用于处理聚苯乙烯材料的反应器的制作方法

本申请涉及并且要求标题为“用于处理聚苯乙烯材料的反应器(reactorfortreatingpolystyrenematerial)”、申请日为2017年9月29日的美国临时申请第62/401,830号的优先权。‘830申请据此通过全文引用并入到本文中。

发明领域

本发明涉及一种组装用于处理聚苯乙烯材料的反应器和使用反应器处理聚苯乙烯材料的方法。

背景技术：

聚苯乙烯是增长最快的固体废料之一。其它聚苯乙烯是不可生物降解的，从而导致其在自然界中积累。绝大多数聚苯乙烯废料通常不是填埋就是焚烧。前者导致材料损失和土地浪费，而后者则导致温室气体的排放。目前只有聚苯乙烯废料的一小部分正在被回收(在北美和欧洲以小于5％的比率)作为二次聚合物，二次聚合物质量差，并且经济回报低。

有利的将是，采用容易获得的聚苯乙烯废料作为原料转化成更高价值的特种化学品，但不限于苯乙烯类聚合物、大分子单体、溶剂和聚合物前体。采用这种固体废料来生产有用的特种化学品将解决日益严重的处理问题。

有利的也将是，具有一种相对廉价的用于生产特种化学品(例如，大分子单体、溶剂和聚合物前体)的方法。这样的方法理想地将采用容易获得的廉价原料并且使用廉价的工艺。废聚苯乙烯已经用于溶剂和聚合物前体的已知制造工艺中。

近来，人们已经做出了相当大的努力，经常通过热降解将聚苯乙烯废料转化为有用的产物(例如，有机溶剂)并且转化回单体苯乙烯中。现有的转化工艺效率不高，可以将温室气体和/或挥发性芳香化合物释放到环境中。此外，目前的技术可能对聚苯乙烯进料的质量和数量敏感，这可能对最终产物质量产生影响。这是特别麻烦的，因为聚苯乙烯源由于塑料等级和应用的不同而在其一致性上可能会有所不同。

可期望提供一种反应器系统，其足够通用，以便能够产生不同等级的产物，而不需要对操作条件或产量进行实质性改变。

技术实现要素：

在一个具体方面中，由聚苯乙烯材料产生反应产物的工艺包括：

(a)组装具有第一反应区域并且包括来自“n”个反应器模块的总数量“p”个反应器模块的第一反应器，其中“n”是大于或等于1的整数，其中所述“n”个反应器模块中的每一个限定了包括设置在其中的催化剂材料的相应的模块反应区域，并且被配置成引导反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述相应的模块反应区域，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述相应的模块反应区域实现所述流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料与所述催化剂材料的接触，借此实现所述流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的解聚，并且其中，当“n”是大于或等于2的整数时，所述“n”个反应器模块中的每一个被配置成串联连接到所述“n”个反应器模块中的其它反应器模块中的一个或多个，使得多个反应器模块彼此串联连接，并且包括多个模块反应区域，所述多个模块反应区域被设置成彼此串联地流体连通，使得模块反应区域的总数量对应于连接的反应器模块的总数量，并且其中，所述多个连接的反应器模块被配置成引导反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述多个模块反应区域，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述多个模块反应区域实现所述流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料与所述催化剂材料的接触，借此实现所述流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的解聚，使得所述第一反应区域包括“p”个模块反应区域，其中，当“p”是大于或等于2的整数时，所述第一反应器的组装包括将所述“p”个反应器模块彼此串联地连接，使得“p”个反应区域被设置成彼此串联地流体连通；

(b)加热聚苯乙烯材料以产生熔融的聚苯乙烯材料；

(c)使所述熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述第一反应区域，以实现第一解聚产物材料的产生；

(d)收集所述第一解聚产物材料；

(e)使穿过所述第一反应区域的所述熔融的聚苯乙烯材料的所述流动暂停；和

(f)修改所述第一反应器；

使得，当“p”等于1时，所述修改包括将尚未被用于所述第一反应器的所述组装的“n-1”个反应器模块中的总数量“r”个反应器模块连接到所述第一反应器，其中“r”是从1到“n-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“r+1”个反应器模块，并且使得所述另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“r+1”个模块反应区域，其中，所述另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生和其从所述另一个反应器的排出；并且当“p”是大于或等于2但小于或等于“n-1”的整数时，所述修改包括以下各项中的任何一个：(a)从所述第一反应器移除所述“p”个反应器模块中的总数量“q”个反应器模块，其中“q”是从1到“p-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p-q”个反应器模块，并且使得所述另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p-q”个模块反应区域，其中所述另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生以及其从另一个反应器的排出，或(b)将尚未被用于所述第一反应器的所述组装的“n-p”个反应器模块中的总数量“r”个反应器模块连接到所述第一反应器，其中“r”是从1到“n-p”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p+r”个反应器模块，并且也包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p+r”个模块反应区域，其中，所述另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生和其从所述另一个反应器的排出；并且当“p”等于“n”时，所述修改包括从所述第一反应器移除所述“p”个反应器模块中的总数量“q”个反应器模块，其中“q”是从1到“p-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p-q”个反应器模块，并且使得另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p-q”个模块反应区域，其中所述另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得所述反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生以及其从另一个反应器的排出。

一种连续处理聚苯乙烯材料的方法可以包括：选择固体聚苯乙烯材料；在挤出机中加热所述固体聚苯乙烯材料以产生熔融的聚苯乙烯材料；过滤所述熔融的聚苯乙烯材料；通过化学解聚工艺将所述熔融的聚苯乙烯材料放置在反应器中以产生解聚的聚苯乙烯材料；冷却所述解聚的聚苯乙烯材料；和对所述解聚的聚苯乙烯材料提纯。在一些实施例中，所述方法还可以包括使用在所述解聚的聚苯乙烯材料的提纯期间产生的气体和油来运行所述方法的一部分。

在一些实施例中，所述聚苯乙烯材料可以溶解在某些溶剂中以产生具有各种性质的产物。在一些实施例中，在所述聚苯乙烯在反应器床/容器内经历解聚之前，使用有机溶剂(例如，甲苯、二甲苯、甲基异丙基苯或萜品烯)来溶解所述聚苯乙烯。在某些实施例中，可以经由分离或萃取隔离所期望的产物，并且可以回收所述溶剂。

在至少一些实施例中，不需要溶剂。

在一些实施例中，所述过滤涉及换网器或过滤床。在某些实施例中，所述固体聚苯乙烯材料是回收的聚苯乙烯。

在一些实施例中，所述解聚工艺利用催化剂，例如[fe-cu-mo-p]/al2o3。在其它或相同的实施例中，所述解聚工艺利用第二反应器。在某些实施例中，所述反应器串联连接、竖直堆叠和/或水平堆叠。

在一些实施例中，(多个)反应器包括(多个)静态混合器。

在一些实施例中，所述提纯利用闪蒸分离、吸附床、粘土抛光或薄膜蒸发器中的一种。

一种用于连续处理回收的聚苯乙烯材料的系统可以包括：料斗，所述料斗被配置成将所述回收的聚苯乙烯材料进给到所述系统中；挤出机，所述挤出机被配置成将所述回收的聚苯乙烯材料转变成熔融材料；第一反应器，所述第一反应器被配置成将所述熔融材料解聚；热交换器，所述热交换器被配置成冷却所述解聚的熔融材料；第二个反应器；和/或单独加热器，所述单独加热器被配置成对所述挤出机进行辅助。

在一些实施例中，所述回收的聚苯乙烯是由回收的聚苯乙烯泡沫和/或刚性聚苯乙烯制成的粒料。

在某些实施例中，所述挤出机利用(多个)热流体和/或(多个)电加热器。在一些实施例中，所述反应器串联连接和/或利用催化剂(例如[fe-cu-mo-p]/al2o3、沸石或氧化铝负载的系统)和/或热解聚。在一些实施例中，在可渗透容器中可以含有所述催化剂。

在某些实施例中，(多个)反应器含有(多个)间隔管、(多个)静态混合器和/或(多个)环形插入物。在某些实施例中，所述(多个)静态混合器和/或(多个)环形插入物是可移除的。

附图说明

图1a是图示用于处理聚苯乙烯材料的方法的流程图。

图1b是图示用于处理聚苯乙烯材料的另一种方法的流程图。

图2是包括具有总共五个反应器模块的反应器的系统的示意图。

图3是图2中所图示的反应器的示意图，其中通过移除一个反应器模块来修改反应器，使得反应器具有总共四个反应器模块。

图4是图2中所图示的反应器的示意图，其中通过添加一个反应器模块来修改反应器，使得反应器具有总共六个反应器模块。

图5是包括具有两个反应器模块的反应器的系统的示意图，两个反应器模块即入口反应器模块和出口反应器模块)。

图6是反应器模块的横截面侧立面视图，其中为清晰起见，移除了一些催化剂材料。

图7是从图6的反应器模块的一端看去的横截面立面视图，其中为清晰起见，移除了挡板和一些催化剂材料。

图8是被连接的反应器模块的横截面侧立面视图，其中为清晰起见，移除了挡板和催化剂材料。

图9是反应器模块的端部盖组件的一端的正立面视图。

图10是图9中所图示的端部盖组件的端部的横截面侧立面视图。

图11是图9的端部盖组件的端部的横截面正立面视图，所述端部盖组件安装在反应器模块的管段内。

图12是反应器模块的端部盖组件的端部的正立面视图，所述端部与图9中所图示的端部相反。

图13是图12中所图示的端部盖组件的端部的横截面正立面视图，所述端部盖组件安装在反应器模块的管段内。

图14是反应器模块的管段、挡板、金属丝网筛和间隔管的局部横截面透视图。

图15是入口反应器模块的上游部分的示意性图示，其中入口反应器模块示出为被连接到系统的加热器。

图16是图15中所图示的入口反应器模块的下游部分的示意性图示，所述下游部分被连接到反应器的出口反应器模块的上游部分。

图17是图16中所图示的出口反应器模块的下游部分的示意性图示，所述下游部分被连接到系统的热交换器(用于冷却熔融的产物材料)。

图18是可在图16中所图示的系统的反应器内集成的中间反应模块的示意性图示。

图19是被配置成经由热流体/熔融盐加热的具有可移除静态混合器的催化反应器的横截面侧立面视图。

图20是被配置成使用电加热的具有可移除静态混合器的催化反应器的横截面侧立面视图。

图21是被配置成经由热流体/熔融盐加热的具有可移除环形插入物的催化反应器的横截面侧立面视图。

图22是被配置成使用电加热的具有可移除环形插入物的催化反应器的横截面侧立面视图。

图23是被配置成经由热流体/熔融盐加热的具有空的内部的催化反应器的横截面侧立面视图。

图24是被配置成使用电加热的具有空的内部的催化反应器的横截面侧立面视图。

图25是平行布置的一组像图19到图24中所示的那些催化反应器一样的催化反应器的横截面正立面视图。

图26是以水平配置示出的图25的平行催化反应器布置的横截面侧立面视图。

图27是以竖直配置示出的图25的平行催化反应器布置的横截面侧立面视图。

图28是具有串联连接的两个反应器的竖直螺旋内部催化反应器布置的横截面侧立面视图。

图29是具有串联连接的两个反应器的竖直环形催化反应器布置的横截面侧立面视图。

图30是具有串联连接的两个空反应器的竖直催化反应器布置的横截面侧立面视图。

图31是具有内部可移除螺旋混合器的水平反应器的透视图。

具体实施方式

下文描述了在系统的反应器内处理聚苯乙烯材料(例如，废聚苯乙烯材料)的方法。合适的废聚苯乙烯材料包括但不限于膨胀的和/或挤出的聚苯乙烯泡沫和/或刚性产物。也可以使用原始聚苯乙烯。

图1a图示用于处理聚苯乙烯材料的方法10。方法10可以分批进行，但更优选地是连续方法。可以修改方法10的参数(包括但不限于温度、聚苯乙烯的流速、在反应和/或改性阶段期间接枝的单体/共聚物，以及预热、反应或冷却段的总数)以产生不同分子量的最终产物，例如大分子单体或多环芳烃产物。例如，升高温度和/或降低穿过反应部分的流速或改变反应部分的数量将导致具有较低的分子量的产物。

在材料选择阶段1中，分选/选择和/或制备聚苯乙烯进料以供处理。在一些实施例中，进料可以含有高达25％的聚烯烃、pet、eva、evoh和较低水平的不期望的添加剂或聚合物，例如，尼龙、橡胶、pvc、灰、填料、颜料、稳定剂、砂砾或其它未知颗粒。

在一些实施例中，聚苯乙烯进料的平均分子量在150000amu与400000amu之间。在这些实施例中的一些中，聚苯乙烯进料的平均分子量在200000amu与250000amu之间。

在一些实施例中，在材料选择阶段1中选择的材料包括回收的聚苯乙烯。在其它或相同的实施例中，在材料选择阶段1中选择的材料包括回收的聚苯乙烯和/或原始聚苯乙烯。

在一些实施例中，在材料选择阶段1中选择的材料可以在加热阶段2的挤出机中加热并且经历预过滤过程3。在一些实施例中，挤出机被用于增加进入的聚苯乙烯的温度和/或压力并且被用于控制聚苯乙烯的流速。在一些实施例中，挤出机由泵/加热器交换器组合补充或完全替代。

预过滤过程3可以采用换网器和过滤床两者，以及其它过滤技术/装置，以从被加热过的材料中移除污染物并且对加热的材料提纯。然后将所得的过滤材料移动到选用的预热阶段4中，该选用的预热阶段4在过滤后的材料进入反应阶段5之前使过滤后的材料达到更高的温度。预热阶段4还可以采用静态和/或动态混合器和热交换器(例如，内部翅片和热管)等其它装置和技术。

反应阶段5中的材料经历解聚。该解聚可以是纯热反应和/或它可以采用催化剂。取决于原始材料和所期望的最终产物，解聚可以被用于原始材料的分子量的轻微或极端降低。在一些实施例中，所使用的催化剂是沸石或氧化铝负载的系统或两者的组合。在一些实施例中，催化剂是通过将亚铁-铜复合物与氧化铝或沸石载体结合并且使其与包括金属和非金属的酸反应而生成的[fe-cu-mo-p/al2o3。

反应阶段5可以采用包括固定床、水平和/或竖直反应器和/或静态混合器等的各种技术/装置。在一些实施例中，反应阶段5采用多个反应器和/或被分成多个部分的反应器。

反应阶段5还可以涉及将各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)接枝到解聚的产物上。

在反应阶段5之后，解聚的材料进入选用的改性阶段6。如在反应阶段5中，改性阶段6涉及将各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)接枝到解聚的产物上。

冷却阶段7可以采用热交换器以及其它技术/装置，以使解聚后的材料在进入选用的提纯阶段8之前降低到可行的温度。

在一些实施例中，经由例如氮气汽提的这样的方法对材料清洁/提纯在冷却阶段7之前发生。

选用的提纯阶段8涉及解聚的材料的精制和/或净化。可以在提纯阶段8中使用的技术/装置包括但不限于闪蒸分离、吸附床、粘土抛光、蒸馏、真空蒸馏和过滤以移除溶剂、油、发色体、灰分、无机物和焦炭。在一些实施例中，使用薄膜或刮板式薄膜蒸发器从解聚的材料中移除气体、油和/或油脂。在一些实施例中，油、气体和油脂可以依次被燃烧以帮助运行方法10的各个阶段。

方法10在最终产物阶段9处结束，在最终产物阶段9中在材料选择阶段1中选择的初始原始材料已经被转变成较低分子量的聚合物。在至少一些实施例中，最终产物阶段9处的较低分子量的聚合物是商业上可行的并且不需要额外的处理和/或精制。在其它实施例中，在最终产物阶段处产生的塑料需要额外的改性。

图1b示出了用于处理聚苯乙烯材料的方法20。方法20可以分批进行，但更优选地是连续方法。可以修改方法20的参数(包括但不限于温度、聚苯乙烯的流速、在反应和/或改性阶段期间接枝的单体/共聚物，以及预热、反应或冷却段的总数)以产生不同分子量的最终产物，例如大分子单体或多环芳烃产物。例如，升高温度和/或降低穿过反应部分的流速或改变反应部分的数量将导致具有较低的分子量的产物。

在材料选择阶段21中，分选/选择和/或制备聚苯乙烯进料以供处理。在一些实施例中，进料可以含有高达25％的聚烯烃、pet、eva、evoh和较低水平的不期望的添加剂或聚合物，例如，尼龙、橡胶、pvc、灰、填料、颜料、稳定剂、砂砾或其它未知颗粒。

在一些实施例中，在材料选择阶段21中选择的材料包括回收的聚苯乙烯。在其它或相同的实施例中，在材料选择阶段21中选择的材料包括回收的聚苯乙烯和/或原始聚苯乙烯。

在溶剂添加阶段22中，在聚苯乙烯在反应器床/容器内经历解聚之前，使用有机溶剂(例如，甲苯、二甲苯、甲基异丙基苯或萜品烯)来溶解聚苯乙烯。在某些实施例中，可以经由分离或萃取隔离所期望的产物，并且可以回收所述溶剂。

在一些实施例中，在材料选择阶段21中选择的材料可以在加热阶段23期间在挤出机中加热并且经历预过滤过程24。在一些实施例中，挤出机被用于增加进入的聚苯乙烯的温度和/或压力并且被用于控制聚苯乙烯的流速。在一些实施例中，挤出机由泵/加热器交换器组合补充或完全替代。

预过滤过程24可以采用换网器和过滤床两者，以及其它过滤技术/装置，以从加热后的材料中移除污染物并且对加热后的材料提纯。然后将所得的过滤材料移动到选用的预热阶段25，该选用的预热阶段25在过滤的材料进入反应阶段26之前使过滤的材料达到更高的温度。预热阶段25还可以采用静态和/或动态混合器和热交换器(例如，内部翅片和热管)等其它装置和技术。

反应阶段26中的材料经历解聚。该解聚可以是纯热反应和/或它可以采用催化剂。取决于原始材料和所期望的最终产物，解聚可以被用于原始材料的分子量的轻微或极端降低。在一些实施例中，所使用的催化剂是沸石或氧化铝负载的系统或两者的组合。在一些实施例中，催化剂是通过将亚铁-铜复合物与氧化铝或沸石载体结合并且使其与包括金属和非金属的酸反应而生成的[fe-cu-mo-p/al2o3。

反应阶段26可以采用包括固定床、水平和/或竖直反应器和/或静态混合器等的各种技术/装置。在一些实施例中，反应阶段26采用多个反应器和/或被分成多个部分的反应器。

反应阶段26还可以涉及将各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)接枝到解聚的产物上。

在反应阶段26之后，解聚的材料进入选用的改性阶段27。如在反应阶段26中，改性阶段27涉及将各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)接枝到解聚的产物上。

冷却阶段28可以采用热交换器以及其它技术/装置，以使解聚的材料在进入选用的提纯阶段29之前降低到可行的温度。

在一些实施例中，经由例如氮气汽提的这样的方法对材料清洁/提纯在冷却阶段28之前发生。

提纯阶段29涉及解聚的材料的精制和/或净化。可以在提纯阶段8中使用的技术/装置包括但不限于闪蒸分离、吸附床、粘土抛光、蒸馏、真空蒸馏和过滤以移除溶剂、油、发色体、灰分、无机物和焦炭。在一些实施例中，使用薄膜或刮板式薄膜蒸发器从解聚的材料中移除气体、油和/或油脂。在一些实施例中，油、气体和油脂可以依次被燃烧以帮助运行方法20的各个阶段。在某些实施例中，可以经由分离或萃取隔离所期望的产物，并且可以回收所述溶剂。

方法20在最终产物阶段30处结束，在最终产物阶段30中，在材料选择阶段1中选择的初始原始材料已经被转变成较低分子量的聚合物。在至少一些实施例中，最终产物阶段30处的较低分子量的聚合物是商业上可行的并且不需要额外的处理和/或精制。在其它实施例中，在最终产物阶段30处产生的塑料需要额外的改性。

在一些实施例中，最终产物的平均分子量在40000amu与200000amu之间，熔体流动指数在190℃w/2.16kg时等于/大于.5，和/或玻璃化转变温度在50℃与110℃之间。在这些实施例中的一些实施例中，最终产物的平均分子量在55000amu与146000amu之间，熔体流动指数在190℃w/2.16kg时大于3.20，和/或玻璃化转变温度在75℃与105℃之间。

参考图2，系统1000包括具有五个反应器模块102a到102e的反应器100。反应器模块102可以在尺寸上变化和/或并列和/或串联连接。在其它实施例中，可以使用各种数量的反应器模块102。例如，图3示出具有四个反应器模块102a到102d的系统1000。类似地，图4示出了具有六个反应器模块102a到102f的系统1000。定制反应器模块102的数量的能力允许更大程度地控制解聚量。

系统1000可以包括料斗111，料斗111用于接收聚苯乙烯材料和/或将聚苯乙烯材料的供应引导到选用的挤出机106。在一些实施例中，挤出机106通过产生熔融的聚苯乙烯材料来处理从料斗111接收的聚苯乙烯材料。由挤出机106处理的聚苯乙烯材料的温度通过调节剪切水平和/或由(多个)挤出机加热器105施加到聚苯乙烯材料的热量来控制。挤出机加热器可以使用包括但是不限于电、热流体和/或燃烧气体的各种热源。响应于由(多个)温度传感器107感测的温度，由控制器调节热量。

在一些实施例中，压力传感器109测量从挤出机106排出的熔融的聚苯乙烯材料的压力，以防止或至少降低压力峰值的风险。排出的熔融的聚苯乙烯材料通过泵110加压以影响其穿过加热区域108和反应器100的流动。当流动穿过反应器100时，反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料接触影响解聚速率和机理的催化剂材料。

在至少一些实施例中，系统在中等温度和/或大气压力附近操作。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到反应器100中的解聚的产物上。

也可以分别使用(多个)压力传感器109和/或(多个)温度传感器107来测量反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料在流动穿过反应器100时的温度和/或压力。(多个)压力传感器109可以监测在每个反应区域之前和/或之后的阻塞。(多个)压力传感器109还可以将系统压力维持在最大压力(例如，设计的反应器100的最大压力)以下。可以通过从压力变送器109到控制器的反馈来控制过压，所述控制器传输命令信号以关闭挤出机106和泵110，并且借此防止压力进一步增加。

当挤出机106的关闭不能缓解过压时，卸料阀117可以打开到容器中，以从系统1000移除材料并且避免过压情况。在关闭期间，可以打开卸料阀117以用氮气吹扫系统1000进而移除剩余材料，以避免在下次启动期间堵塞和劣化的材料。

系统1000还可以包括设置在挤出机106的出口处的减压装置，例如减压阀或爆破盘，以在过压的情况下释放来自系统1000的压力。

(多个)温度传感器107可以促进控制流动穿过反应器100的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的温度。这允许更精确地控制化学反应和所得的解聚。(多个)温度传感器107还有助于将温度维持在预定的最高温度(例如，反应器100的最高设计温度)以下。

温度由控制器(未示出)控制，所述控制器响应于由(多个)温度传感器119检测到的温度而调节由加热器118施加的热量，加热器118设置成与反应器100的反应区域102a到102e进行传热连通。

还可以在系统1000内设置流量控制装置。在一些实施例中，系统1000包括设置在挤出机106的排出口处的阀115，阀115用于控制从挤出机106到系统1000内的其它单元操作的流量。阀116促进再循环。阀117使得能够收集产物。

在操作期间，可以关闭阀115，以使熔融的聚苯乙烯材料再循环，并且将熔融的聚苯乙烯材料的温度增加到所期望的温度。在这种情况下，阀116将打开，阀117将关闭，挤出机106将“关闭”，并且泵110将再循环。

