ES2248994T3 - Procedimiento y dispositivo para la preparacion continua de polimerizados. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la preparacion continua de polimerizados.Info
- Publication number
- ES2248994T3 ES2248994T3 ES99915632T ES99915632T ES2248994T3 ES 2248994 T3 ES2248994 T3 ES 2248994T3 ES 99915632 T ES99915632 T ES 99915632T ES 99915632 T ES99915632 T ES 99915632T ES 2248994 T3 ES2248994 T3 ES 2248994T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- micromixer
- reaction
- solvent
- tubular reactor
- starting material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/30—Micromixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/242—Tubular reactors in series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
- B01F2025/917—Laminar or parallel flow, i.e. every point of the flow moves in layers which do not intermix
- B01F2025/9171—Parallel flow, i.e. every point of the flow moves in parallel layers where intermixing can occur by diffusion or which do not intermix; Focusing, i.e. compressing parallel layers without intermixing them
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/90—Heating or cooling systems
- B01F2035/99—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
- B01F2101/2805—Mixing plastics, polymer material ingredients, monomers or oligomers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00889—Mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/0002—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped monomers or prepolymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
Abstract
Procedimiento para la preparación continua de polimerizados mediante polimerización por radicales, en el que al menos dos componentes de reacción (materiales de partida) se hacen pasar conjuntamente a través de un micromezclador así como se mezclan entre sí, caracterizado porque los materiales de partida se precalientan antes de la introducción en el micromezclador (18) hasta el punto en el que alcanzan la temperatura de reacción necesaria tras la introducción en el micromezclador (18), en el que se mezclan entre sí por difusión y/o turbulencia de tal modo que no se produce una formación de distribuciones de masas modales bimodales o fracciones de alto peso molecular y porque tiene lugar una polimerización de los componentes de reacción monoméricos en un reactor (20) tubular aguas abajo del micromezclador.
Description
Procedimiento y dispositivo para la preparación
continua de polimerizados.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para la preparación continua de polimerizados, en el que
al menos dos componentes de reacción (materiales de partida) se
hacen pasar conjuntamente a través de un micromezclador y se mezclan
entre sí.
En el caso de los componentes de reacción, se
trata por ejemplo de uno o varios monómeros líquidos o disueltos y
uno o varios iniciadores.
A partir del documento DE-A 19 41
266 se conoce un procedimiento para la realización de reacciones
químicas entre componentes de reacción gaseosos y/o líquidos, en el
que al menos dos componentes de reacción se dividen a través de un
grupo de microcanales asociados en cada caso a los mismos, en
microflujos separados espacialmente, que a continuación salen a un
espacio de mezclado y de reacción común. Los microflujos salen en
forma de láminas líquidas de materiales de partida desde los
microcanales con la misma velocidad de flujo para cada material de
partida en el espacio de mezclado y reacción. Cada lámina líquida de
un material de partida se conduce directamente adyacente a una
lámina líquida de otro material de partida en el espacio de mezclado
y reacción, mezclándose las láminas líquidas adyacentes entre sí
mediante difusión y/o turbulencia.
Para la mezcla se emplea un denominado mezclador
de láminas de microestructura con al menos una cámara de mezclado y
un componente de guiado intercalado para la alimentación de los
fluidos que van a mezclarse hacia la cámara de mezclado. El
componente de guiado puede componerse de varios elementos en forma
de placa, dispuestos en capas uno sobre otro, que están atravesados
por canales que discurren oblicuos o perpendiculares al eje
longitudinal del micromezclador. Los canales de elementos adyacentes
se cruzan sin contacto y desembocan en la cámara de mezclado. Otra
posibilidad en la construcción de un micromezclador consiste en una
disposición paralela de canales. Los fluidos que van a mezclarse
entran desde direcciones opuestas en el mezclador y salen mezclados
perpendicularmente al mismo en la cámara de mezclado. Mediante la
mezcla los componentes de reacción entran en contacto íntimo unos
con otros, es decir, se mezclan bien. Tal como se deduce del
documento mencionado, la calidad de la mezcla y la influencia del
elemento de mezclado en el rendimiento en el producto deseado
dependen, en gran medida de la relación de las velocidades de
reacción química dadas por la cinética de reacción respecto a la
velocidad de mezclado. En el caso de reacciones químicas lentas,
éstas se desarrollan generalmente más despacio que la mezcla. Si las
velocidades de reacción química y la velocidad de mezclado se sitúan
en el mismo orden de magnitud, se originan entonces interacciones
complejas entre las cinéticas de las reacciones y el comportamiento
de mezclado local determinado por la turbulencia en el reactor
empleado y en el elemento de mezclado, que se trata en general de un
micromezclador. Si las velocidades de reacción química son
esencialmente más rápidas que la velocidad de mezclado, se
determinan entonces las velocidades de reacción y los rendimientos
esencialmente a través de la mezcla, es decir a través del campo de
concentración y de velocidad local en función del tiempo del
reactivo.
