Composición retardante.

Una composición retardante para la prevención de reacciones no deseadas de polimerización durante la producción y procesamiento de compuestos etilénicamente insaturados y dicha composición comprende:

(a) al menos un compuesto de quinona de la estructura (i):**Fórmula**

y

(b) al menos una hidroxilamina de la estructura (ii):**Fórmula**

en donde:

R1 y R3 son cada uno seleccionados del grupo que consiste de hidrocarburos de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 o C8 saturados o insaturados de cadena lineal o ramificada y fenilo o bencilo opcionalmente sustituidos, y en donde R2 y R4 son H;

R5 a R6 son cada uno seleccionados del grupo que consiste de hidrocarburos de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 o C8 saturados o insaturados de cadena lineal o ramificada o hidrocarburos de hidroxilo y anillos de hidrocarburos de C5, C6 o C7 saturados o insaturados los cuales pueden ser opcionalmente sustituidos, y arilalquilos los cuales pueden ser opcionalmente sustituidos en la porción arilo y en donde la porción alquilo comprende hidrocarburos de C1, C2, C3 o C4 de cadena lineal o ramificada, y en donde la porción arilo comprende uno o más anillos los cuales son opcionalmente sustituidos y en el caso de más de un anillo estos pueden incluir anillos fusionados.

Composición retardante Campo de la invención

La presente invención se relaciona con la producción y el procesamiento de monómeros etilénicamente insaturados. Más específicamente, se proporciona una composición y un método que es útil para el retardado de las reacciones no deseadas de polimerización durante la producción y el procesamiento de dichos monómeros.

Antecedentes de la invención

Durante la producción industrial de monómeros vinil aromáticos o de otros monómeros etilénicamente insaturados normalmente hay un requisito para las operaciones de procesamiento de alta temperatura, tales como la purificación por destilación fraccionada, y la realización de dichas operaciones a temperaturas elevadas pueden causar a menudo la polimerización térmica no deseada del monómero. El polímero así formado es un problema económico, y también puede dar lugar a problemas de seguridad y eficiencia de los procesos los cuales afectan negativamente a la operación de procesamiento del monómero.

La pérdida económica se produce porque el rendimiento del monómero valioso se reduce debido a la polimerización del monómero para formar un polímero el cual se valora simplemente, en el mejor de los casos, sobre su contenido calorífico como combustible, mientras que los problemas de eficiencia y de seguridad de los procesos se asocian con las tendencias del polímero a ensuciar las superficies tales como superficies de transferencia de calor, y causar obstrucciones del flujo a través del equipo o aumentar la viscosidad de las corrientes del proceso, de modo que el aceite de flujo o el monómero valioso tiene que ser adicionado con el fin de reducir la viscosidad y permitir así la corriente de proceso a ser movido fácilmente por gravedad, o por flujo forzado tal como por bombeo.

Con el fin de controlar tal polimerización no deseada es práctica común emplear una composición anti-polimerizante en el flujo del proceso. Estas composiciones anti-polimerizante esencialmente caen en una de dos categorías, a saber, los inhibidores y retardantes.

Los inhibidores son efectivos en evitar la formación del polímero, pero estos se consumen sustancial mente en este proceso. Este consumo puede causar problemas en situaciones en donde el inhibidor no se puede reponer, por ejemplo debido a un fallo de la bomba de alimentación. Como consecuencia de que el inhibidor se consume hay una pérdida de los medios de control de la polimerización y, por lo tanto, puede ocurrir una rápida polimerización.

Los retardantes, por otro lado, pueden ser menos efectivos que los inhibidores en limitar la cantidad de polimerización, pero tienen la ventaja de que no se consumen sustancialmente en las condiciones de su uso. Los retardantes son, por lo tanto, más fiables, ya que son de acción más prolongada y proporcionan cierta seguridad en las situaciones en donde surjan circunstancias imprevistas.

