Procedimiento continuo para preparar poliamida 6 y dispositivos para ello.

Procedimiento para la preparación continua de poliamida 6 a partir de ε-caprolactama

(lactama fresca) utilizando lactama recuperada que contiene oligómeros procedente de al menos una etapa de extracción, con los siguientes pasos:

a) que se concentra el agua con extracto en al menos una primera etapa hasta una proporción de agua de 35% en peso como máximo,

b) que en al menos en una segunda etapa, se trata la mezcla de la primera etapa a) a una presión de 3 a 8 bares y una temperatura de 225 a 255°C durante un período de 3 a 6 horas,

c) que la mezcla obtenida de la al menos una segunda etapa b) se trata en al menos una tercera etapa a 240 a 265°C y una presión de 3 a 8 bares durante un período de 8 a 14 horas, hasta que una proporción de oligómeros de la mezcla se reduce a 1,8% en peso como máximo,

d) que la mezcla obtenida de la al menos una tercera etapa c) se mezcla en al menos una etapa adicional con lactama fresca hasta que se alcanza una proporción de oligómeros de la mezcla de 0,7% en peso como máximo y

e) que se aporta dicha mezcla a un tubo VK, para obtener poliamida 6 por policondensación.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12189540.

Solicitante: UHDE INVENTA-FISCHER GMBH.

Inventor/es: JANZI,VIKTOR.

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... > C08G69/14 (Lactamas)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento continuo para preparar poliamida 6 y dispositivos para ello La invención se refiere a un procedimiento para preparar de manera continua poliamida 6 textil a partir de ε-caprolactama utilizando lactama recuperada que contiene oligómeros, procedente de las etapas de extracción.

En el procedimiento según la invención, el agua con extracto procedente de una etapa de evaporación continua es tratada de una manera específica a lo largo de varias etapas. Se realiza una concentración del agua con extracto por evaporación del agua en exceso, inicio de las reacciones de apertura de anillo y de poliadición, y degradación de los oligómeros, de modo que se consigue un proporción de oligómeros, tras la adición de lactama fresca y aditivos al final de la tercera etapa, de 0, 7% en peso como máximo. Después de esto se conduce la mezcla de polímero/caprolactama y aditivo al reactor de polimerización final (tubo VK) . Es importante aquí que el contenido inicial de oligómeros a la entrada del tubo VK se sitúe claramente por debajo del valor de equilibrio de aproximadamente 0, 85% en peso. Con ello, durante la reacción de policondensación predominante el contenido de oligómero en el tubo VK se reestructura a un valor de 0, 65% en peso en el polímero final. La invención se refiere además a un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento semejante y al uso de poliamida 6 preparada de esta manera para filamentos POY.

Son conocidos en el estado de la técnica procedimientos para preparar poliamida 6 utilizando aguas con extracto procedentes de la preparación de PA6 y añadiendo lactama fresca. Así, en el documento EP 0 459 206 A1 se propone un procedimiento en el cual se somete el agua con extracto a una etapa hidrolítica de presión y temperatura antes de ser aportada a la polimerización. En el procedimiento según esta publicación (Ejemplo 1) se procede de manera que se concentra en un primer paso el agua con extracto y después se lleva a cabo en una etapa adicional en un autoclave, durante un período de cuatro horas, un tratamiento que conduce a que se obtenga una mezcla con 1, 3% de dímero cíclico. El procedimiento según el documento EP 0 459 206 A1 es, por lo tanto, costoso en cuanto a la técnica de procedimiento complejo, ya que se debe trabajar con un autoclave y por otra parte, la proporción de dímero cíclico obtenida en el agua con extracto es demasiado grande para la preparación de productos de poliamida de alto valor, por ejemplo hilos de poliamida. Además, el procedimiento según el documento EP 0 459 206 A1 es costoso.

En el documento EP 0 847 414 B1 se publica otro procedimiento para preparar poliamida 6 en el cual se utiliza el agua con extracto procedente de la producción de PA6. El documento EP 0 847 414 B1 describe un procedimiento en dos etapas, estando configuradas tanto la primera como la segunda etapas como etapas a presión. En este procedimiento se aporta ya en la primera etapa lactama fresca (véase el Ejemplo 1 y la Figura) a la mezcla de lactama/oligómeros. Así pues, no sólo es necesario un dispendio en costosos aparatos para llevar a cabo tal procedimiento, sino que tampoco puede reducirse el contenido de oligómeros de la lactama recuperada en un grado tal que sea posible la preparación de hilos POY.

