Procedimiento de fabricación de una solución de sales de diácidos/diaminas.

Procedimiento de fabricación de solución acuosa de sal de diaminas y diácidos que se obtiene mediante la mezclade un diácido y de una diamina,

con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que secaracteriza porque consiste en:

- producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diaminacomprendida entre 1,5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 %en peso, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de soluciónacuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1,5 y 5, o bien agua representando al menosun 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido,con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujode alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controladospara tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura deebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1,1, la cantidad deácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario paraproducir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos,un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal;

- transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con uncondensador;

- alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diaminacomprendida entre 0,9 y 1,1, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura deebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entrela diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario paraobtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.

Procedimiento de fabricación de una solución de sales de diácidos/diaminas La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una solución de una sal de diamina y de diácido para la fabricación de poliamida.

De manera más particular, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una solución concentrada de sal de adipato de hexametilendiamonio, también denominada sal de Nylon, que se utiliza como materia prima para la fabricación de poliamida, de manera más precisa de PA66.

Para obtener unas poliamidas de monómeros diácidos y diaminas con un alto peso molecular, se utiliza por lo general una solución acuosa de una sal formada mediante la reacción entre una molécula de diamina y una molécula de diácido. Esta solución se calienta para evaporar el agua en un primer momento y a continuación para desencadenar la polimerización por policondensación, para obtener unas cadenas macromoleculares que comprenden unas funciones amidas.

La solución de sal contiene, por lo general, unas cantidades estequiométricas de diácidos y diaminas. El porcentaje en peso de sal de Nylon está, por lo general, comprendido entre un 50 % y un 65 %. Esta solución se almacena por lo general antes de transportarla en caso preciso, y a continuación se introduce en las instalaciones de polimerización.

La concentración máxima de sal de Nylon admisible para evitar los problemas de precipitación es del orden de un 70 % en peso a presión atmosférica. Más allá de esta concentración, es necesario calentar la solución a unas temperaturas comprendidas entre 110 y 160 ºC, a una presión superior a la presión atmosférica, para evitar cualquier precipitación. Estos valores de temperatura y de presión son difícilmente compatibles con el almacenamiento y el transporte.

Se han propuesto varios procedimientos de fabricación de solución de sal de Nylon. Estos procedimientos consisten de manera general en añadir el ácido adípico en la hexametilendiamina y agua evacuando el calor producido por la reacción de neutralización.

De este modo, la patente US 4 233 234 describe un procedimiento de fabricación de un adipato de hexametilendiamonio que comprende un reactor mezclador y una circulación de la solución en una zona de mezcla, y a continuación en un refrigerador para evacuar las calorías que genera la reacción entre el diácido y la diamina.

La patente US 4 442 260 describe un procedimiento que consiste en producir una solución acuosa que contiene entre un 31 y un 40 % de agua, entre un 73, 5 y un 77, 5 % de ácido adípico y entre un 22, 5 y un 26, 5 % de hexametilendiamina, y a continuación en evaporar una gran parte del agua para obtener un porcentaje en peso de sal no estequiométrico entre un 89 y un 96 %, y añadir hexametilendiamina para obtener una relación estequiométrica diácido/diamina igual a 1.

Estos diferentes procedimientos de fabricación precisan, por un parte, el aporte de calorías en particular para disolver el ácido adípico y, por otra parte, la evacuación de las calorías que genera la reacción entre la amina y el ácido, y también evaporar agua.

Uno de los objetivos de la presente invención es proponer un procedimiento de preparación de una solución concentrada de sal de Nylon o de sal de diácido y de diamina, utilizando el mínimo de intercambio de energía con el exterior, es decir, minimizando el aporte y la evacuación de calorías.

Para ello, la invención propone un procedimiento de fabricación de solución acuosa de sales de diaminas y de diácidos que se obtienen mediante la mezcla de un diácido y de una diamina, con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que se caracteriza porque consiste en:

- Producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1, 5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 % en peso, de manera preferente entre un 45 y un 65 %, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1, 5 y 5, o bien agua representando al menos un 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido, con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujo de alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controlados para tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura de ebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1, 1, la cantidad de ácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario para producir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos, un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal.

-Transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con un condensador.

- Alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diamina comprendida entre 0, 9 y 1, 1, de preferencia entre 1, 0 y 1, 05, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entre la diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario para obtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.

Por especies disueltas, hay que entender el conjunto de las especies diácidas y diaminas presentes en el medio en forma libre o de sal o de otra forma.

Por temperatura de ebullición hay que entender la temperatura de ebullición de la solución contenida en un reactor a la presión de trabajo o de funcionamiento del procedimiento.

Como diaminas adecuadas para la invención se pueden citar la hexametilendiamina (HMD) como el monómero preferente y más utilizado, y también la heptametilendiamina, la tetrametilendiamina, la octametilendiamina, la nonametilendiamina, la decametilendiamina, la metil-2 pentametilendiamina, la undecametilendiamina, la docecametilendiamina, la xililendiamina, la isoforona diamina. Se puede utilizar una mezcla de varios monómeros diaminas.

