[发明专利]具有优化的内部塔盘设计的反应器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年10月28日提交的美国临时申请序列号No.60/731,390的优先权，该美国临时申请的公开通过引用而整体地结合于本发明中。

技术领域

本发明大体涉及一种用于处理反应介质的反应器，该反应介质的粘度随着介质流过反应器而增加。在另一个方面中，本发明涉及一种聚合反应器，其具有多个垂直地间隔开的内部塔盘(tray)，聚合反应介质在该内部塔盘上流动，同时该反应介质的聚合度增加。

背景技术

在某些化学处理方案中，希望化学反应发生在以一个或多个较薄片(sheet)形式流动的反应介质中。在这种处理方案中，该反应进行了延长的时间段，同时反应介质片暴露于必需的反应条件。这种工艺尤其有利的是，化学反应产生气态的反应副产物，并且希望从反应介质上快速地且完全地脱离这种副产物。例如，如果产生气态副产物的化学反应是可逆的，则不能充分地脱离该副产物可阻碍所期望的反应。当反应介质以一个或多个较薄片的形式流动时，气态的反应副产物可快速地逃离反应介质。此外，当反应介质以一个或多个较薄片的形式流动时，反应介质的底部上的低流体静压减小了当利用较深的反应介质执行反应时可产生的沸腾抑制。

虽然在反应介质的较薄片中执行化学反应具有许多优点，但是这种工艺也存在许多难题。例如，由于反应介质的较薄片需要反应介质在其上流动的大量的表面面积，故可能需要非常大量的和/或众多的反应器，以生产批量的反应产物。此外，在采用反应介质的较薄片的许多工艺中，反应介质的粘度随着反应的进行而变化。因此，最终产物的粘度可远远大于或远远小于初始反应介质的粘度。由于可能不希望反应介质的流率和/或深度产生显著的变化，故反应介质的这种变化的粘度提出了许多设计难题。

普通的工业化工艺的一个示例处于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生产的“后缩聚(finishing)”阶段，在该工业化工艺中希望在反应介质的一个或多个较薄片中执行化学反应。在PET后缩聚阶段期间，缩聚使反应介质的聚合度显著地增加，并且产生作为反应副产物的乙二醇、乙醛和水。通常，引入后缩聚反应器/区域内的反应介质的聚合度为20-60，而离开后缩聚反应的反应介质/产物的聚合度为80-200。反应介质的聚合度在后缩聚期间的这种增加使反应介质的粘度显著地增加。此外，由于与PET后缩聚有关的缩聚反应是可逆的，故希望乙二醇反应副产物从反应介质尽可能快速地且完全地脱离。

因此，需要一种更加有效的且经济的反应器，其有利于在延长的时间段内处理较薄片形式的大量反应介质。此外，需要一种更加有效的且实际的PET后缩聚反应器，其有利于以较均匀的较薄片形式流过后缩聚反应器的大量反应介质的缩聚，并且同时提供足够的停留时间以实现必需的聚合度。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种反应器，该反应器包括多个垂直地间隔开的单向倾斜塔盘和多个垂直地间隔开的双向倾斜塔盘，其中单向塔盘的斜度向下增加。

根据本发明的另一个实施例，提供一种用于处理反应介质的反应器。该反应器包括多个垂直地间隔开的倾斜塔盘。该塔盘中的至少一些包括向上延伸的溢流堰，反应介质的至少一部分在该溢流堰上溢出，以便到达位于该溢流堰正下方的下一个塔盘上。

根据本发明的又一个实施例，提供一种聚合工艺，其包括：(a)将反应介质引入聚合反应器内，该聚合反应器包括多个垂直地间隔开的倾斜塔盘；(b)使反应介质在聚合反应器中在垂直地间隔开的塔盘上向下流动，其中在垂直地间隔开的塔盘上流动的反应介质的平均厚度维持为大约2.5英寸或更大；和(c)将反应介质从聚合反应器中排出，其中从聚合反应器排出的反应介质的聚合度比引入聚合反应器内的反应介质的聚合度大至少大约25％。

根据本发明的又一个实施例，提供一种工艺，其包括：(a)将反应介质引入反应器的上段内，该反应器包括多个单向倾斜塔盘和多个双向倾斜塔盘；(b)使反应介质在反应器中在单向塔盘和双向塔盘上向下流动；和(c)将反应介质从反应器的下段排出。

附图说明

图1是反应器的前视截面图，该反应器用于处理向下流过反应器的反应介质，该前视截面图具体表示包括两个塔盘盒的反应器，该两个塔盘盒都容纳多个垂直地间隔开的倾斜的内部塔盘，当反应介质向下经过反应器时反应介质在该内部塔盘上流动。

图2a是沿图1中的线2a-2a截取的反应器的顶视截面图，其具体表示顶部单向塔盘上的反应介质的纵向流向。

图2b是沿图1中的线2b-2b截取的反应器的顶视截面图，其具体表示位于图2a所示塔盘正下方的单向塔盘上的反应介质的纵向流向。