BRPI0607664B1 - processo para preparação de polímeros, e reator cônico - Google Patents

Abstract

produção de polímeros em um reator cônico. a presente invenção provê um processo para a preparação de um polímero, o qual compreende as etapas de: i) alimentar uma mistura aquosa compreendendo um monômero insaturado monoetilênico ou uma mistura de monômeros insaturados monoetilênicos e um iniciador para o topo de um reator; ii) polimerizar o monômero insaturado monoetilênico de modo a formar uma mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero; iii) comprimir a mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero fora do fundo do reator usando um gás inerte; em que o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (<244>) entre o diâmetro do topo (dl) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou é feito de até 2 a 5 peças totalmente cônicas verticais conectadas, umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DE POLÍMEROS, E REATOR CÔNICO".

[001] A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de polímeros, a um reator e a polímeros produzidos pelo processo da presente invenção.

[002] A Patente GB 1 054 028 descreve um processo para a preparação em bateladas de polímeros solúveis em água, que compreende a polimerização de um monômero em um meio aquoso de modo a formar uma solução viscosa compreendendo o polímero e a compressão da solução viscosa fora do reator por meio do uso de uma parede divisória de encaixe de fechamento. O reator é um tubo vertical ou horizontal. Quando é um tubo vertical, o reator possui uma peça de fundo de formato cônico. A desvantagem deste reator é que o mesmo não permite uma preparação contínua do polímero.

[003] A Patente EP 0 725 084 A1 descreve um processo para a preparação de polímeros que compreende a polimerização de monômeros em um meio aquoso de modo a formar uma mistura do tipo gel compreendendo o polímero e a compressão da mistura do tipo gel para fora do fundo do reator por meio do uso de um gás inerte. O reator usado na polimerização consiste em uma peça de topo, que é um tubo vertical, e uma peça de fundo, que é de um formato cônico.

[004] A desvantagem deste reator é que um peça do monômero desce pelas paredes internas do reator como uma solução no meio aquoso e possui um tempo muito reduzido para polimerizar, permitindo, assim, que uma peça do monômero não reagido saia do reator juntamente com o polímero. Isto causa problemas operacionais, uma vez que a solução de monômero não reagido no meio aquoso age como um lubrificante e modifica a quantidade de pressão de topo necessária para controlar a taxa de extrusão da mistura do tipo gel que compreende o polímero. Além disso, o polímero obtido é contaminado com o monômero não reagido, e a presença de quantidades maiores de monômero não reagido pode levar a mais problemas de processamento ao se granular e secar o polímero.

[005] Quando um polímero de um teor baixo de monômero não reagido se torna necessário, o monômero não reagido tem de ser removido em uma etapa adicional, por exemplo, por meio do tratamento com um outro iniciador. No entanto, os polímeros que contêm uma quantidade maior de iniciador são propensos à degradação com o passar do tempo e, deste modo, não são favorecidos.

[006] Vem a ser um objeto da presente invenção prover um processo, que permita a preparação contínua de polímero tendo um teor baixo de monômero não reagido, e prover polímeros de baixo teor de monômero não reagido.

[007] Este objeto é solucionado pelo processo de acordo com a reivindicação 1, pelo reator de acordo com a reivindicação 7, e pelos polímeros de acordo com a reivindicação 8.

[008] A Figura 1 mostra um reator totalmente cônico.

[009] O processo da presente invenção para a preparação de polímero compreende as etapas de: (i) alimentar uma mistura aquosa compreendendo um monômero monoetilenicamente insaturado ou uma mistura de monômeros monoetilenicamente insaturados e um iniciador no topo de um reator; (ii) polimerizar o monômero monoetilenicamente insaturado de modo a formar uma mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero; (iii) comprimir a mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero para fora do fundo do reator usando um gás inerte; em que o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou é feito de até 2 a 5 peças totalmente cônicas verticais conectadas, que estão umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°.

[0010] O reator não possui qualquer seção tubular.

[0011] De preferência, o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou é feito de até 2 a 3 peças totalmente cônicas verticais conectadas, que estão umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°.

[0012] Mais preferivelmente, o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou é feito de até 2 peças totalmente cônicas verticais conectadas, que estão umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°.

[0013] Mais preferivelmente, o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°.

[0014] Preferivelmente, o ângulo é menor que 90°, porém maior que 60°. Mais preferivelmente, o ângulo é menor que 90°, porém maior que 70°. Ainda mais preferivelmente, o ângulo é menor que 90°, porém maior que 80°. Mais preferivelmente, o ângulo é menor que 87° e maior que 83°.

[0015] A razão do diâmetro de topo (d1) para o diâmetro de fundo (d2) do reator pode ser de 1.1/1 para 24/1. Preferivelmente, o mesmo é de 2/1 para 10/1. Mais preferivelmente, o mesmo é de 3/1 para 8/1. Mais preferivelmente, o mesmo é de 5/1 para 6/1.

[0016] Quando o reator é feito de 2 a 5 peças totalmente cônicas verticais, as peças total mente cônicas verticais podem ser iguais ou diferentes, A razão do diâmetro de topo para o diâmetro de fundo de uma das peças cônicas verticais pode ser de 1.1/1 para 24/1. Preferivelmente, a mesma é de 1.1/1 para 10/1. Mais preferivelmente, a mesma é de 1.2/1 para 5/1, Mais preferivelmente, a mesma é de 1.5/1 para 3/1.

[0017] O reator pode ser feito de qualquer material adequado, por exemplo, aço, aço suave ou fibra de vidro reforçada com plástico. A parede interna do reator é revestida com um revestimento antiadesivo, como, por exemplo, um pol i (tetraflúor-etileno) (PTFE), um copolímero de perfluoroalcóxi (PFA) ou um propileno de etileno fluorado (FEP). O reator tem pelo menos uma entrada de gás e pelo menos uma entrada para a alimentação do monômero e do iniciador no topo do reator e pelo menos uma saída no fundo do reator para remover o polímero. O reator pode ser selado hermético à pressão. O reator pode ter um dispositivo de resfriamento / aquecimento e um dispositivo agitador, mas, de preferência, o reator não possui estes dispositivos.

[0018] Os monômeros monoetilenicamente insaturados podem ser solúveis em água ou monômeros monoetilenicamente insaturados insolúveis em água.

[0019] Os monômeros monoetilenicamente insaturados solúveis em água podem ser os ácidos carboxílicos da fórmula d) ou sais dos mesmos, na qual R1, R2 e R3 são iguais ou diferentes e são hidrogênio, Ci_2-alquila, carbóxi ou C^-alquila substituídos por carbóxi, X' (II) na qual R7, R8 e R9 são iguais ou diferentes e são hidrogênio ou Ci_2-alquila, E é C2.5-alquileno, R4, R5 e R6 são iguais ou diferentes e são C^-alquila, e X é um anion adequado, amidas das fórmulas (III) OU X' (IV) OU (V) nas quais R7, R8 e R9, E, R4, R5, R6e X têm o significado conforme indicado acima, R10 é hidrogênio ou metila, L é C2-5-alquileno, e M é um cátion adequado, derivados de vinila ou derivados de dialílamônía, [0020] Exemplos de ácidos carboxílicos da fórmula I são o ácido acrílico, o ácido metacrílico, o ácido crotónico, o ácido itacônico, o ácido maléico e o ácido fu má rico. Os sais dos mesmos podem ser amônia ou sais de metal de álcali dos mesmos. Exemplos de metais de álcali são o sódio e o potássio.

[0021] A Ci.2-alquila pode ser metila ou etila. Exemplos de C2.5-alquileno são o etileno, o trimetileno, o propileno, o 2-metilpropileno, o tetrametileno, o etiletileno e o pentametilênico. Exemplos de C1.4-alquila são a metila, a etila, a propila, a isopropila e butila, a isobutila, a butila secundária, e a butila terciária. Exemplos de anions adequados são a halogenida, o sulfato e o Ci_4-alquilsulfato. Um exemplo de C1.4- alquilsulfato é o metilsulfato. Exemplos de uma halogenida são o brometo e o cloreto. Uma halogenida preferida é o cloreto. Exemplos de cátions adequados são o hidrogênio, a amônia e o metal de álcali.

