气体洗涤器及相关方法
【专利说明】气体洗涤器及相关方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年6月29日提交的美国临时申请号61/666415的优先权的权 发明领域
[0003] 本发明涉及用于净化被污染的工艺气体的方法。其还涉及实施此类方法的系统， 及由此类方法和系统制备的PET。
[0004] 发明背景
[0005] 诸如聚（对苯二甲酸乙二酯）（PET)树脂的聚酯树脂被广泛生产和使用，例如用于 在饮料和食品容器、热成型应用、纺织品和工程树脂中。一般，PET的生产基于对苯二酸和/ 或对苯二酸二甲酯与乙二醇之间的反应（分别经由酯化和/或酯交换）。然后通过缩聚反 应的方式，使所得的双-羟乙基对苯二酸酯预聚物连结，得到聚合产物。
[0006] 熔融缩聚单独一般不能产生具有所需性质的聚酯诸如瓶级PET树脂。因此，一般 采用两阶段过程，其中使所述预聚物进行熔融缩聚以获得特定本征粘度；随后，使所述树脂 进行被称为"固态缩聚"（"SSP"）的工艺。所述SSP工艺是专门为开发本征粘度增加的较 高分子量聚合产物而设计的。SSP工艺通过使得聚合物链彼此缩聚而导致熔融聚合PET的 分子量进一步增加。
[0007] 可在生产PET的过程中，产生各种副产物，包括但不限于缩聚裂解产物。可在缩聚 反应的过程中发生的一个共同副反应是通过PET的乙烯基酯端基的酯交换生产乙醛（AA)。 AA的存在在PET产生中往往具有重要意义，并且为了某些用途其含量得以严格控制。举例 而言，当PET用于生产瓶作为饮料容器时，瓶中的AA可移入到饮料，从而引起饮料口味不良 (这在水中尤其明显）。因此，希望将最终的PET产品中的AA含量最小化。
[0008] 通常，在SSP工艺期间，经由通过该系统至少部分再循环的工艺气体去除反应副 产物诸如AA。所述工艺气体从该系统吸收杂质（如，反应副产物），并且随后将该富含杂质 的气体净化以去除那些杂质并使得所述气体可用的以再用于系统中。已知各种方法可用于 净化工艺气体。一种常见的气体净化系统利用含有水性或有机流体的气体洗涤器，所述水 性或有机流体被带到与富含杂质的气体接触，并经由液气交换过程净化所述气体。
[0009] 发明概述
[0010] 有利地，乙二醇可在此类洗涤器中用作洗涤流体。因为乙二醇是用于PET生产的 原料，所以"脏"乙二醇可在一些情况下回收用于PET熔融缩聚生产系统中。提供净化工艺 气体以用于SSP工艺中和控制所得PET树脂的乙醛水平的另外方法将是有利的。
[0011] 本发明人已经发现乙醛（AA)(如可存在于在生产聚对苯二甲酸乙二酯（PET)的固 态缩聚（SSP)系统内循环的工艺气体中）和乙二醇（EG)(如可存在于工艺气体的气体洗涤 器中作为洗涤流体）可逆反应以形成2-甲基-1，3-二噁茂烷（"MD0"）和水。有利地，根 据本发明，可将催化剂掺入至气体洗涤器中以促进该反应，形成MDO。AA至MD0的转化是有 益的，因为其有效地导致AA从所述系统中去除。尽管不旨在限制，某些潜在益处可以在某 些实施方案中获得：1)"脏"乙二醇可用于进一步的PET制备过程中，并且随着AA含量降低 减少了 AA对随后产生的PET的污染；2)对树脂引入至SSP工艺中的AA含量的限制可增加 (即，对入口材料的规范可能放宽）；和3)可采用较小、更有效涉及的洗涤器。
[0012] 在本发明的一方面提供了用于从工艺气体去除杂质的方法，其包括：将包含第一 浓度的乙醛的工艺气体入口流引入至气体洗涤装置中；将液体乙二醇入口流引入至气体洗 涤装置中；使工艺气体入口流与液体乙二醇入口流在一种或多种酸性催化剂的存在下在气 体洗涤装置中接触，其中在所述接触步骤中所述乙醛与乙二醇反应以形成2-甲基-1，3-二 噁茂烷，所述接触步骤产生经净化的工艺气体流，所述经净化的工艺气体流包含低于第一 浓度的第二浓度的乙醛和含2-甲基-1，3-二噁茂烷的液体乙二醇出口流；和从气体洗涤装 置去除经净化的工艺气体流和乙二醇出口流。
[0013] 在本发明的另一方面提供制备高分子量聚合物的方法，包括：使具有第一本征粘 度的聚合物通过一个或多个反应器以提供具有高于第一本征粘度的二本征粘度的聚合物； 使工艺气体通过一个或多个反应器，其中所述工艺气体吸附乙醛并根据以上描述的方法使 工艺气体开始与气体洗涤装置流体连通。
