ES2231293T3 - Recuperacion de compuestos modificadores y compuestos organicos polares de una mezcla de reciclaje de poli(sulfuro de arileno). - Google Patents

Recuperacion de compuestos modificadores y compuestos organicos polares de una mezcla de reciclaje de poli(sulfuro de arileno).

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ES2231293T3
ES2231293T3 ES00982601T ES00982601T ES2231293T3 ES 2231293 T3 ES2231293 T3 ES 2231293T3 ES 00982601 T ES00982601 T ES 00982601T ES 00982601 T ES00982601 T ES 00982601T ES 2231293 T3 ES2231293 T3 ES 2231293T3
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Jeffrey S. Fodor
Jon F. Geibel
Fernando C. Vidaurri, Jr.
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Abstract

Un procedimiento para recuperar al menos un compuesto orgánico polar y al menos un modificador de una mezcla de reciclaje de polisulfuro de arileno (PSA) que comprende el mencionado al menos un compuesto orgánico polar, el mencionado al menos un modificador y metanol, el mencionado procedimiento comprende hacer pasar la mencionada mezcla de reciclaje de PSA junto con agua hasta una zona de separación; y recuperar el compuesto orgánico polar y el modificador en forma de una mezcla de materia prima reciclada en la que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se deriva de una mezcla de reacción de PSA.

Description

Recuperación de compuestos modificadores y compuestos orgánicos polares de una mezcla de reciclaje de poli(sulfuro de arileno).
Campo de la invención
Esta invención se refiere al campo de los procedimientos para recuperar al menos un compuesto modificador y al menos un compuesto orgánico polar de una mezcla de reciclaje de polisulfuro de arileno. En esta descripción, al menos un compuesto orgánico polar se denomina como COP, y el polisulfuro de arileno se denomina PSA.
Antecedentes de la invención
Se ha conocido desde hace algún tiempo la producción de PSA para una variedad de usos industriales y comerciales. El PSA se puede moldear en diferentes artículos que incluyen, pero no se limitan a, piezas, películas, y fibras por medio, por ejemplo, de técnicas de moldeo por inyección y moldeo por extrusión. Estos artículos tienen utilidad en una variedad de aplicaciones para los que se desean propiedades de resistencia al calor y a los compuestos químicos. Por ejemplo, el PSA se puede utilizar como material para preparar piezas eléctricas y electrónicas y piezas para automóviles.
De manera general, el PSA se prepara poniendo en contacto reactivos que comprenden al menos un compuesto aromático dihalogenado, al menos un COP, al menos una fuente de azufre, y al menos una base bajo condiciones de reacción de polimerización. Se pueden añadir compuestos modificadores del peso molecular para producir PSA de peso molecular alto. El compuesto modificador más preferido es el acetato de sodio, debido a su disponibilidad y efectividad.
Existen varios problemas asociados con la síntesis actual del PSA que originan que los costes de producción sean elevados. En primer lugar, tanto en el procedimiento de refrigerado rápido como en el de evaporación súbita del PSA, los modificadores utilizados para sintetizar el PSA de peso molecular alto se usan una vez en el procedimiento y no se capturan y reciclan para uso posterior. Esto constituye un coste elevado en la producción de PSA debido a los mayores gastos de materia prima y vertido de residuos. En segundo lugar, el COP utilizado en el procedimiento se puede recuperar, pero a menudo a un alto coste. Por ejemplo, se utiliza n-hexanol a menudo para extraer n-metil-2-pirrolidona (NMP), un COP común. Hacer funcionar el sistema extractor del hexanol puede requerir la manipulación de cantidades en peso de n-hexanol a PSA producido tan grandes como 30 a 40:1, causando altos costes de equipo y de funcionamiento.
Existe necesidad en la industria del PSA de un proceso eficiente para recuperar el compuesto modificador y el COP de diversas corrientes. Esta invención proporciona el mencionado procedimiento.
Resumen de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento para recuperar al menos un compuesto modificador y al menos un COP de una mezcla de reciclaje de PSA.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para recuperar al menos un COP y al menos un modificador de una mezcla de reciclaje de PSA, comprendiendo el mencionado procedimiento (o de manera opcional, "constituido sustancialmente por" o "constituido por") la separación de la mencionada mezcla de reciclaje de PSA en una primera zona de separación para producir metanol y una mezcla de materia prima reciclada, en la que dicha mezcla de materia prima reciclada comprende el mencionado COP y el mencionado compuesto modificador.
Descripción detallada de la invención
En esta invención, se proporciona un procedimiento para recuperar al menos un compuesto modificador y al menos un COP de una mezcla de reciclaje de PSA. La mezcla de reciclaje de PSA comprende metanol, al menos un compuesto modificador y al menos un COP. La mezcla de reciclaje de PSA se obtiene cuando una mezcla de reacción de PSA se pone en contacto con metanol en varios procesos diferentes que se describen posteriormente en esta descripción. Las mezclas de reacción de PSA útiles en esta invención se pueden producir por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Los ejemplos de las mezclas de reacción útiles en esta invención son las que se preparan de acuerdo con las Patentes de los Estados Unidos 3.919.177, 4.038.261, 4.038.262, 4.116.947, 4282.347 y 4.350.810.
De manera general, las mezclas de reacción de PSA útiles en esta invención se preparan poniendo en contacto un compuesto aromático halogenado, al menos un COP, al menos una fuente de azufre, y al menos un compuesto modificador bajo condiciones de reacción de polimerización para producir un PSA de peso molecular alto. El uso de los compuestos modificadores en la producción de PSA de peso molecular alto se describe en la Patente de los Estados Unidos 5.334.701.
Tal como se usa en el presente documento, el término "peso molecular alto" o "PSA de peso molecular alto" significa todas las moléculas de PSA que tengan pesos moleculares lo suficientemente altos para ser comercialmente deseables y que se puedan usar en estado no curado. De manera general, el flujo fundido de un PSA de peso molecular alto es de menos de aproximadamente 3.000 g/10 minutos. Tal como se usa en el presente documento, el término "peso molecular bajo" o "PSA de peso molecular bajo" significa todas las moléculas de PSA que tienen pesos moleculares demasiado bajos para ser comercialmente deseables y, de esta manera, no se pueden usar en estado no curado. De manera general, el flujo fundido de un PSA de peso molecular bajo es mayor de aproximadamente 3.000 g/10 minutos.
Los compuestos aromáticos halogenados adecuados para producir las mezclas de reacción útiles en esta invención se pueden representar mediante la fórmula
1
en la que X es un halógeno, y R se selecciona entre el grupo constituido por hidrógeno, halógenos, y radicales alquilo, cicloalquilo, arilo, alquilarilo, y arilalquilo que tengan entre aproximadamente 6 y aproximadamente 24 átomos de carbono. Los compuestos aromáticos halogenados de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, p-diclorobenceno (DCB), p-dibromobenceno, p-diyodobenceno, 1-cloro-4-bromobenceno, 1-cloro-4-iodobenceno, 1-bromo-4-iodobenceno, 2,5-diclorotolueno, 2,5-dicloro-p-xileno, 1-etil-4-isopropil-2,5-dibromobenceno, 1,2,4,5-tetrametil-3,6-diclorobenceno, 1-butil-4-ciclohexil-2,5-dibromobenceno, 1-hexil-3-dodecil-2,5-diclorobenceno, 1-octadecil-2,4-diyodobenceno, 1-cloro-2-fenil-4-bromobenceno, 1,4-diyodo-2-p-tolilbenceno, 1,4-dibromo-2-bencilbenceno, 1-octil-4-(3-metilciclopentil)-2,5-diclorobenceno, y mezclas de los anteriores. El compuesto aromático halogenado preferido para producir la mezcla de reacción es DCB, debido a la disponibilidad, facilidad de uso y alta productividad de la polimerización.
Se deberá utilizar al menos un COP para producir la mezcla de reacción. Los COP de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, amidas orgánicas cíclicas o acíclicas que tengan entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10 átomos de carbono por molécula. Los COP de ejemplo se seleccionan entre el grupo constituido por formamida, acetamida, N-metilformamida, N,N-dimetilformamida, N,N-dimetil-acetamida, N-etil propionamida, N,N-dipropilbutiramida, 2-pirrolidona, N-metil-2-pirrolidona (NMP), \varepsilon-caprolactama, N-metil-\varepsilon-caprolactama, N,N'-etilendi-2-pirrolidona, hexametilfosforamida, tetrametilurea, y mezclas de los anteriores. El COP preferido para uso en la producción de la mezcla de reacción es NMP debido a la disponibilidad y facilidad de uso.
Se puede usar cualquier fuente adecuada de azufre para producir la mezcla de reacción. Las fuentes de azufre de ejemplo se seleccionan entre el grupo constituido por tiosulfatos, tioureas sustituidas y no sustituidas, tioamidas cíclicas y acíclicas, tiocarbamatos, tiocarbonatos, tritiocarbonatos, compuestos orgánicos que contienen azufre seleccionados entre mercaptanos, mercáptidos y sulfuros, sulfuro de hidrógeno, pentasulfuro de fósforo, disulfuros de carbono y oxisulfuros de carbono, y sulfuros y bisulfuros de metales alcalinos y mezclas de los anteriores. Por lo general se prefiere usar un bisulfuro de metal alcalino como fuente de azufre en la que el metal alcalino se selecciona entre el grupo constituido por sodio, potasio, litio, rubidio, y cesio debido a su disponibilidad y facilidad de uso. El bisulfuro de metal alcalino preferido es bisulfuro de sodio (NaSH) debido a su disponibilidad y bajo coste.
Las bases adecuadas para producir la mezcla de reacción son hidróxidos de metales alcalinos seleccionados entre el grupo constituido por hidróxido de litio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de rubidio, hidróxido de cesio, y mezclas de los anteriores. Si se desea, la base se puede producir in situ mediante reacción del óxido correspondiente con agua. La base preferida es hidróxido de sodio (NaOH) debido a la disponibilidad y facilidad de uso.
Se utiliza al menos un compuesto modificador para producir la mezcla de reacción. El compuesto modificador se selecciona entre el grupo constituido por carboxilatos de metales alcalinos, haluros de metales alcalinos que sean solubles en COP, agua y mezclas de los anteriores.
