專利名稱：在聚酯工藝中代替水塔的吸附器系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及聚酯工藝和設備，更具體地涉及包括吸附系統、但沒有水塔及其他蒸餾系統組成部分的聚酯工藝和設備。
背景技術：
由于聚酯制造的競爭變得日趨激烈，因此較低成本制造工藝和設備的變通方案是高度希望的。已經開發了多種工藝和設備，然而，這些系統包含復雜和昂貴的設計，它們不能被迅速地建造或者安裝。它們還需要費用高的專業技能來正確地維護和操作。例如，在典型的聚酯加工裝置中，反應器系統通常包括一系列蒸餾塔，它們用于各種目的，包括回收未反應的二羥基化合物，這些未反應的二羥基化合物可能包含在源于聚酯制造工藝的各種流體物流中。
典型的蒸餾系統包括水塔、反萃取塔和MGM塔(混合的二醇和單體塔或者乙二醇縮合物塔)。通常，來自一個或多個反應器的流體物流被送到水塔。在那里，將水與二醇或者其他二羥基化合物分離。低沸點餾分，例如水，在塔頂被除去并被送到反萃取塔，而二羥基化合物，例如二醇，及其他高沸點餾分在塔底被除去，它們可以被送回到反應器系統，或者可選擇地，送到貯存裝置。反萃取塔在反萃取塔頂分出各種組分，例如paradioxane，它們不能被送到廢水處理裝置。
這些是復雜和昂貴的單元操作，此外為了適當地安裝和運轉，它們還需要大量的空間。因此，本領域需要成本較低、較簡單的設備和工藝，用于從源于聚酯制造工藝的流體物流分離和回收未反應的二羥基化合物。
發明內容
除其他方面之外，本發明提供用于從源于聚酯制造工藝的流體物流分離和回收二羥基化合物的工藝和設備。更具體地，本發明提供在沒有水塔及其他蒸餾設備的情況下使用吸附系統的方法，為回收二羥基化合物提供更緊湊和成本有效的手段。因而，根據本發明在聚酯制造工藝中使用吸附系統可以減少或甚至消除對龐大的塔、設備、槽、攪拌器、泵等等的需要。
因此，在第一個方面，本發明提供用于從源于聚酯生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分內容積由反應混合物占用，該反應混合物包括至少一種二羧酸或者其酯和至少一種二羥基化合物；(b)在所述反應器中用所述至少一種二羥基化合物將所述至少一種二羧酸或者其酯酯化或者酯交換，由此生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述至少一種二羥基化合物的流體物流；和(c)將所述源于步驟(b)的酯化或者酯交換反應的流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
在第二個方面，本發明提供用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分所述內容積被聚酯單體占用；(b)將所述聚酯單體縮聚以生產聚酯聚合物和包含二羥基化合物的流體物流；和(c)將所述源于縮聚反應的流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
在第三個方面，本發明提供用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有第一內容積的第一反應器，其中至少一部分所述第一內容積被包括至少一種二羧酸組分和至少一種二羥基化合物組分的反應混合物占用；(b)用所述至少一種二羥基化合物組分將所述至少一種二羧酸組分酯化或者酯交換，以生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述二羥基化合物的第一流體物流；(c)提供與所述第一反應器流體連通的具有第二內容積的第二反應器，其中至少一部分所述第二內容積被步驟(b)的酯化或者酯交換產品占用；(d)使步驟(c)的酯化或者酯交換產品縮聚以生產聚酯聚合物和包含所述二羥基化合物的第二流體物流；和(e)將所述來自步驟(b)的第一流體物流和來自步驟(d)的第二流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
