Intercambiador de calor de haz tubular y procedimiento para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica.

Intercambiador de calor de haz tubular para la separación de sustancias volátiles de una disolución poliméricamediante desgasificación,

que comprende en un espacio revestido atravesado por un portador de calor fluido un hazde tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical, donde los tubos están fijadosrespectivamente con su extremo superior en una base de tubo superior y con su extremo inferior en una base detubo inferior y se atraviesan por la disolución polimérica que va a desgasificarse en dirección de la fuerza de lagravedad, caracterizado por que en el lado superior de la base de tubo superior está colocada una tela de alambrede varias capas, cuya capa de malla más fina presenta un ancho de malla de 50 μm a 1000 μm.

Intercambiador de calor de haz tubular y procedimiento para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica La invención se refiere a un intercambiador de calor de haz tubular para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación, que comprende en un espacio revestido atravesado por un portador de calor fluido un haz de tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical, donde los tubos están fijados respectivamente con su extremo superior en una base de tubo superior y con su extremo inferior en una base de tubo inferior y se atraviesan por la disolución polimérica que va a desgasificarse en dirección de la gravedad. Adicionalmente, la invención se refiere a procedimientos para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación en un intercambiador de calor de haz tubular así como al uso del intercambiador de calor de haz tubular en cuestión.

Los polímeros termoplásticos, tales como poliestireno (PS) , PS modificado de manera resistente a impactos (HIPS)

o copolímeros de estireno-acrilonitrilo (SAN) se preparan con frecuencia según el procedimiento de polimerización en disolución. Para obtener la parte reciclable polimérica, una etapa de procedimiento esencial consiste en la separación de sustancias volátiles de la disolución polimérica obtenida tras la polimerización, en particular de proporciones monoméricas que no han reaccionado, productos de reacción de bajo peso molecular (oligómeros) , productos de descomposición, coadyuvantes y sobre todo disolventes.

El aislamiento de las sustancias volátiles de las disoluciones poliméricas se realiza con frecuencia mediante desgasificación, donde se transfieren las sustancias volátiles mediante aporte de calor y eventualmente reducción de la presión al estado gaseoso y en éste se separan de los polímeros fundidos.

Para la realización con equipo técnico de la desgasificación se conoce una multiplicidad de variantes de procedimiento, donde en particular en el intervalo de baja viscosidad y viscosidad media de disoluciones poliméricas que van a desgasificarse ha dado buen resultado especialmente la desgasificación en intercambiadores de calor de haz tubular. En este caso se trata de aparatos que son relativamente poco propensos a fallar, sin partes movidas mecánicamente.

Los intercambiadores de calor de haz tubular que pueden usarse para la desgasificación están constituidos, tal como también aparatos de haz tubular convencionales, por un haz de tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical (es decir dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera paralela a la dirección de la fuerza de la gravedad) que están fijados en los dos extremos respectivamente a una base de tubo. La disolución polimérica se alimenta a los tubos y se desgasifica en éstos; por el espacio revestido entre los tubos se conduce un portador de calor que calienta la disolución o masa fundida polimérica así como los productos de desgasificación de la disolución polimérica. En particular en caso de aparatos grandes, con una multiplicidad de tubos, es necesario para obtener una calidad del producto uniforme que se distribuya la disolución polimérica que va a desgasificarse en todos los tubos de manera uniforme.

El documento WO-A 02/00740, que divulga el preámbulo de la reivindicación 1, describe un intercambiador de calor de haz tubular para la desgasificación de disoluciones poliméricas en una primera etapa de desgasificación, donde para la distribución uniforme del flujo de sustancias que entra en el haz tubular puede preverse en los tubos 45 individuales una placa distribuidora (placa perforada) que provoca una pérdida de presión elevada en el espacio delante de los tubos. El procedimiento debe hacerse funcionar en particular de modo que dentro de los tubos no estén previstos obturadores o estrechamientos, y de manera que por consiguiente sea baja la pérdida de presión del flujo en los tubos. Según el procedimiento del documento WO-A 02/00740 se conecta posteriormente al intercambiador de calor de haz tubular en una segunda etapa de desgasificación un desgasificador continuo que provoca una separación aún más extensa de las sustancias volátiles.

En los documentos WO-A 07/54504 y WO-A 07/42529 se describen intercambiadores de calor de haz tubular para la desgasificación de disoluciones poliméricas, que entre otras cosas para la generación de una reducción de la presión, preferentemente repentina, entre la entrada del tubo y la zona de desgasificación en el interior del tubo 55 presentan elementos encastrados dentro de los tubos.

Con el uso de intercambiadores de calor de haz tubular conocidos y los procedimientos mencionados para la desgasificación de disoluciones poliméricas se produce de vez en cuando la formación de deposiciones y/o obstrucciones en el sitio de entrada de la disolución polimérica que va a desgasificarse en los tubos individuales del intercambiador de calor de haz tubular. Debido a ello se requiere en intervalos de tiempo regulares una limpieza de partes del intercambiador de calor de haz tubular o incluso el intercambio de tubos individuales y/o eventualmente de boquillas de entrada tubulares existentes. El resultado son tiempos de inactividad de varios días con pérdidas de producción y costes correspondientemente altos. Adicionalmente pueden separarse estas deposiciones y descargarse con el flujo de producto, pudiendo obstruir éstas los estrechamientos en la vía de transporte del flujo de 65 producto y/o pudiendo permanecer en el polímero y contaminar éste.