[0022] Exemplos de ésteres da fórmula II são o sal quaternário de cloreto de metila dimetilaminoetilacrilato, o sal quaternário de cloreto de etila dietilaminoetilacrilato, e o sal quaternário de cloreto de metila dimetilaminoetila-metacrilato.

[0023] Exemplos das amidas das fórmulas III, IV ou V são a acrilamida, a metacrilamida, a crotonamida, o sal quaternário de cloreto de metila dimetilaminoetilacrilamida, o sal quaternário de cloreto de etila dietilaminoetilacrilamida, e o sal quaternário de cloreto de metila dimetilaminoetilametacrilamida e o ácido sulfônico de 2-acrilamida-2-metil-1 -propeno.

[0024] Exemplos dos derivados de vinila são o ácido vinilfosfônico ou o ácido vinilsulfônico e os seus sais, tais como a amônia ou os seus sais de metal de álcali, a N-vinilformamida, a N-vinilpirrolidinona e o 1-vinilimiidazol. Um exemplo de um derivado de dialilamônia é o cloreto de dialildimetilamônia.

[0025] Os monômeros monoetilenicamente insaturados insolúveis em água podem ser os ésteres de ácidos carboxílicos da fórmula I com um C^s-alcanol.

[0026] Exemplos de C^s-alcanol são o metanol, o etanol, o propanol, o isopropanol, o butanol, o hexanol, o 2-etilhexanol e o octadecanol.

[0027] Exemplos de monômeros monoetilenicamente insaturados insolúveis em água são o acrilato de metila, o acrilato de etila, o acrilato de butila, o acrilato de 2-etil hexila, o acrilato de estearila, o metacrilato de metila e o metacrilato de estearila.

[0028] Preferivelmente, os monômeros monoetilenicamente insaturados são insolúveis em água.

[0029] Os monômeros monoetilenicamente insaturados mais preferidos são insolúveis em água e são selecionados dentre o grupo que consiste em ácidos carboxílicos da fórmula d) ou sais dos mesmos, na qual R1, R2 e R3 são iguais ou diferentes e são hidrogênio ou metila, carbóxi ou metí Ia substituídos por carbóxi, ésteres da fórmula X" (II) na qual R7, R8 e R9 são iguais ou diferentes e são hidrogênio ou metila, E é C2.3~alquileno» R4, R5 e R6 são iguais ou diferentes e são C1.3-alquila, e X é um anion adequado, amidas das fórmulas (III) ou X' (IV) ou (V) nas quais R7, R8 e R9, E, R4, R5, R6 e X têm o significado conforme indicado acima, R10 é hidrogênio ou metila, L é C2-5-alquileno, e M é um cátion adequado, [0030] Exemplos de Cj.ralquíleno são o etileno, o trimetileno e o propileno. Exemplos de C^-alquila são a metila, a etila, a propíla e a isopropila.

[0031] Ainda mais preferidos são os monômeros monoetilenicamente insaturados são solúveis em água e são selecionados dentre o grupo que consiste em ácidos carboxílicos da fórmula O) ou sais dos mesmos» na qual R1 é hidrogênio ou metila e R2 e R3 são ambos hidrogênio» ésteres da fórmula X' (II) na qual R7 é hidrogênio ou metila, e R8 e R9 são ambos hidrogênio» E é etileno, R4, R5 e R6 são iguais ou diferentes e são C^-alquila, e X é uma halogenida» um sulfato ou um Ci.4-alquil-sulfato» amidas das fórmulas (III) ou x' (IV) ou (V) nas quais R7, R8 e R9, E» R4, R5, R6 e X têm o significado conforme indicado acima, R10 é hidrogênio ou metila, L é C2.5-alquileno, e M é hidrogênio, amônia ou um metal de álcalí.

