Sistema de producción de poliéster que emplea recirculación de alcohol caliente a la zona de esterificación.

Un procedimiento adecuado para la producción de un poliéster, consistiendo el citado procedimientoen:

(a) someter un medio de reacción a esterificación en una zona de esterificación para producir de esta forma unprimer producto de vapor y un primer producto líquido, en el que se define una primera parte de la citada zona deesterificación dentro de un intercambiador de calor y se define una segunda parte de la citada zona de esterificacióndentro de un recipiente de desprendimiento, en el que dicho recipiente de desprendimiento presenta una formahorizontalmente alargada y posee una relación de longitud a diámetro (L:D) de menos de 10:1;

(b) someter al menos una parte del citado primer producto de vapor a una separación por destilación en una zona dedestilación para producir de esta forma un segundo producto de vapor y un segundo producto líquido;

(c) aguas arriba de dicha zona de esterificación, combinar al menos una parte del citado segundo producto líquidocon al menos una parte del citado primer producto líquido para producir de esa forma un líquido combinado, en elque la temperatura del citado segundo producto líquido cuando se combina con el citado primer producto líquido seencuentra en el intervalo comprendido entre 175 °C y 250 °C; y

(d) introducir una alimentación de esterificación que comprende al menos una parte del citado líquido combinado enla citada primera parte de la citada zona de esterificación.

Sistema de producción de poliéster que emplea recirculación de alcohol caliente a la zona de esterificación 1. Ámbito de la invención Esta invención se refiere a un sistema para producir poliésteres en fase fundida. En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema de esterificación que utiliza una corriente de recirculación de alcohol caliente.

2. Descripción de la técnica anterior

La polimerización en fase fundida puede usarse para producir una variedad de poliésteres tales como, por ejemplo, tereftalato de polietileno (PET) . El PET se usa ampliamente en envases de bebidas, comidas y otros, así como en fibras sintéticas y resinas. Los avances en la tecnología del procedimiento, unidos a una mayor demanda, han conducido a un mercado cada vez más competitivo para la producción y venta de PET. Por lo tanto, es deseable un procedimiento de alta eficacia y bajo coste para la producción de PET.

En términos generales, las instalaciones de producción de poliéster en fase fundida, incluidas aquellas usadas para preparar PET, emplean una etapa de esterificación y una etapa de policondensación. En la etapa de esterificación,

se convierten los materiales brutos poliméricos (es decir, reactantes) en monómeros y/u oligómeros de poliéster. En la etapa de policondensación, los monómeros de poliéster que salen de la etapa de esterificación se convierten en un producto polimérico que presenta la longitud de cadena final deseada.

En la mayoría de instalaciones de producción de poliéster en fase fundida, la esterificación se lleva a cabo en uno o más reactores agitados mecánicamente tales como, por ejemplo, reactores continuos de tanque agitado (CSTR) . Sin embargo, los CSTR y otros reactores agitados mecánicamente presentan una serie de desventajas que pueden dar como resultado mayores costes de capital, operativos y/o de mantenimiento para la instalación de producción de poliéster en su conjunto. Por ejemplo, los agitadores mecánicos y diversos equipos de control asociados típicamente a los CSTR son complejos, caros y pueden requerir mucho mantenimiento. Además, los CSTR convencionales emplean frecuentemente tubos de intercambio de calor internos que ocupan una parte del volumen interno del reactor. Para compensar la pérdida de volumen eficaz del reactor, los CSTR con tubos de intercambio de calor internos requieren un mayor volumen global, lo que aumenta los costes de capital. Además, los serpentines de intercambio de calor internos asociados típicamente a los CSTR pueden interferir de forma indeseable con los patrones de flujo del medio de reacción en el interior del recipiente, dando así como resultado una pérdida de conversión. Con el fin de aumentar la conversión de producto, muchas instalaciones de producción de poliéster convencionales han empleado múltiples CSTR dispuestos en serie, lo que supone un incremento adicional tanto de los costes de capital como de los operativos.

Por consiguiente, existe la necesidad de un procedimiento de poliéster de alta eficacia que minimice los costes de 40 capital, operativos y de mantenimiento, y que maximice al mismo tiempo la conversión de producto.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En una forma de realización de la presente invención, se da a conocer un procedimiento que consiste en: (a)

someter un medio de reacción a esterificación en una zona de esterificación para producir de esta forma un primer producto de vapor y un primer producto líquido; (b) someter al menos una parte del primer producto de vapor a una separación por destilación en una zona de destilación para producir de esta forma un segundo producto de vapor y un segundo producto líquido; (c) combinar al menos una parte del segundo producto líquido con al menos una parte del primer producto líquido para producir de esa forma un líquido combinado, en el que la temperatura del segundo 50 producto líquido cuando se combina con el primer producto líquido no es más de 100 °C más fría que la temperatura del segundo producto líquido cuando es extraído de la citada zona de destilación; y (d) introducir una alimentación de esterificación que comprende al menos una parte del líquido combinado en la zona de esterificación.

En otra forma de realización de la presente invención, se da a conocer un procedimiento que consiste en: (a)

someter un medio de reacción que comprende ácido tereftálico y etilenglicol a esterificación en una primera zona de esterificación, definida dentro de los tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, para producir de esta forma un primer producto líquido que presenta una conversión de al menos el 50 por ciento; (b) someter al menos una parte del primer producto líquido a esterificación adicional en una segunda zona de esterificación, definida dentro de un reactor de esterificación, para producir de esta forma un segundo producto líquido y un segundo producto de vapor, en el que el segundo producto líquido presenta una conversión más alta que el primer producto líquido, en el que el reactor de esterificación define una entrada de fluido para recibir el primer producto líquido, una salida de vapor para descargar el segundo producto de vapor, y una salida de líquido para descargar el segundo producto líquido, en el que las salidas de vapor y de líquido se encuentran separadas horizontalmente de la entrada 5 de fluido por una distancia mayor que la dimensión vertical máxima de la segunda zona de esterificación; (c) someter al menos una parte del segundo producto de vapor a una separación por destilación en una zona de destilación para producir de esta forma un tercer producto de vapor y un tercer producto líquido, en el que el tercer producto de vapor comprende al menos el 50 por ciento en moles de agua y el tercer producto líquido comprende al menos el 50 por ciento en moles de etilenglicol; (d) combinar al menos una parte del tercer producto líquido con al menos una parte del segundo producto líquido para producir de esa forma un líquido combinado, en el que la temperatura del tercer producto líquido cuando se combina con el segundo producto líquido no es más de 100 °C más fría que la temperatura del tercer producto líquido cuando es extraído de la zona de destilación; y (e) introducir al menos una parte del líquido combinado en la primera zona de esterificación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se describen con detalle a continuación ciertas formas de realización de la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:

FIG. 1 es una representación esquemática de un sistema de esterificación configurado de acuerdo con una forma de realización de la presente invención y adecuado para su uso en una instalación de producción de poliéster en fase fundida.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención puede emplearse en instalaciones de producción de poliéster en fase fundida capaces de producir una variedad de poliésteres a partir de una variedad de materiales de partida. Según se usa en la presente memoria, el término «poliéster» incluye también derivados de poliéster tales como, por ejemplo, polieterésteres, poliesteramidas y polieteresteramidas. Los ejemplos de poliésteres en fase fundida que pueden producirse de acuerdo con la presente invención incluyen, entre otros, homopolímeros y copolímeros de tereftalato de polietileno (PET) , PETG (PET modificado con comonómero de 1, 4-ciclohexanodimetanol (CHDM) ) , poliésteres totalmente aromáticos o cristalinos líquidos, poliésteres biodegradables tales como aquellos que comprenden butanodiol, residuos de ácido tereftálico y ácido adípico, homopolímeros y copolímeros de poli (tereftalato de ciclohexanodimetileno) , y homopolímeros y copolímeros de CHDM y ácido ciclohexanodicarboxílico o ciclohexanodicarboxilato de dimetilo.

En una forma de realización de la presente invención, se someten materiales de partida de poliéster que comprenden al menos un alcohol y al menos un ácido a esterificación en una etapa inicial del procedimiento. El material de partida ácido puede ser un ácido dicarboxílico tal que el producto de poliéster final comprenda al menos 40 un residuo de ácido dicarboxílico que presente en el intervalo de entre 4 y 15 o de entre 8 y 12 átomos de carbono. Los ejemplos de ácidos dicarboxílicos adecuados para uso en la presente invención pueden incluir, entre otros, ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2, 6-dicarboxílico, ácido ciclohexanodicarboxílico, ácido ciclohexanodiacético, ácido difenil-4, 4’-dicarboxílico, ácido difenil-3, 4’-dicarboxílico, ácido 2, 2-dimetil-1, 3propanodioldicarboxílico, ácido succínico, ácido glutámico,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento adecuado para la producción de un poliéster, consistiendo el citado procedimiento en: 5

(a) someter un medio de reacción a esterificación en una zona de esterificación para producir de esta forma un primer producto de vapor y un primer producto líquido, en el que se define una primera parte de la citada zona de esterificación dentro de un intercambiador de calor y se define una segunda parte de la citada zona de esterificación dentro de un recipiente de desprendimiento, en el que dicho recipiente de desprendimiento presenta una forma horizontalmente alargada y posee una relación de longitud a diámetro (L:D) de menos de 10:1;

(b) someter al menos una parte del citado primer producto de vapor a una separación por destilación en una zona de destilación para producir de esta forma un segundo producto de vapor y un segundo producto líquido;

(c) aguas arriba de dicha zona de esterificación, combinar al menos una parte del citado segundo producto líquido con al menos una parte del citado primer producto líquido para producir de esa forma un líquido combinado, en el que la temperatura del citado segundo producto líquido cuando se combina con el citado primer producto líquido se encuentra en el intervalo comprendido entre 175 °C y 250 °C; y