产生的熔融的产物材料112在热交换器114内冷却，热交换器114还可以是水套式的、空气冷却的和/或由制冷剂冷却等其它方式。一小部分冷却的产生的熔融的产物材料可以再循环(在这种情况下阀116将打开)，以用于再处理和/或用于能源节约。

在一些实施例中，系统1000被配置成通过氮气吹扫以减轻熔融的产物材料的氧化和爆炸条件的产生。

在图5中所图示的另一实施例中，系统2000包括反应器600。反应器600具有两个反应器模块，即，入口反应器模块300和出口反应器模块400。系统2000还包括用于接收聚苯乙烯材料的挤出机606。挤出机606通过产生熔融的聚苯乙烯材料来处理聚苯乙烯材料。通过调节过程加热器620施加到聚苯乙烯材料的热量来控制通过反应器600处理的聚苯乙烯材料的温度。提供温度传感器630以测量反应器600内的熔融材料的温度。提供温度控制器632以监测和控制过程加热器620的温度。还提供法兰加热器622以减轻通过法兰连接的热损失。

通过串联的加热器608和反应器600引导排出的熔融的聚苯乙烯进给材料。在流动穿过反应器600时，反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料接触以影响解聚。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到反应器600中的解聚的产物上。

所产生的熔融的产物材料在热交换器614内冷却，热交换器614可以是水套式的、空气冷却的和/或由制冷剂冷却等。在一些实施例中，来自冷却熔融产物的废热可以被用于运行其它过程。

可以提供冷却部分加热器624以熔化在冷却部分中固化的蜡。

在系统1000和系统2000中，反应器100和600包括一个或多个反应器模块。每个反应器模块包括相应的模块反应区域，其中使反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料在模块限定的停留时间内与催化剂材料接触，借此引起流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的解聚。在这些实施例中的一些中，反应器模块中的至少两个的模块限定的停留时间是相同或基本上相同的。在这些实施例中的一些中，在多个模块限定的停留时间中的至少一些之间是不同的。在这些实施例中的一些中，反应器模块中的至少两个的催化剂材料是相同或基本上相同的。在这些实施例中的一些中，反应器模块中的至少两个的催化剂材料是不同的。

在一些实施例中，反应器模块中的每个包括反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器，所述容器含有催化剂材料。容器被配置成接收熔融的聚苯乙烯材料，使得所接收的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚受催化剂材料的影响，并且排出包括解聚反应产物(并且还可以包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或者两者)的熔融的产物材料。反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器实现了催化剂材料与反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料之间的接触，以用于实现反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚。在这个方面，流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料渗透穿过容器内的催化剂材料，并且在渗透穿过催化剂材料的同时，接触容器内含有的催化剂材料，以用于实现反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚。

在系统1000和系统2000中，第一反应器由反应器模块组装而成。第一反应器具有第一反应区域并且包括来自“n”个反应器模块中的总数“p”个反应器模块，其中“n”是大于或等于1的整数。

其中“n”个反应器模块中的每一个限定了包括设置在其中的催化剂材料的相应的模块反应区域，并且被配置成引导反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过相应的模块反应区域，使得反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过相应的模块反应区域将其与催化剂材料形成接触，借此导致流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚。在这个方面，第一反应区域包括“p”个组模块反应区域。

当“n”是大于或等于2的整数时，“n”个反应器模块中的每一个被配置成串联连接到其它“n”个反应器模块中的一个或多个，使得多个反应器模块彼此串联连接，并且包括多个模块反应区域，多个模块反应区域被设置成彼此串联地流体连通，使得模块反应区域的总数量对应于被连接的反应器模块的总数量。多个被连接的反应器模块被配置成引导反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过所述多个模块反应区域，使得其与催化剂材料接触，借此实现流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚。

当“p”是大于或等于2的整数时，第一反应器的组装包括将“p”个反应器模块彼此串联地连接，使得“p”个反应区域被设置成彼此串联地流体连通。

在图2中所图示的实施例中，“p”等于5，使得反应器100包括五个反应器模块102a到102e，反应区域由五个模块反应区域104a到104e组成，每一个反应区域分别对应于五个反应器模块中的一个。应理解，“p”可以多于或少于5。

在图5中所图示的另一实施例中，“p”等于2，使得反应器600包括两个反应器模块：入口反应器模块300和出口反应器模块400。

通过加热聚苯乙烯材料产生用于供应给所构造的反应器的熔融的聚苯乙烯材料。在一些实施例中，加热由加热器引起。在图2中，加热是由挤出机106和单独的加热器108的组合引起的。在图5中，加热是由挤出机606和单独的加热器608的组合引起的。在这样的实施例中，产生的熔融的聚苯乙烯材料被迫从挤出机挤出，流动穿过单独的加热器，并且然后供应到模块反应区域。在一些实施例中，挤出机被配置成向聚苯乙烯材料供应足够的热量，使得产生的熔融的聚苯乙烯材料处于足够高的温度以供应给反应器，并且不需要单独的加热器。

在图2中，泵110接收来自挤出机106的熔融的聚苯乙烯材料，并且实现熔融的聚苯乙烯材料运送(或“流动”)穿过加热器108，并且然后穿过第一反应区域。在一些实施例中，挤出机106被配置成赋予足够的力以实现所产生的熔融的聚苯乙烯材料的所期望流动，使得泵110是选用的。图5示出了没有泵的示例。

在一些实施例中，熔融的聚苯乙烯材料衍生自聚苯乙烯材料进料，所述聚苯乙烯材料进料被加热以实现熔融的聚苯乙烯材料的产生。在一些实施例中，聚苯乙烯材料进料包括聚苯乙烯的初级原始颗粒。原始颗粒可以包括各种分子量和熔体流。

在一些实施例中，聚苯乙烯材料进料包括废聚苯乙烯材料进料。合适的废聚苯乙烯材料进料包括混合的聚苯乙烯废料(例如，膨胀或挤出的泡沫)以及脊状产物(例如，泡沫食品容器或包装产物)。混合的聚苯乙烯废料可以包括各种熔体流和分子量。在一些实施例中，基于废聚苯乙烯材料进料的总重量，废聚苯乙烯材料进料包括不是聚苯乙烯材料的高达25％的材料。

将熔融的聚苯乙烯材料供应到反应器，并且使熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第一反应区域(即，包括“p”个反应区域)作为反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料。反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第一反应区域使其与催化剂材料接触，从而产生熔融的产物材料，所述熔融的产物材料包括解聚产物材料(并且在一些实施例中，还包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和/或中间反应产物)。收集熔融的产物材料。

在一些实施例中，催化剂材料包括[fe-cu-mo-p]/al2o3。通过将亚铁-铜复合物与氧化铝载体结合并且使其与包括金属和非金属的酸反应来生成催化剂，以获得催化剂材料。其它合适的催化剂材料包括沸石、介孔二氧化硅、氢型丝光沸石和氧化铝。系统也可以在没有催化剂的情况下运行，并且通过热降解产生较低分子量的聚合物。

产生的熔融的产物材料从反应器排出并且从反应器收集/回收。在一些实施例中，熔融的产物材料的收集通过从反应器排出熔融的产物材料流来实现。在具有多个反应器模块的那些实施例中，熔融的产物材料从第一反应器模块排出并且供应到串联的下一个反应器模块，以用于在串联的下一个反应器模块内实现进一步的解聚，并且这在串联的每对相邻反应器模块之间继续进行。

在一些实施例中，产生的解聚产物材料包括溶剂或单体(苯乙烯)、聚芳族溶剂、油和/或油脂、和/或较低分子量官能化聚合物，即，增加的烯烃含量。市售油脂通常通过将油脂基料与少量特定添加剂混合以为它们提供所期望的物理性质来生成。通常，油脂包括四种类型：(a)矿物油和固体润滑剂的混合物；(b)渣油(在石油烃蒸馏后剩余的残余材料)、未结合的脂肪、松香油和沥青的混合物；(c)肥皂增稠矿物油；和(d)合成油脂，例如，聚α-烯烃和硅树脂。

