BRPI0814676B1

BRPI0814676B1 - Method for producing poly (ethylene tereftalate) in fuses, e, reactor

Info

Publication number: BRPI0814676B1
Application number: BRPI0814676-4A
Authority: BR
Inventors: Lloyd Yount Thomas; Roger Debruin Bruce; Paul Ekart Michael; Cates Windes Larry; Allen Sliger David
Original assignee: Grupo Petrotemex , S.A. De C.V.
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2017-11-28
Also published as: CN101687170B; KR101563755B1; US20090016939A1; EP2178633A1; CN101687170A; TWI436821B; AR067859A1; PL2178633T3; WO2009009030A1; US7868130B2; CA2690721C; CA2690721A1; ES2443725T3; KR20100033510A; TW200909047A; PT2178633E; BRPI0814676A2; RU2470703C2; EP2178633B1; RU2010104876A

Description

“PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE POLI(TEREFTALATC) DE ETILENO) EM FASE FUNDIDA, E, REATOR” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção Esta invenção refere-se a reatores para processar meios de reação contendo líquido. Em um outro aspecto, a invenção refere-se a reatores de policondensação usados para produção de poliésteres em fase fundida. 2. Descrição da Técnica Anterior Polimerização em fase fundida pode ser usada para produzir uma variedade de poliésteres, tal como, por exemplo, poli(tereftalato de etileno) (PET). PET é amplamente usado em recipientes de bebida, alimento e outros recipientes, bem como em fibras e resinas sintéticas. Avanços em técnica de processo junto com a maior demanda têm levado a um mercado cada vez mais competitivo para a produção e venda de PET. Portanto, é desejável um processo de baixo custo e de alta eficiência para produzir PET.

No geral, instalações de produção de poliéster em fase fundida, incluindo aquelas usadas para fabricar PET, empregam um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação, matérias-primas de polímero (isto é, reagentes) são convertidas em monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, monômeros de poliéster que deixam o estágio de esterificação são convertidos em um produto polímero com o comprimento de cadeia médio final desejado.

Em muitas instalações de produção de poliéster em fase fundida convencionais, esterificação e policondensação são realizadas em um ou mais reatores agitados mecanicamente, tais como, por exemplo, reatores contínuos de tanque agitado (CSTRs). Entretanto, CSTRs e outros reatores agitados mecanicamente apresentam inúmeros inconvenientes que podem resultar em maiores custos de capital, operacional e/ou de manutenção para a instalação de produção de poliéster geral. Por exemplo, os agitadores mecânicos e vários equipamentos de controle tipicamente associados com CSTRs são complexos, caros e podem exigir manutenção extensiva.

Assim, existe uma necessidade de um processo de poliéster de alta eficiência que minimiza custos de capital, operacional e de manutenção ao mesmo tempo mantendo ou melhorando a qualidade do produto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em uma modalidade da presente invenção, é provido um processo que compreende submeter um meio de reação a uma reação química em um reator compreendendo um coletor verticalmente alongado e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados acoplada no coletor e estendendo-se para fora dele. O meio de reação escoa através do coletor e dos segmentos do reator à medida que o meio de reação desloca através do reator. O meio de reação entra e sai em pelo menos um dos segmentos do reator através do coletor.

Em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um processo para fabricar poli(tereftalato de etileno) (PET), o processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação de policondensação em um reator de policondensação, em que a alimentação de policondensação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de 5 a cerca de 50; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator, em que o reator compreende um coletor verticalmente alongado e pelo menos dois segmentos do reator horizontalmente alongados verticalmente espaçados acoplados no coletor e estendendo-se para fora dele, em que o coletor estabelece comunicação fluídica entre os segmentos do reator, em que o meio de reação passa para baixo através do coletor à medida que o meio de reação desloca de um segmento superior dos segmentos do reator para um segmento inferior dos segmentos do reator, em que os segmentos do reator superior e inferior compreendem respectivos tubos alongados superior e inferior e respectivas bandejas internas superior e inferior, em que os tubos e bandejas superiores e inferiores são orientados de forma substancialmente horizontal, em que os tubos superior e inferior têm cada qual uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, em que as bandejas superior e inferior têm cada qual um comprimento de pelo menos cerca de 0,75L em relação aos tubos superior e inferior respectivamente, em que o meio de reação escoa nas bandejas superior e inferior no geral para fora do coletor, em que o meio de reação escoa na base dos tubos superior e inferior no geral em direção ao coletor, em que o meio de reação entra e sai em pelo menos um dos segmentos do reator através do coletor; e (c) recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do reator, em que o produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos cerca de 10 vezes maior que o comprimento de cadeia médio do PET na alimentação de policondensação.

Ainda em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um reator que compreende um coletor verticalmente alongado e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados acoplada no coletor e estendendo-se para fora dele. Pelo menos dois dos segmentos do reator têm uma extremidade proximal acoplada no coletor e uma extremidade distai espaçada do coletor. Cada um dos segmentos do reator compreende um elemento tubular alongado e uma bandeja disposta substancialmente dentro do elemento tubular. A bandeja estende-se ao longo de pelo menos a metade do comprimento do elemento tubular e divide o interior do elemento tubular em câmaras superior e inferior. As câmaras superior e inferior estão em comunicação fluídica com o coletor na extremidade proximal.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Certas modalidades da presente invenção são descritas com detalhes a seguir com referência às figuras anexas, em que: A figura 1 é uma representação esquemática de um reator tubular de multiníveis configurado de acordo com uma modalidade da presente invenção e adequado para uso como um reator de policondensação em uma instalação de produção de poliéster em fase fundida; A figura la é uma vista lateral ampliada representando uma configuração alternativa para introduzir uma corrente de alimentação no reator da figura 1; A figura lb é uma vista de topo do sistema de introdução de alimentação alternativo representado na figura la; A figura lc é uma vista de extremidade seccional do sistema de introdução de alimentação alternativo, feita ao longo da linha lc-lc na figura la; e A figura 2 é uma representação esquemática de um reator tubular de multiníveis configurado de acordo com uma outra modalidade da presente invenção e adequado para uso como um reator de policondensação em uma instalação de produção de poliéster em fase fundida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As figuras 1 e 2 ilustram reatores tubulares multiníveis exemplares configurados de acordo com duas modalidades da presente invenção. A configuração e operação dos reatores representados nas figuras 1 e 2 são descritas com detalhes a seguir. Embora certas partes da descrição seguinte estejam relacionadas basicamente com reatores empregados em um processo de produção de poliéster em fase fundida, reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem encontrar aplicação em uma ampla variedade de processos químicos. Por exemplo, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser vantajosamente empregados em qualquer processo onde reações químicas ocorrem na fase líquida de um meio de reação e um subproduto vapor é produzido em decorrência da reação química. Adicionalmente, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser vantajosamente empregados em processos químicos onde pelo menos uma porção do meio de reação forma espuma durante o processamento.

Referindo-se agora à figura 1, uma modalidade de um reator tubular de multiníveis 10 está ilustrada no geral compreendendo um coletor verticalmente alongado 12 e um grupo dos segmentos do reator horizontalmente alongados verticalmente espaçados 14 acoplado no coletor 12 e estendendo-se para fora dele. O coletor 12 no geral compreende uma carcaça tubular vertical 16, um par de tampas de extremidade 17a,b acoplado nas extremidades opostas da carcaça 16, e uma pluralidade de desviadores de fluxo 18a,b,c disposta no volume interno de coletor 12. Uma primeira abertura de vapor 20a é definida entre desviadores de fluxo 18a e 18b, enquanto uma segunda abertura de vapor 20b é definida entre desviadores de fluxo 18b e 18c. O coletor 12 define uma saída de vapor 22 na tampa de extremidade superior 17a e uma saída de produto líquido 24 na tampa de extremidade inferior 17b. Um lado do coletor 12 define uma pluralidade de aberturas verticalmente espaçadas que estabelece comunicação fluídica entre o volume interno do coletor 12 e o grupo dos segmentos do reator 14 acoplado no lado do coletor 12.

Na modalidade ilustrada na figura 1, a carcaça 16 do coletor 12 é um tubo substancialmente vertical, substancialmente cilíndrico. Em uma modalidade alternativa, a carcaça 16 pode ser um elemento tubular verticalmente alongado com uma variedade de configurações seccionais transversais (por exemplo, retangular, quadrada ou oval). Adicionalmente, a carcaça 16 não precisa ter uma orientação perfeitamente vertical. Por exemplo, o eixo central de alongamento da carcaça 16 pode estender-se cerca de 30, cerca de 15 ou 5 graus com a vertical.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o coletor 12 tem uma altura interna máxima (H) que é maior que sua largura interna máxima (W).

Em uma modalidade, o coletor 12 tem uma relação altura para largura (H:W) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 20:1, cerca de 4:1 a cerca de 15:1, ou 5:1 a 10:1. Em uma modalidade, H é na faixa de cerca de 8 a cerca de 100 pés, cerca de 10 a cerca de 75 pés, ou 20 a 50 pés, e W é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés, cerca de 2 a cerca de 10 pés, ou 3 a 5 pés.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o grupo dos segmentos do reator 14 é diretamente acoplado em um lado comum do coletor 12, e no geral estende-se para fora dele. O grupo dos segmentos do reator 14 inclui um segmento do reator sem bandeja 26, um segmento do reator com bandeja mais superior 28a, um segmento do reator com bandeja intermediário 28b, e um segmento do reator com bandeja mais inferior 28c. Cada segmento do reator 26 e 28a,b,c apresenta uma extremidade proximal acoplada em comunicação fluí dica com coletor 12 e uma extremidade distai espaçada do coletor 12. O segmento do reator sem bandeja 26 define uma entrada de alimentação 30 próxima à sua extremidade distai e uma saída 32 próxima à sua extremidade proximal. O segmento do reator sem bandeja 26 no geral compreende um elemento tubular horizontalmente alongado 34 e uma tampa de extremidade 36. O elemento tubular 34 é acoplado no coletor 12 próximo à extremidade proximal do segmento do reator sem bandeja 26, enquanto a tampa de extremidade 36 é acoplada no elemento tubular 34 próxima à extremidade distai do segmento do reator sem bandeja 26. Uma barragem 38 pode, opcionalmente, ser acoplada no elemento tubular 34 próximo à saída 32, e estender-se para cima da base do mesmo (como mostrado na figura 1) e/ou múltiplas barragens espaçadas (não mostradas) podem ficar localizadas ao longo do comprimento do elemento tubular 34.