La técnica anterior describe vahas composiciones diferentes para el uso en el control de la extensión de la polimerización no deseada de monómeros etilénicamente insaturados. Sin embargo, muy pocas de las composiciones de la técnica anterior poseen las características deseables de un retardante de polimerización y los que no muestran tales características también se asocian con otras propiedades desventajosas.

Así, por ejemplo, el documento DD-A-2342 enseña el uso de composiciones que contienen fenoles, mientras que el documento US-A-4654451 trata sobre los compuestos nitrosofenólicos. Los compuestos de fenilendiamina se describen en el documento US-A-4774374, mientras que documentoUS-A-4252615 y el documento US-A-486147 se relacionan con el uso de nitrofenoles. El documento SU-A-81978 yEP-A-55754describen el uso de metidos de quinina para este propósito, y los compuestos de nitroxilo son el objeto de JP-A-1165534, GB-A-1127127 y CS-B-26755. Además, el uso de quinonas se considera en el documento JP-A-585964, el cual describe el empleo de p-benzoquinona como retardante, mientras queJP-A-6323539 enseña métodos los cuales se basan en la incorporación de quinonas alquiladas, naftaquinonas y antraquinonas para el control de la polimerización no deseada.

Sin embargo, ninguna de estas composiciones de la técnica anterior cumple todos los requisitos de eficacia y facilidad de uso que son los atributos deseados de una composición exitosa para el control del grado de polimerización de monómeros etilénicamente insaturados durante su producción y procesamiento. En consecuencia, varios intentos posteriores han sido desarrollados por otros colaboradores para mejorar estos aspectos por medio de composiciones las cuales contienen al menos dos de estas sustancias conocidas. Así, por ejemplo, los procesos se describen en US-A-4929778 los cuales

requieren el uso de una combinación de fenilendiaminas y fenoles esféricamente impedidos, mientras que las mezclas de nitrofenoles y hldroxilaminas se consideran enEP-A-24297, nitrofenoles y compuestos de nitroxilo se consideran en US-A- 525476, quinonas y compuestos de nitroxilo en US-A-22/37958, quinonas e hidroxilaminas en WO-A-96/41783, y CN- A-1962582 enseña una mezcla de una quinona con un nitrofenol y un nitrito.

Sin embargo, a pesar de estos esfuerzos, incluso estas composiciones más sofisticadas no proporcionan todas las características deseadas de una exitosa composición retardante de la polimerización para su uso en el control de la cantidad de polimerización no deseada en las condiciones del proceso en las cuales típicamente se encuentran, y sigue existiendo una necesidad de una composición retardante mejorada de la polimerización, más particularmente para su uso en el control de la cantidad de polimerización que se produce durante la producción y el procesamiento de monómeros etilénicamente insaturados.

Las características deseadas de una composición de este tipo incluyen un bajo potencial de daño a los humanos, así como una alta eficacia del control de la cantidad de polimerización bajo las condiciones del proceso. Las condiciones que prevalecen durante el procesamiento industrial de monómeros etilénicamente insaturados pueden implicar el uso de temperaturas elevadas, por ejemplo hasta aproximadamente 14 "C, durante períodos prolongados, por eje mplo, dos horas o más, y con bajo o muy bajo niveles de oxígeno.

Además, debido a la compleja naturaleza de tales plantas de procesamiento, pueden ocurrir, de vez en cuando, condiciones de funcionamiento no estándar de temperatura, tiempo de permanencia y el contenido de oxígeno, lo que resulta en una dependencia mayor que la normal sobre la composición de control de polimerización. Las condiciones no estándar también pueden implicar una interrupción en el flujo de la composición de control de polimerización en la corriente de proceso del monómero etilénicamente insaturado, lo cual puede ocurrir, por ejemplo, debido a que una columna de destilación necesita ser ejecutada bajo reflujo total durante un período de tiempo. En tal caso, es un requisito de la composición de control de polimerización que su eficacia no debe agotarse rápidamente, sino que debe continuar para dar el control sobre toda la duración del período de las condiciones de funcionamiento no estándar. Tales propiedades de control de la polimerización de larga duración pueden ser proporcionadas por una composición retardante, mientras que los inhibidores no tienen tal longevidad de la eficacia y se puede encontrar que son no efectivas demasiado rápido para ser útiles

