UTILIZACIÓN DE EVAPORADORES DE TUBOS HELICOIDALES EN LA FABRICACIÓN DE POLIAMIDAS.

Utilización de evaporadores de tubos helicoidales para la concentración de soluciones acuosas de extractos,

de la extracción de poliamidas sobre la base de poliamida 6

Utilización de evaporadores de tubos helicoidales en la fabricación de poliamidas

La presente invención comprende la utilización de evaporadores de tubos helicoidales en la fabricación de poliamidas y el procedimiento para la obtención de poliamidas sobre la base de poliamida 6.

Se sabe que en la polimerización de, por ejemplo, caprolactama en poliamida 6 (PA6) se crea un equilibrio dependiente de la temperatura, que produce una proporción soluble en agua del producto final, usualmente, en el rango de 10 a 13%. Esta proporción no convertida debe ser extraída de la poliamida antes de que ésta pueda seguir siendo procesada.

Usualmente, la eliminación se realiza a través de la extracción con agua. En ese caso, el agua de extracción debe ser nuevamente espesada. Por motivos económicos, se prefiere introducir nuevamente la parte orgánica al proceso de producción.

La memoria EP-B-0 847 415 comprende un procedimiento para la obtención continua de poliamida 6, utilizando lactama reciclada. En la fabricación descrita de poliamida 6, utilizando lactama reciclada, el tratamiento posterior de la lactama reciclada se lleva a cabo con oligómeros disueltos en la lactama, introduciendo la lactama reciclada en un sistema cerrado, agregando lactama fresca, y pos sometimiento al tratamiento bajo presión, a través de la hidrólisis, con proporciones de agua de 3 a 15% y temperaturas en el rango de 220 a 280ºC en la fase fundida. Se describe, en total, un procedimiento de cuatro etapas en el cual la concentración se lleva a cabo a través de un termocambiador y una válvula de regulación. Para impedir la pérdida de oligómeros o dímeros, las fases orgánicas deben ser mantenidas constantemente a temperaturas relativamente elevadas de más de 120ºC. Sin embargo, el tiempo de permanencia prolongado a temperatura elevada a menudo provoca una reducción de la calidad del producto final. Por ejemplo, puede aumentar el índice de color (APHA), y también puede aumentar la proporción de bases volátiles. Es especialmente crítico este fenómeno, sobre todo, cuando el agua de extracción aún contiene componentes inorgánicos, como se obtienen en el caso de la extracción de polímeros pigmentados.

La mezcla de reacción debe, además, hallarse en una sola fase, líquida, en la hidrólisis, lo cual significa un elevado costo técnico de regulación. Además, el agua de extracción debe ser concentrada en pasos de procedimiento anteriores, porque en los siguientes pasos de procedimiento no se pueden evacuar suficientemente cantidades elevadas de agua. Sin embargo, las aguas de extracción de concentración elevada presentan una fuerte tendencia a la formación de sedimentación en el sistema. Sobre todo en la utilización de termocambiadores usuales, como intercambiadores de placas o evaporadores por gravedad, a menudo se forman sedimentaciones que deben ser eliminadas regularmente. Es especialmente crítico este fenómeno, sobre todo, cuando el agua de extracción aún contiene componentes inorgánicos, por ejemplo, derivados de Si, P, Mn, Sb o Ti, como se obtienen en el caso de la extracción de polímeros pigmentados. Por este motivo, el procedimiento es poco resistente desde el punto de vista de la técnica de procedimientos, poco económico e inadecuado para la obtención de productos con una baja coloración propia y una proporción baja de cenizas totales.

La memoria EP-B-1 194 473 comprende un procedimiento para la obtención de poliamidas, lactamas y extractos de poliamidas. En ese caso, la conversión se realiza en presencia de óxidos metálicos, beta-zeolitas, silicatos estratificados o geles de sílice, que pueden estar dotados, a modo de catalizadores heterogéneos. Los catalizadores heterogéneos se disponen en un molde que permite la separación mecánica de la mezcla de reacción, y son extraídos de la mezcla de reacción durante el transcurso o tras la finalización de la polimerización. La proporción de agua en la mezcla de reacción es de entre 0,5 y 13% en peso. Se puede trabajar, por ejemplo, en una primera etapa, a una temperatura en el rango de 170 a 310ºC y una presión en el rango de 5 a 40 bar, mientras que en la segunda etapa se efectúa una distensión adiabática, en donde el agua y, eventualmente, los monómeros y oligómeros de lactamas se extraen por evaporación relámpago.