Cada segmento do reator com bandeja 28a,b,c define uma respectiva entrada do meio de reação 40a,b,c e uma respectiva saída do meio de reação 42a,b,c. As entradas 40a,b,c e as saídas 42a,b,c estão localizadas próximas à extremidade proximal dos segmentos do reator 28a,b,c e ficam em comunicação fluí dica com o volume interno do coletor 12. Cada segmento do reator com bandeja 28a,b,c no geral compreende um elemento tubular horizontalmente alongado 44a,b,c, uma tampa de extremidade 46a,b,c, e uma bandeja 48a,b,c. Elementos tubulares 44a,b,c são cada qual diretamente acoplados no coletor 12 próximos à extremidade proximal dos segmentos do reator 28a,b,c. Tampas de extremidade 46a,b,c são acopladas nos elementos tubulares 44a,b,c próximas à extremidade distai dos segmentos do reator 28a,b,c.

Bandejas 48a,b,c são dispostas nos respectivos elementos tubulares 44a,b,c e estendem-se ao longo de um comprimento substancial dos elementos tubulares 44a,b,c. Cada bandeja 48a,b,c apresenta uma extremidade proximal acoplada a um respectivo desviador de fluxo 18a,b,c e uma extremidade distai localizada próxima à extremidade distai dos segmentos do reator 28a,b,c. Cada bandeja 48a,b,c pode ter um comprimento que é pelo menos cerca de 0,5L, cerca de 0,75L, ou 0,9L, onde L é o comprimento máximo do segmento do reator 28a,b,c e/ou elemento tubular 44a,b,c no qual a respectiva bandeja 48a,b,c é recebida.

Cada bandeja 48a,b,c divide o volume interno do respectivo segmento do reator 28a,b,c em uma câmara superior 50a,b,c e uma câmara inferior 52a,b,c. Na modalidade ilustrada na figura 1, cada bandeja 48a,b,c apresenta um superfície de escoamento substancialmente horizontal, substancialmente planar, voltada para cima através da qual líquidos podem escoar. A fim de prover câmaras superior e inferior suficientemente grandes 50a,b,c e 52a,b,c, a superfície de escoamento voltada para cima de cada bandeja 48a,b,c pode ser espaçada do topo e/ou base dos elementos tubulares 44a,b,c por uma distância vertical na faixa de cerca de 0,1 Da cerca de 0,9D, cerca de 0,2D a cerca de 0,8D, ou 0,4D a 0,6D, onde D é a dimensão vertical máxima do elemento tubular 44a,b,c no qual a respectiva bandeja 48, a, b, c é recebida. A extremidade distai de cada bandeja 48a,b,c é espaçada das tampas de extremidade 46a,b,c de forma que uma passagem de escoamento 54a,b,c é definida pela folga entre a extremidade distai de cada bandeja 48a,b,c e as tampas de extremidade 46a,b,c. A extremidade distai de cada bandeja 48a,b,c pode, opcionalmente, ser equipada com uma barragem que estende-se para cima 56a,b,c. Cada segmento do reator com bandeja 28a,b,c pode, opcionalmente, ser equipado com uma barragem 58a,b,c acoplada na base dos elementos tubulares 44a,b,c próximos às saídas 42a,b,c e estendendo-se para cima delas.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o elementos tubulares 34 e 44a,c,b de cada segmento do reator 26 e 28a,b,c são tubos substancialmente horizontais, e as bandejas 48a,b,c são placas substancialmente planas, substancialmente horizontais, substancialmente retangulares acopladas rigidamente e hermeticamente nas paredes internas do tubo. Em uma modalidade alternativa, elementos tubulares 34 e 44a,c,b de cada segmento do reator 26 e 28a,b,c podem ter uma variedade de formas seccionais transversais (por exemplo, retangular, quadrada ou oval). Adicionalmente, os elementos tubulares 34 e 44a,c,b e as bandejas 48a,b,c não precisam ter uma orientação perfeitamente horizontal. Por exemplo, o eixo central de alongamento dos elementos tubulares 34 e 44a,c,b pode estender-se cerca de 30, cerca de 15 ou 5 graus em relação à horizontal. Além do mais, as bandejas 48a,b,c podem ser suportadas em elementos tubulares 44a,b,c usando uma variedade de mecanismos de suporte tais como, por exemplo, soldagem em ambas paredes laterais dos elementos tubulares 44a,b,c, pernas de suporte que estendem-se da base dos elementos tubulares 44a,b,c, ou suspensão pelo topo dos elementos tubulares 44a,b,c.

Na modalidade ilustrada na figura 1, cada segmento do reator 26 e 28a,b,c e/ou cada elemento tubular 34 e 44a,b,c tem um comprimento interno máximo (L) que é maior que seu diâmetro interno máximo (D). Em uma modalidade, cada segmento do reator 26 e 28a,b,c e/ou cada elemento tubular 34 e 44a,b,c tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 5:1 a cerca de 20:1, ou 8:1 a 15:1. Em uma modalidade, L é na faixa de cerca de 10 a cerca de 200 pés (3,05 a 61,0 metros) (3,05 a 60,96 metros), cerca de 20 a cerca de 100 pés (6,10 a 30,48 metros), ou 30 a 50 pés (91,44 a 15,24 metros), e D é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés (0,30 a 6,10 metros), cerca de 2 a cerca de 10 pés (0,61 a 3,05 metros), ou 3 a 5 pés (0,91 a 1,52 metro). Em uma modalidade, a relação do diâmetro (D) de um ou mais dos segmentos do reator 26 e 28a,b,c para a largura interna máxima do coletor (W) é na faixa de cerca de 0,1:1 a cerca de 2:1, cerca de 0,25:1 a cerca de 1:1, ou 0,4:1 a 0,9:1. Na modalidade ilustrada na figura 1, cada segmento do reator com bandeja 28a,b,c tem uma configuração substancialmente idêntica. Em uma modalidade alternativa, segmentos do reator 28a,b,c podem ter diferentes comprimentos, diferentes diâmetros e/ou diferentes orientações.

Na modalidade ilustrada na figura 1, o reator 10 compreende um segmento do reator sem bandeja 26 e três segmentos do reator com bandeja 28a,b,c. Entretanto, deve-se notar que o número e configuração dos segmentos do reator podem ser otimizados para casar com a aplicação para a qual o reator 10 é empregado. Por exemplo, o reator 10 podería empregar somente segmentos do reator com bandeja (isto é, nenhum segmento do reator sem bandeja). Em uma configuração como esta, o segmento do reator com bandeja mais superior definiría uma entrada de alimentação próxima ao coletor. Em um outro exemplo, o reator podería empregar um segmento do reator sem bandeja e dois segmentos do reator com bandeja. Em um outro exemplo, o reator podería empregar um segmento do reator sem bandeja e quatros segmentos do reator com bandeja. Embora a figura 1 ilustre a entrada de alimentação 30 localizada na tampa de extremidade 36, em uma modalidade alternativa, a entrada de alimentação pode ser definida no lado do elemento tubular 34 próxima, mas espaçada, da extremidade distai do segmento do reator sem bandeja 26.

As figuras la-c ilustram um sistema de introdução de alimentação alternativo 90 que introduz a alimentação do reator pelo lado do segmento do reator 26. Como talvez mais bem ilustrado na vista de topo da figura lb e na vista de extremidade da figura lc, o sistema de introdução de alimentação lateral 90 inclui uma abertura de entrada 92 definida no lado do segmento do reator 26, um distribuidor de alimentação interno 94 que estende-se até o segmento do reator 26, e um abertura de descarga 96 definida pelo distribuidor de alimentação 94. Na modalidade ilustrada nas figuras la-c, o distribuidor de alimentação 94 é um conduto substancialmente cilíndrico que é fixado na parede lateral do segmento do reator 26 na abertura de entrada 92. A extremidade distai do distribuidor de alimentação 94 define a abertura de descarga 96 em um local espaçado das paredes laterais e da extremidade do segmento do reator 26. Como mostrado nas figuras lb e lc, a abertura de descarga 96 pode ser formada cortando a extremidade distai do distribuidor de alimentação 94 a um ângulo desviado de forma que a abertura de descarga 96 fique voltada pelo menos parcialmente para a extremidade fechada do segmento do reator 26. A localização e orientação da abertura de descarga 96 podem aumentar a circulação de líquido e ajudar reduzir ou eliminar zonas de estagnação próximas à extremidade do segmento do reator 26.

Referindo-se novamente à figura 1, em operação, um alimentação, que pode ser predominantemente na forma de um líquido, é introduzida no reator 10 via entrada de alimentação 30 do segmento do reator sem bandeja 26. No segmento do reator sem bandeja 26, a alimentação forma um meio de reação 60 que escoa no geral horizontalmente na base do elemento tubular 34 a partir da extremidade distai do segmento do reator sem bandeja 26 para a extremidade proximal do segmento do reator sem bandeja 26. À medida que o meio de reação 60 escoa através do segmento do reator sem bandeja 26, uma reação química ocorre no meio de reação 60. Um vapor 62 pode ser formado no segmento do reator sem bandeja 26. Vapor 62 pode compreender um subproduto da reação química realizada no segmento do reator 26 e/ou um componente volátil da alimentação no segmento do reator 26. Pelo menos uma porção de vapor 62 é desconectada do meio de reação 60, e escoa no geral sobre este, à medida que o meio de reação 60 escoa através do segmento do reator sem bandeja 26.

