专利名称：具有优化的内部塔盘设计的反应器的制作方法
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^^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4匕的 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 力口。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51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。
图l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。
图3a是沿图1中的线3a-3a截取的反应器的顶视截面图，其具体 表示位于图2a和2b所示纵向塔盘下方的单向塔盘上的反应介质的横 向流向。
图3b是沿图1中的线3b-3b截取的反应器的顶视截面图，其具体 表示位于图3a所示塔盘正下方的单向塔盘上的反应介质的横向流向。
图4a是沿图1中的线4a-4a截取的反应器的顶视截面图，其具体 表示位于单向塔盘下方的向下发散的双向顶部塔盘上的反应介质的流向。图4b是沿图1中的线4b-4b截取的反应器的顶视截面图，其具体 表示位于图4a所示顶部塔盘正下方的向下会聚的双向槽部塔盘上的 反应介质的流向。
图5a是成对的纵向的单向塔盘的放大前视图，该塔盘外接有虛 线，并且在图1中表示为"5"。
图5b是图5a所示的纵向的单向塔盘的侧视图。
图6a是成对的横向的单向塔盘的放大前视图，该塔盘外接有虚 线，并且在图1中表示为"6"。
图6b是图6a所示的横向的单向塔盘的侧视图。
图7a是成对的双向塔盘的放大前视图，该塔盘外接有虚线，并且 在图1中表示为"7"。
图7b是图7a所示的双向塔盘的侧视图。
图8a是过渡组件的放大前视图，该过渡组件外接有虚线，并且在 图1中表示为"8"。
图8b是图8a所示的过渡组件的顶视图。
图9是根据本发明的第一可选实施例构成的反应器的前视截面 图，其具体表示反应器仅具有布置在其中的单个塔盘箱。
图IO是沿图9中的线10-10截取的可选反应器的顶视截面图，其 具体表示单个塔盘盒定位在反应器中的方式。
图11是根据本发明的第二可选实施例构成的反应器的前^见截面 图，其具体表示反应器具有布置在其中的三个塔盘盒。
图12是沿图11中的线12-12截取的可选反应器的顶视截面图， 其具体表示三个塔盘盒定位在反应器中的方式。
图13是根据本发明的第三可选实施例构成的反应器的顶视截面 图，其具体表示反应器具有并排地布置在反应器中的六个i^盘盒。
图14是根据本发明的可选实施例构成的一系列的单向塔盘的侧 视图，其具体表示间隙可形成在单向塔盘的后部，以允许反应介质的 一部分在一个塔盘的后部溢出，并且下落至下一个的下部塔盘上。
具体实施例方式
开始参考图1,反应器20示出为包括容器壳体22，分配器24, 和两个塔盘盒26a,26b。容器壳体22优选地具有细长的、大致圓柱形 的构造。容器壳体22的长度-直径比(L:D)优选为至少大约1:1,更优 选为在从大约2:1至大约30:1的范围内，最优选为在从3:1至10:1的 范围内。在反应器20的正常操作期间，容器壳体22维持在基本垂直 的位置。
容器壳体22限定上进口 28和和下出口 30。分配器24和塔盘盒 26a,26b垂直地定位在进口 28和出口 30之间，以便经由进口 28进入 反应器20的反应介质在经由出口 30从反应器20排出之前可向下流 过分配器24和塔盘盒26a,26b。
当反应器20包括多个塔盘盒26a,26b时，分配器24用于分离和 分配进入的反应介质流，以便每个Jt荅盘盒26a,26b 4^收和处理基本相 同的反应介质量。如果反应器20仅采用一个塔盘盒，则分配器将不 分离反应介质流，但是仍然将反应介质恰当地分配至塔盘盒的进口 内。
在图1-8所示的实施例中，反应器20包括两个基本相同的塔盘盒 26a,26b。在了解塔盘盒26a,26b具有基本相同的构造的情况下，以下 部分将仅仅描述一个塔盘盒26a的构造。
