ES2201748T3 - Procedimiento para la concentracion por evaporacion de disoluciones polimeras de polimeros termoplasticos. - Google Patents

Procedimiento para la concentracion por evaporacion de disoluciones polimeras de polimeros termoplasticos.

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ES2201748T3 ES99936611T ES99936611T ES2201748T3 ES 2201748 T3 ES2201748 T3 ES 2201748T3 ES 99936611 T ES99936611 T ES 99936611T ES 99936611 T ES99936611 T ES 99936611T ES 2201748 T3 ES2201748 T3 ES 2201748T3
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Thomas Elsner
Jurgen Heuser
Klemens Kohlgruber
Christian Kords
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Abstract

Procedimiento continuo de varias etapas para la concentración por evaporación de disoluciones de polímeros, en especial polímeros termoplásticos, mediante intercambio de calor indirecto y paso de la disolución de polímeros a través de un cambiador de haz de tubos, con separador post-conectado, caracterizado porque A) en una primera etapa, en uno o en varios pasos aislados se concentra la disolución de polímeros con una fracción de polímero de un 5 a un 20 % en peso, en una combinación de un cambiador de calor de haz de tubos (1) y un evaporador de capa fina, o un evaporador de serpentín, o en un cambiador de calor de haz de tubos, respectivamente con separador post-conectado (2), a una temperatura de 150 a 250ºC a un 60 hasta un 75% en peso, ascendiendo la presión en el separador de aproximadamente 0, 1 a 0, 4 MPa, B) en una segunda etapa se concentra la disolución de polímeros en un cambiador de calor de haz de tubos (4) con separador post-conectado (5) a una temperatura de 250 a 350ºC deun 60 a un 75 % en peso a al menos un 95 % en peso, en especial a un 98 hasta un 99, 9 % en peso, presentando el cambiador de calor de haz de tubos (4) tubos rectos verticales calentados con o sin mezclador estático incorporado, con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 5 a 15 mm, una longitud de 0, 5 a 4 m, preferentemente de 1 a 2 m, y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0, 5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión del separador de 0, 5 kPa a 0, 1 MPa, en especial de 3 kPa a 0, 1 MPa, preferentemente de 3 kPa a 10 kPa, C) en una etapa adicional se concentra los restos de disolvente y/o polímero que contiene otros componentes volátiles en un cambiador de calor de haz de tubos (7) adicional con separador post-conectado (8), o en un evaporador de barra con separador (15) a una temperatura de 250 a 350ºC, a un contenido en disolvente y/o otros componentes volátiles de 5 a 500 ppm, presentandoel cambiador de calor de haz de tubos, tubos rectos verticales calentados con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 10 a 20 mm, una longitud de 0, 2 a 2 m, preferentemente de 0, 5 a 1 m y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0, 5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión en el separador de 50 Pa a 0, 1 MPa, preferentemente 0, 1 kPa a 2 kPa, y D) a continuación se aísla, y en caso dado se anula el polímero desgasificado.

Description

Procedimiento para la concentración por evaporación de disoluciones polímeras de polímeros termoplásticos.
La invención se refiere a un procedimiento de varias etapas para la evaporación de disoluciones polímeras de polímeros termoplásticos, y para la eliminación de componentes volátiles a partir de polímeros termoplásticos mediante intercambio de calor indirecto. La invención se refiere en especial a un procedimiento para la evaporación de componentes volátiles a partir de disoluciones de polímeros bajo empleo de cambiadores de calor de haz de tubos, evaporadores de serpentín y evaporadores de barra de geometría especial.
La eliminación de componentes volátiles a partir de una disolución de polímeros es uno de los últimos pasos de procedimiento en la obtención de muchos polímeros. Los componentes volátiles a eliminar pueden ser disolventes y/o monómeros no polimerizados. Dependientemente del orden de magnitud de la viscosidad de la disolución de polímeros son conocidas diferentes variantes para la eliminación de componentes volátiles a partir de la disolución de polímeros, en los cuales se calienta respectivamente la disolución de polímeros por encima de la temperatura de evaporación de los componentes volátiles. Como instalaciones son conocidos, por ejemplo, evaporadores de capa fina, extrusoras, y aquellas con intercambio de calor indirecto.
