НЕПОДВИЖНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР И ПЛЕНОЧНАЯ ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ РЕАКТОРОВ Российский патент 2010 года по МПК B01J19/24 B01J10/02 B01J19/00 

Предпосылки изобретения

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для получения продуктов поликонденсации, таких как линейные сложные полиэфиры и сложные сополиэфиры. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к улучшенным конструкциям тарелок, предназначенным для использования в вертикально-ориентированных полимеризационных реакторах.

2. Уровень техники

Способы получения полимерных материалов, таких как сложные полиэфиры и сложные сополиэфиры, в результате проведения реакций поликонденсации включают высвобождение побочных продуктов, поскольку функциональные группы молекул полимера вступают в реакцию друг с другом с образованием молекул с более длинными молекулярными цепями. Обычно для того, чтобы стимулировать накопление молекул полимера, необходимо проводить извлечение данных высвобожденных молекул побочных продуктов из реакционной смеси. Если соединения побочных продуктов удалены не будут, то тогда химическое равновесие будет препятствовать нарастанию длины полученной полимерной цепи. Во многих из данных систем реакций полимеризации предпочтительный способ извлечения высвобожденного побочного продукта заключается в выпаривании побочного продукта из реакционной смеси.

Для облегчения выпаривания побочных продуктов и соответствующего получения поликонденсационных материалов были разработаны и использовались в эксплуатации различные конструкции реакторов и системы многостадийных реакций. Наиболее экономичная конструкция для таких реакций поликонденсации (по меньшей мере, для получения полимерных материалов с молекулярной массой в диапазоне от низкой до средней) представляет собой последовательность из реакционных аппаратов с мешалкой. В данных системах реакторов могут быть получены большие количества материалов благодаря использованию механического перемешивания, ребойлеров термосифонного типа и/или простого барботажного перемешивания для улучшения теплопередачи и обновления поверхности между жидкостью и паром. К сожалению, по мере увеличения степени полимеризации («DP») вязкость расплавов полимеров резко увеличивается. В соответствии с этим, в результате наличия практических ограничений для конструкций перемешивающих устройств высокая вязкость данных материалов значительно ухудшает способность к обновлению поверхностей между жидкостью и паром и, таким образом, уменьшает эффективность массопередачи в реакционном аппарате с мешалкой.

В дополнение к приведенным выше недостаткам в способе поликонденсации ограничения также могут быть наложены и на другие рабочие параметры. Например, для интенсификации кинетики реакции и увеличения летучести побочных продуктов реакции желательными могут оказаться повышенные температуры. Повышенная летучесть побочных продуктов уменьшает концентрацию побочных продуктов в реакционной смеси, тем самым, стимулируя прохождение реакции полимеризации. Однако использование все более высокой температуры в качестве средства стимулирования увеличения степени полимеризации ограничивается температурной чувствительностью полимерного материала, приводящей к реакциям разложения. Подобным же образом, летучесть побочных продуктов можно дополнительно увеличить в результате использования низких рабочих давлений. Однако использование чрезвычайно низких рабочих давлений ограничивает стоимость достижения низких рабочих давлений и величина парового пространства в реакторе, необходимого для предотвращения захвата полимера в источнике вакуума. Кроме того, глубина слоя полимера может воспрепятствовать эффективному использованию реакционного объема в поликонденсационных реакторах низкого давления. Говоря конкретно, избыточная глубина реакционной смеси увеличивает пути диффузии и конвекции, которые летучим побочным продуктам необходимо будет пройти перед улетучиванием. Кроме того, по мере увеличения глубины слоя полимера более глубокие области слоя будут подвергаться воздействию более значительного гидростатического давления. Повышенные локальные давления в жидкости подавляют образование пузырьков побочных продуктов, что препятствует высвобождению побочных продуктов и, таким образом, эффективному использованию реакционного объема для стимулирования прохождения полимеризации.

По причинам, представленным выше, увеличение степени полимеризации требует замены простых реакционных аппаратов с мешалкой на специализированное оборудование для проведения реакции. Такое специализированное оборудование должно обеспечить устранение одного или нескольких отмеченных выше рабочих ограничений, что позволит добиться получения желательной степени полимеризации. В настоящее время существуют два фундаментальных подхода к обеспечению улучшенного обновления поверхности между жидкостью и паром, которые лучше всего могут быть раскрыты как динамический подход и статический подход.

Первый подход можно назвать динамическим подходом по той причине, что для улучшения обновления поверхности между жидкостью и паром он включает использование подвижных механических устройств. Как отмечалось выше, улучшенное обновление поверхности между жидкостью и паром облегчает высвобождение побочных продуктов. В случае динамического подхода вокруг вращающихся вала или валов, которые проходят через стенки реактора, требуется наличие уплотнений. Данные уплотнения необходимо поддерживать в рабочем состоянии для того, чтобы предотвратить протечку воздуха в реактор. Кроме того, в случае динамического подхода по мере увеличения размера емкости и вязкости продукта размер механических компонентов необходимо будет увеличивать для того, чтобы справиться с увеличением нагрузки. Второй подход может быть назван статическим подходом по той причине, что для обновления поверхности между жидкостью и паром никаких подвижных устройств не используется. Для получения тонких полимерных пленок в данном втором походе используется сила тяжести в комбинации с вертикальным спаданием. Во время вертикального спадания такие полимерные пленки обычно перетекают между тарелками. Тонкие полимерные пленки в комбинации с эффектами сдвига и переворачивания поверхности, создаваемыми вертикально спадающими пленками, стимулируют прохождение реакции полимеризации в результате улучшения высвобождения побочных продуктов.

Патенты предшествующего уровня техники, в которых раскрыто использование силы тяжести в комбинации с вертикальным спаданием, включают: патенты США №№5464590 (патент '590), 5466419 (патент '419), 4196168 (патент '168), 3841836 (патент '836), 3250747 (патент '747) и 2645607 (патент '607). Ранние конструкции тарелок представляли собой разнесенные по вертикали круговые тарелки (сплошной круг в комбинации с кольцом и сегментированным кругом), в которых использовалась основная часть площади поперечного сечения емкости. В данных реакторах с круговыми тарелками используется значительная часть доступного горизонтального поперечного сечения в емкости, работающей под давлением, для удерживания жидкости. В некоторых конструкциях за круговой тарелкой устанавливается кольцевая тарелка для образования, таким образом, компоновки с диском и кольцом. Таким образом, полимер перетекает через край круга по мере того, как он переходит с тарелки на тарелку. Высвобожденный газообразный побочный продукт, таким образом, перетекает через круговые и кольцевые отверстия. В других конструкциях тарелки сегментировались для получения прямого края для перетекания полимера перед спаданием на следующую тарелку. Конструкция сегментированной тарелки также обеспечивает наличие живого сечения между прямым краем, через который полимер перетекает, и стенкой емкости, через которое мог бы проходить газообразный побочный продукт. Однако в обеих конструкциях побочные продукты, выпаренные с тарелок, перетекали через то же самое пространство, что и то, через которое перетекает расплав полимера. В связи с данной проблемой диаметр круговых тарелок делали несколько меньшим, чем диаметр емкости реактора. Полученное в результате кольцевое пространство использовалось для обеспечения улетучивания потока пара с каждой тарелки и перемещения его до сопла для выпуска пара из емкости реактора вдоль прохода потока, внешнего для прохода потока полимера. Недостаток конструкций простых круговых тарелок заключается в существовании мертвых зон (области очень медленного перемещения или застаивания на тарелках). Полимер в данных областях застаивания имеет тенденцию подвергаться передержке, становиться избыточно вязким, сшиваться и/или разлагаться и в результате медленно отверждаться. Чистый результат заключается в потере эффективного реакционного объема.