在另一個方面，本發明還提供用于從源于聚酯生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分所述內容積被包含至少一種二羧酸或者其酯和至少一種二羥基化合物的反應混合物占用；(b)在所述反應器中用所述至少一種二羥基化合物將所述至少一種二羧酸或者其酯酯化或者酯交換，由此生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述至少一種二羥基化合物的流體物流；和(c)在沒有水塔的情況下，將源于步驟(b)的酯化或者酯交換反應的所述流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
根據說明書或者通過實施本發明，將明了本發明其他的優點和實施方案。本發明的其他優點還可以通過尤其在所附權利要求中指出的要素和結合來實現和獲得。因此，應當理解，上述的一般說明和以下的詳細說明兩者都是本發明某些實施方案的示例和解釋，而不是對本發明的限制。
為了清楚地理解本發明，現在僅僅以示例的方式參考附圖1，其顯示用于實施本發明一個實施方案的具體設備和配置。
發明詳述參考以下詳細說明和在此提供的任何實施例，可以更容易地理解本發明。同時應當理解，本發明不局限于如下所述的具體實施方案和方法，因為具體的組成部分和/或條件是理所當然可以變化的。此外，在此使用的術語僅僅用于描述本發明的具體實施方案，而不以任何方式進行限制。
還應注意到，在說明書和所附權利要求中，單數形式“一”、“該”和“所述”包括復數對象，除非上下文中另外清楚地指明。例如，當以單數形式提到一個組成部分時，其指包括許多的組成部分。
在此，范圍可以表示為從“大約”或者“近似”一個具體值和/或到“大約”或者“近似”另一個具體值。當表示這類范圍時，另一個實施方案包括從所述一個具體值和/或到所述另一個具體值。類似地，當用在前的“大約”或者“近似”以近似值來表示值時，應當理解所述具體的值形成另一個實施方案。
在本申請中，如果參考出版物，則這些出版物的全部公開內容將全文引入本申請作為參考，以更充分地描述本發明涉及的現有技術狀況。
當用于說明書和結論性權利要求時，殘基指在特定反應流程或者得到的制劑或者化學產品中化學物質的最終產物部分，與該部分實際上是否從該化學物質獲得無關。因此，例如，聚酯中的乙二醇殘基指聚酯中一個或多個-OCH2CH2O-重復單元，與乙二醇是否被用來制備所述聚酯無關。類似地，聚酯中的癸二酸殘基指聚酯中的-CO(CH2)8CO-部分，與該殘基是否是通過癸二酸或者其酯反應制備聚酯而得到的無關。
在第一個實施方案中，本發明提供用于從源于聚酯生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分內容積由反應混合物占用，該反應混合物包括至少一種二羧酸或者其酯和至少一種二羥基化合物；(b)在所述反應器中用所述至少一種二羥基化合物將所述至少一種二羧酸或者其酯酯化或者酯交換，由此生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述至少一種二羥基化合物的流體物流；和(c)將所述源于步驟(b)的酯化或者酯交換反應的流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
在第二個實施方案中，本發明提供用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分所述內容積被聚酯單體占用；(b)將所述聚酯單體縮聚以生產聚酯聚合物和包含二羥基化合物的流體物流；和(c)將所述源于縮聚反應的流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
