平面形成角度，該角度大於0 度；及 b · 於聚縮合反應器之第一端處導入流體單體，使得該 單體流經聚縮合反應器，其中單體反應而在聚縮合 反應器内形成聚酯聚合物及聚酯聚合物自其第二端 處離開。 另一具體例中，本發明有關一種製造聚酯單體之方法， 包括： a. 提供具有入口、出口及内表面之管式反應器，該入 口設置高度低於該出口；及 b. 於鄰近入口之管式反應器中添加至少一種反應物， 使得反應物流經管式反應器，其中反應物彼此反應 而在管式反應器内形成聚酯及聚酯自其出口離開。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（28 ) 另一具體例中，本發明有關一種使反應物反應成聚酯單 體之裝置，包括： a. 具有入口、出口及内表面之管式反應器，該入口設 置高度低於該出口；及 b. 連接至管式反應器至少部分内表面且鄰接至其出口 之堰。 另一具體例中，本發明有關一種使反應物反應成聚酯單 體之裝置，包括： a. 具有入口、出口及内表面之管式反應器，該入口設 置高度低於該出口；及 b. 併入管式反應器之排空機構使得橫過其内表面内之 流體自該管式反應器入口流至出口時亦流經該排空 機構，該排空機構包括底部平坦（flat-on-bottom)之 偏心漸縮管（reducer)。 另一具體例中，本發明有關一種使反應物反應成聚酯單 體之裝置，包括·· a. 具有入口、出口及内表面之管式反應器，該入口設 置高度低於該出口；及 b · 具有流入物及流出物之循環迴路，該流入物與管式 反應器鄰出口處流體相通及該流出物與管式反應物 相鄰其入口處流體相通。 另一具體例中，本發明有關一種使單體反應成聚酯聚合 物之裝置，包括： a. 具有第一端處、第二端處及内表面之聚縮合反應 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（29 ) 器’ 4弟一端處设置南度南於該第二端處，該聚縮 合反應器形成為數個連續相互連接段落，其中該單 體沿著各段落内表面自聚縮合反應器之第一端處橫 向流至第二端處，其中相鄰段落彼此形成非線性角 度；及 b ·附接至聚縮合反應器内表面之至少一個堰，其中一 個堰係鄰置各相互連接段落之接合處。 本發明提供一種用於各及每一方法具體例之裝置及與本 發明各及每一裝置有關之方法。 本發明其他優點將敘述為下列說明之一部分且部分將由 該描述顯而易見或可藉操作本發明而加以學習。本發明之 優點將可藉申請專利範圍特別指出之元素及組合之手段更 易明瞭及達到。需了解前述一般描述及下列詳細說明僅為 例舉及解釋且未用於限制本發明。 圖式簡單說明 併於本說明書且構成其一部分之附圖說明本發明數個具 體例且與該描述一起用以說明本發明理論。 圖1顯示典型聚酯反應溫度及壓力輪廓。 圖2顯示酯化或聚縮合管式反應器之一具體例。聚縮合管 式反應器模式中，該流入物及流出物係相反（i 1為流入物及 1 2為流出物）。 圖3顯示本發明典型管式反應器裝設成本之裝設成本對公 稱管式直徑（吋）之圖。 圖4顯示本發明一具體例，其中發生水平控制之酯交換或 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 561165 A7 B7 五、發明説明（30 ) 酯化反應器頂端經由堰進入聚縮合反應器。 圖5顯示本發明一具體例，其中既有聚酯製造工廠經一或 多個管式反應器修正。 圖6顯示本發明具體例，其中利用數個平行之酯化及聚縮 合管式反應器之較大設備以及於一系統内製造數種產物。 圖7 a-g顯示酯化及聚縮合方法兩者之蒸氣解開作用之各 種具體例β 圖8顯示聚縮合蒸氣解開之具體例。 圖9顯示利用堰及堰之降低直徑管式流動轉換器系統下游 於聚縮合區域中之成層混合之具體例。 圖1 0顯示使用不同非線性構形改變酿化或酯交換反應器 壓力輪廓之各種具體例。此圖式以側視圖表示，顯示酯化 或酯交換反應器管路間各轉折間之垂直置換。 圖11為對應於圖1〇該等構形之壓力輪廓之作圖。 圖12a及12b顯示方法中添加物位置之不同方面。 圖13a及13b顯示其中藉使用循環迴路消除糊膏槽之兩種 不同具體例。 圖1 4顯示其中消除熱傳導介質次迴路泵之具體例。 圖1 5 a顯示典型之習知技藝混合及進料系統。 圖1 5 b顯示本發明用於混合及進料系統之具體例，其消除 各種槽及其他控制裝置及單元操作。 圖1 6顯示其中使用改變低及高壓構形用於酯交換或聚縮 合管式反應器之本發明具體例。 圖1 7 a及b顯示使酯化之管式反應器及聚縮合系統之管式 -33- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165
反應器整合化之低成本聚酯設備設計之本發明兩具體例。 圖18顯示聚縮合管式反應器製程之一具體例。圖8為元件 1331爆炸視圖及圖9為元素142之爆炸視圖。 圖1 9為其中蒸餾被吸收作用置換之具體例。 圖20a顯示水平管内兩相流動之不同流動分配。 圖20b顯示自圖2〇&之水平管中蒸氣質量流動對兩相流動 之各流動分配之關係中蒸氣質量流動對液體比例之作圖。 圖20b亦鑑定對本發明酯化及聚縮合製程之較佳流動分 配0 圖21顯示本發明對未負載轉向架之具體例，而未使用槽 使首要成本及單元操作最小，以及消除水對廢水處理。 圖22顯示組合安全淋浴、冷卻塔、切割器水及htm泵冷 卻器而使工廠中水系統最小化之本發明具體例。 圖2 3顯示減少ε G噴射及消除冷凍水系統作為本發明具體 例之整合真空系統。 圖2 4顯不用於本發明方法一具體例之酯化及聚縮合之兩 相分配’其中使用管式反應器製造PET均聚物。 發明詳細說明 本發明可藉參考下列本發明較佳具體例及所包含之實例 之詳細描述及參考圖式及其前述及下列說明而更顯而易 見。 揭示及描述本發明化合物、組合物、物件、裝置及/或方 法之前，需了解本發明未限於特定合成方法、特定製糕、 或特定裝置，因此當然為可變。亦需了解本文所用之名詞 裝
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僅為描述特別具體例之 此說明書及下列申請 之數種名詞： 目的而不用以限制。 專利範圍中，需參考 具有下列定義 說明書及中請專利範圍中所用之單數名詞…及 含複數參考對象，除非說明書中 ，匕 ^ ㈢〒月白顯不。因此例如一管 式反應器匕ό 一或多個管式反應器。 反為可表示為，，約"一特定值及/或至"約”另一特定值。+ 表示此範圍時’另_具體例包含一特定值及/或至另一特： 值。類似地’當值表示為約略值時’使用字前之"約"，將 了解該特定值形成另-具體例。（了解各範圍終點有關其 他終點及獨立之其他終點均為有意義。 ”視情況”意指該實質描述之事件或環境可或不會發生， 及該描述包含其中發生該事件或環境之例及其中不發生之 例。例如，該名詞”視情況加熱”意指材料可或不加熱且此 名d包含加熱及未加熱兩者。 殘基代表為特定反應圖或隨後配方中化學物種之所得產 物或化學產物之物質，無關該物質是否確實自化學物種獲 得。因此，聚酯中乙二醇殘基代表聚酯中之一或多個 -OCHzCt^O -重複單元，無關乙二醇是否用於製備該聚 醋。類似地，聚酯中癸二酸殘基代表聚酯中一或多個 •CO(CH2)8CO-基團，無關該殘基是否藉由癸二酸或其酯反 應而得聚酿。 本文所用之預聚物反應器為第一聚縮合反應器，典型上 在抽真空條件下且自1-5之進料長度使聚合物鏈長度生長至 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165
4-30之出口長度。該預聚物反應器一般對所有聚酯具有相 同功旎，但有些聚酯具有短如1〇至3〇之標的鏈長度。就該 等短標的鏈長度產物而言，不需要精製反應器（如後文定 義），由於該預聚物反應器將提供終產物之故。精製反應器 為至少熔融相聚縮合反應器，典型上在真空條件下，及使 聚合物鏈生長至所需產物鏈長度。 本文所用之與聚酯加工有關之”習知，，製程或裝置代表非 官式反應器或製程，但未限於例如連續攪拌槽反應器 (CSTR)製程或裝置，或反應性蒸餾氣提塔或精餾管柱製程 或裝置，或含内部構件、螺旋或捏合反應器之槽。習知聚 縮合製程中所用之典型CSTR反應器為擦拭或薄膜反應器。 現將參考本發明較佳具體例詳細說明，各實例說明於附 圖中。任何圖式中，相同參考編號於全圖式中代表相同或 相似零件。 本發明包括使反應物轉化成聚酯之裝置及方法。更特定 舌之，一具體例中，第一步驟中，本發明使起始物（亦稱原 料或反應物）反應成單體（亦代表聚酯單體）及接著於第二步 驟中，本發明使單體反應成寡聚物（亦稱聚酯寡聚物或預聚 物）及接著反應成最終聚酯（亦稱為聚合物或聚酯聚合物）。 若具酸端基之物質饋入第一步驟，如對苯二甲酸或間苯二 甲酸，則第一步驟稱為酯化反應或反應器。若起始物具有 甲基端基，如對苯二甲酸二甲酯或間苯二甲酸二甲酯，則 第一步驟或第一反應器為酯交換步驟或反應器。簡言之， 整個說明書及申凊專利範圍中，酿化及g旨交換交互使用且 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 五、發明説明（34 ) 典型上代表酯化反應，但需了解酯化或酯交換視起始物而 定。亦需了解自酯化製程輸出者除了單體以外亦可含有寡 聚物。該聚縮合製程可為一整合製程或可次分為兩個次部 分，預聚物製程及精製製程。預聚物製程中，該輸出物包 括單體、暴聚物及聚合物，而寡聚物典型上為主要部分。 精製製程中，自製程輸出物典型上包括寡聚物及聚合物， 而輸出物主要為聚合物。酯化製程中，可具有少量聚合物 自製程泥出。同樣地，精製製程中，可具有少量單體自製 程流出。 a 第一步驟代表聚縮合製程或聚縮合反應器。此具體例 中，第一步驟或酯化反應器入口加壓側壓力約一大氣壓或 更大，及第一步驟之輸出物（其饋入第二步驟）實質上為單 體。第二步驟中，單體轉化成寡聚物，其若需要可在例如 反應器的第一壓力分離裝置如密封支管單離。若未單離， 該寡聚物又可於管式反應器中轉化成聚合物。 另一具體例中，第一步驟之入口加壓側在真空（一具體例 中基本上將預聚物反應器置於酯交換或酯化反應器上端）下 存在’及寡聚物為第一步驟之基本產物及以終產物單離或 進料入第二步驟於其中寡聚物反應形成聚合物。 本發明包含不同反應器之不同排列。一具體例中，酯化 反應器為與聚縮合反應器分開且不同之反應器。單體於酯 化反應器中產生及接著饋入聚縮合反應器中產生聚合物。 另一具體例中，預聚物反應器置於形成分開或整合單位之 醋化反應器上端，因而自組合之酯化/預聚物反應器產生寡 •37- 本紙張尺度適用中國國家標^7^見格(210 X祕) 裝 訂 561165 A7 ___ B7 五、發明説明（35 ) 聚物，其接著饋入聚縮合反應器中。本文所用之與反應器 整合組合意指使兩種反應器組合在一起因而彼此直接為流 體相通且反應器基本上在整個反應系統中彼此可區分。另 一具體例中，聚縮合反應器與酯化反應器形成整合單元。 反應物置入酯化反應器中及藉整合單元產生最終聚酯聚合 物產物。另一具體例中，預聚物反應器與酯化反應器組合 使用，可分為兩個獨立單元或整合單一單元。來自預聚物 反應器之寡聚物產物以終產物單離。此外，本發明提供用 以製造單體之酯化管式反應器。另一方面，本發明提供聚 縮合管式反應器裝置及製程。當酯化及預聚物反應器形成 整合單元，典型上在反應器間具有排出管線而使水副產物 排出，因此該排出管線作為自酉旨化反應至預聚物反應器之 轉線點。 該製程可應用於任何聚酯。此聚酯包括至少一種二幾酸 殘基及至少一種二醇殘基。更特別適宜之二羧酸包含較好 具有8至14個碳原子之芳族二羧酸、較好具有4至12個碳原 子之脂族二羧酸、或較好具有8至12個碳原子之環脂族二 羧酸。二羧酸實例包括對苯二甲酸、苯二甲酸、間笨二甲 酸、僚-2,6-二羧酸、環己烷二羧酸、環己烷二乙酸、二苯 基-4,4'二羧酸、二苯基-3,4，-二羧酸、2,2-二甲基_13_ 丙二醇、二羧酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸 二酸、其混合物等。該酸成分可藉其酯而完成，如對苯二 甲酸二甲酯。 適宜二醇包括較好具有6至20個碳原子之環脂族二醇或較 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公#) —---— 561165 A7
好具有3至20個碳原子之脂族二醇。此二醇實例包括乙二 醇（EG)、二乙二醇、三乙二醇、i，4·環己烷_二甲醇、丙 烷—1，3 -二醇、丁烷_ 1，4 -二醇、戊烷-1，5 _二醇、己烷β 1，6-二醇、新戊二醇、％甲基戊二醇气2,4)、2•甲基戊二 醇-(1，4)、2,2,4-三甲基戊、二醇-(1，3)、2-乙基己二醇· (1，3)、2,2-二乙基丙二醇-(13)、己二醇-(1，3)、n 二-(羥基乙氧基）·苯、2,2-雙（4-羥基-環己基）·丙烷、 2,4 -二羥基-1，ι，3,3·四甲基環丁烷、2,2,4,4_四甲基環丁 & 一醇、2,2 -雙- (3 -幾基乙氧基苯基）_丙燒、2,2 -雙_(4-羥基丙氧基苯基丙烷、異梨醇、氫崑、BDS-(2,2-(磺醯 基雙）4，1·伸苯氧基））雙（乙醇）、其混合物等。聚酯可自一 或多種上述類型之二醇製備。 較佳輔單體包括對苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、間苯 二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、2,6_僚二羧酸二甲酯、2,6-僚二羧酸、乙二醇、二乙二醇、L4-環己烷二甲醇（CHDM) 、1，4 -丁二醇、聚四甲二醇、反式- DmcD、苯偏三酸纤、 環己燒-1，4 -二幾酸二甲酷、僚坑-2,6 -二幾酸二甲酿、僚 、坑二甲醇、十氫僚2,6 -二叛酸、2,6 -二幾基甲基十氫傺、 氫崑、羥基苯甲酸、其混合物等。亦可包含二官能基（其中 端基不相同之A-B型）輔單體如羥基苯甲酸。 如習知製程般，輔單體可在酯化至聚縮合製程期間任何 時候添加。特定言之，有關本發明，輔單體可在包含（但不 限於）鄰近酯化反應器入口處、鄰近酯化反應出口處、酯化 反應器入口及出口之間之點、精餾迴路任何處、鄰近預聚 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561165 A7 _ B7 五、發明説明（37 ) 物反應器入口處、鄰近預聚物反應器出口處、預聚物反應 器入口及出口之間之點、鄰近聚縮合反應器入口處及聚縮 合反應入口及出口之間之點添加。 亦需了解本文所用聚酯一詞意欲包含聚酯衍生物，包含 (但不限於）聚醚酯、聚酯醯胺及聚醚酯醯胺。因此，就簡 化而言，整個說明書及申請專利範圍中，聚酯、聚醚酯、 聚酯醯胺及聚醚酯醯胺可交互使用且典型上稱為聚酯’但 需了解特定聚酯物種隨起始物而定，亦即聚酯前驅物反應 物及/或成分而定。 由本發明方法所形成之聚酯為適用於廣泛種類應用包含 包裝、膜、纖維、片材、塗層、黏著劑、模製物件等之聚 酯均聚物及共聚物。食品包裝為本發明某些聚酯之特佳用 途。一具體例中，該聚酯包括含對苯二T酸或間苯二甲 酸，較好至少約50莫耳％對苯二甲酸之二羧酸成分，且有 些具體例中，較好為至少約75莫耳％對苯二甲酸及含至少 一種選自乙二醇、環己烷二甲醇、二乙二醇、丁二醇及其 混合物之二醇之二醇成分。聚酯又可包括量達約50莫耳％ 之一或多種不同二羧酸及或達約50莫耳％之一或多種二醇 之輔單體殘基，分別以1〇〇莫耳％二羧酸及1〇〇莫耳％二醇 為準。某些具體例中，二羧酸成分、二醇成分或各達約25 莫耳％或達約15莫耳％之輔單體改質較佳。一具體例中， 二羧酸成分包括芳族二羧酸、二羧酸之酯、二羧酸之酸酐 及其混合物。 一具體例中，反應物包括對苯二甲酸及乙二醇。另一具 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 _____B7 五、發明説明（38 ) 體例中，反應物包括對苯二甲酸二甲酯及乙二醇。又另一 具體例中，反應物包括對苯二甲酸、乙二醇及CHDM。 較佳之聚酯包含（但不限於）聚對苯二甲故乙一醇酉旨 (PET)、PETG (以CHDM輔單體改質之PET)、PBT、全芳 族或液晶聚酯、生物可降解聚酯如包括丁二醇、對苯二甲 酸及己二酸殘基之聚酯之均聚物及共聚物、聚（環己烷-對 苯二甲酸二甲二醇酯）均聚物及共聚物、CHDM及環己烷二 羧酸或環己烷二羧酸二甲酯之共聚物及其混合物。一具體 例中，該聚酯為由PTA與EG反應所製得之PET。另一具體 例中，聚酯為由PTA、EG及CHDM所製得之PETG。一具 體例中，反應物不包括酸酐。一具體例中，聚酯不為聚碳 酸酯或PBT ("聚對苯二甲酸丁二醇酯’’）、或由苯二甲酸酐 或馬來酸酐所製得之聚酯β 本發明管式反應器製程亦可用於酯化、聚縮合或兩者’ 用於使對苯二甲酸酯化、氫化及聚合而形成PET (或若亦添 加CHDM則為PETG)之製程，如揭示於2000年8月29曰申請 之US申請號60/228,695，及2001年3月20日申請之US申請 號09/812,581，其均併於本文供參考。 本發明之聚酯亦可含有少量三官能基或四官能基輔單體 如苯偏三酸酐、三羥甲基丙烷、苯均四酸酐、季戊四醇、 或本技藝所知形成多元酸或多元醇之其他聚酯。亦可使用 交聯或分支劑。此外，雖然非必要，若需要可使用一般用 於聚酯之添加物。此添加物包含（但不限於）一或多種觸 媒、著色劑、色料、顏料、碳黑 '玻璃纖維、填料、衝擊 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 561165 A7 ______ B7 五、發明説明（39 ) 改質劑、抗氧化劑、穩定劑、火焰阻滯劑、再加熱助劑、 乙駿降低劑、氧清除化合物、U V吸收化合物、障壁改良添 加物如板狀顆粒、黑氧化鐵等。 當使用對苯二甲酸作為反應物之一時，典型上使用純化 對苯二甲酸（PTA)作為反應物而非未純化之對苯二甲酸 (TPA)或粗製TPA(CTA)，但TPA及/或CTA可使用於本發 明。 本發明方法有關熔融聚合，亦即，本發明方法為熔融 相’其中反應物成流體態。此需與習知技藝某些聚酯製程 之固相聚縮合反應相反。本發明之管式反應器方法因此適 用流體製程。本發明聚醋聚縮合方法亦需可與其他聚合物 製程區別，例如一般需要第二或甚至更多溶劑之乳液鹼聚 合反應，而聚酯縮合反應則不需要，及與聚縮合之例中未 必為兩-步驟之埽烴聚合反應可區別。 本發明方法可在酯化或聚縮合製程出口達成完成或實質 上完成酯化反應。更詳言之，本發明方法於各種方面可達 至少80%完成率、至少85%完成率、至少90%完成率、至少 95%芫成率、至少97.5%完成率、至少99%完成率、至少 99.5%完成率、至少99.9%完成率，其中完成率為慣用於本 技勢中之名詞而意指1〇〇減去剩餘酸端基除以非酸端基之莫 耳百分比。 解決本發明中，第一步驟較好於管式反應器中發生。亦 較好在第一步驟之後進行之第二步驟於相同或不同第二管 式反應器中發生。然而，如熟知本技藝可了解，酯化步驟 -42-
561165 五、發明説明（ A7 B7
