JP4634376B2 - パイプ型反応器を用いたポリエステルプロセス - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、エステル化プロセス、重縮合プロセス又はエステル化プロセスと重縮合プロセスの両方をパイプ型反応器中で実施するポリエステルプロセス及び装置に関する。
ポリエステル製造ビジネスの競争が激化するにつれて、従来の方法に代わる製造方法が非常に望ましくなっている。種々の方法が開発されている。初期の取り組みは、反応体としてエチレングリコール（「ＥＧ」）蒸気（特許文献１）を用いる反応蒸留（特許文献２）を使用した。複数の攪拌型ポットが、更なる反応制御の達成のために開示された（特許文献３及び４）。特許文献５は反応器間により低い圧力降下を用いることを開示し、特許文献６は１つの反応器シェル内に複数の反応器段階を開示している。これらの設計は、同伴（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）又はプラギング（閉塞）、ヒートインテグレーション、熱伝達、反応時間、反応器の数などに関連する問題を解決するために改良された。これについては、特許文献７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４及び１５に記載されている。残念ながら、これらの反応器及びプラントは極めて複雑である。例えば、撹拌型重縮合反応器は、詳細な計算及び技能を必要とする複雑な設計を有する。反応器は、また、真空下で運転しなければならず、加熱又は冷却のいずれが行われているにせよ、撹拌機が壁をこすらず且つ精密許容差を維持して効率的な物質移動を提供するようにその形状を維持しなければならない。このような複雑な設計は、組立て及び設置を手早く行えず、保守及び運転には専門的知識を必要とする。
連続撹拌型タンク反応器（「ＣＳＴＲ」）のような従来型の円筒形エステル化又はエステル交換反応器は、バッフル、加熱用パイプコイル、大きなオーバーフロー堰、トレイ、パッキング、撹拌機及びドラフトチューブなどのような多くの内部部品を有する。エステル化又はエステル交換反応器は、また、内部トレイ、パッキング、降下管（ダウンカマー）、リボイラー、凝縮器、内部熱交換器、還流系、ポンプなどを付随する反応蒸留、ストリッパー、又は精留塔であることができる。狭い時間分布を有する平均滞留時間を維持しようとする、典型的に擬似プラグフロー型装置である従来型の重縮合反応器は典型的に、（１）典型的にはワイプフィルム若しくは薄膜反応器型のＣＳＴＲ、又は（２）反応蒸発装置である。このような従来型の縮合反応器は通常、通常はポリマーの薄膜の生成による表面更新を増す手段を有する。このような従来型の重縮合装置は、トレイ、内部加熱コイル、堰、バッフル、ワイプフィルム、内部撹拌機及びシール又は磁気駆動部を有する大型撹拌機などを含む。これらの反応器は通常、スクレーパー又は蒸気ラインのプラギング（閉塞）を防ぐための他の非常に複雑な装置を有する。多くの重縮合反応器はまた、非常に厳しい公差要件を有し、一定の範囲の温度にわたってそれらの形状を維持しなければならない。これらの円筒形反応器は多くの工業技術、製図、及び熟練した組立て技術を必要とする。円筒形反応器はまた、複数の部分パイプジャケット並びにパイプジャケット同士を及びパイプジャケットと反応器を接続する溶接線を保持する、特別に製造されたジャケットを有する。円筒形反応器は、変速装置、撹拌機、シール系統、モーターなどのようなその他の追加の外部部品を有する。円筒形反応器の組立てには、特別な複雑さ、材料及び技術が必要であるので、コストはより高くなる。
プロセス又は装置に組み込まれるパイプは、先行技術の特許に開示されている。特許文献１６は、例えば、反応器の内側に内部バッフルが取り付けられたパイプを開示し、特許文献１７はペースト添加用のパイプの使用を開示している。他の例として、特許文献１８及び１９は、エステル化反応器と重合反応器との間の２つのパイプ型反応器を開示し、特許文献２０は、エステル化反応器と段階的反応器に通じるヒーターとの間のパイプ型反応器を開示している。これらの反応器系統はそれぞれ、反応器系統をその他の複雑な反応器及び装置中に組み込む。
最適のエステル交換又はエステル化は一連の連続的圧力低下及び連続的温度上昇において起こると理論づけられる（非特許文献１の図１参照）が、既存の従来型装置を用いてそれを行うには、それぞれが自身の付随機器並びに液位、圧力及び温度制御のためのバルブ並びにポンプを有する多数の小さい反応器を必要とするため、そのコストは法外に高い。従って、従来型のポリエステルプラントの設計においては、コストを最小限に抑えるために、減圧段階（円筒形反応器）の数をできるだけ少なくする。代わりに反応器の数を増加させれば圧力低下は最小になることは矛盾である。
ポリエステルを製造するためのより簡単な装置及び方法が当業界で必要とされている。
米国特許第２，８２９，１５３号 米国特許第２，９０５，７０７号 米国特許第４，１１０，３１６号 ＷＯ９８／１０００７ 米国特許第３，０５４，７７６号 米国特許第３，３８５，８８１号 米国特許第３，１１８，８４３号 米国特許第３，５８２，２４４号 米国特許第３，６００，１３７号 米国特許第３，６４４，０９６号 米国特許第３，６８９，４６１号 米国特許第３，８１９，５８５号 米国特許第４，２３５，８４４号 米国特許第４，２３０，８１８号 米国特許第４，２８９，８９５号 米国特許第３，１９２，１８４号 米国特許第３，６４４，４８３号 ＷＯ９６／２２３１８ 米国特許第５，８１１，４９６号 米国特許第５，７８６，４４３号 Ｓａｎｔｏｓｈ Ｋ．Ｇｕｐｔａ ａｎｄ Ａｎｉｌ Ｋｕｍａｒ，Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｓｔｅｐ Ｇｒｏｗｔｈ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，Ｔｈｅ Ｐｌｅｎｕｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｃｈａｐｔｅｒ ８，Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ，１９８７
本発明は、ポリエステルを製造する装置及び方法に関する。更に詳しくは、新規及び既存の（後付け）ポリエステルプラント用のパイプ型反応器及び付随装置並びに方法に関する。出発原料又は反応体は、ポリエステル用の任意の成分又は改質剤を用いた液体、気体又は固体供給原料であることができる。本発明のパイプ型反応器は、従来のポリエステルプロセス及び装置に比べて多くの利点を有する。
本発明のこのパイプ型反応器プロセスにより、設計者は反応器の熱伝達、容積（即ち滞留時間）、攪拌及び離脱の機能を互いに切り離すことが可能になる。熱伝達に関しては、本発明のパイプ型反応器は、連続撹拌型タンク反応器の内部加熱コイルを必要とせず、代わりに熱交換器又はジャケット付きパイプのような種々の加熱手段を使用できる。ＣＳＴＲの多くの制限のうち、加熱コイルの量は、流体の攪拌の維持の必要性によって制限される。加熱コイルが多すぎると、コイル間において攪拌のために充分な空間が得られない。熱伝達機能と攪拌機能とはパイプ型反応器系においては切り離されるので、ＣＳＴＲのこのような制限は特に、本発明のパイプ型反応器系には存在しない。
パイプ型反応器は、ＣＳＴＲのように反応速度論的理由で容器の容積に限定されることなく；パイプ型反応器は、簡単な方法で変えることができるパイプの長さを反応速度論のために用いる。物質移動又は攪拌に関しては、パイプ型反応器はＣＳＴＲのプロペラ又はインペラ必要とせず；代わりに、ポンプ又は重力流を使用して、流体をあちこちに動かすことができる。
液体界面からの気体の分離である「離脱（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）」に関しては、ＣＳＴＲプロセスは、反応器容積によって気液界面を制御する。反応容量の制御による界面の制御は、流体速度の制御には難しい方法である。ＣＳＴＲを高く且つ細くする場合には、液位制御は困難になり、撹拌機軸のぶれ及びシールの問題が増加し、蒸気速度が同伴物の増加に伴って増加し、更に表面積の増大に伴って反応器のコストが増す。他方、ＣＳＴＲを短く且つ太くする場合には、反応器中に充分な加熱コイルを導入できず、直径が大きいほど攪拌が困難であり、大規模プラントの場合には、容器の輸送が問題になる。従って、ＣＳＴＲの長さ、幅及び高さには最適な寸法があるので、ＣＳＴＲを改良して流体の速度を制御することは困難である。従って、ＣＳＴＲの運転においては、蒸気速度の制御にはよりたくさんの蒸気除去操作が必要である。しかし、更なる蒸気除去操作は、蒸気によって除去される同伴液体の問題を生じ、収率を低下させる。逆に、本明細書に記載した本発明のパイプ型反応器系においては、気液界面を制御するために、追加の平行パイプ（パイプ型反応器）を加えて、表面から出る流体速度及び気体速度全体を制御できる。従って、本発明のパイプ型反応器系を用いる場合には、離脱機能は、従来型のＣＳＴＲ系よりも簡単で且つ制御がはるかに容易である。本発明のパイプ型反応器設計の前記利点に比べて、同様な欠点が、当業界で知られているポリエステルを製造するための他の従来型の反応器系、例えば反応蒸留カラム、ストリッパーカラム若しくは精留塔又は内部部品、スクリューを含むタンク又はニーダー反応器に見られる。
意外にも、本発明のパイプ型反応器は典型的に滞留時間が長いポリエステルプロセスに使用できる。一般的に、パイプ型反応器は滞留時間がごく短い方法に使用される。しかし、本発明のパイプ型反応器は、滞留時間がより長いポリエステル製造方法に使用できる。
従って、一実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．実質的に空のパイプからなる、入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有し、実質的に空のパイプからなる）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、重縮合用パイプ型反応器内において前記モノマーが反応してオリゴマーを形成し、次いで前記オリゴマーが反応してポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体であり、前記反応体はテレフタル酸又はテレフタル酸ジメチルを含む）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、重縮合用パイプ型反応器内において前記モノマーが反応してオリゴマーを生成し、次いで前記オリゴマーが反応してポリマーを生成し、且つ前記ポリマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを形成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、重縮合用パイプ型反応器内において前記モノマーが反応してオリゴマーを生成し、次いで前記オリゴマーが反応してポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有する複合エステル化−プレポリマー重縮合用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルオリゴマーを生成し、且つ前記ポリエステルオリゴマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルオリゴマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．複合エステル化−プレポリマー重縮合用パイプ型反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、前記複合エステル化−プレポリマー重縮合用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルオリゴマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記オリゴマーが重縮合反応器を通って流れ、前記オリゴマーが反応して重縮合用パイプ型反応器内でポリマーを生成し、且つ前記ポリマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるオリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器と一体的に組合された重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、前記エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、重縮合用パイプ型反応器内において前記モノマーが反応してオリゴマーを形成し、次いで前記オリゴマーが反応してポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別に実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルオリゴマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器とは別個に形成されたプレポリマー重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、前記エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、前記モノマーが反応して重縮合用パイプ型反応器内でオリゴマーを生成し、且つ前記オリゴマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー及びオリゴマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルオリゴマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；
ｃ．エステル化用パイプ型反応器と一体的に組合されたプレポリマー重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記重縮合用パイプ型反応器は、前記エステル化用パイプ型反応器と流体連通し、第１の端部、第２の端部及び内面を有する）；そして
ｄ．流体ポリエステルモノマーを重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、前記モノマーが重縮合反応器を通って流れ、前記モノマーが反応して重縮合用パイプ型反応器内でオリゴマーを生成し、且つ前記オリゴマーが前記反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー及びオリゴマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面並びに前記内面に取り付けられた少なくとも１つの堰を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；そして
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行く（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体であり、前記エステル化流体は堰からオーバーフローする）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；そして
ｃ．プロセス流体の一部を再循環し、そして再循環流出液を、前記エステル化反応器の入口の近傍又は前記エステル化反応器の入口と出口との間においてエステル化反応器に戻して、エステル化反応器に通す
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行き（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）；そして
ｃ．パイプ型反応器からその入口と出口の中間で且つ／又はその出口の近傍で空パイプのベントを通して蒸気を除去する
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し（前記入口は前記出口の少なくとも２０フィート垂直方向下方に配置される）；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行く（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行く（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体であり、パイプ反応器内に存在する流体は気泡流又フロス流様式である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し（前記パイプ型反応器は、入口と出口の間に長手方向に交互に伸びている直線セクションと非直線セクションを有する）；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行く（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．少なくとも１種の反応体をパイプ型反応器中にその入口の近傍で添加し、それによって反応体がパイプ型反応器を通って流れながら互いに反応して、パイプ型反応器内にポリエステルモノマーを生成し、且つ前記ポリエステルモノマーがパイプ型反応器の出口から出て行く（エステル化用パイプ型反応器を通って流れる少なくとも１種の反応体及びポリエステルモノマーはそれぞれエステル化流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合用パイプ型反応器を用意し（前記第１の端部が第２の端部の垂直方向上方に配置され、重縮合用パイプ型反応器は、第１の端部と第２の端部との間に長手方向に交互に伸びている直線セクションと非直線セクションを有する）；そして
ｂ．流体ポリエステルモノマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、モノマーが重縮合反応器を通って流れながら互いに反応してオリゴマーを形成し、次いでオリゴマーが反応して重縮合用パイプ型反応器内でポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部、内面及び前記内面に取り付けられた少なくとも１個の堰を有する、実質的に空のパイプから作られた重縮合用パイプ型反応器を用意し；そして
ｂ．流体ポリエステルモノマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、モノマーが重縮合反応器を通って流れながら、重縮合用パイプ型反応器内においてモノマーが反応してオリゴマーを生成し、次いでオリゴマーが反応してポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体であり、重縮合流体の少なくとも一部は堰からオーバーフローする）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合用パイプ型反応器を用意し；
ｂ．流体ポリエステルモノマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、モノマーが重縮合反応器を通って流れながら、重縮合用パイプ型反応器内において互いに反応してオリゴマーを生成し、次いでオリゴマーが反応してポリマーを生成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出て行き（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）；そして
ｃ．パイプ型反応器からその入口と出口の中間で且つ／又はその入口若しくは出口の近傍で実質的に空のパイプからなるベントを通して蒸気を除去する
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部、内面を有する重縮合用パイプ型反応器を用意し；そして
ｂ．流体ポリエステルモノマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、モノマーが重縮合反応器を通って流れながら、重縮合用パイプ型反応器内で反応してオリゴマーを生成し、次いでオリゴマーが反応してポリマーを生成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体であり、パイプ型反応器内に存在する流体は層状流様式である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部、内面を有する重縮合用パイプ型反応器を用意し；そして
ｂ．流体ポリエステルモノマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、モノマーが重縮合反応器を通って流れながら、重縮合用パイプ型反応器内で反応してオリゴマーを生成し、次いでオリゴマーが反応してポリマーを生成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出て行く（重縮合用パイプ型反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及びポリマーはそれぞれ重縮合流体である）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合用パイプ型反応器を用意し；そして
ｂ．流体ポリエステルオリゴマーを前記重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導し、それによって、オリゴマーが重縮合用パイプ型反応器を通って流れながら反応して重縮合用パイプ型反応器内でポリエステルポリマーを形成し、且つ前記ポリマーが重縮合用パイプ型反応器の第２の端部から出ていく
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマー製造装置であって、
ａ．入口、出口及びエステル化流体反応体が通る内面を有するエステル化用パイプ型反応器；並びに
ｂ．エステル化反応器と流体連通する、エステル化反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器（前記重縮合反応器は入口、出口、及び少なくとも１種の重縮合流体反応体が通される内面を有する）
を含んでなり、前記エステル化反応器及び前記重縮合反応器が実質的に空のパイプを含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマー製造装置であって、
ａ．入口、出口及びエステル化流体反応体が通される内面を有するエステル化用パイプ型反応器；並びに
ｂ．エステル化反応器と流体連通する、エステル化反応器とは別個に形成された重縮合用パイプ型反応器（前記重縮合反応器は入口、出口、及び少なくとも１種の重縮合流体反応体が通される内面を有する）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーを製造するエステル化用パイプ型反応器装置であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するエステル化用パイプ型反応器；並びに
ｂ．流入液及び流出液を有する再循環ループ（前記流出液は前記エステル化用パイプ型反応器と流体連通している）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマー、オリゴマー又はポリマーの製造装置であって、
ａ．入口、出口、及び流体反応体が通る内面を有するパイプ型反応器；並びに
ｂ．前記パイプ型反応器の内面の一部に接続された、前記パイプ型反応器の出口にする近傍の堰
を含んでなり、前記反応器が実質的に空のパイプを含む製造装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマー、オリゴマー又はポリマーの製造装置であって、
ａ．入口、出口、及び流体反応体が通る内面を有するパイプ型反応器；並びに
ｂ．前記反応器と流体連通するベント（前記ベントはベントに連結された直立脱ガススタンドパイプを更に含んでなり、前記脱ガススタンドパイプはベントと流体連通する受け入れ端と前記受け入れ端の垂直方向上方に配置された対向ガス抜き端を有し、前記脱ガススタンドパイプは非直線であって、その受け入れ端とガス抜き端との間にその長手方向に伸長し、前記脱ガススタンドパイプは３つの隣接セクションから形成され、それらはそれぞれ互いに流体連通し、３つの隣接セクションのうち第１部分は受け入れ端のすぐ近傍にあって、ベントから実質的に垂直に伸長し、第２のセクションは第１のセクションに連結され且つ平面図ではセクションに対して角度をなして配置され、第３のセクションは第２のセクションに連結され且つ平面図では第２のセクションに対して余角をなして、従って、第３のセクションは実質的に水平に配置される）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマー、オリゴマー又はポリマーの製造装置であって、
ａ．入口、出口及び流体反応体が通る内面
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、気体又は蒸気から液体を効率的に離脱させ（液体、気体及び蒸気が流体である）、気体又は蒸気から液体を分離し且つ液体をプロセスに戻しながら、プロセスから気体又は蒸気を逃がすための装置であって、
ａ．（ｉ）液体及び（ｉｉ）気体又は蒸気を含む容器又はプロセスパイプ；並びに
ｂ．前記容器又はプロセスパイプと流体連通するベント（前記ベントは更に、ベントに連結された直立脱ガススタンドパイプを含み、前記脱ガススタンドパイプはベントと流体連通する受け入れ端と前記受け入れ端の垂直方向上方に配置された対向ガス抜き端を有し、前記脱ガススタンドパイプは非直線であって、その受け入れ端とガス抜き端との間においてその長手方向に伸長し、前記脱ガススタンドパイプは３つの隣接セクションから形成され、それらはそれぞれ互いに流体連通し、３つの隣接セクションのうち第１セクションは受け入れ端に隣接しており且つベントから実質的に垂直に伸長し、第２セクションは第１セクションに連結され且つ平面図では第１セクションに対して角度をなして傾いて配置され、第３セクションは第２セクションに連結され且つ平面図では第２セクションに対して角度をなして配置され、従って、第３セクションは実質的に水平に配置される）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、流体の混合、貯蔵及び別のプラントプロセス分配系への分配に適合した流体混合及び分配系であって、
ａ．垂直に配置された細長い第１の流体貯蔵容器；
ｂ．第１の容器及び第２の容器と流体連通する循環ポンプ（前記循環ポンプは、前記系中に流体流を通し且つ第１の容器から第２の容器に及び第１の容器から第１の容器に流体を循環させるように組立てられ且つ配列されている）；
ｃ．第１の容器及び第１の容器より垂直方向上方に配置された第２の容器と流体連通する第２の流体貯蔵及び計量分配容器；並びに
ｄ．循環ポンプ、第１の容器及び第２の容器と個々に流体連通するコントロールバルブ（前記コントロールバルブは第１の容器から第２の容器に且つ第１の容器から第１の容器に流体流を選択的に誘導するように組み立てられ且つ配列されている）
を含んでなり、前記第２の容器がプラントプロセス分配系と流体連通し、第２の容器内に収容された流体によって形成された静圧ヘッドが、第２の容器からプラントプロセス分配系に流体を通すのに用いられる系に関する。
別の実施態様において、本発明は、流体の混合、貯蔵及び別のプラントプロセス分配系への分配に適合した流体混合及び分配系であって、
ａ．第１の流体貯蔵容器を含み；
ｂ．第２の流体混合及び貯蔵容器を含み；
ｃ．第１の容器及び第２の容器と流体連通する循環ポンプ（前記循環ポンプは前記系中を通して且つ第１の容器から第２の容器に流体を循環させるように組み立てられ且つび配置されている）を含み；
ｄ．前記第２の容器が、第１の容器及びプラントプロセス分配系の両者よりも垂直方向上方に配置され；
ｅ．循環ポンプ、第１の容器及び第２の容器と個々に流体連通するコントロールバルブ（前記コントロールバルブは第１の容器から第１の容器に且つ第１の容器から第２の容器に流体流を選択的に誘導するように組立てられ且つ配列されている）を含み；且つ
ｆ．前記第２の容器がプラントプロセス分配系と流体連通する（第２の容器内に収容された流体によって形成された静圧ヘッドが、第２の容器からプラントプロセス分配系に流体を通すのに用いられる）
系に関する。
別の実施態様において、本発明は、流体の混合、貯蔵及び別のプラントプロセス分配系への分配に適合した流体混合及び分配系内で流体を混合及び分配する方法であって、
ａ．少なくとも１種の流体を、垂直に配置された細長い第１の流体貯蔵容器中に入れ；
ｂ．前記第１の容器からの流体を、垂直に配置された細長い第２の流体混合及び貯蔵容器中に移し（前記第２の流体容器は、第１の容器及びプラントプロセス分配系よりも垂直方向上方に配置され、循環ポンプが第１の容器及び第２の容器と流体連通し、前記再循環ポンプが流体を前記系に通すように構成され且つ配列されている）；
ｃ．循環ポンプ、第１の容器及び第２の容器と流体連通しているコントロールバルブを用いて、第１の容器から第１の容器及び第２の容器の一方に流体を選択的に誘導し；そして
ｄ．第２の容器からプラントプロセス分配系に流体を選択的に通す（第２の容器は、その中に貯蔵された流体をプラントプロセス分配系に移すのに使用される静圧ヘッドを生成する）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、パイプ型反応器系用の熱媒体制御系であって、前記パイプ反応器系は、第１の熱媒体流が通される熱媒体供給ループと第２の熱媒体流が通される熱媒体戻りループを有し、第１の熱媒体流の温度が第２の熱媒体流の温度より高く、前記熱媒体制御系が、
ａ．第１の熱媒体流が通される第１熱媒体ヘッダー；
ｂ．第２の熱媒体流が通される第２熱媒体ヘッダー；
ｃ．熱媒体が第１ヘッダーから第２ヘッダーに個々に通すことができる第１の熱媒体サブループ；
ｄ．２つのヘッダーの選択された一方及び第１のサブループと流体連通しているコントロールバルブ
を含んでなり
ｅ．第１ヘッダー内の第１の熱媒体流の圧力が第２ヘッダー内の第２の熱媒体流の圧力より高く；
ｆ．コントロールバルブを用いて、第１の熱媒体流の圧力によって第１の熱媒体流の少なくとも一部を第１のサブループに選択的に誘導して熱媒体を通し且つまた、第１のサブループに通される熱媒体流の温度及び圧力を制御する
系に関する。
別の実施態様において、本発明は、パイプ型反応器系用の熱媒体制御系に関し、前記パイプ型反応器系が、第１の熱媒体流が通される熱媒体供給ループ及び第２の熱媒体流が通される熱媒体戻りループを有し、第１の熱媒体流の温度が第２の熱媒体流の温度より高く、前記熱媒体制御系が、
ａ．第１の熱媒体流が通る第１熱媒体ヘッダー；
ｂ．第２の熱媒体流が通る第２熱媒体ヘッダー；
ｃ．熱媒体が第１ヘッダーから第２ヘッダーへ通すことができる第１の熱媒体サブループ；
ｄ．第１ヘッダー及び第１のサブループと流体連通している第１のコントロールバルブ；並びに
ｅ．第１のサブループ及び第２ヘッダーと流体連通している第２のコントロールバルブ
を含んでなり
ｆ．第１ヘッダー内の第１の熱媒体流の圧力が第２ヘッダー内の第２の熱媒体流の圧力より高く；
ｇ．コントロールバルブの一方又は両方を用いて、第１の熱媒体流の圧力によって第１の熱媒体流の少なくとも一部を第１のサブループに選択的に誘導して熱媒体を通し且つまた、第１のサブループに通される熱媒体流の温度及び圧力を制御する
系に関する。
別の実施態様において、本発明は、パイプ型反応器系用の熱媒体系に熱媒体を通す方法であって、前記パイプ型反応器系が、第１の熱媒体流が通る熱媒体供給ループ及び第２の熱媒体流が通る熱媒体戻りループを有し、第１の熱媒体流の温度及び圧力が第２の熱媒体流の温度及び圧力より高く、前記熱媒体制御系が、
ａ．第１の熱媒体流を第１熱媒体ヘッダーに通し；
ｂ．第２の熱媒体流を第２熱媒体ヘッダーに通し；
ｃ．第１ヘッダー及び第１のサブループと流体連通している第１のコントロールバルブを用いて、熱媒体循環ポンプがない状態で、第１ヘッダーからの熱媒体を第１の熱媒体サブループに移し；そして
ｄ．前記第１のサブループ及び第２ヘッダーと流体連通している第２のコントロールバルブを用いて、熱媒体循環ポンプがない状態で、第１のサブループからの熱媒体を第２ヘッダーに移す
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、流体プロセスプラントへのプロセス作動流体供給材料の輸送用の流体輸送系であって、前記プロセスプラントが流体の運搬処理、分配及び加工用のパイプ系を有し、前記系が
ａ．ポンプステーションに配置された少なくとも１つの輸送用コンテナ；及び
ｂ．少なくとも１つの輸送用コンテナと流体連通している少なくとも１個のポンプ
を含んでなり、
ｃ．少なくとも１つの輸送用コンテナがバルブトレインと流体連通し、前記バルブトレインがプロセスプラントのパイプ系と流体連通し；
少なくとも１つの輸送用コンテナからの液体をその他の方法で収容し且つ貯蔵するための流体輸送供給及び貯蔵タンクのない状態で、前記流体が少なくとも１つの輸送用コンテナからバルブトレインを通ってプロセスプラントのパイプ系中に直接、選択的にポンプ輸送される流体輸送系に関する。
別の実施態様において、流体プロセスプラントへのプロセス作動流体供給材料の輸送用の流体輸送系であって、前記プロセスプラントが流体の運搬処理、分配及び加工用のパイプ系を有し、前記系が
ａ．ポンプステーションに配置された第１の輸送用コンテナ；
ｂ．第１の輸送用コンテナと流体連通している第１のポンプ；
ｃ．ポンプステーションに配置された第１の輸送用コンテナ；及び
ｄ．第２の輸送用コンテナと流体連通している第２のポンプ；
を含んでなり、
ｅ．輸送用コンテナ及びポンプのそれぞれがバルブトレインと個々に流体連通し、前記バルブトレインが選択的に動作可能な複数のコントロールバルブからなり且つプロセスプラントのパイプ系と流体連通し；
流体輸送供給及び貯蔵タンクのない状態で、第１及び第２の輸送用コンテナから個々にバルブトレインを通ってプロセスプラントのパイプ系中に直接、選択的に流体がポンプ輸送される流体送出系に関する。
別の実施態様において、本発明は、流体プロセスプラントへのプロセス作動流体供給材料の輸送用の流体輸送方法であって、前記プロセスプラントが流体の運搬処理、分配及び加工用のパイプ系を有し、前記系が
ａ．第１のポンプと流体連通する第１の送出容器をポンプステーションに配置し；
ｂ．第２のポンプと流体連通する第２の送出容器をポンプステーションに配置し；
ｃ．少なくとも１つの送出容器からの流体を他の方法で収容及び貯蔵するための流体輸送供給及び貯蔵タンクのない状態で、各送出容器のそれぞれから、バルブトレイン（バルブトレインは、プロセスプラントパイプ系と流体連通する、選択的に動作可能な複数のコントロールバルブからなる）に、また、前記バルブトレインを通して前記プロセスプラントパイプ系に流体を選択的にポンプ輸送する