在第三個實施方案中，本發明提供用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟(a)提供具有第一內容積的第一反應器，其中至少一部分所述第一內容積被包括至少一種二羧酸組分和至少一種二羥基化合物組分的反應混合物占用；(b)用所述至少一種二羥基化合物組分將所述至少一種二羧酸組分酯化或者酯交換，以生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述二羥基化合物的第一流體物流；(c)提供與所述第一反應器流體連通的具有第二內容積的第二反應器，其中至少一部分所述第二內容積被步驟(b)的酯化或者酯交換產品占用；(d)使步驟(c)的酯化或者酯交換產品縮聚以生產聚酯聚合物和包含所述二羥基化合物的第二流體物流；和(e)將所述來自步驟(b)的第一流體物流和來自步驟(d)的第二流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
還應該理解，本發明的方法和設備可以與任何已知的聚酯形成方法聯合使用。因此，當用于說明書和所附權利要求時，短語聚酯方法指酯化方法、酯交換方法或甚至縮聚方法。另外，還考慮到，本發明的聚酯方法可以包括(1)酯化方法和/或酯交換方法和(2)縮聚方法的組合。因此，本發明的聚酯方法可以是任何已知的用于形成聚酯單體、聚酯低聚物和/或聚酯均聚物和/或共聚物的方法。
為此，應當理解，在此使用的術語“聚酯”用以包括任何已知的聚酯衍生物，包括但不限于，聚醚酯、聚酯酰胺和聚醚酯酰胺。因此，為簡單起見，在說明書和權利要求中，術語聚酯、聚醚酯、聚酯酰胺和聚醚酯酰胺可互換使用并且通常稱為聚酯，但是應當理解，特定的聚酯物質取決于起始原料，即聚酯前體反應物和/或組分。
在此，術語“酯化方法”或者“酯化反應”指聚酯方法，其中具有酸官能團的反應物、例如二羧酸起反應得到聚酯產品。同樣地，在此，術語酯交換方法或者酯交換反應指聚酯方法，其中具有烷基端基、例如甲基端基的反應物起反應得到聚酯產品。因此，為簡單起見，在說明書和所附權利要求中，術語酯化和酯交換可互換地使用并且通常被稱為酯化，但是應當理解，酯化或者酯交換取決于起始原料。
酯化或者酯交換方法包括一種或多種集成工藝特征也在本發明范圍內。例如，在一個實施方案中，酯化方法可以包括一個酯化反應器。然而，在可選擇的實施方案中，酯化方法可以包括以串聯、并聯或者其組合設置的酯化反應器系統或者系列。因此，在另一個實施方案中，酯化方法可以包括兩個或更多的酯化反應器，優選它們互相是流體連通的。
在此，術語“縮聚”用以指任何已知的形成低聚物和/或聚合物的方法。例如，在一個實施方案中，本發明的縮聚方法是形成聚酯低聚物和/或聚酯聚合物的方法。
此外，與前面定義的酯化方法類似，縮聚方法也可以包括一種或多種分立的和/或集成的工藝特征。例如，在一個實施方案中，縮聚方法可以包括一個縮聚反應器。然而，在可選擇的實施方案中，縮聚方法可以包括以串聯、并聯或者其組合設置的兩個或更多的縮聚反應器的系統或者系列。因此，在第二個實施方案中，本發明的縮聚方法可以包括兩個或更多的縮聚反應器，優選它們互相之間全部是流體連通的。在另一個實施方案中，縮聚方法包括與后縮聚器或者聚合物反應器流體連通的第一預聚物或者低聚物縮聚反應器。
就此而言，在此，術語“預聚物反應器”或者“低聚物反應器”用以指第一縮聚反應器。雖然不是要求的，預聚物反應器通常保持在真空下。本領域普通技術人員將理解，預聚物反應器通常(非限制地)用于最初使預聚物鏈從大約1到5的進料長度增長到大約4到30的出口長度。
與其相關地，術語“后縮聚反應器”或者“聚合物反應器”在此用以指縮聚反應系統的最后的熔體階段。同樣，雖然不是要求的，第二個縮聚反應器或者后縮聚反應器通常保持在真空下。此外，本領域普通技術人員還將理解，后縮聚反應器通常用于使聚合物鏈增長到要求的最終長度。
