Procedimiento de fabricación de poliamida.

Procedimiento de fabricación en continuo de una poliamida, que comprende una etapa de polimerización inicial a presión a partir de monómeros y una etapa de terminación en fase líquida a una presión cercana a la presión atmosférica

, realizándose la etapa de terminación en un reactor de eje horizontal, en la parte inferior del cual fluye un flujo de reacción líquido, y en la parte superior del cual, estando constituida la parte superior por un espacio de cabeza gaseoso encima del flujo de reacción líquido, se inyecta un gas inerte, caracterizado porque el gas inerte se inyecta al final del reactor de terminación, siguiendo una dirección que forma un ángulo comprendido entre -45º y +45º con respecto al eje que corresponde a la dirección de la corriente del flujo de reacción líquido y en el sentido de esta corriente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/061806.

Solicitante: RHODIA OPERATIONS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 40 rue de la Haie-Coq 93306 Aubervilliers FRANCIA.

Inventor/es: LOMEL,Sébastien.

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... > C08G69/28 (Procesos preparatorios)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G69/04 (Procesos preparatorios)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de fabricación de poliamida

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de poliamida. Se refiere más en particular a un procedimiento que comprende una etapa de polimerización inicial a presión a partir de monómeros y una etapa de terminación en fase líquida a una presión cercana a la presión atmosférica, llevando a cabo la etapa final una inyección de gas inerte según una dirección esencialmente paralela a la de la corriente del flujo de reacción líquido y en el sentido de esta corriente.

La poliamida es del tipo de las obtenidas por policondensación a partir de diácidos y diaminas y/o del tipo de las obtenidas por policondensación a partir de lactamas y/o aminoácidos. El procedimiento está totalmente adaptado a la fabricación de polihexametilenadipamida.

Las poliamidas son polímeros que tienen un interés industrial y comercial importante. Las poliamidas termoplásticas se obtienen sea por reacción entre dos monómeros diferentes, sea por policondensación de un solo monómero. La invención se aplica por una parte a las poliamidas procedentes de dos monómeros diferentes, de las cuales la poliamida más importante es la polihexametilenadipamida. Por supuesto, estas poliamidas se pueden obtener a partir de una mezcla de diácidos y diaminas. Por lo tanto, en el caso de la polihexametilenadipamida los monómeros principales son la hexametilendiamina y el ácido adípico. Sin embargo, estos monómeros pueden comprender hasta 25% en moles de otros monómeros diaminas o diácidos, o incluso monómeros aminoácidos y lactamas. La invención se aplica, por otra parte, a poliamidas procedentes de un solo monómero, de las cuales la poliamida más importante es la policaprolactama. Por supuesto, estas poliamidas se pueden obtener a partir de una mezcla de lactamas y/o aminoácidos. En el caso de la policaprolactama, el monómero principal es la caprolactama. Sin embargo, estos monómeros pueden comprender hasta 25% en moles de otros monómeros aminoácidos o lactamas, o incluso monómero diaminas o diácidos.

La clase de poliamidas procedentes de dos monómeros diferentes en general se fabrica usando como materia prima una sal obtenida por mezcla en cantidades estequiométricas de un diácido con una diamina, en general en un disolvente como agua.

Por lo tanto, en la fabricación de la polihexametilenadipamida, el ácido adípico se mezcla con la hexametilendiamina en general en agua, para obtener el adipato de hexametilendiamonio, más conocido con el nombre de sal de Nailon o "Sal N".

La disolución de sal N opcionalmente se concentra por evaporación parcial o total del agua.

La clase de poliamidas procedentes de un solo monómero en general se fabrican usando como materia prima una lactama y/o un aminoácido, y una cantidad pequeña de agua; la proporción en peso de agua en general está comprendida entre 1 y 15%.

La poliamida se obtiene por calentamiento a temperatura y presión elevadas de una disolución acuosa de los monómeros (por ejemplo, una disolución de la sal de nailon como la descrita antes), o de un líquido que comprende los monómeros, para evaporar el agua y/o líquido, evitando la formación de fase sólida.

Se conocen varios procedimientos que usan diferentes tipos de dispositivos para la fabricación de poliamidas.

Se conocen procedimientos en el transcurso de los cuales la policondensación se realiza en fase fundida, que comprenden disolución de sal N o el líquido que comprende los monómeros, fluyendo el flujo de reacción a poca velocidad en la parte inferior de un reactor de eje horizontal. La parte superior del reactor comprende vapor de agua, evaporado a partir de la disolución inicial o producido por la reacción de policondensación. El flujo de reacción fundido está en presencia de una fase gaseosa que presenta casi la misma presión en todo el reactor. El vapor de agua es evacuado en parte, de forma que se controle la presión. Por lo tanto, la reacción de policondensación se realiza a una presión de aproximadamente ,5-2,5 MPa a una temperatura de aproximadamente 215-3 2C. El flujo de reacción sufre después una expansión no adiabática hasta presión atmosférica mediante el paso por un evaporador instantáneo, es decir un dispositivo tubular calentado que presenta una superficie de intercambio suficiente para evitar la cristalización del producto. En el transcurso de esta operación se vaporiza agua residual contenida en el flujo de materia. El vapor y el flujo líquido después se separan en un separador de gas-líquido. La policondensación continua en fase fundida a presión atmosférica o se reduce de forma que se alcance el grado de avance deseado.