Los compuestos modificadores de carboxilato de metal alcalino se pueden representar mediante la fórmula R^{1}-COOM, en la que el R^{1} del compuesto modificador es un radical hidrocarbilo que tenga entre 1 y aproximadamente 20 átomos de carbono, y que se selecciona entre el grupo constituido por alquilo, cicloalquilo, y arilo y combinaciones de los anteriores tales como alquilarilo, alquilcicloalquilo, cicloalquilalquilo, arilalquilo, arilcicloalquilo, alquilarilalquilo y alquilcicloalquilalquilo, y M es un metal alcalino seleccionado entre el grupo constituido por litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. De manera preferible, con el fin de tener una reacción de polimerización más eficiente, R^{3} es un radical alquilo que tiene entre 1 y aproximadamente 6 átomos de carbono o un radical fenilo, y M es litio o sodio. Si se desea, el compuesto modificador de carboxilato de metal alcalino se puede emplear en forma de hidrato o como una solución o dispersión en agua. Si se desea, el compuesto modificador de carboxilato de metal alcalino se puede producir in situ mediante reacción del ácido carboxílico correspondiente y un hidróxido o carbonato de metal alcalino.
Los compuestos modificadores de carboxilato de metal alcalino adecuados que se pueden emplear para producir la mezcla de reacción se seleccionan entre el grupo constituido por acetato de litio, acetato de sodio, acetato de potasio, propionato de litio, propionato de sodio, 2-metil propionato de litio, butirato de rubidio, valerato de litio, valerato de sodio, hexanoato de cesio, heptanoato de litio, 2-metil octanoato de litio, dodecanoato de potasio, 4-etil tetradecanoato de rubidio, octadecanoato de sodio, heneicosanoato de sodio, ciclohexanocarboxilato de litio, ciclododecanocarboxilato de cesio, 3-metil-ciclopentanocarboxilato de sodio, ciclohexilacetato de potasio, benzoato de potasio, benzoato de litio, benzoato de sodio, m-toluato de potasio, fenil-acetato de litio, 4-fenilciclohexanocarboxilato de sodio, p-tolilacetato de potasio, 4-etilciclohexilacetato de litio, y mezclas de los anteriores. El compuesto modificador de carboxilato de metal alcalino preferido para uso en esta invención es acetato de sodio (NaOAc) debido a la disponibilidad, bajo coste, y efectividad.
Los compuestos modificadores de haluro de metal alcalino útiles en esta invención son aquellos que sean solubles en el COP o que se pueden hacer solubles en una mezcla de COP y otro compuesto modificador. Por ejemplo, el cloruro de litio puede ser útil como compuesto modificador, ya que es soluble en ciertos COP, tales como, por ejemplo, NMP.
A la finalización de la reacción de polimerización, la mezcla de reacción comprende PSA de peso molecular alto, PSA de peso molecular bajo, oligómeros de PSA cíclicos y lineales, al menos un COP, al menos un compuesto modificador, un subproducto de metal alcalino, y agua. La mezcla de reacción está en forma sustancialmente líquida a las temperaturas de reacción. El subproducto de haluro de metal alcalino está presente en forma de precipitado.
La primera zona de separación puede comprender cualquier medio conocido en la técnica para separar la mezcla de reciclaje. De manera preferible, se utiliza una columna de fraccionamiento a temperaturas y presiones suficientes para conseguir de manera sustancial que se recupere todo el metanol en una corriente, y que la mezcla de materia prima recuperada se recupere en una corriente diferente. Tanto el metanol como la mezcla de materia prima reciclada se pueden reutilizar.
La eliminación de sustancialmente todo el metanol de la mezcla de reciclaje puede hacer que el compuesto modificador precipite. Por ejemplo, puesto que el acetato de sodio no es apreciablemente soluble en NMP, el acetato de sodio puede precipitar cuando se elimina el metanol. La separación se lleva a cabo en presencia de agua con el fin de que el compuesto modificador forme una solución con el agua y el COP, de tal manera que la solución se pueda manejar más fácilmente. De manera general, se añaden de 2 a 10 moles de agua por mol de compuesto modificador para formar la solución de manera adecuada. De manera preferible se añaden de 3 a 8 moles de agua por mol de compuesto modificador, y de manera más preferible, se añaden de 4 moles a 6 moles de agua por mol de compuesto modificador para formar la solución de manera adecuada.
En una primera forma de realización de esta invención, se proporciona un procedimiento para producir una mezcla de reciclaje de PSA poniendo en contacto metanol con una mezcla de reacción que proviene de un procedimiento de refrigerado rápido, que comprende PSA de peso molecular alto, PSA de peso molecular bajo, oligómeros de PSA cíclicos y lineales, al menos un COP, al menos un compuesto modificador, y que produce un subproducto de haluro de metal alcalino. En un procedimiento de refrigerado rápido, la mezcla de reacción se enfría hasta una temperatura por debajo de aproximadamente 240ºC, de manera preferible a una temperatura en el intervalo de 100ºC a 240ºC. el procedimiento de recuperación con refrigerado rápido se describe en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.128.445.
La primera etapa de la primera forma de realización comprende poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en metanol. El metanol se usará para eliminar la mayor parte del COP y compuesto modificador de la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido.
De manera general, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol a una temperatura suficiente para eliminar la mayor parte del compuesto modificador y el COP. De manera preferible, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 50ºC. En este intervalo de temperatura, las pérdidas de metanol se minimizan. De manera general, se usan cantidades en peso de metanol a PSA de 1:5 a 15:1 para recuperar el compuesto modificador y el COP. De manera preferible, se usan cantidades en el intervalo de 7 a 11:1 en peso de metanol a PSA, y de manera más preferible cantidades en el intervalo de 8 a 10:1 en peso de metanol a PSA. Los intervalos preferidos se establecen para eliminar de manera adecuada y económica el compuesto modificador y el COP de la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido.