當用于說明書和所附權利要求時，術語反應器用以指任何已知的適合于上述聚酯方法中使用的反應器。因而，供本發明方法和設備使用的適合的反應器是構造成限定一個內容積的反應器，其中在任何給定的聚酯工藝期間，所述反應器的至少一部分所述內容積被反應混合物占用。
本發明方法使用的適合的反應器實例包括，但不限于，管式反應器，例如美國臨時申請序列號60/254,040(2000年12月7日提出)和美國應用(Utility)專利申請“使用管式反應器的低成本聚酯工藝”(2001年12月7日)中公開的，該申請全文在此引入作為參考。在可選擇的實施方案中，本發明可以使用連續攪拌釜式反應器、反應蒸餾塔、攪拌管式反應器、熱虹吸反應器、強制再循環反應器、滴流床反應器和任何其他已知用于化學制造工藝的反應器或者反應器原理來實施。此外，還應該理解，在此提出的任何一種或多種反應器用于連續、間歇或者半連續聚酯制造工藝也在本發明的范圍之內。
在此，術語或者短語“流體”或者“流體物流”用以指任何液體、蒸氣或者氣體或者其混合物，其存在于或者源于聚酯制造工藝反應器系統的任何區域。例如，但不限于，本發明的流體物流可以來自CSTR反應器和/或管式反應器。同樣地，該流體物流可以來自酯化或者酯交換反應器、縮聚反應器或者其組合。就此而言，流體或者流體物流可以是任何不包含大量聚酯反應產物的過量的流體物流。
用于本發明的適合的二羧酸包括優選具有8到14個碳原子的芳香族二羧酸、優選具有4到12個碳原子的脂肪族二羧酸或者優選具有8到12個碳原子的脂環族二羧酸。二羧酸的具體實例包括對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、萘-2，6-二甲酸、環己烷二甲酸、環己烷二乙酸、聯苯-4，4’-二羧酸、聯苯-3，4’-二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、其混合物等等。
同樣地，適合的本發明的二羥基化合物包括優選具有6到20個碳原子的脂環族二醇或者優選具有3到20個碳原子的脂肪族二醇。這類二醇的具體實例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，4-環己烷-二甲醇、丙烷-1，3-二醇、丁烷-1，4-二醇、戊烷-1，5-二醇、己烷-1，6-二醇、新戊二醇、3-甲基戊二醇-(2，4)、2-甲基戊二醇-(1，4)、2，2，4-三甲基戊烷二醇-(1，3)、2-乙基己二醇-(1，3)、2，2-二乙基丙二醇-(1，3)、己二醇-(1，3)、1，4-二-(羥基乙氧基)-苯、2，2-雙-(4-羥基環己基)-丙烷、2，4-二羥基-1，1，3，3-四甲基-環丁烷、2，2，4，4-四甲基環丁二醇、2，2-雙-(3-羥基乙氧基苯基)-丙烷、2，2-雙-(4-羥基丙氧基苯基)-丙烷、異山梨糖醇、對苯二酚、其混合物等等。
適合的二羧酸共聚單體包括，但不限于，芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂肪族或者芳香族二羧酸的酯、脂肪族或者芳香族二羧酸的酸酐及其混合物。在一個實施方案中，優選適合的二羧酸共聚單體包括優選具有8到14個碳原子的芳香族二羧酸、優選具有4到12個碳原子的脂肪族二羧酸或者優選具有8到12個碳原子的脂環族二羧酸。就此而言，適合的二羧酸共聚單體的更具體的實例包括對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、萘-2，6-甲酸、環己烷二甲酸、環己烷二乙酸、聯苯-4，4’-二羧酸、聯苯-3，4’-二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、其混合物等等。
