ES2394735T3

ES2394735T3 - Procedimiento de fabricación de una solución de sales de diácidos/diaminas

Info

Publication number: ES2394735T3
Application number: ES08759929T
Authority: ES
Inventors: Jean-François Thierry
Original assignee: Rhodia Operations SAS
Current assignee: Rhodia Operations SAS
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2013-02-05
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: CN101679184B; JP2010529066A; TW200911748A; BRPI0811341B1; PL2155648T3; JP5209047B2; US8772439B2; KR101141093B1; IL202077A0; CN101679184A; RU2434842C2; EP2155648B1; WO2008148647A1; BRPI0811341A2; FR2916756A1; IL202077A; MX2009013150A; US20100168375A1; RU2009148794A; AR068973A1

Abstract

Procedimiento de fabricación de solución acuosa de sal de diaminas y diácidos que se obtiene mediante la mezclade un diácido y de una diamina, con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que secaracteriza porque consiste en:- producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diaminacomprendida entre 1,5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 %en peso, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de soluciónacuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1,5 y 5, o bien agua representando al menosun 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido,con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujode alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controladospara tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura deebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1,1, la cantidad deácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario paraproducir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos,un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal;- transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con uncondensador;- alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diaminacomprendida entre 0,9 y 1,1, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura deebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entrela diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario paraobtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.

Description

Procedimiento de fabricación de una solución de sales de diácidos/diaminas

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una solución de una sal de diamina y de diácido para la fabricación de poliamida.

De manera más particular, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una solución concentrada de sal de adipato de hexametilendiamonio, también denominada sal de Nylon, que se utiliza como materia prima para la fabricación de poliamida, de manera más precisa de PA66.

Para obtener unas poliamidas de monómeros diácidos y diaminas con un alto peso molecular, se utiliza por lo general una solución acuosa de una sal formada mediante la reacción entre una molécula de diamina y una molécula de diácido. Esta solución se calienta para evaporar el agua en un primer momento y a continuación para desencadenar la polimerización por policondensación, para obtener unas cadenas macromoleculares que comprenden unas funciones amidas.

La solución de sal contiene, por lo general, unas cantidades estequiométricas de diácidos y diaminas. El porcentaje en peso de sal de Nylon está, por lo general, comprendido entre un 50 % y un 65 %. Esta solución se almacena por lo general antes de transportarla en caso preciso, y a continuación se introduce en las instalaciones de polimerización.

La concentración máxima de sal de Nylon admisible para evitar los problemas de precipitación es del orden de un 70 % en peso a presión atmosférica. Más allá de esta concentración, es necesario calentar la solución a unas temperaturas comprendidas entre 110 y 160 ºC, a una presión superior a la presión atmosférica, para evitar cualquier precipitación. Estos valores de temperatura y de presión son difícilmente compatibles con el almacenamiento y el transporte.

Se han propuesto varios procedimientos de fabricación de solución de sal de Nylon. Estos procedimientos consisten de manera general en añadir el ácido adípico en la hexametilendiamina y agua evacuando el calor producido por la reacción de neutralización.

De este modo, la patente US 4 233 234 describe un procedimiento de fabricación de un adipato de hexametilendiamonio que comprende un reactor mezclador y una circulación de la solución en una zona de mezcla, y a continuación en un refrigerador para evacuar las calorías que genera la reacción entre el diácido y la diamina.

La patente US 4 442 260 describe un procedimiento que consiste en producir una solución acuosa que contiene entre un 31 y un 40 % de agua, entre un 73,5 y un 77,5 % de ácido adípico y entre un 22,5 y un 26,5 % de hexametilendiamina, y a continuación en evaporar una gran parte del agua para obtener un porcentaje en peso de sal no estequiométrico entre un 89 y un 96 %, y añadir hexametilendiamina para obtener una relación estequiométrica diácido/diamina igual a 1.

Estos diferentes procedimientos de fabricación precisan, por un parte, el aporte de calorías en particular para disolver el ácido adípico y, por otra parte, la evacuación de las calorías que genera la reacción entre la amina y el ácido, y también evaporar agua.

Uno de los objetivos de la presente invención es proponer un procedimiento de preparación de una solución concentrada de sal de Nylon o de sal de diácido y de diamina, utilizando el mínimo de intercambio de energía con el exterior, es decir, minimizando el aporte y la evacuación de calorías.