[0032] Os monômeros monoetilenicamente insaturados mais preferidos são solúveis em água e são selecionados dentre o grupo que consiste em ácido acrílico ou seus sais, e ésteres da fórmula X' (II) na qual R7, R8 e R9 são hidrogênio, E é etileno» R4, Rs e R6 são iguais ou diferentes e são Ci_2-alquila, e X é cloreto, sulfato ou Ci_4-alquilsulfato, acrilamida e amidas das fórmulas (V) na qual R7, R8 e R9 têm o significado conforme indicado acima, L é Cs. 4-alquileno, R10 é hidrogênio, e M é hidrogênio, amônia ou um metal de ãlcali, [0033] Exemplos de C2.4-alquileno são o etileno, o trimetileno, o propileno, o 2-metilpropileno, o tet ram etileno e o etiletileno.

[0034] Ainda mais preferido, o monômero monoetileni ca mente insaturado é solúvel em água e é acrilamida ou uma mistura de acrilamida com um monômero monoetileni ca mente insaturado solúvel em água selecionado dentre o grupo que consiste em ácido acrílico ou seus sais, e ésteres da fórmula X" (II) na qual R7, Rs e R9 são hidrogênio, E é etileno, R4, R5 e R6 são iguais ou diferentes e são C^-alquila, e X é cloreto, sulfato ou C|.4-alquilsulfato.

[0035] De preferência, a quantidade de acrilamida na mistura de acrilamida com um monômero monoetilenicamente insaturado solúvel em água selecionado dentre o grupo que consiste em ácido acrílico ou seus sais, e ésteres da fórmula x" Oi) na qual R7, R8 e R9 são hidrogênio, E é etileno, R4, R5 e R6 são iguais ou diferentes e são C^-alquila, e X é cloreto, sulfato ou C-m-alquilsulfato, é pelo menos 30 % em peso baseado no peso da mistura de monômero.

[0036] Dependendo do monômero monoetilenicamente insaturado ou mistura de monômero usada, os polímeros produzidos pelo processo da presente invenção podem ser aniônicos, catiônicos, ou ano iônicos.

[0037] Qualquer iniciador adequado pode ser usado. O iniciador pode ser, por exemplo, um peróxido, um persulfato, um composto azo, um sulfato, um binário redox ou suas misturas.

[0038] Exemplos de peróxidos são o peróxido de hidrogênio, o peróxido de potássio, o peróxido de butila terciária, o hidroperóxido de butila terciária, o hidroperóxido de cumena e o peróxido de benzoila. Exemplos de persulfatos são o persulfato de amônia, sódio ou potássio. Exemplos de compostos azo são o 2,2-azobisisobutironitrila, o 4-4'-azobis(ácido 4-cianovalérico) e o dihidrocloreto de 2,2'-azobis(N,N'-dimetil-eneisobutiramidina, 1,1'- azobis(ciclohexanocarbonitrila) e dihidrocloreto de 2,2'-azobis(2-amidinopropano). Exemplos de sulfatos são o sulfato de amônia ferroso e o sulfato de amônia. Os binários de redox consistem em um agente de oxidação e um agente de redução. O agente de oxidação pode ser um dentre os peróxidos acima listados, os persulfatos, os sulfatos ou os compostos azo, ou um clorato ou bromato de metal de álcali. Exemplos de metal de álcali são dados acima. Exemplos de agentes de redução são o ácido ascórbico, a glucose ou a amônia ou o metal de álcali, o sulfeto de hidrogênio, o sulfeto, o tiossulfato ou sulfito, o sulfato de amônia ferroso.

[0039] De preferência, o iniciador é uma mistura de um binário de redox com um ou mais iniciadores selecionados dentre o grupo que consiste em peróxidos, persulfatos e compostos azo.

[0040] Mais preferivelmente, o iniciador é uma mistura de binário de redox, no qual o agente de oxidação é selecionado dentre o grupo que consiste em peróxidos e bromatos de metal de álcali, e o agente de redução é selecionado dentre o grupo que consiste em amônia, ou sulfito de hidrogênio de metal de álcali, sulfito, tiossulfato ou sulfeto, ou sulfato de amônia ferroso, com um ou mais iniciadores de compostos azo.