La memoria EP-B-1 058 705 comprende un procedimiento para la obtención de poliamidas a través de la polimerización de lactamas, en presencia de óxidos metálicos de catalizadores heterogéneos. Los óxidos metálicos, a su vez, se utilizan en forma de granulados, barras, lechos fijos o cuerpos de relleno o insertos revestidos con un catalizador, que permiten la separación mecánica de la mezcla de reacción. Se extraen de la mezcla de reacción durante el desarrollo o tras la finalización de la polimerización. La proporción de agua en la mezcla de educto es, de modo especialmente preferido, de entre 0,005 y 1% en peso. La conversión de la mezcla de reacción también puede realizarse en 3 fases. En este caso, a una primera fase de alta presión, en la cual los reactantes se encuentran presentes en forma de una fase única, líquida, le sigue una fase de alta presión en el reactor abierto, que posibilita la separación de los productos de condensación. En una tercera fase de baja presión se alcanza finalmente el grado de polimerización deseado, a través de la condensación posterior y la separación eficiente del agua.

Las memorias WO 97/08224 A, DE 199 25 906 A1, US 5 703 204 A y EP 0 459 206 A describen procedimientos para la obtención de poliamida 6 utilizando extractos de poliamida.

Es objeto de la presente invención la presentación de un procedimiento para la obtención de poliamidas sobre la base de poliamida 6, partiendo de soluciones acuosas de extractos de la extracción de poliamidas, sobre la base de poliamida 6, en donde se eviten las desventajas de los procedimientos conocidos. Se desea presentar, especialmente, un procedimiento continuo en el cual la viscosidad de la solución (RV) de la poliamida sea mayor que 1,7, y en el cual las poliamidas se pueden granular mediante una granulación bajo agua. Además, las poliamidas obtenidas deben presentar, preferentemente, muy buenos índices de la química de polímeros, como una proporción reducida de Si, una equivalencia equilibrada de grupos terminales, en donde la proporción de grupos amino terminales y los grupos carboxilo terminales (AEG/CEG) preferentemente no supera el 1,25. Los productos deben presentar, preferentemente, una coloración propia reducida y una proporción reducida de bases volátiles.

El objeto se logra, acorde a la invención, a través de la utilización de evaporadores de tubos helicoidales para la concentración de soluciones acuosas de extractos de la extracción de poliamidas, sobre la base de poliamida 6.

El objeto se logra, además, a través de un procedimiento para la obtención de poliamidas sobre la base de poliamida 6, que comprende las siguientes etapas:

b) conversión de una o dos fases de las soluciones acuosas de extractos de la extracción de poliamidas sobre la base de poliamida 6, eventualmente enriquecida con caprolactama, aminocapronitrilo, ácido aminocaprónico o sus mezclas, en un reactor previo, a presiones en el rango de 5 a 40 bar y temperaturas en el rango de 150 a 300ºC, asimismo, en la conversión de dos fases, la fase gaseosa obtenida se puede separar de la fase líquida,

c) descarga de la mezcla de reacción de la etapa b) a través de un evaporador de tubos helicoidales a una temperatura en el rango de 220 a 300ºC reduciendo la presión hasta una presión atmosférica aproximada y separación de una fase gaseosa y obtención de una fase líquida,

d) otra conversión de la fase líquida de la etapa c) a temperaturas en el rango de 240 a 300ºC y presiones en el área de la presión atmosférica hasta 2 bar, separando una fase gaseosa.

Se descubrió, acorde a la invención, que los evaporadores de tubos helicoidales se pueden utilizar, de modo ventajoso, para la conversión y concentración de soluciones acuosas de extractos de la extracción de poliamidas sobre la base de poliamida 6, en donde se alcanzan concentraciones muy elevadas. Preferentemente, se alcanzan concentraciones finales de, al menos, 90% en peso, especialmente, al menos, 95% en peso. También es posible concentrar soluciones acuosas de extractos que contienen pigmentos, sin provocar la eliminación o formación de sedimentaciones debido a los pigmentos, lo cual haría necesaria una limpieza mecánica del... [Seguir leyendo]

1. Utilización de evaporadores de tubos helicoidales para la concentración de soluciones acuosas de extractos, de la extracción de poliamidas sobre la base de poliamida 6.

2. Utilización acorde a la reivindicación 1, caracterizada porque las soluciones acuosas de extractos contienen pigmentos.

3. Utilización acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la soluciones acuosas de extractos se concentran hasta alcanzar una concentración final de, al menos, 90% en peso.

4. Procedimiento para la obtención de poliamidas sobre la base de poliamida 6, que comprende las siguientes etapas: