BR112019013460A2 - método para preparação de poliéter polióis. - Google Patents
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Abstract
a invenção está relacionada com um método para a preparação de poliéter polióis, em que o método compreende as etapas de: a) prover poliéter polióis bruto e um catalisador de base; b) misturar a mistura de poliéter polióis bruto com um ácido, provendo assim uma mistura de poliéter polióis neutralizada; c) remover a água da mistura de poliéter polióis neutralizados, provendo assim uma mistura de poliéter polióis neutralizados desidratados compreendendo poliéter polióis e uma suspensão dos sais cristalizados suspensos nos poliéter polióis; d) separar os poliéter polióis do sal cristalizado por filtração resultando em um bolo de filtração compreendendo sais cristalizados e poliéter polióis remanescentes em torno dos cristais; e) remover os poliéter polióis do filtro, deixando um bolo de filtração; f) redissolver o bolo de filtração obtendo uma mistura de uma solução de sal e os poliéter polióis remanescentes; e separar e remover os poliéter polióis remanescentes da solução de sal.
Description
MÉTODO PARA PREPARAÇÃO DE POLIÉTER POLIÓIS [001] A presente invenção está relacionada com a produção de poliéter polióis e, mais particularmente, com o processo de produção para preparação de poliéter polióis.
[002] Os métodos para preparar poliéter polióis, também por vezes referidos como poli(óxido de alquileno) polióis, tipicamente envolvem reagir compostos de partida possuindo uma pluralidade de átomos de hidrogênio ativos com um ou mais óxidos de alquileno na presença de um catalisador de base, de preferência uma base forte tal como hidróxido de potássio. Compostos de partida adequados são álcoois polifuncionais, tipicamente compreendendo 2 a 6 grupos hidroxila. Exemplos de tais álcoois são glicol, por exemplo, dietileno glicol, dipropileno glicol, glicerol, di- e poligliceróis, pentaeritritol, trimetilolpropano, dietanolamina, trietanolamina, sorbitol, manitol, etc. Os óxidos de alquileno usados são tipicamente óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno ou misturas de dois ou mais destes.
[003] Após a adição dos óxidos de alquileno ao material de partida, poliéter polióis básicos bruto são obtidos, que necessitam de neutralização do catalisador de base. Após a neutralização, várias etapas são necessárias para prover poliéter polióis que atendam às especificações para uso posterior em aplicações. Os poliéter polióis podem, por exemplo, ser usados como matériaprima na produção de poliuretano, onde os polióis são, em geral, reagidos com um componente de poliisocianato, tais como o diisocianato de metilenodifenila (MDI) ou o diisocianato de tolueno (TDI).
[004] Após neutralização do catalisador de base com uma solução aquosa de um ácido, a água é removida para obter um baixo teor de água no produto e para induzir a formação de cristais de sal a partir do catalisador alcalino e do ácido neutralizante.
[005] Os cristais de sal são então removidos por filtração para prover poliéter polióis. Este procedimento é, por exemplo, descrito na US 4.306.943
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2/16 e em WO 2013/178410. Os bolos de filtração resultantes contendo os cristais de sal são manipulados e descartados como resíduos.
[006] Uma desvantagem deste método é que o bolo deve ser tratado como resíduo químico orgânico devido aos seus poliéter polióis de alto teor (até 50% do peso total do bolo).
[007] A presente invenção visa prover um processo para o desenvolvimento de poliéter polióis, em que as perdas dos poliéter polióis são evitadas e o rendimento do processo para fabricar os poliéter polióis é aumentado.
[008] Além disso, a presente invenção visa prover um processo em que o resíduo está sob a forma de uma solução aquosa que pode ser manuseada mais facilmente como águas residuais em instalações padrão, uma vez que este resíduo é isento de orgânicos residuais de elevado peso molecular, isto é, polióis desta invenção.
[009] Além disso, é um objetivo da presente invenção prover um método para trabalhar ou preparar poliéter-polióis que tenham uma qualidade superior e em que a elevada fração polimérica prejudicial para a qualidade, que está tipicamente presente em processos para fabricar poliéter polióis, seja removida.