Por tanto, el objetivo de la presente invención era encontrar intercambiadores de calor de haz tubular y procedimientos para la desgasificación de disoluciones poliméricas que en comparación con los dispositivos y procedimientos conocidos estén sujetos menos frecuentemente a paradas necesarias para la limpieza o el mantenimiento y que minimicen la proporción de contaminaciones visibles en el polímero.

De acuerdo con esto se encontraron los intercambiadores de calor de haz tubular mencionados anteriormente para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación, donde es esencial de la invención que en el lado superior de la base de tubo superior esté colocada una tela de alambre de varias capas (es decir al menos dos capas) , cuya capa de malla más fina presenta un ancho de malla de 50 !m a 1000 !m.

Los intercambiadores de calor de haz tubular, procedimientos y usos de acuerdo con la invención permiten desgasificar disoluciones poliméricas con paradas para la limpieza o el mantenimiento menos frecuentes que lo que es posible con dispositivos y procedimientos conocidos y permiten preparar polímeros que presentan claramente menos impurezas visibles.

A continuación se describen los intercambiadores de calor de haz tubular, procedimientos y usos de acuerdo con la invención.

El experto conoce intercambiadores de calor de haz tubular para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación, que comprenden en un espacio revestido atravesado por un portador de calor fluido un haz de tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical, donde los tubos están fijados respectivamente con su extremo superior en una base de tubo superior y con su extremo inferior en una base de tubo inferior y se atraviesan por la disolución polimérica que va a desgasificarse en dirección de la fuerza de la gravedad, y se describen en la bibliografía (véanse por ejemplo los documentos WO-A

02/00740, WO-A 07/54504 y WO-A 07/42529) .

El intercambiador de calor de haz tubular de acuerdo con la invención se diseña preferentemente de manera que el coeficiente de transferencia de calor en el lado del portador de calor ascienda a entre 500 y 2.000 W/m2/K, preferentemente de 800 a 1.200 W/m2/K.

El intercambiador de calor de haz tubular comprende preferentemente de 100 a 10000, preferentemente de 450 a 3500 tubos, de manera especialmente preferente de 1500 as 1700 tubos. La longitud de los tubos del intercambiador de calor de haz tubular se encuentra habitualmente en el intervalo entre 0, 3 y 10 m, preferentemente entre 0, 5 y 6 m, más preferentemente entre 1, 0 y 3 m. Los tubos presentan preferentemente diámetros internos entre 5 y 30 mm,

preferentemente entre 8 y 25 mm, más preferentemente entre 10 y 18 mm.

Para la distribución de la disolución polimérica en los tubos individuales del intercambiador de calor de haz tubular pueden colocarse una placa perforada o una base distribuidora en una... [Seguir leyendo]

1. Intercambiador de calor de haz tubular para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación, que comprende en un espacio revestido atravesado por un portador de calor fluido un haz

de tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical, donde los tubos están fijados respectivamente con su extremo superior en una base de tubo superior y con su extremo inferior en una base de tubo inferior y se atraviesan por la disolución polimérica que va a desgasificarse en dirección de la fuerza de la gravedad, caracterizado por que en el lado superior de la base de tubo superior está colocada una tela de alambre de varias capas, cuya capa de malla más fina presenta un ancho de malla de 50 !m a 1000 !m.

2. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 1, caracterizado por que la tela de alambre de varias capas comprende una capa de soporte con un ancho de malla de 1 mm bis 15 mm y una o varias capas adicionales, de las cuales la capa de malla más fina presenta un ancho de malla de 50 !m a 1000 !m.

3. Intercambiador de calor de haz tubular según las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la capa de malla más fina de la tela de alambre de varias capas se encuentra opuesta a la base de tubo superior.

4. Intercambiador de calor de haz tubular según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los tubos están dotados de boquillas de entrada y/o elementos encastrados para la reducción de la sección transversal de paso libre 20 de los tubos.

5. Intercambiador de calor de haz tubular según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que entre la base de tubo superior y la tela de alambre de varias capas está colocada una placa perforada o una base distribuidora.

6. Procedimiento para la separación de sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación en un intercambiador de calor de haz tubular, donde el intercambiador de calor de haz tubular comprende en un espacio revestido atravesado por un portador de calor fluido un haz de tubos dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro y de manera vertical, y donde los tubos están fijados respectivamente con su extremo superior en una base de tubo superior y con su extremo inferior en una base de tubo inferior y se atraviesan por la disolución

polimérica que va a desgasificarse en dirección de la fuerza de la gravedad, y donde mediante la reducción de la presión y el aporte de calor dentro de los tubos se realiza la desgasificación de la disolución polimérica, caracterizado por que se usa un intercambiador de calor de haz tubular de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que tras la desgasificación de la disolución polimérica en el intercambiador de calor de haz tubular se realiza otra etapa de desgasificación para la separación de sustancias volátiles que quedan aún de la disolución polimérica en un desgasificador continuo.

8. Uso del intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 5 para la separación de 40 sustancias volátiles de una disolución polimérica mediante desgasificación.