Se ha establecido que las composiciones retardantes de polimerización de la técnica anterior que contiene fenoles tales como metllplrocatecol, cresoles o xilenoles, o aquellos que contienen compuestos de fenilendiamina tales como N-isopropil- N'-fenil-p-fenilendiamina, son relativamente no efectivas en el control de la cantidad de polimerización de compuestos etilénicamente insaturados cuando hay bajo o muy bajo contenido de oxígeno que prevalece durante el procesamiento de monómeros etilénicamente ¡nsaturados. La consecuencia de esta baja eficacia es una pérdida económica inaceptable del monómero vlnll aromático debido a la polimerización no deseada. Además, mientras que los compuestos de nitroxilo, tales como 4-amlno-2,2,6,6-tetra-metllp¡per¡d¡na N-oxilo ( amino-tempo) y 4-h¡drox¡-2,2,6,6-tetra-met¡l piperidina N-oxilo (tempo hldroxl) se sabe que son componentes muy eficaces de composiciones para controlar la cantidad de polimerización no deseada de monómeros etilénicamente insaturados a temperaturas bajas e intermedias (por ejemplo, hasta aproximadamente 1 "C), su eficacia disminuye con el aumento de temperatura, tal que, por encima de aproximadamente 12 "C, dejan de controlar la cantidad de polimerización y se limitan... [Seguir leyendo]

1. Una composición retardante para la prevención de reacciones no deseadas de polimerización durante la producción y procesamiento de compuestos etilénicamente insaturados y dicha composición comprende:

(a) al menos un compuesto de quinona de la estructura (i):

y

(b)

al menos una hidroxilamina de la estructura (ii):

en donde:

R1 y R3 son cada uno seleccionados del grupo que consiste de hidrocarburos de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 o C8 saturados o insaturados de cadena lineal o ramificada y fenilo o bencilo opcionalmente sustituidos, y en donde R2 y R4 son H;

R5 a R6 son cada uno seleccionados del grupo que consiste de hidrocarburos de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 o C8 saturados o insaturados de cadena lineal o ramificada o hidrocarburos de hidroxilo y anillos de hidrocarburos de C5, C6 o C7 saturados o insaturados los cuales pueden ser opcionalmente sustituidos, y arilalquilos los cuales pueden ser opcionalmente sustituidos en la porción arilo y en donde la porción alquilo comprende hidrocarburos de C1, C2, C3 o C4 de cadena lineal o ramificada, y en donde la porción arilo comprende uno o más anillos los cuales son opcionalmente sustituidos y en el caso de más de un anillo estos pueden incluir anillos fusionados.

2. Una composición como la reivindicada en la reivindicación 1 en donde dicha composición comprende además:

(c) al menos un compuesto radical libre nitroxilo estable de estructura (iii):

(íü)

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

en donde:

Río a R15 son cada uno seleccionados del grupo que comprende hidrocarburos de Ci, C2, C3, C4, C5, C6, C7 o C8 saturados o insaturados de cadena lineal o ramificada y anillos de hidrocarburos de C5, C6 o C7 saturados o ¡nsaturados, y Ri más Rn pueden juntos formar un anillo saturado o insaturado que contiene opcionalmente un átomo hetero adicional, en donde el anillo es adicional y opcionalmente sustituido con uno o más grupos alquilo o alquenllo de cadena lineal o ramificada o una o más porciones seleccionadas de hidroxilo, oxilo, amino y alcoxilo, y en donde dos o más de tales anillos que contienen nitroxilo pueden unirse por al menos un grupo de enlace.

