[发明专利]用于聚酯预缩合的反应器系统

说明书

技术领域

本发明涉及在聚酯制备中进行预缩合的反应器系统。本发明还涉及用于制备聚酯预缩合物的方法。

背景技术

聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）从二醇（例如乙二醇）和二基酸（di-basic acid）（例如对苯二甲酸）或相应的甲酯（例如对苯二甲酸二甲酯）起始，分批以及以连续过程制备而来。

不取决于所选择的起始材料类型（酸或二甲酯）和所选择的工艺类型（连续或分批），在所有情况中，通常采用连续两个不同的反应来制备聚酯。第一反应用于将起始材料转化为预缩合物（“单体”）释放水（来自酸的直接酯化反应）或甲醇（来自二甲酯的酯交换反应）。第二反应阶段是真空下的缩聚反应，其中预缩合物转化为聚合物。

上述第一阶段通常分两个步骤且在至少两个容器中进行，其中第一步骤的压力高于第二步。在一些情况下两个容器被压缩在单个反应器多个阶段中。第一步骤可以有或没有机械搅拌，向第二阶段（容器）的转移可以有或没有泵，且第二阶段（容器）可以有或没有机械搅拌。在所有情况下都需要一个或多个机械泵和/或机械搅拌器来将预缩合物转移到下一阶段。

期望减少且优选避免出现这种机械仪器。安装这种仪器的需要通常伴随更高的投资和操作成本，以及处理反应混合物的问题，这最终可不利地影响产物特性。鉴于聚酯制备的复杂性，其涉及两个阶段且其中第一阶段涉及两个步骤，特别有挑战的是找到如下制备聚酯预缩合物的方式，即可将其转移到缩聚阶段而无需机械仪器来引起转移。

发明内容

为了更好地解决一个或多个上述需求，本发明一方面提供用于制备聚酯预缩合物的反应器系统，包括在基本上不同的压力下操作的至少两个反应区，其中第一反应区包括第一反应物进料区、优选包括蒸汽冷凝系统和夹套（jacket）的热交换器、以及含有去往第二反应区的流动管线的第一产物排出区；所述第二反应区包括第二反应物进料区、第二产物排出区和优选为加热线圈的内部热交换器，其中第二产物排出区包括延伸到第二反应区最低点上方的升高的进口，以及围绕排出区的升高的进口的多个基本上同心、优选圆柱形的间隔物（spacer），其中间隔物布置成在反应物进料区与产物排出区之间提供增加的路径长度，且其中产物排出区的升高的进口位于内部热交换器上方。

另一方面，本发明涉及用于制备聚酯预缩合物的方法，包括以下步骤：

（a）将二元醇和二羧酸或酯供应到如上限定的反应器系统的第一区中，以提供反应混合物；

（b）在所述第一反应区中使反应混合物经受热和压力，以形成初始酯化混合物；

（c）在差压的影响下使初始酯化混合物转移到如上限定的反应器系统的第二区；

（d）使初始酯化混合物行经由上述反应器系统的间隔物提供的路径，以形成低摩尔重量聚酯预缩合物；

（e）通过重力流使低摩尔重量聚酯预缩合物流经如上限定的反应器系统的升高的出口，以进一步储存或使用预缩合物。

附图说明

图1是图示根据本发明的系统的一个实施方式（用“A”表示）的示意图。类似地，图2-6是分别图示本发明实施方式B-F的示意图。

具体实施方式

本发明提供反应器装置，其用于解决反应混合物的较好转化，以及到出口的较好均匀性（预缩合物），连同能量需求的减少，且特别是允许使用最小数目的机械（旋转）装置。而且，本发明提供竖直反应器的紧凑设计。

具体地，在相应竖直空间中消除酯化阶段2中搅拌器装置需要插入以下内部构件。

第一和第二反应区优选设置为紧直布置，使得第一反应区包括单独的下部容器，且第二反应区包括上部容器，即在第一反应区上方，且第一反应区中的压力高于第二反应区中的压力。这样，初始酯化混合物从第一反应区到第二反应区的转移能够进行而无需机械装置例如泵，因为这种转移简单地由差压驱使。

第二反应区的进口位于上述夹套上方。通常，进口是浸渍管形式，其从容器顶部附近延伸到容器底部。优选立管的出口正好位于反应混合物的液位之下。

在第二反应区中，通过内部热交换器对初始酯化混合物进行加热。为了提供充足的反应时间，设置间隔物，其迫使反应混合物在第二反应区中停留足够长的时间，以完成初始酯化混合物向合适低摩尔重量聚酯预缩合物（优选聚合度为8-10）的转化。间隔物设置为同心布置，从而不仅考虑上述停留时间，还考虑足够的（非机器驱动）搅拌以便提供反应混合物的均匀性。具体地，间隔物用于创建反应混合物用对称径向流路的条件，从而在不使用任何机械搅拌的情况下避免形成死点（dead spot）。间隔物用于迫使预缩合物进入指向反应器中心的对称路径。