Следующее поколение конструкторов изменило форму тарелок с переходом от круговых к другим геометрическим формам. Были исключены мертвые зоны, которые не вполне эффективны в качестве реакционного объема. Исключение мертвых зон также приводит к улучшению качества продукта, поскольку мертвые зоны представляют собой области, которые приводят к получению высоких уровней содержания побочных продуктов разложения и неудовлетворительной окраски вследствие передержки полимера. К сожалению, данные тарелки с некруговыми формами не обеспечили улучшения эффективного использования площади поперечного сечения цилиндрической емкости, работающей под давлением.

Базой для недавних изобретений из патента '590 и патента '419 является кольцевая тарелка, в которой более эффективно используется площадь поперечного сечения цилиндрической емкости, работающей под давлением, при одновременном формировании проходов для расплава полимера, которые сводят к минимуму наличие областей мертвых зон в жидкости и предотвращают неравномерное распределение проходов. Чистый результат заключался в приблизительно 40%-ном увеличении площади тарелки, доступной для удерживания жидкости, в сопоставлении с тарелками некруговой формы. Центральное отверстие в тарелках предусматривало наличие вытяжной трубы, через которую удаляются парообразные побочные продукты.

Однако, как было изложено выше, глубина слоев полимера также может привести к подавлению эффективного использования реакционного объема при низких рабочих давлениях. При заданном рабочем давлении (уровне вакуума) влияние глубины слоя полимера увеличивается пропорционально степени полимеризации. Это объясняется уменьшением обусловленной химическим равновесием движущей силы полимеризации, поскольку благодаря росту полимерных цепей концентрация концевых групп полимера уменьшается. Таким образом, для достижения приемлемых результатов механизмы высвобождения побочных продуктов поликонденсации из расплава полимера должны быть дополнительно улучшены. При повышенных степенях полимеризации это необходимо для того, чтобы в расплаве оставались бы достаточно низкие уровни содержания побочных продуктов, делающие возможным эффективное прохождение полимеризации. Однако, еще один важный фактор заключается в том, что по мере того, как полимеризация протекает до достижения повышенных степеней полимеризации, значительно увеличивается вязкость.

При достаточно высокой вязкости горизонтальные тарелки не могут обеспечить достижения желаемой комбинации как высокой пропускной способности по полимеру, так и малых глубин слоев полимера. Конструкции авторов Lewis et al. (патент '168) обеспечивают достижение определенной степени контроля глубины слоя полимера благодаря обеспечению стекания полимера по наклонным тарелкам. Наклоны в последовательности тарелок увеличиваются, компенсируя предполагаемое увеличение вязкости полимера по мере того, как по ходу его течения происходит полимеризация. В настоящем изобретении, описанном в настоящем документе, для полимерных систем с повышенными пропускными способностями и даже с повышенными вязкостями желательны по существу вертикальные поверхности вследствие пониженной толщины пленки, через которую должен проходить высвободившийся газ.

Конструкция из патента '168 (тарелки с крышей и лотком) также обеспечивает достижение определенной степени контроля глубины слоя полимера благодаря разделению расплава полимера на два равных потока (при этом одна линия потока представляет собой зеркальное отображение другой линии потока), которые проходят через наклонные тарелки от верхней части до нижней части реактора. Нововведение конструкции автора Lewis в сопоставлении с простыми наклонными тарелками заключалось в уменьшении объема емкости реактора, необходимого для размещения тарелок в вакуумной среде. В результате разделения потока полимера вертикальный размер (вертикальное спадание), необходимый для достижения тарелкой желательного наклона и, таким образом, для получения желательной глубины слоя полимера, уменьшался. Конфигурация с крышей и лотком сокращает горизонтальную длину тарелки, через которую должна пройти каждая половина потока полимера перед спаданием на следующую тарелку. Поскольку каждая половина потока полимера проходит половину горизонтального расстояния, время пребывания для каждой составляет приблизительно то же самое, что и для простой наклонной тарелки при одновременном использовании меньшей совокупной высоты по вертикали.

По мере увеличения производительностей концепцию конструкции с крышей и лотком можно расширять в результате разделения потоков полимера на большее количество равных потоков, получающееся в общем случае при последовательном делении на два - два, четыре, восемь…. Таким образом, сохраняется эффективное использование объема емкости реактора, поскольку размер емкости увеличивается в соответствии с пропускной способностью по полимеру.

Однако даже и в случае конструкции тарелки с крышей и лотком использование объема емкости реактора уменьшается, когда стимулируется повышение желаемой степени полимеризации и/или когда для достижения улучшенного качества сужается рабочее окно, определяемое взаимосвязью массопередачи и времени пребывания. По мере стимулирования повышения целевой степени полимеризации вязкость полимера увеличивается, таким образом, для выдерживания требований по одной и той же глубине слоя полимера требуются более крутые наклоны тарелок. Подобным же образом, если массопередачу необходимо будет увеличить для достижения малых глубин слоев полимера, то тогда потребуются тарелки с более крутым наклоном. В некоторый момент наклоны становятся по существу вертикальными (превышающими 60° наклона от горизонтали), и в результате дополнительного изменения наклона существенно меньшие глубины слоев для данной комбинации пропускной способности и вязкости достигнуты быть не могут. В данной области высоких пропускных способностей, целевых малых глубин слоев и высокой вязкости конструкции для образования пленки и опорные пленочные конструкции настоящего изобретения, описанного в настоящем документе, приводят к увеличению количества полотен полимера в пределах данного поперечного сечения емкости реактора, что, таким образом, обеспечивает достижение высоких пропускных способностей и улучшенной массопередачи.

В соответствии с этим, существует потребность в улучшенных конструкциях для образования пленки и опорных пленочных конструкциях в поликонденсационных реакторах, которые для комбинаций высокой вязкости, высокой пропускной способности и тонких пленок будут приводить к более эффективному использованию пространства в вертикальном, работающем по принципу самотека полимеризационном реакторе.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретение устраняет одну или несколько проблем предшествующего уровня техники, предусматривая наличие в одном варианте осуществления сборного узла из статических внутренних элементов для вертикального, работающего по принципу самотека полимеризационного реактора, для комбинаций высокой вязкости, высокой пропускной способности и тонких пленок расплава полимера. Настоящее изобретение представляет собой усовершенствование более ранних конструкций, в которых также применялся подход с использованием силы тяжести и вертикального спадания для достижения желаемой степени полимеризации. Такие более ранние конструкции раскрыты в патентах США №№5464590, 5466419, 4196168, 3841836, 3250747 и 2645607. Полные описания данных патентов посредством ссылки включаются в настоящий документ. Настоящее изобретение предусматривает наличие больших площадей поверхностей, на которых жидкость находится в контакте с атмосферой реактора все еще при одновременном достижении времен удерживания жидкости, достаточных для прохождения полимеризации, благодаря использованию новых элементов, называемых «сборным узлом». Емкость реактора предусматривает наличие средств контроля как давления, так и температуры в пространстве, окружающем сборный узел.

Сборный узел согласно изобретению включает один или несколько неподвижных генераторов пленки. Сборный узел, кроме того, включает один или несколько неподвижных рядов опорных пленочных конструкций, где ряды разделены пленочными генераторами. Обычно каждый ряд опорных пленочных конструкций компонуется в один или несколько рядов, характеризующихся тем, что все опорные пленочные конструкции в пределах ряда имеют одно и то же возвышение (то есть, высоту). В соответствии с вертикальной компоновкой элементов в сборном узле внутри емкости реактора расплав полимера каскадом спадает по вертикальной длине внутреннего пространства емкости.

