Un equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico, que comprende un aparato de polimerización de apertura de anillo para causar la polimerización de apertura de anillo de los dímeros cíclicos del ácido polihidroxicarboxílico,

un aparato de desvolatilización en fase líquida para desvolatilizar los dímeros cíclicos que no han reaccionado o subproductos por la aplicación de presión negativa manteniendo el ácido polihidroxicarboxílico generado en estado fundido, y un aparato de secado para calentar el ácido polihidroxicarboxílico solidificado para su secado, en donde se conecta un intercambiador de calor indirecto a la ruta de descarga del gas de ventilación del aparato de desvolatilización en fase líquida, el intercambiador de calor indirecto captura una sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos y transfiere la sustancia al aparato de polimerización de apertura de anillo, un condensador húmedo y un pozo caliente se conectan a la ruta de descarga del gas de ventilación del intercambiador de calor indirecto y del aparato de secado, respectivamente, el condensador húmedo captura la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos con el uso de un refrigerante que contiene el ácido hidroxicarboxílico que se corresponde con los dímeros cíclicos en una concentración del 50% o superior y transfiere la sustancia al pozo caliente, el pozo caliente causa la hidrólisis de los dímeros cíclicos para la generación del ácido hidroxicarboxílico, el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con el refrigerante y la mezcla se circula al condensador húmedo, y el ácido hidroxicarboxílico es altamente concentrado a través de la circulación entre el condensador húmedo y el pozo caliente y después descargado.

Equipo y método para producir ácido polihidroxicarboxílico.

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La invención presente se refiere a un equipo y un método para producir ácido polihidroxicarboxílico.

Antecedentes de la técnica

El ácido polihidroxicarboxílico es un poliéster alifático producido por la polimerización del ácido hidroxicarboxílico. Un típico ejemplo del mismo es la polilactida.

Ejemplos de métodos conocidos para sintetizar la polilactida incluyen métodos divulgados en los documentos de patente japonesa JP Nº 3258324 B y JP Nº 3258662 B. En estos métodos, el ácido láctico se concentra de manera que se reduce su contenido de agua, seguido de condensación. En consecuencia, se generan oligómeros de ácido láctico. Esos oligómeros son despolimerizados temporalmente con la adición de un catalizador tal como el 2etilhexanoate de estaño para generar los dímeros cíclicos (lactidas) . Si es necesario, la purificación se lleva a cabo mediante destilación, cristalización o similares. A partir de entonces, se causa la apertura del anillo por polimerización con la adición de un catalizador como el 2-etilhexanoate de estaño a lactidas.

En algunos casos, el contenido de agua considerada como una impureza en el ácido láctico es aproximadamente de 10% a 15%. Por lo tanto, para facilitar la iniciación de la esterificación entre las moléculas de ácido láctico, la eliminación del agua se lleva a cabo en el paso de la concentración. En este paso de concentración, dicha agua es eliminada por calentamiento a de 120º C a 250º C y, si es necesario, se despresuriza mediante una bomba de vacío o similares.

En el paso de la condensación, se elimina el agua generada en la reacción de esterificación entre las moléculas de ácido láctico por vaporización causada por el calentamiento de 120º C a 250º C en un entorno de despresurización creado usando una bomba de vacío o similares y deseablemente en un entorno de despresurización de 10 Torr o menos. Como consecuencia del paso de condensación, se generan oligómeros de ácido láctico a partir del ácido láctico.

Los oligómeros generados en el paso de condensación son sometidos a un paso de despolimerización en que los oligómeros entran en contacto con un catalizador de despolimerización tal como el 2-etilhexanoato de estaño con calefacción de 120º C a 250º C en un entorno de despresurización creado con el uso de una bomba de vacío o similares y deseablemente en un entorno de despresurización a 100 Torr o menos. Esto ocasiona la generación de lactidas (dímeros de éster cíclico del ácido láctico) . En general, las lactidas generadas están a menudo en forma de gas en el entorno del paso de despolimerización y pueden recuperarse a través de enfriamiento/condensación. Las lactidas así recuperadas se separan del agua, oligómeros no reaccionados y similares y se purifican mediante destilación o cristalización.