[0010] De acordo com a presente invenção, um método é provido para o desenvolvimento de poliéter polióis, em que o método compreende as etapas de:
a) prover uma mistura de poliéter polióis bruto compreendendo poliéter polióis e um catalisador de base;
b) misturar a mistura de poliéter polióis bruto com uma solução aquosa de um ácido, neutralizando assim o referido catalisador de base e provendo uma mistura de poliéter polióis neutralizada;
c) remover pelo menos parte da água da mistura de poliéter polióis neutralizados, provendo assim uma mistura de poliéter polióis
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3/16 neutralizados desidratados compreendendo poliéter polióis e uma suspensão dos sais cristalizados suspensos nos poliéter polióis, sais esses que resultam da neutralização do catalisador de base pelo ácido;
d) separar os poliéter polióis do sal cristalizado por filtração resultando em um bolo de filtração compreendendo sais cristalizados e poliéter polióis remanescentes em tomo dos cristais;
e) remover pelo menos parte dos poliéter polióis do filtro, deixando um bolo de filtração;
f) redissolver o bolo de filtração obtendo uma mistura de uma solução de sal e os poliéter polióis restantes;
g) separar os poliéter polióis remanescentes da solução de sal;
h) remover pelo menos parte dos poliéter polióis remanescentes da solução de sal.
[0011] O catalisador de base usado para catalisar a reação entre os óxidos de alquileno e os compostos de partida possuindo uma pluralidade de átomos de hidrogênio ativos, é tipicamente uma base forte tal como um hidróxido de metal alcalino, por exemplo, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou hidróxido de césio, ou misturas dos mesmos, enquanto mais preferencialmente hidróxido de potássio é usado. Tipicamente, uma quantidade na faixa de 0,05 a 2% em peso, por exemplo, na faixa de 0,10 a 0,5% em peso e mais preferencialmente uma quantidade na faixa de 0,13 a 0,40% em peso de catalisador com base no peso total dos poliéter polióis a serem preparados na mistura de poliéter polióis bruto, é usada na mistura de reação durante a reação de polimerização.
[0012] A mistura de poliéter polióis bruto é provida por cataliticamente polimerizar um composto de partida com óxidos de alquileno (também referidos como epóxidos). Compostos de partida adequados tendo uma pluralidade de átomos de hidrogênio ativos podem ser álcoois polifuncionais (tipicamente compreendendo 2 a 6 grupos hidroxila, por
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4/16 exemplo, dietileno glicol, dipropileno glicol, glicerol, di- e poligliceróis, pentaeritritol, trimetilolpropano, dietanolamina, trietanolamina, sorbitol, manitol, etileno glicol, 1,2-propileno glicol, sacarose, 1,2,6-hexanotriol) ou poliaminas tais como etilenodiamina e diaminodifenilmetano (MDA), e qualquer combinação dos mesmos.
[0013] Os óxidos de alquileno usados são tipicamente óxido de etileno (EO), óxido de propileno (PO), óxidos de butileno (BO) ou misturas de dois ou mais dos mesmos. Os poliéter polióis compreendendo mais do que um tipo de óxido de alquileno podem ser o chamado poliéter em bloco compreendendo pelo menos dois óxidos de alquileno diferentes, obtidos, por exemplo, fazendo reagir o composto de partida com um dos componentes de óxido de alquileno. Após o término desta reação de poliadição, os poliéter polióis intermediários são feitos reagir com um outro dos óxidos de alquileno. Esta adição sequencial de blocos de óxidos de alquileno pode ser repetida. Como tais blocos de óxidos de alquileno diferentes são adicionados aos poliéter polióis.
[0014] O poliéter poliol compreendendo mais do que um tipo de óxido de alquileno pode ser um chamado poliéter aleatório compreendendo pelo menos dois óxidos de alquileno diferentes, obtidos, por exemplo, fazendo reagir o composto de partida com uma combinação de pelo menos dois componentes diferentes de óxido de alquileno. Após o término desta reação de poliadição, os diferentes óxidos de alquileno serão aleatoriamente nas sequências das cadeias de poliéter.
[0015] E entendido que também uma combinação de blocos de apenas um óxido de alquileno, e blocos de óxidos de alquileno colocados aleatoriamente podem ser providos aos poliéter polióis.