[0041] Ainda mais preferivelmente, o iniciador é uma mistura de um binário de redox, no qual o agente de oxidação é selecionado dentre o grupo que consiste em peróxidos de hidrogênio e bromatos de metal de álcali, e o agente de redução é um sulfito de hidrogênio de metal de álcali ou sulfito, com um ou mais iniciadores de composto azo.

[0042] Mais preferivelmente, o iniciador é uma mistura de um binário de redox, no qual o agente de oxidação é selecionado dentre o grupo que consiste em um butilhidroperóxido terciário e de bromato de potássio, e o agente de redução é um sulfito de sódio, com um ou mais iniciadores de composto azo selecionados dentre o grupo que consiste em 2.2-azobisisobutronitrila, 4,41-azobis(ácido 4-cianovalérico) e 2,2'-azobis(N,N,-dimetilenoisobutiramidina).

[0043] A mistura aquosa compreendendo o monômero monoetilenicamente insaturado ou mistura de monômero e um iniciador pode ser uma solução, uma dispersão ou uma suspensão dos monômeros e iniciador em água ou tamponador. De preferência, a mesma é uma solução dos monômeros e iniciador em água.

[0044] A mistura aquosa compreendendo os monômeros e o iniciador podem conter ainda aditivos tais como uréia, agentes seqüestrantes, ácidos orgânicos, reagentes de transferência de cadeia, e agentes de reticulação.

[0045] Exemplos de agentes seqüestrantes são o sal pentassódico de ácido dietilenotriaminapentaacético, e o sal tetrassódio de ácido dietilenodiamiatetraacético.

[0046] Exemplos de ácidos orgânicos são o ácido adípico, o ácido cítrico, o ácido oxálico, o ácido málico e o ácido benzóico.

[0047] Exemplos de reagentes de transferência de cadeia são o ácido tioglicólico, o hipofosfito de sódio, o 2-mer-captoetanol, o mercaptan de N-dodecila e o mercaptan de dodecila terciário.

[0048] Exemplos de agentes de reticulação são o monômero insaturado polietilênico, como, por exemplo, o N-N'-monometilenobisacrilamida, o polidiacrilato de glicol de etileno, o tetracloreto de amônia de alila e o diftalato de alila.

[0049] De preferência, o meio aquoso contém ainda uréia, um agente seqüestrante e/ou um ácido orgânico. Mais preferivelmente, o meio aquoso contém ainda uréia, ácido de dietilenotriamina pentaacético, sal penta sódico e/ou ácido adípico.

[0050] Quando o polímero produzido pelo processo da presente invenção é catiônico, o meio aquoso, mais preferivelmente, contém ainda ácido dietilenotriaminapentaacético, sal penta sódico, e ácido adípico. Quando o polímero produzido pelo processo da presente invenção é aniônico, o meio aquoso, mais preferivelmente, contém ainda ácido dietilenotriaminapentaacético, sal penta sódico, e uréia. Quando o polímero produzido é não iônico, o meio aquoso, mais preferivelmente, contém ainda o ácido dietilenotriaminapentaacético, sal penta sódico, uréia e ácido adípico.

[0051] De preferência, a quantidade de monômero monoetilenicamente insaturado ou mistura de monômero na mistura aquosa é dentre 5 e 60 % em peso baseada no peso da mistura aquosa alimentada para o topo do reator. Mais preferivelmente, a quantidade é de 10 a 50 % em peso baseada no peso da mistura aquosa. Ainda mais preferivelmente, a quantidade é de 25 a 40 % em peso baseada no peso da mistura aquosa. Mais preferivelmente, a quantidade é de 28 a 35 % em peso baseada no peso da mistura aquosa.