De manera general, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol un número suficiente de veces para eliminar de manera adecuada la mayor parte del compuesto modificador y COP. De manera preferible, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol en al menos tres repeticiones. La mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido puede ponerse en contacto con metanol por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, se pueden utilizar técnicas de lavado contra corriente. En el lavado contra corriente, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido fluye en una dirección, y el metanol fluye en la dirección opuesta.
La segunda etapa de la primera forma de realización de esta invención comprende la separación de la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido rica en metanol para producir un producto con PSA de peso molecular alto, una mezcla de reciclaje, y de manera opcional, una corriente de PSA de peso molecular bajo. La mezcla de reciclaje comprende metanol, COP, y compuesto modificador. La corriente de PSA de peso molecular bajo comprende PSA de peso molecular bajo y oligómeros de PSA cíclicos y lineales.
La separación puede llevarse a cabo mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, el mencionado procedimiento puede incluir, pero no limitarse a, tamizado, centrifugación y filtración.
El producto de PSA de peso molecular alto se puede poner en contacto con agua para producir un producto de PSA de peso molecular alto lavado con agua y una corriente con subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente con subproducto de haluro de metal alcalino comprende agua, metanol, y subproducto de haluro de metal alcalino. El producto con PSA de peso molecular alto lavado con agua y el subproducto de haluro de metal alcalino se separan a continuación por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, dichos procedimientos pueden incluir, pero no se limitan a, centrifugación y filtración.
Se pueden mezclar diversos aditivos con el producto con PSA de peso molecular alto obtenido en la presente invención. Los aditivos comunes incluyen, pero no se limitan a, rellenos inorgánicos (por ejemplo, fibra de vidrio, fibra de carbono, óxido de titanio, carbonato de calcio, etc.), antioxidantes, estabilizadores del calor, absorbentes de ultravioleta, agentes colorantes, y mezclas de los anteriores.
Si resulta necesario, se pueden añadir también otros polímeros tales como, por ejemplo, poliamidas, polisulfonas, policarbonatos, poliéter sulfonas, tereftalatos de polietileno, tereftalatos de polibutileno, polietilenos, polipropilenos, politetrafluoroetilenos, elastómeros de poliéter éster y elastómeros de poliéter amida.
Si se desea, el producto de PSA de peso molecular alto se puede curar también a temperaturas de hasta aproximadamente 480ºC para proporcionar productos curados que tengan propiedades mejoradas y estabilidad térmica alta y buena resistencia química.
La mezcla de reciclaje se separa a continuación en la primera zona de separación como se ha descrito anteriormente.
La corriente con subproducto de haluro de metal alcalino se puede separar en una segunda zona de separación para producir metanol y una corriente de salmuera, en la que la corriente de salmuera comprende agua y el subproducto de haluro de metal alcalino. La segunda zona de separación puede comprender cualquier medio conocido en la técnica para separar la corriente de subproducto de haluro de metal alcalino. De manera preferible, se utiliza una columna de fraccionamiento a temperaturas y presiones suficientes para conseguir que se recupere el metanol en una corriente y para que se recupere la salmuera en una corriente diferente. El metanol se puede reutilizar.
En una segunda forma de realización de esta invención, se proporciona otro procedimiento para producir la mencionada mezcla de reciclaje de PSA. La primera etapa de la segunda forma de realización comprende poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido con al menos un COP a una temperatura suficiente para disolver sustancialmente todo el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales para producir una mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en COP.
El COP puede ser cualquier COP descrito anteriormente en esta descripción, y de manera preferible, es NMP debido a su disponibilidad y facilidad de uso. De manera general, el COP está a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100ºC a aproximadamente 220ºC. De manera preferible, el COP está a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 135ºC a aproximadamente 200ºC, de manera más preferible, 150ºC a 175ºC. A temperaturas por debajo de aproximadamente 135ºC la solubilidad del PSA de peso molecular bajo en COP es significativamente menor. A temperaturas superiores a 200ºC, si se usa NMP como COP, la presión de vapor del NMP puede requerir que el contacto se realice en un recipiente presurizado. Cuanto más alta sea la temperatura de poner en contacto la mezcla de reacción con el COP, mayor es la cantidad de PSA de peso molecular bajo y oligómeros cíclicos y lineales que se pueden eliminar a partir de la mezcla de reacción.
De manera preferible, se puede añadir suficiente COP durante la puesta en contacto para producir una mezcla rica en COP que disuelva de manera adecuada el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales. Esto permite la eliminación de sustancialmente todo el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales de la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido, produciendo de esta manera un producto con PSA de peso molecular alto de mayor pureza. De manera preferible se añaden de aproximadamente 2 a aproximadamente 7 moles de COP por mol de PSA para una eliminación adecuada. De manera más preferible, se usan de 3 a 6 moles de COP por mol de PSA.
De manera general, la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con el COP a una temperatura suficiente para disolver sustancialmente todo el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales. La mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido se puede poner en contacto con el COP múltiples veces para eliminar más PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales.
Los tiempos de contacto entre la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido y el COP deberán ser suficientes para disolver sustancialmente todo el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales. Pueden ser adecuados tiempos de contacto tan cortos como 1 minuto para eliminar el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales a partir de la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido.