[0016] Embora possam ser usados polióis com um teor de EO até 100%, mais preferencialmente, o poliéter poliol compreende menos do que 80% de EO, um teor de EO até 80% de EO e mais preferido um teor de EO na
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5/16 faixa de até 60 O teor em EO é o número de monômeros de EO no poliol sobre o total de monômeros de alquiloxido no poliol, expresso como uma percentagem. Estes EO podem estar presentes aleatoriamente ou como blocos, e são preferencialmente combinados com PO no poliéter poliol. Mais preferivelmente, o poliéter poliol é um poliéter poliol de EO-PO combinado, o que significa que o poliéter poliol é provido fazendo reagir o componente de partida com óxidos de alquileno selecionados entre EO e PO somente, e isto aleatoriamente ou em sequências para prover polímeros em bloco.
[0017] Os poliéter polióis podem ter ponta EO, o que significa que pelo menos o último óxido de alquileno adicionado ao poliol é um EO. Assim, de acordo com algumas modalidades da presente invenção, o teor de EO do poliéter poliol pode estar na faixa de até 80%.
[0018] A mistura de poliéter poliol alcalino bruto é misturada com um ácido, provendo como uma solução aquosa ácida. O catalisador de base é assim neutralizado. Para neutralizar o poliéter poliol bruto, um ácido monoou poliprótico é adicionado ao poliéter poliol não neutralizado, de modo a que A moles do ácido mono- ou poliprótico sejam adicionados ao poliéter poliol não neutralizado, de tal modo que B < n * A, em que B são os moles de prótons necessários para completamente neutralizar o poliéter poliol bruto e n sendo o número de prótons que o referido ácido mono- ou poliprótico pode doar.
[0019] Como o catalisador de base é tipicamente um hidróxido de metal alcalino, B é tipicamente o número de moles de hidróxido de metal alcalino no poliéter poliol bruto. Quando um ácido monoprótico, tal como o cloreto de hidrogênio (HC1) é usado, tipicamente 1,00 a 1,064 moles de ácido monoprótico por mol de hidróxido de metal alcalino é usado. Para ácidos dipróticos, tais como ácido adípico, tipicamente 0,50 a 0,53 mol de ácido por mol de hidróxido de metal alcalino é adicionado.
[0020] A acidez do poliéter poliol neutralizado, isto é, o valor de
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6/16 ácido, é expressa como o peso de KOH (mg) por grama de poliéter que precisa ser adicionado para neutralizar o ácido. Tipicamente, o poliéter poliol neutralizado tem um valor de ácido de 0,01 a 0,1 mgKOH/g.
[0021] O ácido usado para neutralizar o catalisador de base é adicionado como tal em combinação com água que é adicionada, ou como uma solução aquosa. Esta água pode ser adicionada como parte da solução aquosa ácida, ou alternativamente, apenas uma parte desta água é usada para prover a solução aquosa ácida, a água remanescente é adicionada separadamente.
[0022] Tipicamente 0,5 a 10 partes em peso de água é adicionada por 100 partes em peso do poliéter poliol no poliéter poliol bruto.
[0023] Ácidos adequados são qualquer outro de ácidos inorgânicos tais como H2SO4, H3PO4, HCI, CO2 (adicionado como gás formando H2CO3 em água) ou ácidos orgânicos tais como ácido fórmico, ácido tartárico, ácido adípico, ácido oxálico, ácido malônico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido acético, ácido cítrico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico e ácido sebácico, ou qualquer mistura destes ácidos.
[0024] De acordo com algumas modalidades da presente invenção, pode ser usada uma solução ácida aquosa do ácido para neutralizar a mistura de poliéter poliol bruto. Tipicamente, quando KOH ou NaOH é usado como catalisador de base, e ácido adípico é usado para neutralizar o poliéter poliol bruto, 0,49 a 0,56 moles de ácido adípico e, de preferência, 0,5 a 0,53 moles de ácido adípico são adicionados por cada mol de KOH ou NaOH.
[0025] A mistura de poliéter poliol bruto, alcalina, é de preferência levada ou mantida a uma temperatura de 25 a 150°C, por exemplo, a uma temperatura na faixa de 70 a 150°C, mais preferido a uma temperatura de 80°C a 150°C antes, durante e/ou após a neutralização.
[0026] Após neutralização da mistura de poliéter poliol bruto, alcalina, pelo menos uma parte da água presente nesta mistura é removida,
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7/16 provendo assim uma mistura de poliéter poliol neutralizado desidratado compreendendo o poliéter poliol e o sal formado pelo catalisador de base e o ácido adicionado. Por causa da remoção de pelo menos parte da água, algum ou todo o sal é cristalizado e portanto, provê cristais de sal. Ao formar os cristais, alguns poliéter polióis são aprisionados nos cristais, ou residem nos cristais formando um bolo. De acordo com esta invenção, o bolo compreende substancialmente sais cristalizados do catalisador de base e do ácido e dos chamados “poliéter polióis remanescentes” que são os poliéter polióis que estão aprisionados nos cristais e/ou residem nos cristais.