参考图1和图2a,塔盘盒26a包括限定大致长方形的内部空间的 多个竖立侧壁27a，27b,27c,27d。塔盘盒26a还包括多个垂直地间隔开 的倾斜塔盘，该多个塔盘接收在内部空间中，并且刚性地联接至侧壁 27a,27b,27c,27d上。由侧壁27a,27b,27c，27d限定的内部空间在顶部和 底部打开，以便反应介质可进入塔盘盒26a的顶部，在倾斜塔盘上向 下流过该内部空间，并且离开塔盘盒26a的底部。优选地，^t荅盘盒26a 包括至少大约10个塔盘，更优选为至少大约20个塔盘，最优选为在 从30个至IOO个塔盘的范围内。当然，反应器20中的优选的塔盘总数只不过是一个塔盘盒中的塔盘数乘以反应器20中的塔盘盒数。塔
盘的斜度通常在反应器20中向下增加，以适应当反应介质在塔盘上 向下流动时反应介质的粘度的增加。
再次参考图1，塔盘盒26a优选为包括塔盘，该塔盘具有不同的 构造和/或方位，以优化通过该塔盘的反应介质的流动。优选地，塔盘 盒26a包括多个单向塔盘32和多个双向塔盘34。如在此所使用的， 术语"单向塔盘，，指的是仅仅沿 一个方向倾斜以便在该塔盘盒中流动的 流体在该塔盘的高度处仅沿一个方向流动的塔盘。如在此所使用的， 术语"双向塔盘"指的是沿两个方向倾斜以便在该塔盘盒中流动的流体 在该塔盘的高度处沿两个方向流动的塔盘。在本发明的优选实施例 中，单向塔盘32的至少一部分位于双向塔盘34的至少一部分的上方。 最优选地，所有的单向塔盘32位于所有的双向塔盘34的上方。优选 地，塔盘盒26a包括至少大约5个单向塔盘，更优选为至少大约10 个单向塔盘，最优选为在从15个至50个单向塔盘的范围内。优选地， 塔盘盒26a包括至少大约5个双向塔盘，更优选为至少大约10个双向 塔盘，最优选为在从15个至50个双向塔盘的范围内。优选地，塔盘 盒26a中的所有塔盘的至少大约10%是单向塔盘，更优选为至少大约 20%是单向塔盘，最优选地，塔盘盒26a中的所有塔盘的30。/。至80。/。 是单向塔盘。优选地，塔盘盒26a中的所有塔盘的至少大约10%是双 向塔盘，更优选地，至少大约20%是双向塔盘。
如图1所示，塔盘盒26a优选地包括单向塔盘32的上组36和下 组38。单向塔盘32的上组36优选地包括多个纵向倾斜的塔盘40。 单向塔盘32的下组38优选地包括多个横向倾斜的塔盘42。如图2和 图3中的箭头所示，每个单向塔盘32优选为延伸的，其中纵向倾斜 塔盘40(图2)沿塔盘延伸的方向倾斜，而横向倾斜塔盘42(图3)垂直于 塔盘延伸的方向倾斜。如图2和图3所示，纵向倾斜塔盘40和横向 倾斜塔盘42的倾斜方向彼此大致垂直。
如图1、 2和5所示，垂直相邻的纵向倾斜塔盘40a,40b沿大致相反的方向倾斜，以便当反应介质在反应器20中向下流动时，迫4吏反
应介质在纵向倾斜塔盘40上向后和向前流动。如图2和图5所示， 每个纵向倾斜塔盘40包括基本平直的、基本长方形的主构件44和溢 流堰46。在图l-6所示的实施例中，主构件44的三个侧面优选地耳关 接至塔盘盒26a的四个侧壁27中的三个侧壁上，并且沿该三个侧壁密 封，而间隙47(图2a、 2b和5b)形成在主构件44的第四侧面和塔盘盒 26a的剩余侧壁27之间。间隙47提供通路，反应介质可通过该通^各 向下下落至下一个的下部纵向倾斜塔盘40上。主构件44向下倾杀+ ， 以^吏反应介质可由于重力而朝向溢流堰46流动。主构件44的向下倾 斜优选为在相对于水平面的大约0.5度至大约IO度的范围内，最优选 为在相对于水平面的大约1度至4度的范围内。
再次参考图2和图5，主构件44具有大致平直的、向上面对的上 表面。主构件44优选为在其中基本不具有开口，以便在塔盘40上流 动的所有液体必须越过/穿过溢流堰46，以便离开塔盘40。溢流堰46 从接近主构件44的最低高度的主构件44的上表面向上延伸。优选地， 溢流堰46与主构件44的末端边缘间隔小于大约6英寸，更优选为小 于大约3英寸，最优选为小于2英寸。优选地，溢流堰46—直沿纵 向倾斜塔盘40的宽度延伸，即从侧壁27a延伸至侧壁27c。溢流堰46 有助于在塔盘40上维持基本均匀的反应介质片。优选地，溢流堰46 的高度为至少大约2.5英寸。更优选地，溢流堰46的高度在从3英寸 至12英寸的范围内。如图5a所示，多个较小的溢流堰开口 48优选地 形成在溢流堰46的底部附近，并且与主构件44相邻。溢流堰开口 48 允许在反应器20的正常操作期间较少量的反应介质流过该溢流堰开 口 48。在反应器20的停^L期间，溢流堰开口 48允许基本所有的反应 介质从塔盘40排出，以便当反应器20停机时在溢流堰46的后方不 会仍然收集反应介质的池。
