Reactor tubular multinivel con segmentos separados verticalmente.

Un proceso que comprende:

someter un medio de reacción a una reacción química en un reactor que comprende un cabezal alargadoverticalmente (12) y una pluralidad de segmentos del reactor alargados horizontalmente y separados verticalmente(28) acoplados a y que se extienden hacia fuera desde dicho cabezal (12) incluyendoal menos un segmento del reactor superior (28a) e inferior (28b),

proporcionando dicho cabezal (12) una comunicación de fluido entre dichos segmentos del reactor (28),comprendiendo dichos segmentos del reactor superior (28a) e inferior (28b) conductos alargados superior (44a) einferior (44b) respectivos y bandejas internas superior (48a) e inferior (48b) respectivas,

estando dichos conductos superior (44a) e inferior (44b), y las bandejas (48a), (48b) orientados sustancialmente deforma horizontal,

el reactor comprende además desviadores de flujo superior (18a) e inferior (18b) acoplados a las bandejas superior(48a) e inferior (48b) respectivamente,

de tal manera que

dicho medio de reacción fluye en dichas bandejas superior (48a) e inferior (48b) generalmente hacia fuera de dichocabezal (12), y dicho medio de reacción fluye en la parte inferior de dichos conductos superior (28a) e inferior (28b)generalmente hacia dicho cabezal (12),

dicho medio de reacción pasa hacia abajo a través de dicho cabezal (12) cuando dicho medio de reacción sedesplaza desde dicho segmento del reactor superior (28a) hasta dicho segmento del reactor inferior (28b), en el quedicho medio de reacción entra y sale de al menos uno de dichos segmentos del reactor (28) a través de dichocabezalextendiéndose dichos desviadores de flujo superior (18a) e inferior (18b) hacia dentro de dicho cabezal (12), ydirigiendo el desviador de flujo inferior (18b) el medio de reacción que sale de la parte inferior del conducto superior(44a) hacia abajo a través del cabezal (12) y a la bandeja inferior (48b).

Reactor tubular multinivel con segmentos separados verticalmente

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención Esta invención se refiere a reactores para procesar medios de reacción que contienen líquido. En otro aspecto, la 10 invención tiene que ver con reactores de policondensación usados para la producción en fase fundida de poliésteres.

2. Descripción de la técnica anterior

La polimerización en fase fundida se puede usar para producir una variedad de poliésteres, como, por ejemplo,

polietileno tereftalato (PET) . El PET se usa ampliamente en bebidas, comida, y otros envases, así como en fibras sintéticas y resinas. Los avances en la tecnología de proceso junto con la demanda aumentada han llevado a un mercado cada vez más competitivo para la producción y la venta de PET. Por lo tanto, es deseable un proceso de alta eficiencia y de bajo coste para producir PET.

Generalmente, las instalaciones de producción de poliéster en fase fundida, incluyendo las usadas para hacer PET, emplean una etapa de esterificación y una etapa de policondensación. En la etapa de esterificación, las materias primas de los polímeros (es decir, los reactantes) son convertidas a monómeros y/u oligómeros de poliéster. En la etapa de policondensación, los monómeros de poliéster que salen de la etapa de esterificación son convertidos a un producto de polímero que tiene el promedio final de longitud de cadena deseado.

En muchas instalaciones convencionales de producción de poliéster en fase fundida, la esterificación y la policondensación se llevan a cabo en uno o más reactores agitados mecánicamente, como por ejemplo, reactores continuos de tanque agitado (CSTRs) . Sin embargo, los CSTRs y otros reactores agitados mecánicamente tienen un número de inconvenientes que pueden dar como resultado costes aumentados de capital, funcionamiento y/o mantenimiento para toda la instalación de producción de poliéster. Por ejemplo, los agitadores mecánicos y diversos equipos de control habitualmente asociados con los CSTRs son complejos, caros, y pueden requerir un mantenimiento exhaustivo.

Los documentos US-2007037959 y WO2004111104 están dirigidos a procesos de poliéster que utilizan un reactor 35 de conductos en procesos de esterificación, policondensación, o tanto esterificación como policondensación.