Una composición como la reivindicada en la reivindicación 2 en donde dicho al menos un grupo de enlace se selecciona de alquileno de Ci a Cis, alquenileno de C4 a Cis, xilileno, un radical acilo divalente de un ácido dicarboxílico alifático, aralifático o aromático o de un ácido dicarbámico o de un ácido que contiene fósforo o de un ácido que contiene azufre o un radical sililo bivalente o una sulfona, un sulfuro o un grupo que contiene nitrógeno o un biéster.

Una composición como la reivindicada en la reivindicación 2 o 3 en donde dicho al menos un grupo de enlace se selecciona de un radical acilo de un ácido dicarboxílico C2 a C36 alifático, o de un ácido cicloalifático de C3 a Ci4 o de un ácido dicarboxílico de C3 a Ci4aromático, o de un ácido dicarbámico de C3 a Ci4 aromático.

Una composición como la reivindicada en la reivindicación 2 en donde dicho al menos un compuesto de nitroxilo es seleccionado de 4-h¡droxi-2,2,6,6-tetrametiolpiperidin-N-oxilo y 4-oxo-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxilo.

Una composición como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde dicho al menos un compuesto de benzoquinona comprende la 2,5-di-tertbutil benzoquinona.

Una composición como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en donde dicho al menos un compuesto de hidroxilamina comprende al menos una hidroxilamina aromática, en donde dicha al menos una hidroxilamina aromática opcionalmente comprende N,N-dibencil hidroxilamina.

Una composición como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en donde dicho al menos un compuesto de hidroxilamina comprende al menos una hidroxilamina alifática, en donde dicho al menos una hidroxilamina alifática opcionalmente comprende bis(hidroxipropil) hidroxilamina.

Una composición como la reivindicada en cualquier reivindicación precedente en donde la relación de peso de dicho al menos un compuesto de quinona de la estructura (i) con respecto a dicha al menos una hidroxilamina de la estructura (¡i) está en el intervalo de 9:1 a 1:9.

Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde dichos compuestos etilénicamente ¡nsaturados comprenden monómeros vinil aromáticos u otros monómeros etilénicamente ¡nsaturados.

11. Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde dicha composición también comprende uno o más adjuvantes de formulación seleccionados a partir de solventes, cosolventes, agentes solubilizantes, agentes para transportación de líquidos, emulsificantes y dispersantes, en

donde dichos uno o más solventes, cosolventes o agentes solubilizantes son opcionalmente seleccionados a partir de aromáticos, vinil aromáticos y no aromáticos, en donde dichos aromáticos, vinil aromáticos y no aromáticos son opcionalmente seleccionados a partir de tolueno, etil benceno, estireno, alcoholes y éteres de glicol, y en donde dicho glicol éter opcionalmente incluye uno o más éteres de alquilo de dietilenglicol.

12. Una corriente de procesos la cual comprende una composición retardante como se reivindica en las reivindicaciones 1 a 11 en combinación con al menos un compuesto etilénicamente insaturado, en donde dicho al menos compuesto etilénicamente insaturado opcionalmente comprende al menos un monómero vinil aromático u otro monómero etilénicamente insaturado, en donde dicho monómero vinil aromático opcionalmente comprende 1 estireno o divinil benceno.

13. Una corriente del proceso como la reivindicada en la reivindicación 12, en donde la relación de peso de dicha composición retardante con respecto al compuesto etilénicamente insaturado está en el intervalo de 1:2 a 1:4.

14. Un método para la prevención de reacciones no deseadas de polimerización durante la producción y procesamiento de compuestos etilénicamente insaturados, y dicho método comprende el tratamiento de una composición que comprende al menos un compuesto etilénicamente insaturado con una composición como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

15. Un método como el reivindicado en la reivindicación 14 en donde una composición como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 se inyecta en una corriente del proceso que comprende al menos un compuesto etilénicamente insaturado.