Reactor que comprende: - una pared interna metálica, y - un revestimiento flotante que comprende una pluralidad de placas de polímero fluorado reforzadas,

estando dichas placas soldadas ente sí por los bordes, comprendiendo cada placa en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado estando dichas placas soldadas entre sí por los bordes, estando situado dicho revestimiento flotante sobre la totalidad o sobre una parte de la pared interna del reactor, estando situada la cara del revestimiento que comprende las fibras de carbono sin polímero fluorado situada contra la pared interna metálica del reactor

Reactores que contienen placas de polímero fluorado reforzadas resistentes a la corrosión y procedimientos de fabricación de las mismas.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere a un reactor químico resistente a la corrosión ácida que comprende placas de polímero fluorado reforzadas en una de sus caras por fibras de carbono y al procedimiento de fabricación de las mismas.

Técnica anterior y Problema técnico

Las reacciones en medio superácido, en concreto las reacciones de fluoración en fase líquida, requieren, para que sean eficaces, el uso de un medio de reacción rico en HF y en SbCl₅ (o SbCl_xF_y) y temperaturas elevadas (80 a 120ºC). El HF anhidro en forma de fase líquida forma con el SbCl₅ un medio superácido muy corrosivo. Los metales y aleaciones anti-corrosión habituales, come los aceros inoxidables, las aleaciones inconel, el níquel, las aleaciones hastelloy, etc. no tienen una resistencia suficiente para fabricar un reactor industrial.

Una solución (JP 07-233102) consiste en aplicar un revestimiento de polímero fluorado en el interior del reactor de acero inoxidable. Otra solución (US 4166536, US 3824115) consiste en usar un polímero fluorado que contiene partículas de sustancias inorgánicas tales como sílice, grafito o carbono.

Sin embargo, la aplicación de este tipo de revestimiento en el interior del reactor implica diversos problemas técnicos, como se explica en la patente WO 99/00344:

- Los depósitos de polímeros obtenidos por pulverización y fusión de polvo de polímero son porosos, el metal es atacado por el HF y el revestimiento se despega.

- Los depósitos obtenidos por fusión y moldeo rotativo son más gruesos y estancos, pero esta técnica Se limita a los reactores de pequeñas dimensiones (<3785 litros) y, además, estos revestimientos, aunque gruesos, son, aun así, ligeramente permeables y los ácidos terminan por penetrar entre la capa de polímero y la pared de metal del reactor y se crean sobrepresiones y provocan grandes hinchamientos y deformaciones del revestimiento de polímero fluorado.

La solicitud internacional WO 99/00344 describe un procedimiento de preparación de un hidrofluorocarburo en un reactor que comprende un revestimiento polifluorado flotante y propone la eliminación de estas sobrepresiones con la perforación de pequeños agujeros en la pared del reactor (0,31 cm a 1,27 cm de diámetro).

Además, el uso de un revestimiento de polímero fluorado en un reactor industrial solo es posible actualmente a baja temperatura (20 a 40ºC), puesto que el coeficiente de dilatación de los polímeros fluorados es muy superiora al del acero. A las temperaturas necesarias para la fluoración en fase líquida de cloroalcanos (80 a 120ºC), la dilatación del recubrimiento (liner) es muy importante y provoca desordenes estructurales (pliegues, tensión, deformación, grietas, desprendimientos) agravados por la poca resistencia mecánica del polímero en caliente.

Además, los problemas de dilatación diferencial entre el polímero y el metal en los reactores que implican despegues y desprendimientos del revestimiento son conocidos. Existen soluciones que usan revestimientos multi-capa de polímeros fluorados, y resina (US 3779854) y fibras de vidrio, pero son totalmente inadecuadas para la implementación de reacciones en medio superácido, tal como con HF.

Hasta ahora, por tanto, no se ha encontrado ninguna solución satisfactoria para fabricar reactores resistentes desde el punto de vista químico y mecánico a medios corrosivos superácidos.