Las lactidas purificadas se someten a un paso de polimerización de apertura de anillo y se permite que entren en contacto con un catalizador de polimerización de apertura de anillo tal como el 2-etilhexanoato de estaño y un iniciador de la polimerización tal como el 1-dodecanol con calefacción a de 120º C a 250º C, lo que ocasiona la generación de la polilactida. La polilactida generada en el paso de polimerización de apertura de anillo contiene lactidas que no han reaccionado y el catalizador. Las lactidas que no han reaccionado que permanecen en la polilactida pueden provocar un deterioro de las propiedades de la polilactida y promover la descomposición de la polilactida, lo que resulta problemático. Por lo tanto, es necesario eliminar las lactidas que no han reaccionado. Por tal motivo, se evaporan las lactidas que no han reaccionado de la superficie de la polilactida en estado fundido por un tratamiento desgasificante al vacío con el uso de un agitador (este tratamiento se conoce como desvolatilización en fase líquida) . Las lactidas que no han reaccionado así evaporadas se enfrían a fin de recuperarse.

A partir de entonces, se enfría la polilactida en estado fundido con un refrigerante, tal como el agua y se conforma en una forma deseada tal como una partícula o una forma de pelet con una máquina formadora. A continuación, se lleva a cabo el secado mediante aire caliente o similares. En muchos casos, el secado se lleva a cabo a una temperatura inferior a la temperatura de reacción de polimerización de apertura de anillo Como se describe en los documentos de patente japonesas Nº 3258324 B y Nº 3258662 B, una sustancia dispersa en el proceso que contiene ácido láctico y condensados de ácido láctico tales como los oligómeros y la lactida, que ha sido dispersa en el gas de ventilación descargado durante el proceso, se enfría y se recupera mediante un intercambiador de calor o similares en la etapa de despolimerización, la etapa de polimerización de apertura de anillo, la etapa de desvolatilización en fase líquida, y la etapa de secado. Sin embargo, convencionalmente ha sido

difícil volver a utilizar dicha sustancia recuperada y por lo tanto, se ha descartado dicha sustancia. Esto ha sido la causa de reducción en el rendimiento. En relación a este problema, se conoce el método divulgado en el documento de patente japonés (Kokai) Nº .10-17653 A (1998) , en donde una sustancia dispersa en el proceso es recuperada mediante un condensador barométrico que realiza la refrigeración directa a través de la dispersión de agua para ser reusada como material de partida.

Compendio de la invención

De acuerdo con el método divulgado en el documento de patente japonés (Kokai) Nº .10-17653 A (1998) , una sustancia dispersa en el proceso que se ha recuperado es hidrolizada a ácido láctico que puede reutilizarse como material de partida. Sin embargo, una solución obtenida por lavado de la sustancia dispersa en el proceso tiene un gran porcentaje de contenido de agua en comparación con el ácido láctico que actúa como material de partida. Por lo tanto, la reutilización de este tipo de solución como material de partida provoca un aumento en el tiempo y costos de funcionamiento necesarios para la evaporación del agua lo que es problemático.

La invención presente se ha hecho en vista de los problemas mencionados. Es un objeto de la invención presente recuperar eficientemente la sustancia dispersa en el proceso en el gas de ventilación descargado durante el proceso de producción del ácido polihidroxicarboxílico tal como la polilactida y reutilizar la sustancia como material de partida para mejorar el rendimiento del producto en el proceso.

A fin de lograr el objetivo anterior, los inventores presentes han inventado un equipo novedoso y un método para producir el ácido polihidroxicarboxílico. La invención presente se resume a continuación.

(1) Un equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico, que comprende un aparato de polimerización de apertura de anillo para causar la polimerización de apertura de anillo de los dímeros cíclicos del ácido polihidroxicarboxílico, un aparato de desvolatilización en fase líquida para desvolatilizar los dímeros cíclicos que no han reaccionado o subproductos por la aplicación de presión negativa manteniendo el ácido polihidroxicarboxílico generado en estado fundido, y un aparato de secado para calentar el ácido polihidroxicarboxílico solidificado para su secado, en donde se conecta un intercambiador de calor indirecto a la ruta de descarga del gas de ventilación del aparato de desvolatilización en fase líquida, el intercambiador de calor indirecto captura la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos y transfiere la sustancia al aparato de polimerización de apertura de anillo, un condensador húmedo y un pozo caliente se conectan a la ruta de descarga del gas de ventilación del intercambiador de calor indirecto y del aparato de secado, respectivamente, el condensador húmedo captura la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos con el uso de un refrigerante que contenga ácido hidroxicarboxílico (correspondiente a los dímeros cíclicos) en una concentración igual o superior al 50% y transfiere la sustancia al pozo caliente,