Пленочным генератором является любое устройство, которое разделяет текущий поток полимера на два или более независимо текущих потока с полученным в результате увеличением количества свободных поверхностей. В результате разделения расплава полимера генератор может обеспечить получение более однородного нанесения на опорные пленочные конструкции, расположенные под ним. Кроме того, пленочные генераторы создают большие величины площади свободной поверхности для текущих потоков полимера, которые опорные конструкции для пленок сохраняют и/или увеличивают.

Ряд опорных конструкций для пленок предусматривает наличие сплошных поверхностей, по которым текут потоки полимера от пленочного генератора. Каждая из опорных пленочных конструкций имеет первую сторону и вторую сторону. Часть каждого разделенного потока полимера течет по первой стороне, а вторая часть разделенного потока полимера течет по второй стороне. Таким образом, текущий полимер покрывает опорную, пленочную конструкцию. Опорные пленочные конструкции обычно ориентированы, по меньшей мере, под углом 60 градусов, а предпочтительно приблизительно 90 градусов, от горизонтальной плоскости. Ряд опорных пленочных конструкций можно создать несколькими способами. Например, ряд можно получить в результате установки на равном возвышении нескольких разнесенных по горизонтали плоскостных опорных пленочных конструкций. У такого ряда линейное или нормальное разнесение плоскостей соседних опорных пленочных конструкций в пределах данного ряда предпочтительно является постоянным. В альтернативном варианте ряд можно получить в результате компоновки опорных пленочных конструкций вокруг по существу вертикальной линии. В данном втором случае угловое разнесение соседних опорных пленочных конструкций в пределах данного ряда предпочтительно является постоянным. Опорные пленочные конструкции необязательно должны быть плоскостными. Например, ряд опорных пленочных конструкций можно создать из последовательности концентрических цилиндров или эллипсов. В другом варианте ряд можно создать в результате спирального закручивания опорной пленочной конструкции вокруг вертикальной линии.

Необязательно для получения сборного узла по вертикали компонуют несколько пленочных генераторов и рядов опорных пленочных конструкций. Скомпонованные по вертикали ряды опорных пленочных конструкций обычно включают ряд с наивысшим расположением, ряд с наинизшим расположением и необязательно один или несколько рядов с промежуточным расположением. В свою очередь, каждый ряд включает одну или несколько опорных пленочных конструкций, которые располагаются таким образом, что при вхождении расплава полимера в контакт с опорной пленочной конструкцией расплав полимера будет перемещаться в направлении сверху вниз под действием силы тяжести. Компоновка рядов такова, что каждый ряд (за исключением наинизшего ряда) обеспечивает передачу расплава полимера на более низкий соседний по вертикали пленочный генератор или ряд опорных пленочных конструкций. Присутствие пленочного генератора между рядами опорных пленочных конструкций облегчает изменение количества, ориентации или формы поверхностей опорных пленочных конструкций при переходе от одного ряда к последующему более низкому ряду.

Согласно изобретению предлагается сборный узел для расположенного вертикально, работающего по принципу самотека полимеризационного реактора, предназначенного для проведения полимеризации в расплаве полимера, включающий: первый неподвижный ряд, образованный одной или несколькими опорными пленочными конструкциями, ориентированными для получения последовательных разнесенных по горизонтали по существу вертикальных поверхностей с просветом, который является достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей пленок полимера, при этом каждая опорная пленочная конструкция имеет первую сторону и вторую сторону, и один или более неподвижных пленочных генераторов расположенных над первым неподвижным рядом опорных пленочных конструкций, которые разделяют и направляют расплав полимера на опорные пленочные конструкции, так что, когда расплав полимера течет через сборный узел, первая часть разделенных потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по первой стороне каждой опорной пленочной конструкции, а вторая часть потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по второй стороне каждой опорной пленочной конструкции.

Предпочтительно по существу вертикальные поверхности являются по существу параллельными.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим или равным приблизительно 60 градусам.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим приблизительно 80 градусов, при этом неподвижный ряд опорных пленочных конструкций выполнен для образования одного или нескольких рядов, причем каждый ряд включает разнесенные по горизонтали опорные пленочные конструкции, расположенные на одинаковой высоте.

Предпочтительно узел, дополнительно включает один или более дополнительных неподвижных рядов опорных пленочных конструкций, при этом каждый из дополнительных неподвижных рядов выполнен в виде одного или нескольких дополнительных установленных по вертикали рядов, причем каждый ряд включает разнесенные по горизонтали опорные пленочные конструкции, расположенные на одинаковой высоте, причем дополнительные ряды включают наинизший неподвижный ряд, такой, что сборный узел выполнен для обеспечения стекания расплава полимера с первого неподвижного ряда на наинизший неподвижный ряд.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде сплошной пластины.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде перфорированной опорной пленочной конструкции.

Предпочтительно каждая перфорированная опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций образована из проволочных ткани или сетки, сетчатого фильтра, перфорированного металлического или цельнорешетчатого металлического листа.

Предпочтительно перфорированная опорная пленочная конструкция имеет отверстия в диапазоне от приблизительно 6,35 мм (0,25 дюйма) до приблизительно 76,2 мм (3 дюймов).

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде комплекта по существу вертикальных и по существу параллельных проволок, стержней или трубок.

Предпочтительно горизонтально разнесенное расстояние между соседними опорными пленочными конструкциями из ряда опорных пленочных конструкций такое, что при протекании расплава полимера через сборный узел в ходе проведения операции в стационарном режиме каждый из разделенных и независимых потоков расплава полимера имеет толщину, составляющую, по меньшей мере, 10% от расстояния между каждой парой опорных пленочных конструкций.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций отделена от соседней по горизонтали опорной пленочной конструкции расстоянием в диапазоне от приблизительно 12,7 мм (0,5 дюйма) до приблизительно 254 мм (10 дюймов).

Предпочтительно пленочный генератор из расплава полимера создает один или несколько потоков полимера для каждой опорной пленочной конструкции, составляющей ряд опорных пленочных конструкций непосредственно под пленочным генератором.

Согласно заявленному изобретению предлагается полимеризационный реактор, включающий вышеуказанный сборный узел, размещенный внутри вертикально расположенной оболочки.

Предпочтительно одна или более опорных конструкций выполнена в виде элемента, выбранного из группы, состоящей из конструкций, имеющих форму цилиндров, конструкций, имеющих форму спирали, и конструкций, имеющих по существу вертикальные, но непараллельные поверхности.

Согласно заявленному изобретению предлагается способ увеличения степени полимеризации расплава полимера, включающий: а) введение расплава полимера в сборный узел при температуре и давлении, достаточных для проведения полимеризации расплава полимера, причем сборный узел включает: неподвижный ряд опорных пленочных конструкций, ориентированных для получения последовательных разнесенных по горизонтали по существу вертикальных поверхностей с достаточным просветом, так что при протекании расплава полимера через сборный узел часть полимера под действием силы тяжести стекает по каждой опорной пленочной конструкции при одновременном покрывании каждой опорной пленочной конструкции; и один или более неподвижных пленочных генераторов, расположенных над рядом опорных пленочных конструкций, при этом один или более неподвижных пленочных генераторов расположены для разделения и направления расплава полимера на опорные пленочные конструкции, b) воздействие атмосферой в реакторе на полученные в результате свободные поверхности расплава полимера и с) удаление расплава полимера из сборного узла, причем расплав полимера, удаленный из сборного узла, имеет более высокую степень полимеризации в сравнении со степенью полимеризации расплава полимера, вводимого в сборный узел.