Basándose en ello, la misión de la presente invención es por tanto poner a disposición un procedimiento y un dispositivo con los cuales sea posible una preparación de poliamida 6 utilizando lactama recuperada, debiendo presentar el producto del procedimiento, a pesar del reciclaje del agua con extracto, una calidad tan buena que pueda ser utilizado para filamentos POY. Además, el procedimiento no debe ser muy costoso en cuanto a aparatos y desde el punto de vista energético la ejecución del procedimiento debe estar establecida de modo que se logre el mayor ahorro de energía posible en comparación con el procedimiento del estado de la técnica.

La invención se resuelve en lo referente al procedimiento por las características de la reivindicación 1, y en lo referente al dispositivo por las características de la reivindicación 14. Las reivindicaciones subordinadas exponen ventajosos desarrollos adicionales. La reivindicación 13 indica un uso según la invención.

El procedimiento según la invención para preparar poliamida 6 a partir de ε-caprolactama utilizando lactama recuperada que contiene oligómeros se caracteriza porque en un proceso multietapa se reduce la proporción de oligómeros en el agua con extracto en un grado tal que antes del tubo VK está presente como máximo una proporción de oligómeros de 0, 7% en peso.

Salvo que se indique otra cosa, en lo que sigue todos los datos están referidos a % en peso respecto al agua total con extracto.

Se entienden por oligómeros en el sentido de la invención oligómeros que pueden ser extraídos del granulado de PA6 en la extracción mediante el proceso de lavado, es decir, tanto dímeros (n = 2) como trímeros (n = 3) y tetrámeros (n = 4) y notablemente oligómeros hasta n = 9. El análisis puede realizarse mediante el método de HPLC (cromatografía líquida de alta presión, por sus siglas en inglés) .

En el procedimiento según la invención, en la última etapa el prepolímero de baja viscosidad, que ya ha sido reducido a una proporción de oligómeros de 1, 5% en peso, se mezcla enérgicamente con lactama fresca y aditivos en la etapa de homogeneización, justo antes de la policondensación. La mezcladura con la lactama fresca y los aditivos se lleva a cabo, por medio de un control de la relación, con una relación cuantitativa constante de modo que la proporción de oligómeros se sitúa después en un 0, 7% en peso como máximo. Tal mezcla se aporta luego a un

proceso de policondensación. Los inventores han podido demostrar en este caso que se obtiene luego una poliamida 6 que presenta como máximo una proporción de oligómeros de 0, 8% en peso. Por lo tanto, este polímero de poliamida 6 es sumamente adecuado para la preparación de filamentos textiles, en especial filamentos POY de altas prestaciones.

Un elemento esencial de la invención reside en que, por la adición de la lactama fresca sólo justo antes de la policondensación, se origina un polímero cuyo contenido de CD se sitúa sólo ligeramente por encima del contenido de CD de un polímero que ha sido producido a partir de lactama fresca (VLP®) . A ello van asociados significativos beneficios en costes cuando se compara con procedimientos de la competencia.

El procedimiento según la invención se distingue por el hecho de que para el tratamiento del agua con extracto se lleva a cabo -como se describe con mayor detalle a continuación -un tratamiento secuencial multietapa en la dirección de proceso.

El agua con extracto que es aportada a la primera etapa, por lo general una planta de evaporación de 4 etapas con evaporadores de película descendente modernos, puede contener en este caso hasta 92% en peso de agua, preferiblemente 88% en peso. Durante la primera etapa se reduce en este caso la proporción de agua a un máximo de 35% en peso, de modo que el agua con extracto que sale de la etapa de evaporación contenga 65% en peso de lactama y oligómeros. Preferiblemente, la proporción de agua asciende a 25 a 30% en peso. A la salida de la evaporación se ajusta un contenido de oligómero de 4, 9% en peso en el agua con extracto concentrada o, respectivamente, 7, 0% en peso en la sustancia orgánica. En la evaporación de la primera etapa sólo se reduce el contenido de agua en el agua con extracto, ya que a las bajas temperaturas de 110 a 130º C aplicadas no se produce ninguna reacción química relevante.