在一些实施例中，聚合物进料材料是原始聚苯乙烯中的一种或组合，和/或工业加工后和/或消费后废聚苯乙烯中的任何一种或组合。可期望使用本文中公开的系统的实施例将这样的聚合物进料转化成具有增加的熔体流量和烯烃含量的较低分子量的聚合物。在每种情况下，通过加热聚苯乙烯进料材料以产生熔融的聚苯乙烯材料，并且然后使熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料在设置在200摄氏度与400摄氏度之间的温度(优选地250摄氏度到370摄氏度)的反应区域内接触来实现转化。产生的分子量、多分散性、玻璃化转变、熔体流动和烯烃含量取决于熔融的聚苯乙烯材料在反应区域内的停留时间。当在连续系统中操作时，取决于挤出机或齿轮泵的流速，停留时间从5分钟到180分钟(优选地20分钟到90分钟)变化，其中一个以上的反应器模块串联地附接。在这些实施例中的一些中，聚苯乙烯进料材料的供应和加热通过挤出机和泵的组合实现，其中从挤出机排出的材料供应给泵。在这些实施例中的一些中，挤出机106是10hp、1.5英寸(3.81cm)辛辛那提(cincinnati)米拉克龙(milacron)基座挤出机，型号apex1.5，并且对于1.5英寸(3.81cm)的管线，泵110的尺寸为1.5hp，。

压力换能器640监测在挤出机内(以及在压力换能器642之前，见下文)的阻塞，以用于将系统压力维持低于最大压力(例如，反应器100的最大设计压力)。同样，压力换能器642监测系统内其它地方的阻塞。过压由从640和642传输的压力到控制器的反馈来控制，所述控制器传输命令信号以关闭挤出机106和泵110，并且借此防止压力进一步增加。

在一些实施例中，反应器100是第一反应器100，并且第一反应器的反应区域是第一反应区域，并且熔融的聚苯乙烯材料穿过第一反应区域的流动被暂停(例如，中断)。在暂停之后，修改第一反应器。

当“p”等于1时，修改包括将尚未被用于第一反应器的组装的“n-1”个反应器模块中的总数量“r”个反应器模块的连接到第一反应器，其中“r”是从1到“n-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“r+1”个反应器模块，并且使得另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“r+1”个模块反应区域。另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生和其从另一个反应器的排出。

当“p”是大于或等于2但小于或等于“n-1”的整数时，修改包括以下各项中的任何一个：

(a)从第一反应器移除“p”个反应器模块中的总数量“q”个反应器模块，其中“q”是从1到“p-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p-q”个反应器模块，并且使得另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p-q”个模块反应区域，其中另一个反应器被配置成引导熔融聚苯乙烯材料的流动，使得反应器设置的熔融聚苯乙烯材料流动穿过第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生以及其从另一个反应器的排出，或

(b)将尚未被用于第一反应器的组装的“n-p”个反应器模块中的总数量“r”个反应器模块连接到第一反应器，其中“r”是从1到“n-p”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p+r”个反应器模块，并且也包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p+r”个模块反应区域，其中，另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生和其从另一个反应器的排出。

当“p”等于“n”时，修改包括从第一反应器移除“p”个反应器模块中的总数量“q”个反应器模块，其中“q”是从1到“p-1”的整数，使得另一个反应器被产生并且包括彼此串联连接的总数量“p-q”个反应器模块，并且使得另一个反应器包括第二反应区域，所述第二反应区域包括“p-q”个模块反应区域。另一个反应器被配置成引导熔融的聚苯乙烯材料的流动，使得反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第二反应区域实现另一种解聚产物材料的产生以及其从另一个反应器的排出。

在一些实施例中，在(通过连接/添加或移除反应器模块中的任一个)修改第一反应器以实现另一个反应器的产生之后，使用另一个反应器来产生第二解聚产物材料。在这个方面，加热聚苯乙烯材料以产生熔融的聚苯乙烯材料，并且使熔融的聚苯乙烯材料流动穿过第二反应区域，以实现第二解聚产物材料的产生。然后，从反应器中收集第二解聚产物材料。

在一些实施例中，相同的催化剂材料设置在“n”个反应器模块中的每一个内。

在一些实施例中，“n”个反应器模块中的每一个的反应区域是相同或基本上相同的。

参考图6到图14，在至少一些实施例中，每个反应器模块200包括管段201。在一些实施例中，反应器模块200包括管段201，管段201具有相反的第一端部和第二端部(在所图示的实施例中仅示出一个)，其中在每一端部处具有法兰230，以便于与(多个)其它反应器模块200的连接。

反应器模块200包括处于管段的第一端部处的入口202a、处于管段的相反的第二端部处的出口202b，以及在入口202a与出口202b之间延伸的流体通道206。流体通道206包括设置在反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器内的含有催化剂材料的空间，其中催化剂材料204设置在含有催化剂材料的空间216内。含有催化剂材料的空间216限定反应器模块200的模块反应区域205。

反应器模块200被配置成通过入口202a接收反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料，并且通过流体通道206引导所接收的熔融的聚苯乙烯材料，使得其与催化剂材料204接触。这导致熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分的解聚，使得产生包括解聚反应产物(和在一些实施例中，未反应的熔融的聚苯乙烯材料和/或中间反应产物(例如，部分解聚的材料))的熔融的产物材料。然后，反应器模块200从出口202b排出熔融的产物材料。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到反应器模块200中的解聚的产物上。可以在反应器中(与冷却后的流一致)和/或在单独的容器中等其它地方发生磨碎(grating)。

流体通道206的相对无阻碍的流体通道部分218在入口202a与出口202b之间延伸，并且设置成经由金属丝网筛与含有催化剂材料的空间216流体连通。金属丝网筛208设置在管段201内，从而将流体通道206分成相对无阻碍的流体通道部分218和包括催化剂材料的空间204。金属丝网筛208在含有催化剂材料的空间216内含有催化剂材料204，并且借此限定熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器203。

金属丝网筛208相对于管段201的限定流体通道的内壁210以间隔开的关系设置，并且纵向延伸穿过管段201的长度。金属丝网筛208与内壁210之间的空间限定了流体通道206的相对无阻碍的流体通道部分218。经由金属丝网筛208内的空间使得在流体通道部分218与含有催化剂材料的空间216之间的流体连通成为可能。因此，金属丝网筛208准许熔融的聚苯乙烯材料从相对无阻碍的流体通道部分218渗透到含有催化剂材料的空间216(并且借此促进熔融的聚苯乙烯材料与在反应区域内的催化剂材料204的接触)，并且还从含有催化剂材料的空间216渗透到相对无阻碍的流体通道部分218(以用于排出包括解聚反应产物和未反应的熔融的聚苯乙烯材料和/或中间反应产物的熔融的产物材料)，同时防止或基本上防止催化剂材料204从含有催化剂材料的空间216流出到相对无阻碍的流体通道部分218。

在一些实施例中，管段201是圆柱形的，并且金属丝网筛208也是圆柱形的并且嵌套在管段201内，使得相对无阻碍的流体通道部分218限定在管段201的内壁210与金属丝网筛208之间的环形空间内，并且含有催化剂材料的空间216设置在金属丝网筛208内。在这些实施例中，含有催化剂材料的流体通道部分216相对于相对无阻碍的流体通道部分218与管段201的轴线径向向外间隔开。

在一些实施例中，间隔管214延伸穿过由金属丝网筛208限定的空间，并且促使反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动到管段201的与热传递元件紧密设置的部分(参见下文)。该实施例有助于将反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料维持在所期望的温度。而且，通过占据空间，间隔管214有效地减小了模块反应区域205的体积，借此增加了流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的速度。

在一些实施例中，间隔管214纵向延伸穿过管段201的长度。在一些实施例中，含有催化剂材料的空间216限定在间隔管214与金属丝网筛208之间的环形空间内。

反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料由在管段201的第一端部处的入口202a接收，并且在经由流体通道206穿过管段201到达相反端部时，跨越金属丝网筛208在相对无阻碍的流体通道部分218与含有催化剂材料的空间216之间是可引导的。这产生包括解聚反应产物(和在一些实施例中，未反应的熔融的聚苯乙烯材料和/或中间反应产物)的熔融的产物材料，所述熔融的产物材料经由管段201的相反的第二端部处的出口202b排出。在被引导穿过含有催化剂材料的空间216时，反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料204接触，从而导致反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分解聚。