如图1、 3和6所示，垂直相邻的横向倾斜塔盘42a,42b以大致相 反的方向倾斜，以便当反应介质在反应器20中向下流动时，迫使反应介质在横向倾斜塔盘42上向后和向前流动。如图3和图6所示， 每个横向倾斜塔盘42包括基本平直的、基本长方形的主构件50和溢 流堰52。主构件44的三个侧面联接至塔盘盒26a的四个侧壁27中的 三个侧壁上，并且沿该三个侧壁密封，而间隙53(图3a、 3b和6a)形 成在主构件50的第四侧面和塔盘盒26a的剩余侧壁27之间。间隙53 提供通路，反应介质可通过该通路向下下落至下一个的下部横向倾斜 塔盘42上。主构件50为倾斜的，以便反应介质可由于重力而朝向溢 流堰52向下流动。横向倾斜塔盘42的向下斜度在反应器20中向下 增加。优选地，最高的一个横向倾斜塔盘42的向下斜度在相对于水 平面的大约0.5度至大约IO度的范围内，最优选为在相对于水平面的 l度至4度的范围内。优选地，最低的一个横向倾斜塔盘42的向下斜 度在相对于水平面的大约2度至大约20度的范围内，最优选为在相 对于水平面的4度至10度的范围内。优选地，最低的一个横向倾斜 塔盘42的向下斜度比最高的一个横向倾斜塔盘42的向下斜度大至少 大约1度，更优选为比最高的一个横向倾斜塔盘42的向下斜度大至 少大约2度，最优选为比最高的一个横向倾斜塔盘42的向下斜度大4 度至10度。
再次参考图3和图6，主构件50优选为在其中基本不具有开口， 以便在塔盘42上流动的所有液体必须越过/穿过溢流堰52，以便离开 塔盘42。主构件50具有大致向上面对的上表面。溢流堰52从接近主 构件50的最低高度的主构件50的上表面向上延伸。优选地，溢流堰 52与主构件50的末端边缘间隔开的距离小于大约6英寸，更优选为 小于大约3英寸，最优选为小于1英寸。优选地，溢流堰52 —直在 侧壁27b和侧壁27d之间延伸。溢流堰52有助于在塔盘42上维持基 本均匀的反应介质片。优选地，溢流堰52的高度为至少大约2.5英寸。 更优选地，溢流堰52的高度在从3英寸至12英寸的范围内。如图6a 所示，多个较小的溢流堰开口 54优选地形成在溢流堰52的底部附近， 并且与主构件50相邻。溢流堰开口 54允许在反应器20的正常操作期间较少量的反应介质流过该溢流堰开口 54。在反应器20的停机期 间，溢流堰开口 54允许基本所有的反应介质从塔盘42排出，以便当 反应器20停机时在溢流堰52的后方不会仍然收集反应介质的池。
在本发明的一个实施例中，单向塔盘32中的至少5个单向i^盘 具有溢流堰，更优选地，单向塔盘32中的至少IO个塔盘具有溢流堰。 优选地，塔盘盒26a中的所有单向塔盘32的至少10%具有溢流堰， 更优选地，单向塔盘32的至少33%具有溢流堰，最优选地，单向塔 盘32的至少66%具有溢流堰。
该溢流堰可有助于在发明的反应器中提供比传统设计更长的停 留时间，并且同时需要相等的或较小的反应器体积、塔盘和/或金属表 面。此外，该溢流堰可有助于在塔盘上提供比传统的PET后缩聚器设 计更厚的反应介质片。此外，应注意的是，在此所述的实施例有利地 提供从塔盘向下下落至塔盘上的较薄反应介质片和塔盘上的较厚反 应介质片。
如图1 、4和7所示，双向塔盘34联接至塔盘盒26a的侧壁27b,27d 上，并且在塔盘盒26a的侧壁27b,27d之间延伸。双向塔盘34包括交 替的顶部塔盘34a和槽部塔盘34b。可能由图4a和7a最好地示出的 是，每个双向顶部塔盘34a包括竖立的分离构件56和成对的向下倾斜 的顶部构件58,60，该顶部构件58,60以大致相反的方向/人分离构件 56的底部延伸。当顶部构件58,60 ^Mv分离构件56向下且向外地延伸 时，顶部构件58,60彼此发散。第一间隙62形成在顶部构件58的末 端边缘和侧壁27a之间。第二间隙64形成在顶部构件60的末端边缘 和侧壁27c之间。反应介质向下流过间隙62,64 ，以便到达下 一个的下 部双向槽部塔盘34b。
现在参考图4b和7a,每个双向槽部塔盘34b包括成对的向下倾 斜的槽部构件66,68，该槽部构件66,68联接至塔盘盒26a的侧壁 27a,27c上，并且从塔盘盒26a的侧壁27a,27c向内延伸。当槽部构件 66,68从侧壁27a,27c向下且向内地延伸时，槽部构件66,68彼此朝向地会聚。间隙70形成在槽部构件66,68的下部末端边缘之间。间隙 70足够地大，以允许在槽部构件66,68上流动的分离的反应介质片当 其通过间隙70下落至下一个的下部顶部塔盘34a上时保持分离。在槽 部构件66,68上流动的反应介质的分离部分向下通过间隙70下落在下 一个的下部顶部塔盘34a的分离构件56的相对侧上。