Предпочтительно сборный узел дополнительно включает компоновку ряда опорных пленочных конструкций до получения рядов с одинаковой высотой, при этом ряды опорных пленочных конструкций установлены по вертикали, причем все дополнительные ряды расположены по вертикали под первым рядом опорных пленочных конструкций, причем каждый ряд одного или более дополнительных рядов, за исключением наинизшего ряда, выполнен для обеспечения передачи расплава полимера на более низкий соседний по вертикали ряд под действием силы тяжести.

Предпочтительно способ дополнительно включает перед стадией с) контактирование расплава полимера с одним или более дополнительными рядами опорных пленочных конструкций.

Предпочтительно температура находится в диапазоне от приблизительно 250°С до приблизительно 320°С.

Предпочтительно давление находится в диапазоне от приблизительно 0,2 Торр до приблизительно 30 Торр.

Предпочтительно каждая из опорных пленочных конструкций по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим или равным приблизительно 60 градусам.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде сплошной пластины.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде перфорированной опорной пленочной конструкции.

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций образована из проволочных ткани или сетки, сетчатого фильтра, перфорированного металлического или цельнорешетчатого металлического листа.

Предпочтительно перфорированная опорная пленочная конструкция имеет отверстия в диапазоне от приблизительно 6,35 мм (0,25 дюймов) до приблизительно 254 мм (3 дюймов).

Предпочтительно каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде комплекта по существу вертикальных и по существу параллельных проволок, стержней или трубок.

Согласно заявленному изобретению предлагается сборный узел для расположенного вертикально, работающего по принципу самотека полимеризационного реактора, предназначенного для проведения полимеризации в расплаве полимера, включающий: первый неподвижный ряд опорных пленочных конструкций, установленных для получения последовательных по существу вертикальных поверхностей с просветом, который является достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей пленок полимера, и один или более неподвижных пленочных генераторов, расположенных над первым неподвижным рядом опорных пленочных конструкций, при этом один или более неподвижных пленочных генераторов расположены для разделения и направления расплава полимера на опорные пленочные конструкции; причем первый неподвижный ряд опорных пленочных конструкций по отношению к пленочным генераторам расположен таким образом, что при попадании расплава полимера в контакт с любой опорной пленочной конструкцией расплав полимера перемещается в направлении сверху вниз под действием силы тяжести, так что первая часть разделенных потоков расплава полимера под действием силы тяжести протекает по первой стороне каждой опорной пленочной конструкции, а вторая часть потоков расплава полимера под действием силы тяжести протекает по второй стороне каждой опорной пленочной конструкции.

Предпочтительно узел дополнительно включает: один или более дополнительных неподвижных рядов опорных пленочных конструкций, при этом каждая опорная пленочная конструкция имеет первую сторону и вторую сторону, и один или более дополнительных пленочных генераторов, причем дополнительные пленочные генераторы расположены над каждым из дополнительных рядов таким образом, что сборный узел выполнен для обеспечения стекания расплава полимера с первого неподвижного ряда на любые промежуточные неподвижные ряды, в случае их наличия, до наинизшего неподвижного ряда.

Предпочтительно каждый элемент в ряду опорных пленочных конструкций по отношению к горизонтальной плоскости расположен под углом, большим приблизительно 60 градусов.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в поперечном сечении сборного узла одного варианта осуществления настоящего изобретения, демонстрирующий пленочные генераторы и параллельные опорные пленочные конструкции;

фиг.2А демонстрирует течение расплава полимера для сборного узла с фиг.1;

фиг.2В более подробно демонстрирует пленки расплава полимера из пленочного генератора по обеим сторонам опорной пленочной конструкции;

фиг.3А представляет собой вид в поперечном сечении для верхнего края плоскостной опорной пленочной конструкции и расположенного над ней пленочного генератора, где пленочный генератор использует половину трубы для разделения потока расплава, создания пленок, а после этого направления пленок на надлежащим образом разнесенные опорные пленочные конструкции;

фиг.3В представляет собой вид в поперечном сечении для верхнего края плоскостной опорной пленочной конструкции и расположенного над ней пленочного генератора, где пленочный генератор использует уголок с равными полками для разделения потока расплава, создания пленок, а после этого направления пленок на надлежащим образом разнесенные опорные пленочные конструкции;

фиг.4А представляет собой вид в перспективе для вставленной в рамку сплошной пластины, используемой в качестве опорной пленочной конструкции в одном варианте изобретения;

фиг.4В представляет собой вид в перспективе для вставленного в рамку сетчатого фильтра, используемого в качестве опорной пленочной конструкции в одном варианте изобретения;

фиг.4С представляет собой вид в перспективе для вставленного в рамку комплекта вертикальных и параллельных проволок или стержней, которые используются в качестве опорной пленочной конструкции в одном варианте изобретения;

фиг.5А представляет собой вид в перспективе для ряда опорных пленочных конструкций, использующих плоскостные поверхности с одинаковым угловым разнесением;

фиг.5В представляет собой вид в перспективе для пленочного генератора, расположенного над опорными пленочными конструкциями на фиг.5А;

фиг.6А представляет собой вид в перспективе для ряда опорных пленочных конструкций, использующих концентрические цилиндры;

фиг.6В представляет вид в перспективе для пленочного генератора, расположенного над опорными пленочными конструкциями на фиг.6А;

фиг.6С представляет собой вид в перспективе для опорной пленочной конструкции, использующей спиральную компоновку;

фиг.6D представляет собой вид в перспективе для пленочного генератора, расположенного над опорными пленочными конструкциями на фиг.6С;

фиг.7А представляет собой вид в перспективе для ряда опорных пленочных конструкций в виде вставленных в рамки параллельных сплошных пластин в монтажной стойке;

фиг.7В представляет собой вид в перспективе для ряда сетчатых фильтров или перфорированных металлических листов в качестве опорных пленочных конструкций в монтажной стойке;

фиг.7С представляет собой вид в перспективе для ряда вставленных в рамки комплектов проволок, стержней или трубок в качестве опорных пленочных конструкций в монтажной стойке;

фиг.8А представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий расположение в пакете пленочных генераторов и стоек (рядов) опорных пленочных конструкций с получением сборного узла, при этом каждая стойка удерживает один и тот же тип опорных пленочных конструкций;

фиг.8В представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий расположение в пакете пленочных генераторов и стоек (рядов) опорных пленочных конструкций с получением сборного узла, при этом каждая стойка удерживает различный тип опорной пленочной конструкции; и

фиг.9 представляет собой вид сбоку полимеризационного реактора, состоящего из емкости, которая вмещает сборный узел настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта (вариантов) осуществления

Далее будет сделана более подробная ссылка на предпочтительные в настоящем изобретении композиции или варианты осуществления и способы изобретения, которые составляют наилучшие способы осуществления изобретения на практике, в настоящее время известные изобретателям.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается сборный узел, предназначенный для размещения в реакторе для проведения полимеризации в расплаве полимера. На фиг.1 и 2 показаны схематические изображения в поперечном сечении одного варианта осуществления сборного узла настоящего изобретения в присутствии и в отсутствие расплавов полимеров. Сборный узел 10 включает опорную конструкцию 12. Сборный узел 10 также включает неподвижный пленочный генератор 14 с последующим неподвижным рядом 24 вертикальных опорных пленочных конструкций. Обычно неподвижный ряд 24 представляет собой ряд вертикальных опорных пленочных конструкций, расположенных по существу на одинаковом возвышении (то есть, высоте). Кроме того, ряд и пленочный генератор называют неподвижными потому, что во время функционирования они не перемещаются. Термин «опорные пленочные конструкции» в соответствии с его использованием в настоящем документе означает предмет, имеющий первую и вторую поверхности, по которым может течь расплав полимера. Сборный узел 10 необязательно также включает один или несколько дополнительных рядов 26, 28, 30 опорных пленочных конструкций и один или несколько дополнительных рядов неподвижных пленочных генераторов 32, 34, 36. В случае наличия дополнительных рядов 26, 28, 30 ряд 24 представляет собой наивысший ряд, а ряд 30 представляет собой наинизший ряд. Каждый из рядов 24-30 включает одну или несколько опорных пленочных конструкций. В одном варианте каждый из рядов 24-30 включает множество опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44. В каждом из рядов 24-30 множество опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 ориентировано до получения последовательных разнесенных по горизонтали по существу вертикальных поверхностей с согласованным просветом. «Согласованный просвет» в соответствии с использованием данного термина в данном контексте означает то, что опорные пленочные конструкции разделены расстоянием, достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей полимера и недопущения полученной в результате потери площади свободной поверхности расплава полимера 46. В одном варианте данные разнесенные по горизонтали поверхности также являются по существу параллельными.

