Proceso de polimerización con diseño de reactor optimizado.

Un proceso de polimerización que comprende: (a) introducir un medio de reacción en un reactor de polimerización que comprende una pluralidad de bandejas inclinadas unidireccionales verticalmente separadas y una pluralidad de bandejas inclinadas bidireccionales verticalmente separadas;

(b) hacer que dicho medio de reacción fluya hacia abajo en dicho reactor de polimerización sobre dichas bandejas verticalmente separadas, en el que el espesor medio de dicho medio de reacción que fluye en dichas bandejas verticalmente separadas se mantiene en 6,4 cm (2,5 pulgadas) o más; y (c) retirar dicho medio de reacción de dicho reactor de polimerización, en el que el grado de polimerización (DP) de dicho medio de reacción retirado de dicho reactor de polimerización es por lo menos el 25 por ciento mayor que el DP de dicho medio de reacción introducido en dicho reactor de polimerización.

Proceso de polimerización con diseño de reactor optimizado.

Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a un reactor para procesar un medio de reacción que tiene una viscosidad que aumenta a medida que el medio fluye a través del reactor. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un reactor de polimerización que tiene una pluralidad de bandejas internas verticalmente separadas sobre las cuales fluye un medio de reacción de polimerización al tiempo que aumenta el grado de polimerización del medio de reacción.

Antecedentes de la Invención En ciertos esquemas de procesamiento químico resulta deseable que las reacciones químicas tengan lugar en un medio de reacción que fluya en uno o más láminas relativamente delgadas. En tal esquema de procesamiento, la reacción avanza durante un extenso periodo de tiempo en vez que las láminas del medio de reacción están expuestas a las condiciones de reacción requeridas. Este tipo de proceso es particularmente ventajoso allí donde la reacción química produce un subproducto de reacción gaseoso y es deseable que tal subproducto se desacople rápida y completamente del medio de reacción. Por ejemplo, si la reacción química que produce el subproducto gaseoso es reversible, un fallo al desacoplar adecuadamente el subproducto podría contrarrestar la reacción deseada. Cuando el medio de reacción fluye en una o más láminas relativamente delgadas, el subproducto de reacción gaseoso puede escapar rápidamente del medio de reacción. Además, cuando el medio de reacción fluye en una o más láminas relativamente delgadas, la baja presión hidrostática sobre la porción inferior del medio de reacción minimiza la supresión de ebullición que puede presentarse cuando se ejecutan reacciones usando medios de reacción relativamente profundos.

Aunque la realización de reacciones químicas en láminas relativamente delgadas de un medio de reacción tiene una serie de ventajas, este tipo de proceso también presenta una serie de desafíos. Por ejemplo, debido a que las láminas delgadas del medio de reacción requieren grandes cantidades de área superficial sobre la cual fluir, pueden ser necesarios reactores muy grandes y/o numerosos para producir cantidades comerciales del producto de reacción. Además, en muchos procesos que emplean láminas delgadas de medio de reacción, la viscosidad del medio de reacción cambia a medida que avanza la reacción. De este modo, la viscosidad del producto final puede ser mucho mayor o mucho menor que la viscosidad del medio de reacción inicial. Esta viscosidad cambiante del medio de reacción presenta una serie de desafíos de diseño debido a que pueden resultar indeseables variaciones significativas del caudal y/o profundidad del medio de reacción.

Un ejemplo de un proceso comercial común en donde es deseable realizar un reacción química en uno o más láminas relativamente delgadas es en la etapa de “acabado” de la producción de tereftalato de polietileno (PET) . Durante la etapa de acabado de PET la policondensación hace que el grado de polimerización del medio de reacción aumente significativamente y también produce glicol etilenglicol, acetaldeihido y agua como subproductos de reacción. Típicamente, el grado de polimerización del medio de reacción introducido dentro del reactor/zona de acabado es de 2060, mientras que el grado de polimerización del medio de reacción/producto que sale de la reacción de acabado es de 80-200. Este aumento del grado de polimerización del medio de reacción durante el acabado hace que la viscosidad del medio de reacción aumente significativamente. Además, dado que la reacción de policondensación asociada con el acabado de PET es reversible, es deseable desacoplar el subproducto de reacción de etilenglicol del medio de reacción tan rápida y completamente como sea posible.

Por tanto, existe una necesidad de un reactor más eficiente y económico que facilite el procesamiento de grandes cantidades de un medio de reacción en láminas relativamente delgadas durante extensos períodos de tiempo. Además, existe una necesidad de un reactor de acabado de PET más eficiente y efectivo que facilite la policondensación de grandes cantidades de un medio de reacción que fluye en láminas delgadas relativamente uniformes a través del reactor de acabado, al tiempo que proporcione un tiempo de residencia adecuada para lograr el grado requerido de polimerización.

Sumario de la Invención De acuerdo con una realización de la presente invención, se provee un proceso de polimerización que comprende: (a) introducir un medio de reacción dentro de un reactor de polimerización que comprende una pluralidad de bandejas inclinadas verticalmente separadas; (b) hacer que el medio de reacción fluya hacia abajo en el reactor sobre las bandejas verticalmente separadas, en el que el espesor medio del medio de reacción que fluye en las bandejas verticalmente separadas se mantiene entre alrededor de 2, 5 pulgadas o más; y (c) retirar el medio de reacción del reactor de polimerización, en el que el grado de polimerización del medio de reacción retirado del reactor de polimerización es por lo menos aproximadamente el 25 por ciento mayor que el grado de polimerización del medio de reacción introducido en el reactor de polimerización.