参考图6和图14，在一些实施例中，挡板222、223设置在相对无阻碍的流体通道部分218内。在一些实施例中，挡板222焊接到端部盖212a并且呈围绕金属丝网筛208缠绕的弹性线的形式。在一些实施例中，挡板223呈弹性线的形式，所述弹性线被按压穿过管段201与金属丝网筛208之间的空间，焊接到端部盖212a，并且被偏压抵靠着管段201的内壁210。

挡板222、223促使流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的混合，并且促进热量的均匀分布，并且减轻反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的炭化，所述炭化可能导致固体有机材料沉积在限定流体通道206的结构上并且导致结垢。挡板222、223还促使反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料从相对无阻碍的流体通道部分218流向含有催化剂材料的空间216，并且增加反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料204之间的接触。

参考图9到图13，端部盖组件211被提供并且安装在管段201的内部空间内。端部盖组件211包括刚性端部盖212a和212b、金属丝网筛208和间隔管214。端部盖212a被设置为靠近管段201的一个端部，并且端部盖212b被设置为靠近管段201的相反端部。在一些实施例中，端部盖212a和212b对于反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流也是可渗透的。

金属丝网筛208设置在端部盖212a与212b之间，并且其相对于管段201在管段201内的轴向定位由端部盖212a和212b确定。金属丝网筛208的一个端部焊接到端部盖212a，而金属丝网筛208的相反端部设置在端部盖212b中所形成的凹部内，使得其内含有催化剂材料204的含有催化剂材料的空间216限定在由金属丝网筛208和端部盖212a和212b界定的空间内。

间隔管214设置在端部盖212a与212b之间。间隔管214的一个端部焊接到端部盖212a，而间隔管214的相反端部设置在端部盖212b中所形成的凹部内。

参考图11和图12，端部盖212a焊接到管段201，以用于实现端部盖组件211到管段201的连接。在这个方面，端部盖212a包括多个刚性端部盖间隔物2120a到2120c，从而从端部盖集成器2122(金属丝网筛208和间隔管214焊接到其上)径向向外突出。端部盖隔离物2120a到2120c接纳在端部盖集成器2122内设置的相应凹部内。端部盖隔离物2120a到2120c彼此间隔开，使得在彼此连接的反应器模块200之间(并且具体地，连接的反应器模块200的反应区域之间)允许流体连通。端部盖间隔物2120a到2120c可以焊接到管段201的内部，借此确定端部盖212a相对于管段201的位置，并且还确定间隔管214相对于管段201(其焊接到端部盖212a)的轴向位置。

参考图9到图11，端部盖212b相对于管段201的定位通过将端部盖212b设置成与管段201、间隔管214接触接合并且通过相邻管道结构(例如，另一个反应器模块200的焊接的端部盖212a)或导管来确定。间隔管214和相邻管道结构中的每一个是相对刚性的结构，使得间隔管214和相邻管道结构中的每一个相对于管段201的基本上固定的轴向定位确定了端部盖相对于管段201的轴向定位。当组装好反应器模块200时，端部盖212b被压在间隔管214与相邻管道结构(在图8中所图示的实施例中，相邻管道结构是另一个反应器模块200的端部盖212b)之间，使得端部盖212b相对于管段201(并且因此，端部盖212a)的轴向定位由间隔管214和相邻管道结构确定。

端部盖212b还包括设置在端部盖集成器2126内的相应凹部内的刚性端部盖间隔物2124a到2124c。端部盖集成器包括接纳间隔管214和金属丝网筛208的凹部。端部盖间隔物2124a到2124c被设置成与管段201的内壁接触接合。端部盖间隔物2124a到2124c从端部盖集成器2126径向向外突出。端部盖间隔物2124a到2124c彼此间隔开，使得流体可以在彼此连接的反应器模块200之间(并且具体地，在连接的反应器模块200的反应区域之间)流动。当设置成与管段201的内壁接触接合并且与间隔管214和相邻管道结构配合时，端部盖间隔物2124a到2124c用于基本上固定端部盖212b相对于管段201的竖直定位。

通过配置端部盖212b使得端部盖212b可从端部盖组件211移除，使得反应区域内的修复和维护(包括更换催化剂材料204)变得更容易。

加热器220设置成与流体通道206热传递连通，以便实现对流动穿过流体通道206的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料进行加热。将流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料维持在足够的温度导致至少部分的解聚。在一些实施例中，加热器220包括电加热带，所述电加热带安装到管段201的外壁并且被配置成由穿过管段201的热传递向流体通道206供应热。

参考图16到图18，在一些实施例中，反应器包括入口反应器模块300、出口反应器模块400和选用地一个或多个中间反应器模块500。

在一些实施例中，入口反应器模块300包括具有相反端部的管段301，其中在相反端部中的每一个处设置相应的法兰330a、330b，以用于促进与出口反应器模块400和在一些实施例中的中间反应器模块500的连接。

入口反应器模块300包括位于管段301的第一端部处的入口302a、位于管段的相反的第二端部处的出口302b以及在入口302a与出口302b之间延伸的流体通道306。流体通道306包括设置在反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器303内的含有催化剂材料的空间316，其中催化剂材料304设置在含有催化剂材料的空间316内。含有催化剂材料的空间316限定反应器模块300的模块反应区域305。

入口反应器模块300被配置成通过入口302a接收反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料，将所接收的熔融的聚苯乙烯材料引导穿过流体通道306，并且在实现这样的引导时，使被引导的熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料304接触，使得实现熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分的解聚，并且使得产生包括解聚反应产物(和在一些实施例中，包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或两者)的熔融的产物材料，并且从出口302b排出熔融的产物材料。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到入口反应器模块300中的解聚的产物上。

流体通道306包括相对无阻碍的流体通道部分318和含有催化剂材料的流体通道部分315，含有催化剂材料的流体通道部分315包括含有催化剂材料的空间316。相对无阻碍的流体通道部分318从入口302a延伸，并且被设置成经由金属丝网筛308与含有催化剂材料的流体通道部分315流体连通。含有催化剂材料的流体通道部分315延伸到出口302b中。

金属丝网筛308设置在管段301内，从而将流体通道306分成相对无阻碍的流体通道部分318和含有催化剂材料的流体通道部分316。金属丝网筛308在一个端部处安装到管段301的第一端部并且从管段301的第一端部延伸，并且在一些实施例中，在相反的端部处安装到间隔管314(参见下文)。金属丝网筛308在含有催化剂材料的空间316内含有催化剂材料304。金属丝网筛308相对于管段301的限定流体通道的内壁310以间隔开的关系设置，并且纵向延伸穿过管段301的一部分。金属丝网筛308与内壁310之间的空间限定了含有催化剂材料的流体通道部分315的一部分，并且纵向地延伸跨越管段301的一部分，以限定含有催化剂材料的空间316的一部分。在这个方面，相对无阻碍的流体通道部分318沿着管段301的轴线纵向延伸或靠近管段301的轴线延伸。

在一些实施例中，金属丝网筛308在形状上是圆柱形的，并且嵌套在管段301内。在这个方面，在一些实施例中，含有催化剂材料的流体通道部分315相对于相对无阻碍的流体通道部分318与管段301的轴线径向向外间隔开。

相对无阻碍的流体通道部分318与含有催化剂材料的流体通道部分315之间的流体连通经由金属丝网筛内的空间来实现。在这个方面，金属丝网筛308被配置成准许熔融的聚苯乙烯材料从相对无阻碍的流体通道部分318渗透到含有催化剂材料的流体通道部分315(并且借此促进熔融的聚苯乙烯材料与在反应区域内的催化剂材料304的接触)，同时防止或基本上防止催化剂材料304从含有催化剂材料的空间316流出到相对无阻碍的流体通道部分318。

在一些实施例中，在相对无阻碍的流体通道部分318的下游端部处，端部壁成锥形，以促使熔融的聚苯乙烯材料经由金属丝网筛308流向含有催化剂材料的空间，借此减轻熔融的聚苯乙烯材料的汇集。