La patente US 4504528 describe estructuras porosas resistentes a la corrosión química como, por ejemplo, revestimientos flotantes (liner), estructuras a base de fibras de carbono revestidas al menos por una cara con una suspensión a base de fluoropolímeros. Esta patente se refiere a usos a alta temperatura o atmósfera corrosiva en juntas, revestimientos flotantes (liner), embalajes (col 3, líneas 14-22).

La patente US 3962373 describe composiciones que comprenden polímeros fluorados, usados como revestimientos sobre diversas estructuras metálicas o textiles a base de fibras de carbono. Las superficies de las estructuras se lijan previamente para aumentar la adherencia de la composición de revestimiento.

Resumen de la invención

La invención tiene come objetivo proponer un nuevo tipo de reactor que comprende placas de polímeros fluorados reforzadas en una de sus caras por fibras de carbono siendo estas placas resistentes desde el punto de vista tanto mecánico como químico a medios corrosivos ácidos.

Estas placas pueden constituir un revestimiento interno flotante en el reactor o bien formar parte integrante de la pared del reactor.

Por tanto, la invención se refiere a:

1. Reactor que comprende:

- una pared interna metálica, y

- un revestimiento flotante que comprende una pluralidad de placas de polímero fluorado reforzadas, estando dichas placas soldadas entre sí por los bordes, comprendiendo cada placa en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado, estando dichas placas soldadas entre sí por los bordes, estando situado dicho revestimiento flotante sobre la totalidad o sobre una parte de la pared interna del reactor, estando situada la cara del revestimiento que comprende las fibras de carbono sin polímero fluorado situada contra la pared interna metálica del reactor.

2. Reactor según el punto 1 que comprende además:

- una pluralidad de orificios en la pared interna, conectados a una red de canalización;

- un dispositivo de regulación de la presión conectado a la red de canalización que mantiene la presión en el espacio entre la capa de polímero fluorado y la pared interna inferior a la presión del interior del reactor.

3. Reactor que comprende una pared interna que comprende una o varias placas de polímero fluorado reforzadas, comprendiendo cada placa en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado, estando dicha pared reforzada por una capa de material compuesto y fibras de carbono.

4. Reactor según el punto 3 que comprende, alrededor de la pared interna, un recubrimiento suplementario externo metálico no articulado.

5. Reactor según los puntos 1 a 4, en el que el espesor impregnado de polímero representa al menos el 10% del espesor de la capa de fibras de carbono, preferiblemente del 10% al 90%, ventajosamente del 30 al 70%.

6. Reactor según los puntos 1 a 5, en el que el polímero fluorado se elige del grupo constituido por policlorotrifluoroetileno (PCTFE), polifluoruro de vinilideno (PVDF), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoropropilviniléter (FEP), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoropropilviniléter (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno y etileno (ETFE), polímeros de trifluorocloroetileno y etileno (E-CTFE) y mezclas de los mismos.

7. Reactor según los puntos 1 a 6, en el que el polímero fluorado es el copolímero de tetrafluoroetileno y hexafluoropropileno (PEP).

8. Reactor según los puntos 1 a 7, en el que la placa tiene un espesor total comprendido entre 1 y 20 mm, preferiblemente de 2 a 5 mm.

9. Reactor según los puntos 1 a 8, en el que la capa de fibras de carbono está en forma de capa tejida o no tejida, preferiblemente en forma de capa de fibras de carbono entrecruzadas.

10. Reactor según los puntos 1 a 9, en el que la capa de fibras de carbono tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 10 mm, preferiblemente de 0,5 a 3 mm.

11. Reactor según los puntos 1 a 10, en el que la placa comprende:

• una placa de polímero fluorado en una de las caras de la placa,

• una capa de fibras de carbono sin polímero fluorado en la otra cara de la placa, y

• una capa central constituida por fibras de carbono impregnadas de polímero fluorado.