El agua con extracto procedente de la primera etapa, que tiene la composición antes indicada,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación continua de poliamida 6 a partir de ε-caprolactama (lactama fresca) utilizando lactama recuperada que contiene oligómeros procedente de al menos una etapa de extracción, con los siguientes pasos: a) que se concentra el agua con extracto en al menos una primera etapa hasta una proporción de agua de 35% en peso como máximo, b) que en al menos en una segunda etapa, se trata la mezcla de la primera etapa a) a una presión de 3 a 8 bares y una temperatura de 225 a 255º C durante un período de 3 a 6 horas, c) que la mezcla obtenida de la al menos una segunda etapa b) se trata en al menos una tercera etapa a 240 a 265º C y una presión de 3 a 8 bares durante un período de 8 a 14 horas, hasta que una proporción de oligómeros de la mezcla se reduce a 1, 8% en peso como máximo, d) que la mezcla obtenida de la al menos una tercera etapa c) se mezcla en al menos una etapa adicional con lactama fresca hasta que se alcanza una proporción de oligómeros de la mezcla de 0, 7% en peso como máximo y e) que se aporta dicha mezcla a un tubo VK, para obtener poliamida 6 por policondensación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la primera etapa a) se aporta un agua con extracto con una proporción de agua de 88 a 92% en peso.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la primera etapa a) se concentra el agua con extracto hasta una proporción de agua d.

2. 30%, en particular a temperaturas de 110 a 130º C.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la segunda etapa b) se trabaja a una presión de 4 a 6 bares y una temperatura de 230 a 240º C y una duración de tratamiento de 4 a 5 horas.

5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la tercera etapa c) se trabaja a una temperatura de 250 a 260º C y una presión de 4 a 6 bares y una duración de 10 a 12 horas hasta que la proporción de oligómeros de la mezcla se reduce a 1, 6% en peso como máximo, en particular 1, 3% a 1, 5% en peso.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en la etapa d) se añade lactama fresca en cantidad hasta que se alcanza una proporción de oligómeros de la mezcla de 0, 6% en peso como máximo, en particular 0, 5% en peso como máximo.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la etapa d) se mantiene una temperatura de 225 a 235º C y una presión de 1, 5 a 3, 5 bares, así como una duración de tratamiento de 20 a 40 minutos.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se precalienta a una temperatura de 220 a 230º C la lactama fresca aportada en la etapa d) .

9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la policondensación de la etapa e) se lleva a cabo a una temperatura de 230 a 280º C durante un período de 16 a 22 horas.

10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la etapa e) la policondensación se lleva a cabo en un tubo VK de una etapa.

11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la poliamida 6 obtenida en la etapa e) después de la policondensación presenta una proporción de oligómeros de 0, 8% en peso como máximo, en particular 0, 65% en peso como máximo.

12. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se granula en un granulador la poliamida 6 producida en la etapa e) , se aporta a una columna de extracción (torre de extracción) y se extrae el extracto del granulado por lavado con agua desmineralizada caliente, siendo aportada a continuación a la etapa a) el agua con extracto originada en este proceso de extracción.

13. Uso de una poliamida 6 que ha sido preparada según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, para filamentos POY estándar.

14. Dispositivo para llevar a cabo un procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12 que comprende un tubo VK (1) que está conectado en la dirección de proceso antes de una etapa (2) de repolimerización, caracterizado porque la etapa de repolimerización presenta sucesivamente en la dirección de proceso al menos un dispositivo evaporador (3) , al menos un primer reactor (4) a presión y al menos un segundo reactor (5) a presión, así como un dispositivo mezclador (6) dispuesto entre el segundo reactor (5) a presión y el tubo VK.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque el primer reactor (4) a presión está configurado como recipiente a presión cilíndrico y presenta un elemento calefactor (7) situado en el interior así como un elemento

agitador (8) .

16. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el segundo reactor (5) a presión está configurado como recipiente a presión cilíndrico y presenta deflectores (9) de flujo para una uniformización del tiempo de residencia.

17. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque el primer y/o el segundo reactores (4, 5) a presión están conectados a una columna (10) de rectificación.

18. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el primer reactor (4) a presión está conectado directamente con el segundo reactor (5) a presión.

19. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque el dispositivo 10 mezclador (6) presenta al menos un elemento mezclador (1) y se puede calentar.

20. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizado porque el tubo VK está conectado por su parte superior a una columna (12) de rectificación.

21. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizado porque el tubo VK (1) presenta elementos calefactores (14B) y elementos refrigeradores (13) y/o elementos agitadores (14) situados en el interior.