[0027] Este processo de desidratação pode ser um processo de destilação, isto é, aquecendo a mistura de poliéter poliol neutralizado bruto para remover a água e/ou sujeitando a mistura de poliéter poliol neutralizado bruto a vácuo para remover pelo menos parte da água. Mais preferencialmente, a temperatura da mistura de poliéter poliol neutralizado bruto é levada ou mantida na faixa de 25 a 250°C, tal como na faixa de 70 a 160°C, e mais preferida na faixa de 80°C a 140°C, enquanto a pressão do reator é levada a uma pressão de 0,20 a 0,01 bara.
[0028] O termo bara significa bar absoluto, isto é, a pressão expressa na unidade bar, referenciada em zero contra um vácuo perfeito, isto é, absoluto. Um bar é igual a 100000 Pa.
[0029] O teor de água da mistura de poliéter poliol neutralizado desidratado após a remoção de pelo menos parte da água está na faixa de 0,00 a 5,00% em peso, mais preferencialmente na faixa de 0,01 a 3,00% em peso, e mais preferido na faixa de 0,10 a 1,00% em peso.
[0030] Numa modalidade, a desidratação pode ser feita em duas etapas, em que após a primeira desidratação, o bolo é redissolvido novamente por adição de água, provendo assim uma segunda mistura de poliéter poliol neutralizado, que é depois desidratado novamente removendo pelo menos parte da água. Desta forma, formando novamente um bolo. Como descrito no
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8/16 documento WO 2013/178410, desta forma os cristais têm um tamanho de cristal maior e têm uma distribuição de tamanho mais estreita que facilita a separação por filtração.
[0031] Após a desidratação, os poliéter polióis são separados do bolo. A separação do bolo é preferencialmente feita através por uma etapa de filtração onde os poliéter polióis fluem através de um filtro, o qual retém os cristais de sal no filtro e deixa o poliol e a água, se ainda presentes, passar através do filtro.
[0032] Assim, de acordo com algumas modalidades da presente invenção, a remoção dos cristais de sal pode ser obtida por filtração usando um filtro.
[0033] Em uma modalidade preferida, a filtração é feita por um filtro de vela. O bolo pode permanecer no interior ou no exterior do filtro. O filtrado que sai do filtro compreende poliéter polióis. Os poliéter polióis são então removidos do filtro e podem ser armazenados e/ou usados adicionalmente, por exemplo, para a produção de poliuretanos.
[0034] Em uma modalidade, quando se usa um filtro para separar os poliéter polióis do bolo, a separação dos poliéter polióis do bolo compreende ainda a etapa de adicionar um gás inerte ao filtro, de preferência sob pressão, para que outros poliéter polióis sejam empurrados para fora do filtro, deixando o bolo no filtro. Os gases inertes preferidos são nitrogênio ou argônio.
[0035] Nesta modalidade, um arranjo de filtro preferido é um filtro de vela “de dentro para fora”. Um filtro de vela é conhecido na técnica e compreende um recipiente em tomo de várias velas, cuja vela compreende elementos filtrantes. Usar esse filtro leva a deixar o bolo de um lado da vela e deixar passar o filtrado do outro lado da vela. No filtro de vela de dentro para fora, após a filtração, o bolo permanece no interior das velas do filtro e o filtrado deixa a vela do lado de fora. Esta configuração permite um
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9/16 esvaziamento completo das velas e do dispositivo de filtragem em que as velas estão presentes.