Обычно каждая из опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 является по существу вертикальной при наличии между каждой опорной пленочной конструкцией и горизонтальной плоскостью угла, равного или большего приблизительно 60 градусов. В одном варианте осуществления изобретения каждая опорная пленочная конструкция среди множества опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 является по существу вертикальной при наличии между каждой опорной пленочной конструкцией и горизонтальной плоскостью угла, равного или большего приблизительно 80 градусов. В еще одном варианте осуществления изобретения каждая опорная пленочная конструкция среди множества опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 является по существу вертикальной при наличии между каждой опорной пленочной конструкцией и горизонтальной плоскостью угла в диапазоне от приблизительно 80 до предпочтительно приблизительно 90 градусов. И в еще одном варианте осуществления изобретения каждая опорная пленочная конструкция среди множества опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 является по существу вертикальной при наличии между каждой опорной пленочной конструкцией и горизонтальной плоскостью угла, равного приблизительно 90 градусам. Каждая опорная пленочная конструкция среди множества опорных пленочных конструкций 38-44 расположена таким образом, что при вхождении расплава полимера 46 в контакт с опорной пленочной конструкцией из множества опорных пленочных конструкций 38-44 расплав полимера 46 перемещается в направлении сверху вниз под действием силы тяжести. Кроме того, в случае наличия дополнительных рядов 26, 28, 30 каждый ряд в числе скомпонованных по вертикали рядов 24, 26, 28 осуществляет передачу расплава полимера 46 на более низкий соседний по вертикали ряд.

Параллельная компоновка поверхностей опорных пленочных конструкций на фиг.1 имеет однородное линейное или нормальное разнесение поверхностей в ряду. В альтернативном варианте поверхности можно скомпоновать вокруг вертикальной линии таким образом, чтобы они имели однородное угловое разнесение так, чтобы при взгляде сверху опорные пленочные конструкции были очень похожи на спицы колеса. Кроме того, поверхности опорных пленочных конструкций 38, 40, 42, 44 не обязательно должны быть плоскостными. Они могут иметь любые форму и ориентацию, где между поверхностями соседних опорных пленочных конструкций будет иметь место согласованный просвет, который является достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей пленок полимера. Таким образом, в объем данного изобретения включаются все опорные пленочные конструкции, образованные из плоских пластин, концентрических форм, таких как цилиндры, и спиральных поверхностей. В целях иллюстрации на фиг.1, 2, 3, 4, 7, 8 и 9 продемонстрированы прямоугольные плоские параллельные опорные поверхности.

На фиг.2А и 2В показаны схематические изображения в поперечном сечении, которые иллюстрируют течение расплава полимера 46, в том числе слой полимера над пленочным генератором, множество потоков полимера из пленочного генератора, при наличии полученных в результате пленок полимера на параллельных опорных пленочных конструкциях. Расплав полимера 46 вводится в верхнюю часть сборного узла 10, сначала при подаче на входной пленочный генератор 14, который разделяет течение на текучие потоки 52, 54, 56, 58, которые перетекают на каждую опорную пленочную конструкцию в числе множества опорных пленочных конструкций 38. После этого поток расплава полимера 46 подобным же образом продвигается вдоль сторон 62, 64 каждой опорной пленочной конструкции в числе множества опорных пленочных конструкций 38. Расплав полимера 46 стекает под действием силы тяжести вплоть до достижения нижней части множества опорных пленочных конструкций 38. Расплав полимера 46 после этого проходит на пленочный генератор 32, который разделяет поток на текучие потоки 66, 68, 70, 72. Данный процесс протекает подобным же образом для множества опорных пленочных конструкций 40, 42, 44 и любых дополнительных рядов опорных пленочных конструкций, которые могут попадаться на пути до тех пор, пока не будет достигнута нижняя часть сборного узла 10. Каждая опорная пленочная конструкция в рядах 24-30 расположена таким образом, что при протекании расплава полимера 46 через сборный узел 10 используются обе стороны опорных пленочных конструкций 38-44. Например, как показано на фиг.2В, первая часть 74 расплава полимера 46 под действием силы тяжести течет по первой стороне 76 опорной пленочной конструкции 38, а вторая часть 78 расплава полимера 46 под действием силы тяжести течет по второй стороне 80 опорной пленочной конструкции 38. В заключение можно сказать, что в пределах одного ряда опорных пленочных конструкций соседние опорные пленочные конструкции разделены таким расстоянием, чтобы при протекании расплава полимера 46 через сборный узел 10 в ходе проведения операции в стационарном режиме каждая часть расплава полимера, выбираемая из первой части 74 и второй части 78, независимо имела толщину, предпочтительно составляющую, по меньшей мере, 10% от расстояния между соседними опорными пленочными конструкциями.

Пленочным генератором является любое устройство, которое можно использовать для однородного разделения потока полимера с перепусканием на опорные пленочные конструкции. При получении пленочных генераторов для плоскостных опорных пленочных конструкций, которые являются параллельными, легко можно компоновать ряды стержней, брусков, труб, половин труб и уголков. В случае более сложных опорных пленочных конструкций, пленочный генератор можно получить из пластины в результате добавления рядов надлежащим образом расположенных отверстий. На фиг.3А и 3В показаны схематические изображения некоторых из вариантов конструкций, которые можно использовать в качестве пленочных генераторов 14, 32, 34, 36. На фиг.3А в пленочном генераторе 100 используются половины труб 102, которые разделены расстоянием d₁ с образованием зазоров 104. Последующие опорные пленочные конструкции 106 разделены расстоянием по горизонтали d₂ и расположены в виде выровненных по отношению к центрам зазоров 104. Кроме того, опорные пленочные конструкции 106 расположены под нижней частью пленочных генераторов 100, отстоящими от нее на расстояние по вертикали d₃. Выравнивание центров зазоров 104 по отношению к последующим опорным пленочным конструкциям 106 обеспечивает покрытие обеих сторон 112, 114 расплавом полимера 46. В другом варианте, показанном на фиг.3В, пленочный генератор 120 включает в качестве пленочного генератора 122 уголки с равными полками, которые разделены расстоянием d₄ с образованием зазоров 124. Последующие опорные пленочные конструкции 126 разделены расстоянием по горизонтали d₅ и расположены выровненными по отношению к зазорам 124. Кроме того, опорные пленочные конструкции 126 расположены под нижней частью пленочных генераторов 120, отстоящими от нее на расстояние по вертикали d₆. Опять-таки, выравнивание зазоров 124 по отношению к опорным пленочным конструкциям 126 обеспечивает покрытие обеих сторон 132, 134 расплавом полимера 46. Обычно расстояния d₁ и d₄ будут находиться в диапазоне от приблизительно 0,25 до приблизительно 2 дюймов, расстояния d₂ и d₅ будут находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 дюймов, а расстояния d₃ и d₆ будут находиться в диапазоне от приблизительно 0 до приблизительно 2 дюймов. Предпочтительно расстояния d₂ и d₅ будут находиться в диапазоне от приблизительно 0,75 до приблизительно 3 дюймов. В других вариантах опорная пленочная конструкция в альтернативном варианте может полностью проходить через зазоры 104, 124. Конфигурацию пленочного генератора можно адаптировать для подачи на обе стороны опорной пленочной конструкции одного потока или для подачи двух раздельных потоков, где по каждой стороне опорной пленочной конструкции течет один поток.

