Procedimiento y dispositivo para la cristalización directa de polímeros bajo gas inerte.

Dispositivo para la granulación y cristalización continuas de un polímero, que comprende una unidad

(2) para conformar un granulado polimérico y enfriar el granulado en un medio de refrigeración líquido, una unidad conectada aguas abajo (4) para secar el granulado, comprendiendo esta unidad (4) una abertura de salida (10b) para la evacuación de gas, un cristalizador (6) para la cristalización del granulado, estando unido el cristalizador (6) a través de una conducción de unión (5) con la unidad conectada aguas arriba (4) para separar el medio de refrigeración líquido del granulado y secar el granulado, y comprendiendo una entrada (6b) para el suministro de gas inerte, caracterizado porque el cristalizador (6) está unido a través de la entrada (6b) con un tanque de gas inerte, mediante lo cual puede aumentarse la presión en el cristalizador (6) con respecto a una presión en la unidad (4) para secar el granulado.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12186020.

Solicitante: Polymetrix AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: Sandackerstrasse 24 9245 Oberbüren SUIZA.

Inventor/es: CHRISTEL, ANDREAS, EUSEBIO,Fernando, CULBERT,Brent Allan.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares... > C08J3/12 (Pulverización o granulación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR;... > Fabricación de gránulos (en general B01J; aspectos... > B29B9/10 (por mezcla de materias, es decir, por tratamiento en estado de fusión)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G63/183 (Acidos tereftálicos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR;... > Fabricación de gránulos (en general B01J; aspectos... > B29B9/16 (Tratamiento auxiliar de los gránulos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > B01J3/00 (Procedimientos que utilizan una presión superior o inferior a la presión atmosférica para obtener modificaciones químicas o físicas de la materia; Aparatos a este efecto (aparatos para el compactado o calcinado de los polvos metálicos B22F 3/00; recipientes a presión en general F16J 12/00; recipientes a presión para contener o almacenar gases comprimidos, licuados o solidificados F17C; vasijas de presión para reactores nucleares G21C))

PDF original: ES-2539610_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la cristalización directa de polímeros bajo gas inerte La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la cristalización directa de polímeros, en particular de poliésteres tal como poli (tereftalato de etileno) (PET) , bajo gas inerte.

La preparación de determinados polímeros de alto peso molecular, en particular, de policondensados tal como poliésteres, no es posible a través de una policondensación en fundido, dado que debido a la alta carga térmica de la que va acompañada, aparecen una degradación de producto y una contaminación inaceptable con productos secundarios. Por este motivo a través de una policondensación en fundido se preparan prepolímeros con un peso molecular más bajo. Los prepolímeros se elevan a continuación en una condensación posterior en fase sólida (SSP) hasta el peso molecular deseado. Este modo de proceder se conoce por el estado de la técnica (por ejemplo Scheirs/Long (Hrsg.) , Modern Polyesters, Wiley 2003, capítulo 4, página 143 y siguientes) .

Para la reacción de SSP se procesa el prepolímero obtenido a partir de la policondensación en fundido para dar granulado. Para impedir un pegado del granulado en las condiciones de la reacción de SSP, se cristaliza parcialmente el granulado antes de la reacción de SSP. Esto se conoce también por el estado de la técnica (por ejemplo Scheirs/ Long (Hrsg.) , Modern Polyesters, Wiley 2003, capítulo 4, páginas 158-164) .

Habitualmente el prepolímero se enfría después de su conformación para dar granulado y se calienta de nuevo para la cristalización. En cambio, por el estado de la técnica se conocen también procedimientos en los que el granulado se alimenta directamente después de su formación en estado caliente sin enfriamiento intermedio a la etapa de cristalización. Procedimientos de este tipo se denominan cristalización directa. En el documento DE 103 49 016 y el documento DE 10 2004 015 515 se describen por ejemplo los denominados procedimientos de cristalización por calor latente, en los que la cristalización tiene lugar exclusivamente con el uso del calor propio del granulado. Estos procedimientos tienen en cambio la desventaja de que no pueden satisfacer los requisitos en cuanto a una calidad de salida homogénea y ajustable de forma flexible con respecto a la temperatura y el grado de cristalización. Además, es desventajoso que con frecuencia se formen aglomerados en el intervalo inicial de la zona de cristalización, que no se disuelven siempre por completo.