[0036] No caso de ser usado um “filtro de vela de fora para dentro”, onde após a filtração o bolo permanece fora do filtro e o filtrado deixa o filtro no interior, é frequentemente difícil filtrar a última parte dos poliéter polióis neutralizados desidratados, com uma quantidade de não filtrado deixada no recipiente ao redor do lado de fora das velas, chamado calcanhar de filtração. Este calcanhar de filtração, que compreende poliéter polióis e sais cristalizados suspensos nos poliéter polióis, permanece no recipiente do equipamento de filtração e pode ser tão alto quanto 10% ou até mais do tamanho total do lote. Esta configuração tem como desvantagem que quando um tipo de poliol não compatível precisa ser feito em seguida, o calcanhar deve ser descartado como resíduo ou armazenado em um recipiente separado para que o calcanhar não contamine o outro tipo de poliol que precisa ser filtrado a seguir. Esse recipiente de armazenamento geralmente precisa ser aquecido e agitado para manter os cristais em suspensão. Descarte de resíduos do calcanhar ou armazenamento requer investimento e custos extras. Um filtro “de dentro para fora” não tem essa desvantagem e o uso desse filtro é mais flexível, pois pode ser facilmente usado para fabricar outros tipos de polióis, e nenhum outro equipamento é necessário para armazenar os calcanhares.
[0037] Após a separação dos poliéter polióis do bolo, o filtrado, isto é, os poliéter polióis, é removido e o bolo é deixado para trás no filtro. A remoção pode ser feita por drenagem através de qualquer meio conhecido por uma pessoa perita na técnica. Os poliéter polióis podem então ser usados como, por exemplo, matéria-prima para fazer poliuretano.
[0038] Em uma próxima etapa, o bolo é redissolvido e uma mistura de solução de sal e o poliéter poliol remanescente em tomo dos cristais é obtida. O bolo pode ser redissolvido adicionando uma solução aquosa, por exemplo,
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10/16 uma solução de sal aquosa. Uma mistura de duas fases de solução de sal e os poliéter polióis remanescentes são aqui obtidos.
[0039] Após redissolução, os poliéter polióis remanescentes são separados da solução de sal aquosa. Essa separação é feita em um dispositivo de separação. Pode ser conseguido por separação ativa, por exemplo, usando uma centrífuga de uma ou múltiplas etapas ou por separação passiva, por exemplo, usando um vaso de separação ou uma série de vasos de separação, permitindo a separação de fases por gravidade. Tal separação passiva pode ser facilitada utilizando dispositivos de promoção de coalescência conhecidos por um especialista na técnica, tais como, por exemplo, feixes de fibras de polímero.
[0040] De acordo com uma modalidade preferida, a separação da mistura dos poliéter polióis remanescentes da solução de sais baseia-se na diferença de densidade entre os poliéter polióis remanescentes e a solução de sal, formando pelo menos duas camadas, a camada aquosa de solução de sal e os poliéter polióis recuperados, em que a camada de solução de sal compreende uma concentração de sal que provê uma diferença de densidade que é suficiente para produzir separação de fases.
[0041] A separação da mistura dos poliéter polióis remanescentes da solução de sal pode ser facilitada pela adição de sal extra à mistura. De um modo preferido, o sal é um sal do catalisador de base e o ácido usado no processo para produzir os poliéter polióis e neutralizar os poliéter polióis, respectivamente. Também outros sais adequados podem ser usados.
[0042] Uma faixa preferida de concentração de sal da solução de sal situa-se entre 5% e 60% em peso, preferivelmente entre 20 e 40% em peso, mais preferencialmente entre 25 e 35% em peso com base no peso da solução salina.
[0043] Em uma modalidade preferida, pelo menos parte da solução de sal separada pode ser removida do dispositivo de separação que é usado para
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11/16 separar os poliéter polióis remanescentes da solução de sal para redissolver o bolo, por exemplo, no filtro e para prover uma solução de sal e poliéter polióis remanescentes. O bolo redissolvido pode então sofrer a mesma etapa de separação descrita acima, e a solução de sal obtida após a separação seguinte, pode ser novamente usada para redissolver o bolo. Desta forma, a concentração do sal na solução de sal aumenta após cada uso como redissolver do bolo.
[0044] No caso de a concentração de sal estar acima de um nível predefinido, por exemplo, acima de 60% em peso, de preferência acima de 40% em peso, mais preferencialmente acima de 35% em peso, água pode ser adicionada. Um excesso de concentração de sal pode resultar em problemas práticos, como a precipitação de sal no interior do equipamento do processo.
[0045] Para manter a concentração da solução de sal dentro da faixa preferida, um sistema de controle pode ser usado, monitorando a concentração de sal usando um medidor de condutividade elétrica calibrado.