[0052] De preferência, a quantidade total de iniciador na mistura aquosa é dentre 0,001 a 5 % em peso baseada no peso do monômero ou da mistura de monômero. Mais preferivelmente, a quantidade é de 0,005 a 2 % em peso baseada no peso do monômero ou da mistura de monômero. Mais preferivelmente, a quantidade é de 0,05 a 1 % em peso baseada no peso do monômero ou da mistura de monômero. Quando o iniciador é uma mistura de iniciador compreendendo um binário de redox, a quantidade de agente de oxidação é preferivelmente de 0,0001 a 1 %, mais preferivelmente de 0,0002 a 0,01 % em peso baseada no peso do monômero, e a razão do agente de redução para o agente de oxidação é de 3/1 para 1/4 de preferência de 2,5/1 a 1/3.

[0053] De preferência, a quantidade de aditivos é dentre 0,0001 a 20 % em peso baseada no peso do monômero. Mais preferivelmente, a quantidade é de 0,001 a 15 % em peso baseada no peso do monômero.

[0054] A mistura aquosa compreendendo monômero ou uma mistura de monômero e o iniciador pode ser preparada por meio da mistura vigorosa de uma solução aquosa do monômero ou mistura de monômero com uma solução aquosa de iniciador imediatamente antes da alimentação da solução resultante para o topo do reator. De preferência, a solução aquosa de monômeros insaturados etilênicos é desgaseificada antes de ser misturada com a solução de iniciador.

[0055] De preferência, a mistura aquosa compreendendo monômero ou uma mistura de monômero e o iniciador pode ser preparada por meio da mistura vigorosa de uma solução aquosa contendo o monômero ou a mistura de monômero, um ou mais iniciadores de composto azo e aditivos, tais como uréia, ácidos orgânicos ou agentes seqüestrantes com uma solução aquosa contendo o binário de redox e opcionalmente o iniciador de composto azo imediatamente antes da alimentação da solução resultante para o topo do reator.

[0056] De preferência, a mistura aquosa compreendendo o monômero e o iniciador é resfriada abaixo de 25° C, antes de ser alimentada para o topo do reator. Mais preferivelmente, a mesma é resfriada para 10° C. Ainda mais preferivelmente, a mesma é resfriada para 0o C. Mais preferivelmente, a mesma é resfriada para -5o C.

[0057] De preferência, a mistura aquosa compreendendo monômero e iniciador é alimentada para o reator a uma velocidade que permite um tempo de residência de cerca de 2 a 6 horas. O tempo de residência depende do monômero usado e pode ser ajustado por uma pessoa versada na técnica. De modo geral, os monômeros catiônicos requerem tempos de residência mais longos que os monômeros aniônicos.

[0058] De preferência, a polimerização é feita na ausência de oxigênio e na presença de um gás inerte, como, por exemplo, nitrogênio. De preferência, a pressão de gás inerte durante a polimerização é dentre 100 kPa a 1 mPa (1 a 10 bar), mais preferivelmente, dentre 100 kPa a 500 kPa (1 a 5 bar), e mais preferivelmente, dentre 100 kPa a 300 kPa (1 a 3 bar). A temperatura da mistura de reação pode aumentar até 100° C durante a polimerização. De preferência, a temperatura da mistura de reação é dentre 85 e 95° C durante a polimerização. A temperatura pode ser controlada por meio de um dispositivo de aquecimento e resfriamento, mas é de preferência controlada pelas quantidades de monômero e iniciador no meio aquoso alimentado para o topo do reator. A polimerização produz um polímero, que forma uma mistura do tipo gel no meio aquoso. O polímero resultante geralmente contém dentre 1 e 108 unidades de monômero e é solúvel em água ou insolúvel em água. O mesmo pode ser inchável ou não inchável em água.

[0059] Assim que o polímero forma uma mistura do tipo gel no fundo do reator, a saída de fundo pode ser aberta e a mistura de reação pode ser comprimida para fora do fundo do reator usando um gás inerte, como, por exemplo, nitrogênio. De preferência, a pressão de gás inerte aplicada é dentre 100 kPa a 1 mPa (1 a 10 bar), mais preferivelmente dentre 100 kPa a 500 kPa (1 a 5 bar), e mais preferivelmente dentre 100 kPa a 300 kPa (1 a 3 bar).