Exposición detallada de la invención

El espesor de la placa final de polímero fluorado reforzada puede ser de 1 a 20 mm y, preferiblemente,...

1. Reactor que comprende:

- una pared interna metálica, y

- un revestimiento flotante que comprende una pluralidad de placas de polímero fluorado reforzadas, estando dichas placas soldadas ente sí por los bordes, comprendiendo cada placa en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado estando dichas placas soldadas entre sí por los bordes, estando situado dicho revestimiento flotante sobre la totalidad o sobre una parte de la pared interna del reactor, estando situada la cara del revestimiento que comprende las fibras de carbono sin polímero fluorado situada contra la pared interna metálica del reactor.

2. Reactor según la reivindicación 1, que comprende además:

- una pluralidad de orificios en la pared interna, conectados a una red de canalización;

- un dispositivo de regulación de la presión conectado a la red de canalización que mantiene la presión en el espacio entre la capa de polímero fluorado y la pared interna inferior a la presión del interior del reactor.

3. Reactor que comprende una pared interna que comprende una o varias placas de polímero fluorado reforzadas, comprendiendo cada placa en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado, estando dicha pared reforzada por una capa de material compuesto de resina y fibras de carbono.

4. Reactor según la reivindicación 3, que comprende, alrededor de la pared interna, un recubrimiento suplementario externo metálico no articulado.

5. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el espesor impregnado de polímero de cada placa representa al menos el 10% del espesor de la capa de fibras de carbono, preferiblemente del 10% al 90%, ventajosamente del 30 al 70%.

6. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el polímero fluorado se elige del grupo constituido por policlorotrifluoroetileno (PCTFE), polifluoruro de vinilideno (PVDF), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoropropeno (FEP), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoropropilviniléter (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno y etileno (ETFE), polímeros de trifluorocloroetileno y etileno (E-CTFE) y mezclas de los mismos.

7. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el polímero fluorado es el copolímero de tetrafluoroetileno y hexafluoropropileno (FEP).

8. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la placa tiene un espesor total comprendido entre 1 y 20 mm, preferiblemente de 2 a 5 mm.

9. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la capa de fibras de carbono está en forma de capa tejida o no tejida, preferiblemente en forma de capa de fibras de carbono entrecruzadas.

10. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la capa de fibras de carbono tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 10 mm, preferiblemente de 0,5 a 3 mm.

11. Reactor según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la placa comprende:

- una placa de polímero fluorado en una de las caras de la placa,

- una capa de fibras de carbono sin polímero fluorado en la otra can de la placa, y

- una capa central constituida por fibras de carbono impregnadas de polímero fluorado.

12. Procedimiento de fabricación de un reactor según una de las reivindicaciones 1, 2, 5 a 11 provisto de un revestimiento flotante:

- proporcionar al menos una placa de polímero fluorado reforzada que comprende en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado;

- cortar y dar forma a esta placa en el interior de un reactor metálico, estando la cara revestida con tejido de fibras de carbono en contacto con la pared metálica del reactor;

- eventualmente, soldar los bordes de los trozos de dicha al menos una placa.

13. Procedimiento de fabricación de un reactor según una de las reivindicaciones 3, 4, 5 a 11, que comprende:

- proporcionar al menos una placa de polímero fluorado reforzada que comprende en una de sus caras una capa de polímero fluorado y, en la otra cara, una capa de fibras de carbono, estando impregnada al menos una parte de la capa de fibras de carbono de polímero fluorado;

- cortar y dar forma a esta placa sobre una forma, estando la cara de polímero fluorado en contacto con la forma;

- eventualmente, soldar los bordes de los trozos de dicha al menos una placa;

- aplicar al menos una capa de material compuesto y de fibras de carbono sobre dicha cara libre y, a continuación, polimerizar el material compuesto.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, en el que la placa es tal como se define en las reivindicaciones 5 a 11.