Como representado na figura 1, em uma modalidade da presente invenção, a reação química realizada no reator 10 causa espumação do meio de reação 60, produzindo assim uma porção de espuma 64 e uma porção predominantemente de líquido 66 do meio de reação 60. A reação química pode ocorrer no líquido tanto da porção de espuma 64 quanto da porção predominantemente de líquido 66. De fato, a presença de espuma pode realmente intensificar certas reações químicas, especialmente aquelas reações que são facilitadas pela maior área superficial e menor pressão de líquido. Assim, em uma modalidade da presente invenção, o volume interno e área de escoamento aberta dos segmentos do reator são suficientemente grandes de forma que a quantidade máxima de formação de espuma é permitida. Em aplicações onde ocorrem grandes quantidades de espumação através de uma porção substancial do reator, pode-se desejar ter dois ou mais segmentos iniciais do reator sem bandeja e alguns segmentos do reator com bandeja a fim de prover espaço suficiente nos segmentos do reator para máxima formação de espuma. Altemativamente, maiores segmentos do reator com bandeja podem ser empregados para prover o volume e área de escoamento aberta necessários para promover a formação de espuma. Como ilustrado nas figuras 1 e 2, a quantidade de espuma produzida pela reação pode diminuir à medida que a reação progride no reator. Assim, o meio de reação 60 no segmento inicial do reator pode compreender mais que 50, 75 ou 90 porcento em volume de gás, enquanto o meio de reação 60 no segmento final do reator pode compreender menos que 20, 10, ou 5 porcento em volume de gás.

Referindo-se novamente à figura 1, depois de escoar através do segmento do reator sem bandeja 26, o meio de reação 60 passa para fora do segmento do reator sem bandeja 26 via a saída 32. Se for empregada barragem 38, o meio de reação 60 escoa sobre o topo, em tomo das bordas, através das aberturas e/ou sob a barragem 38 à medida que ele deixa o segmento do reator sem bandeja 26 e entra no volume interno do coletor 12. À medida que o meio de reação 60 passa para fora do segmento do reator sem bandeja 26 e escoa para baixo até o coletor 12, vapor 62 escoa para cima até o coletor 12. No coletor 12, vapor 62 do segmento do reator sem bandeja 26 pode ser combinado com o vapor produzido em segmentos do reator com bandeja 28a,b,c. O vapor combinado resultante pode sair do coletor 12 via a saída de vapor 22. Ao deixar o segmento do reator sem bandeja 26, o meio de reação 60 escoa para baixo no coletor 12 e é direcionado pelo desviador de fluxo 18a para a entrada 40a do segmento do reator com bandeja mais superior 28a.

No segmento do reator com bandeja mais superior 28a, o meio de reação 60 escoa no geral horizontalmente através da superfície da bandeja voltada para cima 48a e em direção à extremidade distai do segmento do reator 28a. Como anteriormente discutido, o meio de reação 60 é sujeito a reação química no segmento do reator 28a, e a reação química pode causar a formação de um subproduto vapor e/ou espuma à medida que o meio de reação 60 escoa através da bandeja 48a. Quando um vapor é produzido pelo meio de reação 60 que escoa na bandeja 48a, o vapor pode escoar na câmara superior 50a contracorrente com a direção de escoamento do meio de reação 60 na câmara superior 50a. O vapor pode sair da câmara superior 50a pela entrada 40a à medida que o meio de reação 60 entra na câmara superior 50a pela entrada 40a.

Quando o meio de reação 60 atinge a extremidade terminal da bandeja 48a, ele desce pela passagem de escoamento 54a e até a base do elemento tubular 44a. Quando a extremidade terminal da bandeja 48a é equipada com barragem 56a, o meio de reação 60 escoa por cima, em tomo das bordas, através das aberturas e/ou sob a barragem 56a antes de entrar na passagem de escoamento 54a. O meio de reação 60 então escoa na base do elemento tubular 44a pela extremidade distai do segmento do reator 28a até a extremidade proximal do segmento do reator 28a. Quando o meio de reação 60 atinge a extremidade proximal do segmento do reator 28a, ele sai do segmento do reator 28a via a saída 42a e entra no coletor 12. Quando um vapor é produzido na câmara inferior 52a, o vapor escoa no geral sobre o meio de reação 60 e sai da câmara inferior 52a junto com o meio de reação 60 via a saída 42a. Quando barragem 58a é provida na saída 42a, pelo menos uma porção do meio de reação 60 escoa por cima, em tomo das bordas, através das aberturas e/ou sob a barragem 58a.

Barragens 38, 56a,b,c e 58a,b,c podem ser empregadas no reator 10 para ajudar manter a profundidade desejada do meio de reação 60 nos segmentos do reator 26 e 28a,b,c. Em uma modalidade da presente invenção, a profundidade máxima do meio de reação 60 em cada segmento do reator 26 e 28a,b,c é menos que cerca de 0,8D, menos que cerca de 0,4D, ou menos que 0,25D, onde D é a dimensão vertical máxima do respectivo segmento do reator 26 e 28 a,b,c. A medida que o meio de reação 60 passa para fora do segmento do reator com bandeja mais superior 28a e escoa para baixo no coletor 12, o vapor produzido no segmento do reator com bandeja 28a escoa para cima até o coletor 12. O vapor que deixa a câmara inferior 52a do segmento do reator 28a pode passar por uma abertura de vapor 20a definida pelo desviador de fluxo 18b, ou entre desviadores de fluxo 18a e 18b. Como anteriormente mencionado, o vapor produzido no segmento do reator 28a pode ser combinado no coletor 12 com o vapor produzido no segmento do reator sem bandeja 26 e segmentos do reator com bandeja 28b,c. O vapor combinado resultante deixa o coletor 12 via a saída de vapor 22. Ao deixar o segmento do reator com bandeja 28a, o meio de reação 60 escoa para baixo no coletor 12 e é direcionado pelo desviador de fluxo 18b para a entrada 40b do segmento do reator com bandeja intermediário 28b. O fluxo do meio de reação 60 através dos segmentos dos reatores com bandeja intermediário e mais inferior 28b e 28c pode se dar substancialmente da mesma maneira anteriormente descrita com referência ao fluxo através do segmento do reator com bandeja mais superior 28a. Resumidamente, o meio de reação 60 continua através dos segmentos do reator com bandeja 28a,b,c da seguinte maneira: (a) o meio de reação 60 é direcionado do coletor 12 para os segmentos do reator com bandeja 28a,b,c pelos desviadores de fluxo 18a,b,c; (b) o meio de reação 60 entra nos segmentos do reator com bandeja 28a,b,c via as entradas 40a,b,c; (c) o meio de reação 60 escoa no geral para fora do coletor 12 nas bandejas 48a,b,c; (d) o meio de reação 60 desce sobre uma extremidade terminal das bandejas 48a,b,c e sobre a base dos elementos tubulares 44a,b,c; (e) o meio de reação 60 escoa de volta em direção ao coletor 12 na base dos elementos tubulares 44a,b,c; (e) o meio de reação 60 deixa os segmentos do reator com bandeja 28a,b,c via as saídas 42a,b,c; e (f) o meio de reação 60 desce no coletor 12 até o nível seguinte de processamento. O meio de reação 60 que deixa o segmento do reator com bandeja mais inferior 28c escoa para o coletor 12 e é coletado na sua base. Este meio de reação final 60 é extraído do coletor 12 como um produto predominantemente líquido via a saída de produto líquido 24.

Embora não ilustrado na figura 1, placas de colisão podem ser empregadas no coletor 12 perto de uma ou mais da saída de vapor 22, da saída do segmento do reator sem bandeja 32 e das saídas do segmento do reator com bandeja 42a,b,c. Tais placas de colisão podem ficar localizadas nos caminhos de fluxo de vapor de forma que líquido aprisionado no vapor em movimento colida, seja coletado e desça nas placas de colisão. Isto ajuda garantir que somente vapor deixa a saída de vapor 22 do coletor 12.

Referindo-se agora à figura 2, uma segunda modalidade de um reator tubular de multiníveis 100 está ilustrada no geral compreendendo um coletor 102, um primeiro conjunto de segmentos do reator com bandeja 104a,b,c,d, e um segundo conjunto de segmentos do reator com bandeja 106a,b,c,d. Na configuração ilustrada na figura 2, o primeiro e segundo conjuntos de segmentos do reator 104a,b,c,d e 106a,b,c,d estendem-se para fora dos lados no geral opostos do coletor 102. Entretanto, em uma modalidade alternativa, os conjuntos de segmentos do reator podem estender-se de diferentes lados do coletor 102 que não são necessariamente opostos. Por exemplo, os dois conjuntos de segmentos do reator poderíam estender-se para fora do coletor em um ângulo de 45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 130°, 145° ou 160° um em relação ao outro. Em um outro exemplo, o reator 100 podería empregar três conjuntos de segmentos do reator espaçados circunferencialmente em tomo do coletor 102 em ângulos de 120° um em relação ao outro.

Referindo-se novamente à figura 2, o coletor 102 define uma entrada de alimentação 108 para receber uma alimentação, que pode ser predominantemente na forma de um líquido, uma saída de produto 110 para descarregar um produto predominantemente líquido, e um par de saídas de vapor 112a,b para descarregar um vapor. O coletor 102 no geral compreende um divisor de fluxo 114, um primeiro conjunto de desviadores de fluxo 116a,b,c, e um segundo conjunto de desviadores de fluxo 118a,b,c. O primeiro e segundo conjuntos dos segmentos do reator 104a,b,c,d e 106a,b,c,d podem ter substancialmente a mesma configuração dos segmentos do reator com bandeja supradescritos com referência à figura 1. Assim, a configuração específica e detalhes operacionais dos segmentos do reator com bandeja 104a,b,c,d e 106a,b,c,d não serão novamente descritos.

Em operação, o reator 100 recebe uma alimentação, que pode ser predominantemente na forma de um líquido, via a entrada de alimentação 108. O divisor de fluxo 114 divide a alimentação em duas porções substancialmente iguais. O divisor de fluxo 114 então direciona uma das porções para a bandeja interna de primeiro segmento do reator mais superior 104a, e a outra porção para bandeja interna do segundo segmento do reator mais superior 106a. Uma vez que as porções de alimentação divididas entram nos segmentos do reator com bandeja, o fluxo através dos segmentos do reator com bandeja pode se dar substancialmente da mesma maneira supradescrita com relação a da figura 1, com o meio de reação escoando em um caminho de fluxo que inclui uma porção voltada para fora (isto é, o fluxo para fora do coletor na bandeja interna), uma porção para baixo (isto é, o fluxo da bandeja para a base do elemento tubular), e uma porção voltada para dentro (isto é, o fluxo de volta na direção do coletor na base do elemento tubular). Depois de escoar através de cada segmento do reator, o meio de reação é então direcionado através do coletor pelos desviadores de fluxo para o segmento do reator inferior seguinte. Referindo-se novamente à figura 2, quando o meio de reação deixa os segmentos do reator mais inferiores 104d e 106d, as duas porções do meio de reação combinam para formar o produto predominantemente líquido, que é extraído do coletor 102 via a saída de produto líquido 110.

Reatores tubulares multiníveis configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção exigem pouca ou nenhuma agitação mecânica do meio de reação processado nele. Embora o meio de reação processado no reator tubular de multiníveis possa ser ligeiramente agitado em virtude da espumação, escoando através dos segmentos do reator e caindo de um segmento do reator para o outro, esta agitação por espumação, agitação pelo fluxo e agitação gravitacional não é agitação mecânica. Em uma modalidade da presente invenção, menos que cerca de 50 porcento, menos que cerca de 25 porcento, menos que cerca de 10 porcento, menos que cerca de 5 porcento, ou 0 porcento da agitação total do meio de reação processado no reator tubular de multiníveis é provida por agitação mecânica. Assim, reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem operar sem nenhum dispositivo de mistura mecânica. Isto é exatamente o contrário dos reatores contínuos de tanque agitado (CSTRs) convencionais que empregam quase que exclusivamente agitação mecânica.

Como indicado anteriormente, reatores tubulares multiníveis configurados de acordo com modalidades de reatores da presente invenção podem ser usados em uma variedade de processos químicos. Em uma modalidade, um reator tubular de multiníveis configurado de acordo com a presente invenção é empregado em uma instalação de produção de poliéster em fase fundida capaz de produzir qualquer de uma variedade de poliésteres a partir de uma variedade de materiais de partida. Exemplos de poliésteres em fase fundida que podem ser produzidos de acordo com modalidades da presente invenção incluem, mas sem limitações, poli(terefialato de etileno) (PET), que inclui homopolímeros e copolímeros de PET; poliésteres cristalinos completamente aromáticos ou líquidos; poliésteres biodegradáveis, tais como aqueles compreendendo butanediol, resíduos de ácido tereftálico e ácido adípico; homopolímero e copolímeros de poli(cicloexano-dimetileno tereftalato); e homopolímeros e copolímeros de 1,4-cicloexano-dimethanol (CHDM) e ácido cicloexano dicarboxílico ou dimetil cicloexanodicarboxilato. Quando um copolímero PET é produzido, tal copolímero pode compreender pelo menos 90, pelo menos 91, pelo menos 92, pelo menos 93, pelo menos 94, pelo menos 95, pelo menos 96, pelo menos 97, pelo menos 98 porcento em mols de unidades de repetição de tereftalato de etileno e até 10, até 9, até 8, até 7, até 6, até 5, até 4, até 3, ou até 2 porcento em mols de unidades de repetição de comonômero adicionado. No geral, as unidades de repetição de comonômero podem ser derivadas de um ou mais comonômeros selecionados do grupo que consiste em ácido isoftálico, ácido 2,6-naftalina-dicarboxílico, CHDM e dietileno glicol.

Em geral, um processo de produção de poliéster de acordo com certas modalidades da presente invenção pode compreender dois estágios principais -um estágio de esterificação e um estágio de policondensação. No estágio de esterificação, os materiais de partida de poliéster, que podem compreender pelo menos um álcool e pelo menos um ácido, são submetidos a esterificação para produzir assim monômeros e/ou oligômeros de poliéster. No estágio de policondensação, os monômeros e/ou oligômeros de poliéster do estágio de esterificação são reagidos no produto poliéster final. Na forma aqui usada com relação a PET, monômeros têm comprimentos de cadeia menores que 3, oligômeros têm comprimentos de cadeia de cerca de 7 a cerca de 50 (componentes com um comprimento de cadeia de 4 a 6 unidades podem ser considerados monômero ou oligômero), e polímeros têm comprimentos de cadeia maiores que cerca de 50. Um dímero, por exemplo, EG-TA-EG-TA-EG, tem um comprimento de cadeia de 2, e um trímero 3, e assim por diante. O material de partida de ácido empregado no estágio de esterificação pode ser um ácido dicarboxílico de maneira tal que o produto poliéster final compreenda pelo menos um resíduo de ácido dicarboxílico tendo na faixa de cerca de 4 a cerca de 15 ou de 8 a 12 átomos de carbono. Exemplos de ácidos dicarboxílicos adequados para uso na presente invenção podem incluir, mas sem limitações, ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, ácido cicloexano dicarboxílico, ácido cicloexanodiacético, ácido difenil-4,4'-dicarboxílico, ácido difenil-3,4'-dicarboxílico, 2,2,-dimetil-l,3-propandiol, ácido dicarboxílico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido sebácico, e suas misturas. Em uma modalidade, o material de partida de ácido pode ser um éster correspondente, tal como tereftalato de dimetila, em vez de ácido tereftálico. O material de partida de álcool empregado no estágio de esterificação pode ser um diol de maneira tal que o produto poliéster final possa compreender pelo menos um resíduo de diol, tais como, por exemplo, aqueles originados de dióis cicloalifáticos tendo na faixa de cerca de 3 a cerca de 25 átomos de carbono ou 6 a 20 átomos de carbono. Dióis adequados podem incluir, mas sem limitações, etileno glicol (EG), dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-cicloexano-dimetanol, propano-l,3-diol, butano-l,4-diol, pentano-1,5-diol, hexano-l,6-diol, neopentilglicol, 3-metilpentanodiol-(2,4), 2-metilpentanodiol-(l ,4), 2,2,4-trimetilpentano-diol-(l ,3), 2-etilexanodiol-(1,3), 2,2-dietilpropano-diol-(l,3), hexanodiol-(l,3), l,4-di-(hidroxietoxi)-benzeno, 2,2-bis-(4-hidroxicicloexil)-propano, 2,4-diidroxi-l, 1,3,3-tetrametil-ciclobutano, 2,2,4,4tetrametil-ciclobutanodiol, 2,2-bis-(3-hidroxietoxifenil)-propano, 2,2-bis-(4-hidroxi-propoxifenil)-propano, isossorbida, hidroquinona, BDS-(2,2-(sulfonilbis)4,1 -fenileneoxi))bis(etanol), e suas misturas.

Além do mais, os materiais de partida podem compreender um ou mais comonômeros. Comonômeros adequados podem incluir, por exemplo, comonômeros compreendendo ácido tereftálico, tereftalato de dimetila, ácido isoftálico, isoftalato de dimetila, dimetil-2,6-naftalenodicarboxilato, ácido 2,6-naftaleno-dicarboxílico, etileno glicol, dietileno glicol, 1,4-cicloexano-dimetanol (CHDM), 1,4-butanodiol, politetrametilenoglicol, trans-DMCD, anidrido trimetílico, dimetil cicloexano-1,4 dicarboxilato, dimetil decalin-2,6 dicarboxilato, decalin dimetanol, decaidronaftalano 2,6-dicarboxilato, 2,6-diidroximetil-decaidronaftaleno, hidroquinona, ácido hidroxibenzóico, e suas misturas.

Tanto o estágio de esterificação quanto o estágio de policondensação de um processo de produção de poliéster em fase fundida podem incluir múltiplas etapas. Por exemplo, o estágio de esterificação pode incluir uma etapa de esterificação inicial para produzir um produto parcialmente esterificado que é então adicionalmente esterificado em uma etapa de esterificação secundária. Também, o estágio de policondensação pode incluir uma etapa de pré-polimerização para produzir um produto parcialmente condensado que é então submetido a uma etapa de acabamento para produzir assim o produto polímero final.

Reatores configurados de acordo com certas modalidades da presente invenção podem ser empregados em um sistema de produção de poliéster em fase fundida como um reator de esterificação secundária para realizar uma etapa de esterificação secundária, como um reator de pré-polímero para realizar uma etapa de pré-polimerização, e/ou como um reator acabador para realizar uma etapa de acabamento. Uma descrição detalhada das condições de processo para a presente invenção empregadas como um reator de esterificação, um reator de pré-polímero e/ou um reator acabador é dada a seguir com referência à figura 1. Deve-se entender que reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem no geral ser empregados como reatores de esterificação, reatores de pré-polímero e/ou reatores acabadores e que essas condições de processo não estão limitadas à modalidade descrita na figura 1.