En el calentamiento de la disolución de polímeros es decisivo que no se deteriore el polímero por vía térmica. El deterioro térmico provoca modificaciones de color indeseables con la presencia de manchas en el polímero.
De este modo, en la EP-A-150225 se describe una instalación que dispone de dos paquetes cambiadores de calor conectados en serie. Los paquetes cambiadores de calor presentan canales rectangulares dispuestos horizontalmente, en los que se desgasifica la disolución de polímeros. Esta instalación se emplea principalmente para el calentamiento o enfriamiento en dos etapas de disoluciones de polímeros viscosas durante la reacción, pero es relativamente costoso en el acabado y en el funcionamiento.
La EP-B-226204 da a conocer un procedimiento y un cambiador de calor para la eliminación de componentes volátiles a partir de una disolución de polímeros con al menos un 25% en peso de polímero. La disolución de polímero se calienta en una zona de intercambio de calor indirecto, que está constituida por una pluralidad de canales. Los canales presentan una proporción de superficie respecto a volumen sensiblemente uniforme, en el intervalo de 0,158 a 1,97 mm^{-1}, una altura 1,27 a 12,7 mm, una anchura de 2,54 a 10,16 cm y una longitud de 1,27 a 30,48 cm. La disolución de polímero se calienta en los canales a una presión de 2-200 bar a una temperatura por encima de la temperatura de evaporación de los componentes volátiles, pero por debajo de la temperatura de ebullición del polímero. El tiempo de residencia de la disolución de polímeros en los canales asciende a 5 hasta 120 segundos. Tras el calentamiento se traslada la disolución a una cámara en la que se eliminan de la disolución en forma de gas al menos un 25% de los componentes volátiles. El proceso reduce el deterioro térmico habiéndose reducido el tiempo que se expone el polímero a temperaturas elevadas. No obstante, el procedimiento tiene el inconveniente de que no es posible una eliminación completa del disolvente en una etapa. Además, en el lado externo del paquete cambiador de calor se producen depósitos de polímero, que se carbonizan con el tiempo y ocasionalmente revienta, de modo que se impurifica el polímero liberado de disolvente.
La EP-B-352 727 da a conocer un proceso para la eliminación de componentes volátiles a partir de disoluciones de polímeros, calentándose la disolución de polímeros en una pluralidad de canales conectados paralelamente a una temperatura por encima de la temperatura de evaporación de los componentes volátiles. La proporción de superficie de intercambiador de calor respecto a corriente volumétrica de producto es > 80 m^{2}/m^{3}/h. La velocidad de circulación en los canales es < 0,5 mm/s, y el tiempo de residencia de la disolución de polímeros en los canales asciende a 120 hasta 200 segundos. También este procedimiento tiene el inconveniente de que no es posible en una etapa una eliminación completa del disolvente. Además, en el lado externo del paquete cambiador de calor se producen depósitos de polímero, que se carbonizan con el tiempo y ocasionalmente revientan, de modo que se impurifica el polímero liberado de disolvente.
Por la solicitud de patente sin examinar EP-A-451602 se conoce un procedimiento para la concentración de disoluciones de polímeros, en el que se descomprime la disolución calentada previamente, estrangulada en un tubo de circulación ondulado, y se concentra adicionalmente la solución concentrada en un segundo aparato de secado post-conectado directamente con elementos autolimpiadores. El procedimiento tiene el inconveniente de que la concentración final en disolvente en el polímero es aún relativamente elevada, y el tiempo de residencia en la instalación de secado post-conectada es demasiado largo. En las paredes internas del tubo helicoidal se pueden fijar partículas de polímero, que reducen la calidad de producto. La tarea de esta invención es poner a disposición un procedimiento para la eliminación de componentes volátiles a partir de una disolución de polímeros, que no presente los inconvenientes de los procedimientos conocidos por el estado de la técnica.
Se pudo solucionar este problema con la elaboración y puesta a disposición del procedimiento según la invención descrito más detalladamente a continuación.