含有催化剂材料的流体通道部分315延伸到限定在安装在管段301内的间隔管314与管段301的内壁310之间的环形空间中。通过占据该空间，间隔管314促使在含有催化剂材料的流体通道部分315内的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动到管段301的与热传递元件紧密设置的部分，并且借此将反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料维持在所期望的温度。而且，通过占据空间，间隔管314有效地减小了模块反应区域305的体积，借此增加了流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的速度。

反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料经由管段301的第一端部处的入口302a接收在相对无阻碍的流体通道部分318内，并且跨越金属丝网筛308被引导到含有催化剂材料的流体通道部分315的含有催化剂材料的空间316(参见方向箭头340)。在被引导穿过含有催化剂材料的流体通道部分315(参见方向箭头342)时，熔融的聚苯乙烯材料变得与催化剂材料304接触，使得产生解聚反应产物，并且然后，包括在含有催化剂材料的流体通道部分315内产生的解聚反应产物(并且在一些实施例中，还包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或两者)的熔融的产物材料随后经由在管段301的第二相反端部处的出口302b排出。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到含有催化剂材料的流体通道部分315中的解聚的产物上。

在一些实施例中，出口反应器模块400包括具有相反的端部的管段401，其中在相反端部中的每一个处设置法兰，以用于促进与入口反应器模块300和在一些实施例中设置在入口反应器模块300和出口反应器模块400之间的一个中间反应器模块的连接。

出口反应器模块400包括处于管段401的第一端部处的入口402a、处于管段的相反的第二端部处的出口402b以及在入口402a与出口402b之间延伸的流体通道406。流体通道406包括设置在反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器403内的含有催化剂材料的空间416，其中催化剂材料404设置在含有催化剂材料的空间416内。含有催化剂材料的空间416限定反应器模块400的模块反应区域405。

出口反应器模块400被配置成通过入口402a接收反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料，从而将所接收的熔融的聚苯乙烯材料引导穿过流体通道406，并且在实现这样的引导时，使被引导的熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料404接触，使得实现熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分的解聚，并且使得产生包括解聚反应产物(并且在一些实施例中，还包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或两者)的熔融的产物材料，并且从出口402b排出熔融的产物材料。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到出口反应器模块400中的解聚的产物上。

流体通道406包括含有催化剂材料的流体通道部分415和相对无阻碍的流体通道部分418，含有催化剂材料的流体通道部分415包括含有催化剂材料的空间416。含有催化剂材料的流体通道部分415从入口402a延伸，并且被设置成经由金属丝网筛408与相对无阻碍的流体通道部分418流体连通。相对无阻碍的流体通道部分418延伸到出口402b中。

在一些实施例中，间隔管414在管段401的第一端部处被安装在管段401内，使得管段401与间隔管414之间的空间(例如，环形的)限定从入口402a延伸的含有催化剂材料的流体通道部分415的一部分。通过占据该空间，间隔管414促使在含有催化剂材料的流体通道部分415内的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动到管段401的与热传递元件紧密设置的部分(参见下文)，并且借此将反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料维持在所期望的温度。而且，通过占据空间，间隔管414有效地减小了模块反应区域405的体积，借此增加了流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的速度。

含有催化剂材料的流体通道部分415延伸到限定在管段401的内壁410与金属丝网筛408之间的环形空间中。金属丝网筛408设置在管段401内，从而将流体通道406分成含有催化剂材料的流体通道部分415和相对无阻碍的流体通道部分418。金属丝网筛408在一个端部处安装到管段401的第二端部，并且从管段401的第二端部延伸，并且在相反端部处安装到间隔管414。金属丝网筛408在含有催化剂材料的空间416内含有催化剂材料404。金属丝网筛408相对于管段401的限定流体通道的内壁410以间隔开的关系设置，并且纵向延伸穿过管段401的一部分。金属丝网筛408与内壁410之间的空间限定了含有催化剂材料的流体通道部分415的一部分，并且纵向延伸跨越管段401的一部分。在这个方面，相对无阻碍的流体通道部分418沿着管段401的轴线纵向延伸或靠近管段401的轴线延伸，并且延伸到出口402b中。

在一些实施例中，金属丝网筛408在形状上是圆柱形的，并且嵌套在管段401内。在这个方面，在一些实施例中，含有催化剂材料的流体通道部分415相对于相对无阻碍的流体通道部分418与管段401的轴线径向向外间隔开。

含有催化剂材料的流体通道部分415与相对无阻碍的流体通道部分418之间的流体连通经由金属丝网筛内的空间来实现。在这个方面，金属丝网筛408被配置成准许熔融的聚苯乙烯材料从相对无阻碍的流体通道部分418渗透到含有催化剂材料的流体通道部分415(从而促进熔融的聚苯乙烯材料与在反应区域内的催化剂材料404接触)，同时防止或基本上防止催化剂材料404从含有催化剂材料的空间416流出到相对无阻碍的流体通道部分418。

反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料经由管段401的第一端部处的入口402a(例如，从反应器模块300的出口302b，或者例如，从中间反应器模块500的出口，参见下文)接收在含有催化剂材料的流体通道部分415内，并且被引导穿过含有催化剂材料的流体通道部分415(参见方向箭头440)。在被引导穿过含有催化剂材料的流体通道部分415时，熔融的聚苯乙烯材料变得与催化剂材料404接触，使得产生包括解聚反应产物(并且在一些实施例中，还包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或两者)的熔融的产物材料。包括在含有催化剂材料的流体通道部分415内产生的解聚产物的熔融的产物材料被引导跨越金属丝网筛408到达相对无阻碍的流体通道部分418(参见方向箭头442)，并且随后经由在管段401的第二相反端部处的出口402b排出。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到含有催化剂材料的流体通道部分415中的解聚的产物上。

在一些实施例中，反应器包括设置在入口反应器模块300与出口反应器模块400之间的一个或多个中间反应器模块500。

在一些实施例中，中间反应器模块500包括具有相反端部的管段501，其中在相反端部中的每一个处设置法兰530a、530b，以用于促进与反应器模块的连接。在第一端部处设置法兰，以用于促进与入口反应器模块300或另一个中间反应器模块500中的任一个的连接。在第二端部处设置法兰，以用于促进与出口反应器模块400或另一个中间反应器模块500中的任一个的连接。

管段501包括处于管段501的第一端部处的入口502a、处于管段501的相反的第二端部处的出口502b以及在入口502a与出口502b之间延伸的流体通道506。流体通道506包括含有催化剂材料的空间516。含有催化剂材料的空间516设置在反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料可渗透容器503内，并且催化剂材料504设置在含有催化剂材料的空间516内。含有催化剂材料的空间516限定反应器模块500的模块反应区域505。

中间反应器模块500被配置成通过入口502a接收反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料，从而将所接收的熔融的聚苯乙烯材料引导穿过流体通道506，并且在实现这样的引导时，使熔融的聚苯乙烯材料与催化剂材料504接触，使得实现熔融的聚苯乙烯材料的至少一小部分的至少部分的解聚，并且使得产生包括解聚反应产物(并且在一些实施例中，还包括未反应的熔融的聚苯乙烯材料和中间反应产物，或两者)的熔融的产物材料，并且从出口502b排出熔融的产物材料。

在一些实施例中，各种单体和/或共聚物(例如但不限于酸、醇、酯和烯烃，例如己烯)可以接枝到中间反应器模块500中的解聚的产物上。

流体通道506包括含有催化剂材料的流体通道部分515，含有催化剂材料的流体通道部分515包括含有催化剂材料的空间516。

在一些实施例中，间隔管514在管段501的第一端部处安装在管段501内，使得管段501与间隔管514之间的空间限定含有催化剂材料的空间516。通过占据该空间，间隔管促使在含有催化剂材料的流体通道部分515内的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料流动到管段501的与热传递元件紧密设置的部分(参见下文)，并且借此将反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料维持在所期望的温度。而且，通过占据空间，间隔管514有效地减小了模块反应区域505的体积，借此增加了流动的反应器设置的熔融的聚苯乙烯材料的速度。

