ES2564676T3 - Procedimiento y dispositivo para la devolución continua de aguas de extracción en el proceso de preparación de poliamida - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la devolución continua de aguas de extracción en el proceso de preparación de poliamida con las etapas de la polimerización, de la granulación y de la posterior extracción de los granulados con agua, concentrándose las aguas de extracción de al menos una línea de preparación y sometiéndose, como corriente de agua de extracción (11), a una repolimerización (12) para la degradación de oligómeros cíclicos, diluyéndose como repolímero (12, 16) con al menos una corriente de alimentación (20, 23) y suministrándose a continuación como corriente mixta (26) a la polimerización, caracterizado porque en la repolimerización: a) la temperatura se ajusta en el intervalo de 220 ºC a 280 ºC, el contenido de agua en el intervalo del 20 al 40 % en peso y el tiempo de permanencia en el intervalo de 0,5 a 20 h para maximizar la degradación del oligómero, b) la presión que se genera se reduce por medio de dosificación de al menos una corriente de alimentación (20, 23) que contiene en esencia caprolactama, de tal manera que se posibilita una alimentación directa de la corriente mixta (22, 26) al proceso de preparación de poliamida.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para la devolucion continua de aguas de extraccion en el proceso de preparacion de poliamida

La invencion se refiere a un procedimiento para la devolucion continua de aguas de extracto en el procedimiento de preparacion de poliamida que presenta las etapas de la polimerizacion, de la granulacion y de la posterior extraccion de los granulados con agua. Asf mismo, la invencion se refiere a un dispositivo con el que se posibilita la devolucion de las aguas de extracto, lo que permite una conduccion economica del procedimiento.

Una particularidad en la preparacion de poliamida 6 es la parte de equilibrio relativamente alta del monomero caprolactama que esta presente en primer lugar en el polfmero producido. El mismo se encuentra en el caso de un procesamiento en la masa fundida, en funcion de la temperatura de reaccion, en el intervalo entre el 6 y el 10 % en peso. El mismo actua, entre otras cosas, como plastificante y se debe extraer, dependiendo de la aplicacion, hasta una parte reducida. Esto tiene lugar a gran escala a traves de una extraccion con agua caliente. Ya que los costes de materias primas contribuyen de forma decisiva a los costes de preparacion de poliamida 6, debido a puntos de vista economicos no se considera desechar las aguas de extracto obtenidas que contienen, tfpicamente, el 10 - 12 % en peso de partes organicas.

El desarrollo esquematico del procedimiento de preparacion de poliamida se basa, en primer lugar, en una polimerizacion con posterior granulacion. Entonces, los granulados de polfmero obtenidos en este caso se suministran a una extraccion con agua. Mientras que se secan los granulados extrafdos, se recoge el agua de extracto, que contiene en esencia caprolactama y otros oligomeros, y se somete a una evaporacion. Aqu se produce una concentracion del agua de extracto, mientras que se separa por medio de destilacion el agua contenida. Entonces, las aguas de extracto concentradas se suministran de nuevo a la etapa de la polimerizacion.

Las aguas de extracto consisten, ademas de en agua, en su mayor parte en caprolactama, seguido de oligomeros lineales y dclicos y, en algunas circunstancias, restos de aditivos, estabilizantes, pigmentos, etc. El tratamiento y su complejidad, en vista de un uso adicional, tal como, por ejemplo, una devolucion al procedimiento, por consiguiente dependen tanto de los constituyentes como de las exigencias a la calidad o a la pureza.

Mientras que los constituyentes inorganicos y solidos por norma general se pueden retirar a traves de filtraciones, agentes de adsorcion o intercambiadores ionicos, es cntica en particular la devolucion de los oligomeros (dclicos). De nuevo, por motivos economicos no se considera desecharlos, ya que con ello sigue quedando sin aprovechar una parte significativa de la materia prima. Por ello, la mezcla de caprolactama y oligomeros o bien se devuelve dentro de una lmea de produccion (devolucion directa) o las aguas de extracto de dos o mas lmeas se combinan en una lmea (devolucion directa con agrupacion).

Segun las exigencias a la calidad del producto, los oligomeros, en particular el dfmero dclico, se tienen que degradar antes de la devolucion. En otro caso, en el caso de una devolucion directa se alcanzana el valor de equilibrio del dfmero en el producto, por debajo del cual se puede quedar claramente en el caso de prescindir de una devolucion de las aguas de extracto (lmea de lactama virgen). En el caso de una devolucion con agrupacion sin paso de degradacion, en el mejor de los casos se podna alcanzar el valor de equilibrio para el dfmero, pero por norma general se queda claramente por debajo del mismo. Un mayor contenido en dfmero dclico en la salida de la polimerizacion significa o bien una calidad reducida frente a una lmea de lactama virgen o se tiene que compensar con una mayor complejidad de la extraccion.