[0046] Tais medidores de condutividade são conhecidos por um especialista. Os medidores de condutividade podem ser usados em linha, por exemplo, na forma de uma sonda adequada. E possível adicionar água extra ao dispositivo de separação em caso de concentração excessiva. E também possível descarregar o excesso da solução de sal no dispositivo de separação para se certificar de que o volume no dispositivo de separação é mantido a um certo nível predefinido. O excesso descarregado da solução de sal livre, que é livre de poliéter polióis, é descartado e tratado como água residual somente líquida.
[0047] A camada de poliéter polióis remanescente, que é tipicamente a camada superior, separada da camada de solução de sal, que é tipicamente a camada inferior, pode compreender pelo menos duas subcamadas, uma camada de goma pesada e uma camada pura de poliéter polióis. Muitas vezes, esta camada de goma pesada é encontrada entre a camada de poliéter polióis
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12/16 pura e a camada de solução de sal. A camada de goma compreende principalmente uma fração de polímeros mais elevada dos poliéter-polióis, que tem qualidade inferior. Essa camada pode ser removida e é tratada como resíduo. Desta forma, apenas uma quantidade muito pequena de resíduos de poliol é produzida, que é basicamente feita da camada de goma. Por conseguinte, em outra modalidade, a camada de goma é removida do dispositivo de separação.
[0048] Após separação, pelo menos parte dos poliéter polióis separados remanescentes são removidos da solução de sal e podem ser armazenados ou usados em conjunto com poliéter polióis, por exemplo, como matérias-primas.
[0049] No caso de a separação ser feita com base na diferença de densidade, de preferência apenas pelo menos parte da camada de poliéter polióis puros é removida do dispositivo de separação, o qual pode então ser usado adicionalmente. De preferência, quando se remove a camada de poliéter polióis pura, pelo menos uma pequena parte destes poliéter polióis puros permanece no dispositivo de separação para se certificar de que nenhuma camada de goma sai do separador.
[0050] A separação pode ser feita usando uma série de recipientes de separação. Por conseguinte, existe outra modalidade da invenção em que a separação dos poliéter polióis remanescentes das soluções de sal compreende as etapas de:
• remover todos os poliéter polióis remanescentes e uma parte da solução de sal de um primeiro recipiente de separação;
• separar a parte da solução de sal e os poliéter polióis remanescentes com base na diferença de densidade entre os poliéter polióis remanescentes e a solução de sal em um segundo recipiente de separação, formando pelo menos duas camadas, a camada de solução de sal e a camada de poliéter polióis.
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13/16 [0051] Nesta modalidade, a camada de poliéter polióis remanescentes pode compreender outra camada de goma. Todas as camadas formadas podem ser tratadas ainda como descrito acima.
[0052] Os inventores da presente invenção verificaram surpreendentemente uma maneira de recuperar a maioria dos poliéter polióis que de outro modo seriam perdidos como parte do bolo, que é geralmente descartado como resíduo sólido. Além disso, os inventores da presente invenção verificaram uma maneira de melhorar a qualidade dos poliéter polióis, eliminando a camada de goma dos poliéter polióis.
[0053] As características acima e outras, características e vantagens da presente invenção tomar-se-ão evidentes a partir das figuras, que ilustram, a título de exemplo, o princípio da invenção. As figuras são dadas apenas por exemplo, sem limitar o âmbito da invenção.
[0054] A Figura 1 é uma representação de um fluxo de trabalho de uma modalidade de acordo com a invenção.
[0055] A Figura 2 é uma representação de um filtro de vela de fora para dentro.
[0056] A Figura 1 representa um método de acordo com a invenção em que em um recipiente de trabalho (1) a mistura alcalina de poliéter polióis e catalisador de base é misturado com um misturador (2) com um ácido e água para neutralizar o catalisador de base. Desta forma, é feita uma mistura de poliéter polióis neutralizados.
[0057] Pelo menos parte da água é removida através de uma linha de vapor (3). A mistura de poliéter polióis neutralizados desidratados compreendendo poliéter polióis e suspensão de sais cristalizados (4) é levada a um dispositivo de filtro (5) para separar os sais cristalizados dos poliéterpolióis. O bolo formado compreende sais cristalizados do catalisador de base e do ácido e poliéter polióis remanescentes que estão aprisionados ou residem nos sais cristalizados.
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14/16 [0058] O dispositivo de filtro compreende um conjunto de velas porosas do lado de dentro para fora (6). A mistura (4) entra no dispositivo de filtragem e é distribuída pelas velas do filtro. O bolo de filtração (7) permanece no interior das velas, enquanto o poliéter poliol é separado do bolo e enviado para fora do filtro (8) para posterior processamento ou armazenamento.