Para ello, la invención propone un procedimiento de fabricación de solución acuosa de sales de diaminas y de diácidos que se obtienen mediante la mezcla de un diácido y de una diamina, con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que se caracteriza porque consiste en:

-: Producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1,5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 % en peso, de manera preferente entre un 45 y un 65 %, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1,5 y 5, o bien agua representando al menos un 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido, con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujo de alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controlados para tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura de ebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1,1, la cantidad de ácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario para producir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos, un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal.

-: Transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con un condensador.

-: Alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diamina comprendida entre 0,9 y 1,1, de preferencia entre 1,0 y 1,05, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entre la diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario para obtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.

Por especies disueltas, hay que entender el conjunto de las especies diácidas y diaminas presentes en el medio en forma libre o de sal o de otra forma.

Por temperatura de ebullición hay que entender la temperatura de ebullición de la solución contenida en un reactor a la presión de trabajo o de funcionamiento del procedimiento.

Como diaminas adecuadas para la invención se pueden citar la hexametilendiamina (HMD) como el monómero preferente y más utilizado, y también la heptametilendiamina, la tetrametilendiamina, la octametilendiamina, la nonametilendiamina, la decametilendiamina, la metil-2 pentametilendiamina, la undecametilendiamina, la docecametilendiamina, la xililendiamina, la isoforona diamina. Se puede utilizar una mezcla de varios monómeros diaminas.

En el procedimiento de la invención, la diamina se suministra en forma pura o, de preferencia, en forma de solución acuosa concentrada. Para la HMD se utiliza de manera preferente una solución que comprende al menos un 50 % en peso de diamina, de preferencia al menos un 85 % y de manera aun más ventajosa alrededor de un 90 % en peso. No obstante, el flujo que comprende la diamina puede contener otros compuestos sin por ello salirse del marco de la invención.

Como diácidos adecuados para la invención, se pueden citar los ácidos subérico, sebácico, dodecanedióico, isoftálico, tereftálico, azelaico, pimélico, naftaleno dicarboxílico, por ejemplo. Se puede utilizar una mezcla de varios monómeros diácidos. El ácido adípico es el monómero preferente y el más utilizado. Se utiliza en forma de polvo. No obstante, también se puede suministrar dentro del reactor en forma de solución acuosa o de suspensión.

Como para el flujo que comprende la diamina, el flujo que comprende el diácido puede contener otros compuestos, o disolventes, sin por ello salirse del marco de la invención.

Además, los flujos de productos suministrados en el primer reactor pueden ser, de preferencia, distintos. No obstante, la diamina se puede añadir con agua y una parte del diácido. Del mismo modo, el diácido se suministra, de preferencia, en forma de polvo. No obstante, se puede suministrar en forma de solución o dispersión acuosa o en forma disuelta, por ejemplo, en una solución acuosa de sal de diamina/diácido, sin salirse por ello del marco de la invención.

El procedimiento de la invención se realiza de manera ventajosa manteniendo los diferentes reactores, de manera más particular el segundo y el tercer reactores que se describen a continuación, en atmósfera exenta de oxígeno, como por ejemplo, en una atmósfera constituida por nitrógeno, gases raros, vapor de agua o una mezcla de estos.

En un modo de realización preferente, la atmósfera exenta de oxígeno se obtiene o bien mediante el suministro de modo continuo de un flujo de nitrógeno, o bien mediante el mantenimiento de una presión de nitrógeno en los diferentes reactores y mediante la generación de vapor de agua con la ebullición de la solución.

En este último caso, resulta ventajoso que el escape o evacuación del nitrógeno se realice a través de un condensador montado sobre el reactor. De este modo, el agua arrastrada con el nitrógeno se condensa y se recicla en el reactor.

Este modo de realización también permite la evacuación del oxígeno presente, por ejemplo en forma disuelta, en la solución y, por lo tanto, evita una oxidación de los monómeros, en particular de la diamina. El oxígeno lo puede aportar, en particular, el monómero diácido.

En otro modo de realización, el oxígeno disuelto se evacúa mediante el arrastre con el vapor de agua que genera la ebullición de la solución en el segundo reactor, cuando la temperatura de la solución es igual a esta temperatura de ebullición.