Es objeto de la invención un procedimiento continuo de varias etapas para la concentración por evaporación de disoluciones de polímeros, en especial polímeros termoplásticos, mediante intercambio de calor indirecto y paso de la disolución de polímeros a través de un cambiador de haz de tubos, con separador post-conectado, caracterizado porque
A)
en una primera etapa, en uno o en varios pasos aislados se concentra la disolución de polímeros con una fracción de polímero de un 5 a un 20% en peso, en una combinación de un cambiador de calor de haz de tubos y un evaporador de capa fina, o un evaporador de serpentín, o en un cambiador de calor de haz de tubos, respectivamente con separador post-conectado, a una temperatura de 150 a 250ºC a un 60 hasta un 75% en peso, ascendiendo la presión en el separador de aproximadamente 0,1 a 0,4 MPa, preferentemente presión ambiental (es decir, aproximadamente 0,1 MPa),
B)
en una segunda etapa se concentra la disolución de polímeros en un cambiador de calor de haz de tubos con separador post-conectado a una temperatura de 250 a 350ºC de un 60 a un 75% en peso a al menos un 95% en peso, en especial a un 98 hasta un 99,9% en peso, presentando el cambiador de calor de haz de tubos tubos rectos verticales calentados con o sin mezclador estático incorporado, con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 5 a 15 mm, una longitud de 0,5 a 4 m, preferentemente de 1 a 2 m, y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión del separador de 0,5 kPa a 0,1 MPa, en especial de 3 kPa a 0,1 MPa, preferentemente de 3 kPa a 10 kPa,
C)
en una etapa adicional se concentra los restos de disolvente y/o polímero que contiene otros componentes volátiles en un cambiador de calor de haz de tubos adicional con separador post-conectado, o en un evaporador de barra a una temperatura de 250 a 350ºC, a un contenido en disolvente y/o otros componentes volátiles de 5 a 500 ppm, presentando el cambiador de calor de haz de tubos, tubos rectos verticales calentados con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 10 a 20 mm, una longitud de 0,2 a 2 m, preferentemente de 0,5 a 1 m y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión en el separador de 50 MPa a 0,1 MPa, preferentemente 0,1 kPa a 2 kPa, y
D)
a continuación se aísla, y en caso dado se anula el polímero desgasificado.
Es preferente un procedimiento en el que se lleva a cabo la primera etapa en un cambiador de calor de haz de tubos, que presenta tubos cambiadores de calor para la disolución de polímeros con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 15 a 25 mm, y con una longitud de 0,5 a 5 m, preferentemente de 3 a 4 m y ascendiendo el paso a través de los tubos cambiadores de calor por cada tubo a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 0,5 a 3 kg/h, referido al polímero.
De modo especialmente preferente se empleó una combinación de cambiador de calor y evaporador de serpentín en la etapa A.
El desgasificado restante en la tercera etapa C se efectúa preferentemente en un evaporador de barra. En este caso se entiende por evaporador de barra un dispositivo en el que se calienta el polímero y se descarga en un espacio de evaporación a través de una placa perforada o un distribuidor tubular con una pluralidad de orificios. En este caso, los orificios de salida están dispuestos de modo que se forman, siguiendo la ley de la gravedad, barras de material polímero que caen, o bien fluyen libremente, a partir de las cuales se evapora el disolvente polímero. El polímero desgasificado se descarga entonces en el fondo del evaporador de barra, por ejemplo a través de una rueda dentada de boca grande. Los orificios tienen especialmente un diámetro de 0,5 a 4 mm. El paso por perforación asciende preferentemente a 10 hasta 1.000 g/h.
El procedimiento según la invención se puede emplear para la eliminación de componentes volátiles a partir de disoluciones de cualquier polímero líquido o apto para fusión.
No obstante, preferentemente se emplea el procedimiento según la invención para el desgasificado de polímeros termoplásticos. Estos polímeros comprenden todos los materiales sintéticos que se vuelven fluidos bajo la influencia de presión y temperatura. A modo de ejemplo, cítese en este caso policarbonato, poliestireno, sulfuro de polifenileno, poliuretano, poliamida, poliéster, poliacrilato, polimetacrilato, resina SAN y sus copolímeros. Es muy especialmente apropiado el procedimiento para el aislamiento y secado de disoluciones de policarbonato.