En el estado de la técnica es habitual, para la
realización de reacciones rápidas, utilizar una cantidad de
elementos de mezclado o mezcladores. A este respecto, entre
diferencia entre mezcladores dinámicos como, por ejemplo,
agitadores, turbinas o sistemas estator-rotor, y
mezcladores estáticos como, por ejemplo, mezcladores Kenics,
mezcladores SMV y mezcladores de chorro.
En el campo de la polimerización en disolución de
monómeros a base de acrilato, con o sin adyuvantes, se emplea
normalmente una tecnología discontinua o semidiscontinua, que debido
a los polímeros producidos de forma discontinua no puede garantizar
una calidad de producto uniforme. El paso de la tecnología
discontinua o semidiscontinua conocida a una preparación continuada
de polímeros en disolución conlleva problemas en tanto que este tipo
de polímeros en el caso de pesos moleculares altos pueden volverse
insolubles en el disolvente. En el caso de un polímero definido como
polimerizado por disolución, se trata de una pequeña fracción de
alto peso molecular del polímero en la distribución de las masas
molares. Esta fracción de alto peso molecular puede originarse,
entre otros, a partir de una mezcla inicial inapropiada de los
monómeros y el iniciador, ya que un déficit local de iniciadores
puede llevar a la formación de macromoléculas con un muy alto grado
de polimerización, que puede producirse de forma conocida en el caso
de la polimerización por radicales en un tiempo de menos de un
segundo. Estas fracciones de alto peso molecular llevan a una
ampliación evidente de la distribución de las masas molares hasta
distribuciones de masas molares bimodales. Como consecuencia de
esto, aparecen sedimentos no deseados en el sistema reactor. La
suspensión de las moléculas insolubles de la disolución se favorece
de forma conocida por superficies de cuerpos rígidos, como las
paredes del reactor, componentes, etc. En reactores cilíndricos, que
a menudo están equipados con mezcladores estáticos para intensificar
los procesos de mezclado y la transferencia de calor, existe una
gran razón superficie-volumen y, por tanto,
desfavorable. Por este motivo, en comparación con un reactor de
caldera de agitación discontinuo, con una capacidad comparable, debe
partirse de una probabilidad mayor de formación de sedimentos en el
sistema reactor, que en caso del reactor tubular de funcionamiento
continuo puede llevar a una obstrucción del sistema y excluye un
funcionamiento continuo. Las cantidades de polímeros en general
pequeñas con masas moleculares altas en la mezcla de productos
pueden ser suficientes para añadir un reactor tubular, ya que el
proceso funciona durante tiempos muy largos. Si en el caso del
reactor tubular existe al inicio del reactor en la dosificación una
mala homogeneización de la mezcla de reacción a través de un tramo
de mezclado que depende del sistema, puede ocasionarse especialmente
en esta zona una sedimentación intensa.
En cuanto a los monómeros a base de acrilato,
puede tratarse por ejemplo de copolímeros, tal como se describen en
el documento DE-A 40 27 594. Estos copolimerizados
se basan potencialmente en ésteres de alquilo y ésteres de alquilo
funcionarizados de ácidos carboxílicos no
saturados\alpha,\beta-etilénicos y, dado el
caso, monómeros de vinilo que pueden copolimerizarse. Otro monómero
es por ejemplo estireno.
A partir del documento EP 0 749 987 A1 se conoce
un procedimiento para la polimerización aniónica continua. En este
caso, el sistema monomérico se compone de al menos un monómero de
ácido (met) acrílico. El iniciador se compone de compuestos
organometálicos, como los que se utilizan para la polimerización
aniónica. Puesto que este tipo de reacciones son reacciones muy
rápidas, que llevan a una conversión completa en 0,2 a 0, 3
segundos, se desarrolló para un guiado de la reacción continuo un
reactor tubular adiabático con micro mezcladores intercalados. Los
micromezcladores son mezcladores de flujo tangencial de mezclado con
turbulencia. El tiempo de permanencia en el mezclador es de
aproximadamente 0,05 segundos. Los materiales de partida (monómeros,
disolvente e iniciador) se enfrían previamente antes de la
alimentación en el mezclador de -14 a -40ºC, para evitar un inicio
de la reacción en el mezclador. La reacción tiene lugar en el
reactor tubular. Durante el guiado adiabático de la reacción se
alcanza en cada sistema monómero-iniciador una
temperatura final de 44ºC a 91ºC.
Partiendo del estado de la técnica anteriormente
descrito, el objetivo de al invención consiste en facilitar un
procedimiento y un dispositivo para una preparación continua de
polimerizados por disolución radicales, en el que se evite una
obstrucción o sedimentación del sistema reactor en gran medida y el
dispositivo puede funcionar durante períodos de tiempo más largos
sin interrupción.