La segunda etapa en la segunda forma de realización comprende la separación de la mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en COP para producir una corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido y una corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido. La corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido está sustancialmente en forma sólida y comprende el PSA de peso molecular alto, el COP, el compuesto modificador y el subproducto de haluro de metal alcalino. El PSA de peso molecular alto está sustancialmente en forma granular. La corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido está en forma sustancialmente líquida y comprende el COP, el compuesto modificador y sustancialmente todo el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros de PSA cíclicos y lineales. El PSA de peso molecular alto está en forma de sólidos finos.
La separación deberá completarse a una temperatura similar a la temperatura a la que el COP se puso en contacto con la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido. Si se enfría la mezcla rica en COP del procedimiento de refrigerado rápido, el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros cíclicos y lineales pueden precipitar en el producto con PSA de peso molecular alto, disminuyendo por tanto la eficiencia de eliminación. Esta separación se puede llevar a cabo mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, se puede usar el tamizado.
La tercera etapa de la segunda forma de realización comprende poner en contacto la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla producto de PSA rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido. Se deberá usar el metanol para eliminar una mayoría del COP y compuesto modificador de la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido.
De manera general, la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol a una temperatura suficiente para eliminar una mayoría del compuesto modificador y el COP. De manera preferible, la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 50ºC. En este intervalo de temperatura, las pérdidas de metanol se minimizan. De manera general se usan cantidades en peso de metanol a PSA de 1-5 a 15:13 para recuperar el compuesto modificador y el COP. De manera preferible se usan cantidades en el intervalo de 7 a 11:1 en peso de metanol a PSA, y de manera más preferible cantidades en el intervalo de 8 a 10:1 en peso de metanol a PSA. Los intervalos preferidos se establecen para eliminar de manera adecuada y económica el compuesto modificador y el COP de la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido.
De manera general, la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol un número suficiente de veces para eliminar de manera adecuada una mayoría del compuesto modificador y el COP. De manera preferible, la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido se pone en contacto con metanol en al menos tres repeticiones. La corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido se puede poner en contacto con metanol por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, se pueden utilizar técnicas de lavado a contracorriente. En el lavado a contracorriente, la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido fluye en una dirección, y el metanol fluye en la dirección opuesta.
La cuarta etapa de la segunda forma de realización comprende la separación de la mezcla producto de PSA rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido para producir un producto con PSA de peso molecular alto y una mezcla de reciclaje. La mezcla de reciclaje comprende metanol, COP, y compuesto modificador.
La mezcla de reciclaje se puede separar en la primera zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
El producto con PSA de peso molecular alto se puede poner en contacto con agua para producir un producto con PSA de peso molecular alto lavado con agua y una corriente de subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente de subproducto de haluro de metal alcalino se puede tratar en la segunda zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
En una tercera forma de realización de esta invención, se proporciona otro procedimiento para producir la mezcla de reciclaje de PSA. La primera etapa de la tercera forma de realización comprende poner en contacto la corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla de PSA de peso molecular alto rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido. Se pueden usar las mismas condiciones que se han usado para poner en contacto la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido con el metanol.
La segunda etapa en la tercera forma de realización comprende la separación de la mezcla de PSA de peso molecular alto rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido para producir un producto de PSA de peso molecular bajo y la mezcla de reciclaje de PSA. La mezcla de reciclaje de PSA comprende el metanol, el COP, y el compuesto modificador. El producto de PSA de peso molecular bajo comprende el PSA de peso molecular bajo y los oligómeros de PSA cíclicos y lineales. La separación se puede llevar a cabo mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, dichos procedimientos pueden incluir, pero no se limitan a, centrifugación y filtración.
La mezcla de reciclaje se puede separar en la primera zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
El producto de PSA de peso molecular bajo se puede poner en contacto con agua para producir un producto de PSA de peso molecular bajo lavado con agua y una corriente de subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente de subproducto de haluro de metal alcalino se puede tratar en la segunda zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
En una cuarta forma de realización de esta invención, se proporciona un procedimiento para producir la mezcla de reciclaje de PSA poniendo en contacto una mezcla que proviene de un procedimiento de reacción con evaporación súbita. En un procedimiento de recuperación por evaporación súbita, la mezcla de reacción se somete a una evaporación a presión reducida de evaporación para eliminar una mayoría de COP. Si se desea, el COP se puede reciclar para polimerizaciones posteriormente después de la condensación. Después de la recuperación por evaporación súbita, se produce una mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita que comprende el PSA de peso molecular alto, el PSA de peso molecular bajo, los oligómeros de PSA cíclicos y lineales, el subproducto de haluro de metal alcalino, el compuesto modificador, y el COP.
Las condiciones empleadas durante el procedimiento de recuperación por evaporación súbita pueden variar de manera apreciable, pero preferiblemente se pueden emplear presiones reducidas. De manera general, la presión en el procedimiento de recuperación por evaporación súbita deberá ser suficiente para evaporar aproximadamente de un 30% a aproximadamente un 90% de COP, típicamente, se requiere una reducción de la presión de aproximadamente 1,48 MPa (200 psig). Se pueden emplear presiones tan bajas como 101,62 kPa (0,05 psig) aunque la presión generalmente no está por debajo de 108,2 kPa (un psig). Las temperaturas de la mezcla de reacción procedente del reactor oscilan entre aproximadamente 200ºC y aproximadamente 325ºC. Las temperaturas en un reactor de recuperación rápida después de la reducción de presión oscilan generalmente entre aproximadamente 90ºC y aproximadamente 200ºC dependiendo de la presión en el reactor de recuperación rápida.