[0014] 在本发明的又一方面，根据以上描述的方法提供制造的聚酯。
[0015] 在一些实施方案中，工艺气体选自由氮气、氩气、二氧化碳及其组合组成的组。在 一些实施方案中，所述方法可进一步包括回收和/或使用经净化的工艺气体流，例如作为 制备高分子量聚合物的另外方法中的工艺气体流。在其它实施方案中，可将乙二醇流再循 环回到气体洗涤器以吸收更多乙醛。在一些实施方案中，可吹扫一部分的经回收的乙二醇 流以控制甲基二噁茂烷在气体洗涤器装置中的浓度。
[0016] 用于所述方法的酸性催化剂可变化，并且在某些实施方案中可为均相或非均相酸 性催化剂。例如，所述酸性催化剂可选自由矿物酸、磺酸、羧酸及其组合组成的组。在一些 特定的实施方案中，一种或多种酸性催化剂选自由以下组成的组：三卤化硼、有机硼烷、三 卤化铝、甲基磺酸、乙基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲基磺酸、硼酸、盐酸、氢碘酸、氢溴 酸、高氯酸、硝酸、硫酸、氟硫酸、草酸、乙酸、磷酸、柠檬酸、碳酸、甲酸、苯甲酸及其混合物和 衍生物。在某些实施方案中，一种或多种酸性催化剂包含具有连接其上的酸性官能团的固 体载体，其中所述酸性官能团选自由以下组成的组：三卤化硼、有机硼烷、三卤化铝、甲基磺 酸、乙基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲基磺酸、硼酸、盐酸、氢碘酸、氢溴酸、高氯酸、硝 酸、硫酸、氟硫酸、草酸、乙酸、磷酸、柠檬酸、碳酸、甲酸、苯甲酸及其混合物和衍生物。
[0017] 在某些实施方案中，进行接触步骤的温度是约50°C或更小。所述方法可包括各种 另外步骤；例如，在一些实施方案中，所述方法可进一步包括在净化步骤之后清洁乙二醇。 在某些实施方案中，清洁步骤可包括中和乙二醇、过滤乙二醇、蒸馏乙二醇或其组合。在 另外的实施方案中，乙二醇出口流可用作反应物以经由熔融缩聚产生聚（对苯二甲酸乙二 酯）。
[0018] 在一些实施方案中，制备高分子量聚合物的方法使用乙醛含量为约lOppm或更多 或者约50ppm或更多的具有第一本征粘度的聚合物。在一些实施方案中，所述方法产生具 有第二本征粘度和具有约lppm或更少的乙醛含量的聚合物。
[0019] 在本发明的另一方面，提供气体洗涤设备，其包括：围着适于提供工艺气体和洗涤 液之间的接触的室的壳体，所述室含有一种或多种固体酸性催化剂；包含乙醛的工艺气体 的供应；与所述室流体连通和与包含乙醛的工艺气体的供应流体连通并且适于引入包含乙 醛的工艺气体至所述室内的第一入口；供应乙二醇；与所述室流体连通和与乙二醇供应流 体连通并且适于引入乙二醇至所述室内的第二入口；与所述室流体连通并且适于从所述室 去除含2-甲基-1，3-二噁茂烷的乙二醇流的第一出口；和与所述室流体连通并且适于从所 述室去除经净化的工艺气体流的第二出口。
[0020] 在某些实施方案中，一种或多种酸性催化剂是存在于气体洗涤装置内的填充托 盘中的非均相酸性催化剂。气体洗涤设备的操作可变化，并且可以包括，例如，离心型洗 涤器、喷淋洗涤器、撞击型洗涤器、基于填充塔的洗涤器、文丘里型洗涤器、喷射器文丘里 型洗漆器（eductor venturi-type scrubber)、基于膜塔的洗漆器（film tower-based scrubber)、具有旋转元件的洗漆器或其组合。
[0021] 在本发明的另一方面，提供用于生产高分子量聚合物的系统，其包括一种或多种 适于接受具有第一本征粘度的聚合物并产生具有高于第一本征粘度的第二本征粘度的聚 合物的反应器，其中所述一种或多种反应器适于接受工艺气体的供应和其中工艺气体的供 应与以上描述的气体洗涤设备流体连通。
[0022] 附图简述
[0023] 因此已经用常用术语描述了本发明，现在将引用并非必然按比例绘制的附图，并 且其中：
[0024] 图1描述了根据本发明的示例性气体洗涤器；和
[0025] 图2描述了根据本发明的示例性SSP系统。
[0026] 发明详述
[0027] 现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，其中示出了本发明的一些但不是 所有的实施方案。的确，这些发明可以体现为许多不同形式，并且不应被解