Este objetivo se resuelve según la invención
mediante un procedimiento del tipo descrito al inicio, de modo que
los materiales de partida se precalientan antes de su introducción
en el micromezclador hasta el punto de que alcanzan una temperatura
de reacción necesaria tras la introducción en el micromezclador, en
el que se mezclan por difusión y/o turbulencia de tal modo que no se
produce una formación de distribuciones de masas molares bimodales
ni fracciones de alto peso molecular y de tal modo que tiene lugar
una polimerización del reactivo- monómero en un reactor tubular
conectado aguas abajo al micromezclador. Para ello es necesario que
la mezcla se realice de inmediato, es decir, que el tiempo de
mezclado sea inferior al tiempo de reacción para formar una cadena
polimérica individual. Los tiempos de mezcla preferidos se sitúan,
dependiendo del tiempo de reacción, en el intervalo de un segundo
hasta la mezcla espontánea. Los tiempos de reacción típicos son muy
conocidos por los expertos y se sitúan, dependiendo del tipo de
reacción y de la temperatura, en el intervalo de milisegundos hasta
algunos segundos. Gracias al precalentamiento puede lograrse la
temperatura de reacción necesaria directamente tras la introducción
en el micromezclador.
Las formas de realización particulares del
procedimiento según la invención se dan a conocer en las
reivindicaciones dependientes.
En una variante del procedimiento, el material de
partida de monómero a base de acrilato con un adyuvante de estireno
así como un disolvente es reconducido a través de un primer
intercambiador térmico calentado. Opcionalmente, el material de
partida de monómero a base de acrilato, aunque sin adición de
estireno, y con un disolvente, atraviesa un primer intercambiador de
calor calentado.
Además, el otro material de partida de un
iniciador de radicales y, dado el caso, un disolvente, se conduce a
través de un segundo intercambiador térmico calentado.
En una realización del procedimiento el material
de partida de monómero/disolvente y el material de partida de
inicador/disolvente se alimentan en una razón de mezclado de 1:1 a
10:1, en especial de 9:1, en el micromezclador.
El dispositivo para la preparación continua de
polimerizados, con recipientes colectores para los componentes de
reacción, dispositivos de dosificación y control, filtros y con o
sin mezclador previo, se caracteriza porque un intercambiador
térmico calentado está conectado en cada caso aguas abajo tanto de
los recipientes colectores para el material de partida de monómero
y, dado el caso disolvente, como también de los recipientes
colectores para el material de partida de iniciador y, dado el caso,
disolvente, porque cada uno de los dos intercambiadores de calor
está conectado por conductos al micromezclador y porque el
micromezclador está conectado con un reactor tubular que está en
contacto con un recipiente de descarga de los polímeros en
disolución.
La otra configuración del dispositivo según la
invención se deduce de las características de las reivindicaciones 8
a 15.
El procedimiento según la invención (incluidas
sus formas de realización) se diferencia del procedimiento conocido
por el documento EP 0 749 987 A1 porque el procedimiento conocido se
refiere a polimerizaciones aniónicas, mientras que el procedimiento
según la invención se refiere a polimerizaciones por radicales. En
consecuencia se emplean sistemas de iniciadores distintos. El
procedimiento conocido se basa además en un régimen de temperatura
adiabático del reactor tubular. El nuevo procedimiento puede incluir
un régimen de temperatura controlado con temperaturas ajustables
definidas que sean favorables para el control de la reacción de
polimerización por radicales. En el procedimiento conocido los
materiales de partida se alimentan al micromezclador a desde -13ºC
hasta -40ºC. El calentamiento se realiza por el calor de reacción
producido por la polimerización posterior. En el nuevo
procedimiento, los flujos de material de partida se precalientan de
tal modo que, tras la mezcla, preferiblemente directamente tras la
introducción, se presenta en el micromezclador una temperatura
inicial de, por ejemplo, 120ºC (dependiendo del tipo de reacción).
Un calor de reacción excesivo, que llevaría a un calentamiento de la
mezcla de reacción, puede evacuarse con un enfriamiento común del
sistema. Debido a las distintas temperaturas iniciales en el
procedimiento conocido y en el nuevo según la invención, en el
procedimiento conocido la reacción tiene lugar exclusivamente en el
reactor tubular, conectado aguas abajo al micromezclador. En el
nuevo procedimiento, la reacción ya puede tener lugar en el
micromezclador. En el procedimiento conocido se describe el
micromezclador como un mezclador de flujo tangencial de mezclado
exclusivamente turbulento. En el nuevo procedimiento, se emplean
preferiblemente micromezcladores con una estructura de láminas que
mezclan por difusión y/o turbulencia.