El procedimiento de la invención se puede realizar según un modo discontinuo o un modo continuo. Estos dos modos de realización se describen en detalle a continuación.

El procedimiento de la invención se puede realizar en cualquier tipo de reactor. De manera más particular, los reactores comprenden una agitación mecánica y pueden estar equipados con unos dispositivos que permiten mantenerlos a una temperatura, en particular durante los periodos de parada o de cambio de campaña de fabricación.

En el modo de realización discontinuo, el procedimiento de la invención se lleva a cabo, de manera preferente, en una instalación que comprende varios reactores montados en serie, cada reactor correspondiendo a la realización de una etapa del procedimiento. No obstante, sin salirse del marco de la invención, las diferentes etapas del procedimiento se pueden realizar de forma sucesiva en el mismo reactor. Del mismo modo, la instalación puede comprenden varios reactores montados en paralelo para la realización de una etapa del procedimiento.

La solución concentrada de sal que se obtiene de acuerdo con el procedimiento de la invención se puede suministrar de manera directa y de forma continua a una instalación de polimerización, o se puede almacenar antes de su transporte y su utilización.

A continuación se realiza una descripción detallada de dos modos de realización del procedimiento de la invención en referencia a las figuras 1 y 2 que se anexan, en las que:

-: la figura 1 representa un esquema sinóptico de una instalación que permite llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con un modo de realización discontinuo; y

-: la figura 2 representa un esquema sinóptico de una instalación que permite llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con un modo de realización continuo.

La invención también se ilustra con los ejemplos de fabricación de soluciones concentradas de sal de Nylon que se obtienen de acuerdo con el modo de realización discontinuo del procedimiento.

En la descripción que se hace a continuación se utilizarán los términos ácido adípico (AA) y hexametilendiamina (HMD) para designar el diácido y la diamina. No obstante, este procedimiento se aplica de manera general a otros diácidos y otras diaminas como los que se han indicado con anterioridad.

En referencia a la figura 1, se describe un primer modo de realización del procedimiento de la invención que funciona de acuerdo con el modo discontinuo. La instalación comprende un primer reactor 1 agitado, dentro del cual se añaden ácido adípico 2, por lo general en forma de polvo, y un flujo 3 líquido de hexametilendiamina. También se introduce agua 4 dentro de este reactor.

La hexametilendiamina es de manera ventajosa una solución acuosa concentrada que comprende un 90 % en peso de HMD.

Los diferentes productos se añaden dentro del reactor 1 que contiene una pequeña cantidad de solución de ácido adípico y de hexametilendiamina en agua, rica en ácido adípico, y denominada pie de solución. Esta solución acuosa es de manera ventajosa una pequeña parte de la solución preparada en una operación anterior y tiene, de manera ventajosa, como composición, prácticamente la composición final de la solución que se preparará en este reactor 1, esto es una relación molar diácido/diamina igual a alrededor de 2,4 y un porcentaje en peso de especies disueltas de alrededor de un 57 %.

La cantidad de solución presente dentro del reactor al inicio de la etapa es igual a, al menos, un 5 %, de preferencia entre un 5 % y un 40 %, de manera preferente entre un 10 % y un 35 % de la cantidad total de solución que se produce en el reactor 1 al final de la etapa.

De manera ventajosa, de acuerdo con una característica de la invención no tiene lugar ningún intercambio de calor entre el reactor y el medio ambiente, o el exterior, es decir que este reactor funciona de modo casi adiabático.

La temperatura dentro del reactor 1 se eleva ligeramente a causa de la reacción de neutralización entre la HMD y el ácido adípico. No obstante, la temperatura de la solución dentro del reactor, durante toda la operación y al final de la etapa, será siempre una temperatura baja, de manera ventajosa inferior a 100 ºC, de preferencia inferior a 75 ºC, y de manera más general inferior a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento. Este bajo nivel de temperatura resulta ventajoso para limitar los fenómenos de oxidación de la HMD por el oxígeno presente en el medio. Este oxígeno lo puede aportar en particular el polvo de ácido adípico.