Los policarbonatos que se pueden elaborar de modo especialmente ventajoso con el procedimiento según la invención son tanto homopolicarbonatos, como también copolicarbonatos.
Los policarbonatos pueden presentar estructura lineal o ramificada de modo conocido en principio. Hasta un 80% en moles, preferentemente de un 20% en moles a un 50% en moles de los grupos carbonato en los policarbonatos apropiados puede estar substituidos por grupos dicarboxilato aromáticos. Tales policarbonatos, que contienen tanto restos ácido de ácido carbónico, como también restos ácido de ácidos dicarboxílicos aromáticos en la cadena molecular, son carbonatos de poliéster aromáticos, definidos exactamente. Estos se deben incluir en el contexto general de policarbonatos termoplásticos aromáticos.
Se da a conocer particularidades de la obtención de policarbonatos en muchas solicitudes de patente. A modo de ejemplo, en este caso remítase solamente a "Schnell Chemistry and Physics of Polycarbonates" Polymer Reviews, volumen 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964 a D.C. PREVORSEK, B.T. DEBONA y Y. KESTEN, Corporate Research Center, Allied Chemical Corporation, Morristown, New Jersey 07960, "Synthesis of Poly(estercarbinate) Copolymers" en Journal of Polymer Science, Polymer chemistry Edition, Vol. 19, 75-90 (1980), a D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, N. Nouvertne', Bayer AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, volumen 11, segunda edición, 1988, páginas 648-718 y finalmente a Dres. U. Grigo, K. Kircher y P.R. Müller "Polycarbonate" en Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, tomo 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, editorial Carl-Hanser Munich, Wien 1992, páginas 117-299.
De modo especialmente preferente, con el procedimiento según la invención se trata policarbonatos plásticos con un peso molecular medio M_{v} (determinado mediante medida de la viscosidad relativa a 25ºC en CH_{2}Cl_{2} y una concentración de 0,5 g por 100 ml de CH_{2}Cl_{2} de 12.000 a 400.000, preferentemente de 18.000 a 80.000, y en especial de 22.000 a 60.000.
Los componentes volátiles, además del disolvente, pueden ser tanto monómeros u oligómeros no polimerizados, como también otros eductos de bajo peso molecular.
Un disolvente empleado frecuentemente en la obtención de polímeros termoplásticos, en especial de policarbonato, es cloruro de metileno, o una mezcla de cloruro de metileno y clorobenceno.
El polímero liberado de disolvente según el procedimiento tiene en estado fundido, en especial, una viscosidad de 100 a 5.000 Pas.
Los cambiadores de calor, en especial los cambiadores de calor de haz de tubos, presentan cualquier agente conocido en principio por el especialista para el calentamiento de los canales o tubos, recorridos por la disolución de polímeros, a una temperatura por encima de la temperatura de evaporación de los componentes volátiles. Estos medios son, por ejemplo, calentadores de resistencia o un retículo conductor para el transporte de un líquido cambiador de calor.
Todas las piezas en contacto con disolución de polímero en la puesta en práctica del procedimiento según la invención, en especial el cambiador de calor, o bien los cambiadores de calor de haz de tubos, se pueden elaborar a partir de cualquier material metálico. No obstante, preferentemente se elaboran estas piezas, en especial los cambiadores de calor, a partir de un material pobre en hierro, con un contenido en hierro de un máximo de un 10%. De modo especialmente preferente, todas las piezas del cambiador de calor en contacto con el producto son elaboradas a partir de Alloy 59 (2.4605). Inconell 686 (2.4606), Alloy-B2, Alloy-B3, Alloy B4, Alloy c-22, Alloy-C276, Alloy-C4 o Alloy 625.
Es preferente un granulado polímero a partir de una disolución de polímero desecada, en especial disolución de policarbonato, obtenible conforme al procedimiento según la invención, con un contenido en disolventes residuales y monómeros de un máximo de 100 ppm, preferentemente un máximo de 55 ppm, de modo especialmente preferente un máximo de 30 ppm.
Es especialmente un granulado polímero en el que el monómero es bisfenol A, y su contenido asciende en el polímero como máximo a 5 ppm, preferentemente como máximo 2 ppm, de modo especialmente preferente como máximo 1 ppm.
Es especialmente preferente un granulado polímero en el que el disolvente residual es cloruro de metileno y/o clorobenceno, y su contenido en el polímero asciende como máximo a 95 ppm, preferentemente como máximo 50 ppm, de modo especialmente preferente como máximo 25 ppm.
A continuación se explica la invención a modo de ejemplo por medio de las figuras 1 y 2, que representan esquemáticamente dos disposiciones apropiadas para la puesta en práctica del procedimiento.
Ejemplos
El procedimiento según la invención se representa a modo de ejemplo en el esquema de procedimiento según la figura 1. Una bomba 11, por ejemplo una bomba de rueda dentada, de tambor o bomba helicoidal de baja capacidad, transporta la disolución de polímero al 5 hasta el 20% a través de un cambiador de calor de haz de tubos 1 en el calderín de un separador 2. En el separador se separan los componentes más volátiles, y se condensan en un condensador 12. Una bomba de rueda dentada adicional 3 transporta la disolución de polímero concentrada (un 60 a un 75% en peso de polímero) a través de un segundo cambiador de calor de haz de tubos 4 en el calderín del segundo separador 5. Los componentes más volátiles se condensan en el condensador 13. Una bomba de rueda dentada adicional 6 transporta la disolución de polímero al 95 hasta el 99,9% en peso a través de un tercer cambiador de calor de haz de tubos 7 en un tercer separador 8. En este caso se condensa los componentes más volátiles en el condensador 14. La fusión de polímero desgasificada se alimenta a una instalación de granulado a través de una bomba de rueda 
\hbox{dentada 9}
. Ejemplo 1
En este ejemplo se obtuvo una disolución de policarbonato al 15% en peso a partir de un procedimiento de obtención de policarbonato bajo empleo de BPA como polímero con un 42% en peso de clorobenceno y un 43% en peso de cloruro de metileno en tres pasos (figura 1) por medio de tres cambiadores de calor de haz de tubos conectados en serie 1, 4, 7, y separadores correspondientes en cada caso 2, 5, 8. En la primera etapa se calentó la disolución de policarbonato en el primer cambiador de calor de haz de tubos 1 a 200ºC. Los tubos presentaban un diámetro de 20 mm, y 4 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. La conversión por cada tubo ascendía a 1 kg/h. La presión en el correspondiente separador 2 se situaba en el 0,1 MPa. La disolución de polímero saliente del separador tenía una fracción de un 65% en peso de policarbonato.
En el segundo paso se calentó la disolución de policarbonato a 300ºC en el cambiador de calor de haz de tubos 4. Los tubos presentaban un diámetro de 10 mm, y 2 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. La conversión por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el correspondiente separador 5 se situaba en el 0,1 MPa. La disolución de polímero saliente del separador tenía una fracción de un 98,5% en peso de policarbonato.
En la tercera etapa se calentó la disolución de policarbonato a 320ºC en el tercer cambiador de calor de haz de tubos 7. Los tubos del cambiador de calor de haz de tubos presentaban un diámetro de 20 mm, y 0,5 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. El paso por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el tercer separador correspondiente 8 se situaba en 0,1 kPa.
El policarbonato de la fusión de polímero desgasificado, que se descargaba del tercer separador, presentaba un contenido en compuestos volátiles y disolvente residual (esencialmente clorobenceno) de 50 ppm.
Tras la salida del tercer separador 8 se elaboró la fusión de polímero en una instalación de granulado 10 directamente para dar granulado. El policarbonato tenía una viscosidad en disolución \eta_{rel} de 1,29 (medido a 25ºC en cloruro de metileno a una concentración de 5 g/l).
Ejemplo 2
En este ejemplo se concentró en tres pasos una disolución de policarbonato al 15% en peso con un 42% en peso de clorobenceno y un 43% en peso de cloruro de metileno.
En la primera etapa se calentó la disolución de policarbonato a 200ºC en el primer cambiador de calor de haz de tubos. Los tubos presentados un diámetro de 10 mm y 4 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. Se accionó el cambiador de calor de haz de tubos 1 bajo una presión de 20 bar. Al cambiador de calor de haz de tubos 1 estaba post-conectado un evaporador de tubo helicoidal (no representado), que se calentó con vapor sobrecalentado (1,6 MPa). La presión en el separador post-conectado 2 se situaba en 0,1 MPa.
En la segunda etapa se calentó la disolución de policarbonato a 300ºC en el cambiador de calor de haz de tubos 4. Los tubos presentaban un diámetro de 10 mm y 2 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. El paso por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el correspondiente separador 5 se situaba en 5 KPa.
En la tercera etapa se calentó la disolución de policarbonato a 320ºC en el cambiador de calor de haz de tubos 7. Los tubos presentaban un diámetro de 20 mm y 0,5 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. El paso por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el correspondiente separador 8 se situaba en 0,1 KPa.
El policarbonato desgasificado presentaba un contenido en clorobenceno de 50 ppm.
Ejemplo 3
También en este ejemplo se concentró en tres pasos una disolución de policarbonato al 15% en peso con un 42% en peso de clorobenceno y un 43% en peso de cloruro de metileno.
En la primera etapa se calentó la disolución de policarbonato a 200ºC en el primer cambiador de calor de haz de tubos. Los tubos presentados un diámetro de 10 mm y 4 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. Se accionó el cambiador de calor de haz de tubos 1 bajo una presión de 20 bar. Al cambiador de calor de haz de tubos 1 estaba post-conectado un evaporador de tubo helicoidal (no representado), que se calentó con vapor sobrecalentado (1,6 MPa). La presión en el separador post-conectado 2 se situaba en 0,1 MPa.
En la segunda etapa se calentó la disolución de policarbonato a 300ºC en el cambiador de calor de haz de tubos 4. Los tubos presentaban un diámetro de 10 mm y 2 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. El paso por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el correspondiente separador 5 se situaba en 5 KPa.
A diferencia del ejemplo 2, en la tercera etapa se liberó la disolución de policarbonato de componentes volátiles residuales en un evaporador de barra 24 (véase también la figura 2), que estaba equipado de un distribuidor de tubos para la distribución de fusión de policarbonato, a una temperatura de 320ºC. El distribuidor tubular presentaba a su vez más de 1.000 orificios de 1 mm de diámetro, y formaba una pluralidad de barras de polímero de 6 m de longitud, situándose el paso por barra en 70 g/h. Todas las piezas de la instalación en contacto con el producto fueron elaborados a partir de Alloy 59. Se extrajo el material polímero purificado en el fondo del evaporador de barra, y se elaboró adicionalmente. La presión en el correspondiente separador 15 se situaba en 0,1 KPa.
El policarbonato desgasificado presentaba un contenido en clorobenceno de 25 ppm.
Ejemplo 4
En el esquema de procedimiento según la figura 2 se representa generalmente una variante de procedimiento a modo de ejemplo. Una bomba 11, una bomba helicoidal de baja capacidad, transporta la disolución al 5 hasta el 20% de polímero en dos etapas a través de una combinación de cambiador de calor 16 y evaporador de serpentín 17 en el calderín de un separador 18. El separador 18 se separan los componentes más volátiles y se condensan en un condensador 23. Una bomba de rueda dentada adicional 19 transporta la disolución a través de un segundo cambiador de calor 20, seguido de un segundo evaporador de serpentín 21, bajo separación de los componentes volátiles en el condensador 12 en el separador 22. La siguiente bomba de rueda dentada 3 transporta la disolución de polímero concentrada (un 60 a un 75% en peso de polímero) a través de un cambiador de calor de haz de tubos 4 en el calderín del tercer separador 5. Los componentes más volátiles se condensan en el condensador 13. Una bomba de rueda dentada adicional 6 transporta la disolución de polímero al 95 hasta el 99,9% en peso a través de un distribuidor tubular 24, que genera una pluralidad de barras de polímero delgadas de 1 mm de diámetro, en el cuarto separador 8. En este se separan los componentes más volátiles mediante filtración por succión. La fusión de polímero desgasificada se alimenta a una instalación de granulado 10 a través de una bomba de rueda dentada 9.