图19示出具有被配置成经由热流体和/或熔融盐加热的可移除静态混合器710的催化反应器700a的横截面侧立面视图。静态混合器710在催化反应器700a中提供更大的混合，并且可以导致需要较低的操作温度。在一些实施例中，静态混合器710是可移除的，这允许更容易地清洁和维护反应器700a。可移除静态混合器710还允许反应器段的再利用。例如，夹套反应器可以转换成预热段或冷却段。

热流体和/或熔融盐还可以通过天然气、电、废料处理热和煤等方式来加热。在一些实施例中，热流体和/或熔融盐降低了必须使用电的成本。

除了上面已经提到的那些之外，催化反应器700a的管状配置还提供了几个优点。特别地，使用串联连接的管状反应器允许可靠并且一致的参数，这允许一致的产物。具体地，由于催化剂的表面积和热输入最大化，穿过管状部分的一致流动产生了比使用连续搅拌反应器更可预测和更窄范围的最终产物。优于连续搅拌反应器的一个优点是消除了走捷径(shortcutting)，管状部分中的流动假想地作为塞子移动。每个假想的塞子在反应器中花费相同的时间。管状催化反应器可以竖直、水平或以其间的任何角度操作。管状催化反应器(反应器部分)和相应的预热部分和冷却部分(参见图28到图30)可以是通用尺寸(或几种标准尺寸中的一个)。这不仅允许材料的一致流动，而且允许管状元件被设计成可在各个部分之间互换并且易于添加、移除、清洁和修复。在至少一些实施例中，管状部分的内表面由304钢或316钢制成。

热流体和/或熔融盐可以经由入口/出口730进入夹套720。在一些实施例中，催化反应器700a被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。凹口735被用于使热电偶/压力换能器与流体物理接触。在一些实施例中，热电偶/压力换能器将被安装在井中，这减少了流体与传感器之间的材料。

在一些实施例中，催化反应器700a包括可以保持催化剂的可移除网筛760。可移除网筛760可以容易地更换，从而克服了与填充床反应器相关联的缺点，这些缺点挑战维护要求并且导致停机时间。在一些实施例中，可移除网筛760的标准化导致产生离开每个部分的一致产物和/或允许跨越多个反应器的标准化。

在其它或相同的实施例中，催化反应器700a可以包括具有用于静态混合器支撑件的切口的可移除适配器740。静态混合器支撑件减小了静态混合器710上的力，从而允许更有力/快速的移除。适配器740的切口改进了适配器与网筛之间的密封。催化反应器700a可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700a连接到其它反应器、挤出机等。

图20是被配置成使用电加热的具有可移除静态混合器710的催化反应器700b的横截面侧立面视图。在一些实施例中，电加热优于使用热油/熔融盐，因为它可以更方便，需要减少的辅助设备，例如，锅炉、加热容器、高温泵、阀和配件，并且更易于操作。此外，在一些实施例中，减少电加热减少了系统的总体占用面积。在一些实施例中，催化反应器700b被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。

在一些实施例中，催化反应器700b包括可以保持催化剂的可移除网筛760。在其它或相同的实施例中，催化反应器700b可以包括具有用于静态混合器支撑件的切口的可移除适配器740。催化反应器700b可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700b连接到其它反应器、挤出机等。

图21是被配置成经由热流体和/或熔融盐加热的具有可移除环形插入物712的催化反应器700c的横截面侧立面视图。环形插入物712可以产生环形流动，所述环形流动可以导致改进的热传递，增加表观速度并且可以比空反应器更容易维护。

热流体和/或熔融盐可以经由入口/出口730进入夹套720。在一些实施例中，催化反应器700c被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。

在一些实施例中，催化反应器700c包括可以保持催化剂的可移除网筛760。在其它或相同的实施例中，催化反应器700c可以包括具有用于可移除环形和网筛支撑件的切口的可移除适配器740。催化反应器700c可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700c连接到其它反应器、挤出机等。

图22是被配置成使用电加热的具有可移除环形插入件712的催化反应器700d的横截面侧立面视图。在一些实施例中，催化反应器700d被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。

在一些实施例中，催化反应器700d包括可以保持催化剂的可移除网筛760。在其它或相同的实施例中，催化反应器700d可以包括具有用于可移除环形和网筛支撑件的切口的可移除适配器740。催化反应器700d可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700d连接到其它反应器、挤出机等。

图23是被配置成经由热流体和/或熔融盐加热的具有空的内部的催化反应器700e的横截面侧立面视图。具有带有空的内部的反应器可以增加给定材料在反应器700e中花费的停留时间，这减少了制造具体产物所需的反应器的数量以及可以使用的催化剂的体积。当与具有静态混合器的反应器相比时，具有空的内部的反应器制造起来也可以更经济。热流体和/或熔融盐可以经由入口/出口730进入夹套720。在一些实施例中，催化反应器700e被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。

在一些实施例中，催化反应器700e包括可以保持催化剂的可移除网筛760。在其它或相同的实施例中，催化反应器700e可以包括具有用于可移除网筛支撑件的切口的可移除的适配器740。催化反应器700e可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700e连接到其它反应器、挤出机等。

图24是被配置成使用电加热的具有空的内部的催化反应器700f的横截面侧立面视图。在一些实施例中，催化反应器700f被配置成安装有热电偶/压力换能器(未示出)，并且包括相关的凹口735。

在一些实施例中，催化反应器700f包括可以保持催化剂的可移除网筛760。在其它或相同的实施例中，催化反应器700f可以包括具有用于网筛支撑件的切口的可移除适配器740。催化反应器700f可以在一个端部或两个端部上包括法兰750，以将催化反应器700f连接到其它反应器、挤出机等。

图25是平行布置的一组像图19中所示的催化反应器一样的催化反应器700的横截面正立面视图。平行布置(例如，图25中所示的平行布置)允许在对总体布置的改变最小的情况下总生产率根据需要更容易地增加/降低，并且允许一次发生多个不同水平的解聚。

壳体800允许催化反应器700浸泡在热油/熔融盐中，这通常比电更有效。热油/熔融盐被保持在腔室780中。在一些实施例中，法兰770允许多个壳体结合在一起。

图26是以水平配置示出的图25的平行催化反应器布置的横截面侧立面视图。平行布置允许以较小的压降构建更高流速的单元，这与单管布置相比可能会引起问题。水平配置通常更便于操作/维护。

图27是以竖直配置示出的图25的平行催化反应器布置的横截面侧立面视图。竖直配置可以减少液体/气体产物的分层，并且可以消除对静态混合器的需要。

图28是具有串联连接的两个像图19中所示的反应器一样的反应器700a的竖直螺旋内部催化反应器布置900a的横截面侧立面视图。水平螺旋混合器预热部分820连接到一个反应器700a。螺旋混合器可以通过避免停滞和热点而导致更好的混合。

螺旋混合器冷却段830示出为以45度下降连接到另一个反应器700a。该下降允许产物经由重力流动，而45度角允许冷却介质与产物之间的充分接触。

在所示的实施例中，竖直螺旋内部催化反应器布置900a具有数个入口/出口，以允许使用热流体/熔融盐混合物，然而，也可以使用其它加温技术(例如但不限于电加热)。

图29是具有串联连接的两个像图21中所示的反应器一样的反应器700c的竖直环形催化反应器布置900b的横截面侧立面视图。

图30是具有串联连接的两个像图23中所示的反应器一样的空反应器700f的竖直催化反应器布置900c的横截面侧立面视图。

图31是具有像图20中所示的内部螺旋反应器一样的被配置成使用电加热器870的内部螺旋反应器700b的水平反应器配置910的透视图。在图31中，反应器外壳已经从水平反应器配置910的一部分移除，以有助于使内部螺旋反应器700b的位置可视化。

虽然已经示出和描述了本发明的具体元件、实施例和应用，但是将理解，本发明不限于此，因为可以在不脱离本公开的范围的情况下特别是鉴于前述教示进行修改。例如，许多实施例证明，在要求保护的发明的范围内不同的部件组合是有可能的，并且这些描述的实施例是说明性的，并且可以采用相同或类似部件的其它组合以基本上相同的方式实现基本上相同的结果。此外，所有权利要求据此通过引用并入到优选实施例的描述中。