可使用習知之先前製程進行且接著聚縮合步驟可於本發明 管式反應器中進行。類似地，酯化步驟可使用本發明之管 式反應器進行及聚縮合步驟可使用習知製程進行。依據本 發明，第一及第二步驟至少一步驟係在管式反應器中進 行。 本文所用之主要管式反應器裝置為本技藝悉知，且為置 於習知反應器中之典型標準管式反應器。更通常，本文之 管式反應器典型為軸向伸長實質上圓筒型之裝置，但若對 本發明目的無害，則形狀可變，如方形或長方形。本文某 些方面，管式反應器可簡單為中空或空管或實質上中空或 空管。本文所用中空或空管代表不具有額外裝置或内部構 件之管子，特別是無内部構件供混合、傳送或加熱反應器 或排空流體，如攪動器、靜混合元件、控制流體流動輪廓 之protruberences或混合、填充、刮除、旋轉碟例如擦拭模 或薄膜反應器所用者、調節板、盤、下導管、螺旋、或加 熱或冷卻線圈，其可見於習知反應器及有些管式反應器。 本文所用之中空或空管為串聯供放置流動測量裝置如噴嘴 或流動控制裝置如控制閥或堰。本發明一方面，該管子具 有平滑内表面。本發明之管式反應器在管子内部不需要表 面積增加元件亦不需要如習知技藝之有些管式反應器所用 之膜型成促進劑。 就本發明第一及/或第二步驟所用之管式反應器而言，選 擇該因素之標準一般為已知且類似於建立本技藝習知反應 器所考慮之標準。例如，設計者可考慮所需容積、品質、 -43- 本紙張尺度適財S 8家標準(CNS) A4規格(2ι()χ撕公爱)
裝 訂
線 攪動作用、熱傳導面積及解開作用之標準。設計者亦可考 慮由習知反應器操作及設計所決定之資訊，如反應器作用 體積、熱傳導面積、液體表面積、蒸氣管流速度、反應器 蒸氣速度、製程流進及流出反應器之速率、及熱傳導介質 流速。更詳言之，設計者可自既有反應器、反應設計模 式、工程計算或設計標準其他來源決定反應器體積。反應 器各區域所需之各管子長度1可使用反應器體積^及下列程 式計算： l = Vr/(7rr2)，其中r為管子半徑。 各區域所需之表面積可如下計算： A = 2*l*SQRT(r2_(卜h)2)， 其中h為管中液體高度及其中^大於h。 該等计算可自各反應區域反覆進行，考慮熱傳導面積、 蒸氣速度（取標準反應器中蒸氣流動為垂直於管式反應器中 典型上為水平）及製程流速。此方式中，可決定各管子直徑 長度。需明瞭並非所有管子直徑將符合所有反應管條件之 需求。圖3包含該計算之實例。太小之管子尺寸可產生泡沫 問題’該泡沫不會破裂因而太大管子尺寸可引起通過流體 高度之大壓差。此反應器並未限制於該等設計標準，因為 其他因素可引起非最佳成本設計如物質利用性或反應器面 積之次最適化。某些方面中，管子尺寸為2吋至24吋，較好 6吋至16吋，更好12至16吋。 反應條件（溫度、壓力、流速等）及饋入反應器之物質（反 應物、共反應物、輔單體、添加物、觸媒等）可為習知技藝 -44- 561165 五、發明説明（42 ) A7 B7
聚酯反應一般所見，但本發明方法甚至可比本技藝所用者 更廣之操作條件。亦即，本發明中使用管式反應器未必改 變反應條件及饋入反應器之物質。然而，反應條件可不同 且事實上藉本發明管式反應器系統加以改良。某些具體例 中，管式反應器條件比習知技藝反應器條件更改良，可增 進性能，如較高產物純度（如較低DEG雜質）或改良之色 澤。 熟知本技藝者可依據習知技藝製造聚酯方法之起始點而 決足此參數。一方面，習知技藝之操作條件為反應器溫度 20- 400 C ’較好高於反應器串聯中任何既定點之流體熔 點，壓力自全真空至500 psig，駐留時間達約8小時，及莫 耳比例自1·005:1至6.00·· 1，係依據二醇殘基對二羧酸殘基 之莫耳比為準，而酸殘基可依據酯為準及二醇殘基可依據 二醇為準。該等條件或其他習知技藝操作條件可僅依例行 知識，經修飾及對本發明管式反應器最適化。 除了此一般概觀以外，特定酯化及聚縮合反應管式反應 器製程及裝置之考量及歸因更詳述如後以及某些其他發明 與本發明之管式反應器系統有關或不同。 酯化步騾 有關下列”酯化反應步驟”所討論者包含所有次段落（壓力 輪廓、加熱等），除非特別相反指明，本發明此段落所討論 之製程及裝置同樣可應用且可用於聚縮合反應製程及裝 置。 如上述，一具體例中，第一步驟包含使用管式反應器而 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)
装 訂
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使起始物反應形成單體。圖2所示之一具體例中，管式反應 态10具有入口12、出口 η、外表面及内表面。一方面管 子《内表面截面為圓形、方形或長方形，特別是圓形，因 而可形成内直徑。 就酉旨化及聚縮合管式反應器兩者而言，管式反應器較好 由與流經内表面之物質不具反應性之物質所形成，包含例 如鋼、鐵、合金、鈦、哈斯特鎳合金、不銹鋼、碳鋼、 m n、辞或其組合。構 成之其他物質包含（但不限於）玻璃、陶瓷、襯裡管、及塑 膠如丙埽晴.丁二烯-苯乙烯（ABS)、聚丁埽（PB)、聚乙埽 (PE)、聚氯乙烯（PVC)、氣化PVC(CPVC)、聚丙婦（pp)、 纖維玻璃、鐵伏龍、及強化環氧樹脂。不銹鋼、哈斯特鎳 合金及鈦由於其性質、供應性及價格而普遍使用。就酯交 換及聚縮合反應兩者而言，管子亦可使用催化物質。 使用上，反應物一般添加至鄰近或靠近入口（與入口距離 比與出口距離進）或鄰接入口（恰相鄰或在入口）處之管式反 應器中。至於流經管式反應器之反應物，該反應物彼此反 應而在管内形成單體因此所形成之單體自出口流出。然 而，未必所有反應物須反應成單體而自入口橫過出口（亦即 有些反應物尚未反應成單體及流出出口）而仍落於本發明反 範圍内。此外有些單體可反應形成寡聚物且仍落於本發明 範圍内。添加或注射鄰近或相鄰管式反應器入口之反應物 可為液體、氣體、固體或漿液或其他相混合物。 液態反應物最易添加（如E G及MTD)因為反應物可獨立直 _-46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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k 561165 A7 B7 五、發明説明（44 ) 接策入管式反應器入口或入口上游或下游任何位置。一特 定設計中，一反應物可經由管式反應器入口添加及另一反 應物在入口上游添加。又另一特定具體例中，一或多種反 應物可經由入口添加及另一反應物可沿著管式反應器入口 及出口間長度之一或多個位置添加。 當反應物為流體時，可使用泵而在高於大氣壓之壓力下 排出反應物，典型上鄰接管式反應器入口處。更詳言之， 泵可在足以使物質橫過管式反應器且自出口流出之壓力下 排放反應物，其包含克服摩擦力或損失、位能改變（仰角頭） 及阻抗物質流經反應器之其他力道。泵可為本技藝悉知之 任何泵，其非限制性實例包含離心泵，包含串聯垂直離心 泵；正向置換之泵；動力（活塞）；螺旋（雙螺旋、單螺旋、 定時及非定時）；旋轉（齒輪、多旋轉螺旋、圓周活塞、 lore、旋轉閥或可撓元件）；喷射（導出單嘴嘴或多嘴嘴）； 或肘管泵。反應物可分別或預先混合及一起泵入。 流體反應物易於泵入（單獨或一起混合），但固體反應物 更具問題。如下列詳細討論者，固體反應物可使用糊膏 泵、混合槽、單一混合及進料系統、與糊膏槽整合型之循 環迴路或該等裝置及方法之組合而添加。溶解液體中存在 之任何固體及提供氣體/液體混合而驅動酯化反應需要適當 混合。較好，氣體/液體混合物在自旨化反應器中為氣泡或泡 沫。 壓力輪廓 較佳具體例中，在相鄰入口處之管式反應器内表面之反 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 發明説明 應物壓力南於或大於相鄰出口之内表面之單體及/或反應物 壓力。為了達到此壓差，管式反應器入口較妤高度置於低 於出口處（如圖2所示）因此大部分由含於管式反應器内表面 之流體產生之流體靜壓力而使壓差升高。亦即，下游及上 游位置間存在流體靜壓力因此流體向上流經管式反應器， 壓力下降。流體壓力為液體密度（溫度及組成）、孔隙分率 (添加之反應物、溫度、產生之反應副產物、自反應器移除 I氣體量）、管式反應器中兩點間之高度或高度差及因為於 管中/瓦動之壓降（流速、黏度、管子直徑）之函數。 酉曰化官狀反應益亦可作成不同形狀。例如，一設計中（未 不出），管式反應器在入口及出口間實質上為直線因而管式 反應器軸向伸長。另一具體例中，管式反應器實質上非直 線。另一具體例中’管式反應器具有交替之直線及非直線 段落。 該管式反應器實質上為垂直、水平或可為兩點間任何角 度。管式反應器定向可在垂直平面形成任何角度，自〇。 (垂直，亦即對地面或基礎垂直）至90。（水平或與水平面平 行）。各種方面中，管式反應器對垂直平面可為〇。 、1〇。 、20。、45。、60。、75。、85。、89。或 90。。管式反 應器與垂直平面之定向角度隨許多條件而定，特別是欲製 得之產物及所需壓力輪廓而定。例如就PET製造而言，若 使用對苯二甲酸，則水平定向較佳，而若使用DMT製程， 則垂直定向較佳。就PETG而言，垂直定向較佳。 各種具體例中’酯化管式反應器可具有垂直構形。此垂 -48 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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線 561165 五、發明説明（46 ) 直構形之各種具體例中’管式反應器之入口可位於低於出 口至少20、50、75、80、90或1〇〇垂直忖。其他具體例中， 入口可位於低於出口 20至200、50至200、50至175、90至 150、或1〇〇至14〇垂直吋。 另一均等變化設計包含在入口及出口間非直線之管式反 應器。一此設計示於圖2,其中管式反應器由前視圖觀看為 S字型。非直線管式反應器之其他輪廓包含（但不限於）雙 捻；捲繞；纏繞；線圈；扭曲；冠狀（以曲線移動）；迴旋 狀；歪曲；曲折；彎曲；迁迴；及/或迷陣之設計。 另一設計中，管式反應器自入口前進至出口為非直線、 水平進行及接著垂直前進至與另一非直線水平進行之另一 水平，且此方法可重複至所需任何高度（及寬度/長度）。此 可產生具有層狀非直線、水平進行之包裝設計。 另一具體例中，酯化（或聚縮合）反應器可為上下垂直站 立之系列。特定言之，酯化反應器（或聚縮合反應）可相當 於圖2但旋轉90° 。亦即，參考圖16，起始物在12泵入且向 上垂直進行且接著以另一圖形垂直向下。此設計可使進料 在加壓下進入，接著漸至低壓，及接著回至高壓，隨後交 替升壓及降壓：。蒸氣可在低廢區域移除。流出物在1丄流 出。 該等非直線設計中，管式反應器較好包含數個置於入口 及出口間之肘管。該肘管普遍形成45或90度角，但亦可為 其他角度。各肘管改變管式反應器内流動方向，因為反應 物及/或單體橫通過該肘管。流動方向可相對於靜止水平面 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7
(如建立底面）而改變，或相對於靜止水平及垂直面兩者而 改變。當反應物及單體流經該肘管時，與管式反應器之直 線段落相較可發生更多混合。 亦可设計官式反應器而獲得所需壓力。如本技藝悉知 者，當反應物及/或單體為液態，則液體沿著水平定向之管 式反應器部分流動時，液體壓力實質上恆定。亦即沿著管 式反應器之水平段落並無流體靜壓力差異，但發生摩擦損 失，因液體向下游流動可改變管式反應器水平段落之壓 力。相反地，液體壓力再速率增加時降低，因管式反應器 部分更垂直向下游流動定向。 現參考圖10及11，該等工程理論可用於本發明具體力而 產生流經管式反應器之反應物及/或單體之所需壓力輪廓。 圖11之輪廓21-25相當於圖10視圖21-25。管子構形改變將 改變壓力輪廓。圖1〇及]^在理論上為正確，但實際上，沿 著水平管之壓降將僅隨沿著管子長度之摩擦壓降而降低。 僅水平官之垂直尺寸將於管式反應器中引起顯著之較低壓 力，因而在直立或垂直定向段落中發生主要壓降。據此’ 顯示壓力對時間長短之圖U實際上發生波動而非所示之單 原子方式。假設了解此簡化圖，將描述各構形。圖1〇之視 圖21為一系列等距管’其導致假設相等流體密度及孔隙摩 擦之反應器中之線性壓降。視圖22顯示再開始具有較小壓 降及在上面四個間隔之反應器段落較大壓降之管式反應 器。圖10之視圖23所示之管式反應器具有大的初壓降，係 由增加垂直段落所引起，及在反應器最後4個段落具有較小 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 561165 A7 五、發明説明（48 壓降。視圖24顯示具有各具小壓降之4個區域及各區域間有 大壓降。視圖25設計可使反應器壓力逐步降低。如所示， 視圖21至25之壓力輪廓圖示於圖u之輪廓21·25。需了解本 文所述構形僅為說明。許多其他構形可依據本文所述理論 設計。 另一具體射，亦包含人口正視高度與出口相同者（亦即 管式反應器實質上水平）因而依據因物質沿著管式反應器内 表面而發生之摩擦損失使入口壓力將大於出口。入口及出 口間之壓差不會大如具有入口正視高度高於出口之具體 例。雖然至少所需之設計，但亦屬本發明範圍者為使管式 反應器定向而使入口位置高度高於出口。 酯化反應益頂端壓力需為抽真空而流體隨該抽真空而向 下流動。一方面，真空段落前，可使用排出口而移除大量 水。此具體例中，聚縮合反應器第一部份可置於酯化反應 器上端。此可使設備較小，而聚縮合製程/裝置部分位於酯 化反應側。另一具體例中，亦可於工廠中消除最長之垂直 管式閘門。此外，另一方面，排出口之後可於反應器中串 聯熱交換器。 加熱 反應物加熱可增加反應速率而加速形成單體及聚縮合。 據此，本發明另一非必要特徵為包含使通過管式反應器之 反應物及/或單體加熱之手段。再者，沿著管式反應器内表 面使物質加熱至沸騰可藉（1}在沿著管式反應器流動之該沸 騰及周圍液體（或固體）所形成之氣體/蒸氣間產生浮力差異 -51 -
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線 561165 A7 B7 五、發明説明（49 ) 及（2)藉管式反應器内表面間之摩擦力及與内表面接觸之物 質所產生之邊際層破裂而增加混合。各種方面中，酯化製 程、聚縮合製程或酯化及聚縮合製程兩者中之至少有些流 體加熱至沸騰而提供有效混合。另一方面，至少有些流體 可藉其他方式沸騰，如降低系統壓力或添加具有比欲沸騰 之流體更高蒸氣壓之成分。如本技藝悉知者，對核化沸騰 發生最高之熱傳導速率（亦即產生個別氣泡或氣泡管柱）， 但其他類型之沸騰亦可。 下列圖提供本發明可使用之例舉成分沸點。當然可使用 下表所列以外之其他成分： 成分 沸點溫度rc) 乙酸 118.5 己二酸 330分解 間苯二甲酸(IPA) 昇華 磷酸 213 對苯二甲酸 301.4 甲醇 64.5 1-丁醇 117.8 異丙醇 82.5 異丙醇鈦 82.5 二氧化鈦 73000 苯偏三酸酐 390 乙酸鋅 100損失水接著昇華 氧化銻 1100 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（50 ) 乙酸結四水合物 140 1,4-環己烷二羧酸二甲酯 265 間苯二甲酸二甲酯 282 對苯二甲酸二甲酯(DMT) 288 丁二醇 230 環己烷二甲醇(CHDM) 284-288 二乙二醇(D EG) 245 乙二醇(EG) 197 三乙二醇 290 管式反應器之加熱手段可有數種方式。該管式反應器可 藉各種介質經由各種表面而加熱。更好，本發明包含熱傳 導介質（” HTM ")，其沿著管式反應器入口及出口間至少部 分之管式反應器部分外表面熱相通。該熱傳導介質可外切 外表面之整個外直徑及實質上延伸管式反應器之全長。熱 亦可藉插入熱交換器而加入或藉添加熱態或蒸氣態之反應 物而加入。一方面，於PET或PETG製程中，乙二醇及/或 CHDM可以熱態或蒸氣態添加。或者，可使用導入熱或微 波加熱。 熱交換器可用於反應物進料管線而使反應物加熱或汽 化。熱交換器亦可在管式反應器中間使用，其中管式反應 器具不同段落及自一段落流出之各流出物經由熱交換器饋 入而加熱反應物及/或單體單元。管式反應器中間之此熱交 換器在利用管式反應器之未夾套管子時特別可用。熱交換 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 _________ B7 五、發明説明（51 ) 器可為反應器串聯之低成本成分，視夾套之管裝設成本對 熱交換器裝設成本而定。典型上，酯化及早期聚縮合反應 中’流體溫度控制駐留時間，因此熱輸入可為設計限制因 素而非反應動力學。因此，為了使體積及成本最小，快速 加熱可增進该製程。熱交換器可插在沿著長度之任何位置 如入口及出口中間或鄰接或相鄰酯化反應器、聚縮合反應 器或循環迴路之入口或出口處、或反應器任兩點間（酯化反 應器、聚縮合反應器之間或酯化反應及聚縮合反應器之 間）、相鄰或鄰接任何酯化或聚縮合反應器之入口及出口、 或鄰近或相鄰或在任何垂直管式閘門内。較好，熱交換器 位於各反應器段落之開始處，於該處壓力改變，因汽化使 流體冷卻。因此，如後文所述，將熱交換器插入鄰近或相 鄰垂直管式閘門處較有利。若酯化反應中使用未夾套形管 子’低成本選擇為在酯化製程開始時使用熱交換器，及沿 著反應器長度亦利用額外熱交換器而使溫度回升及副產物 汽化。一方面，該熱交換器可在酯化製程開始前緊靠在一 起及隨後分開，而副產物汽化量大於酯化開始時。 熱傳導介質一實例包括捲繞在管式反應器外表面之數個 電加熱元件。亦包含使用外圍該外表面之夾套管子，其中 該夾套管子具有比反應器外表面大之内表面而在其間形成 環狀空間。該熱傳導介質（包含藉液體、蒸汽、蒸氣、超加 熱水、壓縮氣體、冷凝蒸汽氣體、傳遞固體、電仿形器、 電加熱成分或其組合）接著可置於環狀空間内。就使用流體 熱傳導介質（亦即液體、蒸汽或蒸氣）而言，該環狀空間需 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210X 297公釐) 561165 A7 __ ___ B7 五、發明説明（52 ) 在側方向為緊密不滲漏因此流體在入口及出口間縱向流 動。更詳言之’此具體例中較好使用流體熱傳導介質而環 狀空間内之流體流動方向為對物質流經管式反應器之方向 相反（亦即熱傳導介質自出口流經入口，因反應物及單體自 入口流向出口），但亦可使用同流HTM流動路徑。 依據熱傳導介質流速，設計者需確使製程管子及夾套管 子間環狀空間内之熱傳導介質速度為良好管式設計之適當 速度。就本申請案而言，自約4至約1 8忖/秒直線速度之速 度一般認為為適當者。若速度太高，則夾套管直徑需增 加0 亦包含熱傳導介質亦可在内管内流動或放置在該内管及 製程 >瓦體位於内管外表面及外管内表面間之環狀空間。此 設計可降低製程管子之表面積及需要較大外管，但就某些 熱傳導介質如高壓介質可能有利。在製程流體内部及外部 兩者可以HTM加入更多面積，而中間環狀空間則以製程流 體加入更多面積。 若於反應器段落中需要熱傳導，則表面積對製程體積比 例需增加。此可藉使用較小直徑製程管子完成。較小製程 管子將增加製程直線速度，但只要流速不會高至引起管子 腐触及不為管式反應器之解開段落，則均可接受。該等較 高表面積區域將影響管式反應器成本。若製程流速太高， 則使用數個平行管。 除氣 當自入口流向出口時，反應物、單體、寡聚物、聚合物 -55-