Referindo-se novamente à figura 1, quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária em um processo de produção de poliéster em fase fundida (por exemplo, um processo para fabricar PET), mais de uma reação química pode ser realizada no reator 10, Por exemplo, embora esterificação possa ser a reação química primária realizada no reator 10, uma certa quantidade de policondensação pode também ocorrer no reator 10. Quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, a alimentação introduzida na entrada de alimentação 30 do segmento do reator 26 pode ter uma conversão na faixa de cerca de 70 a cerca de 95 porcento, cerca de 75 a cerca de 90 porcento, ou 80 a 88 porcento, enquanto o produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 24 do coletor 12 pode ter uma conversão de pelo menos cerca de 80 porcento, pelo menos cerca de 90 porcento, pelo menos cerca de 95 porcento, ou pelo menos 98 porcento. Quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, a(s) reação(s) química(s) realizada(s) no reator 10 pode(m) aumentar a conversão do meio de reação 60 em pelo menos cerca de 2 pontos percentuais, pelo menos cerca de 5 pontos percentuais, ou pelo menos 10 pontos percentuais entre a entrada de alimentação 30 e a saída de produto líquido 24. Adicionalmente, o comprimento de cadeia médio da alimentação introduzida na entrada de alimentação 30 pode ser menos que cerca de 5, menos que cerca de 2 ou menos que 1, enquanto o produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 24 pode ter um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, cerca de 2 a cerca de 12, ou 5 a 12. No geral, quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, o comprimento de cadeia médio do meio de reação 60 pode aumentar na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, cerca de 2 a cerca de 15, ou 5 a 12 entre a entrada de alimentação 30 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, a alimentação no reator 10 pode entrar na entrada de alimentação 30 a uma temperatura na faixa de cerca de 180 a cerca de 350°C, cerca de 215 a cerca de 305°C, ou 260 a 290°C. O produto predominantemente líquido que deixa a saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura em cerca de 50°C, 25°C, ou 10°C da temperatura da alimentação que entra na entrada de alimentação 30. Em uma modalidade, a temperatura do produto líquido que deixa a saída de produto líquido 24 pode ser na faixa de cerca de 180 a cerca de 350°C, cerca de 215 a cerca de 305°C, ou 260 a 290°C. Em uma modalidade, a temperatura média do meio de reação 60 no reator 10 é na faixa de cerca de 180 a cerca de 350°C, cerca de 215 a cerca de 305°C, ou 260 a 290°C. A temperatura média do meio de reação 60 é a média de pelo menos três medições de temperatura feitas em espaçamentos iguais ao longo do caminho de fluxo primário do meio de reação 60 através do reator 10, onde as medições de temperatura são cada qual feitas próximas ao centróide seccional transversal da porção predominantemente de líquido 66 do meio de reação 60 (oposto a próximas da parede do reator ou próximas da superfície superior da porção predominantemente de líquido). Quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, a pressão do espaço de vapor no reator 10 (medida na saída de vapor 22) pode ser mantida em menos que cerca de 70 psig (482 kPa man.), na faixa de cerca de 4 a cerca de 10 psig (28 a 69 kPa man.), ou na faixa de 2 a 5 psig (14 a 34 kPa man.).

Quando o reator 10 é empregado como um reator de esterificação secundária, pode ser desejável aquecer a alimentação antes da introdução no reator 10 e/ou pode ser desejável aquecer o meio de reação 60 à medida que ele escoa através do reator 10. O aquecimento da alimentação antes da introdução no reator 10 pode ser realizado em um trocador de calor convencional tal como, por exemplo, um trocador de calor carcaça e tubo. O aquecimento do meio de reação 60 no reator 10 pode ser realizado por dispositivos de aquecimento externos que fazem contato com o reator 10, mas que não estendem-se até o interior de reator 10. Tais dispositivos de troca de calor externos incluem, por exemplo, encamisamento e/ou aquecimento térmico. No geral, a quantidade de calor acumulada adicionada à alimentação imediatamente à montante do reator 10 mais o calor adicionado ao meio de reação 60 no reator 10 pode ser na faixa de cerca de 100 a cerca de 5.000 BTU por libra (11.630 kJ/kg) do meio de reação (BTU/lb), na faixa de cerca de 400 a cerca de 2.000 BTU/lb (930 a 4.652 kJ/kg), ou na faixa de 600 a 1.500 BTU/lb (1.396 a 3.489 kJ/kg).

Referindo-se novamente à figura 1, quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero em um processo de produção de poliéster em fase fundida (por exemplo, um processo para fabricar PET), mais de uma reação química pode ser realizada no reator 10. Por exemplo, embora policondensação possa ser a reação química predominante realizada no reator 10, uma certa quantidade de esterificação pode também ocorrer no reator 10. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, o comprimento de cadeia médio da alimentação introduzida na entrada de alimentação 30 pode ser na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, cerca de 2 a cerca de 15, ou 5 a 12, enquanto o comprimento de cadeia médio do produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 24 pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polimerização, a reação química realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento de cadeia médio do meio de reação 60 aumente em pelo menos cerca de 2, na faixa de cerca de 5 a cerca de 30, ou na faixa de 8 a 20 entre a entrada de alimentação 30 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 30 a uma temperatura na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. O produto predominantemente líquido que deixa a saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura em cerca de 50°C, 25°C, ou 10°C da temperatura da alimentação que entra na entrada de alimentação 30. Em uma modalidade, a temperatura do produto líquido que deixa a saída de produto líquido 24 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. Em uma modalidade, a temperatura média do meio de reação 60 no reator 10 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, a pressão do espaço de vapor no reator 10 (medida na saída de vapor 22) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 300 torr (0 a 40 kPa), na faixa de cerca de 1 a cerca de 50 torr (0,1 a 6,7 kPa), ou na faixa de 20 a 30 torr (2,7 a 4,0 kPa).

Quando o reator 10 é empregado como um reator de pré-polímero, pode ser desejável aquecer a alimentação antes da introdução no reator 10 e/ou pode ser desejável aquecer o meio de reação 60 à medida que ele escoa através do reator 10. No geral, a quantidade de calor acumulada adicionada à alimentação imediatamente à montante do reator 10 mais o calor adicionado ao meio de reação 60 no reator 10 pode ser na faixa de cerca de 100 a cerca de 5.000 BTU/lb (233 a 2.326 kJ/kg), na faixa de cerca de 400 a cerca de 2.000 BTU/lb (930 a 4.652 kJ/kg), ou na faixa de 600 a 1.500 BTU/lb (1.396 a 3.489 kJ/kg).

Referindo-se novamente à figura 1, quando o reator 10 é empregado como um reator acabador em um processo de produção de poliéster em fase fundida (por exemplo, um processo para fabricar PET), o comprimento de cadeia médio da alimentação introduzida na entrada de alimentação 30 pode ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30, enquanto o comprimento de cadeia médio do produto predominantemente líquido extraído na saída de produto líquido 24 pode ser na faixa de cerca de 30 a cerca de 210, cerca de 40 a cerca de 80, ou 50 a 70. No geral, a policondensação realizada no reator 10 pode fazer com que o comprimento de cadeia médio do meio de reação 60 aumente em pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 entre a entrada de alimentação 30 e a saída de produto líquido 24.

Quando o reator 10 é empregado como um reator acabador, a alimentação pode entrar na entrada de alimentação 30 a uma temperatura na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. O produto predominantemente líquido que deixa a saída de produto líquido 24 pode ter uma temperatura em cerca de 50°C, 25°C, ou 10°C da temperatura da alimentação que entra na entrada de alimentação 30. Em uma modalidade, a temperatura do produto líquido que deixa a saída de produto líquido 24 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. Em uma modalidade, a temperatura média do meio de reação 60 no reator 10 é na faixa de cerca de 220 a cerca de 350°C, cerca de 265 a cerca de 305°C, ou 270 a 290°C. Quando o reator 10 é empregado como um reator acabador, a pressão do espaço de vapor no reator 10 (medida na saída de vapor 22) pode ser mantida na faixa de cerca de 0 a cerca de 30 torr (0 a 4,0 kPa), na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 torr (0,1 a 2,7 kPa), ou na faixa de 2 a 10 torr (0,3 a 1,3 kPa).

Reatores configurados de acordo com modalidades da presente invenção podem prover inúmeras vantagens quando empregados como reatores nos estágios de esterificação e/ou policondensação de um processo de produção de poliéster. Tais reatores podem ser particularmente vantajosos quando empregados como reatores de esterificação, pré-polímero e/ou acabadores secundários em um processo para fabricar PET. Adicionalmente, tais reatores são bem adequados para uso em instalações de produção de PET em escala comercial capazes de produzir PET a uma taxa de pelo menos cerca de 10.000 libras (4.536 kg) por hora, pelo menos cerca de 10.000 libras (45.359 kg) por hora, pelo menos cerca de 250.000 libras (113.398 kg) por hora, ou pelo menos 500.000 libras (226.796 kg) por hora.

Em uma modalidade da presente invenção, é provido um processo que compreende submeter um meio de reação a uma reação química em um reator compreendendo um coletor verticalmente alongado e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados acoplada no coletor e estendendo-se para fora dele. O meio de reação escoa através do coletor e dos segmentos do reator à medida que o meio de reação desloca através do reator. O meio de reação entra e sai em pelo menos um dos segmentos do reator através do coletor. Em um outro exemplo, o meio de reação entra e sai em pelo menos um, pelo menos dois, pelo menos três, ou pelo menos 4 dos segmentos do reator somente através do coletor. O reator pode, por exemplo, compreender pelo menos dois, pelo menos três, pelo menos quatro, pelo menos cinco, pelo menos seis, pelo menos sete, ou mais segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados. Todos os segmentos do reator podem estender-se para fora de um lado comum do coletor ou pelo menos dois dos segmentos do reator podem estender-se para fora de diferentes lados do coletor. Por exemplo, o reator pode compreender pelo menos três, pelo menos quatro, pelo menos cinco, pelo menos seis, pelo menos sete, ou mais segmentos do reator estendendo-se para fora de um lado comum do coletor. Em um outro exemplo, o reator pode compreender um primeiro conjunto de pelo menos dois segmentos do reator e um segundo conjunto de pelo menos dois segmentos do reator, em que o primeiro e segundo conjuntos dos segmentos do reator estendem-se para fora de lados do coletor no geral opostos.

Em um exemplo, o coletor estende-se de forma substancialmente vertical (isto é, o eixo central de alongamento para o coletor é essencialmente vertical). Altemativamente, o coletor pode estender-se cerca de 30, cerca de 15 ou 5 graus com a vertical. Em um exemplo, os segmentos do reator estendem-se de forma essencialmente horizontal (isto é, o eixo central de alongamento dos segmentos do reator é essencialmente horizontal). Altemativamente, os segmentos do reator podem estender-se cerca de 30, cerca de 15 ou 5 graus em relação à horizontal. Em um outro exemplo, o reator não compreende dispositivo de mistura mecânica.

Em um exemplo da presente invenção, o meio de reação escoa através de pelo menos um dos segmentos do reator ao longo de um caminho de fluxo que inclui uma porção voltada para fora onde o meio de reação escoa no geral para fora do coletor e uma porção voltada para dentro onde o meio de reação escoa no geral em direção ao coletor. As porções voltadas para fora e para dentro do caminho de fluxo podem cada qual estender-se pelo menos a metade, ou pelo menos três quartos, ou pelo menos nove décimos do comprimento do pelo menos um dos segmentos do reator.

Em um outro exemplo, pelo menos um dos segmentos do reator compreende um tubo substancialmente horizontal e pelo menos uma bandeja disposta no tubo, em que pelo menos uma porção do meio de reação escoa na bandeja à medida que o meio de reação escoa através do pelo menos um dos segmentos do reator. Em um outro exemplo, pelo menos um dos segmentos do reator compreende um elemento tubular horizontalmente alongado e uma bandeja disposta substancialmente dentro do elemento tubular, em que a bandeja estende-se ao longo de pelo menos a metade, pelo menos três quartos, ou pelo menos nove décimos do comprimento do elemento tubular. O meio de reação escoa na bandeja enquanto desloca ao longo da porção voltada para fora do caminho de fluxo e na base do elemento tubular enquanto desloca ao longo da porção voltada para dentro do caminho de fluxo. Em um outro exemplo, o pelo menos um dos segmentos do reator recebe o meio de reação na bandeja a partir do coletor e descarrega o meio de reação no coletor pela base do elemento tubular. Em um outro exemplo, o pelo menos um dos segmentos do reator também descarrega um subproduto vapor da reação química no coletor. O subproduto vapor descarregado escoa no geral para cima no coletor enquanto o meio de reação descarregado escoa no geral para baixo no coletor.

Em um exemplo, o meio de reação escoa de uma extremidade proximal da bandeja para uma extremidade distai da bandeja enquanto desloca ao longo do caminho de fluxo para fora e escoa sobre a extremidade distai da bandeja e na base do elemento tubular. Em um exemplo, a extremidade distai da bandeja compreende uma barragem que estende-se para cima sobre, em tomo, através e/ou sob a qual pelo menos uma porção do meio de reação escoa antes de passar para a base do elemento tubular. Em um outro exemplo, o pelo menos um dos segmentos do reator compreende uma tampa de extremidade acoplada a uma extremidade distai do elemento tubular, em que a extremidade distai da bandeja é horizontalmente espaçada da tampa de extremidade para formar assim uma passagem de escoamento pela qual o meio de reação escoa à medida que ele passa da bandeja para a base do elemento tubular. Em um exemplo, o elemento tubular e a bandeja são orientados de forma substancialmente horizontal. Em um outro exemplo, o eixo central de alongamento para o elemento tubular pode estender-se cerca de 30, cerca de 15, ou cerca de 5 graus em relação à horizontal. Em um exemplo, o elemento tubular é um tubo.

Em um exemplo, pelo menos um dos segmentos do reator tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 5:1 a cerca de 20:1, ou 8:1 a 15:1. Em um outro exemplo, adicionalmente L é na faixa de cerca de 10 a cerca de 200 pés (3,05 a 61,0 metros) (3,05 a 60,96 metros), cerca de 20 a cerca de 100 pés (6,10 a 30,48 metros) ou 30 a 50 pés (91,44 a 15,24 metros) e D é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés (0,30 a 6,10 metros), cerca de 2 a cerca de 10 pés (0,61 a 3,05 metros), ou 3 a 5 pés (0,91 a 1,52 metro).

Em um exemplo, à medida que o meio de reação desloca através do reator, o meio de reação escoa para baixo através do coletor à medida que o meio de reação desloca de um segmento superior para um segmento inferior dos segmentos do reator. Em um exemplo, os segmentos do reator superior e inferior compreendem respectivos elementos tubulares alongados superior e inferior e bandejas internas superior e inferior dispostas nos elementos tubulares superior e inferior, respectivamente, em que pelo menos uma porção do meio de reação escoa no geral para fora do coletor nas bandejas superior e inferior e no geral em direção ao coletor na base dos elementos tubulares superior e inferior. Em um outro exemplo, o reator compreende adicionalmente desviadores de fluxo superior e inferior acoplado nas bandejas superior e inferior, respectivamente, em que os desviadores de fluxo superior e inferior estendem-se no coletor e o desviador de fluxo inferior direciona o meio de reação que deixa a base do elemento tubular superior para baixo através do coletor e na bandeja inferior. Adicionalmente, uma abertura de vapor pode ser definida pelo desviador de fluxo inferior ou entre os desviadores de fluxo superior e inferior, em que a abertura de vapor permite o escoamento de um subproduto vapor da reação química para fora do segmento do reator inferior e no geral para cima através do coletor enquanto o meio de reação que deixa o segmento do reator superior é direcionado no geral para baixo através do coletor.

Em um exemplo, um subproduto vapor da reação química de pelo menos dois dos segmentos do reator é combinado no coletor e deixa o reator via uma saída de vapor localizada próxima ao topo do coletor. Em um outro exemplo, um produto predominantemente líquido da reação química deixa o reator via uma saída de líquido localizada próxima à base do coletor.

Em um exemplo, o coletor tem uma relação altura para largura (H:W) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 20:1, cerca de 4:1 a cerca de 15:1, ou 5:1 a 10:1 e pelo menos um dos segmentos do reator tem uma relação L:D na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 5:1 a cerca de 20:1, ou 8:1 a 15:1.

Em um exemplo, o meio de reação compreende um líquido no qual a reação química é realizada. Em um outro exemplo, o meio de reação compreende uma porção de espuma e uma porção predominantemente de líquido, cada qual compreendendo o líquido. Em um exemplo, uma porção do meio de reação localizada em um segmento mais superior dos segmentos do reator compreende pelo menos 50 porcento em volume de vapor e uma porção do meio de reação localizada em um segmento mais inferior dos segmentos do reator compreende menos que 20 porcento em volume de vapor.

Em um exemplo, a reação química compreende policondensação, em que o comprimento de cadeia médio do meio de reação aumenta em pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 no reator. Em um exemplo, o meio de reação pode compreender um polímero ou copolímero de poliéster que é pelo menos parcialmente formado pela policondensação. O polímero ou copolímero de poliéster pode compreender poli(tereftalato de etileno) (PET). Adicionalmente, o processo pode compreender introduzir uma alimentação de policondensação na entrada de alimentação do reator, em que a alimentação de policondensação forma o meio de reação no reator. A alimentação de policondensação pode ter um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30.

Em um exemplo da presente invenção, é provido um processo que compreende submeter um meio de reação a uma reação de esterificação e/ou policondensação em um reator que compreende um coletor verticalmente alongado e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados acoplada no coletor e estendendo-se para fora dele. O meio de reação escoa através do coletor e dos segmentos do reator à medida que o meio de reação desloca através do reator. O meio de reação entra e sai em pelo menos um dos segmentos do reator através do coletor. O reator 10 da descrição detalhada da figura 1 empregado como um reator de esterificação, pré-polimerização e/ou acabador de segundo estágio dado anteriormente aplica-se a este exemplo da presente invenção. Especificamente, as características de alimentação (por exemplo, conversão e/ou comprimento de cadeia), temperatura, pressão, aumento de conversão, aumento do comprimento de cadeia médio, características do produto, e qualquer entrada de calor todos se aplicam a este exemplo da presente invenção.

Em um exemplo, um produto é removido de uma saída de produto do reator, em que o meio de reação forma o produto no reator. Adicionalmente, quando a reação química compreende policondensação, o produto pode ser um produto de policondensação. A It.V. do produto ou produto de policondensação pode ser na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou 0,4 a 0,5 dL/g. Em um exemplo, a It.V. do produto ou produto de policondensação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou 0,15 a 0,35 dL/g. Em um exemplo, uma alimentação é introduzida em uma entrada de alimentação do reator para formar o meio de reação e a It.V. da alimentação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou 0,15 a 0,35 dL/g.

Os valores de viscosidade intrínseca (It.V.) são dados em unidades dL/g calculados a partir da viscosidade inerente medida a 25°C em fenol 60 % e 1,1,2,2-tetracloroetano 40 % em peso. Amostras de polímero podem ser dissolvidas no solvente a uma concentração de 0,25 g/50 mL. A viscosidade das soluções de polímero pode ser determinada, por exemplo, usando um Viscosímetro Rheotek Glass Capillaiy. Uma descrição do princípio operacional deste viscosímetro pode ser encontrada em ASTM D 4603. A viscosidade inerente é calculada a partir da viscosidade da solução medida. As equações seguintes descrevem tais medições de viscosidade de solução e cálculos subsequentes para Di.V. e a partir de Ih.V. para It.V: onde Omh = viscosidade inerente a 25°C a uma concentração de polímero de 0,5 g/ 100 mL de fenol 60 % e 1,1,2,2-tetracloroetano 40 % em peso ln = logaritmo natural ts = tempo de escoamento da amostra através de um tubo capilar to = tempo de escoamento do branco de solvente através de um tubo capilar C = Concentração de polímero em gramas por 100 mL de solvente (0,50 %) A viscosidade intrínseca é o valor limitante na diluição infinita da viscosidade específica de um polímero. Ela é definida pela seguinte equação: onde rimt = Viscosidade intrínseca ηΓ = Viscosidade relativa = tg/t0 η5ρ = Viscosidade específica = ηΓ -1 A viscosidade intrínseca (It.V. ou t|mt) pode ser estimada usando a equação de Billmeyer seguinte: A referência para estimar a viscosidade intrínseca (relacionamento de Billmeyer) é J. Polymer Sei., 4, pp. 83-86 (1949). A viscosidade das soluções de polímero pode também ser determinada usando um viscosímetro Viscotek Modified Diferential (uma descrição do princípio operacional dos viscosímetros de pressão diferencial pode ser encontrada em ASTM D 5225) ou outros métodos conhecidos pelos versados na técnica.