На фиг.4А, 4В и 4С показан вид в перспективе некоторых различных типов опорных пленочных конструкций 38-44, которые можно использовать в сборном узле 10. На фиг.4А показан вид в перспективе вставленной в рамку сплошной плоской пластины, используемой в качестве опорных пленочных конструкций 38-44 в одном варианте. В данном варианте опорная пленочная конструкция 140 включает секцию сплошной пластины 142 и секции рамки 144, 146. Секции рамки 144, 146 обеспечивают размещение вставленных в рамки опорных пленочных конструкций в опорной стойке и увеличивают механическую прочность, что обеспечивает сохранение формы и расположения опорной пленочной конструкции. На фиг.4 В показан вид в перспективе перфорированной опорной пленочной конструкции, которая включает вставленную в рамку сетку, которую можно использовать в одном варианте опорных пленочных конструкций 38-44. В данном варианте опорная пленочная конструкция 150 включает секцию сетки 152 и секции рамки 154, 156. В качестве секции сетки 152 может быть использован любой тип сетки (то есть, проволочные ткань или сетка, сетчатый фильтр, перфорированный металлический или цельнорешетчатый металлический лист). Обычно отверстия в перфорированной опорной пленочной конструкции будут находиться в диапазоне от 0,25 до 3 дюймов. На фиг.4С показан вид в перспективе вставленного в рамку комплекта по существу вертикальных проволок, которые можно использовать в еще одном варианте опорных пленочных конструкций 38-44. В данном варианте опорная пленочная конструкция 160 включает секцию проволочной опорной пленочной конструкции 162 и секции рамки 164, 166. Секция проволочной опорной пленочной конструкции 162 образуется комплектом по существу компланарных и по существу параллельных проволок 168. Диаметры проволок обычно находятся в диапазоне от приблизительно 0,010 до приблизительно 0,125 дюйма при разнесении проволок на расстояние в диапазоне от приблизительно 0,25 до приблизительно 2,0 дюйма. Несмотря на упоминание проволок также могут быть использованы и стержни или трубки, и круговое поперечное сечение не является обязательным.

На фиг.5А и 5В показан пример альтернативного варианта для параллельной компоновки опорных пленочных конструкций на фиг.1. В данном варианте осуществления опорные пленочные конструкции компонуются в виде непараллельной конфигурации. На фиг.5А показан вид в перспективе, показывающий использование плоскостных опорных пленочных конструкций 180, скомпонованных вокруг вертикальной линии при использовании одинакового углового разнесения соседних опорных пленочных конструкций. На фиг.5В показан вид в перспективе пленочного генератора 182, расположенного над опорными пленочными конструкциями с угловым разнесением на фиг.5А. Пленочный генератор 182 включает ряд отверстий 184, расположенных для введения расплава полимера на поверхности плоскостных опорных пленочных конструкций.

На фиг.6А, 6В, 6С и 6D показаны примеры альтернатив плоскостным поверхностям, используемым в качестве опорных пленочных конструкций на фиг.1. На фиг.6А показан вид в перспективе, демонстрирующий использование опорных пленочных конструкций в виде концентрических цилиндров 190, 192, 194. На фиг.6В показан вид в перспективе пленочного генератора 196, расположенного над концентрическими цилиндрами на фиг.6А. Пленочный генератор 196 включает ряд отверстий 198, расположенных для введения расплава полимера на цилиндрические опорные пленочные конструкции. Подобным же образом, на фиг.6С показан вид в перспективе спиральной опорной пленочной конструкции 200, в то время как на фиг.6D показан вид в перспективе пленочного генератора 202, расположенного над спиральной опорной пленочной конструкцией 200. Опять-таки, пленочный генератор 202 включает ряд отверстий 204, расположенных для введения расплава полимера на поверхность спиральной опорной пленочной конструкции 200. Необходимо также понимать и то, что в объем изобретения включаются также и разрывы или зазоры в опорных пленочных конструкциях на фиг.6А-D.

Различные элементы сборного узла изобретения в выгодном случае по своей природе являются модульными в целях упрощения проведения сборки. На фиг.7А, 7В и 7С показаны виды в перспективе опорной стойки 210, удерживающей некоторые из различных плоскостных опорных пленочных конструкций, описанных в настоящем изобретении. На фиг.7А показана опорная стойка 210, удерживающая опорные пленочные конструкции в виде вставленных в рамки сплошных плоских пластин 140. На фиг.7В показана опорная стойка 210, удерживающая опорные пленочные конструкции в виде вставленных в рамки сеток 150. В заключение можно сказать, что на фиг.7С показана опорная стойка 210, удерживающая опорные пленочные конструкции в виде вставленных в рамки проволок 162. Необходимо понимать то, что опорная стойка 210 может удерживать любую желательную комбинацию опорных пленочных конструкций в виде вставленных в рамки сплошных пластин 140, опорных пленочных конструкций в виде вставленных в рамки сеток 150 и опорных пленочных конструкций в виде вставленных в рамки проволок 162. В типичной сфере применения стойка 210 будет удерживать только один тип опорной пленочной конструкции.

Необходимо понимать то, что для получения более длинного прохода потока расплава полимера несколько пленочных генераторов и рядов опорных пленочных конструкций можно располагать в стопке. На фиг.8А и 8В показаны виды в перспективе, на которых пленочные генераторы и опорные пленочные конструкции в стойках расположены в стопках с образованием сборного узла. На фиг.8А показан вид в перспективе, иллюстрирующий сборный узел, где каждая опорная стойка удерживает ряд опорных пленочных конструкций одного и того же типа. Сборный узел 212 включает входной пленочный генератор 214. Входной пленочный генератор 214 расположен над стойкой 210, которая удерживает ряд опорных пленочных конструкций 216. Стойка 210 расположена над промежуточным пленочным генератором 218, который включает указанные выше пленочные генераторы. Промежуточный пленочный генератор 218 расположен над стойкой 220, которая удерживает второй ряд опорных пленочных конструкций 216. Опять-таки, стойка 220 расположена над промежуточным пленочным генератором 222, который, в свою очередь, расположен над стойкой 224. Несмотря на то, что в настоящем примере предлагается сборный узел, включающий три стойки, необходимо понимать то, что может быть использовано произвольное количество опорных стоек. Кроме того, несмотря на то, что в данном примере используется комплект опорных пленочных конструкций 216, из которых все представляют собой сплошные пластины одного и того же типа, могут быть использованы и комбинации различных типов опорных пленочных конструкций (то есть, сплошных, сетчатых или проволочных). На фиг.8В показан вид в перспективе, иллюстрирующий сборный узел, где в каждой стойке (ряде) опорных пленочных конструкций используется различный тип опорной пленочной конструкции. В данном варианте сборный узел 230 включает входной пленочный генератор 214. Входной пленочный генератор 214 расположен над стойкой 210, которая удерживает ряд опорных пленочных конструкций 232. Опорные пленочные конструкции 232 представляют собой опорные пленочные конструкции виде вставленных в рамку сплошных плоских пластин. Стойка 210 расположена над промежуточным пленочным генератором 238, который включает указанные выше пленочные генераторы. Промежуточный пленочный генератор 238 расположен над стойкой 240, которая удерживает второй ряд опорных пленочных конструкций 242. Опорные пленочные конструкции 242 представляют собой опорные пленочные конструкции в виде вставленных в рамки сеток. Опять-таки, стойка 240 расположена над промежуточным пленочным генератором 248, который, в свою очередь, расположен над стойкой 244. Стойка 244 удерживает третий ряд опорных пленочных конструкций 246, которые представляют собой опорные пленочные конструкции в виде вставленных в рамки проволок.