Pueden conseguirse mejores resultados cuando la cristalización de los granulados aún calientes tiene lugar con calentamiento adicional por medio de un gas de proceso caliente.

En el documento WO 2008/071023 se describe un procedimiento, en el que el granulado aún caliente se separa en un secador del granulado del medio de refrigeración y a continuación se transfiere a un cristalizador, donde se trata bajo condiciones determinadas. Tanto el secador de granulado como el cristalizador se hacen funcionar en este caso bajo atmósfera de aire. El medio de refrigeración evaporado puede eliminarse con ayuda de aire.

Sin embargo no siempre puede cristalizarse bajo atmósfera de aire, dado que en el caso de altas temperaturas de cristalización puede producirse una degradación oxidativa. En el caso de determinados materiales o determinados requisitos de calidad debe cristalizarse por lo tanto bajo atmósfera de gas inerte.

En el documento US 3.544.525 se describe un procedimiento en el que se conforma masa fundida polimérica por medio de una granulación subacuática en un granulado de prepolímero. El granulado se seca a continuación en una unidad de deshidratación (secador de granulado) y se transfiere a un aparato de cristalización, donde se cristaliza con gas inerte caliente.

Este procedimiento presenta distintas desventajas. Además de un control y homogeneidad no satisfactorios de la cristalización, debido a la configuración del secador de granulado como sistema cerrado se produce en éste mediante el líquido de refrigeración evaporado (agua) una sobrepresión. Como consecuencia se empuja el agua fuera del secador de granulado hacia el cristalizador y se introduce en el reactor de SSP siguiente. Aunque el prepolímero en el documento US 3.544.525 después de atravesar el secador de granulado se describe como relativamente seco, existe no obstante en el reactor de SSP un alto contenido en humedad, que se absorbe por el gas de proceso, que atraviesa el reactor de SSP. Antes de la recirculación del gas de proceso al reactor de SSP, éste debe liberarse del agua de manera costosa en unidades adicionales (condensador y secador) . Como alternativa, el gas de proceso húmedo puede eliminarse y reemplazarse por gas de proceso seco nuevo. Esta variante es cara y por lo tanto no satisfactoria. Además, el alto contenido en humedad en el reactor de SSP lleva a un enfriamiento del granulado, dado que el agua se adhiere al granulado y debe condensarse. Por lo tanto, en el reactor de SSP se necesita más gas de proceso para alcanzar la temperatura de reacción deseada, lo que es desventajoso desde el punto de vista económico.

Era el objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la cristalización directa de polímeros bajo condiciones de gas inerte, que no presenten las desventajas del estado de la técnica.

Se descubrió sorprendentemente de acuerdo con la invención que las desventajas del estado de la técnica pueden superarse cuando en el cristalizador se ajusta a una presión que es superior a la presión existente en el secador de granulado.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la granulación continua y la cristalización de un polímero, que comprende una unidad para conformar un granulado polimérico y enfriar el granulado en un medio de refrigeración líquido, una unidad conectada aguas abajo para secar el granulado, comprendiendo esta unidad una abertura de salida para la evacuación de gas, preferentemente aire, un cristalizador para la cristalización del granulado estando conectado el cristalizador a través de una conducción de unión con la unidad conectada aguas arriba para separar el medio de refrigeración líquido del granulado y secar el granulado y comprendiendo una entrada y preferentemente una salida para el suministro y la evacuación de gas inerte, y estando unido el cristalizador a través de la entrada con un tanque de gas inerte, mediante lo cual la presión en el cristalizador puede aumentarse con respecto a una presión en la unidad para secar el granulado.

De acuerdo con la invención preferentemente el dispositivo comprende además unidad de control para el ajuste de una presión del cristalizador, pudiendo aumentarse la presión en el cristalizador con respecto a una presión determinada en la unidad para secar el granulado.

De acuerdo con la presente invención por una unidad "conectada aguas arriba", se entenderá una unidad que en el transcurso operativo del dispositivo está dispuesta delante de una unidad conectada aguas abajo y que está conectada directamente con la misma o que está garantizado un paso no impedido del material que va a tratarse desde la unidad conectada aguas arriba a la unidad conectada aguas abajo.