561165 A7 ____ B7 五、發明説明（58 ) 之管子上半部之堰38加以增強（逆轉之堰）。 至於自排放機制内之溶液逸出之氣體及蒸汽，必須移 除。結果’排放機制較好又包括摘合至排放機制之直立除 氣直iL管。該除氣站立管具有與排放機制流體相通之接收 端及位置高度高於入口端之反側排放端。雖然欲包含確實 之具體例’但較好除氣直立管在接收端及排放端之間為非 直線。 一具體例中，該排放口又包括耦合至該排放口之直立除 氣直立管’其中該除氣直立管具有與排放口流體相通之接 收端及位置垂直高於入口端之反側排放端；及其中除氣直 立管在接收端及其排放端之間之縱向方向為非線性延伸， 及其中除氣直立管係由三個各彼此流體相通之連續段落、 相鄰該接收端及自排出口實質垂直延伸之第一段落、搞合 至第一段落且以相對於第一段落正視圖某角度定向之第二 段落、及耦合至第二段落且以相對於第二段落正視圖某角 度定向之第三段落所構成，因而第三段落實質上為水平。 一方面，該排出口為耦合至第三段落垂直管之第一段落垂 直管而第二段落管以〇或90度以外之任何角度連接該垂直 及水平管，較好45度角。各種方面，有關實質上垂直之第 一段落包含第一段落以相對於垂直面為約0至約6 0度、相 對於垂直面為約〇至約5 0度、相對於垂直面為約0至約4 5 度、相對於垂直面為約0至約3 0度 '相對於垂直面為約〇至 約15度、或約〇度（垂直）至垂直平面之角度定向；第二段 落以對垂直面為約5至約8 5度、約1 5至约7 5度、約3 0至約 -61 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（59 ) 60度、或約45度之角度定向；有關實質上水平之第三段落 包含相對於水平面自約4 5至約〇度正或負之角度、約3 0至 約0度之正或負、約1 5至約0度之正或負、約5至約0度之正 或負或約0度定向。有關第三段落之正或負意指第一及第二 段落典型上以相對於垂直之角度放置因而流經其内之蒸汽 或氣體流體以向上方向前進（而液體最初向上前進但接著完 全解開後於向下方向移動而回至製程），而第三段落可於向 上、水平或向下定向方向定向。另一方面，第一段落係相 對於垂直平面約〇至約6〇度角度定向，該第二段落係以相 對於垂直平面約5至約85度角度定向，及第三段落係相對 於水平平面約〇至約4 5度角定向。另一方面，第一段落係 以相對於垂直平面〇度角度定向，第二段落係相對於垂直平 面為45度角定向，及第三段落係相對於水平面〇度角定 向。較好，第一段落以相對於第二段落約45度角定向，及 第三段落以相對於第二段落約45度角定向。較好，第三段 落與製程管線同流（co_current)其如圖7g所示般流體相通， 若圖7g之裝置直接置於或換位至圖7a_7fi，其中出口 33 與入口 34連接，或如圖8所示（假設元件137在tee36*i39 之相同視圖平面上然而，該第三段落可為逆流或甚至在 同流及逆流間之點。逆流可提供更有效之解開但存在有設 備舖設之缺點。因，匕，除氣直立管自第一至第二段落產生 非線性路徑接著自第二段落至第三段落產生另一非線性路 。另-方面，第三段隸置為相搿於水平約A度角，於 第三段落中產生向下流動，1就此方面，較好第三段落以 -62-
裝 訂
線 561165 A7 B7 60 ) 五、發明説明（ 對第二段落90度角定向，其較好對垂直平面為45度定向。 該排出口為極低成本構形而可進行解開功能，在排出口之 主要管子設計中並無移動零件，及排出口可僅為空管。 如圖7g及圖8所示，除氣直立管之較佳具體例係由彼此流 體相通之三個連續段落所形成：相鄰接收端及實質上自排 放機制垂直延伸之第一段落；耦合至第一段落及相對第一 段落正視圖約45度角定向之第二段落；及耦合至第二段落 及相對第二段落正視圖約45度角定向之第三段落因而第三 段落實質上水平定向。 一般特徵為直立管垂直定向及排放機制水平定向，其可 自入口至出口產生非線性路徑且因而使氣體逸出而液體亦 不自直立管流出。參考圖7g或圖8，該排放機制排列亦可應 用至酯化製程，該管子長度136及145經調整直至自元件 144(或圖7g之入口 34)至元件137之直線路徑為不可能。因 此，在入口 34及出口 35之間不存在直線路徑。此非線性引 起蒸汽中所有或大部分液體滴落而侵害排放管之有些表 面。因此，圖7a-7f顯示6個不同蒸汽解開排列，圖7d、7e 及7 f之具體例最佳，因其不具有對排放操作不利之低污 點。圖7a-7f各具體例、圖7g之具體例中，氣體/蒸汽入口 34放置成與圖7a-7f之排放”塑膠作”36之出口 33流體相通因 而蒸汽首先經由圖7 g之垂直段落前進接著經過對角段落接 著經過水平段落及自出口 35離開。 亦較好包含於除氣直立管内之流動控制裝置以控制流經 之流體。該流動控制裝置可為例如孔口；節流閥；控φ】 -63- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 装 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（61 ) 閥；手動閥；降低之管子段落；出口壓力控制；噴嘴；及/ 或流經液體之氣泡頭。 該流動控制裝置較好在管式反應器流經之距離產生約 90%蒸汽同時維持10%仍為液體。此約90/10百分比比例確 使液體不通過氣體管線及於管式反應器中維持約10%氣體 供混合。移除之氣體量無法達最大之100%，因為液體將與 氣體流入直立管。 除氣直立管之排放端典型上與蒸餾系統流體相通於其中 蒸汽流動或排空。亦可能使蒸汽排放至周圍。除氣直立管 之排放端壓力在排放端與蒸餾系統相通時可加以控制，而 當排放至周圍時，排放端將為一大氣壓。 熟知本技藝者將了解蒸汽移除效率可藉增加相鄰排放機 制及在之前增加管式反應器内徑而使液體表面積最大化及 使管子直徑之一半面積之蒸汽速度最小《若鄰近解開之管 子中速度太高，則管子直徑可如例如圖7d所示般擴大。有 些具體例中，擴大之段落較好具有偏心之底面平坦減徑管 而避免於反應器中形成凹處。該等凹處可降低反應面積， 因而降低容積，且製程期間無法輕易排出。圖7d及7f之構 形無法捕捉液體且在設備關閉時完全排出。該排放機制可 為相同尺寸；直徑比其所附接之管線小或大。一方面，排 放管為尺寸大於欲排放之管子之至少一種直立管，另一方 面，為欲排放之管子尺寸之2倍。由於本文設計之管式反應 器之典型最適管子尺寸為正常可供應之最大管子尺寸且因 此對排放管比欲排放之管子大並不實用，降低速度之數個 -64- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7__ 五、發明説明（62 ) 排放管可使用作為另一設計如圖7f所示。 若需要額外表面積，則可在相同升度裝設其他管子，其 中該額外管子彼此平行及均包含排放機制（例如參見圖 7f)。此系列平行管及排放機制對氣體自反應物及單體解開 而言提供額外面積。 熟知本技藝者將了解在管式反應器中不需要移除氣體而 維持反應，但氣體移除可藉移除限制物種而增進反應速 率。該氣體移除亦可降低孔隙分率而使最終反應器體積較 小。 熟知本技藝者將了解於管式反應器入口及出口間可使用 數個排放機制。例如一具體例中，酯化或聚縮合反應器具 有第一段落及第二段落之至少兩個段落，及其中聚縮合反 應器中壓力降低，該降低步驟包括併入聚縮合反應器中之 至少兩個除氣機制，因而流經其内表面之聚縮合流體當自 聚縮合反應器之第一端處流向第二端處時可藉兩個個別除 氣機制而依序流動，且其中該兩個除氣機制分別位於聚縮 合反應器第一及第二段落。一方面，酯化或聚縮合反應器 之第一及第二段落彼此維持不同壓力。另一具體例中，酯 化或聚縮合管式反應器包含上端段落、中間段落及下端段 落，及三段落各包含至少一個排放機制。特定方面中，聚 縮合反應器包含上端段落、中間段落及下端段落，及其中 聚縮合反應器中壓力降低，該降低步驟包括併入聚縮合反 應器中之至少三個除氣機制，因而流經其内表面之聚縮合 流體當自聚縮合反應器之第一端處流向第二端處時可藉該 -65- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 _____ B7 五、發明説明了 63 ) " ' ' 二個個別除氣機制而依序流動，且其中該三個除氣機制分 別位於聚縮合反應器上端、中間及下端段落。聚縮合反應 器之上端、中間及下端段落可彼此維持不同壓力。另一設 計考量為如上述在管式反應器中包含數個肘管，其有助於 自反應物及單體移除蒸氣。更詳言之，該管式反應器可包 含位於排放機制上游之第一肘管及位於排放機制下游之第 二肘管。 於管式反應器中添加及_铷 上述反應物之添加係使用泵而將流體反應物添加於管式 反應器中。本段落討論添加反應物至管式反應物之另一方 法，包含使用糊膏槽、混合槽、交替進料系統及循環迴 路。 熟知本技藝者將了解對各方法而言，反應物可如下述般 添加，反應物可為標準傳遞條件或者且較好反應物在進入 反應器之前可預先加熱因而不發生冷卻之不良混合區域。 熟知本技藝者將了解在入口至出口之上游或下游位置添加 冷卻反應物至管式反應物内可能有利或有必要。 有些具體例中，添加至管式反應器之外加反應物管線較 好自上端向下饋入反應器中，其中進入位置可為本文所述 任何位置或由熟知本技藝者加以選擇。此反應物管線需予 以夾套使溫度超過該位置及反應物進料點之反應器内容物 之熔點。此設計可避免反應物管線在流動停止時之阻塞及 (1)控制閥不會密封及（2)檢查閥不會完全關閉，該兩者均 為習知聚酯工廠普遍知悉者。 -66- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（64 ) 栗入流體反應物 如上述更詳細描述，最易以液體添加反應物（如E G及 DMT)因為反應物可直接泵入管式反應器入口或入口上游之 另一位置。該泵以高於大氣壓排放反應物至鄰接管式反應 器入口。該反應物可分別泵入或預先混合接著一起泵入。 使用糊膏槽注射固體物質 酯化反應器之主要目標係於反應器中完成反應或使酸轉 化成單體及寡聚物。為了維持此目標，固體酸如對苯二甲 酸需保持於反應器内直至溶解。糊膏槽經常用於輔助該混 合及摻合及USP 3,644,483揭示使用此糊膏添加。若期望糊 膏槽，則任何固體之糊高可饋入管式反應器入口或沿著含 或不含循環迴路之管式反應器路徑之任何位置，如下述。 混合及進料槽系統 參考圖15A，混合槽41填入欲添加之液體。適宜液體將溶 解所選擇之固體或成為漿液。適宜液體包含EG、甲醇、 CHDM等。此段落中將使用乙二醇作為實例。E G經加熱或 冷卻至適當溫度，視添加物及E G添加溫度而定，其為周圍 條件及預調節之函數。該熱交換器46、混合槽夾套或内線 圈等係用於加熱及冷卻混合物，因為其必須使用溫物控制 器45以泵43循環（當使用混合槽夾套或内部線圈時則不需 要，但可用以增進加熱及質量傳導）。該熱交換器典型上提 供有蒸氣47及水48，但可使用任何適當加熱及冷卻介質或 機制。該添加物以攪動器44、泵43或兩者均操作而添加而 使固體懸浮直至其溶於E G中。槽42内之水平經追蹤而控制 -67- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（67 ) 間。 就經由各2個進料站消耗100磅/小時之典型系統而言，管 72可為14吋規格10管長度72呎。泵可為每分鐘50加倫及管 72直徑可為3或4吋。此例中槽82可容納75呎3且直徑及高度 尺寸約3.5呎。 因此所述之流體混合及分部系統包含第一縱向且垂直放 置之流體儲存容器；第二流體儲存容器及與第一容器流體 相通之分散容器，該第二容器具有比第一容器更高之垂直 位置；與第一容器及第二容器流體相通之循環泵，該循環 泵可經架構及排列成使流體流經該系統及使流體自第一容 器循環至第二容器及自第一容器循環至第一容器；及分別 與循環泵、第一容器及第二容器流體相通之控制閥。該控 制閥係架構及排列成可使流體自第一容器選擇性流向第二 容器及自第一容器選擇性流向第一容器。第二容器與設備 製程分配系統流體相通。藉容納於第二容器中之流體形成 之靜壓力頭用以使流體自第二容器流向設備製程分配系 統。 據此，本發明一方面為該第一容器又包括流體水平追蹤 器、該流體水平追蹤器係架構及排列成在第一容器中偵測 流體水平時驅動控制閥。另一方面，阻絕兩個或其一個容 器。另一方面，第一容器經溫度控制，自第一容器之流體 流動用以控制第二容器溫度。該溫度控制器若需要又包括 選擇性添加蒸氣及水至第一容器内之流體而提昇及降低其 溫度之手段。另一方面，第二容器又包括與控制閥流體相 -70- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（68 ) 通之流體入口因而流體經由入口通入第二容器，及有間隔 地垂直高於入口且與第一容器流體相通之流體出口因而容 納於第二容器内之過量流體自其溢流至第一容器。另一方 面，流經該系統之流體藉控制閥自第一容器導回至第一容 器直至第一容器内之流體已混合至預定標準且該處混合之 流體流動藉控制閥自第一容器選擇性導入第二容器。 另一具體例系統包括第一流體儲存容器；第二流體混合 及儲存容器；與第一容器及第二容器流體相通之循環泵， 該循環泵架構及排列成使流體循環經該系統及自第一容器 循環至第二容器；該第二容器放置位置垂直高於第一容器 及設備製程分配系統兩者；及分別與循環泵、第一容器及 第二容器流體相通之控制閥，該控制閥經架構及排列成使 流體流動選擇性自第一容器導回至第一容器及自第一容器 導至第二容器。第二容器與設備製程分配系統流體相通， 且容納於第二容器内之流體所形成之靜壓力頭可用以使流 體自第二容器通入設備製程分配系統。 於流體混合及分配系統中混合及分配流體之方法包含將 至少一種流體置入第一縱向且垂直放置之流體儲存容器 中；使流體自第一容器通過第二縱向且垂直放置之流體混 合及儲存容器，該第二流體容器放置垂直高於第一容器及 設備製程分配系統兩者，而循環泵與第一容器及第二容器 流體相通，該循環泵架構及排列成使流體通過該系統；使 用與循環泵、第一容器及第二容器流體相通之控制閥及選 擇性將流體自第一容器導入第一容器及第二容器之一；及 -71 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（69 ) 使流體選擇性自第二容器通入設備製程分配系統，該第二 容器產生靜壓力頭用以使其内儲存之流體通入設備製程分 配系統。 另一方面該方法包括添加至少一種固體或第二種液體至 第一容器内之至少一種流體中及於其内混合該組合物；使 流體循環經過第一容器直至其内之物質彼此混合；使流體 自第一容器通過第二容器，直至其内之物質彼此混合；控 制第一容器内流體溫度；若需要藉選擇性▲加蒸氣及水控 制第一容器内之流體溫度而提昇及降低其溫度；以流體水 平追蹤器測量第一容器内之流體水平；流體水平追蹤器再 偵測第一容器内預定流體水平時驅動控制閥；使第二容器 内任何溢流之流體流回第一容器。 使用循環注射反應物 本發明亦視情況包含使部分反應物及單體循環流經管式 反應器之手段。如上述，酸性糊高混合槽或混合槽可經酯 交換管式反應器邵之循環作用或循環迴路置換。 本較佳具體例中，循環手段包括具有流入物及流出物之 循環迴路。該流入物在沿著酯化或聚縮合製程之任何點與 管式反應器流體相通，包含（但不限於）鄰近酯化反應器入 口、鄰近酯化反應器出口、酯化反應器入口及出口間之 點、鄰近預聚物反應器入口、鄰近預聚物反應器出口、預 聚物反應器入口及出口間之點、鄰近聚縮合反應器之入口 或出口、及聚縮合反應器入口及出口間之點，及流出物在 沿著酯化或聚縮合製程之任何點獨立與管式反應器流體相 -72- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
線 561165 A7 B7 五、發明説明（70 ) 通，包含（但不限於）鄰近酯化反應器入口、鄰近酯化反應 器出口、酯化反應器入口及出口間之點、鄰近預聚物反應 器入口、鄰近預聚物反應器出口、預聚物反應器入口及出 口間之點、鄰近聚縮合反應器之入口或出口、及聚縮合反 應器入口及出口間之點。一方面，流出物與酯化管式反應 器鄰接或相鄰其入口、鄰接或相鄰其入口、或在酯化反應 器入口及出口間之點流體相通β —方面，自循環作用流出 之流出物於鄰近酯化反應器入口導入酯化反應器，另一方 面，流出物於相鄰反應器之入口處與其流體相通，另一方 面，流出物於反應器入口及出口間與其流體相通，一方 面，自循環作用流出之流出物於酯化反應器入口上游導入 酯化反應器，另一方面，流入物於醋化反應器入口及出口 間與其流體相通，另一方面，流入物於酯化反應器鄰接其 出口與其流體相通，另一方面，流入物與第二反應器流體 相通，其中第二反應器在酯化反應器下游，另一方面，流 入循環作用之流入物與聚縮合反應器流體相通，另一方 面，流入循環作用之流入物與鄰近聚縮合反應器之出口處 與其流體相通，另一方面，循環步驟使用具有流入物及流 出物之循環迴路進行，該流出物與管式反應器鄰接入口處 與其流體相通，其中流經循環迴路之流體各為循環流體， 另一方面，流入物在管式反應器之入口及出口間或鄰接其 出口處與其流體相通。此討論中，流經循環迴路之反應物 及單體及任何其他流體如寡聚物及聚合物稱為”循環流體 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（71 ) 如另一具體例所述，單體可自聚縮合反應器提供至循環 迴路，如下述。因此，此具體例中，饋入循環迴路不會自 (或僅不會自）酯化管式反應器提供，於其中排放循環迴路 之流出物。 本發明某些具體例中，其顯示於圖13a及13b，循環迴路 91包含位於其流入物93及流出物94中間之循環泵92供增加 流經其中之循環流體壓力。該循環泵92較好串聯離心泵， 其高度低於流出物而獲得適當之淨正向抽氣頭（net positive suction head，"NPSH”）。此係由於循環流體（有關蒸汽移除 手段更詳述於後）為大氣壓或接近大氣壓及溶液滞點。另可 使用其他泵，但依據泵入特性需要離心泵。 一旦循環流體通過流入物及循環泵而增加壓力，則期望 至少暫時降低循環泵下游處之循環流體之壓力。降低壓力 之優點為使得其他物質如一或多種反應物可排入循環迴 路。該壓力較好使用壓力降低裝置降低如排放管95其間流 動至少部分循環流體。該排放管抽成略真空或在其喉部為 低於大氣壓力。熟知本技藝者亦將了解排放管95可與虹吸 管交替使用；抽風機；卞德里喷嘴；及/或注射器或其他類 似壓力降低裝置。 為了將反應物饋入或供應至循環迴路中，使用進料導管 96，其具有與相鄰排放管之循環管線流體相通之排放端。 欲饋入之反應物自排放管所發展之循環流體降低之壓力而 抽入循環管線中。該進料導管亦包含接收端，其與排放端 相反側。在排放管喉部上之真空避免蒸汽向上亦入欲移至 -74- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（73 ) 反應器裝置97或位在97上游而可進料97之進料槽（未示出） 上。亦將了解加入相鄰固體化學成分至壓力降低裝置如排 放管，可使固體化學成分直接添加於既定化學製造製程中 所見之任何反應流體中。例如，於利用排放管作為降低循 環流體壓力之手段之該等具體例中，排放管喉部上之真空 可避免蒸汽向上流入欲導入製程管線之固體中。本發明之 前，蒸汽可在固體上冷凝及混合物將變得非常黏滯，因而 阻塞整個系統。然而依據本發明，排放管膨脹或分歧區域 提供非常強烈混合及維持充分分離固體成分如對苯二甲 酸，因此在各種反應器區域中不會結塊。結果，熟知本技 藝者將了解就最佳結果而言，較好在壓力降低裝置之分歧 或膨脹區域任何點上將固體成分直接饋入壓力降低裝置如 排放管中。 進料系統可饋入一種以上之固體反應物。又，數種進料 系統可平行或連續操作。特定具體例中，聚合物可由數種 固體製得且依序或平行地彼此獨立饋入其本身之壓力降低 裝置中，或所有聚合物可計量入一進料漏斗而進入壓力降 低裝置。該固體聚合物亦可一起計量而進入固體反應器及 進入裝置97中。此系統因此因為重力流動而可消除壓縮基 及搬運系統之需求。 一方面，固體反應物儲存裝置可在重量電池上而進行重 量進料器耗損之功能。又，替代使用重量電池作為重量進 料器耗損，可使用皮帶進料、漏斗重量尺規、容積螺旋、 質量流動漏斗、科氏加速流量計、漏斗或進料櫃耗損等。 -76- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（74) 當添加至循環迴路之反應物流入循環迴路之流出物時， 反應物及其他循環流體再進入相鄰或鄰接入口 100之管式反 應器101。