在本发明的优选实施例中，双向塔盘34的斜度在反应器20中向 下增加。优选地，最高的一个双向塔盘34的向下斜度在相对于水平 面的大约0.5度至大约IO度的范围内，最优选为在相对于水平面的1 度至4度的范围内。优选地，最低的一个双向塔盘42的向下斜度在 相对于水平面的大约5度至大约40度的范围内，最优选为在相对于 水平面的10度至25度的范围内。优选地，最低的一个双向塔盘34 的向下斜度比最高的一个双向塔盘34的向下斜度大至少大约2度， 更优选为比最高的一个双向塔盘34的向下斜度大至少大约4度，最 优选为比最高的一个双向塔盘34的向下斜度大6度至20度。
现在参考图1和图8，采用过渡构件72,以将反应介质流从单向 i^盘32上的单个片流过渡至双向塔盘34上的双重片流。过渡构件74 联接至塔盘盒26a的侧壁27b,27d上，并且在塔盘盒26a的侧壁27b,27d 之间延伸。过渡构件74包括上分配仓76和下分配塔盘78。分配仓 76可操作，以便从最下部的单向塔盘32接收反应介质，并且将反应 介质分成两个基本相同的部分。反应介质的两个相同部分从分配仓76 的底部排出至分配塔盘78的分离的发散段80a,80b。采用相同的方式， 随后可利用相似的分配盒将离开下游的双向塔盘的流分开。采用这种 方式，如果粘度指标、流率指标和液体深度指标需要的话，可形成多 个双向通道。
分配仓76包括成对的倾斜侧壁82a,82b，该倾斜侧壁82a,82b彼 此朝向地向下会聚。分离线84限定在侧壁82a,82b彼此连接的位置处。 多个第一开口 86a限定在4妄近分离线84的侧壁82a中。多个第二开口 86b限定在接近分离线84的侧壁82b中。优选地，过渡构件78总共
18包括至少大约IO个开口 86a,86b。如在图8b中最好地示出，第一开口 86a和第二开口 86b位于分离线84的相对侧上。优选地，由第一开口 86a限定的累加的开口面积基本等于由第二开口 86b限定的累加的开 口面积，以便等量的反应介质自动地流过第 一开口 86a和第二开口 86b。第一开口 86a在分配塔盘78的第一段80a上方对准，而第二开 口 86b在分配塔盘78的第二段80b上方对准。
如图8a，8b所示，分配塔盘78的第 一倾斜段80a和第二倾斜段80b 的末端边缘与侧壁27a,27c间隔，以便间隙88a,88b形成在该末端边缘 和侧壁27a,27c之间。从分配仓76排出的反应介质的两个基本相同的 部分在分配塔盘78的向下倾斜的发散段80a,80b上朝向间隙88a,88b 流动。然后，反应介质的分离部分通过间隙88a,88b离开分配》荅盘78 下落至最高的会聚的双向塔盘34b上。如上所述，然后，反应介质的 两个基本相同的部分当其在双向塔盘34上向下流动时保持分离。
现在参考图9和图10，表示第一可选的反应器设计。可选反应器 IOO仅包括单个塔盘盒10。这种设计具有不需要在多个塔盘盒中相等 地分离该供给的优点。因此，简化分配器104的结构。此外，反应器 100中的塔盘总数，不同类型的塔盘、塔盘数或溢流堰的分布，溢流 堰的位置，和倾斜塔盘不同于反应器20(图1-8)。这些差异表示可以 期望地改变反应器的设计以满足在该反应器中进行的工艺的特殊需 要。然而，在此公开的所有设计都在本发明的范围内。
现在参考图11和图12,表示第二可选的反应器设计。可选反应 器200包括三个塔盘盒202a,202b,202c。
现在参考图13,表示第三可选的反应器设计。可选反应器300包 括六个塔盘盒302。这种设计具有利用反应容器内的更多空间的优点， 因此可减小反应容器的尺寸。
现在参考图14，表示可选的单向塔盘设计。图14所示的单向塔 盘400类似于图5和图6所示的单向塔盘，但是构造为以便提供在每 个单向塔盘400的后部404和塔盘盒的最接近侧壁406之间的间隙402。应了解的是，侧壁406不必为塔盘400与之相关的塔盘盒的壁； 相反，侧壁406可为其他塔盘盒的壁或反应容器的壁。如图14所示， 每个塔盘400的后部404和最接近侧壁406之间的间隙402允i午已处 理的反应介质408的一部分从塔盘400的后部404溢出，并且向下下 落至下一个的下部塔盘400上。为了提供足够大的开口用于通过溢出 的反应介质408,优选的是，在塔盘400的后部404和最接近侧壁406 之间的间隙402的平均宽度为至少大约1英寸，更优选为在从大约1.5 英寸至大约12英寸的范围内，最优选为在从2英寸至8英寸的范围 内。