Por tanto, sena deseable que el contenido del dfmero dclico, a pesar de la devolucion en la salida de la polimerizacion, fuese comprable al de una lmea de lactama virgen y que esto se consiguiese sin costes adicionales de energfa o de catalizador.

Se han propuesto distintas estrategias de como se pueden volver a usar de manera razonable las aguas de extracto. A esto pertenecen, por un lado, la denominada devolucion directa, en la que las aguas de extracto solo se concentran y se devuelven al procedimiento. Esto tiene lugar o bien en el interior de una lmea, tal como se describe por ejemplo en el documento GB 1 525 992 o, siempre que esten presentes varias lmeas de produccion, tambien como agrupacion de las aguas de extracto concentradas de varias lmeas en una lmea (documento US 6.194.537). A la elevada rentabilidad de estos procedimientos por norma general se le contraponen significativas mermas de la calidad que o bien se deben aceptar o se deben compensar en otro punto por una complejidad adicional, por ejemplo, en la extraccion.

Como alternativa, las aguas de extracto se pueden tratar antes de su devolucion para prevenir una perdida de la calidad. Una posibilidad es la obtencion por medio de destilacion de caprolactama, tal como se describe, por ejemplo, en el documento US 4.892.624 que, a continuacion, se puede devolver de nuevo al procedimiento de polimerizacion. A la pureza particular del material devuelto se le contrapone en este caso una complejidad energetica adicional considerable y, por norma general, una perdida de materia prima que no se puede evitar. Adicionalmente, para un rendimiento de materia prima lo mas elevado posible se tienen que despolimerizar los oligomeros y calcularse, con ello, pasos del procedimiento y costes adicionales para, por ejemplo, catalizadores.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Otra posibilidad es la denominada repolimerizacion. En este caso, las aguas de extracto concentradas se exponen a temperaturas de polimerizacion tipicas (220 - 280 °C) y el poKmero obtenido no se vuelve a suministrar hasta despues al procedimiento global. Por ejemplo, en el documento DE 195 31 990 se describe un procedimiento para la repolimerizacion de aguas de extracto en el que estan presentes contenidos de agua de entre el 3 y el 15 % en peso de agua; el documento DE 199 25 906 describe una repolimerizacion por medio del empleo de catalizadores. Como se muestra en el documento DE 691 16 431, a traves de una repolimerizacion se pueden degradar los dfmeros dclicos hasta que tambien despues de la devolucion al proceso global a este respecto no aparezca ninguna perdida de la calidad. La repolimerizacion trabaja basicamente sin agentes qmmicos o catalizadores adicionales asf como, en principio, sin energfa adicional y no tiene ninguna perdida de materia prima. Para disenar de forma eficaz la degradacion de los oligomeros, no obstante, son necesarios altos contenidos de agua que conllevan una presion de vapor correspondientemente alta a las temperaturas necesarias. Para poder asociar un paso de este tipo con un procedimiento habitual y garantizar una forma de funcionamiento continua y estable, se debe asegurar sobre todo que la masa fundida no se congele durante la relajacion.

Partiendo de esto, el objetivo de la presente invencion era posibilitar una devolucion mejorada de aguas de extracto que fuese superior, tanto en relacion con el rendimiento espacio-tiempo como con respecto a la seguridad, frente a los procedimientos conocidos por el estado de la tecnica.

Este objetivo se resuelve por medio del procedimiento con la caractenstica de la reivindicacion 1 y el dispositivo con las caractensticas de la reivindicacion 12. Las demas reivindicaciones dependientes muestran perfeccionamientos ventajosos.

De acuerdo con la invencion se facilita un procedimiento para la devolucion continua de aguas de extracto en un procedimiento de preparacion de poliamida con las etapas de la polimerizacion, de la granulacion y de la posterior extraccion de los granulados con agua, concentrandose las aguas de extracto de al menos una lmea de preparacion y sometiendose como corriente de agua de extracto a una repolimerizacion para la degradacion de oligomeros dclicos y diluyendose a continuacion como repolfmero con al menos una corriente de alimentacion y suministrandose como corriente mixta a la polimerizacion.

El procedimiento se caracteriza porque en la repolimerizacion se siguen las siguientes etapas:

a) la temperatura se ajusta en el intervalo de 220 °C a 280 °C, el contenido de agua en el intervalo del 20 al 40 % en peso y el tiempo de permanencia en el intervalo de 0,5 a 20 h para maximizar la degradacion del oligomero,

b) la presion que se genera se reduce por medio de dosificacion de al menos una corriente parcial que contiene en esencia caprolactama, de tal manera que se posibilita una alimentacion directa de la corriente mixta al procedimiento de preparacion de poliamida.

Por maximizacion de la degradacion del oligomero se ha de entender en el marco de la presente invencion un rendimiento optimo de espacio-tiempo de la repolimerizacion, lo que se debe a los siguientes puntos.

La eficacia de la degradacion del oligomero durante una repolimerizacion depende de los parametros de funcionamiento temperatura, contenido en agua y tiempo de permanencia. Con especificacion de dos parametros resulta en relacion con una minima cantidad absoluta de dfmero dclico en la salida de la repolimerizacion de forma obligada el tercer parametro. El establecimiento de estos parametros se puede realizar por medio de los modelos matematicos descritos exhaustivamente en la bibliograffa y verificados para la descripcion de la polimerizacion hidrolftica de caprolactama (por ejemplo, “Mathematical Model of Industrial Continuous Polymerization of Nylon 6”, I. Plazl, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 37, n.°3, 929-935, 1998).

Si se predefine por ejemplo el tiempo de permanencia, debido a que queda establecido a traves del volumen del reactor y el paso, para cada temperatura de funcionamiento se puede determinar un contenido en agua optimo. Del mismo modo se puede indicar con un contenido en agua predefinido (comparese con instalacion de evaporador) para cada capacidad de reactor (tiempo de permanencia) una temperatura optima.

Solo meramente a modo de ejemplo, en la Tabla 1 para un contenido en agua predefinido del 25 % en peso en la repolimerizacion se indican las temperaturas optimas con diferentes tiempos de permanencia:

Tabla 1:

Tiempo de permanencia [h]

1 2 3 4 5 8 15

Temperatura [°C]

277 261 252 246 241 232 220

Se prefiere que la al menos una corriente de alimentacion que contiene en esencia caprolactama se dosifique en un punto de alimentacion entre la repolimerizacion y una premezcladora, por lo que aumenta la concentracion de la caprolactama delante de la premezcladora y dado el caso se reduce la temperatura y, por lo tanto, se aproxima la presion a la presion existente en la premezcladora hasta que sea posible una devolucion de la corriente mixta al

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

procedimiento de preparacion de poliamida.

Otra forma de realizacion preferente preve que la corriente de alimentacion sea una corriente parcial que contiene en esencia caprolactama, que se desvfa despues de la repolimerizacion de la corriente de agua de extracto a traves de una derivacion de la premezcladora y se vuelve a suministrar como una corriente circular delante de la premezcladora.

Asf mismo, despues de la dosificacion de la corriente de alimentacion se puede emplear una mezcladora estatica para un mejor entremezclado del repolfmero y de la corriente de alimentacion.

Ademas se prefiere que despues de la repolimerizacion y antes de la dosificacion de la corriente de alimentacion en un evaporador de relajacion se realice una relajacion adiabatica del repolfmero.

El evaporador de relajacion a este respecto se calienta preferentemente a una temperatura adaptada en esencia al punto de fusion del repolfmero, preferentemente de 150 °C a 220 °C, o se afsla termicamente por completo. A este respecto, la presion se ajusta en el evaporador de relajacion de tal manera que se evita una congelacion de la masa fundida de polfmero. Preferentemente, la presion en el evaporador de relajacion asciende a de 4 a 10 bar. La relajacion se realiza preferentemente en un paquete o en pelfculas de cafda.

La repolimerizacion se lleva a cabo a una temperatura de 220 °C a 280 °C, preferentemente a 240 - 270 °C. La premezcladora se hace funcionar preferentemente a una temperatura de 180 °C a 220 °C y una presion de 1 a 6 bar.

Ademas se prefiere que la al menos una corriente de alimentacion que contiene en esencia caprolactama este compuesta de lactama fresca o que en esencia contenga la misma y que se dosifique en un punto de alimentacion delante de una premezcladora, por lo que se aumenta la concentracion de la caprolactama en la corriente mixta delante de la premezcladora, se reduce el contenido en agua y, dado el caso, se disminuye la temperatura y, con ello, se adapta la presion a la presion existente en la premezcladora.

De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invencion se pueden agrupar preferentemente de 2 a 10, de forma particularmente preferente de 2 a 4 lmeas de preparacion y suministrarse entonces a la repolimerizacion. La lmea de preparacion comprende de acuerdo con la invencion tambien la polimerizacion.

De acuerdo con la invencion se facilita asf mismo un dispositivo para la devolucion continua de aguas de extracto al procedimiento de preparacion de poliamida con las etapas de la polimerizacion, de la granulacion y de la posterior extraccion de los granulados con agua, que contiene los siguientes componentes:

a) un repolimerizador para la degradacion de oligomeros dclicos,

b) una premezcladora para el entremezclado de lactama fresca, dado el caso aditivos y corriente mixta,

c) una derivacion para la devolucion de una corriente circular desviada en la premezcladora y dosificada en un punto de alimentacion delante de la premezcladora asf como

d) una bomba dispuesta en la derivacion para impulsar la corriente circular.

Preferentemente, entre el repolimerizador y el punto de alimentacion esta dispuesto un evaporador de relajacion para la relajacion adiabatica de la corriente de agua de extracto.

Ademas se prefiere que entre el punto de alimentacion y la premezcladora este dispuesta una mezcladora estatica para el mejor entremezclado del repolfmero y de la corriente circular.

Por medio de las siguientes figuras y ejemplos se ha de explicar con mayor detalle el objeto de acuerdo con la invencion sin desear limitar el mismo a las formas de realizacion espedficas mostradas en el presente documento.

La Figura 1 muestra, por medio de una representacion esquematica, un procedimiento de polimerizacion conocido por el estado de la tecnica con dos pasos de presion.

La Figura 2 muestra, esquematicamente, el desarrollo del procedimiento de una primera variante de acuerdo con la invencion.

La Figura 3 muestra, esquematicamente, el desarrollo del procedimiento de una segunda variante de acuerdo con la invencion.

La Figura 4 muestra, esquematicamente, el desarrollo del procedimiento de una tercera variante de acuerdo con la invencion.

Un procedimiento de polimerizacion conocido por el estado de la tecnica con dos pasos de presion esta representado esquematicamente en la Figura 1. Los reactantes 1 (caprolactama, agua y eventualmente aditivos) se combinan en una premezcladora 2 y se inicia a temperaturas en el intervalo de 180 - 220 °C, presiones de 2 a 4 bar y un tiempo de permanencia en el intervalo de 0,5 a 1,5 h la apertura del anillo y la conversion de caprolactama. El

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

exceso de agua se retira a traves de una columna 3 que esta enlazada opcionalmente con el reactor de prepolimerizacion 4 para ahorrar equipamiento. Desde la premezcladora 2, la masa de reaccion llega al reactor de prepolimerizacion 4 que se hace funcionar en la cabeza a temperatures en el intervalo de 200 a 240 °C y presiones de 1 a 4 bar y que se disena, tipicamente, para tiempos de permanencia de 3 a 8 h. Si se usa una columna de puente 3, tal como se muestra en la Figura 1, las presiones respectivamente en la cabeza de la premezcladora 2 y del prepolimerizador 4 son iguales; pero fundamentalmente se podnan usar tambien columnas independientes con intervalos de presion propios. En el reactor de prepolimerizacion aumenta a causa del calor de reaccion liberado la temperatura hasta la salida a de 240 a 270 °C y la conversion de caprolactama alcanza aproximadamente su valor de equilibrio. La masa de reaccion a continuacion se traspasa a un tubo VK 5 (VK significa continuamente de forma simplificada), en el que en la cabeza a temperaturas de 240 a 280 °C y presiones de 0,5 a 1,5 bar se expulsa la mayor cantidad posible de agua y se retira a traves de una columna 6 para desplazar la masa molar de la poliamida en el transcurso posterior hasta altos grados de polimerizacion. En la parte central del tubo VK aumenta la temperatura de la masa fundida ligeramente debido a la exotermia de la reaccion y se enfna en la parte inferior a de 240 a 255 °C. Los tiempos de permanencia tfpicos en el tubo VK se encuentran en de 6 a 15 h. A continuacion se descarga la masa fundida y se suministra al procesamiento posterior, por ejemplo, a la granulacion con posterior extraccion.

Las aguas de extracto que se suministran a la polimerizacion por norma general se concentran solo hasta que no precipiten los oligomeros (dclicos), lo que puede causar bloqueos o deposiciones en filtros o en conducciones tubulares. Para aumentar la solubilidad de los oligomeros, con frecuencia se anade caprolactama y finalmente se ajusta la parte organica en la salida de la evaporacion a del 60 al 90 % en peso (correspondiente a contenidos en agua del 10 al 40 % en peso), preferentemente del 65 al 75 % en peso (correspondiente a contenidos en agua del 25 al 35 % en peso).

En la Figura 2 esta representada esquematicamente la union a traves de una derivacion con una relajacion adiabatica anterior y se describe a continuacion en primer lugar de forma general y despues por medio de un ejemplo concreto.

Las aguas de extracto 11 concentradas se transportan de manera continua al reactor de repolimerizacion 12. El mismo puede ser un reactor tubular, que debe estar disenado para la temperatura seleccionada (de 220 a 280 °C), la presion autogena a traves de la masa fundida y el tiempo de permanencia necesario hasta alcanzar el grado deseado de degradacion de los oligomeros dclicos. Por ejemplo, es razonable un tubo vertical, atravesado desde abajo hacia arriba, calentado desde el interior y desde el exterior, pero se puede usar basicamente cualquier forma de reactor que trabaje a presion autogena. La corriente 13 procedente del paso de degradacion 12 se somete a una relajacion adiabatica frente a 6-10 bar en el tanque de evaporacion instantanea 14. Es suficiente un calentamiento exterior o un aislamiento termico completo del tanque. La relajacion se puede realizar, por ejemplo, en un paquete o en pelfculas de cafda. En este punto es adecuado basicamente cualquier dispositivo de la tecnica del procedimiento para la expulsion de compuestos volatiles de masas fundidas polimericas. En la relajacion se evaporan agua y trazas de caprolactama, que se retiran a traves de la corriente 15 y cuyo calor se puede aprovechar en otro punto en el procedimiento. La fase lfquida en el tanque de evaporacion instantanea 14 se refrigera claramente debido a la relajacion adiabatica. En este caso, la presion en el tanque de evaporacion instantanea 14 se ajusta de tal manera que se mantiene una parte de agua suficientemente alta y, por tanto, no se queda por debajo del punto de fusion. Una relajacion directa de la corriente 16 en una premezcladora, que se hace funcionar tfpicamente a de 2 a 4 bar, alberga el riesgo de la congelacion de la masa fundida en la alimentacion. Por ello, en la invencion propuesta, la corriente 16 se diluye con una derivacion circulante de la premezcladora 17 que esta compuesta sobre todo de caprolactama. Preferentemente se emplea para un entremezclado mejorado de las corrientes una mezcladora estatica 18 justo despues del punto de dosificacion 19. Gracias al entremezclado de las corrientes se reduce considerablemente la parte de agua y la de caprolactama aumenta mucho, lo que descarta el riesgo de una congelacion de la masa fundida en la relacion a la premezcladora. La relacion de corriente 16 a 20 se selecciona a traves del rendimiento de impulsion de la bomba 21 de tal manera que la presion de vapor de la corriente 22 se aproxime en la medida de lo posible a la presion de trabajo de la premezcladora 17. Entonces es posible un traspaso de la corriente 22 a la premezcladora 17 directamente y sin el riesgo de la congelacion. A la premezcladora, que se hace funcionar tfpicamente a de 180 a 220 °C y de 2 a 4 bar, se dosifica continuamente a traves de la corriente 23 la lactama fresca y eventualmente aditivos o estabilizantes y a traves de la corriente 24 se evacuan de forma continua agua y trazas de otros compuestos volatiles. La energfa calonfica del vapor caliente 15 y 25 se puede aprovechar, por ejemplo, para el precalentamiento de la corriente 23. Una parte de la mezcla de reaccion de la premezcladora 17 se hace circular a traves de la corriente 25 y la bomba 21; otra parte se extrae de forma continua a traves de la corriente 26 y se puede suministrar, por ejemplo, directamente al reactor de prepolimerizacion y, por tanto, al procedimiento convencional.

Ejemplo 1

El siguiente ejemplo se basa en el desarrollo del procedimiento representado esquematicamente en la Figura 2.

Una corriente compuesta de 434 kg/h de caprolactama, 200 kg/h de agua y 16,4 kg/h de dfmero dclico se suministra a un reactor tubular con 258 °C y 2 h de tiempo de permanencia (fase de degradacion optimizada). A este respecto, el contenido en caprolactama disminuye al 7,5 % en peso, el del dfmero al 0,72 % en peso. La presion de vapor a

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

traves de la masa de reaccion asciende a 32,5 bar. La corriente se somete a continuacion a una relajacion adiabatica en un solo paso (instantanea) frente a 8 bar. A este respecto se liberan 78,7 kg/h de vapor de agua y trazas de caprolactama con una temperature de 184,0 °C, de tal manera que el contenido en agua de la mezcla de reaccion se reduce al 20,5 % en peso. A este respecto, el medio de reaccion se enfna asf mismo a 184,0 °C, pero queda por encima de su punto de fusion, que en el caso de este contenido de agua y caprolactama se encuentra por debajo de 170 °C. Esta corriente se lleva a una corriente de derivacion circulante de la premezcladora, preferentemente delante de una mezcladora estatica. La premezcladora se hace funcionar a 3 bar y 200 °C y se dosifican 2083 kg/h de lactama fresca a la premezcladora. La temperatura de la derivacion asciende a 200 °C (temperatura de la premezcladora) y la relacion de bano de corriente 25 a 26 se ajusta con tres partes a una parte de tal manera que la presion de vapor de las corrientes combinadas disminuye a 5,0 bar. La corriente de circulacion antes de la combinacion con la salida del tanque de evaporacion instantanea consiste en el 3,6 % en peso de agua, el 64,8 % en peso de caprolactama y el 31,6 % en peso de poliamida 6. Despues del entremezclado, la temperatura asciende a 195,8 °C y la corriente esta compuesta por el 7,8 % en peso de agua, el 50,3 % en peso de caprolactama y el 41,9 % en peso de poliamida 6. La presion de vapor por encima de la masa fundida asciende en este punto a 5,0 bar. La corriente se relaja ahora a la premezcladora, que se hace funcionar a 200 °C y 3 bar, y se mezcla al mismo tiempo con 2083 kg/h de caprolactama. En estas condiciones se evaporan otros 18,9 kg/h de agua. La caprolactama que tambien se evapora se devuelve a la premezcladora. De la mezcla de reaccion obtenida se desvfa a traves de una bomba la corriente circulante. La corriente 26 que abandona el sistema tiene una temperatura de 200 °C, un contenido de agua del 3,6% en peso, el 64,8% en peso de caprolactama y el 31,6% en peso de poliamida 6 y una presion de vapor de 3 bar. La misma se puede traspasar directamente a un reactor de prepolimerizacion que trabaja, por ejemplo, a 3 bar y 240 °C para completar la conversion de caprolactama y retirar agua adicional del sistema.

Ejemplo 2

A traves del ajuste de una mayor relacion de bano que en el Ejemplo 1 se puede prescindir de la relajacion adiabatica y dosificarse la corriente 13 directamente a la derivacion. En la Figura 3 se muestra una representacion esquematica de esta posibilidad.

La corriente 11 se suministra con la misma composicion que en el Ejemplo 1 al paso de degradacion 12 optimizado. A este respecto, el contenido en caprolactama disminuye al 7,5 % en peso, el del dfmero al 0,72 % en peso. La presion de vapor a traves de la masa de reaccion asciende a 32,5 bar. Esta corriente se lleva directamente a una corriente de derivacion circulante 20 de la premezcladora 17, preferentemente delante de una mezcladora estatica 18. La premezcladora se hace funcionar a 200 °C y se dosifican 2083 kg/h de lactama fresca. La temperatura de la derivacion asciende a 200 °C (temperatura de la premezcladora) y la relacion de bano de corriente 25 a 26 se ajusta con 10 partes a una parte de tal manera que la presion de vapor de las corrientes combinadas disminuye a 4,3 bar. La corriente de circulacion 20 antes de la combinacion con la corriente 13 consiste en el 3,6 % en peso de agua, el 62,9 % en peso de caprolactama y el 33,5 % en peso de poliamida 6. Despues del entremezclado, la temperatura asciende a 198,4 °C y la corriente 22 esta compuesta por el 6,0% en peso de agua, el 57,9% en peso de caprolactama y el 36,1 % en peso de poliamida 6. La presion de vapor por encima de la masa fundida asciende en este punto a 4,3 bar. La corriente 22 se relaja ahora a la premezcladora 17, que se hace funcionar a 200 °C y 3 bar, y se mezcla al mismo tiempo con la corriente 23, compuesta por 2083 kg/h de caprolactama. En estas condiciones se evaporan 96,7 kg/h de agua. La caprolactama que tambien se evapora se devuelve a la premezcladora. De la mezcla de reaccion obtenida se desvfa a traves de una bomba 21 la corriente circulante 25. La corriente 26 que abandona el sistema tiene una temperatura de 200 °C, un contenido de agua del 3,6 % en peso, el 62,9 % en peso de caprolactama y el 33,5 % en peso de poliamida 6 y una presion de vapor de 3 bar. La misma se puede traspasar directamente a un reactor de prepolimerizacion que trabaja, por ejemplo, a 3 bar y 240 °C para completar la conversion de caprolactama y retirar agua adicional del sistema.

Ejemplo 3

En lugar de la introduccion directa en una derivacion circulante de la premezcladora, la reduccion de la presion de vapor se puede realizar tambien a traves de la dilucion con lactama fresca. En este caso, la corriente 23 se tiene que precalentar hasta que no se alcance el punto de solidez de la mezcla. En la Figura 4 esta representado esquematicamente este desarrollo.

La corriente 11 se suministra como en el Ejemplo 1 al paso de degradacion optimizado. A este respecto, el contenido en caprolactama disminuye al 7,5 % en peso, el del dfmero al 0,72 % en peso. La presion de vapor a traves de la masa de reaccion asciende a 32,5 bar. Esta corriente se combina directamente con la lactama fresca 23 en el punto de dosificacion 19, preferentemente delante de una mezcladora estatica 18. La temperatura de 23 se elige con 150 °C de tal manera que la temperatura de la corriente combinada 22 asciende a 180,6 °C y, por tanto, se encuentra por encima del intervalo de fusion. La corriente combinada 22 esta compuesta del 7,1 % en peso de agua, el 78,0 % en peso de caprolactama y el 14,9 % en peso de poliamida 6. La presion de vapor por encima de la masa fundida asciende en este punto a 3,3 bar. La corriente 22 se relaja ahora a la premezcladora 17, que se hace funcionar a 200 °C y 3 bar. En estas condiciones se evaporan 116,3 kg/h de agua. La caprolactama que se evapora se devuelve a la premezcladora. La corriente 26 que abandona el sistema tiene una temperatura de 200 °C, un contenido de agua del 3,0 % en peso, el 80,3 % en peso de caprolactama y el 16,7 % en peso de poliamida 6 y una

presion de vapor de 3 bar. La misma se puede traspasar directamente a un reactor de prepolimerizacion que trabaja, por ejemplo, a 3 bar y 240 °C para completar la conversion de caprolactama y retirar agua adicional del sistema.

Ejemplo comparativo 4

Linea de lactama virgen:

5 2600 kg/h de caprolactama se hacen reaccionar con 150 kg/h de agua y 3 kg/h de acido acetico en un procedimiento

de dos pasos hasta dar poliamida 6. Para esto se suministra la mezcla a un reactor de prepolimerizacion que en la cabeza a 240 °C, 4 bar y un tiempo de permanencia de 1 h evapora 92,4 kg/h de agua. A continuacion, la mezcla llega a una parte inferior adiabatica con 2,5 h de tiempo de permanencia, en la que hasta la salida la temperatura aumenta a 264 °C y hace reaccionar al caprolactama a excepcion del 8,5 % en peso. El contenido en dfmero en este 10 punto asciende al 0,50 % en peso. Ahora, la mezcla de reaccion se traspasa a un tubo VK que se hace funcionar a presion atmosferica, en el que en la cabeza con 1 h de tiempo de permanencia y 275 °C se expulsan otros 51,3 kg/h de agua. En la parte inferior con en total 8 h de tiempo de permanencia se disminuye la temperatura de reaccion despues de una parte adiabatica (3 h) finalmente hasta 240 °C. El contenido en caprolactama en la salida asciende al 8,3 % en peso, el del dfmero al 0,66 % en peso y la viscosidad es relativa, medida como solucion al 1 % en peso 15 en acido sulfurico concentrado, asciende a 2,69.

Ejemplo comparativo 5

Linea con devolucion directa:

En condiciones de reaccion identicas como en el Ejemplo 2 se suministran al procedimiento 2578 kg/h de caprolactama, 150 kg/h de agua, 3 kg/h de acido acetico y 22 kg/h de dfmero dclico. En la salida del tubo VK, el 20 contenido en caprolactama asciende al 8,3 % en peso, el del dfmero al 0,85 % en peso (22 kg/h) y la viscosidad relativa a 2,69.

Ejemplo comparativo 6

Linea con devolucion y repolimerizacion optimizada:

Una corriente compuesta de 434 kg/h de caprolactama, 200 kg/h de agua y 16,0 kg/h de dfmero dclico se trata en 25 un reactor tubular cerrado durante 2 h con presion autogena a 258 °C. A este respecto, el contenido en caprolactama disminuye al 7,5% en peso, el del dfmero al 0,72% en peso. La mezcla de reaccion obtenida se combina en la cabeza del reactor de prepolimerizacion con otros 2150 kg/h de caprolactama y 3 kg/h de acido acetico y se continua procesando en condiciones de reaccion identicas como en los Ejemplos 2 y 3, a excepcion de que en la cabeza del tubo VK se reduce la presion a 0,83 bar. En la salida del tubo VK se obtiene un contenido en 30 caprolactama del 8,6% en peso y un contenido en dfmero dclico del 0,61 % en peso (16,0 kg/h). La viscosidad relativa asciende en este punto a 2,69.