因此，添加反應物至循環迴路而使反應物在靠近 入口起始及朝出口流動之製程添加至少一種反應物於管式 反應器入口之功能，其為本發明製程之最初步驟之一。較 好經由進料系統將固體反應物饋入循環迴路中，使得固體 反應物藉循環流體溶解，特別是單體或寡聚物，而後流入 循環迴路之流出物中。 亦欲添加流體反應物至循環迴路。可添加流體反應物以 在到達循環迴路之流出物之前，有助於固體反應物溶於循 環流體中，或為了方便，使額外反應物不需在管式反應器 入口處分別添加。 流體反應物較好添加至排放管之循環迴路上游（固體反應 物添加點之前），但流體反應物可類似地在排放管下游添 加。期望經由循環泵92密封物添加流體反應物至循環迴路 中。反應物亦可添加循環泵92之上游。當固體反應物經由 進料系統添加及流體反應物亦添加至循環迴路時，該等製 程導致添加至少兩類反應物至鄰接其入口之管式反應器 中’於其中饋入循環迴路流出物。 固體反應物之溶解可藉增加循環系統之溫度及藉改變聚 醋單體對固體反應物之比例、改變進料莫耳比例及/或改變 系統壓力而增進。 取一特定實例，經由進料系統饋入循環迴路之一類反應 物可為PTA，其在室溫為固體。該循環設計避免使用糊膏 -77- 本紙張尺度適財® g家標準(CNS) A4規格(21Gχ 297公董) 561165 A7 B7 五、發明説明（76 ) 產物流出。因此，於各種方面中該循環流體包括反應物、 聚酯單體、聚酯寡聚物及/或聚酯聚合物，端視自循環迴路 流出之流入物來源而定。該循環系統不限於使用一循環迴 路，但或者包括兩種或多種結構上連續、平行或其組合之 循環迴路。 對循環迴路而言亦期望包含上述管式反應器所述之其他 特徵，如循環迴路用之加熱手段及蒸汽移除手段，其可微 與上述相同成分及裝置及包含相同特徵及具體例。若單體 自相鄰管式反應器之出口移除，如圖13a所示，則該蒸汽移 除手段不需添加至循環迴路中。或者，液體高度升高或降 低直至壓力幾近大氣壓及蒸汽移除至蒸餾系統。 特別提出蒸汽移除手段，於循環迴路一具體例中，設計 類似於上述管式反應器，如圖7a - g所示。又，雖非必要， 但較好排放機制位於鄰接循環迴路之流入物使得蒸汽在添 加反應物之前移除，及此設計示於圖13a及13b，於圖13a為 104及圖 13b 為 105。 略記，雖然循環迴路之優點對熟知本技藝者可依據上述 討論而得知，但對管式反應器未必包含循環迴路而仍落於 本發明範圍。代之，可使用上述最初討論之成分如流體反 應物之泵及固體反應物之糊膏混合槽。然而使用循環迴路 之此具體例可使設計者以泵及壓力降低裝置如排放管替換 糊膏混合槽、泵、儀器、攪動器等。 熟知本技藝者亦將了解對注射固體反應器而言循環迴路 最有利及當僅添加流體反應物時最不利（如自DMT及E G形 -79- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 ___ B7_ 五、發明説明(~~) ' — 成PET單體）。使用循環迴路溶解固體反應物可降低因系統 中固體引起之磨耗。例如，固體PTA可藉循環迴路中之單 體溶解而非使用習知糊膏槽。習知糊膏槽製程中，固體 PTA饋入製程中及在維持磨粒成分成未溶解狀態。事實 上，由包含循環迴路之加入複雜性來看僅有流體反應物之 製程之管式反應器未必有利。然而，循環迴路可增強熱傳 導至酯化製程中。 可包含一手段以控制酯化管式反應器上端之水平。一具 體例中’至少一個堰附接至酯化管式反應器之内表面且其 中酯化流體流過該堰。如圖4所示，所需之控制手段為堰 110。該堰較好鄰置於管式反應器出口。 該堰具有由邊緣周圍之主體部分。邊緣部分稱為連接邊 緣而邊緣其餘部分為上端邊緣。連接邊緣之尺寸為可藉管 式反應器及其所附接之内表面部分互補地接收。因此，因 為内表面於較佳具體例中截面為圓形，連接邊緣亦為圓形 而互補地接觸及咬合該内表面。 又參考圖4，反應物及/或單體顯示自點χ χ χ流出並在點 112流出該堪。該堰作用為反應物及/或單體之障壁因此流 體物質流出堰之上端邊緣。因此，該堰控制隨著流體黏 度、流速、及堰之前之管長度而控制液體深度。通過堰之 後’流體在113流出管式反應器之出口。如下述，該堰亦可 在其内或底部具有開孔而提供均勻流動及完全排放。此可 包含堰中具上端偏斜V -凹槽之堰等。此堰較好距離管式反 -80- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（78 ) 應器出口 5至1〇個管直徑之距離。一方面，藉使堰上端偏 斜’該堰可容納更高及更低流動及黏度。 另一具體例中，該水平可藉任何本技藝已知之水平控制 器控制’如（但不限於）控制閥、垂直管式閘門、水平裝置 如使用壓差、放射線、超音波、容量差異或視目鏡者。水 平裝置之其他特定實例可見於Perry’s化學工程手冊第7版第 8-49頁，其併於本文供參考。 添力口物 本發明另一視情況方面包括用以將一或多種添加物導入 其入口及出口間之管式反應器中之手段。此添加物如上述 且包含（但不限於）一或多種觸媒、著色劑、色料、顏料、 碳黑、玻璃纖維、填料、衝擊改質劑、抗氧化劑、穩定 劑、火焰阻滯劑、在加熱助劑、乙醛還原化合物、氧清除 化合物、U V吸收化合物、障壁改良添加物如板狀顆粒、黑 巴乳化鐵、輔單體、其混合物等。添加物亦可為固體、液 體或氣體。添加物可在進入系統前預先加熱，包含相改 變，如加熱E G液體成蒸汽態而對反應器提供熱。 圖12a及12b所示之較佳具體例中，導入手段包括可密封 通道，於圖12a及12b中以任何箭頭表示，經由該管式反應 器使流體在其外表面及内表面間相通及用以將添加物注射 至於管式反應器内流動之物質（亦即反應物及/或單體）之注 射器。該注射器可包括泵或其他手段如使添加物注射至管 式反應器内部之預加壓、高度或重力驅動之注射，其需在 壓力大於管式反應器可密封通道位置内物質之壓力。 -81 - 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公著） 561165 A7 B7 五、發明説明 可始封通道” 一詞亦指包含使管式反應器外部與其内部 相通之任何開口。較好”可密封通道”可密閉使得當添加物 未射入管式反應物時，反應物及/或單體不會滲出管式反應 器。該可密封通道可藉栓柱等”密封，，及注射器不使其滲出 管式反應器。 添加物可在管式反應器任何部分之任何點導入或注射 入，如圖12a及12b所示。適當添加點實例包含橫經管式反 應器水平疋向段落之上端、側邊或底部部分、個別肘管上 端、側邊或底部而進入垂直管式閘門及在熱交換器之前隻 可密封通道《如圖12b所示，注射至肘管因為所得最大混合 及快速併入添加物至反應物及/或單體中而在管式反應器内 部發生之高濃度旋渦因此較有利。 另一方面之注射手段為包含在噴射器排放或出口之嘴 嘴。噴嘴可在可密封通道之位置導入管式反應器中。例如 噴嘴可以與該位置管式反應器内流動之反應物及/或單體同 向、逆向或垂直之方向注射添加物。 回至酯化管式反應器之設計，管高度、管直徑、管總長 度、及入口及出口壓力可廣泛隨所製得之產物、設備容積 及操作條件而變化。熟知本技藝者可使用基本工程設計理 論易於決定該等參數。 ?是縮合步驟 有關下列”聚縮合步驟段落”所討論者，除非另有相反說 明，否則本段落所述之該製程及裝置均等用於且可用於酯 化製程及裝置。 -82 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 561165 A7 B7 五、發明説明（ 如上述，，回顧"段落所述，本發明第二步騾為聚縮合步 驟，其於一具體例中係於聚縮合管式反應器中發生。聚縮 合步驟包含使單體反應成寡聚物接著反應成聚酯聚合物。 該單體可自酯化反應器之第一步驟提供，如前述，或自習 知製程提供。或者，若寡聚物實質上於預聚物第一步騾中 形成，則寡聚物直接反應形成聚合物。 特定具體例中，當形成PET聚酯時，該PET單體饋入聚縮 合管式反應器中。該PET單體於聚縮合管式反應器中反應 而形成PET寡聚物接著較好在相同聚縮合管式反應器中進 一步反應形成PET聚合物。至於本文所用PET，單體具有少 於3之鏈長度，寡聚物具有約7至約5〇之鏈長度（含鏈長度約 4至6單位之成分視為單體或寡聚物）及聚合物具有大於約5〇 之鏈長度。二聚物例如EG-TA-EG-TA-EG具有2之鏈長度 及三聚物為3等。因此，本發明縮合管式反應器可代替預聚 物反應器及精製反應器兩者，如習知技藝及前述定義之該 等名詞。 圖4顯示橫通過堰之管式反應器出口，供水平控制，及通 入本發明第二步驟之聚縮合反應器中。亦參考圖4及6，熟 知本技藝者將了解酯化或酯交換反應器及聚縮合反應器間 之壓力限制裝置（如但不限於閥、孔口等）可使用但非必 要。 一具體例中，在酯化/酯交換反應器及聚縮合反應器之間 使用垂直管式閘門。垂直管式閘門亦可使用於相同或所有 聚縮合階段間。如前所述，有關聚縮合製程之酯化製程， •83- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
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•灰人換咨可鄰近或相鄰於或甚至於垂直管式反應器内，因 而將熱傳導至酯化及聚縮合反應間或聚縮合階段或區域間 之流體中。 垂直f式閘門之統計上均等為氣壓計。反應器兩區域間 =壓力差以” u ”形管内之流體維持。該壓力差將均等於流 體南度產物乘以低壓側之密度減去流體高度乘以高壓側之 密度。熟知本技藝者將了解若高度差異未足夠大，則區域 間之差異壓力將使垂直管式閘門之流體向外推出及兩區域 將假設具平衡壓力。此可能需要具高壓差之區域間垂直管 式閘門高度非常大。此外，低壓側之垂直管式閘門側一般 在減壓下沸騰’因此低壓側之密度將因蒸汽孔隙功能而降 低。 幸運地’垂直管式閘門為動力學氣壓計裝置，其中流體 流經該垂直管式閘門。此流體流動伴隨著壓降且可用以增 進低壓側之壓降。藉由加入流動路徑限制如孔口、閥或小 直徑管至垂直管式閘門之低壓閘門，每單位高度之低壓側 壓降可增加。若在熱傳導至垂直管式閘門之前插入流動限 制，則流體將不會為兩相且密度將增大。使用該等方法增 加低壓垂直管式閘門之壓降將可降低垂直管式閘門之總高 度。 本發明包含提供具有第一端處、第二端處及界定内直徑 之内表面之聚縮合反應器。該第一端處位置高於第二端處 因而重力使單體及任何形成之寡聚物及聚合物自第一端處 移動至第二端處。 -84 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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線 561165 A7 B7 五 發明説明（82) 如圖2所示，聚縮合反應器由前視圖觀之可為螺旋狀（但 流動與酯化管式反應器為相反方向-亦即，對聚縮合製程， 流入物為11及流出物為12)。但是，如酯化管式反應器，除 了螺旋設計以外，亦希望包含其他孔口如前述有關酯化管 式反應器所述者。亦較好包含數個肘管，各肘管改變聚縮 合反應器内之流體流動方向。用以形成聚縮合反應器之物 質可與用以形成酯化管式反應器者相同。 因此，較好為流體態之單體導入聚縮合反應器之第一端 處因而單體向下流經聚縮合反應器。單體反應形成寡聚物 接著於聚縮合反應器内形成最終聚合物因此聚合物自其第 二端處流出。如熟知本技藝者所了解，並非所有單體及/或 寡聚物均需於本發明範圍内反應。流經聚縮合反應器之單 體、寡聚物及/或聚酯聚合物稱為聚縮合流體。 亦較佳聚縮合反應器在第一及第二端處為非線性而改良 單體及所形成之寡聚物及聚合物之質量傳送/混合。一般及 如下文所述，該聚縮合質量傳送係藉寡聚物表面（低分子量 聚合物）之質量傳送及藉聚合物内氣體逸出之起泡作用而完 成。此氣體自壁表面加熱及自聚合物内之反應而逸出。此 質量傳導因液體落入反應器各段落中視情況之堰而進一步 增強。若聚合物之物理參數允許，則反應器可架構成無聚 縮合反應器。 聚縮合反應器可形成為數個連續相互連接之段落，其中 單體、寡聚物及/或聚合物流經各段落内表面橫過聚縮合反 應器之第一端處至第二端處。反應器相鄰段落較好彼此形 -85· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
線 561165 A7 _____B7 五、發明説明（83 ) 成非線性角度。 聚縮合反應器較好與垂直定向平面形成角度，其中該角 度大於零度。分別言之，各段落不與垂直定向之參考平面 平行且因此非垂直定向。更詳言之，各段落與垂直定向之 平面形成之角度介於約1(幾近垂直定向）至9〇度（水平定向） 之間。較佳之角度自水平（90度）演進至約垂直之26度内； 然而’熟知本技蟄者將了解較佳角度係依據聚縮合反應器 内之速度及直線流速（流動）為準。較好，該段落相對於彼 此具有不同角度，較好最初段落具有水平或幾近水平角 度’且因5c縮合反應進行且流體黏度增加，該角度增加而 提供增進之垂直斜率以促進流體傳送經過聚縮合管式反應 器。 一方面，上端之聚縮合反應具有低斜率（更水平）因為流 體為低黏度之故，而底端為高斜率（更垂直）因為流體為高 黏度之故。斜率可隨參數如流體黏度及密度而定而達最佳 效果。另一方面，對水平架構之聚縮合反應器不使用斜 率 〇 一方面，聚縮合反應器具有通常之水平定向而非垂直定 向。此水平定向可包含些許垂直高度而使聚縮合流體藉重 力以向下流動方式流經系統。各種方面中，對水平構形而 言，管式反應器可具有至少10叹、至少20吸、至少30叹、 至少40呎、至少50呎、至少60呎、至少1〇〇呎或至少200呎 之長度。另一方面，該長度自10至500呎、20至250呎、50 至200呎、60至1〇〇呎、或60至80呎。長度上限僅受製造工 -86 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 五、發明説明（84 ) A7 B7
廠所提供之水平空間時劑量所限制。一具體例中，使用至 少約60叹之管式反應器因為商業上標準最大長度管約6〇 呎。本文之管式反應器甚至可為數百呎或更長。 一方面’聚縮合管式反應器之内表面截面為圓形、方形 或長方形，較好為圓形，因而形成内直徑。 為了助於質量傳送/混合’本發明又包括使流經聚縮合反 應器之寡聚物及聚合物加熱之手段。較佳之加熱手段與第 一步驟之酯化管式反應器所討論者相同，亦即與聚縮合反 應器外表面部分沿著其第一及第二端處之間之聚縮合反應 器至少部分熱相通之熱傳導介質或與夾套或未夾套管串聯 之熱交換器。較佳具體例中，熱傳導介質與上述相同。一 方面，較好在聚縮合區域之間使用熱交換器。特定具體例 中’熱交換器與垂直管式閘門組合使用，例如鄰近、相鄰 或在用以分離區域之垂直管式閘門提供熱交換器。 亦類似於前述之酯化管式反應器，一方面，本發明之聚 縮合反應器又包括附接至其内表面之至少一個堰。聚縮合 反應流體流過該堰。該堰作用為作為單體/寡聚物/聚合物 之障壁因而當自聚縮合反應器之第一端處流向第二端處時 其流超過堰之上端邊緣。該堰可微與酷化反應段落所述相 同之堰設計及/或構形。一方面，在聚縮合反應器各區域間 使用堰，及於另一方面，於聚縮合反應器有些區域間使用 堪而非所有區域。 該堰控制反應器各管水平之液體水平。該等堰可簡單地 為半圓或包含加入之複雜性。一方面，藉由使堪頂端傾 __ -87- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
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561165 A7 _ B7 _ 五、發明説明（85 ) 斜，該堰可調節較高及較低流動及黏度。一方面，聚縮合 管式反應器之設計使任何堰設計整合可調整該等因素。亦 期望包含在個別堰之主體部分之至少一個開口因而單體/寡 聚物/聚合物流經該開口，以及當因此流動時溢流過堰之上 端邊緣。堰中之該等開口或孔洞可改良流動及降低阻滯流 動區域。又另一具體例中，堰之主體部分段落可為可分離 地移開而使流體通過堰之該段落而非溢流過該堰。例如， 該段落可於堰中為π V "-凹槽或” V ” -狹縫。自管子内側製管 子中心之各堰中間内之，，V-狹縫”又可使反應器在擊落時排 空。該等設計當流體藉堰橫過時可增加流體混合。 各區域中第一管可水平且可無堰而發揮功能，但該堰之 優點為藉表面積及駐留時間增加系統效率。此外，聚縮合 管可向下傾斜，尤其當流體之1¥達05(11/克或更高時。 類似於上述醋化管，本發明另一目的為該聚縮合反應器 較好亦包含於聚縮合反應器中降低蒸汽之手段，如與聚縮 合反應器内表面流體相通之除氣機制。 類似地’聚縮合反應器中所用之除氣機制可包含類似於 上述酯化段落所樹脂排放手段及/或直立管。需注意，除氣 站三官排放端較好與真空源流體相通因而於直立管及聚縮 合反應管内表面中存在有低於大氣壓之壓力。該真空源可 藉真2泵、排放f、噴射器或本技藝已知類似設備而維 持。各蒸π移除官線中真空可用以控制聚縮合反應器區域 中之壓力。 現參考圖9，其顯7Κ堪/除氣系、统之一具體例，尤其使用 -88 - 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 ___ 五、發明説明（86 ) 用於分開之液體之視需要反向系統，該聚縮合反應器亦可 包含丁字接頭128内部之堰124正下游處。一具體例中，至 少一種聚縮合流體流經流動反向器，其中流動反向器鄰接 且位於堰下游。該減徑管直徑小於聚縮合反應器内表面及 減徑管形成兩相互連接段落之部分接合，其中相互連接段 落藉上游段落及下流段落所形成。該減徑管連接至上游段 落及延伸入下游段落。該減徑管具有穿孔之下端處127，其 中當單體/寡聚物/聚合物自上游段落橫經下游段落時可流 經該穿孔。減徑管127與下游段落内表面相隔放置，其可在 流體自重力落入下游段落内表面時改良混合。事實上，更 好減徑管之下端處與流經上游段落之單體/寡聚物之上表面 相隔放置，而流經減徑管之流體噴濺在單體/寡聚物/聚合 物之上表面。 不同之陳述方法且仍參考圖9，一具體例中，内側及外側 流動路徑可使用流動反向器混合。進入次一肘管125之前， 藉滴於堰124上且滴入減徑管123，該液體單體/寡聚物/聚 合物將自内側向外混合或相反。該液體自左翼120於管中流 動及通過堰124，其控制該液體深度。蒸汽繼續在121流出 丁字接頭128右側。該除氣之液體流入同心減徑管123。該 同心減徑管123流經較大直徑管之管帽126。該減徑之管在 次一管進行之液體收集深度上方停止。該構形將液體自上 端管壁抽出及將流體導入次一管之中間，及在122流出。圖 9為流動轉向系統142之另一具體例；亦可使用本技藝已知 之其他流動轉向器。本技藝使用之典型流動轉向器可見於 -89 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 ______ B7 五、發明説明（87 ) 例如化學工程手冊，Perry及Chilt〇n編輯，第6版，第5·23 頁。流動轉向器在酯化製程中典型上並不需要，因為氣體 易混合流體。然而，流動轉向器若需要可用於酯化製程。 例如圖8之蒸汽解開系統可無流動轉向器之下使用。一方 面’一具體例中，圖8之丁字接頭139含有堰如圖9所示，但 段落143可恰為直管及段落ι4〇為肘管，此處無流動轉向 器。因此’此方面，圖8及18之段落142不含有圖9之流動轉 向系統。 再回頭參考圖2所示之聚縮合反應器之例舉具體例，該聚 縮合反應氣管高度可自上端自底部連續傾斜。此構形在計 算該角度而獲得所需液體水平時需要極小心，因為液體黏 度及管長（沿著長度反應）將嚴格控制水平角度。於管各水 平中加入堰，該堰可修正計算中之誤差。甚至以堰，液體 可溢流且繼續圍繞聚縮合反應管之傾斜水平螺線。然而， 層狀流動可維持相同液體在流動路徑外側及相同液體在内 側。 本發明聚縮合管式反應器中，在聚縮合管式反應器之反 應器區域或段落間不需要泵。因此，本發明一方面消除區 域間額外泵之需求。一方面反應器之聚縮合區域中寡聚物 及聚合物藉重力自一段落流動至次一段落，且在反應器間 並未放置壓力限制裝置。較好使用垂直管式閘門以維持反 應器間之壓:差，如下述。 現參考圖17a及17b，聚縮合反應器較好包含上端段落 235、中間段落236及下端段落237，及併入聚縮合反應器之 -90- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 561165