(d) introducir una alimentación de esterificación que comprende al menos una parte del citado líquido combinado en la citada primera parte de la citada zona de esterificación.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la temperatura del citado segundo producto líquido cuando se combina con el citado primer producto líquido no es más de 50 °C más fría que la 25 temperatura del citado segundo producto líquido cuando es extraído de la citada zona de destilación.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el citado segundo producto líquido comprende un alcohol.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el citado primer producto líquido presenta una conversión de al menos el 80 por ciento.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el citado primer producto líquido comprende un producto de éster producido mediante la citada esterificación, que comprende además la separación de una parte del producto del citado producto de éster desde una parte recirculada del citado producto de éster, en el que la citada alimentación de esterificación comprende al menos una parte de la citada parte recirculada del citado producto de éster.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además la adición de un ácido a una corriente líquida que comprende al menos una parte de la citada parte recirculada del citado producto de éster, en el que la citada alimentación de esterificación comprende al menos una parte del citado ácido tereftálico.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el citado ácido se añade a la citada corriente líquida como un sólido. 45

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el citado ácido no se presenta en forma de una suspensión densa o pasta cuando se añade a la citada corriente líquida.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además la reducción de la

presión de la citada corriente y la introducción del citado ácido en la citada corriente líquida en un lugar de presión reducida.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el citado ácido se introduce en la citada corriente líquida usando un eductor. 55

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el citado segundo producto líquido comprende un etilenglicol recirculado, que comprende además la adición adicional de etilenglicol reciente a la citada parte de recirculación del citado producto de éster, en el que la citada alimentación de esterificación comprende el citado alcohol recirculado y el citado alcohol reciente.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el citado medio de reacción fluye a través de los tubos del interior del intercambiador de calor y sale de los mismos con una conversión de al menos el 50 por ciento.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el citado intercambiador de calor es un intercambiador de calor de carcasa y tubos, en el que el citado recipiente de desprendimiento presenta una relación L:D comprendida en el intervalo de entre 1, 5:1 y 6:1, en el que la citada esterificación tiene lugar tanto en el citado intercambiador de calor como en el citado recipiente de desprendimiento, en el que el citado medio de reacción que sale del citado intercambiador de calor presenta una conversión de al menos el 50 por ciento, en el que la conversión del citado primer producto líquido que sale del citado recipiente de desprendimiento es al menos 2 puntos porcentuales mayor que la conversión del citado medio de reacción que sale del citado intercambiador de calor.

14. Un procedimiento adecuado para la producción de un poliéster, consistiendo el citado procedimiento en:

(a) someter un medio de reacción que comprende ácido tereftálico y etilenglicol a esterificación en una primera zona de esterificación, definida dentro de los tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, para producir de 20 esta forma un primer producto líquido que presenta una conversión de al menos el 50 por ciento;

(b) someter al menos una parte del citado primer producto líquido a esterificación adicional en una segunda zona de esterificación, definida dentro de un reactor de esterificación, para producir de esta forma un segundo producto líquido y un segundo producto de vapor, en el que el citado segundo producto líquido presenta una conversión más alta que el citado primer producto líquido, en el que el citado reactor de esterificación define una entrada de fluido para recibir el citado primer producto líquido, una salida de vapor para descargar el citado segundo producto de vapor, y una salida de líquido para descargar el citado segundo producto líquido, en el que la citada salida de vapor se encuentra separada horizontalmente de la citada entrada de fluido por una distancia mayor que la dimensión vertical máxima (D) del citado reactor de esterificación, en el que la relación de la longitud (L) a la dimensión vertical máxima (D) del citado reactor de esterificación es inferior a 10:1,

(c) someter al menos una parte del citado segundo producto de vapor a una separación por destilación en una zona de destilación para producir de esta forma un tercer producto de vapor y un tercer producto líquido, en el que el citado tercer producto de vapor comprende al menos el 50 por ciento en moles de agua y el citado tercer producto líquido comprende al menos el 50 por ciento en moles de etilenglicol;

(d) aguas arriba de dicha primera zona de esterificación, combinar al menos una parte del citado tercer producto líquido con al menos una parte del citado segundo producto líquido para producir de esa forma un líquido combinado, en el que la temperatura del citado tercer producto líquido cuando se combina con el citado segundo producto líquido se encuentra en el intervalo comprendido entre 190 °C y 230 °C; y

(e) introducir al menos una parte del citado líquido combinado en la citada primera zona de esterificación.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende además la separación de una parte recuperada del citado segundo producto líquido de una parte recirculada del citado segundo producto líquido, en el que la citada combinación de la etapa (d) incluye la combinación de al menos una parte del citado tercer producto líquido con la citada parte recirculada del citado segundo producto líquido para producir de esta forma el citado líquido combinado.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende además la adición de las citadas partículas sólidas de ácido tereftálico al citado líquido combinado a través de un eductor, en el que la citada parte recirculada del citado líquido combinado contribuye a la disolución de la citadas partículas sólidas de ácido tereftálico.

17. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 14, que comprende además, opcionalmente, la agitación del citado medio de reacción en la citada primera zona de esterificación, en el que se proporciona menos del 50 por ciento de la agitación total en la citada primera zona de esterificación por agitación mecánica.

18. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 14, en el que la citada zona de destilación comprende solamente una columna de destilación.