Несмотря на то что в большинстве примеров показано наличие трех пленочных генераторов, требуемое фактическое количество зависит от нескольких факторов. Промежуточные пленочные генераторы зачастую являются подходящими для использования при изменении количества опорных пленочных конструкций в последовательных рядах. Для того, чтобы добиться эффективного использования пространства, разнесение по горизонтали в пределах ряда опорных пленочных конструкций можно адаптировать к вязкости расплава жидкости (то есть, расплава полимера). Таким образом, по мере того, как вязкость увеличивается от верхней части к нижней части реактора, увеличивается и минимальное разнесение по горизонтали для соседних опорных пленочных конструкций. Обычно в результате количество опорных пленочных конструкций в ряду уменьшается. Промежуточные пленочные генераторы также облегчают изменение ориентации опорных пленочных конструкций, например, обуславливая поворачивание опорных пленочных конструкций в последовательных рядах на 90 градусов вокруг оси симметрии реактора.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается полимеризационный реактор, в котором используется указанный выше сборный узел. На фиг.9 показан полимеризационный реактор 250, который включает сборный узел 10 и вертикально расположенную оболочку 252. Впускное отверстие для расплава полимера 254 выполнено вблизи верхней части 256 вертикально расположенной оболочки 252, а выпускное отверстие для расплава полимера 258 выполнено вблизи нижней части 260 внешней оболочки 252. Кроме того, полимеризационный реактор 250 также включает выпускное отверстие для пара 262, предусмотренное на внешней оболочке 252. В заключение можно сказать, что полимеризационный реактор 250 включает сборный узел 10, который принимает расплав полимера из впускного отверстия для расплава полимера и обеспечивает перепуск расплава полимера до выпускного отверстия для расплава полимера, как это показано выше. Полимеризационный реактор 250 также включает нагреватель (не показан) для сохранения расплава полимера в текучем состоянии и вакуумный насос (не показан) для уменьшения давления внутри полимеризационного реактора. Вакуумный насос обычно будет действовать через выпускное отверстие для пара 262. Говоря конкретно, сборный узел 10 включает ряды опорных пленочных конструкций 272, 274, 276 и пленочных генераторов 278, 280 и 282. В другом варианте осуществления опорные пленочные конструкции могут быть расположены рядом друг с другом, дополняя или замещая компоновку с расположением в стопку, показанную на фиг.9 для опорных пленочных конструкций 272, 274, 276. В заключение можно сказать, что функционирование сборного узла является тем же самым, что и указанное выше.

Опорные пленочные конструкции устанавливаются в емкости для обеспечения удерживания расплавов полимеров, тем самым, увеличивая время пребывания жидкости в реакторе и интенсифицируя воздействие на нее условий проведения реакции. Требуется, чтобы время пребывания жидкости обеспечивало достижение времени, достаточного для приведения кинетики полимеризации в соответствие с повышенными скоростями высвобождения побочных продуктов, достигаемыми благодаря увеличению площади поверхности между жидкостью и паром и улучшению ее обновления. Данная конструкция не только обеспечивает получение большей площади свободной поверхности, через которую пар покидает полимер, но также предусматривает и наличие более параллельных проходов потока, что приводит к уменьшению толщины пленок в сопоставлении с тем, что имело место на предшествующем уровне техники, таком как в случае тарелок с крышей и лотком.

В еще одном другом варианте осуществления изобретения предлагается способ увеличения степени полимеризации в расплаве полимера при использовании предложенного выше сборного узла. Способ изобретения включает введение расплава полимера в сборный узел при достаточных температуре и давлении. Подробная информация по сборному узлу представлена выше. Способ данного варианта осуществления включает контактирование расплава полимера с наивысшим пленочным генератором и затем с наивысшим рядом опорных пленочных конструкций с наивысшим расположением. Затем в контакт с расплавом полимера вступают необязательные промежуточные пленочные генераторы и ряды опорных пленочных конструкций. В заключение, в контакт с расплавом полимера вступает ряд опорных пленочных конструкций с наинизшим расположением. После прохождения через ряд опорных пленочных конструкций с наинизшим расположением расплав полимера выпадает из сборного узла. Расплав полимера, удаленный из сборного узла, преимущественно имеет более высокую степень полимеризации в сравнении со степенью полимеризации расплава полимера при введении в сборный узел. В одном варианте осуществления температура реакции находится в диапазоне от приблизительно 250°С до приблизительно 320°С, а давление реакции находится в диапазоне от приблизительно 0,2 Торр до приблизительно 30 Торр.

Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны варианты осуществления изобретения, иллюстрация и описание данными вариантами всех возможных форм изобретения не предполагаются. Слова, использованные в описании изобретения, скорее представляют собой слова описания, а не ограничения, и необходимо понимать то, что без отклонения от объема и сущности изобретения могут быть осуществлены и различные изменения.

Изобретение может быть использовано в производстве продуктов поликонденсации в работающем по принципу самотека полимеризационном реакторе, предназначенном для проведения полимеризации в расплаве полимера. Сборный узел 10 включает первый неподвижный ряд 24, образованный одной или несколькими опорными пленочными конструкциями 38, 40, 42, 44, и один или более неподвижных пленочных генераторов 32, 34, 36, которые разделяют и направляют расплав полимера на опорные пленочные конструкции. Первая часть 74 разделенных потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по первой стороне 76 каждой опорной пленочной конструкции, а вторая часть 78 потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по второй стороне 80 каждой опорной пленочной конструкции. Способ увеличения степени полимеризации расплава полимера включает: а) введение расплава полимера в сборный узел 10, b) воздействие атмосферой в реакторе на полученные в результате свободные поверхности расплава полимера и с) удаление расплава полимера из сборного узла, который имеет более высокую степень полимеризации в сравнении со степенью полимеризации расплава полимера, вводимого в сборный узел. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Сборный узел (10) для расположенного вертикально, работающего по принципу самотека полимеризационного реактора, предназначенного для проведения полимеризации в расплаве полимера, включающий
первый неподвижный ряд (24), образованный одной или несколькими опорными пленочными конструкциями (38, 40, 42, 44), ориентированными для получения последовательных разнесенных по горизонтали по существу вертикальных поверхностей с просветом, который является достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей пленок полимера, при этом каждая опорная пленочная конструкция имеет первую сторону и вторую сторону, и
один или более неподвижных пленочных генераторов (32, 34, 36), расположенных над первым неподвижным рядом опорных пленочных конструкций, которые разделяют и направляют расплав полимера на опорные пленочные конструкции,
так что, когда расплав полимера течет через сборный узел, первая часть (74) разделенных потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по первой стороне (76) каждой опорной пленочной конструкции, а вторая часть (78) потоков расплава полимера под действием силы тяжести течет по второй стороне (80) каждой опорной пленочной конструкции.

2. Узел по п.1, в котором по существу вертикальные поверхности являются по существу параллельными.

3. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим или равным приблизительно 60°.

4. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим приблизительно 80°, при этом неподвижный ряд опорных пленочных конструкций выполнен для образования одного или нескольких рядов, причем каждый ряд включает разнесенные по горизонтали опорные пленочные конструкции, расположенные на одинаковой высоте.

5. Узел по п.1, дополнительно включающий один или более дополнительных неподвижных рядов опорных пленочных конструкций, при этом каждый из дополнительных неподвижных рядов выполнен в виде одного или нескольких дополнительных, установленных по вертикали рядов, причем каждый ряд включает разнесенные по горизонтали опорные пленочные конструкции, расположенные на одинаковой высоте, причем дополнительные ряды включают наинизший неподвижный ряд, такой, что сборный узел выполнен для обеспечения стекания расплава полимера с первого неподвижного ряда на наинизший неподвижный ряд.

6. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде сплошной пластины.

7. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде перфорированной опорной пленочной конструкции.

8. Узел по п.7, в котором каждая перфорированная опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций образована из проволочных ткани или сетки, сетчатого фильтра, перфорированного металлического или цельнорешетчатого металлического листа.

9. Узел по п.8, в котором перфорированная опорная пленочная конструкция имеет отверстия в диапазоне от приблизительно 6,35 мм (0,25 дюйма) до приблизительно 76,2 мм (3 дюймов).

10. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций выполнена в виде комплекта по существу вертикальных и по существу параллельных проволок, стержней или трубок.

11. Узел по п.1, в котором горизонтально разнесенное расстояние между соседними опорными пленочными конструкциями из ряда опорных пленочных конструкций такое, что при протекании расплава полимера через сборный узел в ходе проведения операции в стационарном режиме каждый из разделенных и независимых потоков расплава полимера имеет толщину, составляющую, по меньшей мере, 10% от расстояния между каждой парой опорных пленочных конструкций.

12. Узел по п.1, в котором каждая опорная пленочная конструкция из ряда опорных пленочных конструкций отделена от соседней по горизонтали опорной пленочной конструкции расстоянием в диапазоне от приблизительно 12,7 мм (0,5 дюйма) до приблизительно 254 мм (10 дюймов).

13. Узел по п.1, в котором пленочный генератор из расплава полимера создает один или несколько потоков полимера для каждой опорной пленочной конструкции, составляющей ряд опорных пленочных конструкций непосредственно под пленочным генератором.

14. Полимеризационный реактор, включающий сборный узел по п.1, размещенный внутри вертикально расположенной оболочки.

15. Узел по п.1, в котором одна или более опорных конструкций выполнена в виде элемента, выбранного из группы, состоящей из конструкций, имеющих форму цилиндров, конструкций, имеющих форму спирали, и конструкций, имеющих по существу вертикальные, но непараллельные поверхности.

16. Способ увеличения степени полимеризации расплава полимера, включающий
a) введение расплава полимера в сборный узел (10) при температуре и давлении, достаточных для проведения полимеризации расплава полимера, причем сборный узел включает
неподвижный ряд (24) опорных пленочных конструкций (38, 40, 42, 44), ориентированных для получения последовательных разнесенных по горизонтали по существу вертикальных поверхностей с достаточным просветом, так что при протекании расплава полимера через сборный узел часть полимера под действием силы тяжести стекает по каждой опорной пленочной конструкции при одновременном покрывании каждой опорной пленочной конструкции; и
один или более неподвижных пленочных генераторов (32, 34, 36), расположенных над рядом опорных пленочных конструкций, при этом один или более неподвижных пленочных генераторов расположены для разделения и направления расплава полимера на опорные пленочные конструкции,
b) воздействие атмосферой в реакторе на полученные в результате свободные поверхности расплава полимера и
c) удаление расплава полимера из сборного узла, причем расплав полимера, удаленный из сборного узла, имеет более высокую степень полимеризации в сравнении со степенью полимеризации расплава полимера, вводимого в сборный узел.

17. Способ по п.16, в котором сборный узел дополнительно включает компоновку ряда опорных пленочных конструкций до получения рядов с одинаковой высотой, при этом ряды опорных пленочных конструкций установлены по вертикали, причем все дополнительные ряды расположены по вертикали под первым рядом опорных пленочных конструкций, причем каждый ряд одного или более дополнительных рядов, за исключением наинизшего ряда, выполнен для обеспечения передачи расплава полимера на более низкий соседний по вертикали ряд под действием силы тяжести.

18. Способ по п.17, дополнительно включающий перед стадией с) контактирование расплава полимера с одним или более дополнительными рядами опорных пленочных конструкций.

19. Способ по п.16, в котором температура находится в диапазоне от приблизительно 250°С до приблизительно 320°С.

20. Способ по п.16, в котором давление находится в диапазоне от приблизительно 0,2 торр до приблизительно 30 торр.

21. Способ по п.16, в котором каждая из опорных пленочных конструкций по отношению к горизонтальной плоскости расположена под углом, большим или равным приблизительно 60°.

22. Способ по п.16, в котором каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде сплошной пластины.

23. Способ по п.16, в котором каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде перфорированной опорной пленочной конструкции.

24. Способ по п.23, в котором каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций образована из проволочных ткани или сетки, сетчатого фильтра, перфорированного металлического или цельнорешетчатого металлического листа.

25. Способ по п.24, в котором перфорированная опорная пленочная конструкция имеет отверстия в диапазоне от приблизительно 6,35 мм (0,25 дюйма) до приблизительно 254 мм (3 дюймов).

26. Способ по п.16, в котором каждая опорная пленочная конструкция в ряде опорных пленочных конструкций выполнена в виде комплекта по существу вертикальных и по существу параллельных проволок, стержней или трубок.

27. Сборный узел (10) для расположенного вертикально, работающего по принципу самотека полимеризационного реактора, предназначенного для проведения полимеризации в расплаве полимера, включающий
первый неподвижный ряд (24) опорных пленочных конструкций (38, 40, 42, 44), установленных для получения последовательных по существу вертикальных поверхностей с просветом, который является достаточным для предотвращения слияния соседних свободных поверхностей пленок полимера, и
один или более неподвижных пленочных генераторов (32, 34, 36), расположенных над первым неподвижным рядом опорных пленочных конструкций, при этом один или более неподвижных пленочных генераторов расположены для разделения и направления расплава полимера на опорные пленочные конструкции;
причем первый неподвижный ряд опорных пленочных конструкций по отношению к пленочным генераторам расположен таким образом, что при попадании расплава полимера в контакт с любой опорной пленочной конструкцией расплав полимера перемещается в направлении сверху вниз под действием силы тяжести, так что первая часть (74) разделенных потоков расплава полимера под действием силы тяжести протекает по первой стороне (76) каждой опорной пленочной конструкции, а вторая часть (78) потоков расплава полимера под действием силы тяжести протекает по второй стороне (80) каждой опорной пленочной конструкции.

28. Узел по п.27, дополнительно включающий
один или более дополнительных неподвижных рядов опорных пленочных конструкций, при этом каждая опорная пленочная конструкция имеет первую сторону и вторую сторону, и
один или более дополнительных пленочных генераторов, причем дополнительные пленочные генераторы расположены над каждым из дополнительных рядов таким образом, что сборный узел выполнен для обеспечения стекания расплава полимера с первого неподвижного ряда на любые промежуточные неподвижные ряды, в случае их наличия, до наинизшего неподвижного ряда.

29. Узел по п.27, в котором каждый элемент в ряду опорных пленочных конструкций по отношению к горизонтальной плоскости расположен под углом, большим приблизительно 60°.