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、プロセスプラント内で使用するために給水源から清浄で新鮮な水が別個に供給される一体型プラント配水系であって、前記系が
ａ．給水源からの水と流体連通し且つそれが供給される安全シャワー水貯蔵タンク；
ｂ．安全シャワー水貯蔵タンクと流体連通し且つそれから水が供給される第１の配水ループ；
ｃ．第１の配水ループと流体連通する第２の配水ループ；及び
ｄ．第２の配水ループに水を供給するために、第１の配水ループから水を選択的に引く手段
を含んでなる系に関する。
別の実施態様において、本発明は、一体型プラント配水系を通して水を分配する方法であって、前記配水系に、プロセスプラント内で使用するために給水源から清浄で新鮮な水が別個に供給され、前記方法が
ａ．安全シャワー水貯蔵タンクに水を供給し；
ｂ．安全シャワー水貯蔵タンクから、それと流体連通する第１の配水ループ中に水を送り；
ｃ．第１の配水ループから、それと流体連通する第２の配水ループに水を選択的に送る
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、それぞれ独立した高圧、中圧及び低圧重縮合真空ゾーンを有する最終重縮合反応器用の一体型真空系であって、
ａ．重縮合反応器の中圧及び低圧真空ゾーンと個々に流体連通するスプレー凝縮器；
ｂ．スプレー凝縮器と流体連通する中間凝縮器；並びに
ｃ．中間凝縮器と流体連通する真空ポンプ
を含んでなる系に関する。
別の実施態様において、本発明は、少なくとも中圧重縮合真空ゾーン及び別個の低圧重縮合真空ゾーンを有する最終重縮合反応器用の一体型真空系であって、
ａ．重縮合反応器の中圧及び低圧真空ゾーンのそれぞれと個々に流体連通するスプレー凝縮器；
ｂ．前記スプレー凝縮器と流体連通する第１のＥＧジェット；
ｃ．前記第１のＥＧジェットと流体連通する中間凝縮器；
ｄ．前記中間凝縮器と流体連通する真空ポンプ；並びに
ｅ．前記低圧真空ゾーン及び前記スプレー凝縮器と流体連通する第２のＥＧジェット
を含んでなる系に関する。
別の実施態様において、本発明は、高圧真空ゾーン、中圧真空ゾーン及び低圧重縮合真空ゾーンを有する最終重縮合反応器から流体を回収する方法であって、
ａ．前記反応器の少なくとも中圧重縮合真空ゾーン及び低圧重縮合真空ゾーンから、中圧及び低圧真空ゾーンのそれぞれと個々に密閉流体連通する単一のスプレー凝縮器中に流体を送り；そして
ｂ．中間凝縮器と流体連通する真空ポンプによって、スプレー凝縮器と流体連通する中間凝縮器を通して流体を引く
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するパイプ型反応器を用意し（入口は出口の垂直方向下方に配置されている）；
ｂ．反応体がパイプ型反応器を通って流れるように、パイプ型反応器に入口に近傍において少なくとも1種の反応体を添加する（反応体はパイプ型反応器内で互いに反応してポリエステルモノマーを形成し且つポリエステルモノマーはパイプ型反応器の出口から出る）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合反応器を用意し（第１の端部は第２の端部の垂直方向上方に配置され、重縮合反応器は第１の端部及び第２の端部との間において非直線である）；
ｂ．モノマーが重縮合反応器を通って流れるように流体ポリエステルモノマーを重縮合反応器の第１の端部に誘導し（モノマーは重縮合反応器内で反応してポリマーを形成し且つポリマーは重縮合反応器の第２の端部から出る）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合反応器を用意し（第１の端部は第２の端部の垂直方向上方に配置され、重縮合反応器は垂直面と０°より大きい角度を形成する）；そして
ｂ．モノマーが重縮合反応器を通って流れるように流体モノマーを重縮合反応器の第１の端部に誘導し（モノマーは重縮合反応器内で反応してポリエステルポリマーを形成し且つポリエステルポリマーは重縮合反応器の第２の端部から出る）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルの製造方法であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するパイプ型反応器を用意し（入口は出口の垂直方向下方に配置される）；そして
ｂ．反応体がパイプ型反応器を通って流れるように、パイプ型反応器にその入口の近傍で少なくとも１種の反応体を添加する（反応体はパイプ型反応器内で互いに反応して、ポリエステルを形成し且つポリエステルはパイプ型反応器の出口から出る）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーに反応体を反応させるための装置であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するパイプ型反応器（入口は出口よりも垂直方向下方に配置される）；及び
ｂ．パイプ型反応器の出口のすぐ近傍において内面の一部に接続された堰
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーに反応体を反応させるための装置であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するパイプ型反応器（入口は出口の垂直方向下方に配置される）；及び
ｂ．内面の内側でトラバースする流体がパイプ型反応器の入口から出口に流れる際に更にその内部を通って流れるようにパイプ型反応器中に組み込まれたガス抜き機構（ガス抜き機構は、平底偏心レジューサーを含んでなる）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーに反応体を反応させるための装置であって、
ａ．入口、出口及び内面を有するパイプ型反応器（入口は出口の垂直方向下方に配置される）；及び
ｂ．流入液及び流出液を有する再循環ループ（流入液は、パイプ型反応器とその出口の近傍で流体連通し、流出液はパイプ型反応器とその入口のすぐ近傍で流体連通する）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、ポリエステルモノマーに反応体を反応させるための装置であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び内面を有する重縮合反応器（第１の端部は、第２の端部の垂直方向上方に配置され、重縮合反応器は、複数個の隣接する相互接続セクションとして形成され、モノマーが重合反応器の第１の端部から第２の端部までトラバースしながら、その各セクションの内面に沿って流れて、隣接セクションは互いに非直線的角度を形成する）；並びに
ｂ．重縮合反応器の内面に取り付けられた少なくとも１つの堰（各相互接続セクションの接続部のすぐ近傍に１つの堰が配置される）
を含んでなる装置に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのエステル製造方法であって、
（ａ）第１の入口及び第１の出口を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
（ｂ）エステル化反応条件下でエステル化用パイプ型反応器に第１の入口の近傍で反応体を添加し且つ２相流を形成し、それによって反応体がエステル化用パイプ型反応器を通る液相及び蒸気相を形成する（反応体の少なくとも一部はエステルモノマーを形成する）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、複数の反応体からのポリエステルの製造方法であって、
（ａ）第１の入口及び第１の出口を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
（ｂ）エステル化反応条件下でエステル化用パイプ型反応器に第１の入口の近傍で反応体を添加し且つ２相流を形成し、それによって反応体がエステル化用パイプ型反応器を通る液相及び蒸気相を形成し（反応体の少なくとも一部はエステルモノマーを形成する）；
（ｃ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下においてモノマーを反応させ（エステルモノマーの少なくとも一部はオリゴマーを形成する）；そして
（ｄ）重縮合反応器型反応器中で重縮合条件下においてオリゴマーを反応させ（前記オリゴマーの少なくとも一部はポリエステルを形成する）
ことを含んでなる方法に関する。
別の実施態様において、本発明は、入口、出口及びエステルモノマー、エステルオリゴマー又はポリエステルの少なくとも一部の反応体が通される内部を有するパイプ型反応器を含んでなる、少なくも1種のエステルモノマー、エステルオリゴマー又はポリエステルの調製装置に関する。
本発明は、１つ１つの方法の実施態様に関する装置及びそれに伴って本発明の装置１つ１つに関連する方法を提供する。
本発明の更なる利点は、一部は以下の説明に記載し、一部はこの説明から明らかであり、又は本発明の実施によって容易に確認できるであろう。本発明の利点は、添付した「特許請求の範囲」において個別に示した要素及び組合せによって実現及び達成されるであろう。前記の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、代表的及び説明的なものにすぎず、「特許請求の範囲」に記載された本発明を限定するものではないことは言うまでもない。
本明細書に組み入れられ且つ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの実施態様を示し、この説明と共に、本発明の原理の説明に役立つ。
図１は典型的なポリエステル反応温度及び圧力プロフィールを示す。
図２はエステル化又は重縮合用パイプ型反応器の一実施態様を示す。重縮合用パイプ型反応器モードにおいては、流入液と流出液とは逆である（１１に流入液及び１２に流出液）。
図３は本発明の典型的なパイプ型反応器に関する設置コスト対公称パイプ直径（インチ）を示す。
図４は堰によって重縮合反応器への液位制御が行われるエステル交換又はエステル化反応器の上部である本発明の一実施態様を示す。
図５は既存のポリエステル製造設備が１つ又はそれ以上のパイプ型反応器で改良された、本発明の一実施態様を示す。
図６は並列の複数のエステル化及び重縮合用パイプ型反応器を用いるより大きいプラント、並びに１つの系内における複数の生成物の製造に関する、本発明の一実施態様を示す。
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ及び７Ｇは、エステル化及び重縮合プロセスの両方のための蒸気離脱の種々の実施態様を示す。
図８は重縮合蒸気離脱の一実施態様を示す。
図９は堰及び堰の下流の縮径パイプフローインバーター系を用いる重縮合ゾーン中における層流混合の実施態様を示す。
図１０は種々の非直線配置を用いてエステル化又はエステル交換反応器の圧力プロフィールを変える種々の実施態様を示す。この図は、側面図であり、エステル化又はエステル交換反応器ラインが方向転換する毎の、それらのライン間の垂直方向の変位を示す。
図１１は図１０の配置に対応する圧力プロフィールのプロットである。
図１２Ａ及び１２Ｂはプロセス内の添加位置の種々の態様を示す。
図１３Ａ及び１３Ｂは再循環ループを用いることよってペーストタンクが排除された２つの異なる実施態様を示す。
図１４は熱媒体サブループポンプが排除された実施態様を示す。
図１５Ａは先行技術の典型的な混合及び供給系を示す。
図１５Ｂは種々のタンクを排除する混合及び供給系並びに他の制御装置及びユニット操作に関する本発明の実施態様を示す。
図１６はエステル交換用又は重縮合用パイプ型反応器に低圧及び高圧が交互に存在する配置を用いる本発明の一実施態様を示す。
図１７Ａ及び１７Ｂはエステル化用パイプ型反応器及び重縮合系用パイプ型反応器を一体化するポリエステルプラント設計に関する本発明の２つの実施態様を示す。
図１８は重縮合用パイプ型反応器プロセスに関する一実施態様を示す。図８はエレメント１３３の分解部品配列図であり、図９はエレメント１４２の分解部品配列図である。
図１９は蒸留を吸着で置き換えた実施態様である。
図２０Ａは、水平パイプ中の２相流の種々の流動様式を示す。
図２０Ｂは、蒸気マスフロー：蒸気マスフロー上の液体の比、及び図２０Ａからの水平パイプ中の２相流の各流動流式との関係を示す。図２０Ｂはまた、本発明のエステル化及び重縮合法に好ましい流動様式を特定する。
図２１は、廃液処理への水の排除と共に、資本コスト及びユニット操作を最小限に抑えるためにタンクを使用せずにトラックからアンローディングする本発明の実施態様を示す。
図２２は、設備中の給水系統を最小に抑えるために安全シャワー、冷却塔、カッター水及びＨＴＭポンプクーラーを組合せる本発明の実施態様を示す。
図２３は、本発明の一実施態様としての、ＥＧジェットを減少させ且つ冷水系を排除する一体型真空系を示す。
図２４は、ＰＥＴホモポリマーの製造にパイプ型反応器を使用する、本発明の方法の一実施態様に関するエステル化及び重縮合のための２相様式を示す。
本発明は、本発明の好ましい実施態様に関する以下の詳細な説明及びこれに含まれる実施例並びに添付図面とそれらの前記及び以下の説明を参照することによってより理解しやすくなるであろう。
本発明の化合物、組成物、製品、装置及び／又は方法を開示及び説明する前に、具体的合成方法、具体的プロセス又は個々の装置は言うまでもなく変化できるので、本発明はそれらに限定されないことを理解されたい。また、本明細書中で使用する用語は、個々の実施態様を説明することのみを目的とし、限定を目的としない。
本明細書及び添付した「特許請求の範囲」において、多数の用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると定義するものとする：
本明細書及び添付した「特許請求の範囲」において使用する単数形の表現は、前後関係からそうでないことが明白に指示されない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、パイプ型反応器への言及は１つ又はそれ以上のパイプ型反応器を含む。
範囲は本明細書中では、約を前置した「１つの特定の値」から及び／又は約を前置した「もう１つの特定の値」までと表することができる。このような範囲が表される場合、「１つの特定の値」から及び／又は「もう１つの特定の値」までは別の実施態様である。同様に、先行詞「約」を用いて値を近似値として表す場合、特定の値は別の実施態様を形成することを理解されたい。更に、各範囲の端点はもう一方の端点と関連でも他の端点とは切り離しても意味があることを理解されたい。
「任意の」又は「場合によっては」は、その後に記載される事象又は状況が起こっても起こらなくてもよいこと、並びに記載がその事象又は状況が起こる場合と起こらない場合を共に含むことを意味する。例えば、「場合によっては加熱される」という表現は、材料を加熱しても加熱しなくてもよいこと並びにこの表現が加熱プロセス及び非加熱プロセスを共に含むことを意味する。
「残基」は、その部分が実際にその化学種から得られるか否かに関わらず、個々の反応スキーム若しくはそれに続く配合又は化学製品においてその化学種の得られる生成物である部分を意味する。従って、ポリエステル中のエチレングリコール残基は、ポリエステルの製造にエチレングリコールを用いるか否かに関わらず、ポリエステル中の１個又はそれ以上の−ＯＣＨ2ＣＨ2Ｏ−反復単位を意味する。同様に、ポリエステル中のセバシン酸残基は残基がポリエステルを得るためにセバシン酸又はそのエステルを反応させることによって得られたか否かに関わらず、
ポリエステル中の１個又はそれ以上の−ＣＯ（ＣＨ2）8ＣＯ−部分を意味する。
本明細書中で使用するプレポリマー反応器は、第１重縮合反応器であり、典型的には真空下にあるポリマー鎖を供給長さ１〜５から出口長さ４〜３０まで生長させる。プレポリマー反応器は典型的に、全てのポリエステルに関して同一の機能を有するが、一部のポリエステルは、１０〜３０のような短い目標鎖長を有する。これらの目的鎖長の短い生成物に関しては、プレポリマー反応器が最終生成物を生成するので、仕上げ反応器（以下に定義）は必要ない。仕上げ反応器は最後の溶融相重縮合反応器であり、典型的に真空下にあり、ポリマー鎖を目的生成物の鎖長まで生長させる。
本明細書中で使用する、ポリエステル加工（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）に関する「従来の」プロセス又は装置は、連続撹拌型タンク反応器（ＣＳＴＲ）のプロセス若しくは装置、又は反応蒸留カラム、ストリッパーカラム若しくは精留塔のプロセス若しくは装置、又は内部部品、スクリュー若しくはニーダーを含むタンクのプロセス若しくは装置を含む（これらに限定されない）非パイプ型反応器又はプロセスを意味する。従来の重縮合方法で使用される典型的なＣＳＴＲ反応器は、ワイプフィルム又は薄膜反応器である。
ここで、例を添付図面に示した、本発明の好ましい実施態様に関してより詳細に言及する。可能な限り、図面全体を通して、同一又は同様な部品への言及には同一参照番号を用いる。
本発明は、反応体をポリエステルに転化するための装置及び方法を包含する。より詳細には、一実施態様においては、第１工程において、本発明は出発原料（原料又は反応体とも称する）をモノマー（ポリエステルモノマーとも称する）へと反応させ、次いで第２工程において、本発明はモノマーをオリゴマー（ポリエステルオリゴマー又はプレポリマーとも称する）へ、次いで最終ポリエステル（ポリマー又はポリエステルポリマーとも称する）へと反応させる。テレフタル酸又はイソフタル酸のような、酸末端基を有する材料を第１工程に供給する場合は、第１工程はエステル化反応又は反応器と称する。出発原料が、テレフタル酸ジメチル又はイソフタル酸ジメチルのようにメチル末端基を有する場合には、第１工程又は第１反応器はエステル交換工程又は反応器である。簡単にするために、明細書及び特許請求の範囲全体を通して、エステル化及びエステル交換は同義で使用し、典型的にエステル化と称するが、エステル化又はエステル交換は出発原料によって決まることを理解されたい。また、エステル化プロセスからのアウトプット（吐出物）はモノマーの他にオリゴマーも含むことができることを理解されたい。重縮合プロセスは、１つの一体型プロセスであることもできるし、２つのサブパート、プレポリマープロセス及び仕上げプロセスに再分割することもできる。プレポリマープロセスにおいては、アウトプットはモノマー、オリゴマー及びプレポリマーを含んでなり、典型的にオリゴマーが多数を占めている。仕上げプロセスにおいては典型的に、プロセスからのアウトプットはオリゴマー及びポリマーを含み、アウトプットの大部分はポリマーである。エステル化プロセスにおいては、少量のポリマーがプロセスから出ることが可能である。同様に、仕上げプロセスでは、少量のモノマーがプロセスから出ることが可能である。
第２工程は、重縮合プロセス又は重縮合反応器と称する。この実施態様において、第１工程又はエステル化反応器の入口の加圧側は約大気圧又はそれ以上で終了する。第２工程に供給される第１工程からのアウトプットは実質的にモノマーである。第２工程において、モノマーはオリゴマーに転化され、そのオリゴマーは必要に応じて、例えば反応器中のシールレグのような第１圧力分離装置において単離することができる。単離されない場合には、オリゴマーはパイプ型反応器中で更にポリマーに転化される。
別の実施態様において、第１工程の入口の加圧側は、真空下で終了する（一実施態様においては本質的にエステル交換又はエステル化反応器の上部にプレポリマー反応器が設置される）。オリゴマーは第１工程からの実質的な生成物であり、それは最終生成物として単離するか又は第２工程に供給し、そこでオリゴマーが反応させられて、ポリマーが生成する。
本発明は、異なる反応器に関する多くの異なる配列を考える。一実施態様において、エステル化反応器は重縮合反応器とは独立し且つ異なる反応器である。モノマーは、エステル化反応器中で生成し、次いで重縮合反応器に供給されて、ポリマーを生成する。別の実施態様においては、プレポリマー反応器をエステル化反応器の上に設置して別個の又は一体型ユニットを形成し、それによって組合されたエステル化／プレポリマー反応器からオリゴマーが生成し、次にオリゴマーを重縮合反応器に供給する。本明細書中で使用する、反応器の組合せに関する「一体型」は、２つの反応器が互いに直接的に液体連通し且つ２つの反応器が互いに且つ反応系全体と本質的に区別できないように、２つの反応器を一緒に組合せることを意味するものである。別の実施態様において、重縮合反応器はエステル化反応器と一体型ユニットを形成する。反応体はエステル化反応器に投入し、一体型ユニットによって最終ポリエステルポリマー生成物を生成する。別の実施態様においては、プレポリマー反応器はエステル化反応器と、２つの独立したユニットとして又は１つの一体型のユニットして一緒に使用する。プレポリマー反応器からのオリゴマー生成物を最終生成物として単離する。更に、本発明はモノマーを製造するのに使用されるエステル化用パイプ型反応器を提供する。別の態様において、本発明は、重縮合用パイプ型反応器の装置及び方法を提供する。エステル化及びプレポリマー反応器が一体型ユニットとして形成される場合には、典型的に、反応器間に水副生成物を逃がすためのベントラインがあり；従って、ベントラインは、エステル化反応器からプレポリマー反応器への交わった点で働く。
本発明の方法は任意のポリエステルに関して適用可能である。このようなポリエステルは、少なくとも１種のジカルボン酸残基及び少なくとも１種のグリコール残基を含んでなり；これに関連して、「残基」は広い意味で解釈すべきであり、例えば、ジカルボン酸残基は、ジカルボン酸を用いて又はジエステルを用いたエステル交換によって形成できる。より具体的には、適当なジカルボン酸としては、炭素数が好ましくは８〜１４の芳香族ジカルボン酸、炭素数が好ましくは４〜１２の脂肪族ジカルボン酸、又は炭素数が好ましくは８〜１２の脂環式ジカルボン酸が挙げられる。ジカルボン酸の例には、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニル−３，４’−ジカルボン酸、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、それらの混合物などが挙げられる。酸成分は、テレフタル酸ジメチルのようなそのエステルであることもできる。
適当なジオールとしては、炭素数が好ましくは６〜２０の脂環式ジオール又は炭素数が好ましくは３〜２０の脂肪族ジオールが挙げられる。このようなジオールの例には、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキサン−ジメタノール、プロパン−１，３−ジオール、ブタン−１，４−ジオール、ペンタン−１，５−ジオール、ヘキサン−１，６−ジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチルペンタンジオール−（２，４）、２−メチルペンタンジオール−（１，４）、２，２，４−トリメチルペンタン−ジオール−（１，３）、２−エチルヘキサンジオール−（１，３）、２，２−ジエチルプロパン−ジオール−（１，３）、ヘキサンジオール−（１，３）、１，４−ジ−（ヒドロキシエトキシ）−ベンゼン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシシクロヘキシル）−プロパン、２，４−ジヒドロキシ−１，１，３，３−テトラメチル−シクロブタン、２，２，４，４−テトラメチルシクロブタンジオール、２，２−ビス−（３−ヒドロキシエトキシフェニル）−プロパン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシプロポキシフェニル）−プロパン、イソソルビド、ヒドロキノン、ＢＤＳ−（２，２−（スルホニルビス）４，１−フェニレンオキシ））ビス（エタノール）、それらの混合物などがある。ポリエステルは、１種又はそれ以上の前記型のジオールから製造できる。
好ましいモノマーとしては、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸、イソフタル酸ジメチル、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、２，６−ナフタレンジカルボン酸、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサン−ジメタノール（ＣＨＤＭ）、１，４−ブタンジオール、ポリテトラメチレングリコール、トランス−ＤＭＣＤ、トリメリット酸無水物、シクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸ジメチル、デカリン−２，６−ジカルボン酸ジメチル、デカリンジメタノール、デカヒドロナフタラン２，６−ジカルボキシレート、２，６−ヒドロキシメチルデカヒドロナフタレン、ヒドロキノン、ヒドロキシ安息香酸、それらの混合物などが挙げられる。二官能性（末端が同じではないＡ−Ｂ型）コモノマー、例えばヒドロキシ安息香酸もまた含むことができる。
コモノマーは、従来の方法と同様に、エステル化プロセスの最初から重縮合プロセスまでのプロセスにおける任意の点で添加できる。具体的には、本発明に関しては、コモノマーは、エステル化反応器への入口の近傍、エステル化反応器の出口の近傍、エステル化反応器の入口と出口の間の点、再循環ループに沿った任意の点、プレポリマー反応器への入口の近傍、プレポリマー反応器への出口の近傍、プレポリマー反応器の入口と出口の間の点、重縮合反応器への入口の近傍、重縮合反応器の入口と出口の間の点を含む（これらに限定されない）場所で添加できる。
また、本明細書中で使用する用語「ポリエステル」は、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド及びポリエーテルエステルアミドを含む（これらに限定されない）ポリエステル誘導体を含むものと理解されたい。従って。簡単にするために、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、用語「ポリエステル」、「ポリエーテルエステル」、「ポリエステルアミド」及び「ポリエーテルエステルアミド」は同義で使用でき、典型的に「ポリエステル」と称するが、個々のポリエステル種は、出発原料、即ちポリエステル前駆体及び／又は成分によって決まることを理解されたい。
本発明に方法によって生成するポリエステルは、包装、フィルム、繊維、シート、コーティング、接着剤、成形品などを含む種々の用途に適当なポリエステルホモポリマー及びコポリマーである。食品包装は、本発明のいくつかのポリエステルの特に好ましい用途である。一実施態様において、ポリエステルは、テレフタル酸又はイソフタル酸、好ましくは少なくとも約５０モル％のテレフタル酸、実施態様によっては好ましくは少なくとも約７５モル％のテレフタル酸からなるジカルボン酸成分と、エチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、ブタンジオール及びそれらの混合物から選ばれた少なくとも１種のジオールからなるジオール成分を含んでなる。ポリエステルは更に、ジカルボン酸１００モル％及びジオール１００モル％に基づき、約５０モル％以下の１種若しくはそれ以上の異なるジカルボン酸及び／又は約５０モル％以下の１種若しくはそれ以上のジオールのコモノマー残基を含むことができる。いくつかの実施態様において、ジカルボン酸成分、グリコール成分又はそれぞれ別個に約２５モル％以下又は約１５モル％以下のコモノマー改質が好ましい。一実施態様において、ジカルボン酸コモノマーは芳香族ジカルボン酸、ジカルボン酸のエステル、ジカルボン酸エステルの無水物、及びそれらの混合物を含む。
一実施態様において、反応体はテレフタル酸及びエチレングリコールを含む。別の実施態様において、反応体はテレフタル酸ジメチル及びエチレングリコールを含む、更に別の実施態様において、反応体はテレフタル酸、エチレングリコール及びＣＨＤＭを含む。
好ましいポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴＧ（ＣＨＤＭコモノマーで改質されたＰＥＴ）、ＰＢＴ、全芳香族又は液晶ポリエステル、生分解性ポリエステル（例えばブタンジオール、テレフタル酸及びアジピン酸残基を含むもの）のホモポリマー及びコポリマー、ポリ（シクロヘキサン−ジメチレンテレフタレート）ホモポリマー及びコポリマー、ＣＨＤＭ及びシクロヘキサンジカルボン酸又はシクロヘキサンジカルボン酸ジメチルのホモポリマー及びコポリマー並びにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定するものではない。一実施態様において、ポリエステルは、ＰＴＡとＥＧを反応させることによって製造されるＰＥＴである。別の実施態様において、ポリエステルは、ＰＴＡ、ＥＧ及びＣＨＤＭを反応させることによって製造されるＰＥＴＧである。一実施態様においては、反応体は無水物を含まない。一実施態様において、ポリエステルはポリカーボネートでもＰＢＴ（「ポリブチレンテレフタレート」）でもなく、無水フタル酸又は無水マレイン酸から製造されるポリエステルでもない。
本発明のパイプ型反応器プロセスはまた、テレフタル酸をエステル化、水素化及び重合してＰＥＴ（又は、ＣＨＤＭも添加される場合にはＰＥＴＧ）を形成する方法（例えば、２０００年８月２９日に出願された米国特許出願第６０／２２８，６９５号及び２００１年３月２０日に出願された米国特許出願第０９／８１２，５８１号に開示されたもの）に関して、エステル化、重縮合又は両者において使用できる。これらの特許出願を引用することによって本明細書中に組み入れるものとする。
本発明のポリエステルはまた、少量の三官能価又は四官能価コモノマー、例えばトリメリット酸無水物、トリメチロールプロパン、ピロメリット酸二無水物、ペンタエリスリトール又は当業界で一般に知られた他のポリエステル形成性多酸又はポリオールを含むことができる。架橋剤又は分岐剤も使用できる。更に、必要ではないが、ポリエステルに通常使用される添加剤も、必要に応じて使用できる。このような添加剤としては、１種又はそれ以上の触媒、着色剤、トナー、顔料、カーボンブラック、ガラス繊維、充填剤、耐衝撃性改良剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、再加熱助剤、アセトアルデヒド低減用化合物、酸素掃去用化合物、紫外線吸収用化合物、バリア性改良剤、例えば板状粒子（ｐｌａｔｅｌｅｔ ｐａｒｔｉｃｌｅ）、黒色酸化鉄などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
テレフタル酸を反応体の１つとして使用する場合には、典型的には未精製テレフタル酸（ＴＰＡ）又は粗製ＴＰＡ（ＣＴＡ）ではなくて精製テレフタル酸（ＰＴＡ）を用いるが、本発明においては、ＴＰＡ及び／又はＣＴＡを使用できる。
本発明の方法は溶融重合に関する、即ち、本発明の方法は溶融相で行われ、反応体が流動体の状態にある。これは、先行技術のいくつかのポリエステルプロセスに使用される固相重縮合と対比されるべきである。しかし、本発明は固相重縮合が液相重縮合の後に行われるプロセスを含む。従って、本発明のパイプ型反応器プロセスは流体プロセスに適当である。本発明のポリエステル重縮合プロセスはまた、たとえばポリエステル縮合が必要としない第２の又は更にそれ以上の溶媒を典型的に必要とする乳化に基づく重合のようなその他のポリマープロセスや、重縮合の場合と同様な２工程反応を必ずしも必要としないオレフィン重合とは区別しなければならない。
本発明の方法は、エステル化又は重縮合プロセスの出口におけるエステル化反応の完了又は実質的な完了を達成できる。より詳しくは、本反応の方法は、種々の態様において、少なくとも８０％の完了、少なくとも８５％の完了、少なくとも９０％の完了、少なくとも９５％の完了、少なくとも９７．５％の完了、少なくとも９９％の完了、少なくとも９９．５％の完了、少なくとも９９．９％の完了を達成できる。「完了（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ）」は、残りの酸末端基のモル％を非酸末端基のモル％で除した値を１００から引いたものを意味するのに、当業界で一般に用いられる用語である。
本発明に取り組む場合には、第１工程は好ましくはパイプ型反応器中で行う。また、第１工程の後に実施される第２工程は、同一又は異なる第２のパイプ型反応器中で行うのが好ましい。しかし、当業者ならばわかるように、エステル化工程は従来の先行技術の方法を用いて行い且つ次に重縮合工程を本発明のパイプ型反応器中で行うこともできる。同様に、エステル化工程を本発明のパイプ型反応器を用いて行い且つ重縮合工程を先行技術の方法を用いて行うこともできる。本発明によれば、第１及び第２反応器の少なくとも一方をパイプ型反応器中で行う。
本発明において使用する基本的なパイプ型反応器装置は、他の応用に関して当業界で知られたものから本明細書に開示されたようにして改作され、典型的に従来型の反応器の代わりに使用される標準パイプに基づく。より一般的には、本発明のパイプ型反応器は典型的に軸方向に細長い、実質的に円筒形の装置であるが、本発明の目的に悪影響がなければ、形状は、正方形又は長方形のように様々であることができる。本発明のいくつかの態様において、パイプ型反応器は単純に中空若しくは空の又は実質的に中空若しくは空のパイプ若しくはチューブであることができる。本明細書で定義される「中空」又は「空」は、追加の装置又は内部部品を有さないパイプ又はチューブ、特に、従来型の反応器及びいくつかのパイプ型反応器中に見られる、反応器又はベント流体を混合、輸送又は加熱するための内部部品、例えば、撹拌機、静的混合エレメント、流体流プロフィールの制御又は混合のための突出部、パッキング、スクレーパー、回転ディスク、例えばワイプフィルム又は薄膜反応器に使用されるもの、バッフル、トレイ、下降管、スクリュー、又は加熱若しくは冷却コイルを有さないパイプ又はチューブを意味する。本明細書中で使用する「中空」又は「空」は、流量測定装置、例えばオリフィス又は流量調整装置、例えばコントロールバルブ若しくは堰のライン中への配置を可能にする。本発明の一態様において、パイプ又はチューブは平滑な内面を有する。本発明のパイプ型反応器は、パイプ内部に表面積を増大させる部品を必要とすることもなく、また、先行技術の一部のパイプ型反応器設計に使用されるような皮膜形成エンハンサーも必要としない。
本発明の第１及び／又は第２工程に使用されるパイプ型反応器に関しては、属性の選択基準は、先行技術の従来型の反応器を組み立てる際に一般に検討される基準と同様である。例えば、設計者は、望ましい容量、品質、攪拌、伝熱領域、及び離脱の基準を検討することができる。設計者はまた、反応器の作業容積、伝熱領域、液体の表面積、配管内蒸気速度、反応器蒸気速度、反応器を出入りするプロセス流量のような従来の反応器の操作及び設計から割り出された情報を検討でき、また、熱媒体流量も検討できる。更に詳しくは、設計者は、既存の反応器、反応器設計モデル、工学計算、又は設計基準の他の情報源から反応器容積を決定できる。反応器の各ゾーンに必要な各パイプ直径の長さｌは、反応器の容積Ｖr及び下記式を用いて計算できる：
ｌ＝Ｖr／（πｒ2）［式中、ｒはパイプ半径である］。
各ゾーンに必要な表面積Ａは以下のようにして計算できる：
