Proceso para la producción continua de polieteroles.

Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter mediante adición catalizada de por lo menos un óxido de alquileno a por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno, en donde la temperatura durante la reacción es por lo menos 120° C, y en donde por lo menos un catalizador se selecciona de la lista que consiste de imidazol, derivados de imidazol y mezclas de los mismos, en donde por lo menos se utiliza un reactor de tanque agitado continuamente

(CSTR), y en donde "derivados de imidazol" se refiere a (i) imidazoles N alquilatados, (ii) unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en la posición 2 y/o 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) a partir de los compuestos C1 a C10, (iii) unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en uno de los átomos de nitrógeno (posición 1) y en la posición 2 y/o 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) de compuestos C1 a C10.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/064497.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: LOFFLER, ACHIM, DR., BUSS,CHRISTIAN, CHILEKAR,VINIT, DEGLMANN,PETER, ZARBAKHSH,SIRUS, WISS,KERSTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G65/26 (a partir de éteres cíclicos y otros compuestos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > C08G65/00 (Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace éter en la cadena principal de la macromolécula (resinas epoxi C08G 59/00; politioéter-poliéteres C08G 75/12; poliéteres que contienen menos de once unidades monómeras C07C))
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Texto extraído del PDF original:

DESCRIPCIÓN

Proceso para la producción continua de polieteroles La presente invención se relaciona con un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter.

Los polieteroles, también denominados polioles de poliéter polioles, alcoholes de poliéter o, más general, polioles, se fabrican en grandes cantidades y se utilizan ampliamente, por ejemplo para fabricar poliuretanos (PU). Para aplicaciones PU específicas, se necesitan polieteroles específicos. Por ejemplo, para la fabricación de espuma rígida se requieren polioles PU con una alta funcionalidad, mientras que los polioles con una baja funcionalidad se pueden utilizar para la fabricación de espumas de PU suaves.

En el contexto de la presente invención, “espuma rígida de PU”, en particular, se refiere a espumas fabricadas a partir de polioles con una funcionalidad de 3.5 a 8 y un número de OH de 150 a 800, y “espumas de PU blandas”, en particular, se refiere a espumas fabricadas de polioles con una funcionalidad de 2 a 4 y un número de OH de 30 y 150.

Una clase de polieteroles son azúcar- glicerina y/o tolueno-diamina vicinal (vicTDA) y/o polieteroles iniciados por sorbitol. El “TDA vecinal” se refiere a los 2,3- y 3,4-isómeros de TDA, lo que significa que los sustituyentes de amina se ubican en átomos de carbono vecinos.

Estos polieteroles de azúcar- glicerina y/o tolueno-diamina vicinal y o polieteroles iniciados por sorbitol se utilizan principalmente en aplicaciones de espuma de poliuretano, principalmente en aplicaciones de espumas rígidas.

Los catalizadores de alcoxilación utilizados convencionalmente, como KOH, tienen algunas desventajas. Por ejemplo, los procesos catalizados con KOH por lo general requieren un tedioso trabajo de seguimiento después de reacción (mediante neutralización y filtración).

La producción de polioles por alcoxilación catalizada de un compuesto iniciador se hace convencionalmente en un proceso en tanda o semitanda. Por ejemplo, el documento WO 2009/056513 A1 (Shell) describe reacciones de alcoxilación en un proceso de semitandas.

Sin embargo, los procesos por tandas y semitandas también tienen algunas desventajas. Por ejemplo, en los procesos de semitandas el equipo de producción, por ejemplo reactores, con frecuencia tiene que ser limpiado después de cada tanda, lo que lleva a más tiempo de inactividad en la planta de producción y menor rendimiento espacio-tiempo.

Con el fin de superar los problemas mencionados, se ha desarrollado un proceso continuo utilizando catalizadores de amina y se describe por ejemplo en el documento WO 2009/077517 A1. En un proceso continuo, los reactores usualmente tienen que ser limpiados menos frecuentemente, y catalizadores de amina usualmente pueden permanecer en el producto de reacción, haciendo de esta manera tediosos los procedimientos de tratamiento final después de reacción innecesaria.

Sin embargo, el proceso continuo utilizado actualmente para la alcoxilación de ciertos compuestos iniciadores también tiene algunas desventajas.

Por ejemplo, en el documento WO2009/077517 A1, se describe un proceso continuo para la producción de alcoholes de poliéter, con base en la catálisis de amina, principalmente catalizador de N,N-dimetiletanolamina (DMEOA) en el rango de temperatura de 50-180° C. Sin embargo, se encontró que el proceso catalizado por DMEOA por encima de 115° C da una baja actividad catalítica. Por otra parte, las altas temperaturas son útiles para una mejor eliminación de calor y las bajas viscosidades para una mezcla eficiente y mejores solubilidades de los iniciadores sólidos.