Se conocen en la técnica diversos procedimientos de recuperación rápida de PSA que se incluyen en las Patentes de los Estados Unidos N^{os} 3.478.000 y 3.956.060.
La primera etapa de la cuarta forma de realización comprende poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita con metanol para producir una mezcla de reacción rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita. Los procedimientos para poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita con el metanol son los mismos que se han descrito anteriormente para la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido.
La segunda etapa de la tercera forma de realización comprende la separación de la mezcla rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita para producir el producto de PSA y una mezcla de reciclaje. La mezcla de reciclaje comprende metanol, COP, y compuesto modificador. El producto de PSA comprende PSA de peso molecular alto, PSA de peso molecular bajo, y oligómeros de PSA cíclicos y lineales. La separación se puede llevar a cabo por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, dichos procedimientos pueden incluir, pero no se limitan a, centrifugación y filtración.
La mezcla de reciclaje se puede separar en la primera zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
El producto de PSA se puede poner en contacto con agua para producir un producto de PSA lavado con agua y una corriente de subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente de subproducto de haluro de metal alcalino se puede tratar en la segunda zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
En una quinta forma de realización de esta invención, se proporciona otro procedimiento para producir la mezcla de reciclaje de PSA a partir de una mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita. La primera etapa de la quinta forma de realización comprende poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento rápido con al menos un COP a una temperatura suficiente para disolver una mayoría de PSA de peso molecular bajo y oligómeros cíclicos y lineales para producir una mezcla de reacción rica en COP del procedimiento de evaporación súbita. La mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita se pone en contacto con el COP por el mismo procedimiento que se ha descrito anteriormente para la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido.
La segunda etapa de la quinta forma de realización comprende la separación de la mezcla rica en COP del procedimiento de evaporación súbita para producir una corriente sólida del procedimiento de evaporación súbita y una corriente líquida del procedimiento de evaporación súbita. La corriente sólida del procedimiento rápido está en forma sustancialmente sólida y comprende PSA insoluble, el COP, el compuesto modificador y el subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente líquida del procedimiento de evaporación súbita está en forma sustancialmente líquida y comprende el PSA soluble y el COP. La separación se puede llevar a cabo mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, dichos procedimientos pueden incluir, pero no se limitan a, centrifugación y filtración.
La tercera etapa de la quinta forma de realización comprende poner en contacto la corriente sólida del procedimiento de evaporación súbita con metanol para producir una mezcla producto de PSA rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita. La corriente sólida del procedimiento de evaporación súbita se pone en contacto con metanol mediante el mismo procedimiento descrito anteriormente para la corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido.
La cuarta etapa de la quinta forma de realización comprende la separación de la mezcla producto de PSA rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita para producir un producto de PSA de peso molecular alto y la mezcla de reciclaje. La mezcla de reciclaje comprende metanol, el COP, y el compuesto modificador. La separación se puede llevar a cabo por cualquier procedimiento conocido en la técnica. Por ejemplo, dichos procedimientos pueden incluir, centrifugación y filtración.
La mezcla de reciclaje se puede separar en la primera zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
El producto de PSA de peso molecular alto se puede poner en contacto con agua para producir un producto de PSA de peso molecular alto lavado con agua y una corriente de subproducto de haluro de metal alcalino. La corriente de subproducto de haluro de metal alcalino se puede tratar en la segunda zona de separación como se ha descrito anteriormente en esta descripción.
Ejemplos Ejemplo 1
Los siguientes ejemplos muestran que el metanol se puede separar del NMP por fraccionamiento.
Se añadieron 75 gramos de metanol y 75 gramos de NMP (Fisher, Calidad Purificada) a un matraz con fondo redondo de 250 mililitros que contenía núcleos de ebullición. El matraz se conectó a una columna de fraccionamiento encamisada a vacío. Se aplicó calor al matraz de fondo redondo usando una manta calefactora. La columna de fraccionamiento encamisada a vacío se calentó ligeramente debido al reflujo interno. Un vapor comenzó a fluir a través de un condensador y hasta un receptor para producir una corriente líquida de cabeza. El flujo de vapor se ralentizó hasta que la temperatura de la columna de fraccionamiento se incrementó debido a un calentamiento adicional del matraz de fondo redondo. Tras alcanzar de nuevo el punto de ebullición del NMP, volvió a comenzar el flujo de la corriente del líquido de cabeza. A continuación, la columna de fraccionamiento encamisada al vacío se enfrió hasta temperatura ambiente. A continuación, se finalizó el calentamiento del matraz de fondo redondo.
Las fracciones de la corriente del líquido de cabeza se recogieron en viales pequeños. Estas fracciones y una muestra que permanecía en el matraz de fondo redondo se analizaron mediante cromatografía de gases. Los análisis de las fracciones indicaron que 99,547% en peso de la corriente de líquido de cabeza recogido era metanol, mientras que 0,453% en peso era NMP. En el análisis de la muestra del líquido en el matraz de fondo redondo se encontró que era 100% de NMP.
De esta manera, el metanol puede separarse de forma eficiente del NMP
Ejemplo 2
Este ejemplo muestra la separación de una mezcla de reciclaje para producir metanol y una mezcla de materia prima reciclada.
Una mezcla de reciclaje que contiene 78,03% en peso de NMP, 15,90% en peso de metanol y 6,07% en peso de acetato de sodio se alimentó a un hervidor de destilación continua de laboratorio a un caudal continuo de 504, 20 cm^{3}/h. Se añadió inicialmente al hervidor una pequeña cantidad de NMP. Se calentó el hervidor hasta que la mezcla de reciclaje alcanzó el reflujo, en este punto, la temperatura del hervidor era de aproximadamente 210ºC, y la temperatura a lo largo de la columna era de 66-208ºC. Se recuperó una corriente de metanol a través de un divisor en el cabezal, y se encaminó al condensador del cabezal, y a continuación a un receptor del cabezal. Se ajustó el divisor del cabezal para recoger durante 0,2 minutos y para descargar al receptor del cabezal durante 5 s. La mezcla de materia prima reciclada se bombeó desde el hervidor a un caudal de 87,40 cm^{3}/h. Después de aproximadamente una hora se recogieron muestras de la corriente de metanol y de la mezcla de materia prima reciclada en el fondo del hervidor.
La mezcla de materia prima reciclada y la corriente de metanol se analizaron mediante cromatografía de gases. La mezcla de materia prima reciclada contenía 99,50% en peso de NMP, 0,29% en peso de metanol, y 0,21% de otros compuestos. La corriente de metanol contenía 99,73% de metanol, 0,08% en peso de NMP, y 0,19% en peso de otros compuestos.
Durante el experimento se determinó por inspección visual que el acetato de sodio se acumulaba en el fondo del hervidor y de la columna de destilación.
Este ejemplo muestra que el metanol se puede separar de forma eficiente del acetato de sodio y NMP.
Ejemplo 3
Este ejemplo demuestra que se puede añadir agua a la mezcla de reciclaje para ayudar a evitar la acumulación de acetato de sodio en el fondo del hervidor de destilación.
Se usaron los mismos procedimientos que se han descrito en el Ejemplo 2, excepto que la mezcla de reciclaje contenía 14,60% en peso de metanol, 72,00% en peso de NMP, 4,60% en peso de acetato de sodio, y 8,8% en peso de agua. La temperatura del hervidor fue de aproximadamente 190-198ºC, y la temperatura a loa largo de la columna fue de aproximadamente 68 a 102ºC. El divisor del cabezal se ajustó para recoger durante 0,3 minutos y para descargar en el receptor del cabezal durante 5 segundos.
Se tomaron muestras de la corriente de metanol y de la mezcla de materia prima reciclada después de 8,66 horas de destilación, y se analizaron mediante cromatografía de gases. La mezcla de materias primas recicladas contenía 97,53% en peso de NMP, 0,00% de metanol, 1,63% en peso de agua, y 0,16% en peso de otros compuestos. La corriente de metanol contenía 97,36% en peso de metanol, 0,03% en peso de NMP, 2,60% de agua, y 0,02% en peso de otros compuestos. Se observó en el fondo del hervidor de destilación una precipitación despreciable de acetato de sodio. Se usó cromatografía iónica para determinar la cantidad de acetato de sodio en la mezcla de materia prima reciclada. Se encontró un 0,69% en peso de acetato de sodio.
Este experimento ilustra que la adición de agua a la mezcla de reciclaje evita de manera sustancial la acumulación de acetato de sodio en el fondo del hervidor de destilación. No se consiguió en este experimento un balance de materia exacto para el acetato de sodio puesto que la destilación no tuvo una duración suficiente.

Claims (13)

1. Un procedimiento para recuperar al menos un compuesto orgánico polar y al menos un modificador de una mezcla de reciclaje de polisulfuro de arileno (PSA) que comprende el mencionado al menos un compuesto orgánico polar, el mencionado al menos un modificador y metanol, el mencionado procedimiento comprende hacer pasar la mencionada mezcla de reciclaje de PSA junto con agua hasta una zona de separación; y
recuperar el compuesto orgánico polar y el modificador en forma de una mezcla de materia prima reciclada en la que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se deriva de una mezcla de reacción de PSA.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se produce mediante un procedimiento que comprende:
1) Poner en contacto la mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido rica en metanol;
en la que la mencionada mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido comprende polisulfuro de arileno de peso molecular alto, polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, al menos un compuesto orgánico polar, al menos un compuesto modificador y un subproducto de haluro de metal alcalino;
2) separar la mencionada mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en metanol para producir un producto de polisulfuro de arileno de peso molecular alto y la mencionada mezcla de reciclaje de PSA.
3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que se obtiene también en la etapa (2) una corriente de polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, en la que la mencionada corriente de polisulfuro de arileno de peso molecular bajo comprende polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales.