至y個除氣機制。此除氣機制一方面示於圖8及圖18為系 充133。禾縮合製程中僅需要一個真空系統及僅需要一個真 二壓力。然而，因僅一隔真空系統，蒸汽速度極高及將不 利地使液姐及詻汽置入真空系統中。至少兩個且更好至少 二個真芝水平可用以使此捕捉最小化。一真空系統最後可 提供一或多個所需之真空壓力。 右僅使用一個噴霧系統，此需要以控制閥控制真空至最 问壓力區域。在反應器及控制閥之間無喷霧冷凝器，此閥 將阻塞。當使用三個水平真空，而組合兩個低壓真空系統 <王要噴霧系統及高壓真空系統之另一噴霧系統，則控制 闕在局真空嘴務系統之後。此閥將不會阻塞。一真空串聯 即足夠，但典型上需要兩個噴霧系統。
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參考圖17a及17b，自酯化反應器之流出物在235進入聚縮 合反應器及自聚縮合製程之最終產物在239自系統流出。橫 過聚縮合反應器之内表面之流體當自聚縮合反應器第一端 處流向第二端處時依序藉至少一個（一個為最少，但額外除 氣機制可降低蒸〉又速度，因而降低液體捕捉入蒸汽中）個別 除氣機制流動，其中如所示三個除氣機制分別位於聚縮合 反應器之上端段落、中間段落及底部段落。該上端、中間 及底部段落較好使用垂直管式閘門彼此維持在不同壓力。 較好，對PET製造而言，上端段落之壓力範圍自4〇至12〇毫 米汞柱，中間段落壓力範圍自2至25毫米汞柱，及底部段落 壓力範圍自0·1至5毫米汞柱。垂直管式閘門及真空源之一 具體例揭示於USPs 5,466,765及5,753，19〇，其併於本文供參 -91 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561165 A7 __________ B7 五、發明説明（89 ) 考。亦較好三個除氣機制與一排放系統流體相同。當聚縮 合管式反應器為低於大氣壓力，此真空來源可為任何真空 產生來源，如（但不限於）真空泵或噴射器。較佳之除氣機 制133以爆炸圖示於圖8。一方面，可使用層狀混合系統142 及以爆炸圖示於圖9。聚縮合反應器不同區域中高度差可消 除聚縮合反應管串聯内部之所有泵。聚縮合管式反應器確 實減弱入口混亂儘管不使用泵。 或者，聚縮合之各種階段可分解因而自一階段之流出物 (底部）泵入次一階段之流入物（上端）^此可使總系統高度 降低因為各階段高度比總重力饋入系統高度小之故。因 此’不同真空段落不需以低於次一段落之段落終止。一方 面’於垂直管式閘門中控制之壓力差可用以提高聚縮合反 應器之次一段落高於較高壓段落之出口。聚縮合真空壓力 區域之間可加入泵，因此所有區域可在相同高度起始《此 可降低聚縮合工廠之總建立高度。 參考圖18，顯示聚縮合反應器之單一區域。亦即，參考 圖17a及17b，圖18代表區域PI、P2或P 3之一。或者，圖18 可代表整個聚縮合製程。典型上，區域PI、p 2及P3各具有 不同壓力以使聚酯製造效率達最大。可使用更多或更少區 域，自1至多個，例如2、3、4、5或更多區域，而對PET或 PETG製造中典型上使用3個。對圖18中區域之入口為147及 出口為148。聚縮合流體流經管式反應器自入口沿著出口反 應，如所示於一具體例中，為線性及非線性路徑。蒸汽以 類似於酯化製程之管式排列自聚縮合反應器解開，於圖7以 -92- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7___ 五、發明説明（9G ) 133表示及對聚縮合反應之一具體例特定示於圖8(其亦參考 上述酯化管式反應器）。圖8顯示圖18之段落133爆炸圖，其 中液體及氣體進入解開系統133。圖9顯示圖8及圖18段落 142之爆炸圖。圖18顯示5個蒸汽解開段落133。然而，對特 定區域可使用任何數目之蒸汽解開段落133，如1、2、3個 至多如有效排放此系統所需者。圖18亦顯示其中使用流動 轉向系統142之層狀混合之具體例，其以爆炸圖示於圖9。 此外，顯示90度角之排放系統較佳角度接著兩個45度角。 亦可使用其他角度。 聚縮合製程中蒸汽或氣體較好需自液體解開《例如，於 一具體例中，較好自聚縮合反應以蒸汽驅除E G副產物，將 其解開及自系統移除。解開程度可藉例如增加平行管數目 而進行，其可加該解開。 參考圖8及9，聚縮合反應管138各高度端處，液體流過丁 字接頭139之堰124而垂直管式閘門143將液體導向肘管140 底部接著在141為水平。聚縮合區域中之堰（或流體黏度及 管長度）在管全長約一半維持液體水平L。此使表面積最 大。一旦反應器之流體太稠而堰不需要以維持水平，接著 維持管全長一半不使表面積或質量傳送速率最大。丁字接 頭之第二垂直管式閘門138為流動方向。丁字接頭之第三垂 直管式閘門144點於水平平面中遠離流體之流動方向。一方 面，蒸汽及捕捉之液體藉流經非線性管而解開。一方面， 非線性管為第三垂直管式閘門144對蒸汽出口之角度不超過 線性路徑之管。此角度對捕捉之液體產生衝撞板。此衝撞 -93- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（91 ) 板引起捕捉之液體自蒸汽解開及回至液體系統。參考圖7、 8及18，顯示各種具體例之經捕捉液體/蒸汽分離器。自第 三丁字接頭垂直管式閘門短水平進行後，蒸汽管線具有肘 管134，較好為90°肘管，使蒸汽導離地面。水平區域144 使蒸汽以緩慢速度流動及使液體解開而流回至主要液流。 自蒸汽肘管134短垂直進行145後，較佳之45°肘管135(普 遍為具最大解開載體之管成分）以較好45°肘管146裝設蒸 汽管線，其在137再度水平。成角度之管具有陡斜率而提供 高黏度液體所需之能量而以非常低的滯留時間排入反應器 中。該蒸汽而無液體將向上通入成角度之管。此水平管137 接著與其他蒸汽管線組合或導入冷凝或真空系統。蒸汽經 由管線137離開及液體流至管線141中之次一水平。該陡斜 率對捕捉之液體為衝撞板。液體流過堰及滴入次一區域。 再者聚縮合可在次一管線141進行。管之物理配置產生所需 功能（流動，壓力等）而無任何内部零件（堰以外）或複雜構 形。 酯交換或酯化蒸汽管離開丁字接頭36可與聚縮合管式相 同而後90 °肘管使蒸汽垂直導向且示於圖7g。如圖7g所 示，液體對成角度之管解開流回液體儲存槽。如圖18所 示，成角度之管136具有陡斜率而提供高黏度液體所需能量 而以極低駐留時間排回至反應器。蒸汽而無液體向上通入 成角度之管β氣體於管中向上前進及到蒸汽加工設備。 進行聚縮合反應區域之壓降區域具有高程度之混合。在 反應器間之壓力下降區域亦具有高混合且於此反應器中可 -94- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（92 ) 達成者。 氮氣或蒸汽或氣體可吹經或吹入一或多個聚縮合反應器 段落之液體中。氮氣或蒸汽或氣體可降低二醇分壓，因此 增加聚縮合速率。 現在參考圖6，其為本發明另一具體例，該酯化反應器顯 示分成數個平行管反應器流動導管165及166，而入口在 164。平行酯化反應器之出口流入聚縮合反應器。該聚縮合 反應器顯示再其第一及第二端處分成數個實質平行的流動 導管160、161及162。流經聚縮合反應管之流體流經數個流 動導管之一同時自第一端處流至第二端處^如所示，至少 一個流動導管又包括與其流體相通之注射管線163，其中採 用注射管線而將添加物加入流經其内之單體中。所欲之添 加物可為上述者。 又參考圖6，本發明之聚縮合反應器可用以自分流管線製 造數種產物。該反應器可在任何位置分流而併入不同添加 物、反應物或產物原因（如固有黏度（IV))。例如，圖6中， 於單一酯化段落164(顯示兩個平行反應器165及166)中製得 一種單體或寡聚物，及饋入兩個不同聚縮合反應器160及 161中，製得兩種不同熔融相。聚縮合反應之條件、反應 物、添加物、尺寸或該等因素之組合或其他特徵可相同或 不同。如上述，管線163為額外管線及單體顯示為分流且為 額外反應物如DEG，在163添加，而於一個聚縮合反應器中 製造不同產物如較高DEG產物，於162中。分流數目並未限 制於2 ;可做成任何數目之分流。類似地，設備可以有些空 -95- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（93 ) 區域操作及不操作而使設備以數個容積操作。 回至聚縮合管式反應器之設計，該管高度、管直徑、管 總長及入口及出口壓力可隨所製得之產物、設備容量及操 作條件而廣泛變化。熟知本技藝者可使用基本工程設計理 論易於決定該等參數。管高度典型上並不重要且可以建設 尺寸為準。 HTM次迴路
線 大部分聚酯設備具有數種HTM (熱傳導介質如油）次迴路 泵。該等泵可控制個別迴路之溫度，其低於主迴路集流管 溫度。降低HTM溫度可降低壁溫度、改良聚合物色澤、降 低降解及獲得較佳溫度控制。 本發明中，藉反應器中最熱區域及其他區域之閥控制該 集流管溫度可消除該等泵。該第二最熱區域藉離開第一區 域之HTM加熱。兩區域間，控制閥可流回至HTM集流管接 著第二控制閥可自補充之HTM集流管流出。此提供可以次 迴路泵獲得之均等溫度控制。各依序區域以相同方式控制 溫度。由於管式反應器可為夾套管使橫過反應器之HTM壓 降（△ P)變低而使所有變可能。另一方面，就習知製程而 言，CSTR倚賴反應器及夾套反應器中之線圈，其引起橫擴 反應器之HTM更大之ΔΡ。 參考圖14，主要HTM集流管之流速可降低及HTM之回流 溫度將低於次迴路控制系統。熱傳導介質於集流管173供應 及回至集流管174之爐或加熱源中。集流管173及174間提供 壓差而對流體流動提供驅動力。該供應集流管173壓力亦需 -96 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（94 ) 超過串聯管所有區域之添加物壓降而仍克服回流集流管174 之壓力。回流集流管174需提供該集流管泵之適當淨正向抽 氣集流管。熱傳導介質（HTM)經由溫度或流動控制閥供應 至區域172。離開區域172之HTM前進至區域171。若流體太 熱或流動太高，則HTM移除至集流管174。若流體太冷，則 自集流管173添加流體。若流體需要比以閥上膠所得之溫度 更高之溫度，則流體可移開至集流管174及以流體自集流管 173置換。 因此第一具體例中，熱傳導介質控制系統包含第一熱傳 導介質集流管，其中通過第一熱傳導介質液流；第二熱傳 導介質集流管，於其中通過第二熱傳導介質液流；第一熱 傳導介質次迴路，於其中可分別自第一集流管使熱傳導介 質通過第二集流管；及與該集流管之經選擇一個及與第一 次迴路流體相通之控制閥。第一熱傳導介質液流壓力大於 第二熱傳導介質液流壓力，及控制閥可僅用第一熱傳導介 質液流，用以選擇性將至少部分之第一熱傳導介質導入第 一次迴路，經由第一次迴路通入熱傳導介質，且亦可控制 通過其間之熱傳導介質液流之溫度及壓力。該系統額外方 面包含分別由第一次迴路所形成之第二熱傳導介質次迴路 而與其流體相通，及與第二次迴路流體相通之第二控制 閥。第二控制閥可使用第一熱傳導介質液流，用以選擇性 將至少部分之第一熱傳導介質液流導入第二次迴路，及控 制通過其間之熱傳導介質之溫度及壓力。 第二具體例中，熱傳導介質控制系統包含第一熱傳導介 -97- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 56ll65
A7 B7 五、發明説明（ 95 質’於其中通過第一熱傳導介質液流；第一熱傳導介質次 瘦路，於其中可自第一集流管使熱傳導介質通過第二集流 管；與該第一集流管流體相通之第一控制閥；及與第一次 迴路及第二集流管流體相通之第二控制閥。第一集流管内 第一熱傳導介質液流壓力大於第二集流管之第二熱傳導介 質液流壓力，及使用一或兩個控制閥而用以利用第一熱傳 導介質流體壓力選擇性將至少部分第一熱傳導介質液流導 入第一次迴路而使熱傳導介質通入第一次迴路及亦控制流 經第一次迴路之熱傳導介質液流溫度及壓力。 本發明額外方面之第二具體例包含加入分別由第一次迴 路所形成且與其流體相通之第二熱傳導介質次迴路，而第 一控制閥與第二次迴路流體相通，其中第二控制閥使用第 一熱傳導介質流體壓力選擇性將至少部分第一熱傳導介質 液流導入第二次迴路及控制流經其中之熱傳導介質溫度及 壓力。第二控制閥用以降低流經第一次迴路之熱傳導介質 溫度及壓力。本發明其他方面包含與第二次迴路流體相通 之第三控制閥，其中第三控制閥使用第一熱傳導介質流體 壓力選擇性將至少部分第一熱傳導介質液流導入第二次迴 路及控制流經其中之熱傳導介質溫度及壓力。 又其他方面之熱傳導介質控制系統為通過第二次迴路之 熱傳導介質壓力將低於流經第一次迴路之熱傳導介質壓 力。據此，第二控制閥將用以降低流經第二次迴路之熱傳 導介質溫度及壓力。因此，另一方面中，該系統包含以密 封流體相通自第一次迴路延伸至第二次迴路之導管因而节 561165 A7 B7 五、發明説明（96 ) 經第一次迴路之熱傳導介質流經第二次迴路，第二控制閥 分別與第一及第二次迴路流體相通及用以控制自第一次迴 路通過第二次迴路之熱傳導介質溫度及壓力。該第二控制 閥亦可用以降低自第一次迴路流經第二次迴路之熱傳導介 質之溫度及壓力。 系統又令一目的包含一系列之熱傳導介質次迴路，因 此，各隨後之次迴路與立即相接之次迴路流體相通供自其 接收熱傳導介質。此特徵為有關立即相接之次迴路中，流 經一系列熱傳導介質次迴路之熱傳導介質流體壓力於各隨 後之次迴路中降低。又，一方面此系統具體例為有關立即 相接之次迴路中，通過一系列熱傳導介質次迴路之熱傳導 介質溫度於各隨後之次迴路中降低。其他目的為一系列次 迴路之個別熱傳導介質次迴路具有與第一集流管及次迴路 流體相通之第一控制閥供增加流經其中之熱傳導介質之溫 度及壓力，及與次迴路及第二集流管流體相通之第二控制 閥用以降低流經其中之熱傳導介質之溫度及壓力。 另一方面熱傳導介質控制系統為熱傳導介質自第一集流 管通入及經過第一次迴路而無熱傳導介質循環泵，且該熱 傳導介質自第一次迴路通入第二集流管而無熱傳導介質循 環泵。類似地，此具體例之額外目的為分別熱傳導介質自 第一集流管通入及經過第一次迴路及自第一次迴路通入第 二集流管而無熱傳導介質循環泵。 使熱傳導介質通過熱傳導介質系統之方法包含使第一熱 傳導介質液流通過第一熱傳導介質集流管；使第二熱傳導 -99 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
線 561165 A7 B7 五、發明説明（97 ) 介質液流通過第二熱傳導介質集流管；使熱傳導介質自第 一集流管流經第一熱傳導介質次迴路而無熱傳導介質循環 泵，而第一控制閥與第一集流管及第一次迴路流體相通； 及使熱傳導介質自第一次迴路通入第二集流管而無熱傳導 介質循環泵，而第二控制閥與第一次迴路及第二集流管流 體相通。無泵之下，該聚縮合流體自管式反應器第一端處 移動至其第二端處。 設備最小化 若需要，液體原料進料槽之使用可自聚酯製程消除。如 所知，原料藉任何已知類型輸送載體輸送至製程設備而包 含管路線、滑軌車、或tractor-拖車。本發明提供所輸送之 原料現可自輸送載體直接泵入設備中。此製程基準為泵之 NPSH曲線。如所知，及例如當牽引機-拖車輸送所用之流 體時，NPSH為拖車内之流體水平及流體對泵之壓降之函 數。此壓降為流體速度、流體黏度及所用管子構形之函 數。比較上，自供應槽之集流管壓力為液體高度及密度之 函數。系統之管構形於兩例中將固定。此液體密度及黏度 改變需隨周圍溫度改變而變小，但若密度及黏度改變大， 則其可依已知方式自科氏質量流量計獲得。 因此，若自流量計知道質量流速，則已知架構之製程控 制電腦（未說明）可輸入此數據，以及輸入需要之任何額外 數據，如上述，且可使用入口泵壓力於拖車内計算流體質 量。入口泵壓力及流動用以繼續決定拖車内之流體質量。 功能檢視期間，建立拖車内壓力及流動對流體水平之關係 -100- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
k 561165 A7 B7 五、發明説明（98 ) 而於電腦測定中修正任何缺陷。 操作製程參考圖21所說明之流體輸送系統說明如下。第 一拖車265停靠在泵站” P ”。該拖車藉分別打開閥251、 252、25 3、25 7、261及276而連接及活塞調節至泵263 °同 時，分別關閉第二系列閥258、259、272、274及275。該泵 263藉回至拖車265而起始及裝填。此系統一旦自動閥272 打開則可供設備操作。第二拖車266亦停靠在泵站，且藉 分別打開閥254、255、256、260、262及273而連接及活塞 調節至第二泵264。同時，關閉閥258、259、271、274及 275。該泵264藉回至拖車266而起始及裝填。此泵264現可 供設備操作但仍留在候補模式。 閥272打開及啟動設備。當拖車265中水平測定在某水平 例如其全水平之10%，則閥272關閉及閥271同時打開對設 備提供無缝供應流體。現在泵263循環回至拖車265及泵264 自拖車266供應設備。該設備繼續自拖車266消耗流體質至 其内之水平測量為某種水平例如全水平之8 5 %。一旦發 生，電腦打開閥275及關閉閥276。此將拖車265内知其於流 體内容物泵入拖車266。泵263自動停在低瓦特。製程控制 電腦接著關閉閥275。 第一拖車265自泵站移開及填滿所需製程流體之另一拖車 265停靠在該泵站。此製程以泵263重複自拖車265裝填。接 著，一旦拖車266内之流體水平測量在某水平例如全閥之 10%，則閥271關閉及閥272打開。使用拖車265内之流體水 平直至流體水平測量在某水平例如全閥之85%，而拖車266 -101 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
561165 A7 B7 五、發明説明（