El documento WO2009/077517 A1 describe también productos con un rango de peso molecular desde 200 hasta 2.000 g/mol. Sin embargo, los productos con un peso molecular > 600 g/mol sólo se pueden obtener con tiempos de residencia muy altos si se utilizan DMEOA/TEA (trietilamina)/TMA (trimetilamina)/ DMCHA (dimetil-ciclohexilamina).

Adicionalmente, el proceso catalizado con DMEOA/ TEA/ TMA/ DMCHA requiere aproximadamente 0.5% en peso de catalizador con el fin de alcanzar el número de OH deseado. Una baja concentración de catalizador del catalizador de amina es altamente deseable debido a que el catalizador de amina puede influir en la reactividad del poliol en la siguiente reacción PU. Esto conduce a problemas en los sistemas de PU lentas. Con el fin de evitar este problema, el catalizador de amina necesita ser separado lo que lleva a etapas de proceso adicionales.

Además, también se presentan algunos otros problemas en el proceso descrito, por ejemplo la abrasión en la unidad de dosificación de azúcar, el bloqueo en la unidad de dosificación de azúcar y el azúcar residual / que no ha reaccionado mayor en el producto.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención era desarrollar un proceso continuo que permite alcoxilación a temperaturas de reacción más altas y da acceso a los productos con pesos moleculares más altos con tiempos de residencia cortos utilizando bajas cargas de catalizador con el fin de minimizar el efecto del catalizador de la reactividad de poliol. Además, debería ser posible utilizar todo tipo de compuestos iniciadores en el proceso continuo, incluyendo compuestos sólidos iniciadores a temperatura ambiente.

Los problemas mencionados anteriormente se pueden resolver de forma sorprendente mediante un proceso continuo de acuerdo con la reivindicación 1 para la producción de alcoholes de poliéter utilizando imidazol y/o derivados de imidazol como catalizadores a mayores temperaturas.

De esta manera, el objeto de la presente invención es un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter mediante adición catalizada de por lo menos un óxido de alquileno a por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno, en donde la temperatura durante la reacción es por lo menos 120° C e incluso más preferiblemente por lo menos 125° C, y en donde por lo menos un catalizador se selecciona de la lista que consiste de imidazol, derivados de imidazol y mezclas de los mismos, preferiblemente imidazol.

Se prefiere que todos los catalizadores utilizados en el proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter se seleccionan de la lista que consiste de imidazol, derivados de imidazol y mezclas de los mismos.

En una realización preferida del proceso de la invención, solo se utiliza un catalizador. En otra realización del proceso de la invención, se utilizan dos o más catalizadores, por ejemplo como una mezcla de catalizadores.

“Derivados de imidazol” en el contexto de esta invención en particular se refiere a imidazoles N alquilatados (sustitución en la posición 1), en donde el sustituyente alquilo preferiblemente se selecciona de compuestos C1 a C10, más preferiblemente de compuestos C1 a C5.

Los sustituyentes de alquilo particularmente preferidos en el átomo de nitrógeno de imidazol son etilo y metilo, especialmente metilo.

Los derivados de imidazol también incluyen unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en la posición 2 y/o 4 y/o 5, preferiblemente en la posición 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) a partir de los compuestos C1 a C10, preferiblemente de compuestos C1 a C5. Los derivados de imidazol adicionalmente incluyen unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en uno de los átomos de nitrógeno (posición 1) y en la posición 2 y/o 4 y/o 5, preferiblemente en la posición 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) de compuestos C1 a C10, preferiblemente de compuestos C1 a C5.

Los sustituyentes de alquilo particularmente preferidos son, también en estos casos, etilo y metilo, especialmente metilo.

“Derivados de imidazol” también pueden incluir otras clases de sustituyentes en la unidad estructural de imidazol, preferiblemente en el átomo de nitrógeno (posición 1), por ejemplo sustituyentes de arilo.

En una realización especialmente preferida, la unidad estructural de imidazol soporta solo un sustituyente alquilo en el átomo de nitrógeno (posición 1), en donde el sustituyente alquilo es etilo o metilo, preferiblemente metilo.

Sin embargo, se prefiere más utilizar imidazol no sustituido como catalizador.

En una realización particularmente preferida del proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter, por lo menos un catalizador es imidazol (no sustituido). En la realización más preferida del proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter, se utiliza imidazol como el único catalizador.