Cuando las cantidades de agua, de ácido adípico y de HMD necesarias para obtener una solución acuosa contienen ácido adípico, sal de diácido y diamina, con una relación molar global diácido/diamina igual a 2,4 y un porcentaje en peso de especies disueltas de un 57 % se suministran en el reactor. Cuando el volumen de medio reactivo dentro del reactor representa de manera ventajosa, al menos, un 80 % del volumen útil del reactor 1, la solución se suministra en un segundo reactor 5 denominado reactor de neutralización, mediante una bomba 7. Este reactor 5 está equipado con un condensador 8 y de manera ventajosa con un bucle externo de circulación de la solución y/o con un agitador (no representados).

En este segundo reactor 5, se introduce hexametilendiamina 9 para obtener una relación molar AA/HMD próxima a 1,01. Como para el primer reactor 1, no se realiza de manera ventajosa ningún intercambio significativo de calor con el exterior. De este modo, el calor de la reacción de neutralización de la amina por el ácido provoca un aumento de la temperatura dentro del reactor 5 para alcanzar como máximo la temperatura de ebullición de la mezcla a la presión de funcionamiento. El agua que se evapora se condensa dentro del condensador 8 para obtener un reflujo total del agua. Esta característica de temperatura para obtener una ebullición resulta ventajosa ya que permite eliminar, mediante el arrastre con el vapor de agua, el oxígeno presente en el medio en particular en forma disuelta. El intercambio de calor que se realiza dentro de este condensador es muy bajo y solo representa una muy pequeña parte del calor que libera la reacción de neutralización.

También se puede añadir agua para ajustar la concentración de sal de adipato de hexametilenamonio a un porcentaje en peso superior al 50 %, de preferencia comprendido entre un 60 y un 75 % en peso. El agua se puede mezclar de manera ventajosa con el flujo de hexametilendiamina.

En el modo que se ilustra, que es el modo preferente de la invención, la solución que se obtiene en el segundo reactor 5 se suministra a un tercer reactor 10 provisto de una agitación (no representada) y de manera ventajosa de un condensador 11.

Este tercer reactor 10, también denominado reactor de ajuste, es similar en su principio al segundo reactor y comprende una adición 6 de HMD y de agua para ajustar la relación AA/HMD a un valor comprendido entre 0,995 y 1,005, y ajustar, si fuera necesario, el porcentaje de sal al valor deseado.

La solución que se obtiene de este modo se puede utilizar directamente en una instalación de polimerización o se puede almacenar dentro de un depósito de almacenamiento 12 o dentro de unos contenedores adaptados para el transporte.

De acuerdo con un modo de realización preferente, los reactores de la instalación se mantienen en atmósfera exenta de oxígeno mediante el suministro, por ejemplo, de nitrógeno dentro del reactor vacío y el mantenimiento de esta atmósfera de nitrógeno mientras se llenan y se vacían los reactores. Las alimentaciones de nitrógeno de cada reactor no están representadas en la figura adjunta.

De manera ventajosa, los reactores están provistos de un aislamiento térmico para limitar los intercambios de calor con el medio exterior y de este modo limitar las pérdidas de calor.

En este modo de realización, el oxígeno disuelto se evacuará mediante el arrastre con el nitrógeno que sale del reactor durante su llenado. Esta evacuación del nitrógeno se realiza, de preferencia, a través de un condensador para condensar de este modo el vapor de agua que arrastra el nitrógeno.

En referencia a la figura 2, se describe un segundo modo de realización del procedimiento de la invención. Este segundo modo de realización se refiere a un procedimiento que funciona en un modo continuo. Como en el primer modo de realización, el procedimiento comprende una primera etapa de disolución del ácido adípico realizada dentro del reactor 13. El ácido adípico se suministra mediante un sistema de tornillo sinfín 14, de forma simultánea al agua 15 y a un flujo 16 de solución concentrada de sal de Nylon para obtener dentro del reactor 13 una solución que contiene una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1,5 y 5, de preferencia próxima a 2,4, y un porcentaje en peso de especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 %, por ejemplo igual al 57 %. En otro modo de realización, la diamina se suministra al reactor 13 mediante un flujo independiente del flujo de solución concentrada de sal, el suministro total de diamina dentro del reactor 13 pudiendo obtenerse o bien mediante el suministro solo de diamina o bien mediante el flujo de solución concentrada de sal o también mediante la adición de estos dos flujos.