Breve descripción de las figuras de los dibujos La figura 1 es una vista frontal en sección de un reactor para procesar un medio de reacción que fluye a su través en sentido descendente, ilustrando particularmente que el reactor incluye dos cajas de bandejas, cada una de las cuales aloja una pluralidad de bandejas internas inclinadas verticalmente separadas sobre las cuales fluye el medio de reacción a medida que atraviesa el reactor en sentido descendente.

La figura 2a es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 2a-2a de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección en sentido longitudinal del flujo del medio de reacción sobre la bandeja unidireccional superior.

La figura 2b es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 2b-2b de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección en sentido longitudinal del flujo del medio de reacción sobre la bandeja unidireccional situada justo por debajo de la bandeja mostrada en la figura 2a.

La figura 3a es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 3a-3a de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección en el sentido de la anchura del flujo del medio de reacción sobre una bandeja unidireccional situada justo por debajo de las bandejas longitudinales ilustradas en las figuras 2a y 2b.

La figura 3b es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 3b-3b de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección en el sentido de la anchura del flujo del medio de reacción sobre la bandeja unidireccional situada justo por debajo de la bandeja mostrada en la figura 3a.

La figura 4a es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 4a-4a de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección de flujo del medio de reacción sobre una bandeja de tejado bidireccional que diverge hacia abajo situada por debajo de las bandejas unidireccionales.

La figura 4b es una vista desde arriba en sección del reactor tomada a lo largo de la línea 4b-4b de la figura 1, ilustrando particularmente la dirección de flujo del medio de reacción sobre una bandeja de artesa que converge bidireccional hacia abajo situada por debajo de la bandejas de tejado mostrada en la figura 4a.

La figura 5a es una vista frontal agrandada del par de bandejas unidireccionales longitudinales circunscritas en líneas de puntos y trazos y etiquetadas con “5” en la figura 1.

La figura 5b es una vista lateral de las bandejas unidireccionales longitudinales mostradas en la figura 5a.

La figura 6a es una vista frontal agrandada del par de bandejas unidireccionales en el sentido de la anchura circunscritas en líneas de puntos y trazos y etiquetadas con “6” en la figura 1.

La figura 6b es una vista lateral de las bandejas unidireccionales en el sentido de la anchura mostradas en la figura 6a.

La figura 7a es una vista frontal agrandada del par de bandejas bidireccionales circunscritas en líneas de puntos y trazos y etiquetadas con “7” en la figura 1.

La figura 7b es una vista lateral de las bandejas bidireccionales mostradas en la figura 7a.

La figura 8a es una vista frontal agrandada del conjunto de transición circunscrito con líneas de puntos y trazos y

etiquetadas con “8” en la figura 1.

La figura 8b es una vista desde arriba... [Seguir leyendo]

1. Un proceso de polimerización que comprende: (a) introducir un medio de reacción en un reactor de polimerización que comprende una pluralidad de bandejas inclinadas unidireccionales verticalmente separadas y una pluralidad de bandejas inclinadas bidireccionales verticalmente separadas; (b) hacer que dicho medio de reacción fluya hacia abajo en dicho reactor de polimerización sobre dichas bandejas verticalmente separadas, en el que el espesor medio de dicho medio de reacción que fluye en dichas bandejas verticalmente separadas se mantiene en 6, 4 cm (2, 5 pulgadas) o más; y (c) retirar dicho medio de reacción de dicho reactor de polimerización, en el que el grado de polimerización (DP) de dicho medio de reacción retirado de dicho reactor de polimerización es por lo menos el 25 por ciento mayor que el DP de dicho medio de reacción introducido en dicho reactor de polimerización.

2. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que espesor medio de dicho medio de reacción que fluye en las bandejas verticalmente separadas se mantiene en el rango de 7, 62 cm a 30, 5 cm (3 a 12 pulgadas) .

3. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que el DP de dicho medio de reacción introducido en dicho reactor de polimerización está en el rango de 20 a 75.

4. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que el dicho medio de reacción retirado de dicho reactor de polimerización comprende tereftalato de polietileno (PET) .

5. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que dicho medio de reacción se mantiene a una temperatura en el rango de 250º C a 325° C y a una presión en el rango de 0, 1 torr a 4 torr en dicho reactor de polimerización.

6. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que por lo menos algunas de dichas bandejas incluyen un vertedero que se extiende ascendentemente sobre el cual, al menos, una porción de dicho medio de reacción fluye para pasar a la próxima bandeja situada inmediatamente allí debajo.

7. El proceso de polimerización de la reivindicación 6, en el que dicho vertedero tiene una altura de por lo menos 6, 4 cm (2, 5 pulgadas) .

8. El proceso de polimerización de la reivindicación 6, en el que por lo menos el 10 por ciento de todas las bandejas dichas están provistos con dicho vertedero.

9. El proceso de polimerización de la reivindicación 1, en el que dichas bandejas incluyen una pluralidad de bandejas unidireccionales, en el que dicho proceso comprende además hacer que, al menos, una porción de dicho medio de reacción fluya simultáneamente sobre dos extremos generalmente opuestos de, al menos, una de dichas bandejas unidireccionales.

10. El proceso de polimerización de la reivindicación 9, en el que dichos extremos generalmente opuestos de dichas bandejas unidireccionales están situados a diferente altura.