在图14所示的实施例中，每个单向塔盘400的后部404优选为 包括圓形的下边缘410，该圆形的下边缘410允许溢出的反应介质 408"粘附"至上塔盘400上，直至该溢出的反应介质408定位在下一个 的最低塔盘400的至少一部分上方。 一旦反应介质408定位在下一个 的最低塔盘400上方，反应介质408就从上塔盘400下落至下塔盘400 上，在下塔盘400中，该反应介质与在上塔盘400的末端边缘412上 溢出至下塔盘400上的反应介质408的部分重新结合。为了允许溢出 的反应介质粘附至上塔盘400上，直至该反应介质定位在下塔盘400 上方，单向塔盘400的圓形的下边缘410的最小的曲率半径优选为至 少1英寸，更优选为在从大约1.5英寸至大约12英寸的范围内，最优 选为在从2英寸至8英寸的范围内。
还应注意的是，图14所示的实施例采用没有溢流堰的单向塔盘 400。因此，图14所示的塔盘400的末端边缘412由塔盘400的基本 平直的主构件414的边缘所限定，而不是由溢流堰的上边缘所限定。 然而，可以预计的是，图14所示的后部溢出设计还适合于供具有溢 流堰的塔盘所使用。
图l-14所示的反应器可用于各种不同的工艺。这些反应器尤其对 如下工艺有效，在该工艺中有利的是，化学反应在较薄的反应介质片 中进行。此外，这些反应器设计为以便适应反应介质的粘度在处理期间增加的情况。在本发明的优选实施例中，离开反应器的反应介质的 动态粘度(按泊计量)比进入反应器的反应介质的动态粘度大至少大约 50% ，更优选为比进入反应器的反应介质的动态粘度大至少大约
250%，最优选为比进入反应器的反应介质的动态粘度大至少1,000%。 优选地，上述的(多个)反应器为用于处理进行聚合的反应介质的聚合 反应器。
在特别优选的工艺中，该反应器用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)的工艺。在这种工艺中，进入反应器的反应介质的聚合度(DP) 优选为在从大约20至大约75的范围内，更优选为在从大约35至大 约60的范围内，最优选为在从40至55的范围内。如在此所使用的， "聚合度"或"DP"指的是数均聚合度，其限定为数均聚合物分子量除以 重复单元分子量。当反应介质向下流过反应器时，反应介质的DP由 于缩聚而增加。优选地，离开反应器的反应介质的DP比进入反应器 的反应介质的DP大至少大约25%,更优选为比进入反应器的反应介 质的DP大大约50%至大约500%,最优选为比进入反应器的反应介质 的DP大80%至400%。优选地，离开反应器的反应介质的DP在从大 约75至大约200的范围内，更优选为在从大约90至大约180的范围 内，最优选为在从105至165的范围内。
在本发明的优选实施例中，反应器中的反应条件维持为处于在从 大约250。C至大约325。C的范围内的温度和在从大约0.1托至大约4托 的范围内的压力，更优选为处于在从大约27(TC至大约31(TC的范围 内的温度和在从大约0.2托至大约2托的范围内的压力，最优选为处 于在从275。C至295。C的范围内的温度和在从0.3托至大约1.5托的范 围内的压力。反应介质在反应器中的平均停留时间优选为在从大约 0.25小时至大约5小时的范围内，最优选为在从0.5小时至2.5小时 的范围内。
参考图1-14的上述反应器构造优选为可操作，以便将反应介质在 塔盘上的平均深度维持为至少大约2.5英寸，最优选为在从3英寸至12英寸的范围内。
发明人将说明的是，对于在此提供的所有数值范围，该范围的上
端和下端可彼此独立。例如，io至100的数值范围指的是大于10和/ 或小于100。因此，10至100的范围为大于10(没有上限)的权利限制、 小于100(没有下限)的权利限制、以及整个10至100的范围(具有上限
和下限)提供支持。
已经具体参考本发明的优选实施例详细地描述本发明，但是应了 解的是，在本发明的精神和范围内可进行变化和修改。
权利要求
1.一种反应器，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，所述单向塔盘的斜度向下增加。
2. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述双向塔盘的 斜度向下增加。
3. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘的 至少一部分位于所述双向塔盘的至少一部分的上方。
4. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所有的所述单向 塔盘位于所有的所述双向塔盘的上方。
5. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘的 相邻单向塔盘沿相反的方向倾斜。
6. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述双向塔盘包 括交替的顶部塔盘和槽部塔盘，并且所述顶部塔盘包括成对的向下发 散的顶部构件，所述槽部塔盘包括成对的向下会聚的槽部构件。
7. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述多个单向》荅 盘包括沿第一方向向后和向前倾斜的上单向塔盘组，和沿第二方向向 后和向前倾斜的下单向塔盘组，并且所述第一方向和所述第二方向彼 此基本垂直。
8. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器中的 所有塔盘的至少10。/。为单向塔盘，所述反应器中的所有塔盘的至少 10%为双向塔盘。
9. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘的 斜度变化至少大约2度，并且所述双向塔盘的斜度变化至少大约4度。
10. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘 包括基本平直的主构件，所述主构件具有向上面对的倾斜表面，所述 主构件在其中基本不具有开口。
11. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘的至少一部分包括溢流堰，所述溢流堰联接至所述主构件上，并且乂人 所述向上面对的倾斜表面向上延伸。
12. 根据权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述溢流堰的高度为至少大约2.5英寸。
13. 根据权利要求11所述的反应器，其特征在于，所有的所述单 向塔盘的至少10%具有所述溢流堰，并且所述溢流堰的高度在从3英 寸至12英寸的范围内。
14. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器包 括过渡构件，所述过渡构件布置在所述单向塔盘的下方并且在所述双 向塔盘的上方，并且所述过渡构件限定了分离线、位于所述分离线一 侧的第一组开口和位于所述分离线另一侧的第二组开口 ，由所述第一 组开口限定的累加的开口面积基本等于由所述第二组开口限定的累 力口的开口面积、。
15. 根据权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述过渡构件 包括成对的向下会聚的壁，所述壁朝向所述分离线会聚，并且所述第 一组开口和第二组开口位于所述向下会聚的壁的底部附近。
16. 根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘 的至少一部分具有后端和终端，并且所述后端和终端位于所述单向i荅 盘的一般相对的末端上，所述塔盘从所述后端向下倾斜至所述终端， 所述反应器限定了位于所述后端附近的后部间隙和位于所述终端附 近的终端间隙。
17. —种用于处理反应介质的反应器，所述反应器包括多个垂 直地间隔开的倾斜塔盘，其中，所述塔盘中的至少一些塔盘包括向上 延伸的溢流堰，所述反应介质的至少一部分在所述溢流堰上溢出，以 便到达位于其正下方的下 一个塔盘上。
18. 根据权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述溢流堰的 高度为至少大约2.5英寸。
19. 根据权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述溢流堰的高度在从3英寸至12英寸的范围内。
20. 根据权利要求17所述的反应器，其特征在于，所有的所述塔 盘的至少10%具有所述溢流堰。
21. 根据权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述塔盘包括 多个单向塔盘。
22. 根据权利要求21所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘 的相邻单向塔盘沿相反的方向倾斜。
23. 根据权利要求22所述的反应器，其特征在于，所述单向塔盘 的斜度向下增加。
24. 根据权利要求21所述的反应器，其特征在于，所述塔盘包括 多个双向》荅盘。
25. 根据权利要求24所述的反应器，其特征在于，所述双向塔盘 包括交替的顶部塔盘和槽部塔盘，并且所述顶部塔盘包括成对的向下 发散的顶部构件，所述槽部塔盘包括成对的向下会聚的槽部构件。