適合的二羥基共聚單體包括，但不限于，脂肪族或者芳香族二羥基化合物及其混合物。在一個實施方案中，優選適合的二羥基共聚單體包括優選具有6到20個碳原子的脂環族二醇或者優選具有3到20個碳原子的脂肪族二醇。這類二醇共聚單體的更具體的實例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，4-環己烷-二甲醇、丙烷-1，3-二醇、丁烷-1，4-二醇、戊烷-1，5-二醇、己烷-1，6-二醇、新戊二醇、3-甲基戊二醇-(2，4)、2-甲基戊二醇-(1，4)、2，2，4-三甲基戊烷-二醇(1，3)、2-乙基己二醇-(1，3)、2，2-二乙基丙-二醇-(1，3)、己二醇-(1，3)、1，4-二-(羥基乙氧基)-苯、2，2-雙-(4-羥基環己基)-丙烷、2，4-二羥基-1，1，3，3-四甲基-環丁烷、2，2，4，4-四甲基環丁二醇、2，2-雙-(3-羥基乙氧基苯基)-丙烷、2，2-雙-(4-羥基丙氧基苯基)-丙烷、異山梨糖醇、對苯二酚、BDS-(2，2-(磺酰基雙)4，1-亞苯基氧基))雙(乙醇)、其混合物等等。
在此，“吸附系統”指一個或多個以串聯、并聯或者其組合設置的吸附床的系統，其被設計成能將過量或者未反應的聚酯工藝的反應物，即二羥基化合物，或者聚酯工藝的副產品，從流體相轉移到吸附床的一個或多個表面，最后得到脫附和回收。就此而言，用于本發明方法的適合的吸附床是本領域眾所周知的，并且可以從美國和世界各地的許多公司獲得。簡要地講，本發明的吸附系統優選使用三個或以上吸附床，通過吸附、脫附和備用循環階段或者順序的組合，選擇性地吸附和脫附來自流體物流的二羥基組分。
雖然適用于任何化工工藝，本發明尤其適用于從聚酯制造工藝中回收組分。就此而言，本發明優選的聚酯制造工藝包括，但是不局限于，用于制造PET均聚物和共聚物、PETG(用CHDM共聚單體改性的PET)、全芳香族或者液晶聚酯、包含丁二醇、對苯二甲酸和己二酸的可生物降解的聚酯、聚(環己烷-二亞甲基對苯二甲酸酯)均聚物和共聚物、CHDM的均聚物和共聚物、和二甲基環己烷二羧酸酯、脂肪族-芳香族共聚酯及其混合物的工藝。
使用吸附系統用于回收來自聚酯制造工藝的未反應的和/或過量的反應物或者用于回收副產品，可以有利地減少或者消除塔、設備、槽、攪拌器、泵等等，并且在本發明的一個方面，可以用少量簡單的大管子或者槽、壓縮機和兩個換熱器來代替它們。在實施本發明時，本領域普通技術人員將明了幾個其他的優點。
例如，吸附系統可以節省能量，因為在普通蒸餾塔中的回流步驟是不需要的。此外，還可以知道，與蒸餾系統相比，吸附系統回收的產品更純，并且副產品更少。例如，在流體物流包含乙二醇液體和/或蒸氣的實施方案中，吸附系統能夠回收更純的乙二醇，并且副產品(即使有)例如水更少。這是重要的優點，因為，正如將在此討論的，回收的二羥基化合物例如乙二醇可以再循環到反應器系統中的任何需要的位置，例如再循環到酯化或者酯交換反應器。此外，水存在于酯化或者酯交換反應器中可以顯著地降低其中的反應速率。因此，以較低的含水量回收二羥基化合物并將其用于反應器系統，可以獲得較高的反應速率，從而可以使用較小的酯化或者酯交換反應器系統。
具體地參考圖1，其舉例說明了本發明的一個實施方案，其中顯示了用于實施本發明具體實施方案的設備。按照該實施方案，提供了一個吸附系統，其包括第一、第二和第三吸附床，其中所述第一、第二和第三吸附床與源于聚酯制造工藝的流體物流處于選擇性地控制的流體連通狀態。
在一個實施方案中，使上述第一、第二和第三吸附床進行至少一個連續循環，其包括(a)(i)第一階段，其包括使流體物流通過完全脫附的第一吸附床，直到所述第一吸附床被來自所述流體物流的至少一種組分基本上飽和；(ii)與步驟a(i)同時地，通過使惰性氣體流通過完全飽和的第二吸附床，使至少一種組分從完全飽和的第二吸附床完全脫附；和(iii)與步驟a(i)和a(ii)同時地，使完全脫附的第三吸附床保持在備用狀態；(b)(i)第二階段，其包括使流體物流通過完全脫附的第三吸附床，直到所述第三吸附床被來自所述流體物流的至少一種組分基本上飽和；(ii)與步驟b(i)同時地，通過將惰性氣體流通過完全飽和的第一吸附床，使至少一種組分從完全飽和的第一吸附床完全脫附；和(iii)與步驟b(i)和b(ii)同時地，使脫附的第二吸附床保持在備用狀態；和(c)(i)第三階段，其包括使流體物流通過完全脫附的第二吸附床，直到所述第二吸附床被來自所述流體物流的至少一種組分基本上飽和；(ii)與步驟c(i)同時地，通過將惰性氣體流通過完全飽和的第三吸附床，使至少一種組分從完全飽和的第三吸附床完全脫附；和(iii)與步驟c(i)和c(ii)同時地，使完全脫附的第一吸附床保持在備用狀態。