El proceso completo es continuo para cargar los iniciadores hasta excluir PO y agua. No hay deshidratación de iniciador como en el proceso catalizado de KOH y no hay tratamiento final de catalizador o estabilización del producto al final del proceso.

El proceso usualmente contiene 2 reactores de tanque agitado continuos (CSTR) en serie y seguidos de 1 reactor de flujo pistón (PFR). Los reactores de tanque agitado continuo se caracterizan por una amplia distribución de tiempo de residencia (Ref.: 1. Chemical reaction engineering, Octave Levenspiel, Wiley y Sons., 3rd Edition, 1999, pg: 266, 2. Perry’s Chemical Engineers Handbook, Stanley Walas, McGraw Hill, 7th edition, 1998, section 23, pg: 23-18), lo que significa un amplio rango de grados de polimerización (Ref: Model Reactors y Their Design Equations, Vladimir Hlavacek1, Jan A. Puszynski2, Hendrik J. Viljoen3, Jorge E. Gatica4 Publicado en línea: 15 JUN 2000 DOI: 10.1002/14356007.b04_121) en el reactor en estado en equilibrio en comparación con el reactor de flujo de pistón que se caracteriza por una distribución de tiempo de residencia estrecha que significa diferente grado de polimerización en diferentes puntos a lo largo de la longitud del reactor. El CSTR ofrece mejor conversión de iniciadores sólidos debido a la mezcla intensa que no es posible en los reactores de flujo de pistón debido a la segregación de iniciadores sólidos del resto del poliol durante el flujo a través de los reactores. Uno o más de los CSTR se utilizan para lograr más de 50% de conversión de óxido de alquileno cargado al proceso, preferiblemente más de 70% de conversión y más preferiblemente más de 80% de conversión de óxido de alquileno.

De esta manera, el uso de por lo menos un CSTR ofrece la ventaja de ser capaz de utilizar todas las clases de compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno en un proceso continuo, que incluye compuestos iniciadores que son sólidos a temperatura ambiente.

Dicha temperatura durante la reacción es de la mezcla de reacción. De tal manera que la temperatura, en una realización, se mediría en esos dos CSTRS y en la entrada de la PFR. La temperatura se mide con un sensor de temperatura en cada uno de los compartimientos de reacción.

De forma sorprendente, se encontró que los catalizadores seleccionados del grupo mencionado anteriormente y mezclas de los mismos permiten alcoxilación continua a mayores temperaturas de reacción y dando con ello tiempos de residencia cortos. Las diversas ventajas se enumeran a continuación: • De forma sorprendente, se encontró que el proceso catalizado por los catalizadores específicos mencionados anteriormente funciona sin problemas a temperaturas superiores a 115° C.

• Utilizar uno de los catalizadores específicos mencionados anteriormente a altas temperaturas da acceso a los productos con un peso molecular de> 600 g/mol, con tiempos de residencia mucho más cortos en el proceso continuo.

• Adicionalmente se encontró que el proceso se corre a muy baja concentración de catalizador de 0.02 a 0.4% en peso utilizando uno de los catalizadores específicos mencionados anteriormente. La baja concentración de catalizador tiene poca influencia en la reactividad de poliol en la reacción PU, por tanto, una etapa de tratamiento final de catalizador adicional es obsoleta.

El proceso como se menciona en el documento WO 2007/147780 A1 podría ser llevado a cabo en una serie de cascadas de reactores continuos que consisten en reactores de tanque agitado y reactores tubulares. Los otros tipos de reactores que se podrían utilizar para la reacción son los reactores de bucle de chorro, reactores de Buss, reactores de compartimentos, reactores de compartimentos con uno o más compartimentos de mezcla total, reactores de columna de burbujas, reactores de columna de burbujas en cascada, un reactor de bucle con elementos mezclados estáticos, reactor tubular Baffled con flujo oscilante, o una combinación de los reactores mencionados anteriormente en uno o más reactores híbridos.

En el proceso de la invención, por lo menos se utiliza un reactor de tanque agitado continuamente (CSTR).

En otra realización preferida de la presente invención, se utiliza una serie de reactores de tanque agitado continuamente (CSTRs) o una combinación de CSTRs con reactores de flujo de pistón (PFRs), que tienen múltiples cargas de materias primas o salidas de producto desde la serie de reactores.

En una realización preferida de la presente invención, por lo menos uno de los compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno es sólido a temperatura ambiente.

En una realización particularmente preferida de la presente invención, el compuesto iniciador funcional de hidrógeno sólido se convierte en una pasta, en donde esta pasta se agrega de forma continua al recipiente de reactor.