Ａ＝２＊ｌ＊ＳＱＲＴ（ｒ2−（ｔ−ｈ）2）
［式中、ｈはパイプ中の液体の高さであり、ｒはｈよりも大きい］。
伝熱領域、蒸気速度（ほとんどの標準反応器中の蒸気流は垂直であるが、パイプ型反応器中の蒸気流は水平とする）、プロセス流量を考慮に入れて、これらの計算を各反応ゾーンに関して繰り返すことができる。このようにして、各パイプ直径の長さを決定できる。パイプ直径の必ずしも全てが、全反応器条件の要件を満たすわけではないことを理解されたい。図３は、計算の例を含む。パイプの寸法が小さすぎると、泡が壊れない可能性があるために、泡立ちの問題が起こり得る一方、パイプの寸法が大きすぎると、流体高さ全体にわたって過度に大きい圧力降下が起こるおそれがある。材料の入手容易性又は反応器の一領域の局部的最適化のような他の要因が最適でないコスト設計につながる場合もあるので、反応器はこれらの設計基準に拘束されない。いくつかの態様において、パイプの寸法は、２インチ〜２４インチ、好ましくは６インチ〜１６インチ、より好ましくは１２〜１６インチである。
反応条件（温度、圧力、流量など）及び反応器に装填される材料（反応体、共反応体、コモノマー、添加剤、触媒など）は、対応するポリエステル反応に関して先行技術において典型的に見られるものであることができるが、本発明の方法は、当業界で使用されるよりも更に幅広い操作条件を可能にする。即ち、本発明におけるパイプ型反応器の使用は、反応条件も反応器自体に装填される材料も必ずしも変える必要がない。しかし、反応条件は異なる可能性があり、実際に、本発明のパイプ型反応器系によって改善されることができる。いくつかの実施態様において、パイプ型反応器の条件は、先行技術の反応器の条件よりも改善され、より高純度の生成物（例えば、より低いＤＥＧ不純物）又は改善された色のような性能の向上が可能になる。
当業者ならば、原点としての先行技術のポリエステル製造方法に基づき、このようなパラメーターを決定できる。一態様において、先行技術における操作条件は、反応器温度が２０〜４００℃、好ましくは反応器トレイン中のいかなる点においても流体の大部分の融点よりも高く、圧力が完全真空〜５００ｐｓｉｇであり、滞留時間が約８時間以下であり、グリコール残基対ジカルボン酸残基のモル比（酸残基はエステルに基づき、グリコール残基はジオールに基づくことができる）に基づきモル比が１．００５：１〜６．００：１である。これらの条件又は他の先行技術の操作条件は、本明細書中に開示を考慮すれば、当業者によって、本発明のパイプ型反応器設計に関して容易に修正及び最適化されることができる。
これらの一般的概要に加えて、具体的なエステル化及び重縮合用パイプ型反応器の方法及び装置の考慮事項及び属性並びに本発明のパイプ型反応器系と一緒に又は独立して使用できるいくつかの他の方法及び装置に関して、以下により詳細に記載する。
エステル化工程
全ての亜項（ｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎ）（圧力プロフィール、加熱など）を含む「エステル化工程」の項の下の以下の記載に関しては、そうでないことが特に述べられない限り、この項において以下に記載される本発明の方法及び装置は、重縮合方法及び装置に等しく適用でき、且つ使用できる。
前述の通り、一実施態様において、第１工程は、出発原料を反応させてモノマーを形成するためのパイプ型反応器の使用を含む。図２に示される一実施態様において、パイプ型反応器１０は入口１２、出口１１、外面及び内面を有する。一態様において、パイプの内面は断面が円形、正方形又は長方形、好ましくは円形であって、内径を形成する。
エステル化及び重縮合用パイプ型反応器の両者に関して、パイプ型反応器は好ましくは、内面を通って流れる材料と反応しない材料から、例えばスチール、鉄、合金、チタン、ハステロイ、ステンレス、カーボンスチール、ニッケル、アルミニウム、銅、白金、パラジウム、リチウム、ゲルマニウム、マンガン、コバルト、亜鉛又はそれらの組合せによって形成される。他の構成材料としては、ガラス、セラミック、ライニングパイプ及びプラスチック、例えばアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ＰＶＣ（ＣＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ガラス繊維、テフロン（登録商標）及び強化エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ステンレススチール、ハステロイ及びチタンが、性質、入手容易性及びコストのためによく使用される。エステル交換及び重縮合の両者に関して、触媒材料をパイプに使用することもできる。
使用に当たって、反応体は典型的に、反応器に入口の近傍若しくは入口近くで（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｏｒ ｎｅａｒ）（即ち出口より入口に近くで）又は入口に隣接して（入口に又は入口のすぐ隣に）添加する。反応体は、パイプ型反応器を通って流れながら、パイプ型反応器内で互いに反応してモノマーを形成し、その結果、形成されたモノマーは出口から出る。しかし、反応体の全てが、入口から出口にトラバースしながら反応してモノマーにならなければならないわけでない（即ち、反応体の一部は、反応してモノマーになることなく、出口から出ることができる）が、それも本発明の範囲に含まれる。更に、モノマーの一部は反応してオリゴマーを形成でき、これも本発明の範囲内であることができる。パイプ型反応器の入口の近傍又は隣接して添加又は注入される反応体は、液体、気体、固体若しくはスラリー又は他の相の混合物の形態であることができる。
反応体は独立してパイプ型反応器の入口又は入口の上流若しくは下流の別の場所に直接ポンプ輸送できるので、反応体を液体として（例えばＥＧ及びＤＭＴ）添加するのが最も簡単である。１つの特定の設計においては、１つの反応体がパイプ型反応器の入口を経て添加され、且つ別の反応体が入口の上流に添加されることができる。更に別の特定の実施態様においては、１種又はそれ以上の反応体が入口を通して添加され、且つ別の反応体がパイプ型反応器の長さに沿った、入口と出口の間の１つ又は複数の場所に添加されることができる。
反応体が流体である場合には、反応体を大気圧より高い圧力で排出するポンプを、典型的にはパイプ型反応器の入口の近傍で使用できる。より詳細には、材料がパイプ型反応器中を通ってトラバースして出口から出るのに充分な圧力で反応体を排出できる。これは、摩擦力又は摩擦損失、位置エネルギーの変化（垂直方向のヘッド）及びパイプ型反応器を通る材料の流れに抵抗する他の力を克服することを含む。ポンプは、公知の任意のポンプであることができ、その非限定的例としては、インラインの縦形遠心ポンプを含む遠心ポンプ；容積移送式ポンプ；パワーポンプ（ピストン）；スクリューポンプ（ダブルエンド、シングルエンド、指定時刻に作動する、指定時刻に作動しない）；回転ポンプ（ギア、マルチプル・ロータリー・スクリュー、円周方向のピストン、ロア、回転バルブ、又は軟質部材）；ジェットポンプ（排出単一ノズル又は多連ノズル）；又はエルボ・ポンプが挙げられる。反応体は別々にポンプ輸送することもできるし、又は予め混合して、一緒にポンプ輸送することもできる。
流体反応体は、単独でも一緒に混合しても容易にポンプ輸送されるが、固体反応体はより問題が多い。以下により詳細に記載するように、固体反応体は、ペーストポンプ、混合タンク、独特の混合及び供給系、ペーストタンクと一体的に形成された再循環ループ、又はこれらの装置及び方法の組合せを用いて添加することができる。液体中に存在する任意の固形分を溶解させ、且つ気液混合を引き起こして、エステル化反応を推進するには、適切な混合が必要である。一般に、気液混合物はエステル化反応器中で気泡又はフロスの状態であるのが好ましい。
圧力プロフィール
好ましい実施態様において、パイプ型反応器の入口に隣接した内面における反応体の圧力は、出口に隣接した内面におけるモノマー及び／又は反応体の圧力より高い、即ち大きい。この圧力差を得るために、圧力差が主に、パイプ型反応器の内面の内側に含まれる流体によってもたらされる静水圧によって生じるように、パイプ型反応器の入口は好ましくは、出口の垂直方向下方に（図２に示されるように）配置される。即ち、下流の位置と上流の位置との間に静水圧が存在し、その結果、流体がパイプ型反応器を通って上向きに流れるにつれて圧力が低下する。静水圧は、液体密度（温度及び組成）、空隙率（添加される反応体、温度、生成される反応副生成物、反応器から除去される気体の量）、パイプ型反応器内の２点間の高さ又は高低差）及びパイプ内の流れによる圧力降下（流量、粘度、パイプ直径）の関数である。
エステル化用パイプ型反応器はまた、種々の形状を取ることができる。例えば１つの設計において（図示せず）、パイプ型反応器は入口と出口の間で実質的に直線であり、従ってパイプ型反応器は軸方向に細長い。別の実施態様においては、パイプ型反応器は実質的に非直線である。別の実施態様においては、パイプ型反応器は、直線部分と非直線部分を交互に有する。
パイプ型反応器は本質的に垂直、水平又はその中間の任意の角度であることができる。パイプ型反応器の向きは、垂直面と、０°（垂直、即ち地面又は土台に対して垂直）から９０°（水平、即ち水平線に対して平行）までの任意の角度を形成できる。種々の態様において、パイプ型反応器は垂直面に関して０°、１０°、２０°、４５°、６０°、７５°、８５°、８９°又は９０°であることができる。パイプ型反応器の垂直面との配向角度は、多くの条件、特に生成される生成物及び望ましい圧力プロフィールによって決まる。例えばＰＥＴ製造に関しては、テレフタル酸を用いる場合には、水平の向きが好ましいが、ＤＭＴプロセスを用いる場合には、垂直の向きが好ましい。ＰＥＴＧに関しては、垂直の向きが好ましい。
種々の実施態様において、エステル化用パイプ型反応器は垂直の配置を有することができる。このような垂直配置に関する種々の実施態様において、パイプ型反応器の入口は出口の垂直方向下方少なくとも２０、５０、７５、８０、９０又は１００フィートに配置することができる。他の実施態様において、入口は、出口の垂直方向下方２０〜２００フィート、５０〜２００フィート、５０〜１７５フィート、９０〜１５０フィート又は１００〜１４０フィートに配置することができる。
別の同様に実行可能な設計としては、入口の出口の間において非直線であるパイプ型反応器が挙げられる。このような設計の１つが図２に示される。図２においては、パイプ型反応器は正面図において蛇行している。非直線のパイプ型反応器の他のプロフィールとしては、ねじれている；巻き付いている；より合わされている；コイルである；ねじ曲がっている；絡み合っている（曲線を描いて動く）；回旋状の；ゆがめられた；蛇行した；曲がりくねった；波状の；且つ／又は複雑に入り組んだ設計が挙げられるがこれらに限定されない。
別の設計において、パイプ型反応器は、入口から出口まで非直線的な水平ランで進み、次いで、別の非直線的な水平ランによって別のレベルまで垂直に進み、このプロセスが所望の高さ（及び幅／長さ）まで繰り返されることができる。これは、階層化非直線水平ランを有する充填設計を生じる。
別の実施態様において、エステル化（又は重縮合）反応器は、一連の往復する垂直立ち上がりであることができる。具体的には、エステル化反応器（又は重縮合反応器）は図２に相当するが、９０°回転されている。即ち、図１６に関して、出発原料は１２においてポンプ注入され、垂直方向上向きに進行した後に垂直下向きに進行するパターンを交互に繰り返す。この設計は、供給材料を加圧下で流入させ、次いで低圧にし、次いで高圧に戻し、その後これを交互に繰り返す。蒸気は低圧ゾーンで除去される場合がある。流出液は１１から出て行く。
これらの非直線設計において、パイプ型反応器は、好ましくは入口と出口との間に配置された複数のエルボを含む。エルボは通常、４５°又は９０°の角度を形成するが、他の角度も考えられる。反応体及び／又はモノマーがエルボを通ってトラバースするにつれて、各エルボはパイプ型反応器内の流れの方向を変化させる。流れの方向は、建物の床のような固定水平面に対して、又は建物の壁のような固定垂直面に対して又は固定水平面と固定垂直面の両者に対して変化し得る。反応体及びモノマーがエルボを通って流れる際には、有利なことに、パイプ型反応器の直線部分に比較して材料の混合がより多く起こる。
また、望ましい圧力プロフィールを得るためにパイプ型反応器を設計することが考えられる。当業者ならばわかるように、反応体及び／又はモノマーが液体の形態である場合には、液体の圧力は、パイプ型反応器内の、水平向きの部分に沿って流れる際には実質的に一定である。即ち、パイプ型反応器の水平セクションに沿って静水圧の差はないが、液体が下流に向かって流れるにつれて摩擦損失が起こり、それがパイプ型反応器のその水平部分に沿った圧力を変化させる可能性がある。これに対して、パイプ型反応器のその部分がより垂直に配置されて下流へと流れる際には、流体の圧力は次第に低下する。
ここで図１０及び１１を参照すると、これらの工学原理を本発明の実施態様に用いて、パイプ型反応器を通って流れる反応体及び／又はモノマーに関して望ましい圧力プロフィールを作ることができる。図１１のプロフィール２１〜２５は、図１０の２１図〜２５図に対応する。パイプの配置の変化は、圧力プロフィールを変える。図１０及び１１は、原則的に正しいが、実際は水平パイプに沿った圧力降下は、パイプの長さに沿った摩擦による圧力降下によってのみ低下する。水性パイプセグメントの垂直接続は、パイプ型反応器中に顕著な圧力低下をもたらす。従って、圧力対長さ又は時間を図示する図１１は、実際には、図示されたようなモナトミック（ｍｏｎａｔｏｍｉｃ）ではなく、サージ（ｓｕｒｇｅ）で起こる。略図のこの理解を前提として、各配置を説明する。図１０のプロフィール２１は、等間隔に配置された一連のパイプであり、それは、流体密度及び空隙率が等しいと仮定すると、反応器中に直線的圧力降下を生じる。プロフィール２２は、最初の４つの反応器セクションにはより小さい圧力降下があり且つ広い間隔で配置された上方の４つの反応器セクションにはより大きい圧力降下があるパイプ型反応器を示す。図１０のプロフィール２３に示されるパイプ型反応器は、高さの増加した垂直セクションによって大きい初期圧力降下が引き起こされ、反応器の最後の４つのセクションにおいてはより小さい圧力降下を示す。プロフィール２４は、それぞれが小さい圧力降下を有する４つのゾーンを有し且つ各ゾーン間の圧力降下が大きいパイプ型反応器を示す。プロフィール２５の設計は、反応器の圧力を段階的に降下させる。既に記載したように、プロフィール２１〜２５の圧力プロフィールは、図１１のプロフィール２１〜２５としてグラフ化されている。ここに記載した配置は単に説明的なものであることを理解されたい。ここに記載した原理に基づいて、多くの他の配置を設計できる。
別の実施態様においては、入口を出口と概ね同じ垂直高さにすると（即ち実質的に水平向きのパイプ型反応器）、材料がパイプ型反応器の内面に沿って流れるにつれて生じる摩擦損失に基づき、入口の圧力は出口の圧力よりも大きいと考えられる。入口と出口の圧力差は、出口より垂直方向に高い入口を有する実施態様ほど大きくはないであろう。また、入口が出口の垂直方向上方に配置されるように反応器のパイプを配置することも、本発明の範囲内である。
エステル化反応器の上部の圧力は真空であることができ、流体は真空によって上向きに進む。一態様においては、真空セクションの前に、ベントを用いて、水の大部分を除去することができる。この実施態様において、重縮合反応器の第１部は、エステル化反応器の上に配置することができる。これによってプラントプロセスがより小さくなり、重縮合プロセス／装置の一部はエステル化側にある。更に、別の実施態様においては、それによって設備中の最も長いシールレグが排除される。更に、別の態様において、熱交換器を反応器ライン中においてベントの後に用いることができる。
加熱
反応体の加熱は、反応速度を増加させて、モノマーの形成及び重縮合を促進する。従って、本発明の別の任意的な特徴は、パイプ型反応器を通ってトラバースする反応体及び／又はモノマーの加熱手段を含むことである。更に、パイプ型反応器の内面に沿って材料を沸騰するまで加熱すると、（１）沸騰によって形成された気体／蒸気とパイプ型反応器に沿って流れる周囲の液体（又は固体）との間に浮力の差を形成し、且つ（２）パイプ型反応器の内面と前記内面と接触する材料との間の摩擦力によって形成された境界層を壊すことによって、混合が増大する。種々の態様において、エステル化プロセス、重縮合プロセス又はエステル化プロセスと重縮合プロセスの両者における流体の少なくとも一部は、効率的に混合するために沸騰するまで加熱する。他の態様において、流体の少なくとも一部は、他の手段によって、例えば系の圧力を低下させるか又は沸騰させる必要のある流体よりも高い蒸気圧を有する成分を添加することによって沸騰させることができる。当業者ならばわかるように、最高の熱伝達は、核沸騰の場合に起こる（即ち個々の気泡又は気泡塔の生成）が、他の型の沸騰も考えられる。
以下のチャートは、本発明がプロセスすることができる典型的な成分の沸点を示す。
成分 沸点温度（℃）
酢酸 １１８．５
アジピン酸 ３３０（分解）
イソフタル酸（ＩＰＡ） 昇華
燐酸 ２１３
テレフタル酸 ３０１．４
メタノール ６４．５
１−ブタノール １１７．８
イソプロパノール ８２．５
チタンイソプロポキシド ８２．５
二酸化チタン ４７５超
トリメリット酸無水物 ３９０
酢酸亜鉛 １００（水を失い、次いで昇華）
酸化アンチモン １１００
酢酸第一コバルト四水和物 １４０
１，４−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル ２６５
イソフタル酸ジメチル ２８２
テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ） ２８８
ブタンジオール ２３０
シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ） ２８４〜２８８
ジエチレングリコール（ＤＥＧ） ２４５
エチレングリコール（ＥＧ） １９７
トリエチレングリコール ２９０
パイプ型反応器のための加熱手段は多数の形態を取ることができる。パイプ型反応器は、種々の媒体によって種々の面を通して加熱することができる。より好ましくは、本発明は、少なくともパイプ型反応器の入口と出口との間の部分に沿ったパイプ型反応器の外面の部分と熱連通している熱媒体（「ＨＴＭ」）を含む。熱媒体は、外面の全外径を囲み、パイプ型反応器の全長を実質的に延長することができる。熱は、熱交換器を装着することによって、又は反応体を高温又は蒸気状態で添加することよって加えることもできる。一態様において、ＰＥＴ又はＰＥＴＧプロセスにおいて、エチレングリコール及び／又はＣＨＤＭが高温で又は蒸気状態で添加することができる。別法として、誘導加熱又はマイクロ波加熱も使用できる。
熱交換器は、反応体供給ラインに用いて、反応体を加熱し又は蒸発させることができる。熱交換器はまた、パイプ型反応器の中間で使用することもできる。パイプ型反応器は種々のセクションを有し、１つのセクションからの流出液はそれぞれ、熱交換器を通って供給されて、反応体及び／又はモノマー単位を加熱する。パイプ型反応器系の中間におけるこの熱交換器は、パイプ型反応器用のジャケットなしパイプを用いる場合に特に適用できる。熱交換器は、ジャケット付きパイプの取り付けコスト対熱交換器の取り付けコストにもよるが、反応器系統の低コスト成分であることができる。典型的に、エステル化及び初期重縮合においては、流体の温度が滞留時間を制御するので、反応速度論ではなく入熱が限定設計要素であることができる。従って、容積及びコストを最小限に抑えるためには、急速加熱がプロセスを向上させることができる。熱交換器は、長さに沿った任意の場所、例えばエステル化反応器、重縮合反応器若しくは再循環ループへの入口と出口の中間又は入口若しくは出口の近傍若しくは隣接して、あるいは反応器のいずれかの間（エステル化反応器同士の間、重縮合反応器同士の間、エステル化反応器と重縮合反応器との間）であって、エステル化反応器又は重縮合反応器のいずれかの入口若しくは出口に隣接若しくは近傍、あるいは任意のシールレグの近傍、隣接若しくはその内側に取り付けることができる。好ましくは、熱交換器は、各反応器部分の各反応器セクションの最初に配置される。そこでは、気化が液体を冷却させるので、圧力が変化する。従って、下記のように、シールレグへの、その近傍への又はそれに隣接して熱交換器の装着が有利であり得る。ジャケットなし型のパイプをエステル化に用いる場合には、エステル化プロセスの最初に熱交換器を用いること、及びまた、副生成物の気化時に温度を元に戻すために反応器の長さに沿って追加の熱交換器を用いることが低コストの選択肢である。一態様において、気化される副生成物の量はエステル化の最初の方がより多いので、熱交換器同士はエステル化プロセスの初めには隣接しているが、後の方ではいっそう隔たるであろう。
熱媒体の１つの例は、パイプ型反応器の外面に巻き付けられた複数の電気加熱部品を含む。外面を囲むジャケットパイプを用いる場合にはまた、ジャケットパイプがパイプ型反応器の外面より大きい内面を有することによって、それらの間に環状の空間を形成することが考えられる。一例として、液体、蒸気、スチーム、過熱水、圧縮ガス、凝縮用蒸気ガス、運搬固形分、電気トレーシング、電気加熱部品又はそれらの組合せを含む熱媒体が次に、環状空間内に配置される。流体熱媒体（即ち液体、蒸気又はスチーム）を使用するためには、流体が入口と出口の間において縦方向に流れるように、環状空間は横方向においてリークタイトでなければならない。更に詳しくは、流体熱媒体を用いるこの実施態様においては、環状空間内の流体流が、パイプ型反応器中を通って流れる材料の方向と逆の方向である（即ち、反応体及びモノマーが入口から出口に流れるので、熱媒体は出口から入口に流れる）ことが望ましいが、ＨＴＭ並行流路も使用できる。
熱媒体の流量に基づき、設計者は、プロセスパイプとジャケットパイプとの間の環状空間中の熱媒体の速度が、良好な配管設計に妥当な速度であることを保証しなければならない。本発明に関しては、線速度約４〜約８フィート／秒の速度が一般に妥当であると考えられる。速度が速すぎる場合には、ジャケットパイプの直径を増加させなければならない。
また、熱媒体が内部パイプの中を流れるか又は外部パイプの中に配置され且つプロセス流体が内部パイプの外面と外部パイプの内側の環状空間に配置することもできると考えられる。この設計は、プロセスパイプの表面積を減少させ、より大きい外側パイプを必要とするが、高圧媒体のような一部の熱媒体については有益であることができる。プロセス流体が中間の環状空間にある状態で、プロセス流体の内側と外側の両方にＨＴＭを用いることよって領域をより大きくすることができる。
反応器の１つのセクションにおいてより多くの熱伝達が望ましい場合には、表面積対プロセス容量の比を増加させなければならない。これは、直径のより小さいプロセスパイプを用いることによって達成される。より小さいプロセスパイプはプロセスの線速度を増加させるであろうが、流量がパイプの浸蝕を引き起こすほど且つパイプ型反応器の離脱セクションにはないほどには速くなければ、これは許容され得る。これらの表面積のより大きいゾーンは、パイプ型反応器のコストに影響する。プロセス流量が大きすぎる場合には、複数の平行なパイプを使用する。
脱ガス
入口から出口へと流れる間に、反応体、モノマー、オリゴマー、ポリマー及び副生成物は、化学反応、加熱又は他の事由の結果として蒸気又は気体を形成し得る。本発明はまた場合によっては、パイプ型反応器からその入口と出口の中間において及び／又は出口において、出口の近傍において若しくは出口に隣接して蒸気を除去する手段を含む。この除去は、反応を好適な平衡に移動させ且つ／又は相流（ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ）を望ましい様式に制御するのに役立つ。除去位置は、いくつかの態様においては、１つ若しくはそれ以上又は全てのゾーンの末端（「ゾーン」は、エステル化ゾーン及び各重縮合ゾーンを意味する）及び／又は各反応器ゾーン内の１つ又はそれ以上の場所であることができる。
図２０Ａを参照すると、水平パイプ中の２相流の８つの異なる流動様式が示されている。暗い領域は液体を、明るい領域は気体を表す。気泡流（バブルフロー）においては、気体の気泡は、液体とほぼ同じ速度でパイプの上部に沿って移動する。栓流（プラグフロー）においては、液体と気体のプラグが交互にパイプの上部に沿って移動する。層状流においては、液体がパイプの底部に沿って流れ、気体が、平滑な気液界面の上を流れる。波状流は、気体がより高速で移動し且つ界面が流れの方向に進む波によって乱される以外は、層状流と同様である。スラグ流においては、より急速に移動する気体によってロール波を持ち上げられてスラグが形成され、スラグが平均液体速度より速い速度でパイプ中を通過する。環状流においては、液体はパイプ内壁の周囲において薄膜の状態で流れ、気体は中核として高速で流れる。表面は対称でも平滑でもなく、むしろ、波状流に関して記載したように、スコールに重ね合わされたロール波と似ている。分散流又は噴霧流においては、液体のほとんどが気体によって噴霧として同伴される。噴霧は、ロール波の頂点から液体をはぎ取る高速ガスによって生成されるようである。フロス流は、より大きい気泡又は空隙率を有する以外は気泡流と同様である。一般的には、Ｒｏｂｅｒｔ Ｓ．Ｂｒｏｄｋｅｙ，”Ｔｈｅ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ Ｍｏｔｉｏｎｓ”，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｐｐ．４５７−４５９，１９６７を参照されたい。
本発明のエステル化プロセスに関しては、パイプ型反応器中のフロス流又は気泡流は、反応の促進に効果的な蒸気及び液体の混合を提供するので、一般的に運転に最適の領域である。本発明の重縮合工程に関しては、パイプ型反応器中の層状流は、液体生成物から蒸気生成物をうまく離脱させるので、最適の流動様式ある。層状流はまた、エステル化又は重縮合において本発明のパイプ型反応器からのガス抜きに最適の流れである。図２０Ｂは、Ｂｙ（ｌｂ／時・ｆｔ2，蒸気質量速度の関数）対Ｂｘ（液体質量速度対蒸気質量速度の比の関数）のｌｏｇ−ｌｏｇ目盛りのＢａｋｅｒプロットであり、水平パイプ中の２相流の種々の典型的な流動様式を示す。一般的に、２相流に関するＢａｋｅｒプロット（例えば米国特許第６，１１１，０６４号及びＰｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，６ｔｈ ｅｄ、ｐｇｓ．５−４０ ａｎｄ ５−４１（示された目的のために引用することによって本明細書中に組み入れるものとする）に記載）を参照されたい。前述の通り、エステル化プロセスにはフロス又は気泡が最適であるが、重縮合プロセスのプレポリマー及び仕上げ工程には層状流が最適である。スラグ流及び栓流は装置の損傷を起こし得る危険があり；環状流及び分散流は過度に短い滞留時間をもたらし；波状流は気体流中にプロセス液体を同伴し、それによって気体運搬処理装置中に付着物を生ずる。
エステル化の初期において、いくつかの実施態様においては、固体が存在し、それが３相流を生じる可能性がある。しかし、前記の最適流動様式は、液体と気体との関係にふさわしい。固体は実際には気液流動様式に影響を与えないが、明確にするために、固体が存在する場合には、第３相（固体相）が存在し得るので真の２相流ではないかもしれないことに留意すべきである。
流動様式間の移動は、プラント能力を変化させ、再循環流量を増加させ、プロセス中の再循環除去位置を修正し、蒸気を抜き、パイプの直径を変化させ、平行パイプを用い、温度、圧力、組成のような手段によって物理的パラメーターを変化させ、希釈剤又は不活性成分を添加することによって、又は他の手段によって行われる。
図２０Ｂを参照すると、エステル化プロセスに関しては、グラフ上の右手方向に移動するためには、フロス又は気泡状態を達成する量又は比率で再循環を増加させることができる。グラフ上を上方に移動させるためには、直径のより小さいパイプを用いる。左に移動させるためには、追加の流路を用いる。重縮合プロセスに関しては、層状２相流様式を達成するためには、蒸気速度が速すぎる場合には、追加の平行パイプを加えて蒸気速度を低下させることができる。
図２４は、ＰＥＴホモポリマーの製造方法に関する本発明の一実施態様に関して考えられる１組の２相流様式を示す。この実施態様において、エステル化反応器は、点４００においてフロス又は気泡様式で出発し、反応器を通ってプロセスが進むにつれて点４０１に向かって徐々に移動する。層状ゾーンの点４０２では２相の離脱のために速度が低下され、次いで第１圧力ゾーン分離器、例えばシールレグを通って点４０３の重縮合の第１段階に進む。プロセスは流路に沿って点４０４まで進み、そして第２圧力ゾーン分離器に到達し、流動様式を４０５まで移動させる。プロセスは流路に沿って点４０６を通り越して最終圧力ゾーン分離器まで進む。最終重縮合ゾーンは、このダイアグラムの目盛りでは示されないので示していないが、最初の２つのゾーンと同じパターンを有する。
更に、系からのガス抜きが、蒸気流及び蒸気流上の液体の比率を制御できる。ガス抜きによって、蒸気が除去される。これは、プロセスを下方（蒸気流がより少ない方）に且つ右（液体対ガスの比がより高い方）に移動させる。以下の実施態様は、グラフ上の任意の方向に移動させて流動様式を変化させるのに使用できるいくつかの方法を示す。
同伴気体は、脱ガスエンクロージャ中流体流速の制御された低下と脱ガスエンクロージャからの回収気体の制御されたガス抜きを併用することによって、ポンプ輸送される液体から逃がされることができる。より好ましくは、ポンプ輸送される流体流中に同伴される気体は、一定の長さの脱ガス配管を流体流の流路に組み込み且つ分離された気体をこのようなスタンドパイプ又は流量制御ベントを通して放出することによって、ポンプ輸送される液体から分離されることができることがわかった。本明細書中で使用する用語「同伴」及び同様な用語は、流体中に存在する溶解されていない気体、例えば気泡、ミクロ気泡、フォーム、フロスなどの形態の流体中の気体に関して使用する。
本発明の好ましい一実施態様において、蒸気除去手段又は脱ガス手段は、パイプ型反応器中に組み込まれたベント又はガス抜き機構を含む。ガス抜き機構は、パイプ型反応器の内面の内側をトラバースする反応体及びモノマーの全て又は一部が、入口から出口まで流れながらガス抜き機構も通って流れるように配置する。
ここで図７Ａ〜７Ｆを参照すると、ガス抜き機構は、同伴気体を流体反応体及び／又はモノマーから分離させるのに充分な程度まで、パイプ型反応器中の反応体及び／又はモノマーの速度を低下させる働きをする。ガス抜き機構は好ましくは、層流、層状流、非円形流、２相気液流を生成する。所望の二相（気液）流を生成するためのガス抜き機構中の減速の程度は、（１ａ）存在すると考えられる気泡の大きさ及び流体の粘度、又は（１ｂ）液体及び気体の両者の物理的性質、及び（２）パイプ型反応器を通る予想流量を用いて当業者が決定することができる。ガス抜き機構の内部寸法は、パイプ型反応器の断面積より大きい、流体を輸送しやすい断面積がガス抜き機構に隣接して得られるように選ばれる。質量流量の原則に基づくと、内径は増加するので、流量が一定の場合には速度は減少する。速度の低下に伴って、気体は上昇し且つ溶液から出て、ついには放出気体の圧力によって更なる気体が溶液から出られなくなる。放出ガスを逃がすことによって、溶液中の気体と溶液から出る気体との間に元々存在する平衡がシフトされるので、更なる気体が溶液から出ることができる。
本明細書の開示中に記載された反応体及び／又はモノマー中の同伴気体の分離には、例えばガス抜き機構がその中を流れる流体の流量を減少させ且つ好ましくはガス抜き及び重縮合プロセスにおいて層状２相流様式を達成することが望ましい。ガス抜き機構内の流体の滞留時間はまた、減速された速度でガス抜き機構内において液体から同伴気体を適切に分離するのに充分な時間を与えるようにガス抜き機構の長さを適切に選択することによって制御する。個々の流体流に適切な滞留時間は、当業者ならば、本明細書中の開示を検討後に実験的又は経験的に決定することができる。
最良の結果を得るために、ガス抜き機構を通って流れる反応体及びモノマーの内部の蒸気及び気体が実質的に水平に流れ且つガス抜き機構の上部の領域に集まるように、ガス抜き機構は実質的に水平に配置され又は水平向きにされる。望ましいガス抜き機構の属性のため、液体を底部において通すが気体の流れを上部に制限することができる任意の設計によって、溶液から出てくる気体を捕捉することができる。
液体反応体及びモノマーから気体を離脱させるのに使用できるいくつかの設計としては、図７Ａ〜７Ｆに示されたものが挙げられるが、これらに限定するものではない。図７Ａ〜７Ｆの各実施態様は、流体と気体／蒸気との混合物を受ける入口３１、流体出口３２、Ｔ継手３６及び気体／蒸気出口３３を有する。ガス抜き機構は、層状様式への流体の速度を遅らせ且つ蒸気中への液体の同伴を最小限に抑えるために、平底レジューサー３７を含むことができる。
レジューサーは、蒸気が放出される際に蒸気がそれと共に液体を引きずらないように液体表面の蒸気速度が充分に遅くなるような一定量の表面積と、２相の分離を引き起こす浮力差によって蒸気気泡が液体から離脱するのに充分に遅いように線速度が得られるような充分な液体流路断面積を実現する。レジューサーは、パイプ直径にも反応器容量にも制限がない場合に好ましい。パイプ直径が制限されるがプラント容量が制限されない場合には、レジューサーに代わるものはパイプの設置であることができ、それはより短い路長においてより遅い線速度及びより大きい表面積を得るために平行であることができる。
ガス抜き機構は好ましくは、パイプ型反応器の内径よりも大きい有効内径（又はより大きい流れ領域）を有する。速度はまた、図７Ｆに示されるような複数の平行パイプを用いて低下させることもできる。一態様において、図７Ｆの系は入口にレジューサーを必要としない。図７Ｅ及び図７Ｆ中の配置は、Ｔ継手３６とＴ継手の右手のエルボとの間のパイプの上半分にある３８の堰（逆堰）によって更に改良することできる。
ガス抜き機構内において気体及び蒸気が溶液から出るに従って、それらは除去しなければならない。この目的を達成するために、ガス抜き機構は好ましくは更に、ガス抜き機構に連結された直立した脱ガス用スタンドパイプを含む。脱ガス用スタンドパイプは、ガス抜き機構と流体連通する受け端と入口端の垂直方向上方に配置された対向するガス抜き端を有する。直線の実施態様も考えられるが、脱ガス用スタンドパイプは、受け端とガス抜き端との間において非直線であるのが好ましい。