還應該理解，在此術語“備用狀態”，在一個實施方案中，指一種運行方式，其中將吸附床作為完全脫附的吸附床維持，因此包含二羥基化合物的流體物流不從其中通過。可選擇地，在另一個實施方案中，以備用狀態操作的吸附床可以同時被最低量的包含于從冷凝器出來的流體物流中的二羥基化合物氣體/蒸氣和/或液體部分地飽和或者負載。因此，在備用狀態操作的完全脫附的吸附床還同時凈化從冷凝器出來的流體物流也在本發明的范圍內。
參考圖1，如該圖所示，來自一個或多個反應器的流體物流作為物流189被送到第一吸附器床181并且以物流190出來。就此而言，存在于所述流體物流中的蒸氣或者氣體通常來源于酯化反應器或者酯交換反應器。然而，也考慮到，這類蒸氣可以來自放空機構，該放空機構被設計成能除去輸送通過再循環回路的再循環流體中存在的夾帶蒸氣，例如在美國臨時申請序列號60/254,040(2000年12月7日)中公開的，在此將該文獻全文引入作為參考。在一個實施方案中，所述流體物流中的蒸氣或者氣體包括乙二醇。
所述流體物流中存在的液體通常來源于縮聚反應器和其他的物流，它們可以來源于泵清洗、泵密封、真空泵、蒸發器清洗、中間冷凝器等等及其混合物。因此，在另一個實施方案中，流體物流中存在的液體可以包括液體乙二醇。
在優選的實施方案中，物流190具有連續監測儀器，其指示要被保留的所需組分從所述床出來的情況。可以使用任何已知的用于連續監測物流的儀器和/或設備，例如FTIR裝置，然而在具有足夠的經驗時監測單一波長也是適合的，其中在已經獲得必要的經驗之后，物流190的重定向可以用定時器來完成。此外，所述監測甚至可以通過手工取樣來實現。
直到和除非希望的組分從所述吸附塔出來，如監測設備指示的，否則全部其他組分通過物流190被送到物流184。物流184被送到熱分解裝置，例如換熱介質爐、熱氧化器、催化氧化器等。一旦床181被飽和和希望的組分開始從物流190出來，則包含所述希望的組分的流體物流被重定向到下一個吸附器床。
為了簡潔的目的，為了使用相同的圖，床181現在表示一個部分負載的床，其正在由來自一個或多個反應器的物流189飽和。吸附床182現在是在前段中描述的完全飽和的床。吸附床183是完全脫附的床。床181現在正在被飽和，如上面描述的。
床182具有熱惰性氣體流，例如氮氣、二氧化碳、氬氣等等，其經由物流191提供并且來自對所述惰性氣體流進行加熱的熱交換器188。應當理解，可以使用任何方便的熱源，例如水蒸汽、電、高溫氣或者蒸氣或者熱液體例如換熱介質等等。在可選擇的實施方案中，也可以在冷凝器物流187、189、192、193和物流191之間換熱。此外，本發明也考慮到，可以使用普通的氣對氣熱交換器以及定床換熱器。
惰性氣體流的動力來自壓縮機或者鼓風機186，雖然噴射器裝置可以與惰性成分物流197一起使用。組件186的進口壓力借助于加入惰性氣體流197和再循環物流195來保持。
進入床182的熱惰性氣體使該床的組分脫附。可選擇地，可以使用水蒸汽或者其他熱的可冷凝蒸氣，但是這會降低排出物流的純度，而且還需要其他的分離設備用于分離該物流。本領域技術人員知道，可以控制物流191的流量和溫度，以使床182精確地脫附，借此將脫附的組分分離為高純度的、分離的脈沖流(pulses)。這些脈沖流以物流192中出來，并且可以通過與用于物流190類似的裝置監測。當不希望的組分從床182中被除去進入物流192時，將三通閥或者多個兩通閥切換，而將物流192經由物流198并經由物流184重定向到熱氧化裝置。可選擇地，物流192可以通過不冷卻的冷凝器185并轉到物流184以進行熱氧化。