En la invención, para lograr una mejora de la
mezcla, se utiliza un micromezclador. En éste los dos flujos de
material de partida que deben mezclarse se transportan conjuntamente
por canales en forma de láminas muy delgados, de tal modo que ya
existe en el encuentro de los flujos una mezcla de los materiales de
partida en una microzona. Por motivos de construcción, en un
micromezclador de este tipo se prevén canales extremadamente
pequeños que llevan a una relación
superficie-volumen extremadamente alta, con lo que
debería aumentar enormemente la probabilidad de formación de
sedimentos en el sistema de mezclado y la probabilidad, consecuencia
de ello, de obstrucción del mezclador. Sorprendentemente, puede
evitarse, sin embargo, gracias a la excelente mezcla de los
materiales de partida, la formación de una fracción de alto peso
molecular, de modo que no se forma ninguna fracción de alto peso
molecular insoluble en la distribución de masas molares y, a pesar
de la elevada razón superficie-volumen no aparece
ninguna formación de sedimentos en el sistema reactor.
La invención se explica con más detalle con ayuda
de los dibujos, los cuales muestran:
la figura 1, un diagrama de flujo de un
dispositivo para la realización de reacciones químicas según la
invención.
la figura 2, una vista desde arriba de un
micromezclador incorporado en el dispositivo según la invención, a
modo de ejemplo,
la figura 3, una vista desde arriba de una unidad
de mezclado del micromezclador con una cantidad de canales en cada
lado de alimentación, y
las figuras 4a y 4b, la distribución de masas
molares de polímeros en disolución producidos sin el empleo o con el
empleo de un micromezclador.
La figura 1 muestra el diagrama de flujo de un
dispositivo 1 o un sistema para la preparación de polímeros en
disolución. Los materiales de partida son una mezcla de
monómero/disolvente, que se almacena en los recipientes 2 y 3
colectores y una mezcla de iniciador/disolvente que está contenida
en los recipientes 4 y 5 colectores. El recipiente 2 colector
contiene un mezclador de agitación, cuyo agitador se gira por un
motor M. El recipiente 2 colector está conectado a través de un
dispositivo 6 de dosificación y control con el recipiente 3
colector, que puede presurizarse por ejemplo con nitrógeno al igual
que el recipiente 4 colector, de un modo no mostrado. La mezcla de
monómero/disolvente fluye desde el recipiente 3 colector a través de
un conducto, en el que se incorpora un filtro 8 que filtra la
suciedad eventual de la mezcla, en un intercambiador 11 de calor
calentado, y desde éste a través de un conducto 27 calentado y un
filtro 17 hacia un micromezclador 18. En cuanto al micromezclador,
se trata de micromezcladores que puede obtenerse en el mercado en
diferentes formas de realización.
Desde el recipiente 4 colector se conduce la
mezcla de iniciador/disolvente por medio del filtro 9 y 29 a través
un intercambiador 12 de calor calentado. El otro recipiente 5
colector para la mezcla de iniciador/disolvente está conectado a
través de un filtro 10, un dispositivo 7 de dosificación y control,
con el conducto en el que están dispuestos el filtro 9 y 29. El
intercambiador 12 de calor está conectado de igual modo con el
micromezclador 18 a través del conducto 28 calentado. Para calentar
el medio de calentamiento del conducto 27, se prevé un circuito
cerrado en el que, en la salida del conducto 27, se recoge el medio
de calentamiento y se devuelve, a través de un premezclador 19, el
micromezclador 18 y un dispositivo 13 de dosificación y control, al
inicio del conducto 27. Un dispositivo 15 de calentamiento calienta
en este caso el medio de calentamiento que fluye a través del
circuito cerrado. De forma similar se realiza el calentamiento del
conducto 28 en el que en el extremo final del conducto 28 se
devuelve el medio de calentamiento a través de un dispositivo 14 de
dosificación y control hasta el inicio del conducto 28. El medio de
calentamiento en este circuito cerrado se calienta mediante un
dispositivo 16 de calentamiento. Los intercambiadores 11, 12 de
calor están precalentados a una temperatura desde inferior a la
temperatura de reacción hasta la temperatura de reacción. Por
ejemplo, esta temperatura se encuentra en el intervalo de 50 a
180ºC.
El micromezclador 18, que se describirá con más
detalle por medio de las figuras 2 y 3, está conectado aguas abajo
del premezclador 19, aunque el premezclador 19 también puede
suprimirse en caso necesario. A éste se conecta un reactor 20
tubular que, por ejemplo, se compone de tres tubos 21, 22 y 23 que
pueden calentarse por separado, de los cuales por ejemplo cada uno
tiene una longitud de 1 m. Los tubos 21, 22, 23 calentados están
equipados completamente con mezcladores, encontrándose en los tubos
21 y 22 por ejemplo mezcladores de Kenics y en el tubo 23
mezcladores Sulzer SMX. Los tubos 21, 22 y 23 están equipados con
mezcladores estáticos, aunque también es posible dejar funcionar los
tubos sin mezcladores. Los tubos 21 y 22 tienen por ejemplo un
diámetro nominal de 10 mm, mientras que el tubo 23 tiene un diámetro
nominal de 20 mm. Los diámetros nominales de los tubos del reactor
20 tubular pueden seleccionarse libremente y se determinan según el
caudal deseado de polímeros en disolución. Como premezclador 19 está
previsto por ejemplo un mezclador Sulzer SMX, que pueden tener un
diámetro nominal de 5 mm. Con los diámetros de los tubos dados, el
volumen total de los tres tubos 21, 22 y 23 del reactor 20 tubular
es de aproximadamente 0,5 l.