内之剩餘流體泵入拖車265 ^該拖車266接著自泵站移開及 另一全滿拖車266停靠最初拖車位置。泵264經饋入及自新 拖車266裝填，及製程依此方式繼續。 因此所述流體輸送系統之第一具體例包含至少一個置於 泵站之輸送容器及至少一個與至少一個輸送容器流體相通 之泵，該至少一個輸送容器與閥_聯流體相通，該閥串聯 與製程設備管式系統流體相通。該流體選擇性地自至少一 個輸送容器經由該閥串聯直接泵入及進入製程設備管式系 統而無流體輸送進料及或供自其内至少一個輸送容器接收 及儲存流體之儲存槽。此外，該系統包含置於泵站之第二 輸送容器及與第二輸送容器流體相通之第二泵，各輸送容 器及泵分別與閥串聯流體相通。此閥串聯係由數個可選擇 性操作之控制閥所構成且與製程設備系統流體相通，因而 流體選擇性分別自第一及第二輸送容器經由閥串聯直接泵 入製程設備管式系統，而無流體輸送進料及儲存槽。 系統其他方面包含製程控制電腦，該製程控制電腦可操 作地分別耦合至第一及第二泵，及耦合至閥串聯内之至少 一個控制閩；分別與第一及第二輸送容器各流體相通之質 量流量計及可操作地耦合至製程控制電腦；該質量流量計 經架構及排列成可測量及傳遞自輸送容器泵入製程控制電 腦之流體質量流速；該製程控制電腦計算於經選擇之一個 輸送容器内之流體質量，係使用流體質量流速及測量之入 口泵壓力。此外，製程控制電腦使用入口泵壓力及流體流 速而繼續地測量所選擇之一個輸送容器内之流體質量。 -102- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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▲ 561165 A7 ___ B7 五、發明説明（~^〇〇) "~两 "~^ 該製程控制電腦打開第一自動控制閥及啟動製程設備操 作；及一旦第一輸送容器内之流體水平藉製程控制電腦測 定為第一預定流體水平時關閉第一自動控制閥。又一方面 為第二自動控制閥藉製程控制電腦同時打開因而第一泵使 /瓦體自第一輸送容器循環回至第一輸送容器，及第二泵自 第二輸送容器供應流體至製程設備中。該設備隨後自第二 輸送容器供應製程流體直至其内之流體水平藉製程控制電 腦測定為第二預定流體水平。隨後，製程控制電腦打開第 一控制閥及關閉第二控制閥因而第一輸送容器内之剩餘流 體内谷物泵入第二輸送容器。一旦製程控制電腦關閉第一 控制閥，該第一輸送容器可被新的輸送容器在其於泵站位 置處置換。本發明另一方面包含再打開第二控制閥及關閉 第一控制閥之製程控制電腦因而設備自第二輸送容器提供 製程流體。 因此本發明所述方法包含將第一輸送容器置於泵站上， 該第一輸送容器與第一泵流體相同，將第二輸送容器置於 泵站上，該第二輸送容器與第二泵流體相通，及自各個個 別輸送容器選擇性將流體泵入閥_聯中及泵入製程設備管 式系統。此方法包含可操作地使製程控制電腦分別耦合至 第一及第二栗，及耦合至閥串聯内之至少一個控制閥，及 使用分別與各弟一及第一輸送容器流體相通之質量流量 計，及可操作地耦合至製程控制電腦及測量分別來自第一 及第二泵之流體流動。該製程控制電腦使用流體質量流速 及測量之入口泵壓力而計算於經選擇之一個輸送容器内之 •103- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（1Q1) 流體質量，且易使用入口泵壓力及流體流速流動及繼續測 量於經選擇之一個輸送容器内之流體質量。製程控制電腦 打開第一自動控制閥及反應於測定經選擇之一個輸送容器 内之流體直量而啟動製程設備操作。 該方法又一方面亦包含製程控制電腦，其在第一輸送容 器内之流體水平藉製程控制電腦測定在第一預定流體水平 時，關閉第一自動控制閥，因而第一泵使流體循環回至第 一輸送容器，及同時打開第二自動控制閥，因而第二泵自 第二輸送容器供應流體至製程設備；自第二輸送容器提供 流體至製程設備直至其内之流體水平藉製程控制電腦測定 在第二預定流體水平；該製程控制電腦打開第一控制閥及 關閉第二控制閥，因而第一輸送容器内之其餘流體内容物 泵入第二輸送容器；該製程控制電腦關閉第一控制閥及以 新的輸送容器在泵站置換第一輸送容器；及接著自第一輸 送容器傳送剩餘流體至第二輸送容器中，及隨後自第二輸 送容器繼續提供製程設備製程流體同時置換第一輸送容 器。 如所知，於典型聚酯製程工廠中，存在三種不同蒸餾管 柱：水管柱、汽提塔管柱及MGM管柱（混合二醇及單體管 柱或乙二醇冷凝管柱）。得自酯化反應器之蒸汽送至水管 柱。該水與乙二醇分離。在管柱上端移除低沸物（包含水） 並送至汽提塔管柱，同時在管柱底部移除乙二醇及其他高 沸物且可送回至糊膏槽、反應器，導至其他使用者，且如 本文所述，回至循環迴路。 -104- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
561165 A7 __ B7 I、發明説明（~^~^ - 汽提塔管柱在汽提塔管柱上端分離出對二萼垸，其不送 至廢水處理工廠，並使對二萼燒與水共滞物組合其接著送 至爐中或與其他低沸點成分送至氧化器中。得自汽提塔底 部之流體送至廢水處理工薇。本發明_具體例中，水管柱 藉由將低沸物輸送至爐中而非汽提塔管柱中而予以維持， 及汽提塔管柱可消去。此例中，水管柱排放至爐中而非將 低沸物送至汽提塔管柱。MGM管柱亦排放至爐中。 亦已知於習知聚酯加工工廠中，需要廢水處理工廠以處 理有機廢料及源自製程之液壓負載（水流）。本發明上述一 方面中’有機廢料排放至爐中於該處燃燒。本發明另一方 面以及本文詳述者，藉由自聚酯形成製程消去許多單元操 作及與设備整合’因而產生更密之設備，屋内可放置整個 製程設備’因而除去對廢水處理工廠輸送液壓負載之需 求’因為雨水不再進入與製程設備及/或任何潑出之製程流 體接觸。因此本發明又一方面，將有機廢料送至爐中而消 除及經由減小耦合之工廠尺寸而藉整合設備於屋内而消去 液壓負載或廢水’可消除聚酯加工設備所需之廢水處理工 廠之需求。 自設備之環境放射可藉排放所有製程（亦即蒸餾管柱、洗 務塔、吸附器、真空泵等）而降低及槽排放至加壓排放集流 管。該排放集流管流入HTM爐中及鍛燒。因此若所有排放 管連接至此集流管，得自設備之未氧化放射可降低超過 | 99%(典型上氧化之放射為二氧化碳及水）。此外，此製程 消除提塔管柱之需求。 105 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（103) 本發明又一特徵為增加個別蒸餾管基礎部分之體積超過 •習知製程所用之基本體積，收集通過及自蒸餾流出之產物 之槽可去除。此降低流體污染區域之量及任何此儲存槽所 產生之所有成本。增加基底高度或直烴可增加蒸餘管柱體 積。管柱不需要其他設備。本發明一方面，水管柱基底直 徑或高度至少大於習知水管柱之40%。此方面，總高度增 加約至少3%。另一方面，基底直徑或高度至少增加5〇% 如上述經由整合設備可消除廢水處理工廠。此特別可藉 消除環境放射及如上述藉消除儲存槽而做到。再者，設備 架構成於屋内建構所有製程，該拖車泵/未負載站、htm爐 及/或任何其他設備區域可具有COD潛力。得自粒化器及A 卻塔之廢水自所有廢液流分離及進入設備出口。所有雨 水，包含得自上述所有屋内區域，亦進入設備出口。溝渠 (較好為雙壁）在製程設備及HTM爐之間設置。此較好為有 蓋溝渠。所有受污染之廢水進入溝渠。所有收集於溝渠之 廢水自溝渠泵入HTM爐中於該處燃燒廢水。若所有其他水 源受限，則熱塵成本藉降低廢水處理設備之主要及操作成 本而抵銷。 又，若設備配置適當計劃，則對熔融設備工廠之粒片戈 晶片僅需要一個承載系統。最終反應器出口夠高因而可切 割成粒片’其將藉重力落入置於切割器下方之分析料斗 中。另一具體例中，免去分析料斗。粒片承載至摻合青儲 塔上端及摻合青儲塔位於包裝料斗上方。包裝料斗之底部 位置及咼度夠高而可使包裝料斗之内容物藉重力馈入二 -106- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) A7 B7
561165 五、發明説明（ 運、卡車或軌道車。包裝料斗亦可藉直接自青儲塔饋入勺 裝設備中而去除。包裝塊狀袋、盒、桶、及， 入灯巴又早元位 於且靠近包裝料斗，因而亦可藉重力填充。承載系統之 少可降低設備、利用成本、及改良產物品質而除去用以户 融粒片及使其成索之機制。 ” 本發明又另一方面，設備中之水系統可藉組合安全淋 浴、冷卻塔、切割器水及HTM泵冷卻器而更小化。 典型上，設備安全淋浴系統為自我包含系統。其具有水 平控制系統饋儲都市水供應。其亦具有加壓系統及於電源 失效時回至加壓氣體。該冷卻塔具有用以維持其内因為水 蒸發流失引起之水水平之水供應器及排空（沖洗）而避免高 沸點成分濃縮或沉澱。冷卻塔系統具有化學添加物系統而 可保持水p Η、硬度、標的物上生物生長等。切割器水系統 供應水至切割器（造粒）及由於水與熱聚合物所接觸時蒸發 而需要補充水。此系統一般不具有沖洗且雜質一般流在粒 片上，雖然此會引起問題。切割器系統亦具有化學添加物 系統。ΗΤΜ泵具有高壓降之冷卻器。標準冷卻塔集流管不 供應足夠壓力而行經ΗΤΜ泵上之高壓降冷卻器。 有關該等問題有四種選擇： 1 ·) 一旦經過冷卻時使用供應水； 2 ·)付出增加主要及泵成本而增加冷卻塔水集流管之壓 力； 3 ·)建立另一高壓冷卻塔集流管導致增加之主要及泵成 本；及 -107- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4规格(210 X 297公釐）
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561165 A7 B7 五、發明説明（1〇5) 4 ·)對泵購買低壓降冷卻器導致增加之主要成本及缺乏保 證。 整合該等系統可降低主要及操作成本。而整合HTM系統 及除去所有次迴路泵，僅流下主要迴路HTM泵。該等HTM 泵所需之冷卻水流動略低於所需之冷卻塔補充水（更多水亦 可接受）。切割器水系統具有較高水壓而進入切割器，其壓 力亦高至足夠用於HTM泵冷卻器。然而，流經HTM泵後， 水不需回至切割器系統因為HTM滲漏將污染產物。因此， 得自HTM泵之水需回至冷卻塔。若冷卻塔化學品添加至切 割器水系統，需保護切割器水系統及除去化學添加物系統 之一且仍經由此沖洗供應化學品至冷卻塔。切割器系統上 之沖洗無損害且有利。得自切割器水系統經由HTM泵冷卻 器接著經過冷卻塔之泵入水將除去HTM泵所需之額外冷卻 系統，將除去化學處理系統，及避免所需之水流至所有三 個用途。水仍需要供應至切割器水系統及安全淋浴。 安全淋浴系統需每週沖洗而避免水停滯。更多泵經常有 利且自動泵將降低成本。若安全淋浴槽比加壓器高且因此 不需要回至加壓系統。若水進入安全淋浴槽且溢流出槽上 端，則槽將完全停留且不需水平系統。若切割器水系統之 水平控制閥於管線内供應安全淋浴槽，及安全淋浴槽溢流 入切割器水槽，則安全淋浴將在切割器水及冷卻水塔兩者 之補充速率下連續以水流沖洗。此配置將除去安全淋浴系 統之所有人力及設備。 解決前述問題且滿足設備操作者之本發明新穎整合設備 -108- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 _ _ _ 五、發明説明（1Q6) 水分配系統說明於圖22。現參考圖22，安全淋浴水儲存槽 290自適當水源”W”供應乾淨新鮮水，如錯位（off-site)都市 水供應（未示出）。安全淋浴槽對設備安全淋浴及洗眼杯（未 示出）供應所需之水，且亦經由第一管線291供應水至過濾 器及水儲存槽裝置294，提供作為另一切割器/造粒器水槽 294之一部分。一旦導入水分配迴路，則水通入且經過過濾 器及水儲存槽裝置294。自此處過濾及冷卻之水藉適當泵 295通過造粒器水分配迴路，接著流經下游熱交換器296而 冷卻通過泵後之水。過濾器298置於泵之造粒器水分配迴路 下游中而移除可捕捉於其中之任何污物及/或小顆粒。設置 下游化學品添加站299作為造粒器水分配迴路之一部分以於 造粒器水分配迴路中維持水為進行製程所需之控制有機物 生長、水硬度、水溶解度及黏度指標，且係由於供應至該 系統之場所及水特性。造粒器水分配迴路之最後成分為切 割器/造粒器站300，其功能如下。 得自設備之熔融聚合物經由聚合物供應管線316在切割器 /造粒器站300供應至聚合物擠出模嘴頭317，該模嘴頭依已 知方式擠出數個熔融聚合物索318。熔融聚合物索於切割器 /造粒器站300中冷卻供冷卻造粒及/或切割熔融聚合物索， 經由造粒器水分配迴路供應過濾水。隨後，現在加熱及，， 髒”水通入過濾器及水儲存槽裝置而冷卻，補充因切割器/ 造粒器站蒸發所引起之水流失之水，補充水亦用以沖洗泵 303，自安全淋浴水儲存槽添加。通入過濾器及水儲存槽裝 置之水接著回通過造粒器水分配迴路，如上述，供再使 -109- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（1Q7) 用。 另依水管線302自造粒器水分配迴路饋入及延伸至用以使 水通過冷卻塔304之下游泵303。冷卻塔設有水平控制器306 用以維持水收集承盤307所容納之水水平，係形成為冷卻水 裝置之一部分。水平控制器306具有最小流動設定其將確使 對菜3 0 3最小所需之冷卻流動提供令人滿意之水量。冷卻塔 冷卻流經其中之水，該水自水收集承盤通過冷卻塔水供應 迴路308。 流經冷卻水供應迴路之水預期用途包含任何所需數量之 下游冷卻水使用者311，該使用者可將現在之”廢水”流回至 冷卻塔水供應迴路。下游不使用之任河水回通入且通過水 冷卻塔，該水平控制閥306自造粒器水分配迴路排放水，若 需要則補充收集承盤/儲存器307内流失之水。 自下游使用者通回至冷卻塔水供應迴路之廢水回通過冷 卻塔304及於其内蒸發。水蒸發因此濃縮流經冷卻塔水供應 迴路之水溢流内之固體及/或污染物，因此水經由水沖洗管 線312沖洗迴路，若需要，以控制器314流入水出口（未示 出）^泵310供應所用之力使冷卻水通入任何及所有水使用 者。 供應至安全淋浴儲存槽290之水藉水水平控制器315控 制，該裝置使槽290内之水平維持在適當水平。自安全淋浴 水儲存槽之過量水通過水管線291及進入造粒器水分配迴路 292之過濾器及水儲存槽裝置294，在該處如上述處理水。 供應製造粒器水分配迴路292及冷卻塔水迴路308之所有水 -110- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 装 訂
561165 A7 ______Β7 五、發明説^ ^〇8) ""— 自適當水供應器W供應，如上述。此包含添加至經由下游 使用者311及切割器/造粒器站3〇〇及冷卻塔3〇4水蒸發所損 失之所有水之各系統所添加之所有水。 據此’本發明之整合設備水分配系統於第一具體例包含 安全淋浴水儲存槽其與水源流體相通並自其供應水，與安 全淋洛儲存槽流體相通且自其供應水之第一水分配迴路， 與第一水分配迴路流體相通之第二水分配迴路，及選擇性 自第一水分配迴路排出水而供應水至第二水分配迴路之控 制閥。此系統一方面包含與個別安全淋浴及洗眼系統流體 相通之安全淋浴水儲存槽；與流體安全淋浴水儲存槽流體 相通而密封延伸至第一水分配迴路之水管線，其中第一水 分配迴路自安全淋浴水儲存槽供應水，因水自其溢流且通 入第一水迴路。第一水分配迴路包刮架構及排列成供應水 至用以使熔融塑膠聚合物造粒之造粒站之造粒器水迴路； 過濾器及水儲存槽；架構及排列成自水儲存槽通入第一水 分配迴路之栗；熱交換器；過遽器；及化學品添加站。熱 交換器位於泵下游，過濾器置於熱交換器之下游，化學品 添加站位於過滤器下游，造粒站位於化學品添加站下游， 及過濾器及水儲存槽為造粒系統之下游。 整合之設備水分配系統其他方面包含與過濾器及水儲存 槽及控制閥中間流體相通且與各水水平控制及安全淋浴水 儲存槽流體相通之水水平控制。該水水平控制架構及排列 成直接自水源選擇性添加補充之水至過濾器及水儲存槽。 水水平控制器亦架構及排列成選擇性控制水供應至安全淋 -111 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公董）
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561165 A7 _ B7___ 五、發明説明（1〇9) 浴水儲存槽而維持其内之水水平在預定水平。 第二水分配迴路包括冷卻塔水迴路，其包含冷卻塔、架 構及排列成自冷卻塔經第二水分配迴路泵入水之泵，及至 少一個冷卻塔水使用者。冷卻塔又包括形成為其一部分而 供收集流經其内之水之水收集承盤。冷卻塔水迴路之泵位 於水收集承盤下游且該至少一個冷卻塔水使用者位於泵下 游及冷卻塔上游。第二水分配迴路又包括與其流體相通之 沖洗管線，及與沖洗管線流體相通使水自第二水分配迴路 選擇性通入水之控制閥。第二水管線與第一水分配迴路流 體相通而密封延伸至第二水分配迴路而對其提供水。 選擇性自第一水分配迴路排放水至第二水分配迴路之手 段一方面包括與第二水管線流體相通之第二泵，採用以自 第一水分配迴路排放水至第二水分配迴路。選擇性排水之 手段另一方面微與冷卻塔水收集承盤及控制閥中間流體相 通且與第二泵及冷卻塔水收集承盤流體相通之水水平控制 器。冷卻塔承盤之水水平控制係架構及排列成選擇性自第 二水管線補充水至冷卻塔水收集承盤，且亦架構及排列成 建立最小水流動設定，其確使對第二泵最小所需冷卻流動 經常提供令人滿意之水量。 因此本發明另一方面為經由整合之設備水分配系統分配 水之方法，該方法一方面包含供應水至安全淋浴水儲存 槽，自安全淋浴水儲存槽使水通入第一水分配迴路，及選 擇性自第一水分配迴路使水通入第二水分配迴路。該方法 特徵為選擇性自水源直接添加水至第一水分配迴路；使第 -112- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 ___ 五、發明説明（11G) 一水分配迴路中之水流經熔融聚合物造粒站；使第二水分 配迴路之水流經水冷卻塔；自第二水分配迴路選擇性使水 流經水沖洗管線其與第二迴路密封地流體相通；及自第一 水分配迴路選擇性使水通入冷卻水收集承盤形成第二水分 配迴路之一部分。 與所述製程/製程設備使用之整合真空系統之較佳具體例 說明於圖23。藉使用所說明之整合真空系統，可減少e G噴 射數量，冷卻水系統可最少，若有些例中並未略去，及於 最後聚縮合反應器中獲得兩階段真空所需之成分數目亦可 最少。 分別如圖17a及17b所述，聚縮合反應一般具有三階段真 空。此處本發明之獨特設計整合該等最後兩階段真空，中 壓及低壓真空階段。此第三真空階段不整合因為此階段壓 力太高且無法使E G蒸汽噴射而具適於操作之分壓。於蒸汽 管線内置入閥引起阻塞問題且非可靠之解決之道。此外， 可有效耦合兩階段真空。 現在參考圖23，適宜及或者習知真空泵3 20在用以冷凝如 E G及其他可冷凝物之成分之階段間冷凝器321上拉出真 空。第一EG蒸汽噴射322裝設於噴霧冷凝器324及階段間冷 凝器之間，且該蒸汽噴射一般具有6至8之壓縮比。階段間 冷凝器之液體排出進入液體密封容器325，亦稱為浸潤容 器。自真空泵排放以及自喷霧冷凝器排放之液體亦可通入 此密封容器或任何其他類型所需容器。得自浸潤容器之液 體接著泵入通過過濾器326、冷卻器328，及（a)回至階段間 -113- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561165 A7 B7____ 五、發明説明（112) 第二密封容器與泵337流體相通，其自其抽出液體/液體 冷凝物及使其通過下游過濾器339。隨後，液體於與過濾器 流體相通之冷凍器340中冷凍及液體回至冷凝管335再使 用，或若需要通入設備之其他使用者。真空管線334自冷凝 管335上端延伸且經由控制閥343與真空泵320流體相通。 因此此設計消除一個E G喷射串聯、一個噴霧冷凝管及泵 入系統，且合計每亭聯僅具有兩個E G噴射器而非三個。藉 由將中壓及低壓真空區域之所有垂直管式閘門置入相同密 封容器中，密封容器數目亦可減少至少於一半。例如，雙 系統將具有5個密封槽而單系統一般具有三個密封槽。此架 構因此消除非必要設備、儀器且亦降低操作較大真空系統 所需之能源消耗。 因此如所述，本發明之整合真空系統包含分別與聚縮合 反應器之各中壓及低|真空區域流體相通之嘴霧冷凝管、 與噴霧冷凝管流體相通之階段間冷凝管、及與階段間冷凝 管流體相通之真空泵。該系統之其他方面包含分別與各嘴 霧冷凝管、階段間冷凝管及真空泵流體相通之密封容器； 及架構及排列成分別自喷霧冷凝管及階段間冷凝管收集、 過濾、冷凍及分配液體至各噴霧冷凝管及階段間冷凝管之 液體分配系統。其他方面包含架構及排列成自真空栗收集 液體之液體分配系統；該液體分配系統包括架構及排列成 分別自各噴霧冷凝管及階段間冷凝管收集液體之單一密封 容器所構成；及與液體分配系統流體相通且架構及排列成 使需要選擇性使冷;東之液體通入其他使用者之控制閥。 -115- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（113) 該系統又其他方面包含自低壓真空區域進入噴霧冷凝管 之流體，及自中壓真空區域進入噴霧冷凝管間隔之上端部 分之流體；與聚縮合反應器高壓真空區域流體相通之第二 噴霧冷凝管，第二噴霧冷凝管亦與真空泵流體相通；置於 各第二噴霧冷凝管及真空泵中間且與其流體相通之控制 閥；及架構及排列成自第二噴霧冷凝管收集、過濾、冷凍 及分配液體至少通入第二噴霧冷凝管之第二液體分配系 統。 本發明整合真空系統之又另一方面包含分別與聚縮合反 應器之各中壓及低壓真空區域流體相通之噴霧冷凝管、與 噴霧冷凝管流體相通之第一 EG噴射器、與第一 EG噴射器 流體相通之階段間冷凝管、與階段間冷凝管流體相通之真 空泵、及分別與低壓真空區域及噴霧冷凝管流體相通之第 二E G噴射器。本發明此具體例之其他方面包含得自低壓真 空區域進入噴霧冷凝管底部部分之流體，及得自中壓真空 區域進入噴霧冷凝管之隔開上端部分之流體；該第一 E G噴 射器自噴霧冷凝管之上端部分延伸；第二EG噴射器與低壓 真空區域及噴霧冷凝管底部部分流體相通；及分別與噴霧 冷凝管、階段間冷凝管及真空泵流體相通之密封容器，該 密封容器架構及排列成收集其内之液體及液體濃縮物。更 其他方面包含與密封容器流體相通而用以自其泵入所收集 之液體之泵；與過濾器流體相通且架構及排列成冷凍其中 通過之液體之冷凍器，該冷凍器分別與各噴霧冷凝管及階 段間冷凝管流體相通，且其中藉冷凍器冷凍之液體分別通 -116- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
