PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN DE POLIAMIDA.

Procedimiento de preparación en continuo de una poliamida, que comprende al menos las siguientes etapas:

- etapa 1: policondensación en un reactor de un flujo de líquido que comprende los monómeros, a una presión P1 superior a la presión atmosférica, estando constituido el flujo de material en la salida del reactor por de una fase de vapor que comprende al menos vapor de agua y por una fase líquida que comprende al menos el producto de policondensación; - etapa 2: alimentación del flujo de material en un recinto, evacuación a nivel del recinto de al menos una parte de la fase de vapor y recuperación de al menos la fase líquida que comprende al menos el producto de policondensación, regulándose la presión P2 en el recinto a un valor de consigna de tal manera que es superior a la presión atmosférica y que el tiempo de permanencia de la fase líquida en el recinto es inferior a 5 minutos, preferiblemente inferior a 1 minuto; - etapa 3: disminución de la presión de al menos la fase líquida que comprende al menos el flujo de producto de policondensación, recuperada durante la etapa

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/053491.

Solicitante: RHODIA OPERATIONS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 40 RUE DE LA HAIE COQ 93306 AUBERVILLIERS FRANCIA.

Inventor/es: THIERRY, JEAN-FRANCOIS, HELFT, MATTHIEU, LOMEL,Sébastien, MOLLET,Vincent, FILLON,Cédric.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 25 de Marzo de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G69/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 69/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace amidocarboxílico en la cadena principal de la macromolécula (polihidrazidas C08G 73/08; poliamido-ácidos C08G 73/10; poliamida-imidas C08G 73/14). › Procesos preparatorios.
  • C08G69/08 C08G 69/00 […] › derivados a partir de ácidos aminocarboxílicos.
  • C08G69/16 C08G 69/00 […] › Procesos preparatorios.
  • C08G69/28 C08G 69/00 […] › Procesos preparatorios.

Clasificación PCT:

  • C08G69/16 C08G 69/00 […] › Procesos preparatorios.
  • C08G69/18 C08G 69/00 […] › Polimerización aniónica.
  • C08G69/28 C08G 69/00 […] › Procesos preparatorios.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2373182_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de preparación de poliamida La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de poliamida. La poliamida es del tipo de las obtenidas mediante policondensación a partir de diácidos y de diaminas y/o del tipo de las obtenidas mediante policondensación a partir de lactamas y/o aminoácidos. El procedimiento está totalmente adaptado para la preparación de polihexametilenadipamida.

Las poliamidas son polímeros que presentan un importante interés industrial y comercial. Las poliamidas termoplásticas se obtienen o bien mediante reacción entre dos monómeros diferentes, o bien mediante policondensación de un único monómero. La invención se aplica por un lado a las poliamidas procedentes de dos monómeros diferentes, de las cuales la poliamida más importante es la polihexametilenadipamida. Evidentemente, estas poliamidas pueden obtenerse a partir de una mezcla de diácidos y de diaminas. Así, en el caso de la polihexametilenadipamida, los monómeros principales son la hexametilendiamina y el ácido adípico. No obstante, estos monómeros pueden comprender hasta el 25% en moles de otros monómeros de diaminas o diácidos o incluso monómeros de aminoácidos o lactamas. La invención se aplica por otro lado a las poliamidas procedentes de un único monómero, de las cuales la poliamida más importante es la policaprolactama. Evidentemente, estas poliamidas pueden obtenerse a partir de una mezcla de lactamas y/o aminoácidos. Así, en el caso de la policaprolactama, el monómero principal es la caprolactama. No obstante, estos monómeros pueden comprender hasta el 25% en moles de otros monómeros de aminoácidos o lactamas o incluso monómeros de diaminas o diácidos.

La clase de poliamidas procedente de dos monómeros diferentes se prepara generalmente utilizando como materia prima una sal obtenida mediante mezclado en cantidad estequiométrica, en general en un disolvente tal como el agua, de un diácido con una diamina.

Así, en la preparación de la polihexametilenadipamida, se mezcla el ácido adípico con hexametilendiamina generalmente en agua para obtener adipato de hexametilendiamonio más conocido con el nombre de sal de Nylon o “sal N”.

Eventualmente se concentra la disolución de sal N mediante evaporación parcial o total del agua.

La clase de poliamidas procedente de un único monómero se prepara generalmente utilizando, como materia prima, una lactama y/o un aminoácido, y una pequeña cantidad de agua; la proporción en peso del agua está generalmente comprendida entre el 1 y el 15%.

La poliamida se obtiene calentando a temperatura y presión elevadas una disolución acuosa de los monómeros (por ejemplo una disolución de sal de Nylon tal como se describió anteriormente) , o un líquido que comprende los monómeros, para evaporar el agua al tiempo que se evita cualquier formación de fase sólida con el fin de evitar un aumento de masa.