[0060] De preferência, o teor de monômero não reagido no polímero obtido é abaixo de 0,15 % em peso baseado no peso do polímero. Mais preferivelmente, o teor é abaixo de 0,1 % em peso baseado no peso do polímero. Mais preferivelmente, o teor é abaixo de 0,01 % em peso baseado no peso do polímero.

[0061] A mistura do tipo gel obtida compreendendo o polímero pode ser granulada e secada em um aparelho de granulação e secagem convencional a fim de produzir um polímero tendo um teor de água abaixo de 12 % em peso.

[0062] O processo pode ser feito em um modo de batelada ou contínuo. De preferência, o mesmo é feito em um modo contínuo.

[0063] O polímero produzido pelo processo pode ser usado para flocular particulados sólidos em água a fim de auxiliar na purificação de água nas indústrias, variando desde a mineração ao tratamento de esgoto, às fibras de papel de encadernar durante o processo de fabricação de papel e aos particulados de minério de metal coagulado a fim de aperfeiçoar a extração de metal.

[0064] Peça ainda da presente invenção é o reator, que é adotado para o processo da presente invenção. Os detalhes relativos ao reator são explicados acima.

[0065] Ainda peça da presente invenção é o polímero produzido pelo processo da presente invenção.

[0066] A vantagem do processo da presente invenção é que o reator pode trabalhar continuamente sem grandes mudanças de pressão na produção de um polímero com um baixo teor de monômero não reagido. Sendo assim, os problemas dos processos anteriores, quais sejam, o controle inconveniente da pressão durante a reação, a contaminação da secadora com o monômero não reagido e o pós-tratamento do polímero no sentido de reduzir a quantidade de monômero não reagido, são evitados.

Exemplos Exemplo 1 [0067] 250 kg de uma mistura aquosa é preparada compreendendo acrilamida, sal de amônia quaternário de cloreto de metila dimetilaminoetilacrilato, e ácido adípico em uma razão em peso de 75 / 23 / 3. A mistura contém ainda 400 ppm de 2,2-azobisisobutironitrila e 300 ppm de sal penta sódico de ácido dietilenotriaminapentaacético, ambos baseados no peso da mistura aquosa. A mistura tem uma concentração de sólidos dissolvidos total de 34 %. A mistura é resfriada para -1o C e um gás de nitrogênio é passado pelo meio aquoso a fim de remover o oxigênio dissolvido. 7 ppm de bromato de potássio e 14 ppm de sulfito de sódio, ambos baseados no peso da mistura aquosa, são adicionados, um após o outro, à mistura aquosa e completamente misturados. A mistura aquosa obtida é alimentada para o topo de um reator totalmente cônico (volume: 200 L, ângulo: 85°) a uma velocidade de cerca de 50 kg/h. Após um tempo de residência de aproximadamente 4 horas no reator, a válvula de fundo é aberta e uma pressão de topo de gás de nitrogênio é aplicada a fim de comprimir a mistura de reação do tipo gel para fora do fundo. A pressão é ajustada de modo que a massa do material que sai do fundo do reator se iguale à da massa de monômero que vai para o topo. O polímero passa a apresentar um teor de acrilamida residual abaixo de 1000 ppm.