Se obtuvo una disolución de policarbonato al 15% en peso a partir de un procedimiento de obtención de policarbonato bajo empleo de BPA como polímero con un 42% en peso de clorobenceno y un 43% en peso de cloruro de metileno en cuatro pasos (correspondientemente a la figura 2) por medio del control de procedimiento descrito anteriormente. En las dos primeras etapas se calentó la disolución de policarbonato a 170, o bien 220ºC, en los cambiadores de calor 16 y 20. Los tubos del cambiador de calor 16, 20 presentaban un diámetro de 10 mm, y 4 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59 (cambiador de calor 16), o bien Inconell 686 (cambiador de calor 20). La presión en el correspondiente separador 18 se situaba en 0,14 MPa, y en el separador 22 en 0,35 MPa. La disolución de polímero que se descargaba a partir del separador 22 tenía una fracción de un 65% en peso de policarbonato.
En la tercera etapa se calentó la disolución de policarbonato a 300ºC en el cambiador de calor de haz de tubos 4. Los tubos presentaban un diámetro de 10 mm y 2 m de longitud, y fueron elaborados a partir de Alloy 59. La conversión por cada tubo ascendía a 5 kg/h. La presión en el correspondiente separador 5 se situaba en 0,1 MPa. La disolución de polímero que se descargaba a partir del segundo separador 5 tenía una fracción de un 98,5% en peso de policarbonato.
En la cuarta etapa se introdujo la disolución de policarbonato a través de un distribuidor de tubos 24, con orificios de 1 mm, para la generación de una pluralidad de barras de polímero con alta superficie de intercambio de substancia en el separador 15. Los conductos tubulares en contacto con el producto y el separador 15 fueron elaborados a partir de Alloy 59. La presión en el cuarto separador correspondiente 15 ascendía a 0,1 kPa.
El policarbonato de la fusión de polímero desgasificado, que se descargaba del cuarto separador, presentaba un contenido en compuestos volátiles y disolvente residual (esencialmente clorobenceno) de 
\hbox{50 ppm}
.
Tras la salida del cuarto separador 8 se elaboró la fusión de polímero en una instalación de granulado 15 directamente para dar granulado. El granulado de policarbonato tenía una viscosidad en disolución \eta_{rel} de 1,29 (medido a 25ºC en cloruro de metileno a una concentración de 5 g/l).
El contenido restante en bisfenol-A (BPA) en el policarbonato granulado ascendía aproximadamente a 5 ppm, medido a través de cromatografía de gases.
Ejemplo 5
Se empleó la misma secuencia de procedimiento y el mismo dispositivo que en el ejemplo 4. No obstante, se redujo la presión en el separador 5 a 5 kPa.
Con esta medida, a partir del procedimiento total, se obtuvo en el granulado de policarbonato un contenido residual en BPA solamente de 2 ppm. El contenido en clorobenceno ascendía a 50 ppm.
Ejemplo 6
Con el mismo control de procedimiento que en el ejemplo 5, pero a una presión de 3 kPa en el separador 5, se obtuvo un policarbonato con un contenido residual en BPA de 1 ppm. El contenido en clorobenceno ascendía a 25 ppm.