當希望的組分被從床182中除去進入物流192時，將所述閥門切換而使物流192轉到物流199并進入冷凝器185。冷凝器185可以用空氣、冷卻的水、冷卻的氣體、膨脹冷卻或者本領域普通技術人員已知的任何其他用于冷卻的適當手段進行冷卻。冷卻的物流199將降到飽和溫度以下，并且大部分以蒸氣或者氣體存在的希望的組分，即使不是全部，將從所述物流中冷凝為液體。然后，將物流187中的液體導向用于該產品的適當的貯藏容器。然而，在可選擇的實施方案中，可以將冷凝的二羥基組分直接循環回到反應器，以進一步用于聚酯單體、低聚物或者聚合物的生產。
一旦物流192再次包含不希望的組分，用于選擇性地引導該物流的裝置，例如閥門、換向器或者其他選擇性的控制或者重定向設備，被再次設定，以將物流192送到熱氧化裝置。這種在希望的和不希望的組分之間選擇性的引導或開關過程繼續到床182完全脫附為止，此時床182進入備用狀態。
從冷凝器185出來的物流193的流體物流也可以包含最低量的要回收的希望的組分，但是其通常低于冷凝器185的飽和溫度。因而，在一個實施方案中，物流193被送到完全脫附的床183。床183吸附所述希望的組分，借此凈化物流193。然后，物流193從床183作為物流194出來。物流194作為物流195被引導回到鼓風機或者壓縮機186。物流197再加上補充惰性氣體用以保持壓縮機186恒定的入口壓力。
一旦床181被飽和和床182已經脫附，則所述床進行循環。因此，床181在循環中代替床182；床182代替床183；和床183代替床181。因此，在第二階段中，床181將被脫附；床182處于備用狀態和/或從冷凝器185吸附希望的組分；和床183將被蒸汽流的至少一種組分飽和。一旦床181被脫附和床183被飽和，床的功能將循環第三次并且第三階段將開始。
應當理解，根據系統尺寸和生產的產品，進一步改進可能是必要的。例如，對于每種功能可能需要多個吸附器床以及多個冷卻裝置、壓縮機、加熱器和換熱器。
在本申請中參考了各種出版物。這些出版物公開的全部內容在此引入本申請作為參考，以便更充分地描述本發明涉及的現有技術的狀況。
雖然已經參考某些實施方案的具體細節描述了本發明，但是不應當認為這些細節是本發明范圍的限制，除非它們被引入所附權利要求中。
雖然已經連同優選的實施方案對本發明進行了描述，但是本發明的范圍不受所提出的這些具體實施方案的限制，相反地，其覆蓋了這些可選方案、改進和等同物，因為它們包括在所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍內。例如，反應條件例如組分濃度、希望的溶劑、溶劑混合物、溫度和值的設定存在許多的變化和組合，其可用于優化從所描述的方法獲得的產品純度和產率。此外，本領域技術人員將知道，在實施本發明方法中，優化這類工藝條件僅僅需要合理的和常規的試驗。
權利要求
1.一種用于從源于聚酯生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分所述內容積被包含至少一種二羧酸或者其酯和至少一種二羥基化合物的反應混合物占用；b)在所述反應器中，用所述至少一種二羥基化合物將所述至少一種二羧酸或者其酯酯化或者酯交換，由此生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述至少一種二羥基化合物的流體物流；和c)將源于所述步驟(b)的酯化或者酯交換反應的所述流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
2.權利要求1的方法，其中所述反應器是管式反應器。
3.權利要求1的方法，其中所述反應器是連續攪拌釜式反應器。
4.權利要求1的方法，其中所述反應器是酯化反應器或者酯交換反應器。