el pozo caliente causa la hidrólisis de los dímeros cíclicos para la generación del ácido hidroxicarboxílico,

el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con el refrigerante y la mezcla se distribuye al condensador húmedo, y el ácido... [Seguir leyendo]

1. Un equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico, que comprende un aparato de polimerización de apertura de anillo para causar la polimerización de apertura de anillo de los dímeros cíclicos del ácido polihidroxicarboxílico, un aparato de desvolatilización en fase líquida para desvolatilizar los dímeros cíclicos que no han reaccionado o subproductos por la aplicación de presión negativa manteniendo el ácido polihidroxicarboxílico generado en estado fundido, y un aparato de secado para calentar el ácido polihidroxicarboxílico solidificado para su secado, en donde se conecta un intercambiador de calor indirecto a la ruta de descarga del gas de ventilación del aparato de desvolatilización en fase líquida, el intercambiador de calor indirecto captura una sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos y transfiere la sustancia al aparato de polimerización de apertura de anillo, un condensador húmedo y un pozo caliente se conectan a la ruta de descarga del gas de ventilación del intercambiador de calor indirecto y del aparato de secado, respectivamente, el condensador húmedo captura la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos con el uso de un refrigerante que contiene el ácido hidroxicarboxílico que se corresponde con los dímeros cíclicos en una concentración del 50% o superior y transfiere la sustancia al pozo caliente,

el pozo caliente causa la hidrólisis de los dímeros cíclicos para la generación del ácido hidroxicarboxílico,

el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con el refrigerante y la mezcla se circula al condensador húmedo, y el ácido hidroxicarboxílico es altamente concentrado a través de la circulación entre el condensador húmedo y el pozo caliente y después descargado.

2. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 1, en donde un intercambiador de calor indirecto se conecta a la ruta de descarga del gas de ventilación del aparato de polimerización de apertura de anillo y un condensador húmedo y un pozo caliente se conectan a la ruta de descarga del gas de ventilación del intercambiador de calor indirecto.

3. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 1, que comprende además un aparato de condensación para oligomerizar al ácido hidroxicarboxílico y un aparato de despolimerización para despolimerizar los oligómeros para generar dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico, corriente arriba del aparato de polimerización de apertura de anillo, en donde el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido como resultado de la circulación entre el condensador húmedo y el pozo caliente se transfiere al aparato de condensación para utilizarse como material de partida.

4. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 2, que comprende además un aparato de condensación para oligomerizar al ácido hidroxicarboxílico y un aparato de despolimerización para despolimerizar los oligómeros para generar dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico, corriente arriba del aparato de polimerización de apertura de anillo, en donde el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido como resultado de la circulación entre el condensador húmedo y el pozo caliente se transfiere al aparato de condensación para utilizarse como material de partida.

5. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 3, en donde se conectan un condensador húmedo y un pozo caliente a la ruta de descarga del gas de ventilación del aparato de despolimerización.

6. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 4, en donde un condensador húmedo y un pozo caliente están conectados a una ruta de descarga de gas de ventilación del aparato de despolimerización.

7. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que además comprende un aparato formador entre el aparato de desvolatización de la fase líquida y el aparato de secado para permitir que el ácido polihidroxicarboxílico sea enfriado por agua y después dado la forma de pelets.

8. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que además comprende un aparato de purificación entre el intercambiador de calor indirecto y el aparato de polimerización de apertura de anillo, en el que el aparato de purificación purifica los dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico de la sustancia dispersa en el proceso y transfiere lo obtenido al aparato de polimerización de apertura de anillo.

9. El equipo para producir ácido polihidroxicarboxílico según cualquiera de las reivindicaciones (1) a (6) , en donde la sustancia dispersa en el proceso todavía contiene oligómeros del ácido hidroxicarboxílico y el pozo caliente provoca la hidrólisis de los oligómeros.