En una realización particularmente preferida de la presente invención, la pasta se fabrica por la mezcla del compuesto iniciador funcional de hidrógeno sólido a temperatura ambiente con un líquido compuesto a temperatura ambiente o a temperatura elevada.

En el contexto de la presente invención, “pasta” se refiere a mezclas de compuestos sólido a temperatura ambiente con compuestos líquidos a temperatura ambiente, cada uno contiene átomos de hidrógeno reactivos con óxidos de alquileno. Los compuestos sólidos a temperatura ambiente están presentes en la forma de partículas con un tamaño de partícula promedio de menos de 2 mm. Las mezclas se pueden bombear.

“Que se puede bombear” significa, en el contexto de la presente invención, que la viscosidad de la pasta es a lo sumo 100 000 mPa.s, preferiblemente 40 000 mPa.s, aún más preferiblemente 15000 mPa s. Una viscosidad como esta se puede alcanzar ya a temperatura ambiente. Si este no es el caso, la viscosidad se puede ajustar al elevar la temperatura; la determinación de la viscosidad es de acuerdo con DIN 53019 (DIN = “Deutsche Industrienorm”, norma de la industria alemana): El iniciador sólido también se puede agregar al proceso utilizando una máquina de dispersión del estator de rotor o una bomba de dispersión que dispersa los cristales iniciadores en polvo en la fase líquida en el proceso (iniciador líquido, mezcla de reacción en uno de los reactores, producto intermedio o producto final o una combinación de por lo menos dos de los líquidos mencionados anteriormente). También se puede agregar materia prima sólida al reactor al pasar a través de boquillas de fusión rápida para fundir el iniciador sólido y cargarlo en el proceso en un tiempo muy corto.

En una realización preferida de la presente invención, la concentración de catalizador está en el rango de 0.02-0.4% en masa del rendimiento del proceso continuo.

El catalizador preferiblemente se agrega como un sólido en el reactor o en la pasta, o se carga directamente al proceso como un fundido o disuelto en agua o cualquier otro solvente, o como una mezcla con otro líquido. En una realización preferida, el catalizador se agrega como una solución en agua, preferiblemente como 20% a 90% en peso de solución en agua, más preferiblemente como 50% a 70% en peso de solución en agua.

En una realización preferida de la presente invención, se producen alcoholes de poliéter con un número de OH <1000 mg de KOH/ g, más preferiblemente <500 mg de KOH/g. El número de OH se determina de acuerdo con DIN EN 1240:2010 (DIN = “Deutsche Industrienorm”, Norma de la industria alemana).

En una realización preferida de la presente invención, por lo menos un óxido de alquileno se selecciona del grupo que consiste de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno. Más preferiblemente, todos los óxidos de alquileno utilizados en el proceso de la invención se seleccionan del grupo que consiste de óxido de etileno (EO), óxido de propileno (PO), óxido de butileno (BO); muy preferiblemente, el óxido de propileno es uno de los óxidos de alquileno utilizados.

En una realización particularmente preferida de la presente invención, se utiliza un óxido de alquileno, en donde este óxido de alquileno es óxido de propileno.

El PO puede haber sido producido utilizando el proceso de HPPO (peróxido de hidrógeno con base en óxido de propileno) o el proceso de estireno monómero-PO (SMPO) o el proceso de clorhidrina.

En una realización preferida de la presente invención, por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH y OH, y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, todos los compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno se seleccionan del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH y OH, y mezclas de los mismos.

En otra realización preferida de la presente invención, por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH, y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, todos los compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno se seleccionan del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH, y mezclas de los mismos.

En otra realización preferida de la presente invención, por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales OH, y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, todos los compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno se seleccionan del grupo que consiste de compuestos funcionales OH, y mezclas de los mismos.

En una realización preferida, los compuestos funcionales OH se pueden seleccionar del grupo que consiste de carbohidratos.

En otra realización preferida del proceso de la invención, los compuestos funcionales OH se puede seleccionar del grupo que consiste de pentaeritrito, sorbitol, sacarosa, celulosa, almidón, hidrolisatos de almidón, agua, glicerina, etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), propilenglicol (PG), dipropilenglicol (DPG), butanodiol, polieteroles, y mezclas de los mismos. Preferiblemente, los compuestos funcionales de NH se pueden seleccionar del grupo que consiste de aminas alifáticas, aminas aromáticas, aminoalcoholes, y mezclas de los mismos.

Particularmente se prefieren los compuestos funcionales de NH seleccionados del grupo que consiste de etano-1,2- diamina (EDA), etanol amina, dietanol amina, amino fenoles, amino tolueno, tolueno diamina (TDA), anilina, 4,4’- metileno dianilina (MDA), 4,4’-metileno dianilina polimérica (PMDA), urea y sus derivados, melamina, fenilciclohexilamina, y mezclas de los mismos. En el caso de TDA, se prefieren los isómeros vecinales.

En una realización preferida del proceso de la invención, por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que contiene compuestos con una funcionalidad de más de 3.5, más preferiblemente en el rango de 4 a 6.5.

En una realización preferida de la presente invención, por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno, y más preferido todos los iniciadores funcionales de hidrógeno, se selecciona(n) del grupo que consiste de azúcar en cristal, azúcar en polvo, una suspensión de azúcar en otros iniciadores líquidos y un jarabe de azúcar.

En una realización especialmente preferida del proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter, el catalizador es imidazol, y el óxido de alquileno es óxido de propileno, y el compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH y OH, y mezclas de los mismos, más preferiblemente de azúcar y/o agua, glicerina, etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), propilenglicol (PG), dipropilenglicol (DPG), butanodiol, TDA..

Además, hubo más mejoras en el proceso descrito en el documento WO 2009/077517A1, excepto el uso de catalizadores específicos.

Por ejemplo, cualesquier bolsas de aire en el conducto de dosificación de azúcar conduce al depósito/ cristalización de azúcar en la superficie interna de la tubería, finalmente, bloqueando de esta manera el conducto de dosificación azúcar. Preferiblemente esto se podría evitar al utilizar un recipiente regulador para separar el gas arrastrado de la pasta de azúcar- glicerina antes de que se bombee al reactor. La pasta desgasificada tiene un flujo suave a través del conducto de dosificación, reduciendo de esta manera los picos de presión en la bomba que reducen el desgaste de la bomba.

Adicionalmente, cuando se agrega la pasta de azúcar-glicerina al reactor mediante un tubo de inmersión o en el bucle externo, es difícil dispersar la pasta de azúcar en el reactor debido a la diferencia de viscosidad. Con el fin de superar este problema, un equipo de dispersión tal como un rotor-estator, mezclador de alta velocidad/CSTR, mezclador estático se pueden instalar preferiblemente en el bucle externo del reactor. Cuanta mayor disipación de energía de este equipo de dispersión se garantiza dispersión homogénea de la pasta de azúcar-glicerina en el polieterol en el reactor de reducción del azúcar residual en el producto final.

También se describe aquí un alcohol poliéter, que se puede obtener mediante el proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter mediante adición catalizada de por lo menos un óxido de alquileno a por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno.

También se describe aquí el uso de un alcohol de poliéter, que se puede obtener por el proceso de la invención, para la fabricación de poliuretanos.

También se describe aquí un proceso para la fabricación de poliuretanos, al hacer reaccionar por lo menos un poliisocianato o diisocianato con por lo menos un alcohol de poliéter, que se puede obtener por el proceso de la invención.

En una realización preferida, el poliuretano es una espuma rígida de poliuretano.

En una realización preferida, la espuma rígida de poliuretano que se puede obtener por el proceso de la invención para la producción continua de alcoholes de poliéter se utiliza en el campo de sistemas automovilísticos, de construcción o de electrodomésticos.

En la realización preferida de la presente invención, la puesta en marcha, parada, re-inicio del proceso en caso de detención intermedia o cambio de producto en el proceso que consiste en dos o más reactores se hace como si hubiera hecho usualmente por un proceso continuo por un experto.

La puesta en marcha del proceso continuo se puede llevar a cabo de dos maneras: 1) Todos los reactores se llenan con el producto que necesita ser producido en el proceso y los reactores se atemperan a la temperatura de reacción y la carga de iniciador funcional de H, catalizador y óxido de alquileno se inician en el primer reactor a 100% del índice de carga requerida. En lugar del producto final los reactores también podrían ser llenados con un producto intermedio si está disponible, que tiene menor peso molecular que el producto final objetivo. En la puesta en marcha del proceso de algunos catalizador se pueden pre-cargar en el primer reactor y/o a otros reactores en el proceso. La cantidad de catalizador puede variar desde aproximadamente 50% -500% de la cantidad requerida en el producto final, preferiblemente 80% -400% y aún más preferiblemente entre 100% - 300%. También es posible reducir el AO, catalizador y la carga de iniciador a índices de carga más bajos y alcanzar el 100% del índice de carga requerido en un corto período de tiempo de un máximo de 6 horas después del inicio continuo de por lo menos una carga para el proceso. En lugar de pre-cargar el catalizador a los reactores, el catalizador se puede agregar de forma continua al primer reactor a un índice de dosificación más alto que 100% para el tiempo máximo de 6 horas, mientras que la adición del iniciador y AO en 100% del índice de carga. El índice de carga del catalizador luego se reduce al índice de carga de 100% requerido en la receta del producto objetivo.

2) Sólo el primer reactor se llena con el producto que se necesita producir. Todos los reactores se atemperan a la temperatura de reacción y la carga de iniciador funcional de H, el catalizador y óxido de alquileno se inician al primer reactor a 100% del índice de carga requerida. Después de la carga continua se inicia al proceso, el producto del primer reactor se transfiere de forma continua al segundo reactor para llenarlo hasta el nivel de llenado requerido. Una vez que el segundo reactor se llena el producto se transfiere al siguiente reactor en el proceso y por lo tanto todos los reactores se llenan hasta obtener el producto final del último reactor del proceso. De esta manera, cada reactor se carga con el producto cuando el reactor subsiguiente se llena hasta el nivel de llenado requerido. En lugar del producto final, el primer reactor también se podría llenar con un producto intermedio que tiene menor peso molecular que el producto final objetivo. Al inicio del proceso, algunos catalizadores se pueden cargar previamente en el primer reactor y/o en otros reactores en el proceso. La cantidad de catalizador puede variar desde aproximadamente 50% hasta 500% de la cantidad requerida en el producto final, preferiblemente 80% -400% y aún más preferiblemente entre 100% - 300%. También es posible reducir el AO, el catalizador y carga de iniciador a índices de carga más bajos y alcanzar el 100% del índice de carga requerida en un corto período de tiempo de un máximo de 6 horas después del inicio continuo de por lo menos una carga para el proceso. En lugar de cargar previamente el catalizador a los reactores, el catalizador se puede agregar de forma continua al primer reactor a un mayor índice de dosificación del 100% para el tiempo máximo de 6 horas, mientras que la adición de iniciador y AO en 100% del índice de carga. El índice de carga del catalizador luego se reduce al 100% del índice de carga requerido en la receta del producto objetivo.

En caso de parada, toda la carga para el proceso se detiene instantáneamente o una tras otra en un corto lapso de un máximo de 6 horas después de que se detiene la primera carga. El producto se recoge continuamente desde el último reactor del proceso. El primer reactor se vacía con el índice de flujo constante al segundo reactor. El segundo reactor se vacía al siguiente y, finalmente, el último reactor se vacía. Una vez que se vacían todos los reactores se enfrían, si no se ha previsto puesta en marcha inmediata de la planta en las próximas 96 horas.

En el caso de una perturbación en el proceso, todas las cargas se detienen y los reactores no se vacían como se ha descrito anteriormente para parada de la planta. Las temperaturas de todos los reactores se mantienen constantes a la temperatura de reacción. Si la planta tiene que ser re-iniciada en menos de 6 horas después de que se detienen todas las cargas, entonces se inician todas las cargas del proceso al mismo tiempo y al 100% del índice de carga requerida y el producto se recoge en el último reactor del proceso. Si la planta es re-iniciada más de 6 horas después de que las cargas se detienen entonces es preferible cargar el catalizador adicional en el primer y/u otros reactores antes que la carga continua de iniciador, catalizador y AO se inicie con el proceso.

La planta continua tal como se describió anteriormente se podría utilizar para producir un único producto o más de un producto. En caso de más de un producto la planta tiene que ser cambiada de un producto a otro producto. El cambio de productos se puede hacer de tres maneras diferentes de la siguiente manera: 1) El cambio de un producto a un segundo producto se podría bien hacer sobre la marcha es decir, cambiar directamente los índices de carga del iniciador, catalizador y AO a los índices de carga requeridos del segundo producto que debe ser producido. Durante este procedimiento de cambio de producto, el producto que está fuera de especificación desde el primer producto y el segundo producto se debe recolectar por separado como un producto fuera de especificación.

2) La otra manera de cambiar los productos sería apagando la planta utilizando uno de los procedimientos de parada mencionados anteriormente y retirar el primer producto completamente de la planta. El lavado intermedio de la planta se puede hacer si no se tolera contaminación cruzada entre los dos productos. La planta podría entonces ser puesta en marcha de nuevo para el segundo producto utilizando los procedimientos mencionados anteriormente para la puesta en marcha de la planta. En este caso se produce mucha menos cantidad de producto fuera de especificación.