En lugar del reactor 20 tubular existe también la
posibilidad de emplear otros reactores en el tramo de reacción
complementaria, incluyendo por ejemplo mezcladores calentados.
La mezcla monómero/disolvente y la mezcla
iniciador/disolvente se alimentan en el micro mezclador en una razón
de mezclado definida de 1:1 a 10:1, en especial 9:1. Estos dos
componentes de reacción, también indicados como materiales de
partida, se hacen pasar a través del micromezclador y se conducen
conjuntamente en un espacio de mezclado y reacción del
micromezclador. Mediante los intercambiadores 11, 12 de calor
atemperados intercalados se calientan los dos materiales de partida
hasta el punto de alcanzar enseguida en el proceso de mezclado en el
micromezclador 18 la temperatura de reacción necesaria de, por
ejemplo, 60º a 180ºC. La temperatura de reacción depende de los
respectivos componentes de reacción y no está restringida al
intervalo anterior. La polimerización de los dos componentes de
reacción se realiza en el reactor 20 tubular conectado aguas abajo.
El ajuste de las masas molares, de la conversión y de la viscosidad
en una mezcla monomérica predeterminada se realiza mediante el
respectivo iniciador o su concentración así como mediante la
atemperación del tramo del reactor tubular y el tiempo de
permanencia del componente de reacción en el reactor 20 tubular.
El componente de reacción es por ejemplo un
material de partida de monómero a base de acrilato con o sin adición
de estireno, así como un disolvente. El otro componente de reacción
se compone de uno o varios iniciadores de radicales y un
disolvente.
El reactor 20 tubular está conectado a través de
conductos 25 y 26 de descarga con un recipiente 24 de descarga para
los polímeros en disolución. En los conductos 25 y 26 de descarga
está dispuesta en cada caso una válvula 32, 33 de control por medio
de la cual puede controlarse la presión de funcionamiento en el
reactor 20 tubular. Con ayuda de las válvulas 32, 33 de control se
controla la presión de funcionamiento del tramo del reactor tras el
reactor 20 tubular, por ejemplo en el intervalo de 2x10^{5} Pa a
5x10^{6} Pa, para evitar una ebullición de la mezcla de reacción
en el reactor tubular. Los conductos 25 y 26 de descarga se enfrían.
El recipiente 24 de descarga es un recipiente de agitación, cuyo
agitador es girado por un Motor M.
En la figura 2 se muestra una vista en
perspectiva desde arriba de un micromezclador 18, que es un
micromezclador estático conocido en sí mismo. El micromezclador 18
comprende una disposición de micromezcladores con una cantidad de
unidades 30 de mezclado que están dispuestas en forma de estrella.
La cantidad de canales 31, véase la figura 3, por unidad de mezclado
es de 2x16 a 2x18. Los componentes de reacción o materiales de
partida que deben mezclarse entre sí o se desplazan conjuntamente en
el micromezclador 18 a través de los canales 31 en forma de láminas
de un modo que, con la aparición de flujos de reacción, se produce
una mezcla de los materiales de partida en una microzona. Aunque los
canales en el micromezclador 18 presentan una razón
superficie-volumen extremadamente alta, que
normalmente aumenta enormemente la probabilidad de formación de
sedimentos en el sistema de mezclado y la probabilidad, consecuencia
de ello, de obstrucción del micromezclador 18, se evita la formación
de una fracción de alto peso molecular gracias a la excelente mezcla
de los materiales de partida. No aparece por tanto ninguna formación
de sedimentos, a pesar de la razón
superficie-volumen extremadamente alta. Esto se
explica con más detalle por medio de las figuras 4a y 4b. Por
supuesto, puede utilizarse también un micromezclador de otra
configuración que esté disponible en el mercado.
En las dos figuras 4a y 4b se representan las
distribuciones de masas molares registradas por cromatografía de
permeación en gel, de las que se tomaron muestras después del
reactor 20 tubular o del recipiente 24 de descarga. Las curvas
reproducen la frecuencia W (log M) normalizada sobre las masas
molares de los polímeros en disolución. El disolvente para los
monómeros o el iniciador fue, en cada caso, tetrahidrofurano, siendo
la concentración polimérica de entre 5,61 a 5,64 g/l en el
disolvente. La curva de señal UV está representada por una línea
discontinua, mientras que la curva de señal RI es una línea
discontinua, siendo RI el índice del refractómetro o índice de
refracción.