10. Un método para producir ácido polihidroxicarboxílico que comprende las etapas de: polimerización de apertura de anillo de los dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico, desvolatilización en fase líquida para desvolatilizar los dímeros cíclicos que no han reaccionado o subproductos por aplicación de presión negativa mientras que se mantiene al ácido polihidroxicarboxílico generado en estado fundido, y secado por calentamiento del ácido polihidroxicarboxílico solidificado para su secado, en donde:

una sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos se captura de un gas de ventilación descargado en la etapa de desvolatilización en fase líquida con el uso de un intercambiador de calor indirecto tal que la sustancia se utiliza como material de partida en el paso de la polimerización de apertura de anillo, mientras que la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos se captura también desde un gas de ventilación descargado del intercambiador de calor indirecto y un gas de ventilación descargado en el paso de secado con el uso de una solución que contiene el ácido hidroxicarboxílico que se corresponde con los dímeros cíclicos en una concentración de 50% o más, la sustancia dispersa en el proceso capturada con el uso de la solución es hidrolizada para la generación de ácido hidroxicarboxílico, el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con la solución y se circula la mezcla, y se descarga el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido por circulación de la solución.

11. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 10, en donde la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos es capturada de un gas de ventilación descargado en la etapa de polimerización de apertura de anillo con el uso del intercambiador de calor indirecto para utilizarse como material de partida en la etapa de polimerización de apertura de anillo, durante la cual la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos es capturada también de un gas de ventilación descargado del intercambiador de calor indirecto con el uso de la solución, la sustancia dispersa en el proceso capturada con el uso de la solución es hidrolizada para la generación de ácido hidroxicarboxílico,

el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con la solución y la mezcla se circula, y el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido por circulación de la solución se descarga

12. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 10, que además comprende la etapa de condensación para oligomerizar el ácido hidroxicarboxílico y la etapa de despolimerización de los oligómeros para generar los dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico antes de la etapa de polimerización de apertura de anillo, en donde el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado descargado se utiliza como material de partida en el paso de condensación.

13. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 11, que además comprende la etapa de condensación para oligomerizar el ácido hidroxicarboxílico y la etapa de despolimerización de los oligómeros para generar los dímeros cíclicos del ácido hidroxicarboxílico antes de la etapa de polimerización de apertura de anillo, en donde el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado descargado se utiliza como material de partida en la etapa de condensación.

14. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 12, en donde

la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos es capturada de un gas de ventilación descargado en el paso de despolimerización con el uso de la solución, la sustancia dispersa en el proceso capturada con el uso de la solución es hidrolizada para generar el ácido hidroxicarboxílico,

el ácido hidroxicarboxílico generado se mezcla con la solución y se circula la mezcla,

el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido por circulación de la solución es descargado, y el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado descargado se utiliza como material de partida en la etapa de condensación.

15. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según la reivindicación 13, en donde la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos es capturada del gas de ventilación descargado en la etapa de despolimerización con el uso de la solución la sustancia dispersa en el proceso capturada con el uso de la solución es hidrolizada para generación del 5 ácido hidroxicarboxílico, el ácido hidroxicarboxílico obtenido se mezcla con la solución y la mezcla se circula,

el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado obtenido por circulación de la solución se descarga y el ácido hidroxicarboxílico altamente concentrado descargado se usa como material de partida en la etapa de condensación.

16. El método para producir el ácido polihidroxicarboxílico según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, que además comprende una etapa de conformación que permite que el ácido polihidroxicarboxílico sea enfriado por agua y después sujeto a conformación entre la etapa de desvolatización de la fase líquida y la etapa de secado del ácido polihidroxicarboxílico solidificado por calefacción.

17. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en donde la sustancia dispersa en el proceso que contiene los dímeros cíclicos es capturada con el uso del intercambiador de calor indirecto, se purifican los dímeros cíclicos y el resultante se utiliza como material de partida en la etapa de polimerización de apertura de anillo 18. El método para producir ácido polihidroxicarboxílico según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en donde la sustancia dispersa en el proceso contiene además oligómeros del ácido hidroxicarboxílico, y los 20 oligómeros son capturados con el uso de la solución e hidrolizados para la generación de ácido hidroxicarboxílico.