Em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um processo para fabricar poli(tereftalato de etileno) (PET), o processo compreendendo: (a) introduzir uma alimentação de policondensação em um reator de policondensação, em que a alimentação de policondensação forma um meio de reação no reator, em que a alimentação de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de cerca de 5 a cerca de 50, cerca de 8 a cerca de 40, ou 10 a 30; (b) submeter o meio de reação a policondensação no reator, em que o reator compreende um coletor verticalmente alongado e pelo menos dois segmentos do reator horizontalmente alongados verticalmente espaçados acoplados no coletor e estendendo-se para fora dele, em que o coletor estabelece comunicação fluídica entre os segmentos do reator, em que o meio de reação passa para baixo através do coletor à medida que o meio de reação desloca de um segmento superior dos segmentos do reator para um segmento inferior dos segmentos do reator, em que os segmentos do reator superior e inferior compreendem respectivos tubos alongados superior e inferior e respectivas bandejas internas superior e inferior, em que os tubos e bandejas superiores e inferiores são orientados de forma substancialmente horizontal, em que os tubos superior e inferior têm cada qual uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 5:1 a cerca de 20:1, ou 8:1 a 15:1, em que as bandejas superior e inferior têm cada qual um comprimento de pelo menos cerca de 0,5L, pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos 0,9L em relação aos tubos superior e inferior respectivamente, em que o meio de reação escoa nas bandejas superior e inferior no geral para fora do coletor, em que o meio de reação escoa na base dos tubos superior e inferior no geral em direção ao coletor, em que o meio de reação entra e sai em pelo menos um dos segmentos do reator através do coletor; e (c) recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do reator, em que o produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 25, ou pelo menos 50 maior que o comprimento de cadeia médio do PET na alimentação de policondensação.

Em um exemplo, a It.V. da alimentação de policondensação é na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,5, cerca de 0,1 a cerca de 0,4, ou cerca de 0,15 a cerca de 0,35 dL/g. Em um exemplo, a It.V. de ou produto de policondensação é na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, cerca de 0,35 a cerca de 0,6, ou 0,4 a 0,5 dL/g.

Em um exemplo, os segmentos do reator estendem-se para fora de um lado comum do coletor. Em um outro exemplo, a policondensação causa a formação de um subproduto vapor, em que o subproduto vapor é descarregado do reator via uma saída de vapor localizada próxima ao topo do coletor, em que o produto de policondensação é recuperado de uma saída de líquido localizada próxima à base do coletor.

Ainda em uma outra modalidade da presente invenção, é provido um reator que compreende um coletor verticalmente alongado e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados acoplada no coletor e estendendo-se para fora dele. Pelo menos dois dos segmentos do reator têm uma extremidade proximal acoplada no coletor e uma extremidade distai espaçada do coletor. Cada um dos segmentos do reator compreende um elemento tubular alongado e uma bandeja disposta substancialmente dentro do elemento tubular. A bandeja estende-se ao longo de pelo menos a metade, pelo menos três quartos, ou pelo menos nove décimos do comprimento do elemento tubular e divide o interior do elemento tubular em câmaras superior e inferior. As câmaras superior e inferior ficam em comunicação fluídica com o coletor na extremidade proximal.

Em um exemplo, o elemento tubular é diretamente acoplado no coletor. Em um outro exemplo, o elemento tubular compreende um tubo.

Em um exemplo, cada um dos pelo menos dois segmentos do reator define uma passagem de escoamento interna próxima à extremidade distai, em que a passagem de escoamento interna é configurada para permitir comunicação fluídica entre as câmaras superior e inferior. Adicionalmente, os pelo menos dois segmentos do reator podem cada qual compreender uma tampa de extremidade acoplada no elemento tubular na extremidade distai, em que a bandeja não estende-se por completo até a tampa de extremidade de forma que a passagem de escoamento interna seja definida pela folga entre a bandeja e a tampa de extremidade. Adicionalmente, pelo menos um dos segmentos do reator pode compreender uma barragem que estende-se para cima acoplada na bandeja próxima à passagem de escoamento interna.

Em um exemplo, os segmentos do reator estendem-se para fora de um lado comum do coletor de uma maneira substancialmente horizontal.

Em um exemplo, o elemento tubular de cada um dos pelo menos dois segmentos do reator tem uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 50:1, cerca de 5:1 a cerca de 20:1, ou 8:1 a 15:1. Adicionalmente, a bandeja disposta substancialmente dentro de cada elemento tubular tem um comprimento de pelo menos cerca de 0,5L, pelo menos cerca de 0,75L, ou pelo menos 0,9L em que a bandeja apresenta uma superfície de escoamento voltada para cima que é espaçada pelo menos cerca de 0,1 D, pelo menos cerca de 0,2D, ou pelo menos 0,4D do topo e/ou base do elemento tubular. Em um outro exemplo, a superfície voltada para cima é espaçada cerca de 5 a cerca de 50 polegadas (12,7 a 127 centímetros), cerca de 10 a cerca de 40 polegadas (25,4 a 101,6 centímetros), ou 15 a 30 polegadas (38,1 a 76,2 centímetros) do topo e/ou base do elemento tubular. Em um exemplo, a profundidade máxima do meio de reação em cada bandeja e/ou na base de cada elemento tubular é menos que cerca de 0,8D, menos que cerca de 0,4D, ou menos que 0,25D. A profundidade máxima do meio de reação em cada bandeja e/ou na base de cada elemento tubular pode ser cerca de 1 a cerca de 40 polegadas (2,54 a 101,6 centímetros), cerca de 1 a cerca de 32 polegadas (2,54 a 81,3 centímetros), ou 1 a 24 polegadas (2,54 a 61,0 centímetros). Adicionalmente, o coletor pode ter uma relação altura para largura (H:W) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 20:1. Adicionalmente, a relação diâmetro para largura (D:W) do reator é na faixa de cerca de 0,1 :1 a cerca de 2:1, cerca de 0,25: 1 a cerca de 1 : 1, ou 0,4: 1 a 0,9: 1.

Em um exemplo, o coletor tem uma relação altura para largura (H:W) na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 20:1 e a relação L:D do elemento tubular é na faixa de cerca de 5:1 a cerca de 20:1, em que L é na faixa de cerca de 10 a cerca de 200 pés (3,05 a 61,0 metros) (3,05 a 60,96 metros) e D é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés (0,30 a 6,10 metros), em que H é na faixa de cerca de 8 a cerca de 100 pés (2,44 a 30,48 metros), e W é na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 pés (0,30 a 6,10 metros).

Em um outro exemplo, os pelo menos dois segmentos do reator incluem um primeiro segmento do reator e um segundo segmento do reator, em que o segundo segmento do reator é localizado abaixo do primeiro segmento do reator, em que o reator compreende adicionalmente primeiro e segundo desviadores de fluxo que estendem-se até o coletor, em que o primeiro desviador de fluxo é acoplado na bandeja associada com o primeiro segmento do reator, em que o segundo desviador de fluxo é acoplado na bandeja associada com o segundo segmento do reator. Adicionalmente, uma abertura de vapor pode ser definida pelo segundo desviador de fluxo ou entre o primeiro e segundo desviadores de fluxo a uma elevação acima da elevação do segundo segmento do reator.

Faixas Numéricas A presente descrição usa faixas numéricas para quantificar certos parâmetros relativos à invenção. Deve-se entender que, quando faixas numéricas são providas, tais faixas devem ser interpretadas para dar suporte literal para limitações das reivindicações que citam somente o valor inferior da faixa, bem como limitações de reivindicações que citam somente o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numérica revelada de 10 a 100 dá suporte literal para uma reivindicação que cita "maior que 10" (sem limites superiores) e uma reivindicação que cita "menos que 100" (sem limites inferiores).

Definições Na forma aqui usada, os termos "um", "uma", "o", "a" e "dito", "dita” significam um ou mais.

Na forma aqui usada, o termo "agitação" refere-se ao trabalho dissipado em um meio de reação causando escoamento e/ou mistura de fluido.

Na forma aqui usada, o termo "e/ou”, quando usado em uma lista de dois ou mais itens, significa que qualquer um dos itens listados pode ser empregado por si, ou qualquer combinação de dois ou mais dos itens listados pode ser empregada. Por exemplo, se uma composição for descrita contendo componentes A, B e/ou C, a composição pode conter A sozinho; B sozinho; C sozinho; A e B em combinação; A e C em combinação; B e C em combinação; ou A, B e C em combinação.

Na forma aqui usada, a expressão "comprimento de cadeia médio" significa o número médio de unidades de repetição no polímero. Para um poliéster, o comprimento de cadeia médio significa o número de unidades de repetição de ácido e álcool. Comprimento de cadeia médio é sinônimo do valor médio do grau de polimerização (DP). O comprimento de cadeia médio pode ser determinado por vários meios conhecidos pelos versados na técnica. Por exemplo, RMN-1H pode ser usada para determinar diretamente o comprimento de cadeia com base em análise do grupo final, e dispersão luminosa pode ser usada para medir o peso molecular médio com correlações usadas para determinar o comprimento de cadeia. Comprimento de cadeia é geralmente calculado com base em correlações com medições por cromatografia de permeação de gel (GPC) e/ou medições de viscosidade.