一実施態様において、ベントは更に、ベントに連結された直立した脱ガス用スタンドパイプを含み、前記脱ガス用スタンドパイプはベントと流体連通する受け端と入口端の垂直方向上方に配置された対向するガス抜き端を有し；前記脱ガス用スタンドパイプは非直線であってその受け端とガス抜き端との間において縦方向に伸長し、前記脱ガス用スタンドパイプは、それぞれが互いに流体連通する３つの隣接セクションから形成され、第１セクションは受け端に隣接しベントから実質的に垂直に伸長し、第２セクションは第１セクションに連結されて、平面図において第１セクションに対して角度をなして配置され、第３セクションは第２セクションに連結されて、平面図においてある角度をなして配置され、それによって第３セクションは実質的に水平に配置される。一態様において、ベントは第３セクションの水平パイプに連結される第１セクションの垂直パイプであり、第２セクションのパイプは、０°又は９０°以外の任意の角度で、好ましくは４５°の角度で垂直及び水平パイプを接続する。種々の態様において、第１セクションに関して「実質的に垂直」とは、第１セクションが垂直面に対して約０°〜約６０°の角度、垂直面に対して約０°〜約５０°の角度、垂直面に対して約０°〜約４５°の角度、垂直面に対して約０°〜約３０°の角度、垂直面に対して約０°〜約１５°の角度、又は垂直面に対して約０°（垂直）の角度で配置され；第２セクションが垂直面に対して約５°〜約８５°、約１５°〜約７５°、約３０°〜約６０°又は約４５度の角度で配置されることを含み；第３セクションに関して「実質的に垂直」とは、水平面に対してプラス若しくはマイナス約４５°〜約０°、プラス若しくはマイナス約３０°〜約０°、プラス若しくはマイナス約１５°〜約０°、プラス若しくはマイナス約５°〜約０°、又は約０°の角度で配置されることを含む。第３セクションに関する「プラス若しくはマイナス」とは、第１及び第２セクションが典型的に垂直に関して角度をなして配置され、それによって、そこを通ってそこを流れる蒸気又は気体流体が上向きに進み（液体は最初は上向きに進むが、充分な離脱後には次に下向きでプロセスに戻る）のに対して、第３セクションは上向き、水平又は下向きに配置することができることを意味するものである。別の態様において、第１セクションは垂直面に対して約０°〜約６０°の角度で配置され、第２セクションは垂直面に対して約５°〜約８５°の角度で配置され、第３セクションは水平面に対して約０°〜約４５°の角度で配置される。別の態様において、第１セクションは垂直面に対して０°の角度で配置され、第２セクションは垂直面に対して４５度の角度で配置され、第３セクションは水平面に対して０°の角度で配置される。好ましくは、第１セクションは第２セクションに対して約４５°の角度で配置され、第３セクションは第２セクションに対して約４５°の角度で配置される。好ましくは、第３セクションは、図７Ｇに示されるように（図７Ｇの装置が図７Ａ〜７Ｆ上に直接、配置されるか又は置き換えられて、出口３３が入口３４につながるとすれば示されるであろう）、又は図８に示されるように（エレメント１３７がＴ継手３６又は１３９と同一の平面図上の面にあると仮定する場合）、それが流体連通するプロセスラインと並行流である。しかし、第３セクションは対向流であることができ、又は並行流と対向流との中間であることさえできる。対向流はより効率的な離脱を実現できるが、装置のレイアウトの点では不利である。従って、脱ガス用スタンドパイプは、第１セクションから第２セクションに非直線的流路を形成し、次いで第２セクションから第３セクションに別の非直線的流路を形成する。別の態様において、第３セクションは水平面に対してマイナス４５°の角度で配置して、第３セクションに下向きの流路を形成する。この態様に関しては、好ましくは、第３セクションは第２セクションに対して９０°の角度で配置し、第２セクションは好ましくは垂直面に対して４５°の角度で配置する。ベントの基本的パイプ設計には可動部がなく且つベントは単に空のパイプであることができるので、ベントは離脱機能を果たすための非常に低コストの配置である。
図７Ｇ及び図８に示されるように、脱ガス用スタンドパイプの好ましい実施態様は、互いに流体連通する３つの隣接セクション中に形成される。第１セクションは受け端に隣接して、ガス抜き機構から実質的に垂直に伸長し；第２セクションは第１セクションに連結し、平面図において第１セクションに対して約４５°の角度で配置され；第３セクションは第２セクションに連結され、平面図において第２セクションに対して約４５度の角度で配置され、その結果、第３セクションは実質的に水平に配置される。
共通の特徴は、スタンドパイプが垂直に配置され且つガス抜き機構が水平に配置され、その結果、入口から出口への非直線的流路が形成されることによって、液体がスタンドパイプから流れ出ることなく気体を逃散させることができることである。ガス抜き機構の集成装置をエステル化プロセスにも適用可能な図７Ｇ又は図８に関しては、パイプ長１３６及び１４５は、部品１４４（又は図７においては入口３４）から部品１３７への直線流路が可能でなくなるまで調整される。従って、入口３４と出口３５との間には非直線流路が存在する。この非直線性が、蒸気中の液滴の全て又はほとんどをベント配管の一部の表面に衝突させる。このように、図７Ａ〜７Ｆは、６つの異なる蒸気離脱集成装置を示し、図７Ｄ、７Ｅ及び７Ｆの実施態様は、排出操作において好ましくないであろう低い箇所を持たないので最も好ましい。図７Ａ〜７Ｆの各実施態様において、図７Ｇの実施態様の気体／蒸気入口３４は図７Ａ〜７Ｆのガス抜き用「Ｔ継手」３６の出口３３と流体連通する状態で配置され、それによって蒸気は最初は図７Ｇの垂直セクションを通り、次いで斜めのセクションを通り、次いで水平セクションを通って進んで、出口３５から出ていく。
また、脱ガス用スタンドパイプ内に流量調整装置を組み込んで、その中を通る流体の流れを制御することも望ましい。流量調整装置は、例えばオリフィス；スロットルバルブ；コントロールバルブ；手動バルブ；縮管セクション；出口圧力コントロール；ノズル；及び／又はヘッドの場合には液体中を流れる気泡であることができる。
流量調整装置は好ましくは、パイプ型反応器中のこの距離までに発生した蒸気の約９０％を通過させるが、残りの１０％が流体と共に保持される。この約９０％／１０％の比は、液体が気体ラインを通過せず且つパイプ型反応器中における混合のために約１０％の気体を保持することを保証する。液体は気体と共にスタンドパイプ中に流入するであろうから、除去される気体の量は、最大でも１００％に近づくことはできない。
脱ガス用スタンドパイプのガス抜き端は典型的に、蒸気が流れるか又は排出される蒸留系と流体連通している。蒸気を周囲に逃がすことも可能である。脱ガス用スタンドパイプのガス抜き端の圧力は、ガス抜き端が蒸留系と流体連通している場合には制御されることができるが、周囲にガス抜きされている場合にはガス抜き端は大気圧であろう。
当業者ならば、蒸気の除去効率は、ガス抜き機構に隣接して又はその前でパイプ型反応器の内径を増加させて、液体表面積を最大化すると共にパイプ直径の半分において蒸気速度を最小にすることよって改善できることがわかるであろう。離脱の近くにおけるパイプ中の速度が速すぎる場合には、例えば、図７Ｄに示すようにパイプ直径を拡張することができる。いくつかの実施態様において、拡張セクションは、好ましくは反応器中にポケットが形成されないように平底偏心レジューサーを有する。これらのポケットは反応領域を、それによって容量を減少させ、また、プロセス中において容易に排出することができない。図７Ｄ及び７Ｆに示された配置は液体を捕捉せず、プラントの運転休止時に完全な排出を可能にする。ガス抜き機構は同じ大きさであることも、あるいはそれが取り付けられるラインより直径が小さいか大きいものであることもできる。一態様において、ガス抜き用パイプは、ガス抜きされるパイプよりも大きい少なくとも１種の標準パイプ寸法であり、別の態様においては、ガス抜きされるパイプの寸法の２倍である。本発明のパイプ型反応器の設計に典型的な最適パイプ寸法は通常、入手可能な最大パイプ寸法であり、従って、ガス抜きされるパイプよりも大きいガス抜き用パイプを入手することは現実的でなく、図７Ｆに示するように、代わりの設計として、速度を低下させるための複数のガス抜き用パイプを用いることができる。
それ以上の表面積が必要であるか又は望ましい場合には、同じ高さに追加のパイプを取り付けることができる。その場合、追加のパイプは互いに平行に走り、その全てがガス抜き機構を含む（例えば、図７Ｆ参照）。この一連の平行パイプ及びガス抜き機構は、反応体及びモノマーからの気体の離脱のための追加の領域を提供する。
当業者ならば、パイプ型反応器内に反応を維持するのに気体の除去は必要ないが、気体の除去は制限的な種の除去によって反応速度を増すことがわかるであろう。気体の除去はまた、空隙率を低下させ、最終反応器容積を小さくする。
当業者ならば更に、パイプ型反応器の入口と出口の間に複数のガス抜き機構を使用できることがわかるであろう。例えば、一実施態様において、エステル化又は重縮合反応器は、第１セクションと第２セクションの少なくとも２つのセクションを有し、重縮合反応器中で圧力が低下される。減圧工程は、重縮合反応器に取り付けられた少なくとも２つの脱ガス機構を含み、その結果、重縮合反応器の第１端部から第２端部に流れる際に、その内面をトラバースする重縮合流体はまた、２つの各脱ガス機構のそばを順次に流れる。２つの脱ガス機構は、それぞれ、重縮合反応器の第１セクション及び第２セクションに配置される。一態様において、エステル化又は重縮合反応器の第１セクション及び第２セクションは、互いに異なる圧力に保たれる。別の実施態様において、エステル化又は重縮合用パイプ型反応器は、上部セクション、中間セクション及び底部セクションを含み、これら３つのセクションのそれぞれが少なくとも１つのガス抜き機構を含む。特定の態様において、重縮合反応器は上部セクション、中間セクション及び底部セクションを含み、重縮合反応器中において圧力が低下される。減圧工程は、重縮合反応器中に取り付けられた少なくとも３つの脱ガス機構を含み、その結果、重縮合反応器の第１端部から第２端部へと流れる際に、その内面においてトラバースする重縮合流体はまた、３つの各脱ガス機構のそばを順次流れる。３つの脱ガス機構は、それぞれ、重縮合反応器の上部セクション、中間セクション及び底部セクションに配置される。重縮合反応器の上部セクション、中間セクション及び底部セクションは、互いに異なる圧力に保持することができる。反応体及びモノマーからの蒸気の除去を助けることができる、パイプ型反応器中に複数のエルボを含む、前述のような別の設計配慮もある。更に詳しくは、パイプ型反応器は、ガス抜き機構の上流に配置された第１エルボ、及びガス抜き機構の下流に配置された第２エルボを含むことができる。
パイプ型反応器への反応体の添加
反応体の添加は、ポンプを用いたパイプ型反応器への流体反応体の添加に関連して前に扱った。この項は、ペーストタンク、混合タンク、別の供給系及び再循環ループを含む、パイプ型反応器への反応体の別の添加方法を論じる。
当業者ならば、各方法に関して、反応体を下記のようにして添加することができ、反応体は標準移動条件にあることができ、又は別法として若しくは好ましくは、冷たい、混合の不良なゾーンが生じないように、反応体は反応器に入る前に予熱することができることがわかるであろう。また、当業者ならばわかることであるが、入口から上流又は下流の位置でパイプ型反応器中に冷たい反応体を添加することが有益であるか又は必要な場合もある。
いくつかの実施態様において、パイプ型反応器への添加のための外部反応体ラインは、好ましくは上部から反応器中に下方に向かって供給される。反応器中の入口の位置は、ここに記載された又は当業者によって選ばれる任意の場所であることができる。この反応体ラインは、その場所及び反応体の供給点において反応器内容物の融点より高温のジャケットで被覆すべきである。このような設計は、流れの停止時において、（１）コントロールバルブがシールされず且つ（２）チェックバルブが完全に閉まらない場合（いずれも、先行技術のポリエステルプラントにおいては普通である）に反応体ラインのプラギングを防ぐ。
流体反応体のポンプ輸送
前により充分に論じたように、反応体はパイプ型反応器の入口に又は入口の上流の別の場所に直接添加できるので、反応体は液体として（即ちＥＧ及びＤＭＴ）添加するのが最も簡単である。ポンプは、パイプ型反応器の入口の近傍において大気圧より高い圧力で反応体を送り出す。反応体は別々にポンプ輸送することもできるし、あるいは予め混合してから、一緒にポンプ輸送することもできる。
ペーストタンクを用いた固体材料の注入
エステル化反応器の主目的は、反応器中の酸を完全に反応させるか又は転化させて、モノマー及びオリゴマーを形成することである。この目的を持続するためには、テレフタル酸のような固体酸は、溶解するまで反応器中に保持しなければならない。混合及び配合を助けるために、しばしばペーストタンクを用いる。米国特許第第３，６４４，４８３号は、このようなペースト添加の使用を開示している。ペーストタンクが望ましい場合には、下記のような再循環ループを用いて、又は用いずに、任意の固形ペーストをパイプ型反応器の入口に又はパイプ型反応器の流路に沿った任意の場所に供給することができる。
混合及び供給タンク系
図１５Ａを参照すると、混合タンク４１には、添加すべき液体が満たされている。適当な液体は、選択された固体を溶解させるか、あるいはそれとスラリーを形成するであろう。適当な液体としては、ＥＧ、メタノール、ＣＨＤＭなどが挙げられる。この項では一例としてエチレングリコールを用いるものとする。添加剤並びに周囲条件及び試験準備と関係するＥＧ添加温度によっては、ＥＧは、適切な温度まで加熱又は冷却する。混合物は、温度調節器４５を用いてポンプ４３（混合タンクジャケット又は内部コイルを用いる場合には必要ではないが、熱及び物質移動を増大するのに使用できる）によって再循環させながら、熱交換器４６、混合タンクジャケット又は内部コイルなどを用いて加熱及び冷却する。熱交換器には典型的にスチーム４７及び水４８を供給するが、任意の適当な加熱及び冷却媒体又は機構を使用できる。添加剤は、固形分がＥＧ中に溶解されるまで固形分を懸濁させる働きをする撹拌機４４、ポンプ４３又は両者を用いながら、添加する。タンク４２中の液位は、ＥＧの添加を制御するために、また、タンク中に次の混合物がない時に警告するために監視される。混合物は、ポンプ４３を用い且つ三方弁６０又は１対の二方コントロールバルブ（図示せず）を経て混合タンク４１から供給タンク５１までポンプ輸送される。
供給タンク５１の液位４９は、混合タンク４１からの混合物の添加によって制御する。混合タンク４１が空である場合には、次の混合物が作ると同時に、供給タンク５１中の残留容量がプロセスに供給し続ける。ポンプ５２及び５３は、供給ヘッダー５９を供給して、プロセス中への添加剤の流れを制御する供給系５７及び５８に混合物を供給する。供給タンク温度はスチーム５５及び水５６又は任意の適当な温度制御媒体又は機構を用いて温度調節器５４によって制御する。撹拌機５０は供給タンク中に均一な混合物を保持するのに用いる。
ポンプ５２及び５３は、ヘッダー５９を用いずに、ポリマーラインを直接供給するように設置することもできる。ライン当たり少なくとも１つのポンプが必要であり、必要に応じてスペアを用いる。
図１５Ｂに示す別の系は以下のようにして動作する。ＥＧを、ジャケットなしパイプ７２に添加する。ジャケットなしパイプ７２は、この系ではタンクの役割をする。パイプ７２は、プラント中の未使用の空間に垂直に配置するか、又は外壁に取り付ける。パイプ７２は、取り付けを容易にするために水平部品又は容積の付加拡張機能を有することができるが、取り付けた設備は、溶解されている固体のためのトラップを有してはならない。液位７５によって監視されながら、適当量のＥＧをパイプ７２に添加した後、循環ポンプ７４を作動させる。混合系の温度は、スチーム７８及び水７６又は任意の適当な温度制御媒体若しくは機構を用いて（この場合にはジャケット付きパイプ７３を用いる）温度調節器７７によって制御する。添加剤を添加し、ポンプ７４の循環を、固形分が溶解されるまで、パイプ７３中の固形分を懸濁させ続ける。固形分が溶解したら、バルブ６０を、流れを供給タンク８２に向けるように切り替える。
供給タンク８２は、混合物を作って放出し、そして第１の混合物が誤っている場合には第２の混合物を作るのに適当な容積を有さなければならない。一態様において、タンク８２への入口は、ボトムヘッドの溶接線のすぐ上にある。供給タンク８２のオーバーフローは、好ましくは、タンクヘッド溶接ライン間の、タンクの長さの９５％の距離のところにある。ポンプ７４からの混合物は、バルブ６０を通して供給タンク８２に誘導し、タンク８２からオーバーフローして、パイプ７１を経て混合系のパイプ７２に戻す。ポンプ７４を経て混合系及び供給タンクの両者を通る混合物の流れは、両系に関して混合及び温度制御を実現し、タンク８２における温度制御、液位制御及び混合（攪拌）の必要をなくす。混合物はヘッダー５９並びに系５７及び５８を通してプラントに添加する。一態様において、タンク８２は、添加系にヘッド圧力を与える高さに意図的に配置されるので、ポンプは必要ない。混合物がステーション５７及び５８（２つのステーションが示されているが、１〜大きい数も使用できる）を通して消費されるので、パイプ７２中の液位は下がる。パイプ７２の液位が非常に低くなって、ポンプ７４が空洞を発生し始める場合には、バルブ６０を切り替えて、流れはタンク８２を通らずにパイプ７３からパイプ７２に戻す。この間に、タンク８２の液位は下降し始める。前述のように、パイプ７２へのＥＧの添加から始まり、混合系内に新しい混合物が作られる。新しい混合物が作られ、タンク８２が空になる前にバルブ６０からタンク８２へと進路を変える。
混合タンクのためのポンプ７４は、建物の下層階に配置する。混合タンクのパイプは、外壁に（又は空間が許すならば内側に）屋根まで配置し、屋根に供給タンク８２を配置する。循環ポンプ７４から出たパイプ７３には、加熱又は冷却のためにジャケットを被覆することができる。パイプ７２への戻りパイプにも、必要な場合又は望ましい場合にはジャケットを被覆することができる。混合タンクのパイプ７３の上部には、供給タンク８２に通じる三方弁６０がある。供給タンク８２は、混合タンク７２に戻るオーバーフローライン７１を有する。次の混合物バッチが作られている間は、供給タンク８２は、オーバーフローバルブとプラントに供給を行う供給タンクの底部との間に充分な滞留時間を有する。従って、次のバッチが作られている間は、三方弁６０は、流体が供給タンク８２を通って流れないように切り替える。この配置は、全ての撹拌機及び供給タンク８２の液位制御を排除する。供給タンクを屋根に配置すると、高低差から付加的な流れ圧力が得られる。流れは、ステーション５７及び５８の流量計及びコントロールバルブによって制御する。この配置もまた、設備に必要とされる空間を減少させる。
２つの供給ステーションのそれぞれを通して１００ｌｂｓ／時を消費する典型的な系に関して、パイプ７２は、７２フィートの長さの１４−インチ・スケジュール１０パイプであることができる。ポンプは５０ガロン／分であることができ、パイプ７２は直径３又は４インチであることができる。この場合のタンク８２は、７５ｆｔ3を収容し、直径及び高さが３．５フィートの近似寸法を有する。
従って、本発明の前記流体混合及び分配系は、垂直に配置された細長い第１の流体貯蔵容器；第１容器と流体連通する第２の流体貯蔵及び分配容器（前記第２容器は、第１容器よりも垂直方向上方に配置する）；第１容器及び第２容器と流体連通する循環ポンプ（前記循環ポンプは、系に流体流を流し且つ第１容器から第２容器へ及び第１容器から第１容器へと流体を循環させるように組み立てられ且つ配列される）；並びに循環ポンプ、第１容器及び第２容器と個々に流体連通するコントロールバルブを含む。コントロールバルブは、流体流を第１容器から第２容器へ及び第１容器から第１容器へと選択的に誘導するように組み立てられ且つ配列される。第２容器は、プラントプロセス分配系と流体連通している。第２容器中に収容された流体によって形成される静圧ヘッドは、第２容器からプラントプロセス分配系に流体を送るのに用いられる。
従って、本発明の一態様は、第１容器が更に流体液位モニターを含む。流体液位モニターは、第１容器内の所定の流体液位の検出時にコントロールバルブを作動させるように組み立て且つ配列させる。別の態様においては、容器の両方又は一方が断熱される。別の態様において、第１容器は温度制御し、第１容器からの流体流を、第２容器の温度の制御に用いる。温度調節器は更に、必要に応じて第１容器内の流体にスチーム及び水を選択的に添加してその温度を上昇及び低下させる手段を含む。別の態様において、第２容器は更に、コントロールバルブと流体連通する流体入口（それによって、流体は入口を通って第２容器に入る）及び第１容器と流体連通する、入口の垂直方向上方に配置された流体出口（それによって、第２容器中に収容された過剰の流体は全てそこから第１容器にオーバーフローする）を含む。更に別の態様において、第１容器内の流体が所定の基準まで混合されるまで、系を通る流体流はコントロールバルブによって第１容器から第１容器に戻るように誘導し、それから、混合流体流を、コントロールバルブによって第１容器から第２容器に選択的に誘導する。
系の別の実施態様は、第１流体貯蔵容器；第２流体混合及び貯蔵容器；第１容器及び第２容器と流体連通する循環ポンプ（前記循環ポンプは系を通って第１容器から第２容器に流体を循環させるように組み立て且つ配列し、前記第２容器は第１容器及びプラントプロセス分配系の両者よりも垂直方向上方に配置する）；並びに循環ポンプ、第１容器及び第２容器と個々に流体連通するコントロールバルブ（前記コントロールバルブは、流体流を選択的に、第１容器から第１容器に戻し且つ第１容器から第２容器に誘導するように組み立てられ且つ配列される）を含む。第２容器は、プラントプロセス分配系と流体連通し、第２容器内に収容された流体によって形成される静水圧ヘッドは、第容器からプラントプロセス分配系に流体を送るのに使用される。
流体混合及び分配系内における流体の混合及び分配方法は、少なくとも１種の流体を、垂直に配置した細長い第１の流体貯蔵容器中に入れ；前記流体を第１容器から、垂直に配置した細長い第２の流体混合貯蔵容器（前記第２流体容器は第１容器及びラントプロセス分配系の両者よりも垂直方向上方に配置する）中に、第１容器及び第２容器と流体連通する循環ポンプによって送り（前記循環ポンプは流体を系に通すように組み立て且つ配列する）；循環ポンプ、第１容器及び第２容器と流体連通するコントロールバルブを用いて、流体を第１容器から第１容器及び第２容器の一方へ選択的に誘導し；そして流体を第２容器からプラントプロセス分配系に選択的に送る（前記第２容器は、その内部に貯蔵された流体を前記プラントプロセス分配系に送るのに使用する静圧ヘッドを形成する）ことを含む。
この方法の更なる態様は、第１容器内の少なくとも１種の流体に少なくとも１種の固体又は第２の液体を添加し且つ前記第１容器内でそれらの組み合わせを混合し；第１容器内の材料が互いに混合されるまで第１容器を通して流体を循環させ；第１容器内の材料が互いに混合されたら、第１容器から第２容器に前記流体を送り；第１容器内の流体の温度を制御し；必要に応じて、第１容器内の温度を上昇及び低下させるためのスチーム及び水を選択的に添加することによって、第１容器内の流体の温度を制御し；流体液位モニターによって第１容器内の流体液位を測定し；流体液位モニターが、第１容器内の所定の流体液位の検知時にコントロールバルブを作動させ；第２容器から第１容器に全てのオーバーフロー流体を戻すことを含む。
再循環を用いた反応体の注入
本発明はまた、パイプ型反応器を通って流れる反応体及びモノマーの一部を再循環させる手段を含む。前述のように、酸ペースト混合タンク又は混合タンクは、エステル交換用パイプ型反応器上の再循環又は再循環ループで置き換えることができる。
本発明の好ましい実施態様において、再循環手段は、流入液及び流出液を有する再循環ループを含む。流入液は、エステル化反応器入口の近傍、エステル化反応器出口の近傍、エステル化反応器の入口と出口の間の点、プレポリマー反応器への入口の近傍、プレポリマー反応器への出口の近傍、プレポリマー反応器の入口と出口の間の点、重縮合反応器への入口又は出口の近傍及び重縮合反応器の入口と出口の間の点を含む（これらに限定するものではないが）エステル化又は重縮合プロセスに沿った任意の点でパイプ型反応器と流体連通している。流出液は、独立して、エステル化反応器入口の近傍、エステル化反応器出口の近傍、エステル化反応器の入口と出口の間の点、プレポリマー反応器への入口の近傍、プレポリマー反応器への出口の近傍、プレポリマー反応器の入口と出口の間の点、重縮合反応器への入口又は出口の近傍、及び重縮合反応器の入口と出口の間の点を含む（これらに限定されるものではない）エステル化又は重縮合プロセスに沿った任意の点でパイプ型反応器と流体連通している。一態様において、流出液は、エステル化用パイプ型反応器と、その入口の近傍若しくは隣接して、その出口の近傍若しくは近すぐ傍で、又はエステル化反応器の入口と出口の間の点で流体連通している。一態様では、再循環からの流出液は、エステル化反応器の入口の近傍でエステル化反応器に誘導され、別の態様では、流出液は反応器とその入口に隣接して流体連通し、別の態様では、流出液は、反応器とその入口と出口の間で流体連通し、別の態様では、再循環からの流出液は、エステル化反応器の入口の上流でエステル化反応器に誘導され、別の態様では、流入液がエステル化反応器とその入口と出口の間で流体連通し、別の態様では、流入液がエステル化反応器とその出口の近傍で流体連通し、別の態様では、流入液が、エステル化反応器の下流にある第２反応器と流体連通し、別の態様では、再循環への流入液が重縮合反応器と流体連通し、別の態様では、再循環への流入液が重縮合反応器とその出口の近傍で流体連通し、別の態様では、再循環工程が、流入液及び流出液を有する再循環ループを用いて実施され（前記流出液はパイプ型反応器とその入口の近傍で流体連通し、再循環ループを通って流れる流体はそれぞれ再循環流体である）、別の態様では、流入液は、パイプ型反応器とその入口と出口の間で又はその出口の近傍で流体連通する。ここでは、再循環ループを通って流れる反応体及びモノマー並びに任意の他の流体、例えばオリゴマー及びポリマーを「再循環流体」と称する。
別の実施態様において記載するように、モノマーは重縮合反応器から再循環ループに供給することができ、このことは以下に解説する。即ち、この実施態様において、再循環ループへのインフィードは、再循環ループの流出液が排出される、エステル化用パイプ型反応器からではない（又はそれだけからではない）。
図１３Ａ及び図１３Ｂに示される、本発明のいくつかの実施態様において、再循環ループ９１は、そこを通って流れる再循環流体の圧力を増加させるために、その流入液９３及び流出液９４の中間に配置された再循環ポンプ９２を含む。再循環ポンプ９２は、好ましくは適当な有効吸入ヘッド（「ＮＰＳＨ」）を得るために、流入液の垂直方向下方に配置されたインライン遠心ポンプである。これは、再循環流体が、蒸気除去手段に関して以下により詳細に記載するように、大気圧及び溶液沸点にあるか、それに近いためである。他のポンプを代わりに用いることもできるが、ポンプ輸送の特性に基づき、遠心ポンプが望ましい。
再循環流体が流入液及び再循環ループを通って、圧力を増大させたら、再循環流体の圧力を、少なくとも一時的に、再循環プンプから下流の位置で低下させるのが望ましい場合がある。圧力の低下の利点は、１種又はそれ以上の反応体のような他の材料を再循環ループ中に引き込むことができる点である。圧力は、好ましくは再循環流体の少なくとも一部が中を流れるエダクター９５のような減圧装置を用いて低下させる。エダクターは、そのスロートにおいてわずかな真空又は減圧を引く。当業者にはまた、エダクター９５が、サイフォン；排出装置；ベンチュリノズル；ジェット；及び／若しくはインジェクター又は他の同様な減圧装置と同義で使用できることが理解されるであろう。
反応体を再循環ループに送り込む又は供給するためには、エダクターに隣接して再循環ラインと流体連通する排出端を有する供給導管９６を用いる。供給される反応体は、エダクターによって生じた再循環流体の減圧から再循環ラインに引き込まれる。供給導管はまた、排出端に対向する受け端を含む。エダクターのスロートの真空は、プロセスライン中に進む固形分中に蒸気がロフトアップするのを防ぐ。蒸気は固形分上で凝縮し、混合物は非常に粘着性になって、系を塞ぐであろう。エダクター拡張ゾーンは、激しい混合を行い且つＴＰＡのような反応体を分離するので、反応体はエステル化配管中で塊にならない。固体反応体はそれと一緒に気体を反応器中に引きずる可能性がある。この気体は、エダクター後の別の蒸気離脱系によって除去することができる。代わりに、反応器系への液体供給材料が固体供給ホッパー中に供給することができる。液体は気体に取って代わり、その時、不活性物質はエダクターに入らないであろう。
固体反応体又は改質剤、触媒などのような他の成分を再循環ループ中に計量しながら選択的に供給するのに、供給系を用いる。供給系の一実施態様は、図１３Ａ及び１３Ｂに示す。供給系の第１成分は、再循環ループに供給される固体反応体の貯蔵に使用される、サイロ、ダストコレクター又はバグハウスのような固体反応体貯蔵装置９７である。液体は固体反応器及び貯蔵装置に添加して、固形分に同伴される気体を減少させるか又は排除することができる。ダストコレクターを用いる場合には、スケール上の搬送単位が固体で重量によって計量することができ、搬送用コンテナがインベントリー（残留量）（ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ）装置の役割を果たす。更に、サイロが重量式の短期インベントリーの役割を果たす。固体原料がオフサイトから搬送される場合には、搬送系は必要ない。固体反応体貯蔵装置９７からの反応体を収容する固体計量装置９８、例えばロータリーエアロック、ピストン及びバルブ（ホッパー）、二重バルブ、バケットコンベヤー、ブロータンクなどが固体反応体貯蔵装置９７の下部に配置される。供給系の次の成分は、固体計量装置９８と流体連通し、また、供給導管９６の受け端とも流体連通する、９６及び９８の中間にあるロスインウェイトフィーダー（ｌｏｓｓ ｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ｆｅｅｄｅｒ）（又は定量供給機）９９である。従って、反応体は固体反応体貯蔵装置９７から再循環ループ中に供給され、固体計量装置９８に向かい、ロスインウェイトフィーダー９９に入り、次に供給導管９６を通り、エダクターに隣接した再循環ループ中に引き込まれるか又は直接エダクター中に入る。ロスインウェイトフィーダー９９はまた、固体反応体貯蔵装置９７に又は９７の上流に配置し且つ９７に送り込まれる供給タンク（図示せず）に配置することができる。エダクターのような減圧装置に隣接した固体化学成分の添加は、所定の化学製造プロセス内に見られる任意の反応流体中への固体化学成分の直接添加を可能にする。例えば、再循環流体の圧力を低下させる手段としてエダクターを用いる実施態様において、エダクターのスロートの真空は、プロセスラインに投入されている固形分中に蒸気がロフトアップするのを防ぐであろう。本発明以前は、蒸気は固形分上に凝縮し、混合物は非常に粘着性になり、その結果、系全体を詰まらせた。しかし、本発明によれば、エダクター拡張又は発散ゾーンは、非常に激しい混合をもたらし、テレフタル酸のような固体成分の充分な分離を持続し、その結果、種々の反応器ゾーンで塊にならない。この目的を達するために、当業者は、最良の結果を得るには、エダクターのような減圧装置中に、その発散又は拡散ゾーンの任意の点で固体成分を直接、供給するのが好ましいことがわかるであろう。
供給系は、１種より多くの固体反応体を供給することができる。また、複数の供給系を並列又は直列に運転できる。具体的な実施態様において、ポリマーは複数の固形分から作ることができ、これらは、それぞれ別個に、直列又は並列の個々の減圧装置に供給することができ、あるいはポリマー固形分の全てが、１つの減圧装置に注ぐ１つの供給ホッパー中に計量供給することもできる。固体ポリマーはまた、固体反応器に入るために装置９７へ一緒に計量供給することもできた。従って、この系は、重力流のために、圧縮機及び搬送系の必要をなくすことができる。
一態様において、固体反応体貯蔵装置は、ロスインウェイトフィーダーの役割を果たす計量セル上にあることができる。また、ロスオブウェイトフィーダーとして計量セルの代わりに、ベルトフィード、ホッパーウェイトスケール、容積型スクリュー、マスフローホッパー、コリオリス（ｃｏｒｉｏｌｉｓ）流量計、ホッパー又は供給ビン減量などを用いることができる。
再循環ループに添加された反応体が再循環ループの流出液へと流れる場合には、反応体及び他の再循環流体は、パイプ型反応器１０１にその入口１００の近傍又は隣接して再び入る。従って、反応体を再循環ループに添加することによって反応体を入口近くから出発させ且つ出口に向かってトラバースさせるこの方法は、少なくとも１つの型の反応体をパイプ型反応器の入口に添加する機能を果たし、これは本発明の方法における初期工程の１つである。再循環ループの流出液へと流れる前に固体反応体が再循環流体、特にモノマー又はオリゴマーによって溶解されるように、固体反応体を供給系を介して再循環ループ中に供給することが有利である。
また、再循環ループ中に追加の流体反応体を添加することも考えられる。流体反応体は、再循環ループの流出液に到達する前に再循環流体中への固体反応体の溶解を助けるために、又は追加反応体をパイプ型反応器の入口で別個に添加する必要がないように便利なように添加することができる。
流体反応体は好ましくはエダクターの上流で（固体反応体の添加点の前で）再循環ループ中に添加するが、流体反応体はエダクターの下流にも同様に添加することができる。流体反応体は再循環ポンプ９２のシールを経て再循環ループ中に添加することが考えられる。反応体はまた、再循環ポンプ９２の上流で添加することができる。固体反応体が供給系を通して添加し且つ流体反応体もまた、再循環ループ中に添加する場合には、これらのプロセスは、再循環ループの流出液を供給するパイプ型反応器の入口の近傍でパイプ型反応器中に少なくとも２つの型の反応体を添加することになる。
固体反応体材料の溶解は、温度を上昇させることによって、及び再循環系中の固体反応体に対するポリエステルモノマーの比率を変え、供給モル比を変え、且つ／又は系の圧力を変えることによって、促進することができる。
具体例を挙げると、供給系を経て再循環ループに供給される反応体の１つの型は、室温で固体のＰＴＡであることができる。再循環設計はペーストタンクの使用とそれに固有の問題を回避する。流体反応体は、例えばエチレングリコールであることができる。従って、ＥＧ及びＰＴＡだけがモノマーの形成のために添加される反応体である場合には、流出液は、パイプ型反応器に添加される唯一の反応体供給源としてパイプ型反応器の入口に直接供給することができる。言うまでもなく、再循環ループからパイプ型反応器の入口の近傍に添加されるＥＧ及びＰＴＡに加えて、より多くのＥＧ反応体をパイプ型反応器の入口にポンプ輸送するような、この設計の変形も考えられる。別の態様において、ＥＧのようなジオールは、再循環ラインを経て再循環ループポンプの前若しくは後に又は再循環ラインへのＰＴＡ供給ラインの前若しくは後に、あるいはＰＴＡ供給材料と共に減圧装置の上流であるが、隣接して供給することができる。
図１３Ａに、エステル化プロセスの末端からの流出液が１０６でティーオフされ且つ流出液の一部が再循環ループに送られる１つの実施態様を示す。図１３Ｂに示されるような別の実施態様においては、Ｔ継手１０６が完全エステル化プロセス用パイプ型反応器１０１及び１０２の中間にあり、それによって再循環ループへの流入液がエステル化プロセスの末端からではなく、エステル化プロセス中の中間点からもたらされる。図１３Ａ及び１３Ｂにおいて、エステル化プロセスからの最終流出液はライン１０３にある（ライン１０４における蒸気除去後）。