26. 根据权利要求25所述的反应器，其特征在于，所述双向塔盘 的斜度向下增加。
27. 根据权利要求24所述的反应器，其特征在于，所述双向塔盘 位于所述单向塔盘的下方。
28. 根据权利要求24所述的反应器，其特征在于，所述反应器包 括所述单向塔盘的至少5个单向塔盘和所述双向塔盘的至少5个双向 塔盘。
29. 根据权利要求17所述的反应器，其特征在于，所述倾斜塔盘 的至少一部分具有后端，并且所述塔盘从所述后端向下倾斜至所述溢 流堰，所述反应器限定了位于所述后端附近的后部间隙，所述反应介 质的至少 一部分在所述后端上溢出并向下流过所述后部间隙，以便到 达位于其正下方的下一个塔盘上。
30. —种聚合工艺，其包括(a)将反应介质引入聚合反应器内， 所述聚合反应器包括多个垂直地间隔开的倾斜塔盘；(b)使所述反应介质在所述聚合反应器中在所述垂直地间隔开的塔盘上向下流动，其 中，在所述垂直地间隔开的塔盘上流动的所述反应介质的平均厚度维持为大约2.5英寸或更大；和(c)将所述反应介质从所述聚合反应器中 排出，其中，从所述聚合反应器排出的所述反应介质的聚合度(DP)比 引入所述聚合反应器内的所述反应介质的DP大至少大约25%。
31. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，在所述垂直 地间隔开的塔盘上流动的所述反应介质的平均厚度维持在从3英寸至 12英寸的范围内。
32. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，引入所述聚 合反应器内的所述反应介质的DP在从大约20%至大约75的范围内。
33. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，从所述聚合 反应器排出的所述反应介质包括聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET)。
34. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，所述反应介 质在所述聚合反应器中维持为处于大约250。C至大约325。C范围内的 温度和大约0.1托至大约4托范围内的压力下。
35. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，所述塔盘的 至少一些塔盘包括向上延伸的溢流堰，所述反应介质的至少一部分在 所述溢流堰上溢出，以便到达位于其正下方的下一个塔盘上。
36. 根据权利要求35所述的聚合工艺，其特征在于，所述溢流堰 的高度为至少大约2.5英寸。
37. 根据权利要求35所述的聚合工艺，其特征在于，所有的所述 塔盘的至少10%具有所述溢流堰。
38. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，所述塔盘包 括多个单向塔盘。
39. 根据权利要求38所述的聚合工艺，其特征在于，所述单向塔 盘的相邻单向塔盘沿相反的方向倾斜。
40. 根据权利要求39所述的聚合工艺，其特征在于，所述单向塔 盘的斜度向下增加。
41. 根据权利要求38所述的聚合工艺，其特征在于，所述塔盘包括多个双向塔盘。
42. 根据权利要求41所述的聚合工艺，其特征在于，所述双向塔 盘包括交替的顶部塔盘和槽部塔盘，并且所述顶部塔盘包括成对的向 下发散的顶部构件，所述槽部塔盘包括成对的向下会聚的槽部构件。
43. 根据权利要求42所述的聚合工艺，其特征在于，所述双向塔 盘的斜度向下增加。
44. 根据权利要求41所述的聚合工艺，其特征在于，所述双向塔 盘位于所述单向塔盘的下方。
45. 根据权利要求41所述的聚合工艺，其特征在于，所述反应器 包括所述单向塔盘的至少5个单向塔盘和所述双向塔盘的至少5个双 向塔盘。
46. 根据权利要求30所述的聚合工艺，其特征在于，所述塔盘包 括多个单向塔盘，并且所述工艺还包括，使所述反应介质的至少一部 分在所述单向塔盘中至少一个单向塔盘的两个一般相对的末端上同 时溢出。
47. 根据权利要求46所述的聚合工艺，其特征在于，所述单向塔 盘的所述一般相对的末端位于不同的高度。
48. —种工艺，包括(a)将反应介质引入反应器的上段内，所述 反应器包括多个单向倾斜塔盘和多个双向倾斜塔盘；(b)使所述反应介 质在所述反应器中向下流过所述单向塔盘和所述双向塔盘；和(c)将所 述反应介质从所述反应器的下段排出。
49. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，在所述垂直地间 隔开的塔盘上流动的所述反应介质的平均厚度为至少大约2.5英寸。
50. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，从所述反应器排 出的所述反应介质的动态粘度比引入所述反应器内的所述反应介质 的动态粘度大至少大约50%。
51. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述单向塔盘的斜度向下增加。
52. 根据权利要求51所述的工艺，其特征在于，所述双向塔盘的斜度向下增加。
53. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述单向塔盘的 至少 一部分位于所述双向i荅盘的至少 一部分的上方。
54. 根据权利要求53所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括， 在使所述反应介质在所述双向塔盘上流动之前，将所述向下流动的反 应介质分成两个基本相同的部分。
55. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述单向塔盘的 相邻单向塔盘沿相反的方向倾斜，并且所述双向塔盘包括交替的顶部塔盘和槽部塔盘，所述顶部塔盘包括成对的向下发散的顶部构件，所 述槽部塔盘包括成对的向下会聚的槽部构件。
56. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述多个单向塔 盘包括上单向塔盘组和下单向塔盘组，并且所述反应介质在所述上单 向塔盘组上沿第一方向向后和向前流动，所述反应介质在所述下单向 塔盘组上沿第二方向向后和向前流动，所述第一方向和所述第二方向 4皮jt匕基本垂直。
57. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述反应器中的 所有塔盘的至少10%为单向塔盘，所述反应器中的所有塔盘的至少 10%为双向塔盘。
58. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述单向塔盘的 至少 一部分包括向上延伸的溢流堰，所述反应介质的至少 一部分在所 述溢流堰上溢出，以便到达位于其正下方的下一个塔盘上。
59. 根据权利要求58所述的工艺，其特征在于，所述溢流堰的高 度为至少大约2.5英寸。
60. 根据权利要求48所迷的工艺，其特征在于，引入所述反应器 内的所述反应介质的聚合度(DP)在从大约20至大约75的范围内，并 且^/v所述反应器排出的所述反应介质的DP比引入所述反应器内的所述反应介质的DP大至少大约50%。
61. 根据权利要求60所述的工艺，其特征在于，从所述反应器排 出的所述反应介质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
62. 根据权利要求48所述的工艺，其特征在于，所述反应介质在 所述反应器中维持为处于大约25(TC至大约325。C范围内的温度和大 约0.1托至大约4托范围内的压力下。
63. 根据权利要求44所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括， 使所述反应介质的至少一部分在所述单向塔盘中至少一个单向塔盘 的两个一般相对的末端上同时溢出。
64. 根据权利要求63所述的工艺，其特征在于，所述单向塔盘的 所述一般相对的末端位于不同的高度。
全文摘要
一种系统，其用于处理大量的反应介质，并且同时将反应介质维持为片状。该系统包括反应器，该反应器具有多个垂直地间隔开的向下倾斜的塔盘，该反应介质在该塔盘上流动，并且同时处于反应条件中。塔盘的斜度向下增加，以适应当反应介质向下流过反应器时反应介质的增加的粘度。塔盘的上部具有单向构造，而塔盘的下部具有双向构造。此外，当反应介质在单向塔盘上向下流动时，单向塔盘上的流动方向在至少一个位置旋转90度。
文档编号B01J19/24GK101291728SQ200680039255
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月19日 优先权日2005年10月28日
发明者B·R·德布勒因, L·C·温德斯, T·L·扬特 申请人:伊士曼化工公司