Se conocen varios procedimientos que utilizan diferentes tipos de dispositivos para la preparación de poliamidas.

45 Se conocen procedimientos en el transcurso de los cuales la policondensación se realiza en fase fundida que comprende la disolución de sal N o el líquido que comprende los monómeros, fluyendo el flujo de reacción a baja 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 mediante la reacción de policondensación. El flujo de reacción fundido está en presencia de una fase gaseosa que presenta sensiblemente la misma presión en todo el reactor. El vapor de agua se evacua parcialmente, de manera que se controla la presión. Por tanto, la reacción de policondensación se realiza a una presión de aproximadamente 0, 5-2, 5 MPa, a una temperatura de aproximadamente 215-300ºC. El flujo de reacción experimenta a continuación una disminución de la presión no adiabática hasta la presión atmosférica mediante su paso por un evaporador rápido, es decir un dispositivo tubular 55 calentado que presenta una superficie de intercambio suficiente para evitar la cristalización del producto. En el transcurso de esta operación se evapora el agua residual contenida en el flujo de material. A continuación se separan el vapor y el flujo líquido en un separador gas-líquido. La policondensación continúa en fase fundida a presión atmosférica o reducida de manera que se alcanza 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 razón de longitud/diámetro importante. 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 de la reacción se mezcla con el flujo de material 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 65 superficie de intercambio entre el medio de reacción y el fluido caloportador es importante, lo que favorece las transferencias de calor. Los tiempos de permanencia son generalmente más cortos que en los procedimientos descritos anteriormente.

Los reactores tubulares son generalmente serpentines comprendidos en un recinto que comprende un fluido caloportador o comprendidos en una doble envuelta de circulación de fluido caloportador. Tales instalaciones 5 presentan la ventaja de ser muy compactas.

Se describen procedimientos de preparación de poliamida en reactor tubular en los documentos FR 1505307, FR 1352650, FR 1520190. En los procedimientos descritos, se inyecta un flujo de una disolución de sal N a una presión del orden de 1 a 5 MPa en un serpentín cuyo diámetro aumenta progresivamente.

El flujo de material fundido experimenta una policondensación, liberando vapor de agua. Experimenta a lo largo del reactor una disminución de la presión progresiva, por pérdida de carga.

La poliamida sale del serpentín a presión atmosférica, con un grado de avance de polimerización importante, y por tanto una viscosidad fundida importante y suficiente para garantizar su aumento de masa en una etapa final de terminación. Estos procedimientos presentan la ventaja de poner en práctica instalaciones muy compactas y de manejo muy fácil.

No obstante, presentan inconvenientes. En el extremo del serpentín, la velocidad de flujo de la poliamida fundida es baja y la del vapor de agua es alta. El régimen de flujo puede ser anular, con un flujo de vapor muy rápido en el centro y un flujo lento de poliamida fundida muy viscoso en la periferia. Mediante acumulación a lo largo del tiempo, se forman depósitos sólidos de poliamida degradada en las paredes. Estos depósitos son susceptibles de desprenderse indeseablemente, alterando así la calidad final de la poliamida. Modifican además los flujos y por tanto la evolución del procedimiento. Hacen necesaria una limpieza frecuente de las instalaciones y por tanto una parada de la producción y un desmontaje que conlleva costes de mantenimiento importantes. Además, estos procedimientos son poco flexibles. En efecto, su evolución (presión, temperatura, avance) está directamente asociada a la geometría de las instalaciones. Una modificación de los caudales en función de las necesidades de producción modifica los regímenes de flujo y de intercambio de calor. En particular, para una geometría dada, cuando disminuye el caudal, el régimen de flujo tiene tendencia a favorecer las deposiciones.

El documento DE 19804023 A1 describe un procedimiento de preparación en continuo de poliamidas a partir de aminonitrilos, en el transcurso del cual el tiempo de permanencia en la etapa de separación de fase gaseosa – fase líquida está comprendido preferiblemente entre 10 minutos y 5 horas.

La presente invención propone un procedimiento continuo de preparación de poliamida, en particular en reactor tubular, mejorado. Pone en práctica una instalación compacta. Es flexible y fácil de realizar.