El documento WO-9529752 se refiere a un reactor de polimerización dispuesto verticalmente que tiene una serie de ensamblajes de bandeja esencialmente circulares; teniendo cada ensamblaje de bandeja una chimenea de vapor con abertura central y dos trayectorias de flujo dividido, conteniendo cada trayectoria de flujo dividido una trayectoria 40 de flujo inversa en la que el flujo de polímero líquido es invertido por medio de una región de cambio de rumbo sustancialmente semicircular; teniendo las bandejas una entrada de bandeja de polímero líquido y una salida de bandeja de polímero líquido para dirigir un flujo del polímero líquido por medio de un gradiente hidráulico; siendo cada ensamblaje de bandeja abierto en la parte superior para la salida de vapor del flujo de polímero líquido a la chimenea de vapor con abertura central; y estando dispuestas las bandejas en disposición vertical una encima de la 45 otra.

El documento GB2020194 da a conocer un aparato reactor de polimerización que tiene una carcasa externa dispuesta verticalmente, una entrada de polímero líquido en la parte superior de la carcasa y una salida de polímero líquido en la parte inferior de la carcasa, y una serie de bandejas en pendiente hacia abajo para dirigir un flujo del 50 polímero líquido en una trayectoria descendente desde la entrada hasta la salida; estando la serie de bandejas comprendidas dentro de una serie de ensamblajes de receptáculo esencialmente rectangulares separados de forma apoyada interiormente de la carcasa externa y por cuyos ensamblajes de receptáculo el flujo de polímero líquido se divide en dos flujos separados de sección transversal de flujo uniforme, con el vapor del polímero líquido saliéndose a lo largo de trayectorias separadas de la interferencia con las trayectorias de flujo de polímero líquido desde la parte 55 superior abierta de cada ensamblaje de receptáculo y a través de "ventanas" o aberturas en dos de las paredes extremas opuestas del ensamblaje de receptáculo hasta la carcasa externa del aparato reactor.

El documento US-3841836 da a conocer un procedimiento y aparato para la producción de polímeros de condensación que tienen una viscosidad final predeterminada que comprende el flujo de un prepolímero que tiene una viscosidad inicial por una serie de superficies en pendiente variable en una trayectoria descendente bajo condiciones de polimerización.

El documento US-3787479 da a conocer un procedimiento para la transesterificación continua de ésteres de alquilo de ácidos dicarbolíxicos con dioles, particularmente de tereftalato de dimetilo con metilenglicol en presencia de la mezcla de reacción de sales metálicas solubles como catalizadores, llevándose a cabo la transesterificación en un reactor con al menos un canal abierto, calentado de forma indirecta y siendo retirados los compuestos volátiles separados de la región de reacción.

El documento US-4200145 se refiere a un procedimiento de precalentamiento de una masa de reacción líquida de poliolefina disuelta en monómero de olefina líquido pasándolo a través de un precalentador de pasos múltiples, usando generalmente tubos de intercambiador de calor en forma de U en una carcasa generalmente en forma de U.

De ese modo, existe una necesidad de un proceso de poliéster de alta eficiencia que minimice los costes de capital, 15 de funcionamiento, y de mantenimiento mientras que mantenga o mejore la calidad del producto.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En una forma de realización de la presente invención, se proporciona un proceso de acuerdo con la reivindicación 1

que comprende someter un medio de reacción a una reacción química en un reactor que comprende un cabezal alargado verticalmente y una pluralidad de segmentos del reactor alargados horizontalmente y separados verticalmente acoplados a y que se extienden hacia fuera desde el cabezal. El medio de reacción fluye a través del cabezal y los segmentos del reactor cuando el medio de reacción se desplaza a través del reactor. El medio de reacción entra y sale de al menos uno de los segmentos del reactor a través del cabezal.