En el procedimiento de la invención, la diamina se suministra en forma pura o, de preferencia, en forma de solución acuosa concentrada. Para la HMD se utiliza de manera preferente una solución que comprende al menos un 50 % en peso de diamina, de preferencia al menos un 85 % y de manera aun más ventajosa alrededor de un 90 % en peso. No obstante, el flujo que comprende la diamina puede contener otros compuestos sin por ello salirse del marco de la invención.

Como diácidos adecuados para la invención, se pueden citar los ácidos subérico, sebácico, dodecanedióico, isoftálico, tereftálico, azelaico, pimélico, naftaleno dicarboxílico, por ejemplo. Se puede utilizar una mezcla de varios monómeros diácidos. El ácido adípico es el monómero preferente y el más utilizado. Se utiliza en forma de polvo. No obstante, también se puede suministrar dentro del reactor en forma de solución acuosa o de suspensión.

Como para el flujo que comprende la diamina, el flujo que comprende el diácido puede contener otros compuestos, o disolventes, sin por ello salirse del marco de la invención.

Además, los flujos de productos suministrados en el primer reactor pueden ser, de preferencia, distintos. No obstante, la diamina se puede añadir con agua y una parte del diácido. Del mismo modo, el diácido se suministra, de preferencia, en forma de polvo. No obstante, se puede suministrar en forma de solución o dispersión acuosa o en forma disuelta, por ejemplo, en una solución acuosa de sal de diamina/diácido, sin salirse por ello del marco de la invención.

El procedimiento de la invención se realiza de manera ventajosa manteniendo los diferentes reactores, de manera más particular el segundo y el tercer reactores que se describen a continuación, en atmósfera exenta de oxígeno, como por ejemplo, en una atmósfera constituida por nitrógeno, gases raros, vapor de agua o una mezcla de estos.

En un modo de realización preferente, la atmósfera exenta de oxígeno se obtiene o bien mediante el suministro de modo continuo de un flujo de nitrógeno, o bien mediante el mantenimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de solución acuosa de sal de diaminas y diácidos que se obtiene mediante la mezcla de un diácido y de una diamina, con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que se caracteriza porque consiste en:

- producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1, 5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 % en peso, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1, 5 y 5, o bien agua representando al menos un 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido, con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujo de alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controlados para tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura de ebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1, 1, la cantidad de ácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario para producir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos, un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal;

- transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con un condensador;

- alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diamina comprendida entre 0, 9 y 1, 1, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entre la diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario para obtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque la concentración de especies disueltas en el primer reactor está comprendida entre un 45 y un 65 % en peso.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque la relación molar diácido/diamina en el segundo reactor está comprendida entre 1, 00 y 1, 05.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 3, que se caracteriza porque la solución que se obtiene en el primer reactor se transfiere a un tercer reactor que se mantiene, de preferencia, en ausencia de oxígeno, provisto de un condensador, en el que se añaden un flujo que comprende diamina y/o un flujo que comprende diácido, y eventualmente un flujo de agua para ajustar la relación molar diácido/diamina entre 0, 99 y 1, 01 y ajustar el porcentaje en peso de sal.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 4, que se caracteriza porque al menos el segundo y el tercer reactores se mantienen en atmósfera exenta de oxígeno.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al menos el segundo y el tercer reactores se encuentran en una atmósfera exenta de oxígeno constituida por nitrógeno, un gas raro, vapor de agua o una mezcla de estos.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque este funciona de modo discontinuo.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que se caracteriza porque la solución acuosa que forma el pie de solución acuosa representa al menos un 5 % en volumen de la cantidad deseada de solución que se produce en el reactor al final de la primera etapa.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que se caracteriza porque la solución acuosa que forma el pie de solución acuosa representa entre un 5 % y un 40 % en peso, de preferencia entre un 10 % y un 35 % en peso, de la cantidad deseada de solución que se produce en el reactor al final de la primera etapa.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la temperatura en el segundo reactor es igual, como máximo, a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento, el condensador generando un reflujo de agua condensada.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la temperatura en el tercer reactor es igual, como máximo, a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento, el condensador generando un reflujo de agua condensada.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el flujo que comprende diamina que se suministra en el primer reactor es una solución acuosa de diamina.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que se caracteriza porque la concentración de diamina en la ya mencionada solución acuosa es al menos del 50 % y, de preferencia, al menos del 85 % en peso.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 6, que se caracteriza porque el procedimiento funciona de modo continuo.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que se caracteriza porque el flujo que comprende diamina que se suministra en el primer reactor está constituido al menos de forma parcial por la solución concentrada de sal producida mediante el procedimiento.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, que se caracteriza porque el segundo reactor comprende un bucle externo de circulación que comprende al menos un mezclador estático.

17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, que se caracteriza porque la alimentación del flujo que comprende diamina en el segundo reactor está situado aguas arriba del mezclador estático.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, que se caracteriza porque la alimentación del flujo de solución de sal que proviene del primer reactor está situada aguas arriba de la alimentación de diamina.

19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, que se caracteriza porque una medición del pH de la solución está presente aguas abajo del mezclador estático y porque la estequiometria se ajusta mediante la alimentación de un flujo de diamina y/o de diácido, aguas abajo del punto de medición del pH y en función de esta medición.

20. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la diamina es la hexametilendiamina y el diácido es el ácido adípico.