Na forma aqui usada, os termos "compreendendo", "que compreende", "compreende" e "compreendem" são termos de transição abertos usados para transicionar de um objeto citado antes do termo para um ou mais elementos citados depois do termo, onde o elemento ou mais elementos listados depois do termo de transição não são necessariamente os únicos elementos que constituem o objeto.

Na forma aqui usada, os termos "contendo", "que contém", "contém" e "contêm" têm o mesmo significado aberto que "compreendendo", "que compreende", "compreende" e "compreendem" providos a seguir.

Na forma aqui usada, o termo "conversão" é usado para descrever uma propriedade da fase líquida de uma corrente que foi submetida a esterificação, em que a conversão da corrente esterificada indica a porcentagem dos grupos finais ácidos originais que foram convertidos (isto é, esterificado) em grupos éster. Conversão pode ser quantificada como o número de grupos finais convertidos (isto é, grupos finais álcool) dividido pelo número total de grupos finais (isto é, grupos finais álcool mais ácido), expresso como uma porcentagem.

Na forma aqui usada, o termo "acoplado diretamente" refere-se a uma maneira de acoplar dois vasos em comunicação fluídica um com o outro sem o uso de um conector intermediário com um diâmetro substancialmente menor do que dos dois vasos.

Na forma aqui usada, o termo "esterificação" refere-se tanto a reações de esterificação quanto de troca de éster.

Na forma aqui usada, os termos "tendo", "tem", "têm" e "com" têm o mesmo significado aberto que "compreendendo", "que compreende", "compreende" e "compreendem" providos anteriormente.

Na forma aqui usada, a expressão "horizontalmente alongado" significa que a dimensão horizontal máxima é maior que a dimensão vertical máxima.

Na forma aqui usada, os termos "incluindo", "que inclui", "inclui" e "incluem" têm o mesmo significado aberto que "compreendendo", "que compreende", "compreende" e "compreendem" providos anteriormente.

Na forma aqui usada, a expressão "agitação mecânica" refere-se a agitação de um meio de reação causada pelo movimento físico de um(s) elemento(s) rígido(s) ou flexível(s) contra ou dentro do meio de reação.

Na forma aqui usada, a expressão "área de escoamento aberta" refere-se a uma área aberta disponível para o escoamento de fluido, onde a área aberta é medida ao longo um plano que é perpendicular à direção de escoamento através da abertura.

Na forma aqui usada, o termo "tubo" refere-se a um elemento tubular alongado substancialmente reto com uma parede lateral no geral cilíndrica.

Na forma aqui usada, os termos "poli(tereftalato de etileno)" e "PET" incluem homopolímeros PET e copolímeros PET. Na forma aqui usada, os termos "copolímero de poli(tereftalato de etileno)" e "copolímero PET" significam PET que foi modificado em até 10 porcento em mols com um ou mais comonômeros adicionados. Por exemplo, os termos "copolímero de poli(tereflalato de etileno)" e "copolímero PET" incluem PET modificado com até 10 porcento em mols de ácido isoftálico com base em 100 porcento em mols de carboxílico ácido. Em um outro exemplo, os termos "copolímero de poli(tereftalato de etileno)" e "copolímero PET" incluem PET modificado com até 10 porcento em mols de 1,4-cicloexano dimetanol (CHDM) com base em 100 porcento em mols de diol.

Na forma aqui usada, o termo "poliéster" refere-se não somente a poliésteres tradicionais, mas também inclui derivados de poliéster, tais como, por exemplo, polieterésteres, poliéster amidas, e polieteréster amidas.

Na forma aqui usada, "predominantemente líquido" significa mais de 50 porcento em volume de líquido.

Na forma aqui usada, a expressão "meio de reação" refere-se a qualquer meio sujeito a reação química.

Na forma aqui usada, o termo "resíduo" refere-se à fração que é o produto resultante das espécies químicas em um esquema de reação particular ou subsequente formulação ou produto químico, independente se a fração é realmente obtida das espécies químicas.

Na forma aqui usada, o termo "subproduto vapor" inclui o vapor gerado por uma reação química desejada (isto é, um coproduto vapor) e qualquer vapor gerado por outras reações (isto é, reações laterais) do meio de reação.

Na forma aqui usada, o termo "verticalmente alongado" significa que a dimensão vertical máxima é maior que a dimensão horizontal máxima.

Reivindicações Não Limitadas às Modalidades Reveladas As modalidades exemplares da invenção supradescritas devem ser usadas apenas como ilustração, e não devem ser usadas em um sentido limitante para interpretar o escopo da invenção reivindicada. Várias modificações nas modalidades exemplares supradescritas podem ser facilmente feitas pelos versados na técnica sem fugir do escopo da invenção apresentado nas reivindicações seguintes.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para produção de polí(tereftalato de etileno) em fase fundida, caracterizado pelo fato de que compreende: submeter um meio de reação a uma reação química em um reator compreendendo um coletor verticalmente alongado (12) e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontal mente alongados (28) acoplada no dito coletor e estendendo-se para fora do dito coletor, em que o dito meio de reação escoa através do dito coletor e dos ditos segmentos do reator à medida que o dito meio de reação desloca através do dito reator, em que o dito meio de reação entra e sai em pelo menos um dos ditos segmentos do reator através do dito coletor.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito coletor (12) estabelece comunicação fluídica entre os ditos segmentos do reator, em que o dito meio de reação passa para baixo através do dito coletor à medida que o dito meio de reação desloca de um segmento superior (28a) dos ditos segmentos do reator para um segmento inferior (28b) dos ditos segmentos do reator, em que os ditos segmentos do reator superior e inferior compreendem respectivos tubos alongados superior (44a) e inferior (44b) e respectivas bandejas internas superior (48a) e inferior (48b), em que os ditos tubos e bandejas superiores e inferiores são orientados de forma substancialmente horizontal, em que os ditos tubos superior e inferior têm cada qual uma relação comprimento para diâmetro (L:D) na faixa de 2:1 a 50:1, em que as ditas bandejas superior e inferior têm cada qual um comprimento de pelo menos G,75L em relação aos ditos tubos superior e inferior, respectivamente, em que o dito meio de reação escoa nas ditas bandejas superior e inferior no geral para fora do dito coletor, em que o dito meio de reação escoa na base dos ditos tubos superior e inferior no geral em direção ao dito coletor.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio de reação compreende uma alimentação de polícondensação, em que a dita alimentação de polícondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio na faixa de 5 a 50.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que todos os ditos segmentos do reator (28) estendem-se para fora de um lado comum do dito coletor,

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dito reator compreende pelo menos três dos ditos segmentos do reator.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um subproduto vapor da dita reação química de pelo menos dois dos ditos segmentos do reator é combinado no dito coletor e deixa o dito reator via uma saída de vapor localizada próxima ao topo do dito coletor.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a ó, caracterizado pelo fato de que um produto predominantemente líquido da dita reação química deixa o dito reator via uma saída de líquido localizada próxima à base do dito coletor.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito coletor tem uma relação altura para largura (H:W) na faixa de 2:1 a 20:1, em que L é na faixa de 3,05 a 61 metros (10 a 200 pés (3,05 a 61,0 metros)) e D é na faixa de 0,31 a 6,1 metros (1 a 20 pés),

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dito meio de reação compreende um líquido no qual a dita reação química é realizada e em que o dito líquido compreende uma porção de espuma e uma porção predominantemente de líquido.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a dita reação química compreende policondensação, em que o comprimento de cadeia médio do dito meio de reação aumenta em pelo menos 10 no dito reator.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que uma porção do dito meio de reação localizada em um segmento mais superior dos ditos segmentos do reator compreende pelo menos 50 porcento em volume de vapor e uma porção do dito meio de reação localizada em um segmento mais inferior dos ditos segmentos do reator compreende menos que 20 porcento em volume de vapor.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que PET é produzido pelo dito reator.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 12, caracterizado pelo fato de que o dito PET é um copolímero PET compreendendo pelo menos 90 porcento em mols de unidades de repetição de tereftalato de etileno e até 10 porcento de unidades de repetição de comonômero adicionado.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as ditas unidades de repetição de comonômero adicionado são derivadas de um comonômero adicionado selecionado do grupo que consiste em ácido isoftálico, ácido 2,6-naftalina-dicarboxílico, 1,4-cicloexano-dimetanol, dietileno glicol, e combinações de dois ou mais dos mesmos.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito comonômero adicionado compreende ácido isoftálico.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 15, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação tem um comprimento de cadeia médio na faixa de 1 a 20.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 16, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação é mantida a uma temperatura na faixa de 220 a 350°C, em que a pressão do espaço de vapor no dito reator é mantida na faixa de 0 a 39.996 Pa (0 a 300 torr).

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente recuperar um produto de policondensação predominantemente líquido do dito reator, em que o dito produto de policondensação compreende PET com um comprimento de cadeia médio que é pelo menos 10 maior que o comprimento de cadeia médio do PET na dita alimentação de policondensação.

19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente remover um produto de uma saída de produto do dito reator, em que o dito meio de reação forma o dito produto no dito reator, em que a It.V. do dito produto é na faixa de 0,3 a 1,2 dL/g.

20. Reator, caracterizado pelo fato de ser adaptado para uso em um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19 e compreender: um coletor verticalmente alongado (12) e uma pluralidade de segmentos do reator verticalmente espaçados horizontalmente alongados (28) acoplada no dito coletor e estendendo-se para fora do dito coletor, em que pelo menos dois dos ditos segmentos do reator têm uma extremidade proximal acoplada no dito coletor e uma extremidade distai espaçada do dito coletor, em que cada dos ditos pelo menos dois segmentos do reator compreende um elemento tubular alongado e uma bandeja disposta substancialmente no dito elemento tubular, em que a dita bandeja estende-se ao longo de pelo menos a metade do comprimento do dito elemento tubular, em que a dita bandeja divide o interior do dito elemento tubular em câmaras superior e inferior, em que as ditas câmaras superior e inferior ficam em comunicação fluídica com o dito coletor na dita extremidade proximal.