Para obtener una homogeneización de la solución dentro del reactor 13, se ilustra un bucle de circulación externa 17 que comprende una bomba 18. Una parte de la solución que circula por el bucle alimenta a un reactor 19 también equipado con un bucle externo 20 de neutralización que comprende una bomba 28 y dos mezcladores estáticos 21 y

22. Aguas arriba de cada mezclador está situada una alimentación 23 de HMD y una alimentación 24 de monómeros para ajustar la relación molar diácido/diamina a un valor comprendido entre 0,99 y 1,01.

Esta relación molar está de manera ventajosa controlada y ajustada por la medición 25 del pH de la solución y por la adición de diamina y/o diácido complementario aguas abajo de la medición del pH. Como en el primer modo de realización, el calor que libera la neutralización permite un aumento de la temperatura de la solución hasta alcanzar, como máximo, la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento.

Para condensar el agua evaporada de este modo, está previsto un condensador 26 sobre el reactor 19.

En el modo de realización que se ilustra, una parte de la solución que se produce en el reactor 19 se envía al primer reactor 13 por el conducto 16, la otra parte 27 se dirige hacia unos depósitos de almacenamiento no representados.

Se puede no reciclar la solución concentrada de sal en el primer reactor. En ese caso, la diamina se introduce en el primer reactor por una alimentación distinta 29 en forma pura o de solución acuosa. Las dos alimentaciones 16 y 29 de diamina pueden estar presentes de forma simultánea en el primer reactor.

Los ejemplos siguientes ilustran de manera más clara el procedimiento de la invención y las características y ventajas de este.

Ejemplo 1 - Producción de una solución acuosa de Sal de Nylon al 62 % en peso, de acuerdo con el procedimiento discontinuo.

Etapa 1 - Disolución del ácido adípico

Se prepara una solución acuosa de ácido adípico y de hexametilendiamina añadiendo ácido adípico en polvo (35,0 kg) y hexametilendiamina (12,9 kg de una solución acuosa al 90 % en peso a una temperatura de 45 ºC) dentro del reactor 1, aislado térmicamente, que contiene una solución acuosa que se obtiene mediante la adición de agua (34,4 kg a una temperatura de 40 ºC) en un pie de 14 kg de solución acuosa de ácido adípico y de hexametilendiamina que presenta una relación molar AA/HMD = 2,4, a una temperatura de 63 ºC, y un porcentaje en peso de especies disueltas del 56,6 %.

Este pie de solución es una pequeña parte de la solución que se obtiene en el reactor 1 en la operación de fabricación anterior. El ácido adípico y la HMD se añaden de forma simultánea procurando que la mezcla tenga siempre un exceso de ácido (relación molar AA/HMD superior a 1,1). La homogeneidad de la solución se garantiza mediante agitación mecánica. Al final de la primera etapa, las especies disueltas (el 56,6 % en peso) consisten en un 75,1 % en peso de ácido adípico y un 24,9 % en peso de hexametilendiamina. La temperatura final de la solución es de 63 ºC.

Etapa 2- Neutralización

82,3 kg (esto es alrededor de un 85,5 %) de la solución que se ha obtenido en la etapa 1 se transfieren al reactor 5 de la figura 1, aislado térmicamente y equipado con un condensador 8. Una parte de la solución que se obtiene se conserva como pie de solución en el reactor 1 para una operación posterior.

Se añaden en el reactor 5 17,5 kg de una solución acuosa de hexametilendiamina al 90 % en peso de HMD y a una temperatura de 45 ºC para obtener una solución acuosa de sal de Nylon cuya relación diácido/diamina está próxima a la estequiometria (Relación Molar AA/HMD = 1,017).

La energía o calor que libera la reacción de neutralización provoca la elevación de la temperatura del medio hasta la temperatura de ebullición, esto es 108 ºC en el ejemplo que se describe. Los vapores que se producen se condensan dentro del condensador 8 y forman un reflujo total dentro del reactor 5. La energía que evacúa la condensación de los vapores corresponde a la energía sobrante de neutralización. De este modo, el procedimiento permite mantener el sistema a la temperatura de 108 ºC (inicio de ebullición a presión atmosférica), sin tener que utilizar ningún dispositivo para evacuar las calorías que genera la reacción de neutralización.