En la figura 4a, que se refiere a polímeros en
disolución que se prepararon sin emplear el micromezclador 18, puede
observarse claramente que con una masa molar >10^{5} g/Mol está
presente una fracción de alto peso molecular. Una comparación con
los polímeros en disolución según la figura 4b, que se elaboraron
empleando el micromezclador 18, muestra que no existe una fracción
de alto peso molecular con una masa molar >10^{5} g/Mol en los
polímeros en disolución, de modo que en el micromezclador, a pesar
de la alta razón superficie-volumen, al igual que en
el reactor 20 tubular conectado aguas abajo, no se ocasiona una
formación de sedimentos.
La reacción se lleva a cabo, en general, de tal
modo que en los polimerizados se ajustan amplitudes de distribución
M_{n}/M_{w} correspondientes a una polimerización por radicales
mezclada de forma ideal, con el promedio en número M_{n} y el
promedio en peso M_{w} de la distribución de masas molares.
Claims (15)
1. Procedimiento para la preparación continua de
polimerizados mediante polimerización por radicales, en el que al
menos dos componentes de reacción (materiales de partida) se hacen
pasar conjuntamente a través de un micromezclador así como se
mezclan entre sí, caracterizado porque los materiales de
partida se precalientan antes de la introducción en el
micromezclador (18) hasta el punto en el que alcanzan la temperatura
de reacción necesaria tras la introducción en el micromezclador
(18), en el que se mezclan entre sí por difusión y/o turbulencia de
tal modo que no se produce una formación de distribuciones de masas
modales bimodales o fracciones de alto peso molecular y porque tiene
lugar una polimerización de los componentes de reacción monoméricos
en un reactor (20) tubular aguas abajo del micromezclador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción se lleva a cabo de modo que
en los polimerizados se ajustan las amplitudes de distribución
M_{n}/M_{w} correspondientes a una polimerización por radicales
mezclada de forma ideal, con el promedio en número M_{n} y el
promedio en peso M_{w} de la distribución de masas molares.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque un material de partida de monómero a
base de acrilato con un adyuvante de estireno así como un disolvente
se hace pasar a través de un primer intercambiador (11) de calor
calentado.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque un material de partida de monómero a
base de acrilato, sin adición de estireno, y con un disolvente fluye
a través de un primer intercambiador (11) de calor calentado.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el otro material de partida de iniciador
de radicales y un disolvente se hace pasar a través de un segundo
intercambiador (12) de calor calentado.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material de partida de
monómero/disolvente y el material de partida de iniciador/disolvente
se alimentan en el micromezclador con una razón de mezclado de 1:1 a
10:1, en especial 9:1.
7. Dispositivo para la preparación continua de
polimerizados según un procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, con recipientes (2, 3, 4, 5) colectores para
los componentes de reacción, dispositivos (6, 7) de dosificación y
control, filtros (8-10, 17, 29) y con o sin
premezclador (19), caracterizado porque está conectado, en
cada caso, aguas abajo tanto de los recipientes (2, 3) colectores
para el material de partida de monómero/disolvente como en los
recipientes (4, 5) colectores para el material de partida de
iniciador/disolvente, respectivamente, un intercambiador (11; 12) de
calor calentado, porque cada uno de los dos intercambiadores (11;
12) de calor está conectado a través de conductos (27, 28) con el
micromezclador (18) y porque el micromezclador (18) está conectado
con el reactor (20) tubular que está conectado con un recipiente
(24) de descarga para los polímeros en disolución.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el micromezclador (18) está conectado a
través de un premezclador (19) con el reactor (20) tubular.
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque los intercambiadores (11; 12) de calor
se precalientan a una temperatura desde inferior a la temperatura de
reacción hasta la temperatura de reacción.
10. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el micromezclador (18) consiste en una
disposición de micromezclador con varias unidades (30) de mezclado
que están dispuestas en forma de estrella, y porque la cantidad de
canales (31) por unidad de mezclado es de 2 x 16 a 2 x 18.
11. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque la descarga del reactor (20) tubular se
realiza en el recipiente (24) de descarga a través de conductos (25,
26) de descarga enfriados.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el recipiente (24) de descarga es un
recipiente con agitación, cuyo agitador se hace girar mediante un
motor (M).
13. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el reactor (20) tubular consiste en
varios tubos (21, 22, 23) que están conectados en serie y pueden
calentarse por separado.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque cada uno de los tubos está equipado con
mezcladores.
15. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque en cada uno de los conductos (25, 26) de
descarga se dispone una válvula (32, 33) de control, en cada caso,
mediante la que puede controlarse la presión de funcionamiento en el
reactor (20) tubular de tal modo que se puede evitar una ebullición
de la mezcla de reacción en el reactor tubular.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19816886 | 1998-04-17 | ||
DE19816886A DE19816886C2 (de) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polymerisaten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2248994T3 true ES2248994T3 (es) | 2006-03-16 |
Family
ID=7864727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES99915632T Expired - Lifetime ES2248994T3 (es) | 1998-04-17 | 1999-03-17 | Procedimiento y dispositivo para la preparacion continua de polimerizados. |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6555629B1 (es) |
EP (1) | EP1086143B1 (es) |
JP (1) | JP4410416B2 (es) |
KR (1) | KR100526914B1 (es) |
AR (1) | AR023309A1 (es) |
AT (1) | ATE302796T1 (es) |
AU (1) | AU3413599A (es) |
DE (2) | DE19816886C2 (es) |
ES (1) | ES2248994T3 (es) |
WO (1) | WO1999054362A1 (es) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19960389B4 (de) * | 1999-12-15 | 2009-01-15 | Basf Coatings Ag | Verfahren zur Polymerisation olefinisch ungesättigter Monomere mittels eines Taylorreaktors |
DE10001317A1 (de) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Merck Patent Gmbh | Reaktion von Carbonylverbindungen mit metallorganischen Reagenzien |
DE10041823C2 (de) * | 2000-08-25 | 2002-12-19 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Verfahren und statischer Mikrovermischer zum Mischen mindestens zweier Fluide |
DE10154045A1 (de) * | 2001-11-02 | 2003-05-22 | Basf Coatings Ag | Verfahren zur Herstellung von (Co)Polymerisaten von olefinisch ungesättigten Monomeren |
DE10301874A1 (de) * | 2003-01-17 | 2004-07-29 | Celanese Emulsions Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionspolymerisaten |
CN100413891C (zh) * | 2003-07-25 | 2008-08-27 | 出光兴产株式会社 | 自由基聚合物的制造方法及微细化学反应装置 |
EP1650228A4 (en) * | 2003-07-25 | 2008-02-27 | Idemitsu Kosan Co | PROCESS FOR PREPARING A RADICAL POLYMER AND MICROPROPERTATE FOR CHEMICAL REACTIONS |
CN102274711A (zh) * | 2004-03-02 | 2011-12-14 | 维洛塞斯公司 | 微通道聚合反应器 |
JP4603371B2 (ja) * | 2005-01-19 | 2010-12-22 | 出光興産株式会社 | ラジカル重合体の製造方法及び微細化学反応装置 |
US7795359B2 (en) * | 2005-03-04 | 2010-09-14 | Novartis Ag | Continuous process for production of polymeric materials |
DE102005015433A1 (de) * | 2005-04-05 | 2006-10-12 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Mischersystem, Reaktor und Reaktorsystem |
DE102005055866A1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Hte Ag The High Throughput Experimentation Company | Verfahren zur Herstellung von Aryl-Aryl gekoppelter Verbindungen |
JP2009067999A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-04-02 | Kyoto Univ | Mw/Mnが1.25以下であるポリマーの製造方法 |
CN102015775B (zh) * | 2008-05-02 | 2014-07-09 | 巴斯夫欧洲公司 | 通过自由基聚合连续生产聚合物的方法及设备 |
DE102009019470A1 (de) | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Basf Se | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren |
EP2274343A1 (en) | 2008-05-02 | 2011-01-19 | Basf Se | Process and apparatus for continuously polymerizing cationically polymerizable monomers |
WO2010059000A2 (ko) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | (주)Lg화학 | 고분자 입자의 제조 장치 및 제조 방법 |
ES2572763T3 (es) * | 2009-11-04 | 2016-06-02 | Basf Se | Procedimiento para la preparación de soluciones acuosas de poli(ácido acrílico) |
ES2522842T3 (es) | 2010-04-01 | 2014-11-18 | Dsm Ip Assets B.V. | Proceso para polimerización continua en emulsión |
JP2014505753A (ja) | 2010-12-17 | 2014-03-06 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 安定なポリアクリル酸、その製造およびその使用 |
JP5776318B2 (ja) * | 2011-05-12 | 2015-09-09 | Dic株式会社 | 乳化分散体及びその製造方法 |
EP2570180A1 (en) | 2011-09-15 | 2013-03-20 | Bayer MaterialScience AG | Method for a continuous radical polymerization using microreactors |
CN104271626B (zh) * | 2012-03-09 | 2017-03-15 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于合成基于聚醚的接枝聚合物的连续方法 |
WO2014170149A1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-23 | Basf Se | Continuous process for the manufacture of highly-branched polymers based on c3-c8 monoethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid or on the anhydrides and salts thereof |