Claims (13)

1. Procedimiento continuo de varias etapas para la concentración por evaporación de disoluciones de polímeros, en especial polímeros termoplásticos, mediante intercambio de calor indirecto y paso de la disolución de polímeros a través de un cambiador de haz de tubos, con separador post-conectado, caracterizado porque
A)
en una primera etapa, en uno o en varios pasos aislados se concentra la disolución de polímeros con una fracción de polímero de un 5 a un 20% en peso, en una combinación de un cambiador de calor de haz de tubos (1) y un evaporador de capa fina, o un evaporador de serpentín, o en un cambiador de calor de haz de tubos, respectivamente con separador post-conectado (2), a una temperatura de 150 a 250ºC a un 60 hasta un 75% en peso, ascendiendo la presión en el separador de aproximadamente 0,1 a 0,4 MPa,
B)
en una segunda etapa se concentra la disolución de polímeros en un cambiador de calor de haz de tubos (4) con separador post-conectado (5) a una temperatura de 250 a 350ºC de un 60 a un 75% en peso a al menos un 95% en peso, en especial a un 98 hasta un 99,9% en peso, presentando el cambiador de calor de haz de tubos (4) tubos rectos verticales calentados con o sin mezclador estático incorporado, con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 5 a 15 mm, una longitud de 0,5 a 4 m, preferentemente de 1 a 2 m, y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión del separador de 0,5 kPa a 0,1 MPa, en especial de 3 kPa a 0,1 MPa, preferentemente de 3 kPa a 10 kPa,
C)
en una etapa adicional se concentra los restos de disolvente y/o polímero que contiene otros componentes volátiles en un cambiador de calor de haz de tubos (7) adicional con separador post-conectado (8), o en un evaporador de barra con separador (15) a una temperatura de 250 a 350ºC, a un contenido en disolvente y/o otros componentes volátiles de 5 a 500 ppm, presentando el cambiador de calor de haz de tubos, tubos rectos verticales calentados con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 10 a 20 mm, una longitud de 0,2 a 2 m, preferentemente de 0,5 a 1 m y ascendiendo el paso por tubo cambiador de calor a través de los tubos a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 3 a 7 kg/h, referido al polímero, y ascendiendo la presión en el separador de 50 Pa a 0,1 MPa, preferentemente 0,1 kPa a 2 kPa, y
D)
a continuación se aísla, y en caso dado se anula el polímero desgasificado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se lleva a cabo la primera etapa A) en un cambiador de calor de haz de tubos, que presenta tubos cambiadores de calor para la disolución de polímeros con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 15 a 25 mm, y con una longitud de 0,5 a 5 m, preferentemente de 3 a 4 m y ascendiendo el paso a través de los tubos cambiadores de calor por cada tubo a 0,5 hasta 10 kg/h, preferentemente 0,5 a 3 kg/h, referido al polímero.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se lleva a cabo la primera etapa A) en una combinación de un cambiador de calor y un evaporador de serpentín, presentando el cambiador de calor tubos cambiadores de calor para la disolución de polímero con un diámetro interno de 5 a 30 mm, preferentemente de 15 a 25 mm, y con una longitud de 0,5 a 5 m, preferentemente de 3 a 4 m y ascendiendo el paso a través de los tubos cambiadores de calor por cada tubo a 0,5 hasta 70 kg/h, preferentemente 15 a 25 kg/h, referido al polímero.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se lleva a cabo la primera etapa A en dos pasos, en dos combinaciones sucesivas de cambiadores de calor 16, o bien 20, y evaporadores de serpentín 17, o bien 21, respectivamente con separador post-conectado.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque todas las piezas del dispositivo de secado en contacto con la disolución de polímero, o el polímero fundido en la puesta en práctica de los pasos A) a C), son elaboradas a partir de material pobre en hierro.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el material pobre en hierro presenta un contenido en hierro de un máximo de un 10%.
7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el material pobre en hierro es seleccionado a partir de la serie: Alloy 50 (2.4605), Inconell 686 (2.4606), Alloy 625, Alloy C-22, Alloy-C276, Alloy-C4, Alloy B2, Alloy B3, Alloy B4, preferentemente Alloy 59.
8. Procedimiento según la reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el polímero de la disolución de polímero es un polímero termoplástico seleccionado a partir de la serie: policarbonato, poliestireno, sulfuro de polifenileno, poliuretano, poliamida, poliéster, poliacrilato, polimetacrilato, una resina SAN o un copolímero, o una mezcla de estos polímeros, en especial un policarbonato.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el disolvente es cloruro de metileno, o una mezcla de clorobenceno y cloruro de metileno.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, presentando el polímero granulado un contenido en disolventes residuales y monómeros de un máximo de 100 ppm, preferentemente un máximo de 55 ppm, de modo especialmente preferente un máximo de 30 ppm.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el polímero es policarbonato.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el monómero es bisfenol A, y su contenido en el polímero asciende como máximo a 5 ppm, preferentemente como máximo 2 ppm, de modo especialmente preferente como máximo 1 ppm.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el disolvente residual es cloruro de metileno y/o clorobenceno, y su contenido en el polímero asciende como máximo 95 ppm, preferentemente como máximo 50 ppm, de modo especialmente preferente como máximo 25 ppm.
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