Se conocen otros procedimientos en el transcurso de los cuales la policondensación se realiza en fase fundida en reactor tubular, que presenta una relación elevada de longitud/diámetro. El flujo de reacción fluye a gran velocidad, ocupando toda la sección del reactor. El régimen hidrodinámico de este reactor es tal que el vapor de agua procedente del medio de reacción se mezcla con el flujo de materia fundida, por ejemplo, en forma de burbujas. La velocidad, la composición, la presión y la temperatura de la fase gaseosa de vapor de agua varían a lo largo del

reactor. La superficie de intercambio entre el medio de reacción y el fluido transmisor de calor es importante, lo que favorece las transferencias de calor. Los tiempos de permanencia en general son más cortos que en los procedimientos descritos previamente.

El flujo de materia fundida sufre una policondensación, liberando vapor de agua. Sufre a lo largo del reactor una expansión progresiva, por pérdida de carga.

La poliamida sale del serpentín a presión atmosférica, con un grado de avance de la polimerización intermedio; su aumento en masa continúa después a lo largo de una etapa última de terminación. Estos procedimientos tienen la ventaja de aplicar instalaciones muy compactas y de manejo muy cómodo.

El peso molecular de la poliamida después de la polimerización inicial a presión es poco elevado, y la etapa de terminación permite continuar la polimerización con el fin de preparar una poliamida con el grado de polimerización deseado, que se puede usar, por ejemplo, para la fabricación de hilos, artículos moldeados etc.

La eficacia de esta etapa de terminación está condicionada en particular, por la eficacia de la evacuación del agua producida por la reacción de policondensación. En efecto, cuanto más eficazmente se elimina esta agua, más se desplaza el equilibrio de la reacción de policondensación en favor del avance de la reacción y por lo tanto de un peso molecular mayor.

Se conocen varios métodos de terminación.

Un primer método es la terminación a presión atmosférica, según la cual el espacio de cabeza gaseoso autógeno está constituido principalmente de vapor de agua. Este método no resulta ser muy eficaz en términos de evacuación del agua de policondensación, lo que se traduce por una menor productividad de este método.

Un segundo método es la terminación a presión reducida. Este método permite una evacuación más eficaz del agua de policondensación, y por lo tanto una mejor productividad de la etapa de terminación. Sin embargo, según este procedimiento a presión reducida, hay que vigilar para eliminar cualquier entrada de aire en el dispositivo de terminación, con el fin de evitar una degradación del polímero por oxidación. Por otra parte, este método de terminación favorece la obstrucción del dispositivo. Este procedimiento requiere muchas precauciones y por lo tanto es difícil de implementar.

En los procedimientos continuos de preparación de poliamida también se conoce la inyección de un gas inerte,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de fabricación en continuo de una poliamida, que comprende una etapa de polimerización inicial a presión a partir de monómeros y una etapa de terminación en fase líquida a una presión cercana a la presión atmosférica, realizándose la etapa de terminación en un reactor de eje horizontal, en la parte inferior del cual fluye un flujo de reacción líquido, y en la parte superior del cual, estando constituida la parte superior por un espacio de cabeza gaseoso encima del flujo de reacción líquido, se inyecta un gas inerte, caracterizado porque el gas inerte se inyecta al final del reactor de terminación, siguiendo una dirección que forma un ángulo comprendido entre -452 y +452 con respecto al eje que corresponde a la dirección de la corriente del flujo de reacción líquido y en el sentido de esta corriente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los monómeros son un ácido dicarboxílico y una diamina.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la poliamida es una poliamida 66 o una copoliamida cuya mayoría de motivos de repetición son motivos de poliamida 66, siendo el ácido dicarboxílico el ácido adípico y siendo la diamina la hexametilendiamina.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los monómeros son una lactama y/o un aminoácido.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la poliamida es una poliamida 6 o una copoliamida cuya mayoría de motivos de repetición son motivos de poliamida 6, siendo la lactama la caprolactama y/o siendo el aminoácido el ácido aminohexanoico.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grado de avance de la policondensación a la salida de la etapa de polimerización inicial es superior a 9% para una poliamida 66.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el factor de dilución del vapor de agua en el espacio de cabeza del reactor de terminación, cuando se introduce el gas inerte, es superior a 2.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la fase gaseosa en el reactor de terminación, es inferior o igual a 3 min, preferiblemente inferior o igual a 2 min.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la fase líquida en el reactor de terminación es superior a 5 min.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el reactor de polimerización inicial y de terminación están colocados en un recinto o doble envuelta que comprende un fluido transmisor de calor.