別の実施態様において、再循環ループの流出液は、パイプ型反応器の入口の下流に配置される。この実施態様は、再循環ループの流入液に入るモノマー又は供給ステーションにおける添加の結果として形成されるスラリーが、流出液がパイプ型反応器の入口に直接供給されるとした場合に起こるよりも短い滞留時間を必要とする場合に好ましい。
種々の実施態様において、再循環ループへの流入液は、エステル化プロセス又は重縮合プロセスから来る。具体的には、種々の態様において、再循環ループへの流入液は、エステル化反応器の中間の点（図１３Ｂに示す）、エステル化反応器の末端（図１３Ａに示す）、プレポリマー反応器の出口からの生成物、仕上げ反応器の出口からの生成物、又はエステル化プロセスの最初から重縮合プロセスの出口からの最終生成物までの任意の点から得ることができる。従って、再循環流体は、種々の態様において、再循環ループからの流入液がどこから始まったかに応じて、反応体、ポリエステルモノマー、ポリエステルオリゴマー及び／又はポリエステルポリマーを含む。再循環系は、１つの再循環ループの使用に限定されず、代わりに、直列で、並列で又はその組合せで配置された２つ又はそれ以上の再循環ループを含む。
また、再循環ループに関しては、それはパイプ型反応器に関して前述した他の特徴、例えば再循環ループ用の加熱手段及び蒸気除去手段を含み、それが同じ特徴及び実施態様を包含する前述した同じ成分及び装置であることができると考えられる。図１３Ａに示すように、モノマーがパイプ型反応器の出口に隣接して除去される場合は、蒸気除去手段は再循環ループに加える必要はない。別の方法では、圧力が大気圧に近くなり且つ蒸気が蒸留系から除去されるまで、液体の高さが上昇又は低下する。
具体的に蒸気除去手段に目を向けると、再循環ループの一実施態様において、設計は、例えば図７Ａ〜７Ｇに示されるパイプ型反応器に関して前述したのと同様である。また、必要ではないが、反応体の添加前に蒸気が除去されるように、再循環ループの流入液の近傍にガス抜き機構を配置するのが好ましい。このような設計は図１３Ａ及び１３Ｂにおいて、図１３Ａでは１０４で、図１３Ｂでは１０５で示す。
再循環ループに関する利点は前記記載の基づいて当業者には明らかであるが、本発明の範囲内に入るパイプ型反応器用の再循環ループを組み込むことは必要ない。代わりに、最初に記載した成分、例えば流体反応体用のポンプ及び固体反応体用のペースト混合タンクを使用できる。しかし、再循環ループを用いるこの実施態様は、設計者がペースト混合タンク、ポンプ、器具類、撹拌機などをポンプ及びエダクターのような減圧装置で置き換えることを可能にする。
当業者ならば、また、再循環ループは固体反応体を注入するために最も有利であるが、流体反応体のみを添加する場合（例えばＤＭＴ及びＥＧからＰＥＴモノマーを形成する場合）にはそれほど有利でないことがわかるであろう。再循環ループを用いて固体反応体を溶解させると、系中の固形分によって引き起こされる摩耗が減少する。例えば固体ＰＴＡは、従来型のペーストタンクを用いるのではなく、再循環ループ中のモノマーによって溶解されることができる。従来型のペーストタンクプロセスにおいては、固体ＰＴＡをプロセスに供給し、未溶解の状態の研磨成分であり続ける。実際に、流体反応体のみを加工するパイプ型反応器は、再循環ループを含む付加的な複雑性によって益を得ることがないかもしれない。しかし、再循環ループは、エステル化プロセスへの熱伝達を向上させることができる。
堰（ｗｅｉｒ）
エステル化用パイプ型反応器の上部に、液位を制御するための手段を組み込むことができる。一実施態様において、エステル化用パイプ型反応器の内面に少なくとも１つの堰を取り付け、エステル化流体を堰からオーバーフローさせる。図４に示すように、望ましい制御手段は堰１１０である。堰は、好ましくはパイプ型反応器の出口の近傍に配置する。
堰は、縁で囲まれた本体部分を有する。縁の一部は、接続縁と称され、縁の残りの部分は上縁である、接続縁は、パイプ型反応器の内面の一部によって補完的に受けられ且つそれに取り付けられる大きさである。従って、好ましい実施態様においては内面の断面は円形であるので、接続縁もまた、補完的接触のため及び内面とかみ合うために円形である。
引き続き図４を参照すると、点１１１から堰を超えて点１１２を流れる反応体及び／又はモノマーが示されている。堰は反応体及び／モノマーのバリヤとして働き、その結果、流体材料は堰の上縁を越えて流れる。従って、堰は流体の粘度、流量及び堰の前のパイプの長さと共に液体の深さを制御する。堰を通り越した後、流体は１１３においてパイプ反応器出口から流れ出る。堰は、下記のように、流れを均一にし且つ完全な排出を行うためにその中に又は底部に開口部を有することができる。これは、上部が傾斜した、Ｖ字形に切り込まれたなどの堰を含むであろう。堰は好ましくは、パイプ型反応器の出口からパイプ直径の５倍〜１０倍の距離に配置する。一態様においては、堰の上部を傾斜させることによって、堰は、より速い及びより遅い流れ並びにより高い及びより低い粘度の影響を打ち消すことができる。
別の実施態様においては、コントロールバルブ、シールレグ、レベル装置、例えば差圧、放射線、超音波、キャパシタンス又は点検窓を用いるもの（これらに限定するものではない）のような公知の任意の液位コントローラーによって液位を制御することができる。レベル装置の他の具体例は、Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，７thｅｄ，ｐ．８〜４９に記載されており、これを引用することによってその内容を本明細書中に組み入れる。
添加剤
本発明の別の任意の態様は、パイプ型反応器の入口と出口の間に１種又はそれ以上の添加剤を投入する手段を含む。このような添加剤は前述の通りであり、その例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定するものではない。触媒、着色剤、トナー、顔料、カーボンブランク、ガラス繊維、充填剤、耐衝撃性改良剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、再加熱助剤、アセトアルデヒド低減用化合物、酸素掃去用化合物、紫外線吸収化合物、バリア向上用添加剤、例えば小板粒子、黒色酸化鉄、コモノマー、それらの混合物など。添加剤は固体、液体又は気体であることができる。添加剤は、系に入る前に予熱することができ、それには、反応器に熱を与えるための、蒸気状態へのＥＧ液体の加熱のような相変化が含まれる。
図１２Ａ及び１２Ｂに示される好ましい実施態様において、投入手段は、外面と内面との流体連通を可能にするパイプ型反応器を貫通する図１２Ａ及び１２Ｂ中で矢印のいずれかによって示される密封可能な流路、並びにパイプ型反応器内を流れる材料（即ち、反応体及び／又はモノマー）中に添加剤を注入するためのインジェクターを含む。インジェクターは、ポンプ、又はパイプ型反応器内部に添加剤を注入するための、予め加圧された、高低差による、重力駆動の注入のような他の手段を含むことができ、それは、パイプ型反応器内の密封可能な流路の位置において材料の圧力より高い圧力で実施しなければならない。
用語「密封可能な流路」とは、パイプ型反応器の外側から内部への連通を可能にする任意の開口部を包含することを意味する。「密閉可能な流路」は、添加剤がパイプ型反応器中に注入されない場合には、反応体及び／又はモノマーがパイプ型反応器から漏出しないように閉鎖できることが好ましい。密封可能な流路は、プラグなど、及びパイプ型反応器から漏出を起こさないインジェクターで「密封」することができる。
添加剤は、図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、パイプ型反応器の任意の部分に沿った任意の点で投入又は注入することができる。適当な添加点の例としては、パイプ型反応器の水平向きのセクションの上部、側部若しくは底部又は各エルボの底部の部分を通ってシールレグ中のび熱交換器より前までトラバースする密封可能な流路が挙げられる。図１２Ｂに示すように、エルボ中への注入は、パイプ型反応器の内側で高濃度の渦を生じることなく、最大の混合並びに反応体及び／又はモノマー中への添加剤の迅速な取り込みが得られるので有利である。
注入手段の別の態様は、インジェクターの排出端又は出口にノズルを含むものである。ノズルは、パイプ型反応器内の密封可能な流路の位置で流れを誘導することができる。例えば、ノズルは、パイプ型反応器内のその位置で流動している反応体及び／又はモノマーに対して並流で、対向流で又は垂直に添加剤を注入できる。
エステル化用パイプ型反応器の設計に戻ると、パイプの垂直高さ、パイプの直径、パイプの全長、並びに入口及び出口における圧力は、生成される生成物、プラントの容量及び運転条件によって広範囲に変化し得る。当業者ならば、本明細書中の開示と共に工学的設計の原理を用いてこれらのパラメーターを容易に決定できるであろう。
重縮合工程
以下の「重縮合工程」の項の記載に関しては、そうでないことが特に述べられない限り、この項に以下に記載する本発明の方法及び装置は、エステル化方法及び装置に等しく適用でき、且つ使用できる。
前記の「概要」の項に記載したように、本発明の方法の第２工程は重縮合工程であり、それは一実施態様において重縮合用パイプ型反応器中で行われる。重縮合工程は、モノマーをオリゴマーに、次いでポリエステルポリマーに反応させることを含む。モノマーは、前記のエステル化反応器中の第１工程から又は先行技術の方法から供給することができる。別法として、オリゴマーがプレポリマー第１工程で実施的に形成されるならば、オリゴマーは直接反応してポリマーを形成する。
具体的な実施態様において、ＰＥＴポリマーが形成される場合には、ＰＥＴモノマーを重縮合用パイプ型反応器に供給する。ＰＥＴモノマーは重縮合用パイプ型反応器中で反応させられて、ＰＥＴオリゴマーを生成し、次いで好ましくは同じ重縮合用パイプ型反応器内で更に反応させられて、ＰＥＴポリマーを生成する。ＰＥＴに関して本発明において使用するモノマーは３未満の鎖長を有し、オリゴマーは約７〜約５０の鎖長を有し（４〜６単位の鎖長を有する成分はモノマー又はオリゴマーと見なすことができる）、ポリマーは約５０超の鎖長を有する。二量体、例えばＥＧ−ＴＡ−ＥＧ−ＴＡ−ＥＧは、２の鎖長を有し、三量体は３を有するなどである。従って、本発明の縮合用パイプ型反応器は、プレポリマー反応器と最仕上げ反応器（これらの用語は先行技術において使用され、前に定義した通りである）の両者の代わりをすることができる。
図４は、液位コントロールのための、堰を越えて移動して、本発明の第２工程の重縮合反応中に入るパイプ型反応器のアウトプットを示している。また、図４及び６を参照すると、当業者は、エステル化又はエステル交換反応器と重縮合反応器との間の圧力制限装置（例えばバルブ、オリフィスなど（これらに限定されるものではない））は使用できるが必要ではないことがわかるであろう。
一実施態様において、シールレグ（ｓｅａｌ ｌｅｇ）が、エステル化／エステル交換反応器と重縮合反応器との間に使用される。シールレグはまた、重縮合段階の一部又は全ての間に使用できる。エステル化プロセスに関して前述したように、重縮合プロセスに関しても、シールレグの近傍に若しくはすぐ近傍に又はその中にさえ、熱交換器を配置でき、それによって、エステル化と重縮合の間において又は重縮合段階若しくはゾーンの間において流体に熱を移動させることができる。
シールレグに静的に等価なものは圧力計である。反応器の２つのゾーン間の圧力差は、「Ｕ」字形パイプ中の流体によって維持される。圧力差は、［低圧側の流体高さ×密度−高圧側の流体高さ×密度」に相当する。当業者ならば、高低差が充分大きくない場合には、ゾーン間の圧力差がシールレグから流体を押出し且つ両ゾーンが平衡圧に達することがわかるであろう。これには、シールレグの高さが、高い圧力差を有するゾーン間において非常に高いことが必要である。更に、低圧側のシールレグの側部は一般に、減圧において沸騰しているので、低圧側の密度は蒸気の空隙率によって低下するであろう。
幸いにも、流体はシールレグを通って流れるので、シールレグは動的気圧装置である。この流体流はそれと関連した圧力降下を有し、この流体流を用いて低圧側の圧力降下を増大させることができる。オリフィス、バルブ又は小径配管のような流路制限をシールレグの低圧レグに加えることよって、高さ単位当たりの低圧側の圧力降下は増大させることができる。熱がシールレグに伝達される前の点に流れ制限が挿入される場合には、流体は２相ではなく、しかもその密度はより大きいであろう。これらの方法を用いて、低圧シールレグの圧力降下を増加させると、シールレグの全高が低下するであろう。
本発明は、第１の端部、第２の端部及び内径を規定する内面を有する重縮合反応器を提供する。モノマー並びに形成された全てのオリゴマー及びポリマーが重量によって第１の端部から第２の端部に動かされるように、第１の端部は第２の端部の垂直方向上方に配置されることができる。
図２に示すように、重縮合反応器は、正面図において蛇行状であることができる（しかし、流れはエステル化用パイプ型反応器に比較して反対方向である−即ち、重縮合プロセスの場合には流入液は１１であり、流出液は１２である）。それにもかかわらず、エステル化用パイプ型反応器と同様に、エステル化用パイプ型反応器に関して前述した設計のような他のプロフィールも、蛇行状設計の他に考えられる。また、複数のエルボを組み込むのが好ましく、各エルボは重縮合反応器内の流体流の方向を変える。重縮合反応器を形成するのに使用する材料は、エステル化用パイプ型反応器を形成するのに使用するものと同じであることができる。
即ち、好ましくは流体の形態であるモノマーが、重縮合反応器を通って下向きに流れるように、重縮合反応器の第１の端部に誘導される。モノマーは重縮合反応器内で反応してオリゴマーを、次いで最終ポリマーを形成し、その結果、ポリマーが重縮合反応器の第２の端部から出て行く。当業者にはわかるように、モノマー及び／又はオリゴマーの全てが、本発明の範囲内であるように反応しなければならないわけではない。重縮合反応器を通って流れるモノマー、オリゴマー及び／又はポリエステルポリマーを重縮合流体と称する。
また、重縮合反応器は、モノマー並びに形成されるオリゴマー及びポリマーの物質移動／混合を改善するために第１の端部と第２の端部との間で非直線であるのが好ましい。一般に、そして後述するように、重縮合物質移動は、オリゴマー（低分子量ポリマー）表面の物質移動によって及びポリマー内から発生する気体の発泡作用によって達成される。この気体は、壁面における加熱及びポリマー内部の反応から発生する。液体は反応器の各セクションで任意の堰を越えて落下するので、物質移動は更に改善される。ポリマーの物理的パラメーターが許すならば、反応器は重縮合反応器を用いずに組み立てることができる。
重縮合反応器は、モノマー、オリゴマー及び／又はポリマーが重縮合反応器の第１の端部から第２の端部にトラバースしながら各セクションの内面を通って流れる複数の隣接した相互接続セクションとして形成することができる。反応器の隣接セクションは好ましくは互いに非直線性角度を形成する。
重縮合反応器は、好ましくは垂直面と０°より大きい角度を形成する。即ち、各セクションは垂直基準面に平行ではなく、従って、垂直向きではない。更に詳しくは、各セクションが垂直面と形成する角度は約１°（ほとんど垂直向き）と９０°（水平向き）との間である。好ましい角度は水平（９０°）から垂直の約２６°以内であるが、当業者ならば、好ましい角度が重縮合反応器内の粘度及び線速度（流量）に基づくことがわかるであろう。好ましくは、セクションは互い異なった角度をとることができ、好ましくは最初のセクションは水平又はほぼ水平の角度を有し、重縮合が進行し且つ流体の粘度が増加するにつれて垂直勾配を増加させるように角度が増加して、重縮合用パイプ型反応器を通る流体の輸送を促進する。
一態様において、上端における重縮合反応は、流体が低粘度であるので低勾配（より水平）を有し、下端は、流体が高粘度であるので高勾配（より垂直）を有する。最適の効果を得るために、流体の粘度及び密度のようなパラメーターに応じて勾配を変えることができる。別の態様においては、勾配は重縮合反応器に関して水平配置では用いない。
一態様において、重縮合反応器は垂直向きではなく、一般的な水平向きである。この水平向きは、重縮合流体を重力によって系全体に下向きに流す若干の垂直高さを含む。種々の態様において、水平配置に関しては、パイプ型反応器は少なくとも１０フィート、少なくとも２０フィート、少なくとも３０フィート、少なくとも４０フィート、少なくとも５０フィート、少なくとも６０フィート、少なくとも１００フィート又は少なくとも２００フィートの長さを有することができる。他の態様において、長さは１０〜５００フィート、２０〜２５０フィート、５０〜２００フィート、６０〜１００フィート、又は６０〜８０フィートである。長さの上限は、製造設備において利用可能な水平空間の実際量によってのみ制限される。一実施態様においては、標準の最大長さの市販パイプが約６０フィートであるので、少なくとも約６０フィートのパイプ型反応器を使用する。
一態様において、重縮合用パイプ型反応器の内面は、断面図が円形、正方形又は長方形であり、好ましくは内径を形成するように円形である。
物質移動／混合を助けるために、本発明は、重縮合反応器を通って流れるオリゴマー及びポリマーの加熱手段を更に含む。好ましい加熱手段は、第１工程のエステル化パイプ反応器に関して記載したのと同じであり、即ち、熱媒体が、少なくとも重縮合反応器の第１の端部と第２の端部との間の部分に沿った重縮合反応器の外面の一部と又はジャケット付き若しくはジャケットなしパイプと直列の熱交換器と熱連通している。好ましい実施態様において、熱媒体は前述と同じである。一態様において、熱交換器は、好ましくは重縮合ゾーンの間に使用できる。特定の実施態様において、熱交換器はシールレグと併用される。例えば、熱交換器は、ゾーンの分離に使用されるシールレグの近傍に、隣接して又はその内部に設けることによって使用する。
前述のエステル化用パイプ型反応器と同様に、一態様において、本発明の重縮合反応器は、その内面に取り付けられた少なくとも１つの堰を更に含む。重縮合流体は堰を越えて流れる。堰はモノマー／オリゴマー／ポリマーのためのバリアの役割をし、それによってモノマー／オリゴマー／ポリマーは重縮合反応器の第１の端部から第２の端部ヘ流れる際に堰の上縁を越えて流れる。堰は、エステル化の項において前述したのと同じ堰の設計及び／又は配置とすることができる。一態様においては、堰は重縮合器の各ゾーンの間に使用し、別の態様においては、堰は、重縮合反応器の全てのゾーンではなく、その一部のゾーンの間に使用する。
堰は、反応器の各パイプレベル中の液位を制御する。これらの堰は、半円のように単純であることもできるし、又は別の複雑性を含むこともできる。一態様においては、堰の上部を傾斜させることよって、堰はより速い流れ及びより遅い流れ並びにより高い粘度及びより低い粘度の影響を打ち消すことができる。一態様において、重縮合用パイプ型反応器の設計は、これらの要因の影響を打ち消すように全ての堰設計を一体化できる。また、各堰の本体部分を貫通する少なくとも１つの開口部を設けることが考えられ、それによって、コモノマー／オリゴマー／ポリマーはその開口部を通って、また、堰の近くを流れる場合には堰の上縁を越えて流れる。堰中のこれらの開口部又は孔は、流れを改善すると共に、流れのよどんだゾーンを減少させる。更に別の実施態様においては、堰の本体部分のセクションが脱着式に除去可能であって、流れを堰を越えて移動させるではなく、堰のセクションに通すことができる。例えば、セクションは、堰中の「Ｖ」字形ノッチ又は「Ｖ字形スロット」であることができる。パイプの内側からパイプの中央までの各堰の中央の「Ｖ字形スロット」は、運転停止時に反応器を空にすることができる。これらの設計は、堰の側をトラバースする際には流体の混合を増加させる。
各ゾーンの第１パイプは、水平であることができ、堰がなくても作動できるが、堰は、表面積及び滞留時間の両者によって系の効率を増加させる利点を有する。更に、重縮合用パイプは、下向きに傾斜させることができ、流体のＩＶが０．５ｄｌ／ｇ又はそれ以上に近い場合に関しては特にそうである。
前述のエステル化用パイプ型反応器と同様な本発明の別の態様は、重縮合反応器が、好ましくは重縮合反応器中の蒸気圧を低下させる手段、例えば重縮合反応器の内面と流体連通する脱ガス機構を含むことである。
同様に、重縮合反応器に使用される脱ガス機構は、エステル化の項で前述した設計と同様なガス抜き手段及び／又はスタンドパイプを含むことができる。注目すべきことに、脱ガス用スタンドパイプのガス抜き端は好ましくは真空源と流体連通し、それによってスタンドパイプ内及び重縮合反応器の内面には減圧が存在する。真空源は、真空ポンプ、エダクター、エジェクター又は公知の同様な装置によって維持することができる。各蒸気除去ラインの真空を用いて、重縮合反応器のゾーン中の圧力を制御できる。
ここで、特に分離液体のための任意のフローインバーター系を用いる堰／脱ガス系の一実施態様を示す図９を参照すると、重縮合反応器は、また、Ｔ継手１２８の内部の堰１２４のすぐ下流に配置されたレジューサー１２３を含むことができる。一実施態様においては、少なくとも１種の重縮合流体が堰の近傍の下流にあるフローインバーターを通って流れる。レジューサーは重縮合反応器の内径よりも小さい直径を有し、レジューサーは、上流セクションと下流セクションで形成された２つの相互接続セクションの接合部の一部を形成する。レジューサーは上流セクションに接続され、下流セクション中に伸長する。レジューサー１２７の下端は開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する。モノマー／オリゴマー／ポリマーは、上流セクションから下流セクションにトラバースする際に開口を通って流れる。レジューサー１２７の下端は、下流セクションの内面から間隔を開けて配置され、それによって、流体が重力によって下流セクションの内面に落下するので、混合が改善される。実際には、レジューサーの下端が、下流セクションを通って流れるモノマー／オリゴマーの上部又は上面から間隔を開けて配置されることによって、レジューサーを通って流れる流体がモノマー／オリゴマー／ポリマーの上部又は上面で飛び散るのがより好ましい。
つまり、引き続き図９を参照すると、一実施態様においては、内側と外側の流路を、フローインバーターの使用によって混合することができる。堰１２４を越えてレジューサー１２３中に落下してから次のエルボ１２５に入ることによって、液体モノマー／オリゴマー／ポリマーは内側から外側へ及び外側から内側へ混合することができる液体は、パイプ中において左１２０から流れ、堰１２４を越えて送られ、堰が液体の深さを制御する。蒸気はＴ継手１２８の右側の１２１から外へと進み続ける。脱ガスされた液体は、同心レジューサー１２３中に流入する。同心レジューサー１２３は、直径のより大きいパイプのパイプキャップ１２６を貫通する。縮径パイプは、次のパイプランの液体プールの深さより上方で終了する。この配置が上部パイプの壁から液体を引き出し、次のパイプの中央に流体を導入し、１２２で外へと導く。図９は、フローインバーター系１４２の実施態様の１つに過ぎず；公知の他のフローインバーターも使用できる。当業界で使用される典型的なフローインバーターは、例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｐｅｒｒｙ ａｎｄ Ｃｈｉｌｔｏｎ，Ｅｄ．，６th Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．５〜２３に記載されている。気体は流体を混合する傾向があるので、フローインバーターは一般にエステル化プロセスには必要ではない。しかし、必要ならば、エステル化プロセスにフローインバーターを用いることができる。
例えば、図８の蒸気離脱系は、フローインバーターを用いることなく、使用することができる。その態様では、一実施態様において、図８のＴ継手１３９は、図９に示したような堰を含むが、セクション１４３は全く直線のパイプであり、セクション１４０はエルボであることができ、そこにはフローインバーターは含まれない。従って、その態様において、図８及び１８のセクション１４２は、図９のフローインバーター系を含まない。
図２に示した重縮合反応器の代表的な実施態様に戻ると、重縮合反応器のパイプの高度は、上部から底部へ連続的に傾斜することができる。液体粘度及びパイプ長（長さに沿った反応）が液位に対する角度を厳密に制御するので、この配置は、所望の液位を得るための角度の計算において非常な注意を必要とする。配管の各液位に堰を設けることよって、堰は計算の誤りを補正することができる。堰を用いても、液体はオーバーフローし、重縮合配管の傾斜した水平スパイラルを回り続ける。しかし、層流が同じ液体を流路の外側と内側に保持する。
本発明の重縮合用パイプ型反応器において、反応器ゾーンの間にも重縮合用パイプ型反応器のセクションの間にもポンプは必要ない。従って、本発明は、一態様において、ゾーンの間の追加のポンプの必要をなくす。一態様において、反応器の重縮合ゾーン中のオリゴマー及びポリマーは、重力によって１つのセクションから次のセクションへと流れ、反応器間には圧力制限装置が配置されない。好ましくは、以下に記載するように反応器間の圧力差を維持するのにシールレグが用いられる。
ここで、図１７Ａ及び１７Ｂを参照すると、重縮合反応器は好ましくは、上部セクション２３５、中間セクション２３６及び下部セクション２３７を含み、少なくとも１つの脱ガス機構が重縮合反応器中に組み入れられる。このような脱ガス機構は、図８及び図１８中の一態様において系１３３として示される。重縮合プロセスには必要な真空系は、１つだけであり、必要な減圧も１つだけである。しかし、真空系を１つだけ用いる場合には、蒸気速度が極めて速くなるおそれがあり、液体を蒸気と共に真空系中に注ぎ込むので好ましくないであろう。同伴を最小限に抑えるために少なくとも２つ、より好ましくは３つの真空レベルを用いることができる。究極的には、１つの真空系が必要な１つ又はそれ以上の減圧を供給できる。
スプレー系を１つだけ用いる場合には、これは、最も圧力の高いゾーンへの真空はコントロールバルブで制御することが必要である。反応器とコントロールバルブとの間にスプレー凝縮器を用いない場合には、このバルブが詰まるであろう。組合された圧力が低い方の２つの真空系には主たるスプレー系を且つ圧力が高い方の真空系には別のスプレー系を用いて３つの真空レベルを使用する場合には、コントロールバルブは、高真空プレー系の後に設ける。このバルブは詰まらないであろう。１つの真空系統で充分であるが、典型的には２つのスプレー系が必要とされる。
図１７Ａ及び１７Ｂを参照すると、エステル化反応器からの流出液は、２３５において重縮合反応器に入り、重縮合プロセスからの最終生成物は２３９において系から出る。重縮合反応器の内面の内側においてトラバースする流体はまた、重縮合反応器の第１の端部から第２の端部に流れる際に、少なくとも１つ（１つが最低であり、追加の脱ガス機構は蒸気速度を減少させ、それによって蒸気中への液体連行が減少させる）の各脱ガス機構のそば順次流れる。ここで、図示される３つの脱ガス機構は、重縮合反応器の上部セクション、中間セクション及び下部セクションにそれぞれ配置される。上部、中間及び下部セクションは、好ましくは互いに異なる圧力に保持する（好ましくはシールレグを用いて）。好ましくは、ＰＥＴの生産に関しては、上部セクションの圧力は４０〜１２０ｍｍＨｇ、中間セクションの圧力は２〜２５ｍｍＨｇ、下部セクションの圧力は０．１〜５ｍｍＨｇである。シールレグ及び真空源の一実施態様は、米国特許第５，４６６，７６５号及び第５，７５３，１９０号に開示され、これらは引用することによってその全体を本明細書中に組み入れる。また、３つの脱ガス機構は１つのガス抜き系と流体連通するのが好ましい。重縮合用パイプ型反応器が減圧下にある場合には、このような真空源は、真空ポンプ又はエジェクター（これらに限定されない）のような任意の真空発生源であることができる。好ましい脱ガス機構１３３は図８中に分解部品配列図として示されている。一態様においては、層流混合系１４２を使用でき、図９に分解部品配列図として示されている。重縮合反応器の異なるゾーンの高低差により、重縮合反応器系統の内部のポンプを全て排除できる。重縮合用パイプ型反応器は実際に、ポンプを使用しないにもかかわらず、入口の乱れを弱める。
別法として、１つの段階からの流出液（下部）が次の段階の流入液（上部）にポンプ輸送されるように、重縮合の種々の段階を分割することができる。これにより、各段階の高さが重力供給系全体の高さよりも低いので、系全体の高さを減少させることができる。従って、異なる真空セクションは次のセクションの下で終わる必要がない。一態様において、シールレグ中において制御される圧力の差は、重縮合反応器の次のセクションを、より圧力の高いセクションの出口より上方に上昇させるのに用いることができる。全てのゾーンが同じ高さで開始できるように、重縮合真空圧力ゾーンにはポンプを設けられることができる。これによって、重縮合設備のための建物の全高が低くなる。
図１８を参照すると、重縮合反応器の１つのゾーンが示されている。即ち、図１７Ａ及び１７Ｂを参照すると、図１８はゾーンＰ１、Ｐ２又はＰ３のうちの１つを表す。あるいは、図１８は、重縮合プロセス全体であることもできる。典型的に、ゾーンＰ１、Ｐ２及びＰ３のそれぞれはポリエステル生産産効率を最大にするために異なる圧力である。例えばＰＥＴ又はＰＥＴＧの製造には、１個〜多数のある程度のゾーン、例えば２個、３個、４個、５個又はそれ以上のゾーンを使用でき、典型的には３個のゾーンが使用される。図１８におけるゾーンへの入口は１４７にあり、出口は１４８にある。重縮合流体は、パイプ型反応器中を通って、図示した実施態様においては、線状及び非線状流路に沿って入口から出口まで反応しながら流れる。図７に示され且つ図８において重縮合の一実施態様に関して具体的に示されるように（これらはエステル化用パイプ型反応器の説明において前にも参照した）、蒸気は１３３においてエステル化プロセスと同様な配管配列を有する重縮合反応器から離脱される。図８は、図１８のセクション１３３の拡大図を示す。離脱系１３３には、液体及び気体が入る。図９は、図８及び図１８のセクション１４２の拡大図を示す。図１８は、５つの蒸気離脱セクション１３３を示す。しかし、個々のゾーンには、１個、２個、３個から、この系を効率的にガス抜きするのに必要な数までの任意の数の蒸気離脱セクション１３３を使用できる。図１８はまた、フローインバーター系１４２を用いた層流混合が用いられる実施態様を示し、これは図９において拡大されている。更に、角度９０°とそれに続く２つの角度４５°がベント系の好ましい角度として示されている。他の角度も使用できる。
重縮合プロセス中の蒸気又は気体は、好ましくは液体から離脱しなければならない。例えば、一実施態様において、ＥＧ副生成物は重縮合反応から蒸気として追い出し、それを離脱させ、そして系から除去するのが好ましい。離脱の程度は、例えば平行パイプの数を増加させて離脱を増大することによって影響される可能性がある。
図８及び９を参照すると、重縮合反応器１３８の各高度の末端において、液体はＴ継手１３９の内側の堰１２４を越えて流れ、レグ１４３が液体を地面の方向にエルボ１４０まで誘導し、次いで液体は１４１において水平に流れる。重縮合反応器ゾーン中の堰（又は流体粘度及びパイプ長）は液位Ｌを、配管の約半分が満たされるレベルに保持する。これによって表面積が増大する。反応器中の流体が、液位の維持に堰が必要ないほど高粘度なったら、パイプが半分満たされた状態を維持しても、表面積又は物質移動速度は最大にならない。Ｔ継手の第２のレグ１３８は流れの方向である。Ｔ継手の第３のレグ１４４は、水平面には流体流から離れる方向で示されている。一態様において、蒸気と同伴液体とは、非直線パイプを通って流れることよって離脱される。一態様において、非直線パイプは、第３のレグ１４４から蒸気出口への角度が直線路に沿って進まないようなパイプである。このような角度は、同伴液体のための衝突板を作り出す。この衝突板は、同伴液体を蒸気から離脱させ、液体系に戻す。図７、８及び１８を参照すると、この同伴液体／蒸気分離器の種々の実施態様が示されている。第３のＴ継手レグからの短い水平ランの後、蒸気ラインはエルボ１３４、好ましくは９０°のエルボを有し、蒸気は地面から離れた方向に誘導される。水平ゾーン１４４は、蒸気を遅い速度で流し、液体を離脱させ本流に戻す。蒸気エルボ１３４からの短い垂直ラン１４５の後、好ましい４５°のエルボ１３５（最大離脱ベクトルを有する普通のパイプ成分）を設置し、好ましくは４５°のエルボ１４６には、１３７において再び水平になる蒸気ラインを取り付ける。角度をなすパイプは、高粘度液体を非常に短い滞留時間で反応器中に引き戻すのに必要なエネルギーを与える急勾配を有する。蒸気は、液体を含まずに、角度を成すパイプ中を上向きに進む。次に、この水平パイプ１３７は他の蒸気ラインと合流させるか、又は凝縮器又は真空系に向ける。蒸気はライン１３７を通って出て行き、液体はライン１４１の次のレベルに進む。急勾配は同伴液体の衝突板になる。液体は堰を越えて流れ、次のゾーンに向かって落下する。次のライン１４１において更なる重縮合を行うことができる。パイプの物理的配置は、内部部品（堰以外の）又は複雑な配置がなくても、望ましい機能（流れ、圧力など）を生じる。
Ｔ継手３６から出るエステル交換又はエステル化配管は、９０°のエルボ１３４が蒸気を垂直に向けた後は重縮合配管と同じであることができ、それは図７Ｇに示す。図７Ｇに示されるように、液体は、角度をなしたパイプにぶつかって脱離されて、液体プールに流れて戻る。図１８に示されるように、角度をなすパイプ１３６は急勾配をなして、高粘度の液体を非常に短い滞留時間で反応器中に引き戻すのに必要なエネルギーを与える。蒸気は、液体を含まずに、角度をなしたパイプ中に上向きに進む。気体はパイプの上方に向かって蒸気処理装置へと進む。
重縮合ゾーンに先立つ圧力降下ゾーンは高い混合度を有する。反応器間の減圧ゾーンもまた高混合を有し、この反応器中に使用し得る。
窒素又は蒸気若しくは気体を、１種又はそれ以上の重縮合反応器セクションの液体全体に又はその液体中にパージすることができる。この操作の考えられる利点の１つは、ジオールの分圧の低下とそれによる重縮合速度の増加である。
ここで、本発明の更に別の実施態様である図６を参照すると、１６４に入口がある複数の平行パイプ型反応器の流通導管１６５及び１６６に分かれるエステル化反応器が示されている。平行エステル化反応器の出口は重縮合反応器へと流れる。第１端部と第２端部と間において複数の実質的に平行な流通導管１６０、１６１及び１６２に分かれる重縮合反応器が示されている。重縮合反応器を通って流れる流体は、複数の流通導管のうち１つを通って進みながら、第１端部から第２端部へと流れる。図示されるように、流通導管の少なくとも１つは更に、それと流体連通する注入ライン１６３を含み、注入ラインは、その中を流れるモノマーに添加剤を添加するように作られる。考えられる添加剤は、前に挙げたもののいずれかであることができる。
引き続き図６を参照すると、本発明の重縮合反応器は、分割ラインから複数の生成物を製造するのに使用できる。反応器は、種々の添加剤、反応体又は生成物特質（例えばインヘレント粘度（ＩＶ））の取り入れを可能にする多くの場所で分割することができる。例えば、図６において、１つのモノマー又はオリゴマーが１つのエステル化セクション１６４で製造され（２つの平行反応器１６５及び１６６で示す）、２つの異なる重縮合反応器１６０及び１６１へと供給され、２つの異なる溶融相生成物が製造される。重縮合反応は、条件、反応体、添加剤、寸法又はこれらの特徴若しくは他の特徴の組み合わせにおいて同じであることもできるし、異なることもできる。前述の通り、ライン１６３は添加ラインであり、モノマーは分割されたものとして示され、ＤＥＧのような追加反応体を１６３において添加して、１６２の１つの重縮合反応器がより高ＤＥＧ生成物のような異なる生成物を生成できる。分割の数は、２つに限られず；任意の数に分割が可能である。同様に、プラントは、一部のゾーンを空にし且つ稼働しない状態で運転でき、プラントを複数の能力で運転できる。