En otra forma de realización de la presente invención, se proporciona un proceso para hacer polietileno tereftalato (PET) , comprendiendo el proceso: (a) introducir una alimentación de policondensación en un reactor de policondensación, en el que la alimentación de policondensación forma un medio de reacción en el reactor, en el que la alimentación de policondensación comprende PET que tiene un promedio de longitud de cadena en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 50; (b) someter el medio de reacción a la policondensación en el reactor, en el que el reactor comprende un cabezal alargado verticalmente y al menos dos segmentos del reactor alargados horizontalmente y separados verticalmente acoplados a y que se extienden hacia fuera desde el cabezal, en el que el cabezal proporciona una comunicación de fluido entre los segmentos del reactor, en el que el medio de reacción pasa hacia abajo a través del cabezal cuando el medio de reacción se desplaza desde uno superior de los segmentos del reactor hasta uno inferior de los segmentos del reactor, en el que los segmentos del reactor superior e inferior comprenden conductos alargados superior e inferior respectivos y bandejas internas superior e inferior respectivas, en el que los conductos y bandejas superiores e inferiores están orientados sustancialmente de forma horizontal, en el que cada conducto superior e inferior tiene una relación longitud-diámetro (L:D) en el intervalo de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 50:1, en el que cada bandeja superior e inferior tiene una longitud de al

menos aproximadamente 0, 75L con relación a los conductos superior e inferior respectivamente, en el que el medio de reacción fluye en las bandejas superior e inferior generalmente hacia fuera del cabezal, en el que el medio de reacción fluye en la parte inferior de los conductos superior e inferior generalmente hacia el cabezal, en el que el medio de reacción entra y sale de al menos uno de los segmentos del reactor a través del cabezal; y (c) recuperar un producto de policondensación predominantemente líquido del reactor, en el que el producto de policondensación 45 comprende PET que tiene un promedio de longitud de cadena que es al menos aproximadamente 10 más que el promedio... [Seguir leyendo]

1. Un proceso que comprende:

someter un medio de reacción a una reacción química en un reactor que comprende un cabezal alargado verticalmente (12) y una pluralidad de segmentos del reactor alargados horizontalmente y separados verticalmente (28) acoplados a y que se extienden hacia fuera desde dicho cabezal (12) incluyendo al menos un segmento del reactor superior (28a) e inferior (28b) , 10 proporcionando dicho cabezal (12) una comunicación de fluido entre dichos segmentos del reactor (28) ,

comprendiendo dichos segmentos del reactor superior (28a) e inferior (28b) conductos alargados superior (44a) e inferior (44b) respectivos y bandejas internas superior (48a) e inferior (48b) respectivas,

estando dichos conductos superior (44a) e inferior (44b) , y las bandejas (48a) , (48b) orientados sustancialmente de forma horizontal,

el reactor comprende además desviadores de flujo superior (18a) e inferior (18b) acoplados a las bandejas superior 20 (48a) e inferior (48b) respectivamente,

de tal manera que dicho medio de reacción fluye en dichas bandejas superior (48a) e inferior (48b) generalmente hacia fuera de dicho 25 cabezal (12) , y dicho medio de reacción fluye en la parte inferior de dichos conductos superior (28a) e inferior (28b) generalmente hacia dicho cabezal (12) ,

dicho medio de reacción pasa hacia abajo a través de dicho cabezal (12) cuando dicho medio de reacción se desplaza desde dicho segmento del reactor superior (28a) hasta dicho segmento del reactor inferior (28b) , en el que 30 dicho medio de reacción entra y sale de al menos uno de dichos segmentos del reactor (28) a través de dicho cabezal

extendiéndose dichos desviadores de flujo superior (18a) e inferior (18b) hacia dentro de dicho cabezal (12) , y

dirigiendo el desviador de flujo inferior (18b) el medio de reacción que sale de la parte inferior del conducto superior (44a) hacia abajo a través del cabezal (12) y a la bandeja inferior (48b) .

2. El proceso de la reivindicación 1 en el que dichos conductos superior (44a) e inferior (44b) tienen cada uno una relación longitud-diámetro (LD) en el intervalo de 2:1 a 50:1, y en el que dichas bandejas superior (48a) e inferior (48b) tienen cada una una longitud de al menos 0, 75L con relación a dichos conductos superior (44a) e inferior (44b) respectivamente.