[0059] Então, nitrogênio (9) é aplicado através do filtro, de preferência sob pressão, de modo a que, tanto quanto possível dos poliéter polióis sejam empurrados para fora do filtro através da linha de saída (8).
[0060] O bolo é então redissolvido por uma solução de sal, de preferência por uma corrente de sal de recirculação em contracorrente (16) bombeada através de uma bomba a partir do recipiente de sal (11) e o sal redissolvido juntamente com a corrente de sal é trazido através do topo do filtro (10) para o recipiente de sal (11).
[0061] Após um tempo de recirculação que é suficiente para redissolução completa do bolo, a solução de sal redissolvida e os poliéter polióis remanescentes são drenados do filtro usando a linha de nitrogênio (9) e totalmente transferidos para o recipiente de sal (11), que também é adequado para permitir a separação com base nas diferenças de densidade.
[0062] Depois de esperar uma quantidade suficiente de tempo, várias camadas são formadas.
[0063] A camada de fundo (12) compreende a solução de sal mais densa e a camada de topo (14) é a camada pura de poliéter polióis, e entre elas está uma camada intermediária de goma viscosa (13), que compreende principalmente polímeros de poliéter polióis superiores.
[0064] Depois das três camadas serem formadas, a concentração de sal é medida usando a sonda em linha (15) e, se necessário, água é adicionada através de uma entrada (17) para manter a concentração de sal dentro da faixa preferida. Após o ajuste da concentração de sal, as duas camadas superiores
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15/16 (13) e (14) mais uma pequena quantidade da camada de sal (12) são descarregadas através de um transbordamento (20), que está localizado abaixo da camada de topo e camada intermediária de goma e na camada de fundo, em um segundo separador (21). Desta maneira, no recipiente de sal (11), apenas a solução de sal (12) permanece. Para evitar que o volume no recipiente de separação (11) se torne muito alto, devido à numerosa reciclagem e reabastecimento do recipiente (10), há meios previstos para remover pelo menos parte da solução de sal, que pode ser tratada como resíduos aquosos líquidos O dispositivo de separação também significa que apenas a solução de sal é trazida de volta ao filtro (5) através da corrente (16) para redis solver o bolo.
[0065] A separação final pode ocorrer em um segundo recipiente de separação (21). A camada de poliéter poliol puro recuperada é removida do topo (22), por exemplo, usando vácuo, através de um tubo de imersão (18) cuidadosamente localizado para evitar a entrada de qualquer camada de goma. O excesso de solução de sal transferida do recipiente anterior é descarregado do fundo como água residual líquida (24). Finalmente, a camada intermediária de goma viscosa é acumulada no segundo separador por um número de ciclos e é removida de tempos em tempos pela linha (25) para ser tratada como resíduo químico. Um sensor de nível (23) é usado para monitorar e controlar a posição da interfase aquosa-orgânica, ajustando a quantidade de solução de sal (24) descarregada em cada ciclo.
[0066] Como comparação, a Figura 2 representa um dispositivo de filtração padrão (26) que compreende um filtro de velas disposto para filtração de fora para dentro. Aqui a mistura de poliéter polióis e sais cristalizados do vaso de trabalho (1) entra através da corrente (27) no dispositivo de separação. Neste caso, o bolo sólido (28) permanece no lado de fora das velas do filtro, enquanto os poliéter polióis saem através da corrente de topo (29) para armazenamento ou uso posterior.
Petição 870190060268, de 27/06/2019, pág. 26/33
16/16 [0067] A principal desvantagem é que o bolo completo (incluindo até 50% de poliol residual) deve ser descarregado através do fundo (30), o que requer a coleta, manuseio e transporte de sólidos como resíduo químico sólido. Pode ser notado que alguns bolos sólidos contendo poliol podem comportar-se como pirofóricos e, se deixados em contato com o ar durante o armazenamento, podem ser propensos a queima lenta espontânea, com riscos de incêndio associados a isso.
[0068] Uma segunda desvantagem é que após a drenagem do filtro para remover os poliéter polióis, permanece sempre uma mistura de cristais e poliéter polióis no fundo do dispositivo de separação. Isso é chamado de calcanhar de filtração (30).