重縮合用パイプ型反応器の設計に戻ると、パイプの垂直高さ、パイプの直径、パイプの全長並びに入口及び出口における圧力は、生成する生成物、プラント能力及び運転条件によって広範囲に変化させることができる。当業者ならば、本明細書中の開示と共に基本的な工学的設計原理を用いてこれらのパラメーターを容易に決定できるであろう。パイプの垂直高さは典型的に重要ではなく、建物の寸法に基づくことができる。
ＨＴＭサブループ
ほとんどのポリエステルプラントは、多数のＨＴＭ（油のような熱媒体（Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｅｄｉａ））サブループを有する。これらのポンプは、メインループヘッダー温度よりも低い個々のループの温度制御を可能にする。ＨＴＭ温度を低下させると、壁温度が低下し、ポリマーの色が改良され、分解が減少し、より良好な温度制御が可能になる。
本発明においては、反応器中の最も高温のゾーン及び他のゾーンへのバルブによってヘッダー温度を制御できるので、これらのポンプは排除できる。２番目に高温のゾーンは、第１ゾーンから出るＨＴＭによって加熱する。２つのゾーンの間において、１つのコントロールバルブが戻りＨＴＭヘッダーへの流れを可能にし、次いで第２のコントロールバルブが供給ＨＴＭヘッダーからの流れを可能にする。これは、サブループポンプで得ることができるのと等しい温度制御を提供する。各逐次ゾーンも同様に温度制御される。パイプ型反応器はジャケット付きパイプであることができるので反応器全体におけるＨＴＭの圧力降下（ΔＰ）は低いので、これは全て可能になる。他方、従来の方法では、ＣＳＴＲは反応器及びジャケット付き反応器中のコイルに依存し、それは反応器全体においてＨＴＭの大きいΔＰを引き起こす。
図１４を参照すると、メインＨＴＭヘッダー中の流量は減少させるこができ、ＨＴＭの戻り温度はサブループ制御系よりも低い。熱媒体はヘッダー１７３において供給し、ヘッダー１７４において炉又は熱源に戻す。流体流に推進力を与えるために、ヘッダー１７３と１７４との間に差圧を適用する。供給ヘッダー１７３の圧力は、また、直列に配管されたゾーンの全ての付加的圧力降下を超えなければならず、更に戻りヘッダー１７４中の圧力に打ち勝たなければならない。戻りヘッダー１７４は、ヘッダーポンプに適正な有効吸い込みヘッドを提供しなければならない。熱媒体（ＨＴＭ）は温度又は流量調節バルブを介してゾーン１７２に供給する。１７２から出たＨＴＭはゾーン１７１に進む。流体の温度が高すぎるか、流量が大きすぎる場合には、ＨＴＭはヘッダー１７４に戻す。流体の温度が低すぎる場合には、ヘッダー１７３から流体を加える。バルブのサイジングによって得られるよりも高い温度が流体に必要な場合には、ヘッダー１７４に流体を除去して、ヘッダー１７３からの流体を置き換えることができる。
従って、第１の実施態様において、熱媒体制御系は、第１熱媒体流を通す第１熱媒体ヘッダー；第２熱媒体流を通す第２熱媒体ヘッダー；第１ヘッダーから第２ヘッダーに個々に熱媒体を通すことができる第１熱媒体サブループ；並びにヘッダーの選択された一方及び第１サブループと流体連通するコントロールバルブを含む。第１熱媒体流の圧力は第２熱媒体流の圧力よりも高く、コントロールバルブは、第１熱媒体流の圧力を用いるだけで第１熱媒体流の少なくとも一部を第１サブループに選択的に誘導して、第１サブループに熱媒体を通し、且つまた、そこに通す熱媒体流の温度及び圧力を制御する。系の別の態様は、第１サブループとは別個に形成され且つそれと流体連通する第２熱媒体サブループ；及び第２サブループと流体連通する第２コントロールバルブを含む。第２コントロールバルブは、第１熱媒体流の圧力を用いて、第１熱媒体流の少なくとも一部を選択的に第２サブループに誘導して、そこに通される熱媒体の温度及び圧力を制御する。
第２の実施態様において、熱媒体制御系は、第１熱媒体流を通す第１熱媒体ヘッダー；第２熱媒体流を通す第２熱媒体ヘッダー；熱媒体を第１ヘッダーから第２ヘッダーに通すことができる第１熱媒体サブループ；第１ヘッダー及び第１サブループと流体連通する第１コントロールバルブ；並びに第１サブループ及び第２ヘッダーと流体連通する第２コントロールバルブを含む。第２ヘッダー内の第２熱媒体流の圧力より高い第１ヘッダー内の第１熱媒体流の圧力とコントロールバルブの一方又は両方を用いて、第１熱媒体流の少なくとも一部を第１サブループに選択的に誘導して、前記熱媒体を第１サブループに通し、且つまた、第１サブループに通す熱媒体流の温度及び圧力を制御する。
本発明の第２の実施態様の更なる態様は、第１サブループと別個に形成され且つそれと流体連通する第２熱媒体サブループを、第２サブループと流体連通する第２コントロールバルブと共に加えることを含む。第２コントロールバルブは、第１熱媒体流の圧力を用いて第１熱媒体流の少なくとも一部を第２サブループに選択的に誘導して、そこを通る熱媒体の温度及び圧力を制御する。第２コントロールバルブは、第１サブループに通す熱媒体の温度及び圧力を低下させるのに使用する。本発明の別の態様は、第２サブループと流体連通する第３コントロールバルブを含み、第３コントロールバルブは、第１熱媒体流の圧力を用いて第１熱媒体流の少なくとも一部を第２サブループに選択的に誘導して、そこに通す熱媒体の温度及び圧力を制御する。
熱媒体制御系の更に別の態様は、第２サブループに通す熱媒体の圧力が第１サブループに通す熱媒体の圧力よりも低いものである。更に、第２サブループに通す熱媒体の温度及び圧力を増加させるのに、第２コントロールバルブを使用するものとする。従って、別の態様において、系は、密封流体連通の状態で第１サブル−プから第２サブループまで伸長する導管を含み、それによって、第１サブループに通す熱媒体は、第２サブループに通す。第２コントロールバルブは、第１サブループ及び第２サブループのそれぞれと個々に流体連通し且つ第１サブループから第２サブループに送られる熱媒体の温度及び圧力の制御に用いる。第２コントロールバルブもまた、第１サブループから第２サブループに送られる熱媒体の温度及び圧力を低下させるのに使用できる。
この系の更に別の態様は、一連の熱媒体サブループを含み、従って、後のサブループはそれぞれ、そこからの熱媒体を受ける直前のサブループと流体連通している。これは、一連の熱媒体サブループに通す熱媒体の流体圧が、後のサブループのそれぞれにおいて、直前のサブループに比べて低い態様を特徴付ける。また、この系のこの実施態様の態様は、一連の熱媒体サブループに通す熱媒体の温度が、後のサブループにおいては直前のサブループに比較して低いものである。別の態様は、一連のサブループの各熱媒体サブループが、そこに通される熱媒体の温度及び圧力を増加させるための、第１ヘッダー及び前記サブループと流体連通する第１コントロールバルブと、そこの通される熱媒体の温度及び圧力を低下させるためのサブループ及び第２ヘッダーと流体連通する第２コントロールバルブを有するものである。
熱媒体制御系の別の態様は、熱媒体循環ポンプのない状態で熱媒体が第１ヘッダーから第１サブループに送り込まれ、更にそれを通過させるもの、及びまた、熱媒体循環ポンプのない状態で熱媒体が第１サブループから第２ヘッダー中に送り込まれるものである。同様に、熱媒体が第１ヘッダーから第１サブループ中に送り込まれ、それを通過し、そして第１サブループから第２ヘッダーに送り込まれ、それらがそれぞれ熱媒体循環ポンプのない状態で行われることも、この実施態様の別の態様である。
熱媒体を熱媒体系に通す方法は、第１熱媒体流を第１熱媒体ヘッダーに通し；第２熱媒体流を第２熱媒体ヘッダーに通し；熱媒体循環ポンプのない状態で、第１ヘッダー及び第１サブループと流体連通する第１コントロールバルブを用いて第１ヘッダーから第１熱媒体サブループに熱媒体を通し；そして熱媒体循環ポンプのない状態で、第１サブループ及び第２ヘッダーと流体連通する第２コントロールバルブを用いて第１サブループから第２ヘッダー中に熱媒体を送り込むことを含む。重縮合流体は、ポンプのない状態で、パイプ型反応器の第１端部からその第２端部に送られる。
装置の最小化
必要に応じて、液体原料供給タンクの使用はポリエステルプロセスから排除できる。周知の通り、原料は、パイプライン、軌道車又はトレイラートラックを含む多くの既知の型の輸送手段によってプロセスプラントに送る。本発明では、原料が輸送時に輸送手段から直接、プラントにポンプ輸送することができる。この方法の基本原理はポンプのＮＰＳＨ曲線である。周知の通り、例えばトレイラートラックを使用する流体を輸送する場合、ＮＰＳＨは、トレイラートラック内の流体レベル及び流体からポンプへの圧力降下の関数である。圧力降下は、流体速度、流体粘度及び使用される配管配置の関数である。これに比べて、供給タンクからのヘッド圧は、液体の高さと密度の関数である。系の配管配置はいずれの場合も一定とする。液体の密度及び粘度の変化は、周囲温度が変化しても小さくなければならないが、密度及び粘度の変化が大きい場合には、それらはコリオリ質量流量計によって公知の方法で求めることができる。
従って、質量流量が流量計からわかる場合には、公知の構成のプロセス制御コンピューター（図示せず）がこのデータ入力並びに前述のような、必要とされ得る全ての追加入力を受け取ることができ、入口のポンプ圧を用いてトレイラートラック内の流体質量を計算できる。入口のポンプ圧及び流れは、トレイラートラック内の流体の質量を継続的に算出するのに使用される。機能点検の間に、トレイラートラック内の流体レベルと圧力及び流れとの関係が確認されて、コンピューター概算の不備が全て補正される。
ここで、図２１に示した流体輸送系に関して、運転プロセスを以下に記載する。第１トレイラー２６５は、ポンプステーション「Ｐ」に駐車される。トレイラーは１組のバルブ２５１，２５２，２５３、２５７、２６１及び２７６をそれぞれ開けることによってポンプ２６３に接続され且つポンプ２６３への流れが調節される。同時に、もう１組のバルブ２５８、２５９、２７２、２７４及び２７５がそれぞれ閉じられる。ポンプ２６３が作動し、トレイラー２６５にさかのぼることによってプライムされる。自動バルブ２７２を開けると、系はすでにプラント運転の準備ができている。第２トレイラー２６６もまた、ポンプステーションに駐車され、１組のバルブ２５４、２５５，２５６、２６０、２６２及び２７３をそれぞれ開けることによって第２のポンプ２６４に接続し且つポンプ２６４への流れを調節する。同時に、バルブ２５８，２５９、２７１、２７４及び２７５が閉じられる。ポンプ２６４が作動し、トレイラー２６６にさかのぼることによってプライムされる。ポンプ２６４系はすでにプラント運転の準備ができているが、待機モードのままである。
バルブ２７２を開け、プラントを作動させる。トレイラー２６５中のレベルが、そのフルレベルの１０％のような一定レベルであることが測定されたら、バルブ２７２を閉じると同時に、流体をプラントにとぎれずに供給するためにバルブ２７１を開ける。ここでは、ポンプ２６３がトレイラー２６５に戻って再循環中であり、ポンプ２６４はトレイラー２６６からプラントに供給中である。プラントは、トレイラー２６６中のレベルが、フルレベルの８５％のような一定レベルにあることが測定されるまで、プラントはトレイラー２６６から流体を消費しながら運転し続ける。これが行われたら、コンピューターがバルブ２７５を開けて、バルブ２７６を閉じる。これによって、トレイラー２６５内の流体内容物の残りをトレイラー２６６にポンプ輸送する。ポンプ２６３は低ワットで自動的に停止する。この時、プロセス制御コンピューターがバルブ２７５を閉じる。
第１トレイラー２６５は、ポンプステーションから取り外され、所望のプロセス流体が満たされた別のトレイラー２６５がポンプステーションに駐車する。ポンプ２６３がトレイラー２６５からプライムされて、このプロセスが繰り返される。次いで、トレイラートラック２６６内の流体レベルが、例えばフルレベルの１０％のような一定レベルであると測定されたら、バルブ２７１が閉じて、バルブ２７２を開ける。トレイラー２６５中の流体レベルが、例えば８５％のような一定レベルであると測定されるまで、トレイラー２６５中の流体レベルが用いられ、トレイラー２６６内の流体の残りがトレイラー２６５にポンプ輸送される。次いで、トレイラー２６６がポンプステーションから取り外され、別の満杯のトレイラーが、元のトレイラーの位置に駐車する。ポンプ２６４に新しいトレイラー２６６から供給及びプライムされ、プロセスがこのようにして続けられる。
従って、前記流体輸送系の第１の実施態様は、ポンプステーションに配置された少なくとも１つの輸送用コンテナ、及びこの少なくとも１つの輸送用コンテナと流体連通する少なくとも１つのポンプを含み、この少なくとも１つの輸送用コンテナはバルブトレインと流体連通し、バルブトレインはプロセスプラントパイプ系と流体連通する。他の場合には少なくとも１つの輸送用コンテナからの流体を受け且つ貯蔵する流体輸送供給及び貯蔵タンクのない状態において、流体は、少なくとも１つの輸送用コンテナからバルブトレインを通ってプロセスプラントパイプ系に直接、選択的にポンプ輸送する。更に、この系は、ポンプステーションに配置された第２の輸送用コンテナと第２の輸送用コンテナと流体連通する第２のポンプを含み、これらの輸送用コンテナ及びポンプのそれぞれはバルブトレインと個々に流体連通している。バルブトレインは選択的に操作可能な複数のコントロールバルブからなり且つプロセスプラントパイプ系と流体連通しており、それによって、流体は、流体輸送供給及び貯蔵タンクのない状態で、第１の輸送用コンテナ及び第２の輸送用コンテナからそれぞれバルブトレインを通ってプロセスプラントパイプ系に直接、選択的にポンプ輸送する。
この系の別の態様は、第１ポンプ及び第２ポンプに個々に且つバルブトレイン内のコントロールバルブの少なくとも１つに作動可能なように連結されるプロセス制御コンピューターと；第１輸送用コンテナ及び第２輸送用コンテナのそれぞれと個々に流体連通し且つプロセス制御コンピューターに作動可能なように連結される質量流量計を含み；前記質量流量計は、輸送用コンテナのいずれか一方からプロセス制御コンピューターにポンプ輸送される流体の流体質量流量を測定し且つ伝えるように組み立てられ且つ配列され；プロセス制御コンピューターは、輸送用コンテナの選択された一方内の流体質量を、流体質量流量及び測定された入口ポンプ圧を用いて計算する。更に、プロセス制御コンピューターは入口ポンプ圧及び流体流量流を用いて、輸送用コンテナの選択された一方内の流体の質量を継続的に測定する。
プロセス制御コンピューターは、第１自動コントロールバルブを開けてプロセスプラントの運転を開始し；第１輸送用コンテナ中の流体レベルが、プロセス制御コンピューターによって第１の所定流体レベルであることが算出されたら、第１自動コントロールバルブを閉じる。別の態様では、第２自動コントロールバルブがプロセス制御コンピューターによって同時に開き、それによって、第１ポンプが第１輸送用コンテナからの流体を第１輸送用コンテナに再循環させて戻し、且つ第２ポンプが第２輸送用コンテナからプロセスプラントに流体を供給する。その後、流体レベルがプロセス制御コンピューターによって第２の所定流体レベルであることが測定されるまで、プラントには第２輸送用コンテナからプロセス流体を供給する。その後、プロセス制御コンピューターは、第１コントロールバルブを開け、第２コントロールバルブを閉じ、それによって、第１輸送用コンテナ内の流体内容物の残りが第２輸送用コンテナにポンプ輸送する。プロセス制御コンピューターが第１コントロールバルブを閉じたら、第１輸送用コンテナは、ポンプステーションにおいて代わりの新しい輸送用コンテナと取り替えることができる。本発明の別の態様は、第２コントロールバルブを再び開け且つ第１コントロールバルブを閉じるプロセス制御コンピューターを含み、それによってプラントには第２輸送用コンテナからのプロセス流体を供給する。
従って、本発明の記載された方法は、第１ポンプと流体連通する第１輸送用コンテナをポンプステーションに配置し；第２ポンプと流体連通する第２輸送用コンテナを前記ポンプステーションに配置し；そして各輸送用コンテナのそれぞれからの流体を、バルブトレイン中に及びプロセスプラントパイプ系に直接、選択的にポンプ輸送する態様を含む。この方法は、第１ポンプ及び第２ポンプに個々に及びバルブトレイン内のコントロールバルブの少なくとも１つにプロセス制御コンピューターを作動可能なように連結し；そして第１輸送用コンテナ及び第２輸送用コンテナのそれぞれと個々に流体連通し且つプロセス制御コンピューターに作動可能なように連結された質量流量計を用いて、第１ポンプ及び第２ポンプによってそれらから送られる流体流をそれぞれ測定する態様を含む。このプロセス制御コンピューターは、流体質量流量及び測定された入口ポンプ圧を用いて輸送用コンテナの選択された１つの内部の流体質量を計算し、且つまた、入口ポンプ圧及びその流体流量の流れを用いて、輸送用コンテナの選択された１つの内部の流体の質量を継続的に算出する。プロセス制御コンピューターは、輸送用コンテナの選択された１つの内部の流体の質量の測定に反応して、第１自動コントロールバルブを開け、プロセスプラントの運転を開始する。
この方法の別の態様はまた、プロセス制御コンピューターが、第１輸送用コンテナ内の流体レベルがプロセス制御コンピューターによって第１の所定流体レベルであることが測定されたら、第１自動コントロールバルブを閉じ、それよって第１ポンプが第１輸送用コンテナ中に流体を再循環して戻し；それと同時に第２自動コントロールバルブを開け、それによって第２ポンプが第２輸送用コンテナからプロセスプラントに流体を供給し；流体レベルがプロセス制御コンピューターによって第２の所定流体レベルであることが算出されるまで、第２輸送用コンテナからプロセスプラントにプロセス流体を供給し；プロセス制御コンピューターが、第２コントロールバルブを開け且つ第２コントロールバルブを閉め、それによって第１輸送用コンテナ内の流体内容物の残りが第２輸送コンテナ中にポンプ輸送され；プロセス制御コンピューターが、第１コントロールバルブを閉め且つポンプステーションにおいて第１輸送用コンテナを新しい輸送用コンテナと交換し；次いで、第１輸送用コンテナから第２輸送用コンテナに流体の残りを移し；その後、第１流体輸送用コンテナを取り替えながら、第２輸送用コンテナからプロセスプラントにプロセス流体をし続けることを含む。
周知の通り、典型的なポリエステル加工設備には、３つの異なる蒸留カラム：水カラム、ストリッパーカラム及びＭＧＭカラム（混合グリコール及びモノマーカラム又はエチレングリコール凝縮液カラム）が存在する。エステル化反応器からの蒸気は水カラムに送られる。そこで、エチレングリコールから水を分離する。低沸点溶剤（水を含む）は、カラムの上部で除去し、ストリッパーカラムに送る。他方、エチレングリコール及び他の高沸点溶剤は、カラムの底部で除去し、ペーストタンク、反応器に送り戻され、他のユーザーに向けられ、また、ここに記載されるように、再循環ループに戻されることができる。
ストリッパーカラムは、廃水処理施設に送ることができないパラジオキサンをストリッパーカラムの上部で分離し、そのパラジオキサンを水の共沸混合物と合し、次いでそれが他の低沸点成分と共に炉又は酸化装置に送る。ストリッパーカラムの底部からの流体は、廃水処理施設に送る。本発明の一実施態様においては、水カラムは、低沸点溶剤をストリッパーカラムではなく、炉に送ることによって維持し、ストリッパーカラムは排除することができる。この場合には、水カラムは、低沸点溶剤をストリッパーカラムに送るのではなく、炉にガス抜きされる。ＭＧＭカラムも炉にガス抜きされる。
また、従来型のポリエステル加工設備においては、有機廃棄物とプロセスから生じる液圧負荷（水流）を処理するには廃水処理施設が必要であることが知られている。本発明の前述の一態様においては、有機廃棄物は炉にガス抜きされ、そこで焼却される。本発明の別の態様においては、ここで詳細に記載するように、ポリエステル形成プロセスから多くのユニットをなくし且つプラントを一体化し、それによってよりコンパクトなプラントを作ることよって、プロセスプラント全体に屋根を置くことができ、その結果、雨水はもはやプロセス装置及び／又は溢れた全てのプロセス流体と接触することがないので、廃水処理施設に液圧負荷を送らなくてよい。従って、本発明の更に別の態様においては、炉に送ることによる有機廃棄物の除去、及び設備サイズの縮小と設備上への屋根の設置とを組合せることによってプラントを一体化することによる液圧負荷又は廃水の排除が、他の方法ではポリエステル加工プラントの整備に必要とされる廃水処理施設の必要をなくす。
プラントからの環境放出は、プロセス（即ち、蒸留カラム、スクラバー、吸着装置、真空ポンプなど）の全てのガス抜き及び加圧ベントヘッダーへのタンクベントによって減少させることができる。ベントヘッダーは、ＨＴＭ炉に流れ、焼却処分される。従って、このようなベント全てがこのヘッダーに接続される場合には、プラントからの未酸化排気ガスは９９％超減少されるであろう（典型的には、酸化排気ガスは、二酸化炭素呼び水である）。更に、このプロセスにはストリッパーカラムの必要がない。
本発明の更に別の態様では、従来の方法において使用されるベース容積よりも各蒸留カラムのベース部分の容積を増加させることによって、蒸留カラムに出入りする生成物のタンクを排除できる。これによって、流体収容領域の量及びこのような貯蔵タンク全てに関連するコストが減少される。ベースの高さ又は直径を増すと、蒸留カラムの容積を増加させることができる。カラムには追加の機器が必要ない。本発明の一態様において、水カラムのベースは、従来型の水カラムのベースよりも直径又は高さが少なくとも４０％大きい。この態様において、全高は少なくとも約３％増加する。別の態様において、ベースは直径又は高さが少なくとも５０％増加される。
前述のように、廃水処理施設はプラントの一体化によって排除できる。これは特に、環境排出の排除及び前記貯蔵タンクの廃止によって可能になる。更に、プラントは、全てのブロセス・ビルディング、トレイラーポンプ／アンローディングステーション、ＨＴＭ炉、及び／又はＣＯＤの可能性がある他の全ての領域に屋根を設けて組み立てられる。ペレタイザー及び冷却塔からの廃水は、他の全ての廃水流から分離して、プラントの排水口に回す。前記の屋根領域全体からの水を含む全ての雨水もプラントの排水口に回す。プロセスプラントとＨＴＭ炉との間には溝、好ましくは二重壁の溝が造られる。これは好ましくはふた付きの溝である。残りの全ての汚染廃水は、溝に入る。溝内部の回収された廃水は全て、溝からＨＴＭ炉にポンプ輸送され、そこで廃水が焼却される。水の他の供給源全てが限られる場合には、廃水処理プラントの資本コスト及び運転コストの削減によって熱使用コストが相殺される。
また、プラントの配置が適切に設計される場合には、溶融相設備用のペレット又はチップには搬送系が１つだけ必要である。最終反応器の出口は、カッターによって造ることができるペレットがカッターの下方に配置された分析ビン中に重力によって落下できる充分な高さを有する。一実施態様において、分析ビンは排除される。ペレットは配合用サイロの上部に搬送され、配合用サイロの底部は包装用ビンの上方に配置される。包装用ビンの底部の位置及び高さは、包装用ビンの内容物を重力によってシーバルク（Ｓｅａ ｂｕｌｋｓ）、トラック又は貨車に供給するのに充分な高さである。包装用ビンはまた、サイロから包装用装置に直接供給を行うことによって排除できる。バルクバッグ、箱、ドラム缶及び大形袋に包装される単位を、包装用ビンの下の充分に近い位置に配置することによって、それらもまた、重量によって充填することができる。搬送系の縮小は、装置、ユーティリティーコストを減少させ、製品品質を向上させると共に、ペレットの溶融及びストリンギングのための機構を排除する。
本発明の更に別の態様において、プラント中の給水系統は、安全シャワー、冷却塔、カッター水及びＨＴＭポンプ冷却器を組合せることによって最小化できる。
典型的に、プラントの安全シャワー系は自給式である。これには、水道供給源からレベル制御系が提供される。これはまた、停電の場合の加圧系及び予備の加圧ガスを有する。冷却塔は、蒸発による水の損失のため及び高沸点成分の濃縮又は沈澱を防ぐためのブローダウン（パージ）のための水位保持に使用される給水を有する。冷却塔系は、水のｐＨ、硬度、生物の増殖などを目標値に保つ化学薬品添加系を有する。カッター給水系はカッターに水を供給する（ペレットを作る）。高温のポリマーストランドとの接触時に水が蒸発するので、カッター給水系には補給水が必要となる。この系は通常はパージを行わず、不純物は一般にペレット上に残るが、これは問題を引き起こすおそれがある。カッター系はまた、化学薬品添加系を有する。ＨＴＭポンプは、圧力降下の大きい冷却器を有する。標準型の冷却塔ヘッダーは、ＨＴＭポンプ上の圧力降下の大きい冷却器を通過するのに充分な圧力を供給しない。
これらの問題に対処するためには、典型的に４つの選択肢がある。
１）ワンススルー冷却として供給水を用いる；
２）資本コスト及びポンプ輸送コストを増加させるが、冷却塔水ヘッダーの圧力を増加させる：
３）資本コスト及びポンプ輸送コストを増加させるが、別の高圧冷却塔ヘッダーを造る；
４）資本コストを増し且つ被保証人を失うが、ポンプ用に圧力降下の少ない冷却器を購入する。
これらの系を一体化すれば、資本コスト及び運転コストを削減できるであろう。ＨＴＭ系の一体化及び全てのサブループポンプの廃止によって、メインループのＨＴＭポンプのみが残される。これらのＨＴＭポンプに必要な冷却水流は、必要とされる冷却塔補給水よりもわずかに少ない（過剰な水も許容され得る）。カッター給水系は、カッターに入るためのより高い水圧を有し、その圧力は、ＨＴＭポンプ冷却器と共に使用するのに充分に高いものである。しかし、ＨＴＭポンプを通過後、ＨＴＭの漏れは生成物を汚染されるであろうから、水はカッター系に戻ってはいけない。従って、ＨＴＭポンプからのこの水は冷却塔に回されなくてはならない。冷却塔の化学薬品をカッター給水系に添加したら、カッター給水系が保護され、化学薬品添加系の１つが廃止され、更にこのパージによって冷却塔に化学薬品が供給されるであろう。カッター給水系におけるパージは不利ではなく、有益であり得るであろう。カッター給水系からＨＴＭポンプ冷却器、次いで冷却塔を経て水をポンプ輸送することにより、ＨＴＭポンプに必要な追加冷却系を配置し、化学処理系を排除し、そして３つの用途全てに必要な水が提供される。水は更にカッター給水系及び安全シャワーに供給されなければならないであろう。
安全シャワー系は、水がよどむのを防ぐために週に１回パージする必要がある。これより頻繁なパージも有益であり、自動パージはコストを削減する。安全シャワータンクを高くする場合には、タンクのための加圧系及び予備の加圧系は必要ない。水が安全シャワータンクに入り且つタンクの上部からオーバーフローする場合には、タンクは満タンの状態が続き、レベル系は必要ない。カッター給水系用のレベルコントロールバルブが、安全シャワータンクに供給を行うラインにあり且つ安全シャワータンクがカッター水タンク中にオーバーフローする場合には、安全シャワーが連続的にパージされながら、カッター水及び冷却塔給水系の両者に関して水が補給量で流れるであろう。この配置は、安全シャワー系に関する全ての労力及び機器が排除するであろう。
前記問題に対処し且つプラント作業者の要求を満足させる、本発明の新規一体化プラント配水系が図２２に示される。ここで図２２を参照すると、安全シャワー用水貯蔵タンク２９０には、現場から離れた水道供給源（図示せず）のような適当な水源「Ｗ」から清浄で新鮮な水が供給される。安全シャワータンクは、プラント安全シャワー及び洗眼器（図示せず）に必要な全ての水を供給し、且つまた、第１パイプライン２９１を経て、独立したカッター／ペレタイザー水タンク２９４の一部として設けられる濾過器及び水貯蔵タンクアセンブリ２９４まで水を供給する。配水ループ中に導入された後、水は濾過器及び水貯蔵タンクアセンブリ２９４中に入って通り抜ける。ここから、濾過された冷たい水が、適当なポンプ２９５によってペレタイザー配水ループを通り、次いでポンプを通過した後に、下流の熱交換器２９６に通されて、水を冷却する。濾過器２９８を、ポンプの下流のペレタイザー配水ループ中に配置して、そこに同伴されるであろう全ての汚れ及び／又は小粒子を除去する。下流の化学薬品添加ステーション２９９は、ペレタイザー配水ループ中の水が、実施されるプロセスに必要とされ、且つまた、場所又は系に供給される水の水特性のためのプロセスに必要な、制御された有機体増殖、水硬度、水溶解度及び腐食性基準の範囲内に保たれるようにペレタイザー配水ループの一部として設けられる。ペレタイザー配水ループの最後の成分は、カッター／ペレタイザーステーション３００であり、その機能については後述する。
プラントからの溶融ポリマーは、ポリマー供給ライン３１６を経て、カッター／ペレタイザーステーション３００においてポリマー押出ダイヘッド３１７に供給し、ダイヘッドは公知の方法で複数の溶融ポリマーストランド３１８を押出する。溶融ポリマーストランドは、溶融ポリマーストランドをペレット化及び／又は切断するためのカッター／ペレタイザーステーション３００中で、ペレタイザー配水ループを通して供給された冷たい濾過水によって冷却される。その後、ここで加熱された「汚れた」水は、濾過及び水貯蔵タンクアセンブリに送られて、カッター／ペレタイザーステーションにおける蒸発によって失われる水のための、安全シャワー水貯蔵タンクから添加される補給水（ポンプ３０３へのパージにも使用される）によって冷却される。フィルター及び水貯蔵タンクアセンブリに送られた水は次に、前述のようにペレタイザー配水分ループを経て再利用のために戻される。
別個の給水ライン３０２がペレタイザー配水ループから送り込まれ、冷却塔３０４に水を送るのに使用される下流のポンプ３０３まで伸長する。冷却塔には、冷却塔アセンブリの一部として形成された集水桝３０７中に収容される水の水位を維持するのに使用する液位コントロール３０６を設ける。液位コントロール３０６は、充分な量の水がポンプ３０３に最低限必要な冷却流に絶えず供給されることを保証する最小の流れ設定を有する。冷却塔は、そこを通ってる水を冷却し、水は集水桝から冷却塔水供給ロープ３０８を経て送られる。
冷却塔水供給ループを通る水の予想される用途には、ここでは「廃水」である水を冷却塔水供給ループに戻すことができる、所望の任意の数の下流冷却水ユーザー３１１を含む。下流では使用されない全ての水を水冷却塔中に戻して通し、必要に応じて集水桝／溜め３０７内の失われた水を補うために、レベルコントロールバルブ３０６がペレタイザー配水ループから水を引き込む。
下流のユーザーから冷却塔水供給ループ中に戻される廃水は、冷却塔３０４中に戻して通し、その中で蒸発させる。このように、水の蒸発が固形分を濃縮し、且つ／又は冷却塔水供給ループを通る水流内に汚染をもたらすので、水は必要に応じて、コントローラー３１４によって水パージライン３１２を経てループから排水口（図示せず）にパージされる。ポンプ３１０は、ありとあらゆるユーザーに、冷却水をそれに通すのに使用される力を供給する。
安全シャワー水貯蔵タンク２９０は、水レベルコントロール３１５によって制御される。この装置は、タンク２９０内の水位を適当な水位に保持する。安全シャワー水貯蔵タンク２９０からの過剰の水は、ここから給水ライン２９１を経てペレタイザー配水ループ２９２の濾過器及び水貯蔵タンクアセンブリ２９４に送られ、そこで水が前述のようにして処理される。ペレタイザー配水ループ２９２及び冷却塔水ループ３０８に供給される水は全て、前述のような適当な水供給源Ｗ（飲料水）から供給される。これは、下流のユーザー３１１によって並びにカッター／ペレタイザーステーション３００及び冷却塔３０４中の水の蒸発によって失われた全ての水のために各系に添加される全ての水を含む。
従って、本発明の一体型プラント配水系は、第１の実施態様において、水源と流体連通し且つ水源から水が供給される安全シャワー水貯蔵タンク；安全シャワー水貯蔵タンクと流体連通し且つ安全シャワー水貯蔵タンクから水が供給される第１配水ループ；第１配水ループと流体連通する第２配水ループ；及び第２配水ループに水を供給するために、第１配水ループから選択的に水を引き出すための１つ又は複数のコントロールバルブを含む。この系の態様は、別個の安全シャワー及び洗眼系と流体連通する安全シャワー水貯蔵タンク；安全シャワー水貯蔵タンクから第１水分配ループまで密封流体連通した状態で伸長する水パイプラインを含む。安全シャワー水貯蔵タンクから水がオーバーフローして第１水分配ループに回されるので、第１配水ループには安全シャワー水貯蔵タンクからの水が供給される。第１配水ループは、溶融されたプラスチックポリマーのペレット化に使用されるペレット化ステーションに水を供給するように組み立てられ且つ配列されたペレタイザー水ループ；濾過器及び水貯蔵タンク；水貯蔵タンクから第１配水ループを経て水をポンプ輸送するように組み立てられ且つ配列されたポンプ；熱交換器；濾過器；並びに化学薬品添加ステーションを含む。熱交換器をポンプの下流に配置し、濾過器を熱交換器の下流に配置し、化学薬品添加ステーションを濾過器の下流に配置し、ペレット化ステーションを化学薬品添加ステーションの下流に配置し、そして濾過器及び水貯蔵タンクがペレット化ステーションの下流に配置する。
一体型プラント配水系の別の態様は、濾過器及び水貯蔵タンクと流体連通する水位コントロール、並びに水位コントロール及び安全シャワー水貯蔵タンクのぞれぞれと流体連通する、それらの中間にあるコントロールバルブを含む。水位コントロールは、水源から直接、濾過器及び水貯蔵タンクに選択的に補給水を添加するように組み立て且つ配列する。水位コントロールはまた、濾過器及び水貯蔵タンクへの水の供給を選択的に制御して所定の水位に保持するように組み立て且つ配列する。
第２配水ループは、冷却塔を含む冷却塔水ループ；冷却塔から第２配水ループを経て水をポンプ輸送するように組み立てられ且つ配列されたポンプ；及び少なくとも一人の冷却塔水ユーザーを含む。冷却塔は、そこを通る水を回収するために冷却塔の一部として形成された集水桝を更に含む。冷却塔水ループのポンプは、集水桝の下流に配置され、少なくとも一人の冷却塔水ユーザーが、ポンプの下流であって冷却塔の上流に配置される。第２配水ループは更に、それと流体連通するパージライン及び第２配水ループからの水を選択的に通すための、パージラインと流体連通するコントロールバルブを含む。第２水パイプラインは、第１配水ループから第２配水ループまで密封流体連通した状態で伸長して、第２配水ループに水を供給する。
第１配水ループから第２配水ループまで水を選択的に引く手段の一態様は、第１配水ループから第２配水ループまで水を引くように構成された、第２水パイプラインと流体連通する第２ポンプを含む。水を選択的に引くための手段の別の態様は、冷却塔の集水桝と流体連通する水位コントロール及び第２ポンプ及び冷却塔の集水桝のそれぞれと流体連通する、それらの中間にあるコントロールバルブである。冷却塔の集水桝のための水位コントロールは、第２水パイプラインから冷却塔集水桝に選択的に補給水を添加するように組み立て且つ配列し、且つまた、充分な量の水が第２ポンプに最低限必要な冷却流に絶えず供給することを保証する最小の水流設定がなされるように組み立て且つ配列する。