3. El proceso de las reivindicaciones 1-2, en el que dicho medio de reacción comprende una alimentación de policondensación, en el que dicha alimentación de policondensación comprende PET que tiene un 45 promedio de longitud de cadena en el intervalo de 5 a 50.

4. El proceso de las reivindicaciones 1-3, en el que todos los dichos segmentos del reactor (28) se extienden hacia fuera desde un lado común de dicho cabezal.

5. El proceso de las reivindicaciones 1-4, en el que dicho reactor comprende al menos tres de dichos segmentos del reactor.

6. El proceso de las reivindicaciones 1-5, en el que un subproducto de vapor de dicha reacción química de al menos dos de dichos segmentos del reactor se combina en dicho cabezal y sale de dicho reactor a través de 55 una salida de vapor ubicada cerca de la parte superior de dicho cabezal.

7. El proceso de las reivindicaciones 1-6, en el que un producto predominantemente líquido de dicha reacción química sale de dicho reactor a través de una salida de líquido ubicada cerca de la parte inferior de dicho cabezal.

8. El proceso de las reivindicaciones 2-7, en el que dicho cabezal tiene una relación altura-anchura (H:W) en el intervalo de 2:1 a 20:1, en el que L se halla en el intervalo de 3, 05 a 61 metros (10 a 200 pies) y D se halla en el intervalo de 0, 31 a 6, 1 metros (1 a 20 pies) .

9. El proceso de las reivindicaciones 1-8, en el que dicho medio de reacción comprende un líquido dentro del cual se lleva a cabo dicha reacción química y en el que dicho líquido comprende una porción de espuma y una porción predominantemente líquida.

10. El proceso de las reivindicaciones 1-9, en el que dicha reacción química comprende la policondensación, en el que el promedio de longitud de cadena de dicho medio de reacción aumenta en al menos 10 en dicho reactor.

11. El proceso de las reivindicaciones 1-10, en el que una porción de dicho medio de reacción ubicada en uno más alto de dichos segmentos del reactor comprende vapor con un porcentaje de volumen de al menos 50 y una porción de dicho medio de reacción ubicada en uno más bajo de dichos segmentos del reactor comprende vapor con un porcentaje de volumen inferior a 20.

12. El proceso de las reivindicaciones 1-11, en el que se produce PET mediante dicho reactor. 20

13. El proceso de las reivindicaciones 3-12, en el que dicho PET es un copolímero de PET que comprende unidades de repetición de etileno tereftalato con un porcentaje molar de al menos 90 y unidades de repetición de comonómero añadido con un porcentaje de hasta 10.

14. El proceso de la reivindicación 13, en el que dichas unidades de repetición de comonómero añadido se derivan de un comonómero añadido seleccionado del grupo que consiste en ácido isoftálico, ácido naftaleno-2, 6dicarboxílico, 1, 4-ciclohexano-dimetanol, dietilenglicol, y combinaciones de dos o más de los mismos.

15. El proceso de la reivindicación 14, en el que dicho comonómero añadido comprende ácido isoftálico. 30

16. El proceso de las reivindicaciones 3-15, en el que dicha alimentación tiene un promedio de longitud de cadena en el intervalo de 1 a 20.

17. El proceso de las reivindicaciones 3-16, en el que dicha alimentación se mantiene a una temperatura

en el intervalo de 220 a 350ºC, en el que la presión del espacio de vapor en dicho reactor se mantiene en el intervalo de 0 a 39996 Pa (0 a 300 torr) .

18. El proceso de las reivindicaciones 1-17, que comprende además recuperar un producto de policondensación predominantemente líquido de dicho reactor, en el que dicho producto de policondensación comprende PET que tiene un promedio de longitud de cadena que es al menos 10 más que el promedio de longitud de cadena del PET en dicha alimentación de policondensación.

19. El proceso de las reivindicaciones 3-18, que comprende además retirar un producto de una salida de producto de dicho reactor, en el que dicho medio de reacción forma dicho producto en dicho reactor, en el que la 45 It.V. de dicho producto se halla en el intervalo de 0, 3 a 1, 2 dL/g.

20. Un reactor adaptado para su uso en un proceso como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.