Para ello, la invención propone un procedimiento de preparación en continuo de una poliamida, que comprende al menos las siguientes etapas:

- etapa 1: policondensación en un reactor de un flujo de líquido que comprende los monómeros, a una presión P1 superior a la presión atmosférica, estando constituido el flujo de material en la salida del reactor por una fase de vapor que comprende al menos vapor de agua y por una fase... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de preparación en continuo de una poliamida, que comprende al menos las siguientes etapas:

- etapa 1: policondensación en un reactor de un flujo de líquido que comprende los monómeros, a una presión P1 superior a la presión atmosférica, estando constituido el flujo de material en la salida del reactor por de una fase de vapor que comprende al menos vapor de agua y por una fase líquida que comprende al menos el producto de policondensación;

- etapa 2: alimentación del flujo de material en un recinto, evacuación a nivel del recinto de al menos una parte de la fase de vapor y recuperación de al menos la fase líquida que comprende al menos el producto de policondensación, regulándose la presión P2 en el recinto a un valor de consigna de tal manera que es superior a la presión atmosférica y que el tiempo de permanencia de la fase líquida en el recinto es inferior a 5 minutos, preferiblemente inferior a 1 minuto;

- etapa 3: disminución de la presión de al menos la fase líquida que comprende al menos el flujo de producto de policondensación, recuperada durante la etapa 2.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa 1 se alimenta el flujo de líquido a una presión P'1 superior a la presión atmosférica, estando el flujo de material en la salida del reactor a una presión P''1 inferior a la presión de alimentación P'1 y superior a la presión atmosférica.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la etapa 2 la presión P2 en el recinto se

regula a un valor de consigna de tal manera que no hay retención de la fase líquida en el recinto. 25

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactor es un reactor tubular.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los monómeros son un ácido dicarboxílico y una diamina.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la poliamida es una poliamida 66 o una copoliamida la mayoría de cuyos motivos de repetición son motivos de poliamida 66, siendo el ácido dicarboxílico el ácido adípico y siendo la diamina la hexametilendiamina.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los monómeros son una lactama y/o un aminoácido.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la poliamida es una poliamida 6 o una copoliamida la mayoría de cuyos motivos de repetición son motivos de poliamida 6, siendo la lactama la caprolactama y/o siendo el aminoácido el ácido aminohexanoico.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de líquido que comprende los monómeros es una disolución acuosa.

45 10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de líquido comprende entre el 50% y el 100% en peso de monómeros.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo alimentado en el reactor tubular está a una presión P'1 superior a 1 MPa preferiblemente superior o igual a 1, 5 MPa.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de material en la salida del reactor tubular está a una presión P''1 superior a 0, 5 MPa preferiblemente superior o igual a 1 MPa y a una temperatura superior a 200ºC.

55 13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grado de avance de la policondensación en la salida del reactor es superior al 90% para una poliamida 66.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la fase líquida en el reactor es superior a 5 minutos.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactor tubular comprende uno o varios segmentos de diámetros diferentes cuya razón de longitud/diámetro es superior a 100, preferiblemente superior a 500.

65 16. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactor tubular comprende varios segmentos cuyo diámetro aumenta desde la entrada hacia la salida del reactor.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad superficial de la fase líquida en el reactor es superior a 0, 1 m/s.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactor se coloca en un recinto o doble envuelta que comprende un fluido caloportador.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la presión P2 en el recinto en el que se realiza la evacuación se regula a un valor de consigna de tal manera que P2 está comprendida entre 0, 5 y 10 2, 5 MPa.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el caudal de fase de vapor evacuado está sujeto a una detección de nivel de la fase líquida en el recinto en el que se realiza la evacuación, más particularmente en la parte del recinto destinada a la recuperación de la fase líquida, disminuyéndose el caudal de evacuación de la fase de vapor cuando se supera un nivel de consigna.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la evacuación se realiza en un dispositivo de tipo ciclón, que comprende una parte cilíndrica en la que se alimenta flujo de material, y una parte cónica destinada a la recuperación de la fase líquida del producto de policondensación, y un dispositivo de evacuación de la fase de vapor.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disminución de la presión de al menos la fase líquida que comprende al menos el flujo de producto de policondensación se realiza en un dispositivo tubular que comprende eventualmente varios segmentos de secciones crecientes.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo tubular de disminución de la presión se coloca en un recinto o una doble envuelta que comprende un fluido caloportador.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque el fluido caloportador se mantiene en forma de 30 vapor con ayuda de un evaporador.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grado de avance de la policondensación del flujo de producto procedente de la etapa 3 es preferiblemente superior al 90% para una poliamida 66.

26. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa 3 va seguida por una etapa de terminación de la policondensación, en fase fundida, o por una postcondensación en fase sólida.

27. Procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado porque la etapa de terminación o de postcondensación

en fase sólida va precedida por una etapa de separación de la fase de vapor comprendida en el flujo que sale de la etapa de disminución de la presión.

28. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende, entre las etapas 2 y 3, al menos una serie de etapas sucesivas de policondensación i y de evacuación j análogas respectivamente a las 45 etapas 1 y 2 a partir de la fase líquida procedente de la etapa 2, siendo las presiones en el reactor tubular de policondensación de la etapa i y en el recinto de evacuación de la etapa j superiores a la presión atmosférica, y siendo la presión P'i de entrada en el reactor tubular de policondensación de la etapa i superior a la presión P''i de salida del mismo.


 

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