ES2254530T3 - Procedimiento para enfriar copos de polietileno tereftalato postreactor. - Google Patents
Procedimiento para enfriar copos de polietileno tereftalato postreactor.Info
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Abstract
Procedimiento para enfriar copos de PET de post-reactor de solidificación, que comprende las etapas siguientes: transportar los copos de PET desde un reactor de solidificación hasta un primer separador, en presencia de aire y agua a una presión elevada, mediante lo cual los copos de PET son enfriados parcialmente y el agua se convierte sustancialmente en vapor por contacto con los copos de PET; separar el vapor de los copos de PET parcialmente enfriados; y transportar los copos de PET parcialmente enfriados desde el primer separador hasta un segundo separador, en presencia de aire a elevada presión, mediante lo cual los copos de PET son de nuevo enfriados y secados.
Description
Procedimiento para enfriar copos de polietileno
tereftalato post-reactor.
La presente invención se refiere a un método
mejorado para enfriar rápidamente copos de
post-reactor de solidificación y copos estándar de
post-cristalizador, pequeñas partículas, o pastillas
de tereftalato de polietileno virgen (PET), desde temperaturas
comprendidas generalmente entre 193,3ºC a 210,0ºC (380ºF, a 410ºF),
hasta temperaturas inferiores a aproximadamente 65,6ºC (150ºF), sin
ocasionar un cambio significativo en el peso molecular o en la
humedad remanente en el PET enfriado.
Los PET, así como otros polímeros,
co-polímeros, y policondensados, que sean vírgenes,
post-industrial, o post-consumo, en
forma de pequeños copos de partícula (4 mm ó menos a lo largo del
eje principal), copos estándares de 0,635 cm a 1,270 cm (1/4'' a
1/2''), o pastillas, que han sido solidificados para aumentar su
peso molecular, bien sea al vacío o en una atmósfera inerte como gas
nitrógeno, permanecen en un estado reactivo sometidos a una
polimerización por condensación o a una degradación por oxidación
adicionales y permanecen a una temperatura relativamente alta de
193,3ºC a 210,0ºC (380ºF a 410ºF) al final de la fase útil del
proceso de solidificación.
En los reactores de solidificación por lotes, el
material polímero debe ser enfriado a una temperatura por debajo de
la cual se producen las reacciones de polimerización o de oxidación
adicionales. Sólo cuando el polímero solidificado ha sido enfriado a
una temperatura en la cual se elimina una reactividad adicional,
puede ser transportado de forma segura y efectiva fuera del
recipiente de reacción para su procesamiento o empaquetado
posteriores, utilizando técnicas de manipulación de material
tradicionales. La etapa de enfriamiento en el proceso de
solidificación tradicional por lotes se realiza in situ, a
temperaturas reducidas, pero siempre al vacío o en una atmósfera de
gas inerte. Normalmente, el período de enfriamiento puede tardar
tanto tiempo como la subida de la temperatura y la fase de
polimerización por solidificación. Para lograr que el uso del
reactor sea más eficiente, y para aumentar la productividad, sería
deseable disponer de un método para enfriar de forma eficaz el
polímero reaccionado.
Sería deseable desarrollar un procedimiento para
enfriar copos de PET post-reactor de solidificación
de un modo que impida un cambio significativo en el peso molecular y
que impida la formación de cromóforo.
Se ha descubierto sorprendentemente un
procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación, de un modo que
impide cualquier cambio significativo del peso molecular. El
procedimiento comprende las etapas de:
- transportar los copos de PET desde un reactor de solidificación hasta un primer separador, en presencia de aire y agua a una presión elevada, mediante lo cual los copos de PET son enfriados parcialmente y el agua se convierte en vapor por contacto con los copos de PET;
- separar el vapor de los copos de PET parcialmente enfriados; y
- transportar los copos de PET parcialmente enfriados desde el primer separador hasta un segundo separador, en presencia de aire a una presión elevada, mediante lo cual los copos de PET son de nuevo enfriados y secados.
El proceso inventivo es particularmente adecuado
para enfriar copos de PET que hayan sido solidificados hasta un
valor de viscosidad intrínseco particular que debe mantenerse, para
ser usados en operaciones de conformación posteriores.
La invención se pondrá claramente de manifiesto
para aquellas personas expertas en la técnica, tras leer la
siguiente descripción detallada de una realización preferida de la
invención cuando sea considerada junto con el dibujo anexo, en el
cual:
la Fig. 1 es una ilustración esquemática de un
aparato que es útil para poner en práctica una realización
preferida del procedimiento de enfriamiento de la presente
invención.