[0069] Mesmo que o nitrogênio (9) seja usado para empurrar o último poliéter poliol através do filtro, não é possível remover completamente o calcanhar do dispositivo através da corrente de topo (29). Consequentemente, antes da descarga do bolo sólido, os calcanhares precisam ser transferidos de volta para o vaso de trabalho via linha (31) no próximo ciclo de batelada ou (quando vários graus não compatíveis mutuamente são produzidos na mesma instalação) para um ou mais vasos de calcanhar agitados e aquecidos (32) mantendo-os até que um grau compatível seja novamente feito no vaso de trabalho (1).
Claims (13)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para preparação de poliéter polióis, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de:a) prover uma mistura de poliéter polióis bruto compreendendo poliéter polióis e um catalisador de base;b) misturar a mistura de poliéter polióis bruto com uma solução aquosa de um ácido, neutralizando assim o referido catalisador de base e provendo uma mistura de poliéter polióis neutralizada;c) remover pelo menos parte da água da mistura de poliéter polióis neutralizados, provendo assim uma mistura de poliéter polióis neutralizados desidratados compreendendo poliéter polióis e uma suspensão dos sais cristalizados suspensos nos poliéter polióis, sais esses que resultam da neutralização do catalisador de base pelo ácido;d) separar os poliéter polióis do sal cristalizado por filtração, resultando em um bolo de filtração compreendendo sais cristalizados e poliéter polióis remanescentes em tomo dos cristais;e) remover pelo menos parte dos poliéter polióis do filtro, deixando um bolo de filtração;f) redissolver o bolo de filtração obtendo uma mistura de uma solução de sal e os poliéter polióis remanescentes;g) separar os poliéter polióis remanescentes da solução de sal;h) remover pelo menos parte dos poliéter polióis separados da solução de sal.
- 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a separação da mistura de poliéter polióis remanescentes da solução de sais na etapa g) baseia-se na diferença de densidade entre os poliéter polióis remanescentes e a solução de sal, formando pelo menos duas camadas, a camada de solução de sal e a camada de poliéter polióis, em que a camada de solução de sal compreende uma concentração de sal que éPetição 870190060268, de 27/06/2019, pág. 28/332/3 suficiente para prover separação de fases.
- 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a separação da mistura dos poliéter polióis remanescentes da solução de sais na etapa g) é facilitada por:adicionar sal ou remover a água da mistura no caso de a diferença de densidade não ser suficiente para facilitar a separação, em que o sal é de preferência um sal do catalisador de base e do ácido; ou adicionar água à mistura no caso de a concentração de sal ser muito alta.
- 4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a concentração de sal é medida usando um medidor de condutividade.
- 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a4, caracterizado pelo fato de que a concentração de sal que é suficiente para prover separação de fases é entre 5% em peso e 60% em peso, preferivelmente entre 20 e 40% em peso, mais preferencialmente entre 25 e 35% em peso com base no peso da solução de sal.
- 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a5, caracterizado pelo fato de que a camada de poliéter polióis compreende pelo menos duas camadas, uma camada de goma e uma camada de poliéter polióis pura.
- 7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a remoção de pelo menos parte dos poliéter polióis separados remanescentes da solução de sal na etapa h) da reivindicação 1, compreende a remoção de pelo menos parte da camada de poliéter polióis puros e a retirada da camada de goma e a solução de sal.
- 8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a camada de goma é removida da solução de sal.
- 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 aPetição 870190060268, de 27/06/2019, pág. 29/333/38, caracterizado pelo fato de que a separação dos poliéter polióis remanescentes das soluções de sal compreende as etapas de:• remover todos os poliéter polióis remanescentes e uma parte da solução de sal de um primeiro recipiente de separação;• separar a parte da solução de sal e os poliéter polióis remanescentes com base na diferença de densidade entre os poliéter polióis remanescentes e a solução de sal em um segundo recipiente de separação, formando pelo menos duas camadas, a camada de solução de sal e a camada de poliéter polióis.
- 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da solução de sal separada obtida na etapa h) é usada para redissolver o bolo na etapa f).
- 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a separação dos poliéter polióis do bolo na etapa d) é provida pelos meios de um filtro.
- 12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o filtro é uma vela de filtro de dentro para fora onde o bolo permanece no interior da vela de filtro e os poliéter polióis estão na parte externa do filtro.
- 13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a separação dos poliéter polióis do bolo compreende ainda a etapa de adicionar um gás inerte ao filtro, de preferência sob pressão.
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