3) Otra forma de cambiar los productos sería detener las cargas en el proceso. Vaciar el primer reactor de forma continua en el segundo reactor mientras que se recoge el primer producto del proceso. Vaciar el segundo reactor al siguiente y continuar así sucesivamente hasta el último reactor, se vacía con un índice de flujo constante igual al índice de producción del proceso. Tan pronto como el primer reactor se vacía, se llena el primer reactor con el segundo producto que debe ser producido. Tan pronto como el segundo reactor se vacía y está libre del primer producto, se inician todas las cargas en el primer reactor con índices de carga requeridos para el segundo producto y transferir continuamente el producto al segundo reactor hasta que se llena. De forma similar llenar los siguientes reactores hasta que todos los reactores se llenan con el segundo producto y el segundo producto se recoge continuamente al final del proceso. De esta manera todos los reactores se vacían secuencialmente del primer producto y se llenan con el segundo producto con mínima pérdida de producción entre el cambio de producto.

Ejemplos

En lo siguiente, algunos ejemplos se dan con el fin de ilustrar algunos aspectos de la presente invención. Sin embargo, estos ejemplos en ningún modo pretenden limitar el alcance de la presente invención.

Ejemplo 1:

Una mezcla de sacarosa y glicerina (relación 77/23) se produce en un extrusor y se bombea en el bucle de circulación externa de un reactor de tanque agitado continuamente (CSTR) (2.8 litros) utilizando una bomba de pistón.

Se agrega dimetiletanolamina (DMEOA) (0.75% en peso de la carga total al CSTR) y óxido de propileno continuamente a la CSTR utilizando bombas de HPLC. El flujo de masa total era de alrededor de 918 g/h. La mezcla de reacción se extrae continuamente del CSTR con el mismo flujo de masa (918 g/h) como la carga al CSTR y se carga en un reactor tubular (volumen 1.1 litros) con el fin de lograr una alta conversión de PO. El óxido de propileno no convertido se retira continuamente en un recipiente de extracción bajo vacío (50 mbar). La temperatura de reacción es de 120° C en el CSTR, así como en el reactor tubular. El producto no se procesa. Se analiza el producto de reacción que se obtuvo durante operación en estado de equilibrio (después de 5 veces de residencia). En CSTR, la concentración de óxido de propileno es aproximadamente 7% en peso medido utilizando un espectrofotómetro de ATR-IR. El índice de OH del producto es de 475 mg de KOH/g y la viscosidad es de aproximadamente 25202 mPa s. No se puede detectar azúcar residual en el producto.

En comparación con esto, cuando se lleva a cabo el experimento a 110° C en el CSTR y/o en el reactor tubular, la concentración de óxido de propileno libre en el reactor es de aproximadamente 5% en peso. El índice de OH es de 450 mg de KOH/g y la viscosidad del producto es de aproximadamente 22500 mPa s, que son las propiedades requeridas del polieterol.

Se realizan experimentos de comparación con el catalizador de imidazol (50% en peso de solución en agua, 0.3% en peso de carga total al CSTR) a 110° C, 120° C y 130° C en el reactor descrito anteriormente con un flujo de masa total de 918 g/h. El análisis del producto se resume en la siguiente tabla.

Experimentos Catalizador Número de Temperatura de % en peso de Concentración Viscosidad @ OH mg de reacción ° C de óxido de propileno 25°C mPa s KOH/g 1 DMEOA 120 7 475 25202 2 Imidazol 110 8 451 18256 3 Imidazol 120 5.5 452 17860 4 Imidazol 130 4 448 18170 Se puede observar a partir de los resultados experimentales que el uso de un catalizador de imidazol a mayores temperaturas conduce a actividades más altas; además, un número de OH y una viscosidad dentro de las especificaciones deseadas se pueden obtener en el producto fabricado de acuerdo con el proceso de la invención.

Ejemplo 2:

Una mezcla de sacarosa y glicerina (Relación 67/33) se produce en un mezclador de fuerza de corte y se bombea en el bucle de circulación externa de un reactor de tanque agitado continuamente (CSTR) (600 litros) utilizando una bomba de desplazamiento positivo.

Se agrega de forma continua dimetiletanolamina (0.75% en peso de carga total al CSTR) y óxido de propileno al CSTR utilizando bombas de membrana (bombas Lewa). El flujo de masa total es de aproximadamente 55 kg/h. Parte de esta mezcla se carga continuamente a un reactor tubular (volumen de 200 litros) con el fin de lograr una alta conversión de PO. El óxido de propileno no convertido se retira continuamente en un recipiente de extracción bajo vacío (50 mbar). La temperatura de reacción es de 110° C en el CSTR, así como en el reactor tubular. El producto no se procesa. Se analiza el producto de reacción que se obtuvo durante la operación en estado de equilibrio (después de 5 veces de residencia). Otro experimento se lleva a cabo con 50% de solución de imidazol en agua (0.3% de la carga total) con la misma receta como se describió anteriormente pero con temperaturas ligeramente más altas como se indica adelante. El producto de este experimento se analiza y los resultados se muestran en la siguiente tabla.