Exemplo 2 [0068] 250 kg de uma mistura de monômero aquosa é preparada compreendendo acrilamida, acrilato de sódio, e uréia em uma razão em peso de 63 / 27 / 10. A mistura contém ainda 400 ppm de 2,2-azobisisobutironitrila, 100 ppm de 4,4'-azobis(de ácido 4-cianovalérico) e 300 ppm de sal penta sódico de ácido dietilenotriaminapentaacético, todos baseados no peso da mistura aquosa. A mistura tem uma concentração de sólidos dissolvidos total de 32 %. A mistura é resfriada para -1o C e um gás de nitrogênio é passado pelo meio aquoso a fim de remover o oxigênio dissolvido ou outras espécies reativas voláteis. 4 ppm de butilhidroperóxido terciário e 8 ppm de sulfito de sódio, ambos baseados no peso da mistura aquosa, são adicionados, um após o outro, à mistura aquosa e completamente misturados. A mistura aquosa obtida é alimentada para o topo de um reator totalmente cônico (volume: 200 L, ângulo: 85°) a uma velocidade de cerca de 50 kg/h. Após um tempo de residência de aproximadamente 4 horas no reator, a válvula de fundo é aberta e uma pressão de topo de gás de nitrogênio é aplicada a fim de comprimir a mistura de reação do tipo gel para fora do fundo. A pressão é ajustada de modo que a massa do material que sai do fundo do reator se iguale à da massa de monômero que vai para o topo. O polímero passa a apresentar um teor de acrilamida residual abaixo de 1000 ppm. Exemplo 3 [0069] 250 kg de uma mistura de monômero aquosa é preparada compreendendo acrilamida, uréia e ácido adípico em uma razão em peso de 98 / 1 / 1. A mistura contém ainda 400 ppm de 2,2- azobisisobutironitrila, 400 ppm de 4,4'-azobis(de ácido 4-cianovalérico) e 300 ppm de sal penta sódico de ácido dietilenotriaminapentaacético, todos baseados no peso da mistura aquosa. A mistura tem uma concentração de sólidos dissolvidos total de 31 %. A mistura é resfriada para -1o C e um gás de nitrogênio é passado pelo meio aquoso a fim de remover o oxigênio dissolvido. 10 ppm de bromato de potássio, 4 ppm de sulfito de sódio e 50 ppm de dihidrocloreto de 2,2'-azobis(N,N'-dimetilenoisobutiramidina), todos baseados no peso da mistura aquosa, são adicionados, um após o outro, à mistura aquosa e completamente misturados. A mistura aquosa obtida é alimentada para o topo de um reator totalmente cônico (volume: 200 L, ângulo: 85°) a uma velocidade de cerca de 50 kg/h. Após um tempo de residência de aproximadamente 4 horas no reator, a válvula de fundo é aberta e uma pressão de topo de gás de nitrogênio é aplicada a fim de comprimir a mistura de reação do tipo gel para fora do fundo. A pressão é ajustada de modo que a massa do material que sai do fundo do reator se iguale à da massa de monômero que vai para o topo. O polímero passa a apresentar um teor de acrilamida residual abaixo de 1000 ppm.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Processo para a preparação de um polímero, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) alimentar uma mistura aquosa compreendendo um monômero monoetilenicamente insaturado ou uma mistura de monômeros monoetilenicamente insaturados e um iniciador para o topo de um reator; (ii) polimerizar o monômero monoetilenicamente insaturado de modo a formar uma mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero; (iii) comprimir a mistura aquosa do tipo gel compreendendo o polímero para fora do fundo do reator usando um gás inerte; em que o reator é um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou é feito de até 2 a 5 peças totalmente cônicas verticais conectadas, que estão umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°, em que o reator não apresenta qualquer seção tubular.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ângulo do reator é menor que 90°, porém maior que 60°.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a razão do diâmetro de topo para o diâmetro de fundo do reator é de 1,1/1 para 24/1.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os monômeros monoetilenicamente insaturados são monômeros monoetilenicamente insaturados solúveis em água.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a quantidade de monômero monoetilenicamente insaturado ou mistura de monômero na mistura aquosa é dentre 5 e 60 % em peso baseada no peso da mistura aquosa alimentada no topo do reator.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o processo é feito de um modo contínuo.

7. Reator, caracterizado pelo fato de ser um reator totalmente cônico vertical tendo um ângulo (a) entre o diâmetro do topo (d1) do reator e a parede interna do reator menor que 90°, porém maior que 45°, ou ser feito de até 2 a 5 peças totalmente cônicas verticais conectadas, que estão umas sobre as outras, cada qual tendo um ângulo entre o diâmetro de topo da peça e a parede interna da peça menor que 90°, porém maior que 45°, em que o reator não apresenta qualquer seção tubular.