従って、本発明の別の態様は、一体型プラント配水系を通して水を分配する方法である。この方法の態様は、安全シャワー水貯蔵タンクに水を供給し、安全シャワー水貯蔵タンクから第１配水ループに水を送り、そして第１配水ループから第２配水ループまで選択的に水を送ることを含む。この方法は、水源から直接、第１配水ループに選択的に水を添加し；第１配水ループ中の水を溶融ポリマーペレット化ステーションに通し；第２配水ループ中の水を水冷却塔に通し；第２配水ループから、第２ループと密封流体連通する水パージを経て選択的に水を送り；そして第１配水ループから、第２配水ループの一部を形成する冷却塔集水桝中に選択的に水を送る更なる態様を特徴づける。
前記プロセス／プロセスプラント用の一体型真空系の好ましい一実施態様を図２３に示す。図示された一体型真空系を用いることよって、ＥＧジェットの数を減少させることができ、冷却給水系は、場合によっては排除されないとしても最小限に抑えられ、最後の重縮合反応器中の２つの真空段階を得るのに必要な成分の数も最小限に抑えられる。
図１７Ａ及び１７Ｂにそれぞれ示すように、重縮合は通常、３つの真空段階を有する。ここで、本発明の独特の設計が、これらの最後の２つの真空段階、即ち、中圧真空段階及び低圧真空段階を一体化する。第３の真空段階の圧力は高すぎ、他の方法ではＥＧ蒸気ジェットに、運転にとって適切な差圧を持たせることができないであろうから、第３の真空段階は一体化させることができない。蒸気ライン中へのバルブの設置は、プラギングの問題を生じ、確実な解決法ではない。それにもかかわらず、２つの真空段階は効果的に連結することができる。
ここで図２３を参照すると、適当な且つ他の点では簡単な真空ポンプ３２０が、ＥＧ及び他の凝縮可能物質のような成分を凝縮させるのに使用される中間凝縮器３２１上で真空を引く。第１のＥＧ蒸気ジェット３２２が、スプレー凝縮器３２４と中間凝縮器との間に設置される。この蒸気ジェットは通常、６〜８の圧縮比を有する。中間凝縮器の排出液は、浸漬容器とも称する液体シール容器３２５に回す。真空ポンプからの排出物はまた、スプレー凝縮器からの排出液と同様に、このシール容器に、又は任意の他の型の所望の容器に回すことができる。浸漬容器からの液体は次に、濾過器３２６、冷却器３２８を経てポンプ輸送し、（１）中間凝縮器３２１又はスプレー凝縮器３２４に戻されるか、あるいは（ｂ）３３１においてこの系から、例えば、水カラム（図示せず）に排出される。処理される生成物によっては、周知の通り、真空を制御するために、また、低沸点成分及び中間沸点成分の蓄積を制御するために、系の温度を上昇又は低下されるべきである。
本発明の一体型真空系の真空ポンプは、図示するように、重縮合中圧真空段階又はゾーンＰ２からライン２４４を経てスプレー凝縮器の上部又は上部領域中に真空を引く。最終重縮合反応器の上部からのこの中圧真空／蒸気流は、凝縮器の上部ゾーン内の液体冷却ノズル（図示せず）の下方でスプレー凝縮器に接続する。図示されるように、スプレー凝縮器から第１ＥＧジェットまで伸長する真空接続はスプレー凝縮器の上部にもあり、それは、ＥＧジェットまで進む前に重縮合蒸気を凝縮させる。これは、ジェットの能力を向上させる望ましい効果を有する。
最終重縮合反応器の重縮合低圧真空段階又はゾーンＰ３は、ライン２４５によって第２のＥＧジェット３３０に接続し、そこからスプレー凝縮器の底部又は底部領域に伸長する。従って、この第２ＥＧジェットからの蒸気は、その底部液体冷却ノズル（図示せず）より下の点でスプレー凝縮器３２４に入る。これによって、重縮合反応器の上部の真空を他の方法で弱めたり減少させることなく、第２のＥＧジェットからの重縮合蒸気及び最終反応器の底部からの重縮合低圧真空が凝縮される。
引き続いて図２３を参照すると、本発明の一体型真空系は、また、真空ポンプ３２０を用いて、重縮合高圧真空段階又はゾーンＰ１を通して真空を引くのに必要な成分を含む。従って、高圧真空ゾーンは、真空ライン２４３を経て凝縮器３３５中に配管される。高圧段階からの蒸気は、公知の方法で凝縮器３３５中で冷却する。凝縮器内に回収される液体／液体凝縮物は、凝縮器と流体連通する第２シール容器３３６中に送る。
この第２シール容器は、そこから液体／液体凝縮物を引き且つ下流の濾過器３３９に通すポンプ３３７と流体連通する。凝縮物を下流の濾過器３３９に通す。その後、液体は、濾過器と流体連通する冷却装置３４０内で冷却し、液体は再利用のために凝縮器３３５に戻すか、又は必要に応じて、プラント内の他のユーザーに送る。真空ライン３３４は、凝縮器３３５の上部から伸長し、コントロールバルブ３４３を経て真空ポンプ３２０と流体連通する。
従って、この設計は、１つのＥＧジェット系統、１つのスプレー凝縮器及びポンプ輸送系を排除し、１系統当たり総ＥＧジェットを３個ではなく２個しか有さない。中圧真空ゾーン及び低圧真空ゾーン用のシールレグの全てを同一シール容器に連結することによって、シール容器の数は半分未満に削減された。例えばデュアルシステムが５個のシールタンクを有するのに対し、シングルシステムは通常３つのシールタンクを有する。従って、この構成は、不要な装置、機器を排除すると共に、より大きい真空系を運転するのに他の方法では必要とされるエネルギー消費を削減する。
従って、前述のように、本発明の一体型真空系は、重縮合反応器の中圧真空ゾーン及び低圧真空ゾーンのそれぞれと個々に流体連通するスプレー凝縮器；スプレー凝縮器と流体連通する中間凝縮器；並びに中間凝縮器と流体連通する真空ポンプを含む。この系の別の態様は、スプレー凝縮器、中間凝縮器及び真空ポンプのそれぞれと個々に流体連通するシール容器；並びにスプレー凝縮器及び中間凝縮器のから個々に液体を回収し、濾過し、冷却し且つスプレー凝縮器及び中間凝縮器のそれぞれからスプレー凝縮器及び中間凝縮器に個々に液体を分配するように組み立てられ且つ配列された液体分配系を含む。他の態様は、真空ポンプから液体を回収するように組み立てられ且つ配列された液体分配系；スプレー凝縮器及び中間凝縮器のそれぞれから個々に液体を回収するように組み立てられ且つ配列された単一シール容器から成る液体分配系；並びに必要に応じて、冷却液を他のユーザーに選択的に送るように組み立てられ且つ配列された、液体分配系と流体連通するコントロールバルブを含む。
この系の更に他の態様は、スプレー凝縮器の底部に入る低圧真空ゾーンからの流体；スプレー凝縮器の間隔をあけられた上部に入る中圧真空ゾーンからの流体；重縮合反応器の高圧真空ゾーンと流体連通し且つ真空ポンプとも流体連通する第２スプレー凝縮器；第２スプレー凝縮器及び真空ポンプのそれぞれと流体連通する、それらの中間に配置されたコントロールバルブ；並びに第２スプレー凝縮器から少なくも第２スプレー凝縮器に送られる液体を回収し、濾過し、冷却し及び分配するように組み立てられ且つ配列された第２液体分配系を含む。
本発明の一体型真空系の更に別の態様は、重縮合反応器の中圧真空ゾーン及び低圧真空ゾーンのそれぞれと個々に流体連通するスプレー凝縮器；スプレー凝縮器と流体連通する第１ＥＧジェット；第１ＥＧジェットと流体連通する中間凝縮器；中間凝縮器と流体連通する真空ポンプ；並びに低圧真空ゾーン及びスプレー凝縮器と個々に流体連通する第２ＥＧジェットを含む。本発明のこの実施態様の別の態様は、スプレー凝縮器の底部に入る低圧真空ゾーンからの流体、及びスプレー凝縮器の間隔を開けられた上部に入る中圧真空ゾーンからの流体；スプレー凝縮器の上部から伸長する第１ＥＧジェット；低圧真空ゾーン及びスプレー凝縮器の底部と流体連通する第２ＥＧジェット；並びにスプレー凝縮器、中間凝縮器及び真空ポンプと個々に流体連通し、且つ液体及び液体凝縮物を回収するように組み立てられ且つ配列されたシール容器を含む。更に多くの態様が、回収された液体をポンプ輸送するためのシール容器と流体連通するポンプ；ポンプと流体連通する濾過器；濾過器と流体連通し、且つ中を通る液体を冷却するように組み立てられ且つ配列された冷却装置（冷却装置はスプレー凝縮器及び中間凝縮器のそれぞれと個々に流体連通し、冷却装置によって冷却された液体はスプレー凝縮器及び中間凝縮器にそれぞれ送られる）；必要に応じて、冷却された液体を他のユーザーに選択的に送るように組み立てられ且つ配列された、冷却装置と流体連通するコントロールバルブ；スプレー凝縮器、中間凝縮器及び真空ポンプからの液体及び液体凝縮物をそれぞれ回収、濾過及び冷却し且つスプレー凝縮器及び中間凝縮器にそれぞれ冷却された液体を再分配するように組み立てられ且つ配列された液体回収及び冷却系を含む。従って、最終重縮合反応器からの液体回収方法は、前記反応器の少なくとも中圧重縮合真空ゾーン及び低圧重縮合真空ゾーンから、中圧真空ゾーン及び低圧真空ゾーンのそれぞれと個々に密封流体連通する単一スプレー凝縮器中に流体を送り；そして中間凝縮器と流体連通する真空ポンプを用いて、スプレー凝縮器と流体連通する中間凝縮器を通して流体を引くことを含む。この方法の別の態様は、低圧重縮合真空ゾーンからの流体をスプレー凝縮器の底部に送り且つ中圧重縮合真空ゾーンの流体をスプレー凝縮器の間隔を開けられた上部に送り；スプレー凝縮器の上部から中間凝縮器に流体を送り；スプレー凝縮器の上部から、スプレー凝縮器及び中間凝縮器と流体連通する第１ＥＧジェットを通して液体を送り；低圧重縮合真空ゾーンから、低圧重縮合真空ゾーン及びスプレー凝縮器と個々に流体連通する第２ＥＧジェットを通して流体を送り；スプレー凝縮器及び中間凝縮器から、スプレー凝縮器及び中間凝縮器のそれぞれと流体連通するシール容器中に液体及び液体凝縮物を回収し；シール容器中に回収された液体を濾過及び冷却し且つ冷却された液体をスプレー凝縮器及び中間凝縮器に個々に戻し；所望ならば、他の場所で使用するために、冷却された液体の少なくとも一部を、それと流体連通する少なくとも１つのコントロールバルブに選択的に通し；そして高圧真空ゾーンから、真空ポンプと密封流体連通する第２スプレー凝縮器中に流体を送ることを含む。
吸着系
一部の実施態様においては、蒸留カラムを吸着装置に代えるのが望ましい場合がある。吸着装置は、脱着に高温の不活性ガスを用いることができる。不活性ガスは、存在する条件下で反応体と反応しない任意の気体である。高温ガスの脱着によって、極めて低濃度の水を含むグリコールが生成され、それはエステル交換又はエステル化の転化率を向上させるであろう。一態様においては、少なくとも1種の反応体がジオール化合物であり、ジオール化合物の少なくとも一部が、蒸気、液体又は蒸気及び液体の両方としてプロセスから除去され、吸着系に暴露されて、ジオール化合物が選択的に回収される。
図１９に示すように、このプロセスからの流体は第１吸着装置１８２に供給する。第１吸着装置１８２に送られたプロセス流体は典型的に蒸気、液体又はそれらの混合物を含む。このプロセス流体は通常、エステル化プロセスからの蒸気流に由来し、液体は重縮合、及びポンプパージ、ポンプシール、真空ポンプ、蒸発器パージ、インターコンデンサー（ｉｎｔｅｒｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）などのような他の流れに由来する。プロセス流体流は、回収に望ましい成分が床を押しのけて通るまで、第２吸着装置に進み続ける。吸着装置から出る前記プロセス蒸気流体は全て、ライン１８４を経て焼却用のＨＴＭ炉に送られる。この段階で、床は飽和される。
吸着を用いることによって、カラム、装置、タンク、撹拌機、ポンプなどが減り、一実施態様においてはそれらは、少数の簡単な大形パイプ又はタンク、圧縮機及び２つの熱交換器に代えられる。吸着は、典型的に生成物除去速度に等しい還流速度を有する蒸留カラムのように還流を必要としないので、エネルギーを節約する。蒸留より優れた吸着の別の利点は、ジオールの純度がより高いため、生成物中の副生成物が少なく、例えば、ＤＥＧが減少し、着色が少ないことにある。また、エステル交換又はエステル化反応器中において副生成物が、例えば、エステル化反応器において水が減少する。水は反応器に重要な影響を与える可能性があるので、エステル化反応器は小型化できる。
プロセス流体は吸着装置の床１８１に流れ１８９として入り、流れ１９０中に出て行く。流れ１９０は、連続監視装置（例えば、ＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ）：ただし、経験と共に単一の波長が適当になるであろう。また、経験後にはタイマーによるスイッチングをすることができるであろう。また、監視はマニュアル・グラブサンプルを用いて実施できる）を有する。この装置は、保存すべき成分が床から出ようとする時期を示す。所望の成分が出るまで、他の成分は全て、流れ１９０を経て流れ１８４に送られる。流れ１８４は、熱媒体炉、熱酸化装置、触媒酸化装置などのような熱破壊装置へと進む。床１８１に装填され且つ所望の成分が流れ１９０から出始めたら、プロセス流体は次の吸着床に送られる。
同じ図面を用いるために、ここでは床１８１は、反応器から流れ１８９を経て装填されつつある、部分的に装填された床として示されている。床１８２は、前パラグラフに記載された、完全に装填された床である。床１８３は、完全に脱着された床である。床１８１は、第１パラグラフに記載されたように装填されつつある。床１８２は、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどのような不活性ガスの高温流を有する。このような高温ガスは、流れを加熱している熱交換器１８８から来る流れ１９１を経て床に供給される。スチーム、電気、高温気体又は蒸気、熱媒体のような高温液体などのような、任意の都合良い熱源を使用できる。熱は凝縮器流１８７、１９１、１９２、１９３と流れ１９９との間で交換することもできる。都合良い空気対空気熱交換器及び固体床交換器を使用できる。不活性ガス流の推進力は圧縮機又は送風機１８６に由来するが、不活性補給流１９７と共にエダクター装置も使用できる。成分１８６の入口の圧力は、不活性流１９７及び再循環流１９５の添加によって維持される。
床１８２に入る高温不活性ガスは、床から成分を脱着する。あるいは、スチーム又は他の凝集可能な高温蒸気も使用できるが、これは、出て行く流れの純度を低下させ、且つまた、流れのための別の分離装置を必要とする。当業者ならば、流れ１９１の流量及び温度を制御して、床１８２を正確に脱着させ流ことによって、脱着された成分が高純度の離散パルスに分離されることがわかるであろう。流れ１９２中のこれらのパルスは、流れ１９０に使用される同様な装置によって監視される。望ましくない成分が床１８２から流れ１９２中に除去されたら、三方弁又は複数の二方弁を切り替え、流れ１９２を流れ１９８、流れ１８４を経て熱酸化装置に送る。あるいは、流れ１９２は冷却されていない凝縮器１８５を通過して、熱酸化のために流れ１８４に進むことができる。所望の成分が床１８２から流れ１９２中に除去されたら、バルブを切り替え、流れ１９２が流れ１９９に進み、凝縮器１８５中に入る。凝縮器１８５は、空気、冷水、冷却ガスを用いて、膨張冷却によって、又は他の適当な手段によって冷却することができる。冷却された流れ１９９は、飽和温度未満に低下し、所望の成分が流れから液体として凝縮する。流れ１８７中の液体は、その生成物に適当な貯蔵容器に誘導される。流れ１９２が望ましくない成分を再び含むようになったら再び、バルブを切り替えて、流れ１９２を熱酸化装置に送る。望ましい成分と望ましくない成分との間のこの切り替えプロセスは、床１８２が完全に脱着されるまで続く。床１８２は次に待機状態に入る。
流れ１９３中の凝縮器１８５からの気体は、回収すべき所望の成分を含むが、凝縮器１８５の飽和温度以下である。従って、流れ１９３は、完全に脱着された床１８３に送る。床１８３は所望の成分を吸着し、流れ１９３を清浄にする。流れ１９３は床１８３から流れ１９４として出る。流れ１９４は流れ１９５として送風機又は圧縮機１８６に向けられる。流れ１９７は、圧縮機１８６の入口圧を一定に保持するために補給不活性ガスを加える。
床１８１が飽和され且つ床１８２が既に脱着され終わったら、床の機能が循環される。床１８１がこの循環において床１８２の代わりをし、床１８２が床１８３の代わりをし、床１８３が床１８１の代わりをする。第２相の間に、床１８１が脱着され、床１８２は凝縮器１８５から所望の成分を捕らえるであろう。床１８３は反応器蒸気で飽和されるであろう。床１８１が脱着され且つ床１８３が飽和されたら、次の相が始まる。
系の大きさ及び生成される生成物に基づき、更なる付加拡張機能が必要な場合がある。各機能について、複数の吸着床並びに複数の冷却器、圧縮機、加熱装置及び熱交換器が必要とされる場合がある。反応器からの流れ１８９は、床の吸着能を増加させるために床１８１に入る前に冷却することができる。
ギアポンプの排除
ほとんどのポリエステルプラントは、プレポリマー反応器と仕上げ反応器との間にギアポンプを有する。圧力差は必要な流れを形成するのに充分な大きさではないので、ポンプが２つの反応器間の圧力降下を克服する。ポンプはまた、仕上げ機に均一な流れを供給する計量装置として用いられ、安定な運転を可能にする。必要な圧力差を提供するために、仕上げ機より高い位置に設けられたプレポリマー反応器を用いて構成される方法もある。これらのプラントの後には、仕上げ機への均一な流れが得られる。
パイプ型反応器系は、配管設計がプラントの次のセクションへの材料の移動に必要な圧力を本質的に提供するので、重縮合系にポンプを必要としない。更に、パイプ型反応器は、ギアポンプによって抑えられていた混乱を系にもたらす液位又は圧力制御系を有さない。パイプ型反応器は入口の乱れを抑える。パイプ系は、追加の抑制を行わずに均一な流れを実現し且つ反応器のセクション間に流れを生じるのに必要なヘッド圧を提供するので、重縮合セクションにギアポンプを必要としない。
組合されたエステル化用パイプ型反応器及び重縮合用パイプ型反応器
エステル化及び重縮合のための方法及び装置に関して前に列挙した個々のセクションは、以下の挙げる組合せ及び改良された実施態様にも当てはまり且つ使用できる。
図６、１７Ａ及び１７Ｂに示すように、本発明の２つの主要なパイプ型反応器の段階は、組合されて一体型ユニットにすることができる。図１７Ａは、本発明の一実施態様を示す。エステル化反応器及び重縮合反応器はいずれもパイプ型反応器である。反応性材料は、貯蔵し、タンク２２１から供給する。好ましい一実施態様において、反応性材料は再循環ライン２２４に直接供給される固体ＰＴＡである。反応性材料は、秤量セル２２３上にあるタンク２２１から固体計量装置２２２に進む。固体ＰＴＡは再循環ライン２２４に入り、そこで、ライン２３０を経て再循環された、エステル化反応器２２７からの反応性モノマーと混合される。混合物は熱交換器２２６に入り、そこで加熱する。混合物は次に、パイプ型反応器２２７に供給する。反応混合物の一部は、ライン２３０に再循環して、ポンプ２２５の流入液へ戻す。反応体のような追加の液体添加物はライン２４０を経て好ましくはポンプ２２５の流入液中に供給することができる。ポンプ２２５の流出液は減圧装置２４６を経て供給され、タンク２２１からのＰＴＡの固体供給が促進される。エステル化反応器は、ライン２３１及び２３２においてガス抜きすることができる。蒸気は好ましくは精製に送られる。図１７Ｂは、追加ガス抜きライン２２９が存在する点で図１７Ａと異なる。一態様におけるガス抜きライン２２９は、図１７Ｂにおいて示される再循環Ｔ継手の直前に配置されて、いくつかの態様では、プロセスから水を除去する。反応混合物の他の部分は、追加のパイプ型反応器のエステル化プロセス２２８を通って流れる。エステル化プロセスからの流出液は次に場合によっては、２３４において追加液体添加物と混合し、熱交換器２３３を経て供給し、次いで重縮合反応器２３５、２３６及び２３７に供給する。流出液、又は完成したポリエステル若しくはポリマーはギアポンプ２３８を介して送られて、２３９において系から出ていく。ＰＥＴ及びＰＥＴＧプロセスにおける圧力、特に真空は、ベント又は真空ヘッダー２４３、２４４及び２４５を用いて制御することができる。ベント又はヘッダー２４３〜２４５は、ＨＴＭ炉、焼却炉又は熱酸化装置のような酸化装置に供給することができる。エステル化セクション又はゾーン（Ｅ１／Ｅ２）と重縮合セクション又はゾーン（Ｐ１／Ｐ２／Ｐ３）の間の圧力差は、シールレグ２４７のような圧力差装置を用いて制御することができ、重縮合段階２３５，２３６及び２３７のそれぞれの間の圧力は、２４１及び２４２のそれぞれにおいてシールレグのような圧力差装置を用いて制御することができる。別の実施態様においては、エステル化プロセスから来る再循環流入液の代わりに、再循環流入液は、重縮合プロセス流出液から、例えば流出液２３９からの後流（ｓｌｉｐ ｓｔｒｅａｍ）としてもたらされることができる。これは、液体ポリマーの均一性を増すことができる。
当業者ならばまた、本発明の反応器を、新しいプラントの建設に及び既存のプラントの機能拡張若しくは改善に又は容量の増加に使用できることがわかるであろう。パイプ型反応器は、技術的又は容量の制限を引き起こしている既存のプラントの１つのセクション又は複数のセクションの代わりに用いることもできるし、あるいはその中に挿入することもできる。一態様において、エステル化用パイプ型反応器、重縮用パイプ型反応器合、又は両パイプ型反応器の装置は、ポリエステルモノマー又はポリマーの製造のための従来型の装置と流体連通して設置されるように、組み立て且つ配列する。例えば、図５は、第２エステル化反応器２１２が重縮合反応器２１３にその最高容量で供給するには十分な容量を有さない場合に考えられる配置を示す。この場合、パイプ型反応器２１４が、第１エステル化反応器と第２エステル化反応器（それぞれ２１１及び２１２）の間に加えることができる。第１重縮合反応器２１３において更なる滞留時間が必要とされる場合には、パイプ型反応器２１５が、第１重縮合反応の上部の上方に設置されることができる。同様に、ジャケット付きパイプを離脱表面積の増加のために追加して、液体の同伴を減少させることができる。系から除去される蒸気は、ライン２１６及び２１７から引き出される。更なるパイプを加えて、伝熱面積を増加することもできる。これらの配管の改良は、両端の接続を除いて、プラントを運転させながら加えることができる（パイプは設置に充分なスペースがある外壁に経路設定されることさえできる）。次に、短い運転停止の間に、接続が行われて、容量又は性能を効果的に改善することができる。これらのパイプ型反応器の後付けは、既存の設備ＣＳＴＲ又は他の従来型の反応器に直列又は並列であることができる。パイプ型反応器の後付けが従来型の反応器に並列である場合には、各パイプ型反応器及び従来型の反応器のそれぞれは、一度には反応器のいずれか一方のみが動作しているように選択的に運転されることもできるし、又は反応器の両方が同時に運転されることもできる。
別法として、パイプ型反応器の後付け装置は、既存の反応器に取って代わることもできる。一実施態様において、従来型のポリエステル反応器を含む従来のポリエステルプロセスに後付けされた本発明のパイプ型反応器を含むポリエステル製造系であって、従来型の反応器が製造系から実施不能（ｄｉｓａｂｌｉｎｇ）にされている系が提供される。一態様において、従来のポリエステルプロセスにパイプ型反応器を後付けする方法であって、（ａ）従来型のポリエステル反応器を含む従来のポリエステルプロセスに本発明のパイプ型反応器を後付けし；そして（ｂ）前記プロセスから従来型反応器を無効にすることを含む方法が提供される。本明細書中で使用される、従来のプロセスに関する「無効にする」とは、例えば、従来型の反応器に入口の上流及び出口の下流のバルブを設け且つ従来のプロセスの流れを切るか又はプロセス系から従来型の反応器の入口及び出口を切り離すことによって、従来のプロセスに流体が流れないようにすることを意味する。
本明細書中に記載した方法及び装置には、１つより多いエステル化段階若しくはゾーン及び／又は１つより多い重縮合段階若しくはゾーンを存在させることができる。
前の項は、本発明のパイプ型反応器系を設計するためのパラメーターを記載した。大形プラントに関しては、反応器を建設し且つパラメーターを満足させるのに充分なパイプ直径を得るのが可能でない場合がある。このようなプラントの場合には、複数のパイプ型反応器を並列に運転することができる。複数の並列パイプ型反応器をゾーン内又はゾーン間の種々の場所で設置し且つ組合せることができる。コストを最小限に抑えるために、反応器系の初期始動セクションは分割の前に混合することができる。これは、追加供給系の購入を排除する。蒸気ラインは全て同じ真空系統に進むことができる。重縮合反応器は、同じ真空及び凝縮器系を共有できる。従って、必要とされる追加配管だけが、追加装置及び発生コストである。
別の実施態様においては、１つのパイプ型反応器が、初期のプレモノマー反応体からポリエステルポリマーを生成する。このパイプ型反応器において、モノマーを生成するための反応体は一方の末端に供給し、ポリエステルポリマー生成物は他方の末端からの出力である。これは、別々のエステル化工程及び重縮合工程を有さないポリエステルプロセスに特に適用できる。この実施態様において、別々のエステル化及び重縮合反応器及びプロセスに関する前記態様は、この単一パイプ型反応器のプロセス、例えば堰、蒸気除去及び液体離脱の使用、パイプ型反応器の幾何学的配置などに適用できる。
従って、一態様において、パイプ型反応器は、入口及び出口の間において伸長する実質的に平行な複数の流通導管に分かれ、パイプ型反応器中を流れる反応体は、反応器を通って流れながら複数の流通導管の１つを通る。別の態様においては、少なくとも２つの別個のエステル化用パイプ型反応器が設けられ、各反応器は、同じ又は異なるポリエステルモノマーを生成し、各エステル化用パイプ型反応器から出た流体ポリエステルモノマーは、重縮合用パイプ型反応器の第１端部に誘導される。別の態様においては、少なくとも２つの重縮合用パイプ型反応器が設けられ、各反応器は同じ又は異なるポリエステルポリマーを生成し、各エステル化用パイプ型反応器から出た各流体ポリエステルモノマーは、少なくとも１つの各重縮合用パイプ型反応器の第１の端部に誘導される。別の態様においては、エステル化用パイプ型反応器は、共通の入口を有する、互いに並列に配置された複数のエステル化反応器を含む。別の態様においては、重縮合用パイプ型反応器は、共通の第１の端部を有する、互いに並列に配置された複数の重縮合反応器を含む。この態様において、共反応体は複数の重縮合反応器の少なくとも１つには添加できるが、重縮合反応器の全てに添加できるわけではなく、それによって少なくとも２つの異なるポリエステル生成物が生成されることができる。
本発明のいくつかの期待される利点
本発明の１つの利点は、設計が、障害を含む領域における反応器の組立てを可能にすることである。パイプはカラム、ビーム、他のパイプ、他の反応器、蒸留カラムなどの周囲に作ることができる。
また、本発明の多くの実施態様は、圧力又は液位コントロールを必要としない。エステル化又はエステル交換反応器の底部の圧力は、摩擦、反応器流体内容物からの静圧ヘッド及び反応器から出る蒸気ライン上の背圧による圧力損失によって制御される。目的は、所定の圧力プロフィールで反応器中の圧力を低下させることであるので、反応器の配管は、このプロフィールを生じるように構成される。これは、バルブによる圧力制御の必要性をなくす。しかし、蒸留又は蒸気排気圧を制御し且つこのデルタ圧力をエステル化反応器又はエステル交換反応器全体に加えることが可能である。
従来型の重合系統のほぼ全ての態様が、本発明のパイプ型反応器によって著しく単純化される。必要とされる器具類、バルブ及び制御ループが著しく減少し且つポンプ、反応器撹拌機、反応器スクリュー、及び関連シール系が排除される。ポンプを除いて、１つが再循環グループに用いられても、本発明のパイプ型反応器は可動部をほとんど有さないか、又は全く有さない。プラントからのこれらの成分の減少及び除去は、必要なコンピューター及び制御装置の量、資本コスト、維持費及びユーティリティー消費を著しく減少させる。パイプ型反応器はガスケットを用いずに溶接することができ、それによって反応器から排出物質と反応器への空気漏れが減少し、その結果、製品品質が改善される。装置及び制御系の実質的な減少は、運転コストを減少させる。
本発明のパイプ型反応器は、反応容器よりも短い時間で組み立てられ且つ設置されることができる。配管は、工場又は現場で予め作られることができる。パイプ型反応器の大きさは、コストと時間がかかる、オーバーサイズ又は過重量の船積み許可を得なくても、標準トラック、搬送用コンテナ、大型トラックなどによって反応器のセクションを搬送できるように設計することができる。予め作ることによってモジュラープラント設計が可能になる。モジュラープラント設計では、現場での組立て時間を減らし且つより低コストで工場で配管を組立て、圧力試験し且つ断熱することができる。
本発明のポリエステルパイプ型反応器設計に必要な液体容量は、従来のポリエステルプロセスよりも実質的に少ない。更に、生成する個々の副生成物の量は、本発明のパイプ型反応器設計を用いることによって著しく減少させることができる。ＰＥＴが生成される本発明の別の態様において、本発明は、１．２重量％未満、別の態様では１．０重量％又はそれ以下、別の態様では０．７４〜１．０重量％の最終生成物中ＤＥＧ不純物レベルを達成できる。これは、ＤＥＧ不純物レベルに典型的な範囲が１．２重量％〜２．０重量％である代表的な従来のＰＥＴ製造方法とは対照的である。実際に、このような最終生成物中ＤＥＧ不純物の量の減少は、本発明のポリエステルパイプ型反応器設計によって達成可能な液体容量の大幅な減少と同時に達成されることができる。
以下の実施例は、添付した「特許請求の範囲」に記載された化合物、組成物、製品、装置及び／又は方法の製造及び／又は実施並びに評価の方法を当業者に示すために記載し、本発明の単なる代表例であって、本発明者らが自身の発明と見なすものの範囲を限定することを目的としない。数値（例えば量、温度など）に関しては正確を期するために尽力したが、若干の誤差及び偏差があることを明らかにしなければならない。特に断らない限り、部は重量部であり、温度は℃又は周囲温度であり、圧力は大気圧又はほぼ大気圧である。
ＡＳＰＥＮモデリングを以下のデータに用いた。実施例中においてＡＳＰＥＮモデリングに言及する場合、以下において指示する場合を除いて、ＡＳＰＥＮ １０．２、サービスパッチ１とＰｏｌｙｍｅｒｓ Ｐｌｕｓ及びＡＳＰＥＮ’ｓ ＰＥＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙである。エステル化反応器は、一連の５つのＣＳＴＲ反応器モデルとそれに続くプラグフローモデルとしてモデル化する。
例１
ＡＳＰＥＮモデリングを用いて、ＰＥＴ及びＰＥＴＧのそれぞれのためのパイプ型反応器系に関して、代表的なパイプ長さ及び熱交換器の面積を計算した。結果を以下の表Ｉに示す。
Figure 0004634376
例２
ポリエステル用パイプ型反応器の設計に必要な液体容量は、従来のポリエステルプロセスよりもかなり少ない。例えば、ＡＳＰＥＮモデリングは、年当たり３００，０００，０００ポンドのＰＥＴボトル用プラントに相当するように実施した。結果を以下の表IIに示す。
Figure 0004634376
例３〜７
本発明の種々のポリエステルに関する運転条件及び性能結果を算出するために、種々のＡＳＰＥＮモデリングを実施した。モデリングは、以下の表中に記載したように図１７Ａ又は図１７Ｂの本発明の装置に基づいた。インヘレント粘度（Ｉ．Ｖ．）は、ポリマー０．２５ｇを、フェノール６０重量％及び１，１，２，２−テトラクロロエタン４０重量％からなる溶媒５０ｍＬ中に溶解させることによって測定する。測定は、２５℃においてＶｉｓｃｏｔｅｋ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ又はＭｏｄｉｆｉｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ５２２５，”Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｗｉｔｈ ａ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｖｉｓｏｃｏｍｅｔｅｒ”に従って測定する。例３〜７の結果を、それぞれ、以下の表III〜VIIに示す。
Figure 0004634376
Figure 0004634376
Figure 0004634376
Figure 0004634376
Figure 0004634376
表IIIを表Ｖに比較することによって、以下のことが観察できる。確認方法において蒸気離脱を用いない場合には（表IIIのデータ）、ＤＥＧ副生成物が０．７８重量％であるのに対し、表Ｖのデータでは、反応及び操作のエステル化セクションに蒸気脱離を用い且つ０．９４重量％のＤＥＧ副生成物が生成する。しかし、エステル化系において蒸気離脱を用いた場合には、液体容量は１６．２ｍ3から８．４ｍ3に減少する（表Ｖと表IIIの比較）。表Ｖに示すように、エステル化プロセスの間に水を除去すると反応は、モノマーを生成する方向に向けられるが、反応はまた、更なるＤＥＧを生成する方向にも向けられる。しかし、反応器の液体容量は劇的に減少する。この場合、ＰＥＴに関しては、容量の減少はＤＥＧ生成の速度の増加に優先し、得られる最終生成物中のＤＥＧはわずかに高いが、反応器の液体容量がほぼ５０％減少される。これにより、ＰＥＴ製造のための資本投資と操業費用がかなり節約になると予想される。
更に、表III及びＶは共に、それぞれ０．７８重量％及び０．９４重量％のＤＥＧ副生成物は、従来のＣＳＴＲプロセスを用いた場合典型的に見られる１．２〜２．０重量％よりも低いことを示している。
更に、表III〜VIに示されるように、反応器は従来型のＣＳＴＲ反応器よりも高温で運転される。表III〜VIに示される実施態様において、反応器は２９６℃で運転されたのに対し、従来型ＣＳＴＲ反応器は典型的に約２６２℃で運転される。意外にも、表III〜VI中の最終生成物のデータに示されるように、パイプ型反応器は、ＤＥＧ生成の増加というマイナスの副作用を示さずにＣＳＴＲよりも高温で運転できた。これは、ＣＳＴＲ反応器に比べてパイプ型反応器中の滞留時間が短いことによると理論づけることができる。また、反応温度が高いほど、プロセスからの水の蒸発を増加させることができることによって、プロセスが向上する。
例８−実験室モデル比較
実験室規模の反応器
実験室環境におけるＰＴＡ及びＥＧのこのようなエステル化を示すために、実験室規模のエステル化用パイプ型反応器を作った。実験室用ユニットは、電気トレーシングで加熱される０．５”の１８ＢＷＧステンレス管６６４．７５インチから作られたパイプ型反応器；パイプ型反応器のアウトプットを収容し且つ蒸気の除去を可能にする離脱ゾーンとして働く、撹拌機を有する１２００ｍｌの受け器；液体オリゴマーを受け器からパイプ型反応器の入口にポンプ輸送する再循環モノマーギアポンプ；及び原料を再循環ループに供給するＰＴＡ／ＥＧペースト供給系で構成された。反応器は、転化率約９６％のＰＴＡを基材とするＣＨＤＭ改質（２．５重量％）オリゴマーを受け器（Ｃ−０１）に装入し、そしてパイプ型反応器に再循環モードでこのオリゴマーを充填することによって起動した。温度でオリゴマーを再循環後、ＰＴＡ／ＥＧペースト供給材料を再循環流に投入した。反応器が定常状態に達した後、生成物生成速度と等しい速度でＣ−０１受け器からサンプルを採取した。
これらのサンプルを、プロトンＮＭＲ分析によって転化率％に関して分析して、パイプ型反応器中で行われている反応の進行度を確認した。エステルに基づく転化率％を、プロトンＮＭＲによってトリフルオロ酢酸無水物法を用いて測定した：