Experimento Catalizador temperatura de Número Concentración % en peso de Viscosidad reacción ° C de OH de catalizador, Concentración @ 25°C mg de % en peso de PO mPa s KOH/g DMEOA 110 0.75 398 11.5 6814 6 Imidazol 130 0.15 358 6 3722 Los ejemplos muestran que la concentración de catalizador necesaria es menor al utilizar imidazol como catalizador, en comparación con el uso de catalizador DMEOA.

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter mediante adición catalizada de por lo menos un óxido de alquileno a por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno, en donde la temperatura durante la reacción es por lo menos 120° C, y en donde por lo menos un catalizador se selecciona de la lista que consiste de imidazol, derivados de imidazol y mezclas de los mismos, en donde por lo menos se utiliza un reactor de tanque agitado continuamente (CSTR), y en donde “derivados de imidazol” se refiere a (i) imidazoles N alquilatados, (ii) unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en la posición 2 y/o 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) a partir de los compuestos C1 a C10, (iii) unidades estructurales de imidazol sustituidas con sustituyentes de alquilo en uno de los átomos de nitrógeno (posición 1) y en la posición 2 y/o 4 y/o 5, en donde el(los) sustituyente(s) alquilo se selecciona(n) de compuestos C1 a C10.

2. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 1, en donde todos los catalizadores utilizados se seleccionan de la lista dada en la reivindicación 1.

3. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, en donde por lo menos un catalizador se selecciona del grupo que contiene derivados de imidazol.

4. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 3, en donde el grupo que contiene derivados de imidazol consiste de imidazoles N alquilatados.

5. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos un catalizador es imidazol.

6. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 5, en donde se utiliza un catalizador, en donde este catalizador es imidazol.

7. Un proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos uno de los compuestos iniciadores funcionales de hidrógeno es sólido a temperatura ambiente.

8. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la concentración de catalizador está en el rango de 0,02-0,4% de masa del rendimiento del proceso continuo.

9. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el catalizador se carga como un sólido o pasta o como una carga líquida como un fundido, o disuelto en un solvente o agua o mezclado con otra carga líquida en el reactor.

10. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se producen alcoholes de poliéter con un número OH < 1000 mg de KOH/g.

11. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el compuesto iniciador funcional de hidrógeno sólido se convierte en una pasta, y en donde esta pasta se agrega de forma continua al recipiente de reactor.

12. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la pasta se fabrica por la mezcla del compuesto iniciador funcional de hidrógeno sólido a temperatura ambiente con un líquido compuesto a temperatura ambiente o a temperatura elevada.

13. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se utilizan una serie de reactores de tanque agitado continuamente (CSTRs) o una combinación de CSTRs con reactores de flujo de pistón (PFRs), que tiene múltiples cargas de materias primas o salidas de producto desde la serie de reactores.

14. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos un óxido de alquileno se selecciona del grupo que consiste de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno.

15. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se utiliza un óxido de alquileno, y en donde este óxido de alquileno es óxido de propileno.

16. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH y OH, y mezclas de los mismos.

17. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales de NH, y mezclas de los mismos.

18. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que consiste de compuestos funcionales OH, y mezclas de los mismos.

19. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 16 o 18, en donde los compuestos funcionales OH se seleccionan del grupo que consiste de pentaeritrito, sorbitol, sacarosa, celulosa, almidón, hidrolisatos de almidón, agua, glicerina, etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), propilenglicol (PG), dipropilenglicol (DPG), butanodiol, polieteroles, y mezclas de los mismos.

20. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 16 o 17, en donde los compuestos funcionales de NH se seleccionan del grupo que consiste de aminas alifáticas, aminas aromáticas, aminoalcoholes, y mezclas de los mismos.

21. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo a la reivindicación 16 o 17, en donde los compuestos funcionales NH se seleccionan del grupo que consiste de etano-1,2-diamina (EDA), etanol amina, dietanol amina, amino fenoles, amino tolueno, tolueno diamina (TDA), anilina, 4,4’-metileno dianilina (MDA), polimeric 4,4’- metileno dianilina (PMDA), melamina, fenilciclohexilamina.

22. Proceso para la producción continua de alcoholes de poliéter de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 o reivindicación 20, en donde por lo menos un compuesto iniciador funcional de hidrógeno se selecciona del grupo que contiene compuestos con una funcionalidad promedio de más de 3,5.