Etapa 3 - Acabado

La concentración y el pH de la solución se ajustan a continuación mediante la adición de 0,9 kg a una temperatura de 40 ºC y de 0,43 kg de una solución acuosa de HMD al 90 % en peso y a una temperatura de 45 ºC, después de la transferencia de la solución a un tercer reactor. Al final de esta etapa, la solución es una solución acuosa que contiene un 62,0 % en peso de sal de Nylon con una relación molar ácido adípico /HMD igual a 1,003 y un pH igual a 7,21. El pH se mide a 20 ºC en una muestra de la solución diluida con agua para obtener una concentración de especies disueltas igual a 100 g/l.

La solución que se obtiene se almacena a continuación en un depósito 12 que se ilustra en la figura 1.

Ejemplo 2 - Producción de Sal de Nylon al 68 % de acuerdo con el procedimiento discontinuo.

Etapa 1 - Disolución del ácido adípico

Se prepara una solución acuosa de ácido adípico y de hexametilendiamina añadiendo 38,0 kg de ácido adípico en polvo y 14,0 kg de una solución acuosa de hexametilendiamina al 90 % en peso de HMD y a una temperatura de 45 ºC, dentro del reactor 1 que contiene una solución acuosa que se obtiene mediante la adición de 27,7 kg de agua a temperatura de 40 ºC, en un pie de 14 kg de solución acuosa de ácido adípico y de hexametilendiamina que presenta una relación molar AA/HMD = 2,4, a una temperatura de 68 ºC, y un porcentaje en peso de especies disueltas del 63,5 %.

Este pie de solución es una pequeña parte de la solución que se obtiene en el reactor 1 en la operación de fabricación anterior. El ácido adípico y la HMD se añaden de forma simultánea procurando que la mezcla tenga siempre un exceso de ácido (Relación Molar AA/HMD superior a 1,1). La homogeneidad de la solución se garantiza mediante agitación mecánica. Al final de la primera etapa, las especies disueltas (el 63,5 % en peso) consisten en un 75,1 % en peso de ácido adípico y un 24,9 % en peso de hexametilendiamina. La temperatura final de la solución es de 68 ºC.

Etapa 2- Neutralización

79,7 kg (esto es alrededor de un 85 %) de la solución que se ha obtenido en la etapa 1 se transfieren al reactor 5 de la figura 1, equipado con un condensador 8. Una parte de la solución que se obtiene se conserva como pie de solución dentro del reactor 1 para una operación posterior.

Se añaden en el reactor 5 19,0 kg de una solución acuosa de hexametilendiamina al 90 % en peso de HMD y a una temperatura de 45 ºC para obtener una solución acuosa de sal de Nylon cuya relación diácido/diamina está próxima a la estequiometria (Relación Molar AA/HMD = 1,017).

La energía o calor que libera la reacción de neutralización provoca la elevación de la temperatura del medio hasta la temperatura de ebullición, esto es 110 ºC en el ejemplo que se describe. Los vapores que se producen se condensan dentro del condensador 8 y forman un reflujo total dentro del reactor 5. La energía que evacúa la condensación de los vapores corresponde a la energía sobrante de neutralización. De este modo, el procedimiento permite mantener el sistema a la temperatura de 110 ºC (inicio de ebullición a presión atmosférica).

Etapa 3 - Acabado

La concentración y el pH de la solución se ajustan a continuación mediante la adición de 1,0 kg de agua a una temperatura de 40 ºC y 0,47 kg de una solución acuosa de HMD al 90 % en peso de HMD y a una temperatura de 45 ºC, después de la transferencia de la solución a un tercer reactor 10 provisto de un condensador 11. Al final de esta etapa, la solución es una solución acuosa que contiene un 68,0 % en peso de sal de Nylon con una Relación Molar AA/HMD igual a 1,003.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricación de solución acuosa de sal de diaminas y diácidos que se obtiene mediante la mezcla de un diácido y de una diamina, con un porcentaje en peso de sal comprendido entre un 50 y un 80 %, que se caracteriza porque consiste en:

-

producir en un primer reactor una solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1,5 y 5, y un porcentaje en el agua de las especies disueltas comprendido entre un 40 y un 75 % en peso, mediante la alimentación de dicho reactor, que contiene o bien al menos un 5 % en volumen de solución acuosa de diamina y diácido con una relación molar comprendida entre 1,5 y 5, o bien agua representando al menos un 10 % de la cantidad total de agua que hay que suministrar a dicho reactor, con un flujo que comprende diácido, con un flujo que comprende diamina y eventualmente con un flujo de agua a la temperatura T1, los caudales del flujo de alimentación que comprende diácido y del flujo de alimentación que comprende diamina estando controlados para tener de manera constante una temperatura de la solución dentro del reactor inferior a la temperatura de ebullición a la presión de funcionamiento de este y una relación molar diácido/diamina superior a 1,1, la cantidad de ácido suministrada correspondiendo a, al menos, un 90 % en peso de la masa total del ácido necesario para producir la cantidad deseada de solución acuosa de sal, la cantidad de agua suministrada representado, al menos, un 75 % en peso de la masa total de agua necesaria para producir la cantidad deseada de la solución acuosa de sal;

-

transferir la solución acuosa que se obtiene en el primer reactor a un segundo reactor equipado con un condensador;

-

alimentar el segundo reactor con un flujo que comprende diamina para obtener una relación molar diácido/diamina comprendida entre 0,9 y 1,1, llevando a la solución a una temperatura como máximo igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento mediante al menos la liberación de calor de la reacción entre la diamina y el diácido, y eventualmente suministrar las cantidades de agua y/o de diácido complementario para obtener la solución de sal con la concentración y con la relación diácido/diamina deseadas.
2.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque la concentración de especies disueltas en el primer reactor está comprendida entre un 45 y un 65 % en peso.
3.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque la relación molar diácido/diamina en el segundo reactor está comprendida entre 1,00 y 1,05.
4.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 3, que se caracteriza porque la solución que se obtiene en el primer reactor se transfiere a un tercer reactor que se mantiene, de preferencia, en ausencia de oxígeno, provisto de un condensador, en el que se añaden un flujo que comprende diamina y/o un flujo que comprende diácido, y eventualmente un flujo de agua para ajustar la relación molar diácido/diamina entre 0,99 y 1,01 y ajustar el porcentaje en peso de sal.
5.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 4, que se caracteriza porque al menos el segundo y el tercer reactores se mantienen en atmósfera exenta de oxígeno.
6.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al menos el segundo y el tercer reactores se encuentran en una atmósfera exenta de oxígeno constituida por nitrógeno, un gas raro, vapor de agua o una mezcla de estos.
7.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque este funciona de modo discontinuo.
8.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que se caracteriza porque la solución acuosa que forma el pie de solución acuosa representa al menos un 5 % en volumen de la cantidad deseada de solución que se produce en el reactor al final de la primera etapa.
9.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que se caracteriza porque la solución acuosa que forma el pie de solución acuosa representa entre un 5 % y un 40 % en peso, de preferencia entre un 10 % y un 35 % en peso, de la cantidad deseada de solución que se produce en el reactor al final de la primera etapa.
10.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la temperatura en el segundo reactor es igual, como máximo, a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento, el condensador generando un reflujo de agua condensada.
11.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la temperatura en el tercer reactor es igual, como máximo, a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de funcionamiento, el condensador generando un reflujo de agua condensada.
12.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el flujo que comprende diamina que se suministra en el primer reactor es una solución acuosa de diamina.
13.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que se caracteriza porque la concentración de diamina en la ya mencionada solución acuosa es al menos del 50 % y, de preferencia, al menos del 85 % en peso.
14.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 6, que se caracteriza porque el procedimiento funciona de modo continuo.
15.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que se caracteriza porque el flujo que comprende diamina que se suministra en el primer reactor está constituido al menos de forma parcial por la solución concentrada de sal producida mediante el procedimiento.
16.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, que se caracteriza porque el segundo reactor comprende un bucle externo de circulación que comprende al menos un mezclador estático.
17.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, que se caracteriza porque la alimentación del flujo que comprende diamina en el segundo reactor está situado aguas arriba del mezclador estático.
18.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, que se caracteriza porque la alimentación del flujo de solución de sal que proviene del primer reactor está situada aguas arriba de la alimentación de diamina.
19.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, que se caracteriza porque una medición del pH de la solución está presente aguas abajo del mezclador estático y porque la estequiometria se ajusta mediante la alimentación de un flujo de diamina y/o de diácido, aguas abajo del punto de medición del pH y en función de esta medición.
20.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la diamina es la hexametilendiamina y el diácido es el ácido adípico.