分析すべきサンプル１０ｍｇを、クロロホルム−ｄと０．０５％テトラメチルシラン（ＴＭＳ）／トリフルオロ酢酸−ｄ／トリフルオロ酢酸無水物（容量比７２／２２／８）との溶媒混合物１ｍｌ中に溶解させる。混合物を５０℃に加熱し、必要に応じて攪拌して、分析すべきサンプルを完全に溶解させる。
適当量のサンプル溶液を５ｍｍのＮＭＲ管に移し、管を蓋締めする。プロトンＮＭＲシグナルを、６４個のシグナル収集の平均を用いて記録する。定量的プロトンＮＭＲシグナルを示し且つまた炭素１３ＮＭＲ周波数をデカップリングする、６００ＭＨｚ ＮＭＲ及びＮＭＲパルスシーケンスを用いたＮＭＲシグナルを収集する。正確な面積を測定し且つその面積と以下の計算によって酸基のエステル基への転化率％を計算することによって、ＮＭＲスペクトルを分析する。
ＴＭＳに関する以下の化学シフト点間の面積を測定し、下記式を用いて転化率％を計算する。
面積Ａ＝７．９２ｐｐｍ〜８．４７ｐｐｍ
面積Ｂ＝５．０１ｐｐｍ〜４．８２ｐｐｍと４．７７ｐｐｍとの間の谷
面積Ｃ＝４．８２ｐｐｍ〜４．７４ｐｐｍと４．６９ｐｐｍとの間の谷
面積Ｄ＝４．２８ｐｐｍと４．１８ｐｐｍとの間の谷〜４．１０ｐｐｍと４．１６ｐｐｍとの間の谷
面積Ｅ＝４．１０ｐｐｍと４．１６ｐｐｍとの間の谷〜４．０ｐｐｍと４．０８ｐｐｍとの間の谷
面積Ｆ＝８．６ｐｐｍ〜８．９ｐｐｍ
面積Ｇ＝７．５５ｐｐｍ〜７．８ｐｐｍ
転化率％＝１００＊（Ｂ＋（０．５＊Ｃ）＋Ｄ＋（０．５＊Ｅ））／（Ａ＋Ｆ＋Ｇ）
また、サンプルをＤＥＧの質量％に関してガスクロマトグラフによって分析して、副反応の比率を算出した。滞留時間及び再循環比の影響を、ペースト供給流量を変えることによって確かめた。実験室試験からの結果は以下の表VIIIからわかる。
Figure 0004634376
モデル比較
この例中で前に記載した実験室用装置をシミュレートするためにＡＳＰＥＮモデルを用いた。この場合には、例1〜７に記載したのと同様なモデル配置によるモデリングのために、ＡＳＰＥＮ １１．１とＰｌｙｍｅｒｓ Ｐｌｕｓ及びＡＳＰＥＮ’ｓ ＰＥＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙを用いた。モデル配置もソフトウェアも、例１〜７で用いたものとそれほど異なっていなかった。実験室での種々の条件におけるＰＴＡのオリゴマー中への溶解を正確にシミュレートするために、場合によっては、溶解反応速度論をこのモデルに加えることが必要であった。表IXは、溶解反応速度論を含まないモデルを用いる３つの実験室試験の比較を示す。このモデルは、これらの試験と同様に実験条件が完全に溶解されたＰＴＡを生じる場合に妥当な精度を有することがわかった。表IXはまた、溶解反応速度論を含むモデルを用いた実験室試験の２つの比較例を示す。溶解反応速度論を含むこのモデルは、これらの試験と同様に実験室規模のパイプ型反応器の末端に遊離型のＰＴＡが存在する場合に測定される転化率によく合致する。これに関連して、「転化率」は、反応器の出口で測定された、液相中のエステル化された反応性（ここと同様にＰＴＡを使用する場合には酸）末端基の百分率と定義する。
Figure 0004634376
本明細書全体にわたって、種々の出版物が参照されている。本発明が関連する最新技術をより詳細に説明するために、これらの出版物の開示全体を参照することによって本明細書中に組み入れる。
本発明の範囲又は精神から逸脱しないならば本発明において種々の変更及び変形が可能なことは、当業者ならばわかるであろう。本発明の他の実施態様は、本明細書及び本明細書に開示された本発明の実施を考慮することにより、当業者には明らかになるであろう。本明細書及び実施例は本発明を単に例証するものであって、本発明の真の範囲及び精神は添付した「特許請求の範囲」において示されるものである。以下に本発明の態様を列挙する。
１．（ａ）液状流体から気体状流体を発生させ；
（ｂ）液状流体及び気体状流体によってパイプ型反応器中に層状流動様式を形成せしめ；そして
（ｃ）液状流体と気体状流体が層状流をなしている場所の近傍において気体状流体の少なくとも一部を液状流体から分離する
ことを含んでなる組成物の製造方法。
２．前記工程（ａ）において発生した気体状流体が層状流動様式で存在する実質的に唯一の気相流体である態様１に記載の方法。
３．前記層状流動様式がパイプ型反応器の実質的に水平なセクションで形成される態様１に記載の方法。
４．前記工程（ａ）がパイプ型反応器中の液状流体の少なくとも一部を反応させ、それによって気体状流体を生成せしめることを含む態様１に記載の方法。
５．前記反応がエステル化を含む態様４に記載の方法。
６．前記反応が重縮合を含む態様４に記載の方法。
７．前記反応が液状流体中で組成物を生成せしめることを含む態様４に記載の方法。
８．前記組成物がテレフタレート部分を有する態様７に記載の方法。
９．前記組成物が縮合ポリマーである態様７に記載の方法。
１０．前記組成物がポリエステルである態様７に記載の方法。
１１．前記組成物がＰＥＴである態様７に記載の方法。
１２．前記工程（ａ）が、液状流体を加熱し、それによってその一部を蒸発させることを含む態様１に記載の方法。
１３．前記工程（ｃ）がパイプ型反応器から気体状流体の少なくとも一部をガス抜きすることを含む態様１に記載の方法。
１４．前記工程（ｃ）が、液状流体及び気体状流体の流速を減少させ、それによって液状流体及び気体状流体の離脱を引き起こすことを含む態様１に記載の方法。
１５．（ｄ）パイプ型反応器中に圧力差を形成せしめることによって気体状流体及び液状流体を上向きに輸送することを更に含む態様１に記載の方法。
１６．前記パイプ型反応器が概ね蛇行性の配置を有する態様１に記載の方法。
１７．（ａ）パイプ型反応器中で液体モノマー及び／又は液体オリゴマーを縮合させ、それによって気体縮合副生成物と縮合ポリマーを含む液体縮合混合物を生成せしめ；そして
（ｂ）液体縮合混合物と気体縮合副生成物を、層状流、波状流、スラグ流、栓流、気泡流、フロス流及びそれらの組合せからなる群から選ばれる流動様式でパイプ型反応器の少なくとも一部を通して流す
ことを含んでなる縮合ポリマーの製造方法。
１８．前記流動様式が層状流である態様１７に記載の方法。
１９．（ｃ）気体縮合副生成物の少なくとも一部を液体から離脱させる工程を更に含む態様１７に記載の方法。
２０．前記工程（ｃ）が気体縮合副生成物及び液体縮合混合物の流速を低下させることを含む態様１９に記載の方法。
２１．（ｄ）離脱された気体縮合副生成物をパイプ型反応器から除去する工程を更に含む態様１９に記載の方法。
２２．前記縮合ポリマーがポリエステルである態様１７に記載の方法。
２３．前記縮合ポリマーがＰＥＴである態様１７に記載の方法。
２４．（ｅ）別のパイプ型反応器中で液体モノマー及び／又は液体オリゴマーを生成せしめる工程を更に含む態様１７に記載の方法。
２５．前記生成がエステル化を含む態様２４に記載の方法。
２６．（ａ）パイプ型反応器中で液体反応体をエステル化し、それによって気体反応副生成物と前記エステル化のエステル化反応生成物を含む液体反応混合物を生成せしめ；そして
（ｂ）液体反応混合物及び気体反応副生成物を、層状流、波状流、スラグ流、栓流、気泡流、フロス流及びそれらの組合せからなる群から選ばれる流動様式でパイプ型反応器の少なくとも一部を通して流す
ことを含んでなる組成物の製造方法。
２７．前記流動様式が気泡流、フロス流、層状流及びそれらの組合せからなる群から選ばれる態様２６に記載の方法。
２８．前記流動様式が層状流である態様２６に記載の方法。
２９．（ｃ）液体反応混合物から気体反応副生成物の少なくとも一部を離脱させることを更に含む態様２６に記載の方法。
３０．前記工程（ｃ）が気体反応副生成物及び液体反応混合物の流速を低下させることを含む態様２９に記載の方法。
３１．（ｄ）離脱された気体反応副生成物をパイプ型反応器から除去することを更に含む態様２９に記載の方法。
３２．前記エステル反応生成物がテレフタレート部分を含む態様２６に記載の方法。
３３．（ｅ）別のパイプ型反応器中でエステル反応生成物を重縮合させ、それによって縮合ポリマーを形成することを更に含む態様２６に記載の方法。
３４．前記縮合ポリマーがＰＥＴである態様３３に記載の方法。
３５．（ａ）第１の入口及び第１の出口を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；そして
（ｂ）反応体がエステル化用パイプ型反応器中を通る液相及び気相流を形成するように、エステル化用パイプ型反応器中にその第１の入口の近傍において反応体を添加し且つ２相流を形成する（エステル化用パイプ型反応器は、気泡流、栓流、層状流、波状流、スラグ流、分散流及びフロス流からなる群から選ばれる少なくとも１つの流動様式で操作し、反応体の少なくとも一部がエステルモノマーを生成する）
ことを含んでなる複数の反応体からのエステルの製造方法。
３６．エステルモノマーの少なくとも一部をエステル化用パイプ型反応器中で反応させて、エステルオリゴマーを生成せしめる態様３５に記載の方法。
３７．（ｃ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下でエステルオリゴマーを反応させて、オリゴマーの少なくとも一部がポリエステルを生成することを更に含む態様３６に記載の方法。
３８．（ｃ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下でエステルモノマーを反応させて、エステルモノマーの少なくとも一部がエステルオリゴマーを生成することを更に含む態様３５に記載の方法。
３９．（ｄ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下でエステルオリゴマーを反応させて、オリゴマーの少なくとも一部がポリエステルを生成することを更に含む態様３８に記載の方法。
４０．前記反応体が二酸又は二酸発生物質又はジオール又はジオール発生物質を含む態様３５に記載の方法。
４１．前記二酸又は二酸発生物質が炭素数８〜１４の芳香族ジカルボン酸、炭素数４〜１２の脂肪族ジカルボン酸及び炭素数８〜１２の脂環式ジカルボン酸並びにこれらの二酸のエステルからなる群から選ばれ、且つ前記ジオール又はジオール発生物質が炭素数６〜２０の脂環式ジオール及び炭素数３〜２０の脂肪族ジオールからなる群から選ばれる態様４０に記載の方法。
４２．前記二酸又は二酸発生物質及び前記ジオール又はジオール発生物質がテレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニル−３，４’−ジカルボン酸、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸ジメチル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、プロパン−１，３−ジオール、ペンタン−１，５−ジオール、ヘキサン−１，６−ジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチルペンタンジオール−（２，４）、２−メチルペンタンジオール−（１，４）、２，２，４−トリメチルペンタン−ジオール−（１，３）、２−エチルヘキサンジオール−（１，３）、２，２−ジエチルプロパン−ジオール−（１，３）、ヘキサンジオール−（１，３）、１，４−ジ−（ヒドロキシエトキシ）−ベンゼン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシシクロヘキシル）−プロパン、２，４−ジヒドロキシ−１，１，３，３−テトラメチル−シクロブタン、２，２，４，４−テトラメチルシクロブタンジオール、２，２−ビス−（３−ヒドロキシエトキシフェニル）−プロパン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシプロポキシフェニル）−プロパン、イソソルビド、ヒドロキノン、ＢＤＳ−（２，２−（スルホニルビス）４，１−フェニレンオキシ）ビス（エタノール）及びそれらの混合物からなる群から選ばれる態様４０に記載の方法。
４３．前記エステルがポリ（エチレンテレフタレート）である態様３５〜４２のいずれか１項に記載の方法。
４４．前記二酸又は二酸発生物質がテレフタル酸及びテレフタル酸ジメチルからなる群から選ばれ且つ前記ジオールがエチレングリコールである態様４０、４１又は４２に記載の方法。
４５．前記パイプ型反応器の少なくとも１つがプロセス流体の一部を再循環させる手段を有し且つ前記方法がプロセス流体の一部をエステル化用パイプ型反応器に再循環させることを含む態様３５〜３９のいずれか１項に記載の方法。
４６．前記パイプ型反応器の少なくとも１つがプロセス流体の一部を再循環させる手段を有し且つ前記方法がプロセス流体の一部を重縮合用パイプ型反応器に再循環させることを含む態様３７〜３９のいずれか１項に記載の方法。
４７．再循環されたプロセス流体中に少なくとも１種の反応体を添加することを更に含む態様４５に記載の方法。
４８．重縮合用パイプ型反応器が複数のゾーン又は段階を有し且つ前記方法がゾーン又は段階の少なくとも２つを圧力差で操作することを含む態様３７、３８又は３９のいずれか１項に記載の方法。
４９．蒸気の少なくとも一部を前記パイプ型反応器の少なくとも１つから除去することを更に含む態様３５〜３９のいずれか１項に記載の方法。
５０．前記エステル化用パイプ型反応器を気泡又はフロス流様式で操作することを含む態様４９に記載の方法。
５１．前記重縮合用パイプ型反応器を層状流動様式で操作することを含む態様４８に記載の方法。
５２．触媒物質、着色剤、トーナー、顔料、カーボンブラック、ガラス繊維、充填剤、耐衝撃性改良剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、再加熱助剤、アセトアルデヒド低減用化合物、酸素掃去用化合物、紫外線吸収化合物、バリア向上用添加剤、黒色酸化鉄及びこれらの混合物から選ばれる少なくとも１種の物質を前記パイプ型反応器に添加することを更に含む態様３５に記載の方法。
５３．前記パイプ型反応器が実質的に空のパイプである態様３５〜３９、５０又は５１に記載の方法。
５４．前記エステル化用パイプ型反応器を、第１の入口と第１の出口との間の圧力プロフィールによって操作し、且つ第１の入口の圧力が第１の出口の圧力よりも大きい態様３５〜３９のいずれか１項に記載の方法。
５５．前記圧力プロフィールがエステル化用パイプ型反応器の内側の静水圧によって作られる態様５４に記載の方法。
５６．エステル化用パイプ型反応器及び重縮合用パイプ型反応器と流体連通し且つそれらの間に配置されたシールレグを用いて、エステル化プロセスと重縮合プロセスとの間の圧力を制御することを更に含む態様３７〜３９のいずれか１項に記載の方法。
５７．前記シールレグ中で流体を加熱することを更に含む態様５６に記載の方法。
５８．前記シールレグ中の流体を沸点まで加熱する態様５７に記載の方法。
５９．除去された蒸気から反応体を回収して、反応体の少ない塔頂生成物と反応体を多く含む塔底生成物を形成することを更に含む態様４９に記載の方法。
６０．除去された蒸気を熱媒体炉、焼却炉又は熱酸化装置から選ばれた酸化装置中で酸化することを更に含む態様４９に記載の方法。
６１．反応体の少ない塔頂生成物を、熱媒体炉、焼却炉又は熱酸化装置から選ばれた酸化装置中で酸化することを更に含む態様５９に記載の方法。
６２．反応体を多く含む塔底生成物をエステル化用パイプ型反応器に再循環することを更に含む態様５９に記載の方法。
６３．前記反応体の少なくとも１種がグリコールである態様５９〜６２のいずれか１項に記載の方法。
６４．少なくとも１つの連続撹拌型タンク反応器を有する従来のポリエステルプロセスに、前記パイプ型反応器を後付けすることを更に含む態様３５〜３９のいずれか１項に記載の方法。
６５．（ａ）第１の入口及び第１の出口を有するエステル化用パイプ型反応器を用意し；
（ｂ）反応体がエステル化用パイプ型反応器を通る液相及び蒸気相流を形成するように、エステル化用パイプ型反応器にその第１の入口の近傍においてエステル化反応条件下で反応体を添加し且つ二相流を形成し（エステル化用パイプ型反応器は気泡流、栓流、層状流、波状流、スラグ流、分散流及びフロス流からなる群から選ばれる少なくとも１種の流動様式で操作し且つ反応体の少なくとも一部はエステルモノマーを生成せしめ）；
（ｃ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下でモノマーを反応させて、エステルモノマーの少なくとも一部がオリゴマーを生成し；そして
（ｄ）重縮合用パイプ型反応器中で重縮合反応条件下でオリゴマーを反応させて、オリゴマーの少なくとも一部がポリエステルを生成する
ことを含んでなる複数の反応体からのポリエステルの製造方法。
６６．入口、出口及び少なくとも１種のエステルモノマー、エステルオリゴマー又はポリエステルの反応体が通る内部を有するパイプ型反応器を含んでなり且つ前記反応体を気泡流、栓流、層状流、波状流、スラグ流、分散流及びフロス流からなる群から選ばれる少なくとも１種の流動様式で反応させる少なくとも１種のエステルモノマー、エステルオリゴマー又はポリエステルの製造用装置。
６７．前記パイプ型反応器が第１の入口、第１の出口、第１の内面及び反応体を通すための第１の内部を有するエステル化用パイプ型反応器である態様６６に記載の装置。
６８．前記パイプ型反応器が第２の入口、第２の出口、第２の内面及び反応体を通すための第２の内部を有する重縮合用パイプ型反応器である態様６６に記載の装置。
６９．前記パイプ型反応器が、
（ａ）第１の入口、第１の出口、第１の内面及び反応体を通すための第１の内部を有するエステル化用パイプ型反応器；並びに
（ｂ）第２の入口、第２の出口、第２の内面及び反応体を通すための第２の内部を有する重縮合用パイプ型反応器
を含む態様６６に記載の装置。
７０．内面の少なくとも１つに取り付けられた流体制限手段を更に含む態様６７〜６９のいずれか１項に記載の装置。
７１．前記流体制限手段が流体の流れを部分的に遮断する堰を含む態様７０に記載の装置。
７２．第２の入口と第１の出口とが流体連通している態様６９に記載の装置。
７３．前記第１の出口が第１の入口の垂直方向上方に配置された態様６７又は６９のいずれか１項に記載の装置。
７４．パイプ型反応器の少なくとも１つにおいて流体物質の少なくとも一部を再循環させる手段を更に含む態様６７〜６９のいずれか１項に記載の装置。
７５．流体物質の少なくとも一部を再循環させる手段を更に含み、前記再循環手段が流入液及び流出液を含み、且つ前記流出液がエステル化用パイプ型反応器と流体連通している態様６７又は６９に記載の装置。
７６．前記再循環手段がエステル化用パイプ型反応器の第１の入口の近傍に配置された態様７５に記載の装置。
７７．前記内部の少なくとも一部から蒸気をガス抜きし、脱ガスし又は除去するための手段を更に含む態様６６〜６９又は７１に記載の装置。
７８．前記ガス抜き又は脱ガス手段が、
（ａ）直線状スタンドパイプ；
（ｂ）蒸気流路とインラインの同伴液体分離装置を有する直線状スタンドパイプ；
（ｃ）パイプ型反応器の垂直方向上方に配置され且つそれぞれが隣接セクションと流体連通している３つの隣接セクションから形成された非直線状スタンドパイプ（３つの隣接セクションは、パイプ型反応器と流体連通する実質的に垂直の第１セクション；平面図において第１セクションに対して角度をなして配置された、第１セクションに連結された第２セクション；及び第２セクションに対して余角をなして配置された、第２セクションに連結された第３セクションを含み、第３セクションは非直線性によって蒸気中の液滴の全て又はほとんどがガス抜き配管の一部の面に衝突させられるように実質的に水平に配置する）；又は
（ｄ）エダクター、サイホン、排気装置、ベンチュリノズル若しくはジェットから選ばれた減圧装置
の少なくとも１つを含む態様７７に記載の装置。
７９．前記重縮合反応器が複数のゾーン、段階又はセクションを有し、１つのゾーンが相対的圧力差によって規定され、１つのシールレグが、反応器セクション間の圧力を制御するために、各ゾーン、段階又はセクションと流体連通し且つ反応器セクションの間に配置される態様６８、６９又は７１に記載の装置。
８０．少なくとも１つのパイプ型反応器がフローインバーターを含む態様７１に記載の装置。
８１．前記フローインバーターが堰の下流であってその近傍に配置される態様８０に記載の装置。
８２．前記パイプ型反応器が長手方向に、その入口と出口との間に直線セクションと非直線セクションを交互に有する態様６６に記載の装置。
８３．パイプ型反応器中の反応体を加熱する手段を有する態様６６〜６８のいずれか１項に記載の装置。
８４．前記加熱手段が、
（ａ）熱媒体が循環される環状空間を規定する、パイプ型反応器の外面の周囲のジャケット；
（ｂ）パイプ型反応器の外面に巻き付けられた複数の電気加熱構成成分；又は
（ｃ）副生成物を蒸発させながら温度を元に戻すために反応体を通す手段としての、パイプ型反応器の一部に沿った熱交換器
の少なくとも１つを含む態様８３に記載の装置。
８５．前記熱媒体が油、水、蒸気又はそれらの混合物から選ばれる態様８４に記載の装置。
８６．前記はパイプ型反応器が、その入口と出口の間において伸長する、実質的に平行な複数の流れ導管に分割され、且つパイプ型反応器を通って流れる反応体が、反応器を通って流れる際に複数の流れ導管の少なくとも１つを通る態様６６〜６８のいずれか１項に記載の装置。
８７．前記加熱手段が、第１の熱媒体流が通る熱媒体供給ループ及び第２の熱媒体流が通る熱媒体戻りループを有する熱媒体制御系を更に含み；第１の熱媒体流の温度が第２の熱媒体流の温度よりも高く；前記熱媒体制御系が、
（ａ）第１の熱媒体流が通される第１熱媒体ヘッダー；
（ｂ）第２の熱媒体流が通される第２熱媒体ヘッダー；
（ｃ）熱媒体が個々に第１ヘッダーから第２ヘッダーへ送られることができる第１の熱媒体サブループ；
（ｄ）ヘッダーの選択された１つ及び第１のサブループと流体連通するコントロールバルブ
を含み；第１ヘッダー内の第１の熱媒体流の圧力が、第２ヘッダー内の第２の熱媒体流の圧力より高く；且つコントロールバルブが、第１の熱媒体流の圧力によって第１のサブループ中に第１の熱媒体流の少なくとも一部を選択的に誘導して、熱媒体を通し且つまた第１のサブループに通される熱媒体流の温度及び圧力を制御するのに用いられる態様８４に記載の装置。
８８．（ａ）第１のサブループと別個に形成された、第１のサブループと流体連通する第２の熱媒体サブループ；及び
（ｂ）第２のサブループと流体連通する第２コントロールバルブ
を更に含んでなり；第２コントロールバルブが、第１の熱媒体流の少なくとも一部を第２のサブループ中に選択的に誘導して、第２のサブループが通される熱媒体の温度及び圧力を制御する態様８７に記載の装置。
８９．前記パイプ型反応器が実質的に空のパイプである態様６６〜６９、７８、８２、８４又は８５に記載の装置。
９０．エステル化プロセスと重縮合プロセスとの間の圧力を制御するための、エステル化用パイプ型反応器及び重縮合用パイプ型反応器と流体連通し且つそれらの間に配置されたシールレグを更に含む態様７２に記載の装置。
９１．前記シールレグがシールレグ内の流体を加熱する手段を含む態様９０に記載の装置。
９２．前記加熱手段がシールレグに隣接して配置された熱交換器である態様９１に記載の装置。
９３．前記加熱手段がシールレグとインラインで配置された熱交換器である態様９１に記載の装置。
９４．反応体の少ない塔頂生成物及び反応体を多く含む塔底生成物を生成せしめるために、除去された蒸気から反応体を回収する手段を更に含む態様７７に記載の装置。
９５．前記回収手段が水カラム、ストリッパーカラム又は混合グリコール及びモノマーカラムのうち少なくとも１つを含む態様９４に記載の装置。
９６．反応体の少ない塔頂生成物を酸化する手段を更に含み、且つ酸化装置が熱媒体炉、焼却炉又は熱酸化装置から選ばれる態様９４に記載の装置。
９７．反応体の少ない塔頂生成物を酸化する手段を更に含み、且つ酸化装置が熱媒体炉、焼却炉又は熱酸化装置から選ばれる態様７７に記載の装置。
９８．前記パイプ型反応器が少なくとも１つの連続撹拌型タンク反応器を有する従来のポリエステルプロセスに後付けされた態様６６〜６９、７２、７８、８０、８７、９０又は９４に記載の装置。
９９．前記エステル化用パイプ型反応器を栓流様式で操作する態様３５又は４９に記載の方法。
１００．前記エステル化用パイプ型反応器を層状流動様式で操作する態様４９に記載の方法。
１０１．前記重縮合反応器を栓流様式で操作する態様４８に記載の方法。
典型的なポリエステル反応温度及び圧力プロフィールを示す。 エステル化用又は重縮合用パイプ型反応器の一実施態様を示す。重縮合用パイプ型反応器モードにおいては、流入液と流出液とは逆である（１１に流入液及び１２に流出液）。 本発明の典型的なパイプ型反応器に関する設置コスト対公称パイプ直径（インチ）を示す。 堰によって重縮合反応器の液位制御が行われるエステル交換又はエステル化反応器の上部である本発明の一実施態様を示す。 既存のポリエステル製造設備が１つ又はそれ以上のパイプ型反応器で改良された、本発明の一実施態様を示す。 並列の複数のエステル化及び重縮合用パイプ型反応器を用いるより大きいプラント、並びに１つの系内における複数の精製物の製造に関する、本発明の一実施態様を示す。 エステル化及び重縮合プロセスの両方のための蒸気離脱の種々の実施態様を示す。 重縮合蒸気離脱の一実施態様を示す。 堰及び堰の下流の縮径パイプフローインバーター系を用いる重縮合ゾーン中における層流混合の実施態様を示す。 種々の非直線配置を用いてエステル化又はエステル交換反応器の圧力プロフィールを変える種々の実施態様を示す。この図は、側面図であり、エステル化又はエステル交換反応器ラインが方向転換する毎の、それらのライン間の垂直方向の変位を示す。 図１０の配置に対応する圧力プロフィールのプロットである。 プロセス内の添加位置の種々の態様を示す。 再循環ループを用いることよってペーストタンクが排除された２つの異なる実施態様を示す。 熱媒体サブループポンプが排除された実施態様を示す。 先行技術の典型的な混合及び供給系を示す。 種々のタンクを排除する混合及び供給系並びに他の制御装置及びユニット操作に関する本発明の実施態様を示す。 エステル交換用又は重縮合用パイプ型反応器に、低圧及び高圧が交互に存在する配置を用いる本発明の一実施態様を示す。 エステル化用パイプ型反応器及び重縮合系用パイプ型反応器を一体化するポリエステルプラント設計に関する本発明の２つの実施態様を示す。 エステル化用パイプ型反応器及び重縮合系用パイプ型反応器を一体化するポリエステルプラント設計に関する本発明の２つの実施態様を示す。 重縮合用パイプ型反応器プロセスに関する一実施態様を示す。図８はエレメント１３３の分解部品配列図であり、図９はエレメント１４２の分解部品配列図である。 蒸留を吸着で置き換えた実施態様である。 水平パイプ中の２相流の種々の流動様式を示す。 蒸気マスフロー：蒸気マスフロー上の液体の比、及び図２０Ａからの水平パイプ中の２相流の各流動流式との関係を示す。 廃液処理への水の排除と共に、資本コスト及びユニット操作を最小限に抑えるためにタンクを使用せずにトラックからアンローディングする本発明の実施態様を示す。 設備中の給水系統を最小に抑えるために安全シャワー、冷却塔、カッター水及びＨＴＭポンプクーラーを組合せる本発明の実施態様を示す。 本発明の一実施態様としての、ＥＧジェットを減少させ且つ冷水系を排除する一体型真空系を示す。 ＰＥＴホモポリマーの製造にパイプ型反応器を使用する、本発明の方法の一実施態様に関するエステル化及び重縮合のための２相様式を示す。
符号の説明
１０ パイプ型反応器
１１ 出口
１２ 入口
２１，２２，２３，２４，２５ プロフィール
３１ 入口
３２ 流体出口
３３ 気体／蒸気出口
３４ 入口
３５ 出口
３６ Ｔ継手
３７ 平底偏心レジューサー
３８ 堰
４１ 混合タンク
４２ 供給タンクの液位
４３ ポンプ
４４ 撹拌機
４５ 温度調節器
４６ 熱交換器
４７ スチーム
４８ 水
４９ 供給タンク５１の液位
５０ 撹拌機
５１ 供給タンク
５２，５３ ポンプ
５４ 温度調節器
５５ スチーム
５６ 水
５７，５８ 供給系
５９ 供給ヘッダー
６０ 三方弁
７１ オーバーフローライン
７２ ジャケットなしパイプ
７３ ジャケット付きパイプ
７４ 循環ポンプ
７５ 液位
７６ 水
７７ 温度調節器
７８ スチーム
８２ 供給タンク
９１ 再循環ループ
９２ 再循環ポンプ
９３ 流入液
９４ ポンプ出口
９５ エダクター
９６ 供給導管
９７ 固体反応体貯蔵装置
９８ 固体計量装置
９９ 供給装置
１００ 入口
１０１，１０２ パイプ型反応器
１０３ 生成物出口
１０４ 蒸気出口
１０６ Ｔ継手
１１０ 堰
１１１ 入口
１１２ 後堰（ｐｏｓｔ ｗｅｉｒ）
１１３ 出口
１２０ 入口
１２１ 蒸気出口
１２２ 生成物出口
１２３ レジューサー
１２４ 堰
１２５ 次のエルボ
１２６ パイプキャップ
１２７ レジューサーパイプの下端
１２８ Ｔ継手
１３３ 離脱系
１３４ ９０°のエルボ
１３５ ９０°未満のエルボ
１３６ 直管
１３７ ９０°未満のエルボ
１３８ 第２レグの直管
１３９ Ｔ継手
１４０ エルボ
１４１ 直管ライン
１４２ フローインバーター系
１４３ レグ
１４４ 第３レグ
１４５，１４６ ９０°未満のエルボ
１４７ 蒸気出口
１４８ 生成物出口
１６０，１６１，１６２ 流通導管
１６３ 注入ライン
１６４ 単一のエステル化セクション入口
１６５，１６６ 平行パイプ型反応器流通導管
１７１，１７２ ゾーン
１７３ 戻りヘッダー
１７４ 供給ヘッダー
１８１ 吸着剤床
１８２ 吸着剤床
１８３ 吸着剤床
１８４ 出口
１８５ 凝縮器
１８６ 圧縮機又は送風機
１８７ 凝縮流
１８８ 熱交換器
１８９ 入口
１９０ １８１の床（ｂｅｄ）の出口
１９１ １８２の床の入口
１９２ １８２の床の出口
１９３ １８５の凝縮器の出口／１８３の床の入口
１９４ １８３の床の出口
１９５ １８３の床の出口
１９７ 不活性補給流
１９８ 出口
１９９ 凝縮器への入口
２１１，２１２，２１３ エステル化反応器
２１４ パイプ型反応器
２１５ パイプ型反応器
２１６，２１７ 蒸気出口ライン
２２１ 固形分タンク
２２２ 固形分計量装置
２２３ 重量フィーダー
２２４ 再循環ライン
２２５ ポンプ
２２６ 熱交換器
２２７ パイプ型反応器
２２８ 追加パイプ型反応器エステル化プロセス
２２９ ベントライン
２３０ 再循環ライン
２３１，２３２ 蒸気ライン
２３３ 熱交換器
２３４ 供給点
２３５，２３６，２３７ 重縮合反応器
２３８ ギアポンプ
２３９ 出口
２４０ 入口ライン
２４１，２４２ シールレグ
２４３，２４４，２４５ ベント又は真空ヘッダー
２４６ 減圧装置
２４７ シールレグ
２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９，２６０，２６１，２６２ バルブ
２６３ ポンプ
２６４ 第２ポンプ
２６５ 第１トレイラー
２６６ 第２トレイラー
２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６ 自動バルブ
２９０ 安全シャワー水貯蔵タンク
２９１ 安全シャワー出口
２９２ ペレタイザー配水ループ
２９４ 濾過水貯蔵タンク
２９５ 適当なポンプ
２９６ 下流熱交換器
２９８ 濾過器
２９９ 下流化学薬品添加ステーション
３００ カッター／ペレタイザーステーション
３０２ 別個の給水ライン
３０３ 下流ポンプ
３０４ 冷却塔
３０６ 液位コントロール
３０７ 集水桝
３０８ 冷却塔水供給ループ
３１０ ポンプ
３１１ 下流冷却水ユーザー
３１２ 水パージライン
３１４ パージコントローラーバルブ
３１５ 水位コントロール
３１６ ポリマー供給ライン
３１７ ポリマー押出ダイヘッド
３１８ 溶融ポリマーストランド
３２０ 真空ポンプ
３２１ 中間凝縮器
３２２ 第１ＥＧ蒸気ジェット
３２４ スプレー凝縮器
３２５ 液体シール容器
３２６ 濾過器
３２８ 冷却器
３３０ 第２ＥＧジェット
３３１ 排出ライン
３３４ 真空ライン
３３５ 凝縮器
３３６ 第２シール容器
３３７ ポンプ
３３９ 下流濾過器
３４０ 冷却装置
３４３ コントロールバルブ
４００ エステル化出発点
４０１ エステル化終了点
４０２ エステル化離脱
４０３ 重縮合開始点
４０４ 第１段階重縮合終了点
４０５ 第２段階重縮合開始点
４０６ 第２段階重縮合終了点

Claims (19)

  1. （ａ）パイプ反応器中において液体状反応体をエステル化し、そしてパイプ反応器中に転化率９６％オリゴマーを更に添加することによって、気体状反応副生物及び５１．９〜９４．２％の転化率のエステル化反応生成物を含み、ジエチレングリコール不純物の含量が１．４重量％又はそれ以下の液体状反応混合物を生成させ、
    （ｂ）前記液体状反応混合物及び前記気体状反応副生物を、層状流、波状流、スラグ流、栓流、気泡流、フロス流及びこれらの組合せからなる群から選ばれた流動様式で、前記パイプ反応器の少なくとも１部を通して流すことを含んでなるエステル化方法。
  2. 二酸及びジオールを、ジオールに対する二酸のモル比１．８で、前記パイプ反応器中に導入することを更に含む請求項１に記載の方法。
  3. 前記二酸及び前記ジオールをペースト状で前記パイプ反応器に導入する請求項２に記載の方法。
  4. 前記二酸がテレフタル酸であり、そして前記ジオールがエチレングリコールである請求項２に記載の方法。
  5. 前記オリゴマーが精製テレフタル酸を含む請求項１に記載の方法。
  6. 前記オリゴマーが１，４−シクロヘキサンジメタノールを含む請求項１に記載の方法。
  7. 前記オリゴマーが２．５重量％の１，４−シクロヘキサンジメタノールで変性された精製テレフタル酸である請求項１に記載の方法。
  8. 前記パイプ反応器中に二酸を更に導入して、その二酸の少なくとも一部が固体粒子状で存在し、前記オリゴマーが前記二酸の固体粒子の溶解を助ける請求項１に記載の方法。
  9. 前記流れ様式が気泡流、フロス流、層状流及びこれらの組合せからなる群から選ばれる請求項１に記載の方法。
  10. 前記流れ様式が層状流である請求項１に記載の方法。
  11. 前記液体状反応混合物から前記気体状反応副生物の少なくとも一部を更に離脱させることを更に含む請求項１に記載の方法。
  12. 前記離脱が前記気体状副生物及び前記液体状反応混合物の流速を減少させることを含む請求項１１に記載の方法。
  13. 前記離脱が前記気体状反応副成物及び前記液体状反応混合物を層状流れ様式に形成させることを含む請求項１１に記載の方法。
  14. 離脱させた気体状反応副生物を、前記パイプ反応器から、除去することを更に含む請求項１１に記載の方法。
  15. 前記液体状反応混合物及び前記気体状反応生成物を、前記パイプ反応器を通して上向きに輸送することを更に含む請求項１に記載の方法。
  16. 前記パイプ反応器が水平状で、線状のセクションを更に含む請求項１に記載の方法。
  17. 前記流れ様式が前記水平状で、線状のセクションで起る請求項１６に記載の方法。
  18. 前記パイプ反応器が複数の水平状で、線状のセクションを含み、その複数の水平状で、線状のセクションの少なくとも幾らが互いに垂直方向に間隔があいている請求項１に記載の方法。
  19. 前記パイプ反応器が一般に蛇行形状を有する請求項１に記載の方法。
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