4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se produce mediante un procedimiento que comprende:
1) poner en contacto una mezcla de reacción del procedimiento de refrigerado rápido que comprende polisulfuro de arileno de peso molecular alto, polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, al menos un COP, al menos un modificador, y un subproducto de haluro de metal alcalino con al menos un compuesto orgánico polar a una temperatura suficiente para disolver de forma sustancial todo el mencionado polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y oligómeros cíclicos y lineales para producir una mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en compuestos orgánicos polares;
2) separar la mencionada mezcla del procedimiento de refrigerado rápido rica en compuestos orgánicos polares para producir una corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido y una corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido;
en el que la mencionada corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido está sustancialmente en forma sólida y comprende el mencionado polisulfuro de arileno de peso molecular alto, el mencionado compuesto orgánico polar, el mencionado compuesto modificador y el mencionado subproducto de metal de haluro de metal alcalino;
en el que la mencionada corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido está sustancialmente en forma líquida, y comprende sustancialmente todo el mencionado polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, el mencionado compuesto orgánico polar, y el mencionado compuesto modificador;
3) poner en contacto la mencionada corriente sólida del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla producto de polisulfuro de arileno rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido; y
4) separar la mencionada mezcla producto de polisulfuro de arileno rica en metanol para producir un producto de polisulfuro de arileno de peso molecular alto y la mencionada mezcla de reciclaje de PSA.
en el que la mencionada mezcla reciclada comprende metanol, el mencionado compuesto orgánico polar, y el mencionado compuesto modificador.
5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende además:
1) poner en contacto la mencionada corriente líquida del procedimiento de refrigerado rápido con metanol para producir una mezcla de polisulfuro de arileno rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido; y
2) separar la mencionada mezcla de polisulfuro de arileno de peso molecular bajo rica en metanol del procedimiento de refrigerado rápido para producir un producto de polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y una segunda mezcla de reciclaje de PSA;
en el que la mencionada segunda mezcla de reciclaje de PSA comprende metanol, el mencionado compuesto orgánico polar, y el mencionado compuesto modificador; y
en el que el mencionado producto de polisulfuro de arileno de peso molecular bajo comprende el mencionado polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales.
6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se produce mediante un procedimiento que comprende:
1) poner en contacto una mezcla de reacción de un procedimiento de evaporación súbita con metanol para producir una mezcla de un procedimiento de evaporación súbita rica en metanol;
en el que la mencionada mezcla de reacción del procedimiento de evaporación súbita comprende producto de polisulfuro de arileno de peso molecular alto, polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, al menos un COP, al menos un modificador, y un subproducto de haluro de metal
alcalino
2) separar la mencionada mezcla de un procedimiento de evaporación súbita para producir un producto de polisulfuro de arileno y la mencionada mezcla de reciclaje de PSA;
en el que el mencionado producto de polisulfuro de arileno comprende polisulfuro de arileno de peso molecular alto, polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, y oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales;
en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA comprende metanol, el mencionado compuesto orgánico polar y el mencionado compuesto modificador.
7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA se produce mediante un procedimiento que comprende:
1) poner en contacto una mezcla de reacción de un procedimiento de evaporación súbita que comprende polisulfuro de arileno de peso molecular alto, polisulfuro de arileno de peso molecular bajo, y los oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, al menos un COP, al menos un modificador y un subproducto de haluro de metal alcalino con al menos un compuesto orgánico polar a una temperatura suficiente para disolver la mayoría del mencionado polisulfuro de arileno de peso molecular bajo y de oligómeros de polisulfuro de arileno cíclicos y lineales, para producir una mezcla de un procedimiento de evaporación súbita rica en compuestos orgánicos polares;
2) separar la mencionada mezcla del procedimiento de evaporación súbita rica en compuestos orgánicos polares para producir una corriente sólida de un procedimiento de evaporación súbita y una corriente líquida de un procedimiento de evaporación súbita;
en el que la mencionada corriente sólida de procedimiento de evaporación súbita está en forma sustancialmente sólida y comprende polisulfuro de arileno insoluble, el mencionado compuesto orgánico polar, el mencionado compuesto modificador, y el mencionado subproducto de haluro de metal alcalino;
en el que la mencionada corriente líquida del procedimiento de evaporación súbita está sustancialmente en forma líquida y comprende polisulfuro de arileno soluble y el mencionado compuesto orgánico polar;
3) poner en contacto la mencionada corriente sólida de un procedimiento de evaporación súbita con metanol para producir una mezcla producto de polisulfuro de arileno rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita;
y
4) separar la mencionada mezcla producto de polisulfuro de arileno rica en metanol del procedimiento de evaporación súbita para producir un producto de polisulfuro de arileno de peso molecular alto y la mencionada mezcla de reciclaje de PSA;
en el que la mencionada mezcla de reciclaje de PSA comprende, metanol, el mencionado compuesto orgánico polar y un compuesto modificador.
8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende el reciclaje de la mencionada corriente líquida del procedimiento de evaporación súbita a un procedimiento de polimerización de polisulfuro de arileno.
9. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que la mencionada mezcla de alimentación reciclada se recupera en forma de un líquido.
10. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que la mencionada agua se añade en cantidad suficiente para formar una solución de al menos un compuesto modificador en la mencionada zona de separación.
11. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que la mencionada agua se añade en una cantidad comprendida en el intervalo de 2-10 moles de la mencionada agua por mol del mencionado compuesto modificador.
12. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que la mencionada agua se añade en una cantidad comprendida en el intervalo de 3-8 moles de la mencionada agua por mol del mencionado compuesto modificador.
13. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que el mencionado PSA es polisulfuro de fenileno y el mencionado compuesto orgánico polar es N-metilpirrolidona (NMP).
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