EP2915581B1 (de) | 2014-03-06 | 2017-07-12 | Fluitec Invest AG | Statischer Mischer |
US10442873B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-10-15 | Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology | Radical polymerization method and polymerization reaction apparatus |
CN109925975B (zh) * | 2019-04-03 | 2020-09-01 | 中山华明泰科技股份有限公司 | 一种固体丙烯酸树脂管式自动反应装置 |
CN110681326B (zh) * | 2019-08-09 | 2021-09-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种橡胶防焦剂ctp合成的微反应系统及方法 |
CN110681327B (zh) * | 2019-08-09 | 2021-07-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种橡胶防焦剂ctp连续合成的微反应系统及方法 |
CN110774554B (zh) * | 2019-12-13 | 2024-08-27 | 汤臣(江苏)材料科技股份有限公司 | 一种压克力板材一次反应挤出成型生产线 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2940043A1 (de) * | 1979-10-03 | 1981-04-16 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur herstellung von polymerisaten von acryl- und methacrylsaeureestern, sowie deren verwendung |
FR2735480B1 (fr) * | 1995-06-15 | 1997-07-18 | Atochem Elf Sa | Procede de polymerisation anionique en continu d'au moins un monomere (meth)acrylique pour l'obtention de polymeres a haut taux de solide |
-
1998
- 1998-04-17 DE DE19816886A patent/DE19816886C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-17 WO PCT/EP1999/001734 patent/WO1999054362A1/de active IP Right Grant
- 1999-03-17 AU AU34135/99A patent/AU3413599A/en not_active Abandoned
- 1999-03-17 DE DE59912468T patent/DE59912468D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-17 KR KR10-2000-7011498A patent/KR100526914B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-03-17 JP JP2000544700A patent/JP4410416B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-17 AT AT99915632T patent/ATE302796T1/de active
- 1999-03-17 US US09/673,156 patent/US6555629B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-17 EP EP99915632A patent/EP1086143B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-17 ES ES99915632T patent/ES2248994T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-16 AR ARP990101789A patent/AR023309A1/es unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3413599A (en) | 1999-11-08 |
JP2002512272A (ja) | 2002-04-23 |
JP4410416B2 (ja) | 2010-02-03 |
DE59912468D1 (de) | 2005-09-29 |
US6555629B1 (en) | 2003-04-29 |
KR20010042764A (ko) | 2001-05-25 |
DE19816886C2 (de) | 2001-06-07 |
DE19816886A1 (de) | 1999-10-21 |
EP1086143A1 (de) | 2001-03-28 |
ATE302796T1 (de) | 2005-09-15 |
AR023309A1 (es) | 2002-09-04 |
WO1999054362A1 (de) | 1999-10-28 |
KR100526914B1 (ko) | 2005-11-09 |
EP1086143B1 (de) | 2005-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2248994T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para la preparacion continua de polimerizados. | |
RU2507214C2 (ru) | Способ и устройство для непрерывного получения полимеризатов методом радикальной полимеризации | |
Bally et al. | Micromixer-assisted polymerization processes | |
US9481742B2 (en) | Continuous process for the manufacture of highly-branched polymers | |
JP5693598B2 (ja) | 水性ポリアクリル酸溶液の製造方法 | |
KR970006338A (ko) | 중합체의 연속 제조 방법 및 이를 위한 장치 | |
KR100297969B1 (ko) | 반응성유체를미시적혼합하는연속적중합방법 | |
ES2587787T3 (es) | Procedimiento continuo de síntesis de polímeros de injerto en base a poliéteres | |
CN102056659A (zh) | 用于执行多相反应的工艺和设备 | |
EP2066993A1 (en) | Heat-exhanger reactor having mixing zones | |
US20200377626A1 (en) | Flow Synthesis of Polymer Nanoparticles | |
EP1650228A4 (en) | PROCESS FOR PREPARING A RADICAL POLYMER AND MICROPROPERTATE FOR CHEMICAL REACTIONS | |
KR930000542A (ko) | 비닐 중합체의 제조방법 | |
KR20160014032A (ko) | 폴리옥사졸린의 제조를 위한 연속 공정 | |
GB1404163A (en) | Polymerization reactor | |
JPH0113726B2 (es) | ||
CN115253954A (zh) | 一种连续反应装置及应用 | |
ES2369940T3 (es) | Proceso de polimerización en masa en un reactor de bucle de recirculación. | |
JP6956256B2 (ja) | 重合体の製造方法、及び重合体を製造するフロー式反応システム | |
CN111330521B (zh) | 一种苯乙烯聚合微反应装置及微反应方法 | |
Parida | Intensification of ATRP polymer syntheses by microreaction technologies | |
JPH0555522B2 (es) | ||
Vicevic et al. | Kinetics of methyl methacrylate free radical polymerisation in the spinning disc reactor | |
CN112452270A (zh) | 微反应器、化学反应系统、丙烯腈聚合反应系统 | |
Schouten | Polymerizations in Micro-Reactors |