Con referencia a la Fig. 1, se muestra un sistema
para enfriar copos de PET después de que el material polimérico se
haya solidificado. El sistema incluye una tolva 10 destinada a
almacenar el material que debe ser solidificado. La salida de la
tolva 10 comunica con la entrada de un reactor de solidificación 12
mediante una válvula dosificadora 14. La válvula dosificadora 14 es
efectiva para suministrar cantidades medidas de material polimérico
al interior del reactor 12 desde la tolva de suministro 10.
La salida del reactor 12 comunica con un tubo de
transferencia 16 a través de un cierre rotatorio de aire 18. Un
soplador de aire de transferencia a presión 20 está acoplado al tubo
de transferencia 16 mediante un tubo de transferencia corto 22 y el
cierre rotatorio de aire 18.
El agua tratada es introducida al interior del
tubo corto de transferencia 22 en forma de chorro fino en un punto
de inyección 23 del tubo corto de transferencia 22. Se hace incidir
el fino chorro de agua en el aire presurizado turbulento introducido
en el corto tubo de transferencia 22 desde el soplador de aire
20.
El cierre rotatorio de aire 18 introduce copos de
PET calientes solidificados en el fino chorro de agua y aire. La
función del cierre rotatorio de aire 18 es introducir material desde
una zona no presurizada del reactor 12 a una zona presurizada, y
dosificar de manera efectiva el material polimérico caliente en la
proporción deseada.
Los copos de PET calientes introducidos en el
tubo de transferencia 16 liberan una cantidad de energía calorífica
en el chorro de agua que convierte la mayor parte del agua en vapor.
Sin embargo, no todo el contenido de calor del material polimérico
que transita puede ser transferido instantáneamente al agua ya que,
a alguna profundidad de la sección transversal de la partícula, la
transferencia de calor es conducción dependiente. De este modo, gran
parte del agua vaporizada se convierte en vapor a medida que la
mezcla circula a través del tubo de transferencia 16. Luego, el
vapor se separa cuando la mezcla entra en un primer separador 24,
por ejemplo, un ciclón de desaceleración por despresurización. Los
copos de PET parcialmente enfriados caen al fondo del primer
separador 24 y son transferidos luego a un tubo de transferencia por
aire 26 a través de un segundo cierre rotatorio de aire 28. El tubo
de transferencia de aire 26 está provisto de aire presurizado
procedente de un soplador de aire a presión 30. Los copos de PET son
enfriados de nuevo y secados mientras circulan a través del tubo de
transferencia por aire 26 hasta la entrada de un segundo separador
32, por ejemplo, un separador de ciclón. A medida que la mezcla
entra en el segundo separador 32, el vapor de agua residual y el
aire caliente se separan de los copos de PET enfriados,
relativamente secos.
Los copos de PET enfriados y secados pueden ser
convenientemente recogidos en un recipiente de almacenamiento
asociado 34. Los copos de PET almacenados pueden ser luego retirados
del recipiente de almacenamiento 34 para su procesamiento o
empaquetado posteriores.
El proceso inventivo comprende un método novedoso
para enfriar rápidamente un producto polímero solidificado (97% de
reducción del tiempo de enfriamiento requerido) sin efectos
deletéreos tales como una modificación del peso molecular o una
formación de cromóforo. El método utiliza el calor de la
vaporización de agua para remojar la superficie del producto
polímero, deteniendo de este modo la difusión de oxígeno o agua
dentro de los copos de PET o partículas. Además, el método descrito
proporciona un segundo enfriamiento al mantener el contacto entre
los copos de PET, el agua, y el aire turbulento durante la
transferencia del material desde el primer separador hasta el
segundo separador, de manera que se puede producir aún más
vaporización de agua, consiguiéndose de este modo temperaturas de
producto incluso más bajas. Controlando adecuadamente la proporción
del caudal de flujo del agua y la velocidad de salida del producto
polímero desde el reactor, el polímero será enfriado y transportado
con el consiguiente bajo contenido de humedad residual. Finalmente,
los copos de PET son transportados y secados utilizando un chorro de
aire presurizado, para preparar finalmente copos enfriados y secados
que pueden ser procesados posteriormente.
Claims (17)
1. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación, que comprende las
etapas siguientes:
- transportar los copos de PET desde un reactor de solidificación hasta un primer separador, en presencia de aire y agua a una presión elevada, mediante lo cual los copos de PET son enfriados parcialmente y el agua se convierte sustancialmente en vapor por contacto con los copos de PET;
- separar el vapor de los copos de PET parcialmente enfriados; y
- transportar los copos de PET parcialmente enfriados desde el primer separador hasta un segundo separador, en presencia de aire a elevada presión, mediante lo cual los copos de PET son de nuevo enfriados y secados.
2. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según la
reivindicación 1, en el cual los copos de PET son transportados
hasta el primer separador en un chorro de aire que tiene una
velocidad de 9,2 a 25 m/s (1.800 a 5.000 pies por minuto).
3. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el cual los copos de PET son
transportados hasta el primer separador a una presión de 103 x
10^{3} a 241 x 10^{3} Pa (15 a 35 psia).
4. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el cual los copos de PET son
transportados hasta el primer separador a un ritmo de 0,19 a 8 kg/s
(25 a 1000 libras por minuto).
5. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual los copos de PET
transportados hasta el primer separador son enfriados hasta una
temperatura de entre 76,7 y 101,7 grados Celsius (170 a 215 grados
Fahrenheit).
6. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados son transportados hasta el segundo separador
en un chorro de aire que tiene una velocidad de 9,2 a 25 m/s (1800 a
5000 pies por minuto).
7. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados son transportados hasta el segundo separador
a una presión de 103 x 10^{3} a 241 x 10^{3} Pa (15 a 35
psia).
8. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados transportados hasta el segundo separador son
enfriados de nuevo hasta una temperatura inferior a 76,7 grados
Celsius (170 grados Fahrenheit).
9. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación, que comprende las
etapas de:
- transportar los copos de PET a un ritmo de 0,19 a 8 kg/s (25 a 1000 libras por minuto) desde un reactor de solidificación hasta un primer separador, en presencia de aire y agua a una temperatura elevada, cual aire circula a una velocidad de 9,2 a 25 m/s (1800 a 5000 pies por minuto) a una presión de 103 x 10^{3} a 241 x 10^{3} Pa (15 a 35 psia) mediante lo cual los copos de PET son parcialmente enfriados a una temperatura de 76,7 a 101,7 grados Celsius (170 a 215 grados Fahrenheit) y el agua se convierte sustancialmente en vapor por contacto con los copos de PET;
- separar el vapor de los copos de PET parcialmente enfriados; y
- transportar los copos de PET parcialmente enfriados desde el primer separador hasta un segundo separador, en presencia de aire a elevada presión, cual aire circula a una velocidad de 9,2 a 25 m/s (1800 a 5000 pies por minuto) a una presión de 103 x 10^{3} a 241 x 10^{3} Pa (15 a 35 psia) mediante lo cual los copos de PET son enfriados de nuevo y secados.
10. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según la
reivindicación 9, en el cual los copos de PET son transportados
hasta el primer separador en un chorro de aire que tiene una
velocidad de 10,2 a 17,8 m/s (2000 a 3500 pies por minuto).
11. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según la
reivindicación 9 ó 10, en el cual los copos de PET son transportados
hasta el primer separador a una presión de 14 x 10^{4} a 21 x
10^{4} Pa (20 a 30 psia).
12. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según las
reivindicaciones 9, 10 u 11, en el cual los copos de PET son
transportados hasta el primer separador a un ritmo de 0,38 a 3,8
kg/s (50 a 500 libras por minuto).
13. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 12, en el cual los copos de PET
transportados hasta el primer separador son enfriados a una
temperatura de 87,8 a 101,7 grados Celsius (190 a 215 grados
Fahrenheit).
14. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 13, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados son transportados hasta el segundo separador
en un chorro de aire que tiene una velocidad de 10,2 a 17,8 m/s
(2000 a 3500 pies por minuto).
15. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 14, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados son transportados hasta el segundo separador
a una presión de 14 x 10^{4} a 21 x 10^{4} Pa (20 a 30
psia).
16. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación según una cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 15, en el cual los copos de PET
parcialmente enfriados transportados hasta el segundo separador son
enfriados de nuevo a una temperatura inferior a 72 grados Celsius
(160 grados Fahrenheit).
17. Procedimiento para enfriar copos de PET de
post-reactor de solidificación, que comprende los
pasos de:
- transportar los copos de PET con un ritmo de 0,38 a 3,8 kg/s (50 a 500 libras por minuto) desde un reactor de solidificación hasta un primer separador, en presencia de aire y agua a una temperatura elevada, cual aire circula a una velocidad de 10,2 a 17,8 m/s (2000 a 3500 pies por minuto) a una presión de 14 x 10^{4} a 21 x 10^{4} Pa (20 a 30 psia), mediante lo cual los copos de PET son parcialmente enfriados hasta una temperatura de 87,8 a 101,7 grados Celsius (190 a 215 grados Fahrenheit) y el agua se convierte sustancialmente en vapor por contacto con los copos de PET;
- separar el vapor de los copos de PET parcialmente enfriados; y
- transportar los copos de PET parcialmente enfriados desde el primer separador hasta un segundo separador, en presencia de aire a elevada presión, cual aire circula a una velocidad de 10,2 a 17,8 m/s (2000 a 3500 pies por minuto) a una presión de 14 x 10^{4} a 21 x 10^{4} Pa (20 a 30 psia), mediante lo cual los copos de PET son enfriados de nuevo y secados.
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