5.權利要求1的方法，其中所述至少一種二羥基化合物包括乙二醇。
6.權利要求1的方法，其中所述至少一種二羧酸化合物包括對苯二甲酸。
7.權利要求1的方法，其中所述步驟(c)的吸附系統包括第一、第二和第三吸附床，其中所述第一、第二和第三吸附床與所述步驟(b)的流體物流處于選擇性地控制的流體連通狀態。
8.權利要求7的方法，其中步驟(c)進一步包括使所述第一、第二和第三吸附床進行至少一種連續循環，該連續循環具有d)(i)第一階段，其包括使所述步驟(b)的流體物流通過充分脫附的第一吸附床，直到所述第一吸附床基本上被來自所述步驟(b)的流體物流中的至少一種組分飽和；(ii)與步驟d(i)同時地，通過使惰性氣體流通過所述充分飽和的第二吸附床，使至少一種組分從充分飽和的第二吸附床充分脫附；和(iii)與步驟d(i)和d(ii)同時地，使充分脫附的第三吸附床保持在備用狀態；e)(i)第二階段，其包括使所述步驟(b)的流體物流通過充分脫附的第三吸附床，直到所述第三吸附床被來自所述步驟(b)的流體物流中的至少一種組分基本上飽和；(ii)與步驟e(i)同時地，通過將惰性氣體流通過所述充分飽和的第一吸附床，使至少一種組分從充分飽和的第一吸附床充分脫附；和(iii)與步驟e(i)和e(ii)同時地，將充分脫附的第二吸附床保持在備用狀態；和f)(i)第三階段，其包括使所述步驟(b)的流體物流通過充分脫附的第二吸附床，直到所述第二吸附床被來自所述步驟(b)的流體物流中的至少一種組分飽和；(ii)與步驟f(i)同時地，通過將惰性氣體流通過所述充分飽和的第三吸附床，使至少一種組分從充分飽和的第三吸附床充分脫附；和(iii)與步驟f(i)和f(ii)同時地，將充分脫附的第一吸附床保持在備用狀態。
9.權利要求1的方法，其中所述步驟(b)的流體物流包括蒸氣。
10.權利要求1的方法，其中所述方法在沒有水塔的情況下進行。
11.一種用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟a)提供具有內容積的反應器，其中至少一部分所述內容積被聚酯單體占用；b)使所述聚酯單體縮聚以生產聚酯聚合物和包含所述二羥基化合物的流體物流；和c)將源于所述縮聚反應的所述流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
12.權利要求11的方法，其中所述流體物流包括液體。
13.權利要求11的方法，其中所述方法在沒有水塔的情況下進行。
14.一種用于從源于聚酯聚合物生產的流體物流中回收二羥基化合物的方法，其包括以下步驟a)提供具有第一內容積的第一反應器，其中至少一部分所述第一內容積被包含至少一種二羧酸組分和至少一種二羥基化合物組分的反應混合物占用；b)用所述至少一種二羥基化合物組分將所述至少一種二羧酸組分酯化或者酯交換，以生產(i)酯化產品或者酯交換產品；和(ii)包含所述二羥基化合物的第一流體物流；c)提供與所述第一反應器流體連通的具有第二內容積的第二反應器，其中至少一部分所述第二內容積被步驟(b)的酯化或者酯交換產品占用；d)使步驟(c)的酯化或者酯交換產品縮聚，以生產聚酯聚合物和包含所述二羥基化合物的第二流體物流；和e)將來自步驟(b)的所述第一流體物流和來自步驟(d)的所述第二流體物流用吸附系統處理，以選擇性地回收所述二羥基化合物。
15.權利要求14的方法，其中所述第一流體物流包括蒸氣和其中所述第二流體物流包括液體。
16.權利要求14的方法，其中所述方法在沒有水塔的情況下進行。
全文摘要
本發明提供借助于選擇性地回收二羥基化合物的吸附系統從聚酯生產產生的流體物流中回收二羥基化合物的方法。
文檔編號B01D19/00GK1479761SQ01820251
公開日2004年3月3日 申請日期2001年12月7日 優先權日2000年12月7日
發明者B·R·德布魯因, B R 德布魯因 申請人:伊斯曼化學公司