561165 A7 B7 五、發明説明（114) 至噴霧冷凝管及階段間冷凝管；與冷凍器流體相通且架構 及排列成若需要可選擇性使冷凍之液體通至其他使用者之 控制閥；架構及排列成分別自噴霧冷凝管、階段間冷凝管 及真空泵收集、過濾及冷凍液體及液體濃縮物且將冷凍之 液體分別重分配至噴霧冷凝管及階段間冷凝管之液體收集 及冷;東系統。 因此自最終聚縮合反應器收集流體之方法包含得自反應 器之中壓聚縮合真空區域及低壓聚縮合真空區域之流體通 入分別與中壓及低壓真空區域密封地流體相通之單一噴霧 冷凝管，及使用與階段間冷凝管流體相通之真空泵，使流 體流經與喷霧冷凝管流體相通之階段間冷凝管。該方法之 其他方面包含使得自低壓聚縮合真空區域之流體通入噴霧 冷凝管底部部分，及使中壓聚縮合真空區域之流體通入噴 霧冷凝管之隔開上端部分；使得自喷霧冷凝管之上端部分 之流體通入階段間冷凝管；得自噴物冷凝管之上端部分之 流體通入與噴霧冷凝管及階段間冷凝管流體相通之第一 E G 噴射器；使得自低壓聚縮合真空區域之流體通入分別與低 壓聚縮合真空區域及噴霧冷凝管流體相通之第二E G喷射 器；自噴物冷凝管及階段間冷凝管收集液體及液體冷凝物 至與各噴霧冷凝管及階段間冷凝管流體相通之密封容器 中；過濾及冷凍收集於密封容器内之液體，及使冷凍之液 體分別回至噴霧冷凝管及階段間冷凝管；若需要使至少部 分冷凍之液體選擇性通過與其他用途流體相通之至少一個 控制閥；及使得自高壓真空區域之流體通入與真空泵密封 -117- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（115) 地流體相通之第二嘴霧冷凝管。 吸附系％ 有些具體例中’較好以吸附器置換蒸餾管柱。該吸附器 可使用熱惰性氣體供吸附。惰性氣體為任何氣體，其在存 在之條件下不與反應物反應。熱氣體吸附以非常低濃度之 水產生二醇’其將改良酿交換或酯化轉化率。一方面，至 少一種反應物為二醇成分，且其中至少部分二醇化合物以 蒸汽、液體或蒸汽及液體兩者自製程移除，及進行吸附系 統而選擇性回收二醇化合物。 如圖19所示，得自製程之流體饋入第一吸附器182。送至 第一吸附器182之製程流體典型上包括蒸汽、液體或其混合 物。此製程流體一般來自酯化製程蒸除之蒸汽液流，及液 體來自聚縮合反應及其他液流如泵沖洗、泵密封、真空 泵、蒸發器沖洗、中間冷凝器等。製程流體液流繼續至第 二吸附器直至回收所需成分突破該床。離開吸附器之所有 W述製程蒸汽流體經由管線184送至HTM爐。此時床經飽 和〇 使用吸附可減少管柱、設備、槽、攪動器、泵等及於一 具體例中以少數簡單大管或槽、壓縮器及兩個熱交換器將 其置換。吸附作用由於不需要回流如蒸餾管柱（其典型上具 有回流速度等於產物抽除速率）因而節省能源。吸附作用比 悉餾之另一優點為二醇更純，其引起產物中較少副產物， 如降低之DEG及較少顏色。又，於酯交換或酯化反應器中 田1J產物降低，如酯化反應器中之水。水可對反應器等具有 -118- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 裝 訂
k 561165 A7 B7 五、發明説明（116 ) 明顯衝擊，該酯化反應器可較小。 製程流體以液流189進入吸附器床181及以液流190流出。 液流190具有連續監視儀器（如FTIR，但依經驗單一波長較 適當，及依經驗可以計時器切換，及監視可藉手動抓取樣 品進行），其顯示出欲節省之成分離開該床。直至所需成分 流出，所有其他成分經由液流190送至液流184。液流184進 入熱破壞裝置如熱傳導介質爐、熱氧化器、催化氧化器 等。一旦床181經負載及所需成分離開液流190，則製程流 體輸送至次一吸附器床。 為了使用相同圖式，床181現在顯示為數個經負載床，其 經由液流189自反應器負載。床182為前一段落所述之完全 負載。床183為完全吸附之床。床181如第一段落般負載。 床182具有惰性氣體熱液流如氮氣、二氧化碳、氬氣等，經 由來自熱交換器188(其加熱該液流）之液流191供應至其 中。可使用任何方便之熱源，如蒸氣、電器、熱氣體或蒸 汽、熱液體如熱傳導介質等。熱亦可在冷凝管液流18 7、 191、192、193及液流199間交換。可使用習知空氣對空氣 熱交換以及固體床交換器。對惰性氣體液流之移動力來自 壓縮機或鼓風機186，但下導管裝置可與惰性補充液流197 使用。成分186入口之壓力藉添加惰性液流197及循環液流 195而維持。 來自床182之熱惰性氣體吸附來自床之成分。或者，可使 用蒸氣或其他熱可冷凝之蒸汽，但此破壞流出液流之純度 且亦需要液流之其他分離設備。熟知本技藝者將可控制液 -119 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（117 ) 流191之流動及溫度而精確吸附床182分離經吸附之成分為 高純度可區分之脈衝。該等液流192中之脈中藉液流190所 用之類似裝置監視。當自床182移除非所需成分至液流192 時，切換3-向閥或多個2-向閥及液流192經液流198及經由 液流184輸送至熱氧化裝置。或者，液流192可流經非冷卻 冷凝管185及前進至液流184供熱氧化。當自床182移除所需 成分至液流192時，閥切換及液流192前進至液流199及進入 冷凝管185。冷凝管185可以空氣、冷凍水、冷凍氣體、膨 脹冷卻或其他適當手段冷卻。冷卻之液流199降至飽和溫度 及所需成分自液流以液體冷凝。液流187中之液體導入產物 之適當儲存容器。當液流192仍含有非所需成分時，閥再度 切換因而液流192進入熱氧化裝置。此切換在所需及非所需 成分間繼續進行直至床182完全吸附。接著床182變成候 於液流193中得自冷凝管185之氣體將含有欲回收之所需 成分，但低於冷凝管185之飽和溫度。因此，液流193送至 完全吸附之床183。床183吸附所需成分清洗液流193。液流 193以液流194離開床183。液流194以液流195導回至鼓風機 或壓縮機186。液流197添加補充惰性氣體而對壓縮機186維 持一定入口壓力。 當床181飽和及床182如前述般吸附，則床有循環功能。 床181於循環中代替床182。床182替代床183。床183替代床 181。第二相期間床181將被吸附，床182將自冷凝管185捕 捉所需成分。床183將以反應器蒸汽飽和。當床181吸附及 -120- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 _____B7 五、發明説明（~麵 一 床183飽和時，開始次一相。 依據系統大小及欲製得之產物，有必要進一步改良。對 各功能及數個冷卻器、壓縮機、加熱器及熱交換器可需要 數個吸附咨床。彳于自反應器之液流189在進入床之前可 冷卻而改良床之吸附容積。 除去齒輪泵 大部分聚醋設備在預聚物反應器及精製反應器間具有齒 輪泵。該齒輪泵克服兩反應器間之壓降，因為壓力差沒有 大至足以提供所需流動。該泵亦使用作為計量裝置以對精 製器提供均勾流動而可安定操作。有些製程以藉預聚物反 應器在比精製器位置高之處架構而提供必要之壓差。該等 設備對精製器提供均勾流動。 管式反應器系統於聚縮合系統中不需要泵，因為固有之 管設計提供移動物直至設備次一站所需之壓力。此外，管 式反應器不具有水平或壓力控制系統而對系統提供混亂， 其將受齒輪泵減弱。管式反應器減弱入口混亂。由於管式 系統提供均勻流動而無其他減弱且提供於反應器段落間提 供流動所需之頭壓力，因此在聚縮合段落中不需要齒輪 菜。 獻合酯化管式反應器及聚縮合營 < 后庙哭 上述有關酯化及聚縮合之方法及裝置所述之個別段落應 用至且可與下述組合及反套用具體例一起始用。 如圖6、17A及17B所示，本發明之兩個主要管式反應器 階段可組合成整合單元。圖17 A顯示本發明一具體例。酯 -121 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 561165 A7 B7五、發明説明（119 ) 化反應器及聚縮合反應器均為管式反應器。反應性物質儲 存於槽221及自其饋入。較佳具體例中，其為直接饋入循環 管線224之固體PTA。反應性物質自槽221進入固體計量裝 置222，其在重量電池223上。固體PTA進入循環管線224於 該處與來自酯化反應器227之反應性單體混合，其經管線 2 3 0再循環。混合物進入熱交換器2 2 6於該處加熱。混合物 接著馈入管式反應器227中。部分反應混合物循環回至管線 230而進入泵225之流入物。其他液體添加物如反應物可經 由管線240饋入較好泵225之流入物。泵225之流出物經由壓 力降低裝置246饋入以促進PT A自槽221之固體饋入。酯化 反應器可在管線231及232排放。該蒸汽較好送至精製。圖 17B不同於圖17A在於存在有額外排放管線229。一方面之 排放管線229恰位於循環丁字接頭之前，如圖17B所示，於 某些方面，自製程移除水。其他部分之反應混合物流經額 外管式反應器酯化製程228。自酯化製程之流出物接著視情 況在234與額外液體添加物混合，經由熱交換器233饋入， 接著饋入聚縮合反應器235、236及237。流出物或完成之聚 酯或聚合物經由齒輪泵238饋入及在239離開系統。PET及 PETG製程中壓力（尤其真空）可使用排放管或真空集流管 243、244及245控制。排放管或真空集流管243-245可饋至 氧化器如HTM爐、鍛燒器或熱氧化器。酯化段落或區域 (E1/E2)及聚縮合段落或區域（P1/P2/P3)間之壓差可使用 壓差裝置如垂直管式閘門247控制，及各聚縮合階段235、 236及237間之壓力可使用壓差裝置如垂直管式閘門各在241
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k -122- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165
中’提供聚酯製造系統，包 _、奴▲ 巴括反配置至包括習知聚酯反應 咨知聚酯製程之本發其 抑 貧月g式反應态，其中習知反應器 二·以系統分離。另—方面，提供將管式反應器反配置至 習知聚酿製程之方法，包括⑷將本發明管式反應器反配置 至包括習知聚§旨反應器之習知聚自旨製程中；及⑻使習知反 應器？製秩刀_。本文中，有關習知製程之分離代表避免 W把流入’知製粒’例如藉由提供入口上游及出口下游對 習知反應器之閥且關閉習知製程或使習知反應器入口及出 口與製程系統分開。 、本文所述製程及裝置中，可具有大於一個酯化階段或區 域及/或大於一個聚縮合階段或區域。該等數個反應器可串 聯或平行放置。 前述段落描述設計本發明管式反應器系統之參數。就較 大設備而言’可能無法容納大管直徑而架構反應器及符合 該參數。就此設備而言，可平行操作數個管式反應器。在 區域内或之間可裝設及組合數個平行管式反應器。為了使 成本最小，反應器之最初起始段落可在分流前混合。此將 不需購買額外進料系統。蒸汽管線可均進入相同真空串聯 中。聚縮合反應器可分享相同真空及冷凝管系統。因此， 唯一額外設備及涉及之成本為所需之額外管。 另一具體例中，單一管式反應器自最初預單體反應物製 造聚酯聚合物。此管式反應器中，製造單體之反應物在一 端饋入及聚酯聚合物產物再另一端輸出。此一般可應用於 聚酯製程，其不需具有分開之酯化及聚縮合步驟。此具體 -124- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂 線 561165 A7 B7 五、發明説明（122) 例中’有關分開酯化及聚縮合反應器及製程之上述方面可 應用於單一管式反應器製程，如使用堰、蒸汽移除及液體 解開、管式反應器幾何定向等。 據此’ 一方面，管式反應器分成數個實質平行之流動導 管’其在入口及出口間延伸，及其中流經管式反應器之反 應物通過數個流動導管之一同時流經反應器，另一方面， 提供至少兩個分開之酯化管式反應器，各產生相同或不同 聚酿單體，及其中自個別酯化管式反應器流出之流體聚酯 單體導入聚縮合管式反應器之第一端處。另一方面，提供 至少兩個分開之聚縮合管式反應器，各產生相同或不同聚 醋聚合物，及其中自個別酯化管式反應氣流出之各流體聚 酯單體導入個別聚縮合管式反應器至少一個之第一端處。 另一方面，酯化管式反應器包括彼此平行放置而具有共通 入口之數個酯化反應器。另一方面，聚縮合管式反應器包 括彼此平行放置而具有共通第一端處之數個聚縮合反應 器。此具體例中，共反應物可添加至數個聚縮合反應器至 少一個但並非所有聚縮合反應器，因而產生至少兩種不同 聚酯產物。 本發明有些優點 本發明一效益為該設計使反應器可架設於含有干擾之區 域中。該管可製造在管柱、束、其他管、其他反應器、蒸 餾管柱等附近。 又，本發明具體例不需要壓力或水平控制。酯化或酯交 換反應器底部之壓力藉摩擦、得自反應器液體内容物之靜 -125- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公爱)
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線 561165 A7 __________B7 五、發明説明(~123^ ~~ " ' 壓力頭及對離開反應器之蒸汽管線之背壓引起之壓力損失 而控制。由於目標係以預定壓力輪廓降低反應器内壓力， 該反應器官構形成產生該輪廓。此可消除與閥控制壓力之 需要。但可能控制蒸餾或蒸汽消耗壓力及將此壓差加入整 個酯化或酯交換反應器。 幾乎每一方面聚合反應串聯藉本發明之管式反應器而更 簡化。所需儀器、閥及控制迴路大為降低，及菜、反應器 才覺動器、反應器螺旋及伴隨之密封系統將去除。但對泵而 言，若用於循環組，本發明管式反應器系統具有極少或甚 至無移動零件。自設備減少及移除該等成分可減少所需電 腦及控制設備、主要成本、維護成本及利用性消耗之量。 該管式反應器供塾圈下密接’其可減少反應器放射及空氣 滲入反應器，因而改良產物品質。設備及控制系統中實質 減少亦提供減少之操作成本。 本發明之管式反應器可以比反應器容器更少的時間架構 及裝設。管可在工廠或就地預先製造。該管式反應器尺寸 可設計成使反應器段落藉標準卡車、船運容器、貨車等載 運，雨不產生成本及尺寸過大或重量過大之船運容許。該 預先製造可進行組裝設備設計該處管子可於工廠中架摘^、 測壓及隔離，減少場地架構時間及成本較低。 本發明聚酯管式反應器設計所需之液體體積實質上小# 習知聚酯製程。此外，所產生之特定副產物可藉利用本& 明之管式反應器設計而大為降低。本發明一方面，其中製 造PET時，本發明可於最終製造時達成DEG雜質量小於i 2 -126-
561165 A7 B7 五、發明説明（124 ) 重量％，另一方面，則少於或等於1.0重量％，另一方面 中，為0·74-1.0重量％。此與製造PET之典型習知製程相 反，其中DEG雜質量典型範圍自1.2重量％至2.0重量％。事 實上，在終產物中降低DEG雜質量可同時達到由本發明之 聚酯管式反應器設計可達成之液體體積減少。 實例 下列實例係提供熟知本技藝者如何製得及評估本文之化 合物、組合物、物件、裝置及/或方法之完整揭示及描述， 且僅為本發行之舉例而非用以限制本發明範圍。可進行研 究而精確確認數目（如量、溫度等），但需說明有些誤差及 偏差。除非另有說明，否則份為重量份，溫度為攝氏度或 周圍溫度，及壓力為或靠近大氣壓力。 ASPEN模型用於下列數據。其中ASPEN模型參見於時例 中，其為 ASPEN10.2，服務嵌板 1，Polymers Plus,及 ASPEN’s PET 技術。 實例1 使用ASPEN模型，例舉之管長度及熱交換器面積對各 PET及PETG之管式反應器系統加以計算。結果示於下表 -127- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（125 ) 表1 酯化反應 η 聚縮合反應 管直徑 呎2 14 12 14 16 PET設備管長度 呎2 733 1775 階段1 1905 階段2 PETG設備熱交換 器面積 呎2 2200 2000 PETG設備管長度 呎2 79 75 階段1 255 階段2 680 階段 PETG設備熱交換 器面積 呎2 2200 1900 實例2 聚酯管式反應器設計所需之液體體積實質上小於習知聚 酯製程。例如，ASPEN模型進行至比較到每年PET瓶子設
裝 備300百萬磅。結果示於下表2。 表2 酯化反應 標準設備 100 ^3 m 管式反應器 8.4 m 減小％ 92% 聚縮合反應 標準設備 35.6 m 管式反應器 14.2 m 減小％ 60% 總設備 標準設備 135.6 m 管式反應器 22.6 m 減小％ 83% 訂
-128- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（126 ) 實例3-7 各種ASPEN模型進行以測定本發明各種聚酯之操作條件 及性能結果。該模型係依據本發明圖17a或17b之一之裝置 為主，如下表所示。固有黏度（I.V.)藉溶解0.25克聚合物於 50毫升溶劑（由60重量％苯酚及40重量％ 1，1，2,2-四氣乙烷所 構成）中而測量。測量係在25°C使用Viscotek差動或修正之 差動黏度計利用ASTM D 5225，”以不同黏度計測量聚合物 之溶液黏度之標準測試方法”進行。實例3- 7之結果分別示 於下表3-7。 -129· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（127 ) 表3 均聚PET-瓶聚合物 循環率 5重量份單體對 1重量份PTA 製造率 300百萬镑/年 EG對PTA進料 莫耳比 1.6 反應器(參見圖 酯化反應 聚縮合區 聚縮合區 聚縮合區 17A) 域1 域2 域3 溫度(C) 296 296 296 296 壓力(psig) 10降至2 壓力(絕對托耳） 61 10 0.5 液體體積(m3) 16.2 3.7 3.3 9.9 E1 P1 P2 P3 管中12(〃尺） 632 253 管中14(呎） 935 830 管中16(叹） 1875 熱交換器 2200 2200 精製產物 IV 0.60 dL/g DEG 0.78 wt % 酸端 每1佰萬克33莫耳當量 乙烯基端 每1佰萬克1.5莫耳當量 裝 訂