De acuerdo con la presente invención por una unidad "conectada aguas abajo" se entenderá una unidad que en el transcurso operativo del dispositivo está dispuesta después de una unidad dispuesta previamente, y que está unida directamente con la misma o que está garantizado un paso no impedido del material que va a tratarse desde la unidad dispuesta previamente hasta la unidad conectada aguas abajo.

La presente invención se refiere además a un procedimiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la granulación y cristalización continuas de un polímero, que comprende una unidad (2) para conformar un granulado polimérico y enfriar el granulado en un medio de refrigeración líquido, una unidad conectada aguas abajo (4) para secar el granulado, comprendiendo esta unidad (4) una abertura de salida (10b) para la evacuación de gas, un cristalizador (6) para la cristalización del granulado, estando unido el cristalizador (6) a través de una conducción de unión (5) con la unidad conectada aguas arriba (4) para separar el medio de refrigeración líquido del granulado y secar el granulado, y comprendiendo una entrada (6b) para el suministro de gas inerte, caracterizado porque el cristalizador (6) está unido a través de la entrada (6b) con un tanque de gas inerte, mediante lo cual puede aumentarse la presión en el cristalizador (6) con respecto a una presión en la unidad (4) para secar el granulado.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende una unidad de control (12a) para ajustar una presión en el cristalizador (6) , pudiendo aumentarse la presión en el cristalizador (6) con respecto a una presión determinada en la unidad (4) para secar el granulado.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la unidad (2) para conformar un granulado polimérico está conectada con un reactor conectado aguas arriba (1) para la preparación de una masa fundida polimérica.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la entrada (6b) y la salida (6a) del cristalizador (6) para el suministro y la evacuación de gas inerte están conectados entre sí a través de conducciones tubulares (8a) con la formación de un sistema de circuito cerrado.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la unidad de control (12a) está conectada con una unidad de dosificación (12c) , que está dispuesta en una conducción de alimentación (11) para gas inerte hacia el cristalizador (6) o el sistema de circuito cerrado de conducciones tubulares (8a) .

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la unidad de control (12a) está conectada con un sensor (12b) para determinar la presión en el cristalizador y con un sensor (12c) para determinar la presión en la unidad (4) para secar el granulado.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad (4) para secar el granulado y/o la conducción de unión (5) presenta una entrada de gas (10a) para el suministro de aire.

8. Procedimiento para la producción continua de un granulado polimérico parcialmente cristalino, que comprende las etapas

a) conformar una masa fundida polimérica para dar granulado con la adición de un medio de refrigeración líquido, y enfriar hasta una temperatura por encima de la temperatura de pegajosidad del polímero antes o durante o después del conformado;

b) separar el medio de refrigeración líquido del granulado en un primer espacio de tratamiento a una temperatura por encima de la temperatura de pegajosidad del polímero en una fase gaseosa, pasando el medio de refrigeración separado a la fase gaseosa, c) cristalizar el granulado en un segundo espacio de tratamiento conectado aguas abajo bajo gas inerte, caracterizado porque la presión p2 en el segundo espacio de tratamiento se ajusta de modo que se encuentra por encima de la presión p1 existente en el primer espacio de tratamiento.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque p1 < p2 < p1 +10 kPa (100 mbar) .

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el contenido en oxígeno en el primer espacio de tratamiento asciende a más del 1 % en peso.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el contenido en oxígeno en el segundo espacio de tratamiento asciende a menos del 1 % en peso.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la etapa c) va seguida de una etapa d) de un tratamiento térmico del granulado cristalizado en un tercer espacio de tratamiento.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque en el caso del tratamiento térmico se trata de una desaldehidización o de una condensación posterior en fase sólida.

14. Uso de un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para la granulación y cristalización continuas de un polímero.

15. Procedimiento para el reequipamiento de una instalación para la granulación y cristalización de un polímero con

una unidad para secar el granulado y un cristalizador, teniendo lugar la cristalización del polímero en la instalación 5 bajo aire, que comprende las etapas a) de la modificación del cristalizador presente en la instalación a un funcionamiento con gas inerte u opcionalmente de la provisión de un cristalizador adicional, que está equipado para el funcionamiento con gas inerte y b) del equipamiento adicional de la instalación con una unidad de control para ajustar una presión en el cristalizador, con la que puede aumentarse la presión en el cristalizador con respecto a una presión determinada en la unidad 10 para secar el granulado.