線 -130-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561165 A7 B7 五、發明説明（128 ) 表4 PETG共聚酯(20·5 wt % CHDM) 循環率 10重量份單體 對1重量份ΡΤΑ 製造率 95百萬磅/年 EG對PTA進料 莫耳比 3.5 反應器(參見圖 酯化反應 聚縮合區 聚縮合區 聚縮合區 17A) 域1 域2 域3 溫度(C) 255 255 275 275 壓力(psig) 47降至25 壓力(絕對托耳） 120 5 0.5 液體體積(m3) 4.6 4.0 5.0 3.2 Ε1 P1 P2 P3 管中12(叹） 213 85 管中14(叹） 201 254 管中16(叹） 680 熱交換器 2000 2000 精製產物 IV 0.75 dL/g -131 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（129 ) 表5 均聚PET-瓶聚合物 循環率 5重量份單體對 1重量份PTA 製造率 300百萬碎/年 EG對PTA進料 莫耳比 1.6 反應器(參見圖 酯化反應 聚縮合區 聚縮合區 聚縮合區 17B) 域1 域2 域3 溫度(C) 296 296 296 296 壓力(psig) 10降至2 壓力(絕對托耳） 11 10 0.5 液體體積(m3) 8.4 1.7 27 9.8 E1 E2 P1 P2 P3 管中12(叹） 318 127 管中W(吸） 630 1005 管中16(叹） 1875 熱交換器 2000 2000 精製產物 IV 0.60 dL/g DEG 0.94 wt % 酸端 每1佰萬克33莫耳當量 乙烯基端 每1佰萬克1.5莫耳當量 -132- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（130 ) 表6 均3 泛PET-纖維聚合物 循環率 5重量份單體對 1重量份PTA 製造率 300百萬磅/年 EG對PTA進料 莫耳比 1.6 反應器(參見圖 17B) 酯化反應 聚縮合區 域1 聚縮合區 域2 聚縮合區 域3 溫度(C) 296 296 296 296 壓力(psig) 10降至2 壓力(絕對托耳） 11 10 0.5 液體體積(m3) 8.4 1.9 2.4 7.7 El E2 PI P2 P3 管中12(叹） 313 125 管中14(呎） 704 893 管中16(叹） 1473 熱交換器 2000 2000 精製產物 IV 0.55 dL/g DEG 0.94 wt % -133- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 561165 A7 B7 五、發明説明（131 ) 表7 PET共聚酯(20.5 wt % CHDM) 循環率 10重量份單體 對1重量份PTA 製造率 95百萬镑/年 EG對PTA進料 莫耳比 3.5 反應器(參見圖 酯化反應 聚縮合區 聚縮合區 聚縮合區 17B) 域1 域2 域3 溫度(C) 255 255 275 275 壓力(psig) 47降至25 壓力(絕對托耳） 120 5 0.5 液體體積(m3) 2.3 2.5 5.0 3.2 E1 P1 P2 P3 管中12(叹） 106 43 管中14(叹） 125 254 管中16(叹） 680 熱交換器 2000 2000 IV 0.75 dL/g 比較表3至表5，可觀察下列。在證實過程（表3數據）中無 蒸汽解開，DEG副產物為0.78重量％，相對表5數據，其在 酯化段落中具有蒸汽解開及產生DEG副產物為0.94重量 %。然而，酯化系統中之蒸汽解開，使液體體積自16.2 m3 降至8.4 m3(比較表5及表3)。酯化製程期間移除水，如表5 所示，可驅動反應而產生單體但亦驅動反應產生額外 DEG。然而，反應器液體體積戲劇性降低。此例中，就 -134- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
裝 訂

Claims (1)

  1. 561165 第〇9〇13〇2〇6號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年5月）
    1· 一種自數種反應物製造酯之方法，包括： (a) 提供具有第一入口及第一出口之酯化管式反應器； 及 (b) 在酯化反應之條件下，於鄰近酯化管式反應器之第 一入口處中添加反應物且形成兩相流體，如此該反 應物沿著酯化管式反應器形成液相及氣相，且其中 至少部份反應物形成酯之單體。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中至少部分酯之單體 於酯化管式反應器中反應形成酯之寡聚物。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含·· (e)在聚縮合反應之條件下，於聚縮合管式反應器中反 應該酯之寡聚物，其中至少部分寡聚物形成聚酯。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： (幻在聚縮合反應之條件下，於聚縮合管式反應器中反 應孩酯之單體，其中至少部分酯之單體形成酯之寡 聚物。 5·如申請專利範圍第4項之方法，進一步包含： (d)在聚縮合反應之條件下，於聚縮合管式反應器中反 應孩酯之寡聚物，其中至少部分寡聚物形成聚酯。 6·如申請專利範圍帛1項之方法，其中該反應物包含二酸 或二酸產生器以及二醇或二醇產生器。 7·=申請專利範圍第6項之方法，其;該二酸或二酸產生 器係選自由具有8至14個碳原子之芳族二羧酸、具有 4至12個碳原子之脂族二羧酸、具有8至12個碳原子
    561165
    之％脂族二羧酸及上述二酸之酯所組成之群；以及，其 中孩二醇或二醇產生器係選自由具有6至2〇個碳原子 又環脂族二醇及具有3至20個碳原子之脂族二醇所組 成之群。 8·如申請專利範圍第6項之方法，其中該二酸或二酸產生 裔以及一醇或二醇產生器係選自由對苯二甲酸、苯二甲 酸、間苯二甲酸、僚_ 2，6 _二羧酸、環己烷二羧酸、環 己烷二乙酸、二苯基-4，4，_二羧酸、二苯基_ 3，4，-二羧 、2,2 -二甲基-1，3_丙二醇、二羧酸、丁二酸、戊二 酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、對苯二甲酸二甲酯、乙 二醇（EG)、二乙二醇、三乙二醇、環己烷·二甲 醇、丙垸-1，3 -二醇、丁烷-!，4 -二醇、戊烷-丨，5 _二 醇、己烷-1，6 -二醇、新戊二醇、3 -甲基戊二醇一 (2,4)、2 -甲基戊二醇-(1，4)、2,2,4·三甲基戊、二醇· (1，3)、2_乙基己二醇_(1，3)、2,2_二乙基丙二醇-(1，3)、己二醇-(1，3)、1，4_二-(羥基乙氧基）_苯、 2,2-雙（4-罗呈基-環己基）-丙貌、2,4-二幾基-1，1，3,3· 四甲基環丁烷、2,2,4,4 -四甲基環丁烷二醇、2,2-雙_ (3 -輕基乙氧基苯基）-丙燒、2,2 -雙- (4 -經基丙氧基苯 基）-丙燒、異梨醇、氫崑、BDS_(2,2-(續酿基雙）4，1_ 伸苯氧基））雙（乙醇）所組成之群。 9·如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中該酉旨 係聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)。 10.如申請專利範圍第6、7或8項之方法，其中該二酸或 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ^61165 A8 B8
    一酸產生器係選自由對苯二甲酸及對苯二$酸二甲酯所 組成之群，以及該二醇係乙二醇。 如申，專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中至少 一個管式反應器具有循環部分方法流體之設備，及該方 法包含循環部分方法流體至酯化管式反應器。 12·如申請專利範圍第3至5項中任一項之方法，其中至少 個官式反應器具有循環部分方法流體之設備，及該方 法包含再循環部分方法流體至聚縮合管式反應器。 13·如申清專利範圍第1 1項之方法，進一步包含添加至少 一種反應物至循環之方法流體中。 14·如申請專利範圍第3至5項中任一項之方法，其中該聚 縮合管式反應器有數種區域或段落，及該方法包括操作 至少兩種具壓差之區域或段落。 15·如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，進一步包 含自至少一個式反應器中移除部份蒸氣。
    16·如申請專利範圍第15項之方法，其包含在氣泡或泡沐 轄域操作酯化管式反應器。 Π.如申請專利範圍第14項之方法，其包含在分層流動轄 域操作聚縮合管式反應器。 18·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含添加至管式 反應器至少一種選自由觸媒、著色劑、色料、顏料、碳 黑、玻璃纖維、填料、衝擊改質劑、抗氧化劑、穩定 劑、火焰阻滯劑、再加熱助劑、乙醛降低劑、氧清除化 合物、UV吸收化合物、障壁改良添加物、黑氧化鐵及 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210X 297公釐) ^165
    其混合物所組成之群之物質。 19. 20. 21. 22. 23. 24· 25· 請專利範圍第1至5:16或”項之方法，其中該 賞式反應器實質上係為空管。 如I請專利範圍第1至5項中任-项之方法，包括在介 ^第入口與第—出口（間的壓力輪靡下操作該酿化管 式反應器，其中第一入口處之壓力係高於第一出口處。 Π請專利範圍第20項之方法，包含藉由酿化管式反
    應為内邵足流體壓力建立該壓力輪廓。 如申請專利範圍第3至5項中任一項之方法，進一步包 含使用垂直管式閘門連接流體以控制介於酉旨化與聚縮合 f程之間的壓力，該垂直管式閘門係位於酯化管式反應 器與聚縮合管式反應器之間。 如申請專利範圍第22項之方法，進一步包含於垂直管 訂 式閘門中加熱流體。 如申叫專利範圍第2 3項之方法，其中該垂直管式閘門 中之泥體係被加熱至彿騰之溫度。
    如申請專利範圍第15項之方法，進一步包含可使移除 蒸氣形成貧反應物之頂部產物與富含反應物之底部產物 以回復反應物之設備。 26·如申請專利範圍第1 5項之方法，進一步包含以係選自 熱傳導介質爐、焚化爐或加熱氧化器之氧化器氧化該移 除蒸氣。 27·如申請專利範圍第25項之方法，進一步包含以係選自 熱傳導介質爐、焚化爐或加熱氧化器之氧化器氧化該貧 -4 - 、申請專利範圍 反應物頂部產物。 28.如申請專利範圍第25項之方法，包含循環該富含反應 物之底部產物至酯化管式反應器。 29·如申請專利範圍第2 5至2 8項中任一項之方法，其中 該反應物至少一種係二醇。 30·如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，進一步包 含反配置該管式反應器至具有至少一個連績攪捽槽反應 器之習知聚酯製程。 31· —種自數種反應物製造聚酯之方法，包括·· (a) 提供具有第一入口及第一出口之酯化管式反應器； (b) 在酯化反應之條件下，於鄰近酯化管式反應器之第 一入口處中添加反應物且形成兩相流體，如此反應 物沿著酯化管式反應器形成液相及氣相，且其中至 少部份反應物形成酯之單體； (c) 在聚縮合反應之條件下，於聚縮合管式反應器中反 應該單體’其中至少部分酯之單體形成寡聚物；及 (d) 在聚縮合反應之條件下’於聚縮合管式反應器中反 應該寡聚物，其中至少部分寡聚物形成聚酯。 32· —種製造至少一種酯之單體、寡聚物或聚酯之裝置，其 包括具有入口、出口及於其中可通過至少一種醋之單 體、寡聚物或聚酯之反應物之内部之管式反疯器。 33.如申請專利範圍第32項之裝置，其中該管^應器係 一酯化管式反應器，其具有第一入口、第一出口、第一 内表面及於其中可通過反應物之第一内部。 561165 A8 B8 C8 --------- D8 六、申請專" 34·如申請專利範圍第32項之裝置，其中該管式反應器係 一聚縮合管式反應器，其具有第二入口、第二出口、第 二内表面及於其中可通過反應物之第二内部。 35·如申請專利範圍第3 2項之裝置，其中該管式反應器包 含： (a) 具有第一入口、第一出口、第一内表面及於其中可 通過反應物之第一内部之一酯化管式反應器；及 (b) 具有第一入口、第二出口、第二内表面及於其中可 通過反應物之第二内部之一聚縮合管式反應器。 36.如申請專利範圍第3 3至3 5項中任一項之裝置，進一 步包含至少一個附接至内表面之流體抑制裝置。 37·如申請專利範圍第36項之裝置，其中該流體抑制裝置 包含供部分阻斷流體流動用之堰。 38·如申請專利範圍第35項之裝置，其中該第二入口及該 第一出口係流體相通。 39·如申請專利範圍第3 3或3 5項之裝置，其中該第一出 口就高度而言係在第一入口之上。 40·如申請專利範圍第3 3至3 5項中任一項之裝置，進一 步包含可再循環至少一個管式反應器中之至少部分流體 物質之設備。 41·如申請專利範圍第3 3或3 5項之裝置，進一步包含可 再循環至少部分流體物質之設備，其中該再循環設備具 有流入物及流出物，且該流出物與酯化管式反應器係流 體相通。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 如申請專利範圍第41項之裝置，其中該再循環設備之 '成出物係位於鄰近該酯化管式反應器之第一入口處。 如申請專利範圍第3 2至3 5或3 7項之裝置，進一步包 吕可自至少邵分内部排放、除氣或移除蒸氣之設備。 如申請專利範圍第43項之裝置，其中該排放或除氣設 備包含至少一種： U)線性直立管； (b) 具有與該蒸汽路徑一致之液體霧沫分離器之線性直 立管；及 (c) 垂直配置於管式反應器之上之非線性直立管，其由 三個彼此與鄰近段落流體相通之連續段落所形成， 實質上垂直之第一段落係與管式反應器流體相通， 弟一段落辆合至第一段落且在相對於第一段落平視 之角度定向，及第三段落耦合至該第二段落並以相 對於第二段落之互補角度定向，該第三段落實質上 係水平定向，因而該非線性導致全部或大多數蒸氣 中之之-液滴衝撞該排放管之某些表面；或 (d) 選自引入器、虹吸管、排氣器、卞德里噴嘴或注射 器之減壓設備。 如申請專利範圍第3 4、3 5或3 7項之裝置，其中該聚 縮合管式反應器具有數種區域、階段或段落，其中區域 係以相對壓差來定義，及其中垂直管式閘門係放置各段 落之間且與其流體相通以供控制反應器段落間之壓力 如申請專利範圍第3 7項之裝置，其中至少一個管式反 561165
    應器包含流體換流器。 47.如申請專利範圍第46項之裝置，其中該流體換流器係 鄰近於該堰，且係位於其下游處。 48·如申請專利範園第32項之裝置，其中該管式反應器具 有於其入口及出口之間相對於長度方向之交替線性及非 線性段落。 i 49·如申請專利範圍第3 2至3 4項中任一項之裝置，包含 供加熱管式反應器内之反應物之設備。 5〇·如申請專利範圍第49項之裝置，其中該加熱裝置包含 至少一種： (a)圍繞管式反應器外表面之夾套，其定義一可循環熱 傳導介質之環狀空間； (b )捲繞在管式反應器外表面之數個電加熱元件；或 (c)沿著至少管式反應器之部分之熱交換器，藉此使反 應物溫度回升及副產物汽化。 51·如申請專利範圍第5 0項之裝置，其中該熱傳導介質係 選自油、水、蒸氣或其混合物。 52.如申請專利範圍第3 2至3 4項中任一項之裝置，其中 该管式反應器係分成數種於其入口與出口之間延伸之實 質上平行之流體導管，以及其中流經管式反應器之反應 物，係通過至少一流體導管。 53·如申請專利範圍第5 0項之裝置，其中該加熱裝置進一 步包含一熱傳導介質控制系統，該系統具有其中通過熱 傳導介質之第一液流之供應熱傳導介質迴路，及其中通 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 561165 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 過熱傳導介質之第二液流之回轉熱傳導介質迴路，第一 熱傳導介質液流溫度高於第二熱傳導介質液流之溫度， 該熱傳導介質控制系統包括： (a) 其中通過第一熱傳導介質液流之第一熱傳導介質集 流管（header); (b) 其中通過第二熱傳導介質液流之第二熱傳導介質集 流管； (c) 第一熱傳導介質次迴路，其中可通過熱傳導介質， 分別自第一集流管通過至第二集流管； (d) 與經選擇之一個集流管及與第一次迴路流體相通之 控制閥； 其中，第一集流管内之第一熱傳導介質液流壓力 大於第二集流管内第二熱傳導介質液流之壓力，且 控制閥使用第一熱傳導介質液流之壓力用於使至少 部分之第一熱傳導介質液流選擇性導入第一次迴 路，而使該熱傳導介質通過，及亦用以控制通過該 第一次—迴路之熱傳導介質液流之溫度及壓力。 54.如申請專利範圍第5 3項之裝置，進一步包含： (a) 分別由第一次迴路所形成且與其流體相通之第二熱 傳導介質次迴路；及 (b) 與第二次迴路流體相通之第二控制閥； 其中，第二控制閥選擇性將至少部分第一熱傳導 介質液流導入第二次迴路，而控制通過第二次迴路 中之熱傳導介質溫度及壓力。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
    裝 玎 # 56Π65
    Α8 Β8 C8 D8 申請專利範圍 55·如申請專利範圍第3 2至3 5、44、4 8、5 0或5 1項之 裝置，其中該管式反應器實質上係為空管。 如申凊專利範圍第3 8項之裝置，進一步包括置於g旨化 反應器及聚縮合反應器之間且與其流體相通供控制酯化 及聚縮合製程間壓力之垂直管式閘門。 57·如申請專利範圍第5 6項之裝置，其中該垂直管式閘門 包含可加熱其中流體之設備。 58·如申請專利範圍第5 7項之裝置，其中該加熱設備係與 ?亥垂直管式閘門相鄰之熱交換器。 59·如申請專利範圍第5 7項之裝置，該加熱設備係與位於 該垂直管式閘門内之熱交換器。 60.如申請專利範圍第43項之裝置，進一步包含可使移除 蒸氣形成貧反應物之頂部產物與富含反應物之底部產物 以回復反應物之設備。 61·如申請專利範圍第60項之裝置，該回復設備包含至少 一個水塔、攪拌槽或二醇及單體之混合槽。 62·如申請專利範圍第60項之裝置，進一步包含供氧化貧 反應物頂部產物之設備，其中該氧化器係選自熱傳導介 質爐、焚化爐或加熱氧化器。 63.如申請專利範圍第43項之裝置，進一步包含供氧化貧 反應物頂部產物之設備，其中該氧化器係選自熱傳導介 質爐、焚化爐或加熱氧化器。 64·如申請專利範圍第32至35、38、44、46、53、56或 6〇項之裝置，其中該管式反應器係反配置至具有至少_ 個連續攪拌槽反應器之習知聚酯製程。
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