Claims (14)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la devolucion continua de aguas de extraccion en el proceso de preparacion de poliamida con las etapas de la polimerizacion, de la granulacion y de la posterior extraccion de los granulados con agua, concentrandose las aguas de extraccion de al menos una lmea de preparacion y sometiendose, como corriente de agua de extraccion (11), a una repolimerizacion (12) para la degradacion de oligomeros dclicos, diluyendose como repoUmero (12, 16) con al menos una corriente de alimentacion (20, 23) y suministrandose a continuacion como corriente mixta (26) a la polimerizacion, caracterizado porque en la repolimerizacion:

   a) la temperatura se ajusta en el intervalo de 220 °C a 280 °C, el contenido de agua en el intervalo del 20 al 40 % en peso y el tiempo de permanencia en el intervalo de 0,5 a 20 h para maximizar la degradacion del oligomero,

   b) la presion que se genera se reduce por medio de dosificacion de al menos una corriente de alimentacion (20, 23) que contiene en esencia caprolactama, de tal manera que se posibilita una alimentacion directa de la corriente mixta (22, 26) al proceso de preparacion de poliamida.
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la al menos una corriente de alimentacion (20, 23) que contiene en esencia caprolactama se dosifica en un punto de alimentacion (19) entre la repolimerizacion y una premezcladora (17), por lo que aumenta la concentracion de la caprolactama delante de la premezcladora (17) y dado el caso se reduce la temperatura y, por lo tanto, se aproxima la presion de vapor por encima de la masa fundida a la presion existente en la premezcladora (17) hasta que sea posible una devolucion de la corriente mixta al proceso de preparacion de poliamida.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos una corriente de alimentacion (20, 23) es una corriente parcial que contiene en esencia caprolactama, que se desvfa despues de la repolimerizacion (12) a traves de una derivacion y se vuelve a suministrar al repolfmero (16) en un circuito delante de la premezcladora (17) como corriente circular (20).
4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque despues de la dosificacion de la corriente de alimentacion (20) se emplea una mezcladora estatica (18) para un mejor entremezclado del repolfmero (16) y de la corriente de alimentacion (20).
5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque despues de la repolimerizacion (12) y antes de la dosificacion de la corriente de alimentacion (19) se realiza una expansion adiabatica del repolfmero (16) en un evaporador de expansion (14).
6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado porque el evaporador de expansion (14) se calienta a una temperatura adaptada en esencia al punto de fusion del repolfmero (16), particularmente a de 150 a 220 °C, o se afsla termicamente por completo, ajustandose la presion en el evaporador de expansion (14) de tal manera que se evita una congelacion de la masa fundida de polfmero, preferentemente en el intervalo de 4 a 10 bar.
7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque la expansion se realiza en un paquete o en pelfculas en cafda.
8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la repolimerizacion se lleva a cabo a una temperatura de 240 a 270 °C y/o un contenido en agua del 25 al 35 % en peso y/o un tiempo de permanencia de 1 a 15 h.
9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la premezcladora (17) se hace funcionar a una temperatura de 180 a 220 °C y una presion de 1 a 6 bar.
10. 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la al menos una corriente de alimentacion (23) que contiene en esencia caprolactama esta compuesta de lactama fresca o en esencia contiene la misma y se dosifica en un punto de alimentacion (19) delante de una premezcladora (17), por lo que se aumenta la concentracion de la caprolactama delante de la premezcladora (17) y se disminuye dado el caso la temperatura y, con ello, se adapta la presion de vapor por encima de la masa fundida a la presion existente en la premezcladora (17).
11. 11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aguas de extraccion de varias lmeas de preparacion, preferentemente de 2 a 10, de forma particularmente preferente de 2 a 4 lmeas de preparacion se agrupan y entonces se suministran a la repolimerizacion (12).
12. 12. Dispositivo para la devolucion continua de aguas de extraccion en el proceso de preparacion de poliamida con las etapas de la polimerizacion, de la granulacion y de la posterior extraccion de los granulados con agua, que contiene:

    a) un repolimerizador (12) para la degradacion de oligomeros dclicos,

    b) una premezcladora (17) para el entremezclado de lactama fresca, dado el caso aditivos y corriente mixta (22, 26),

    c) una derivacion para la devolucion de una corriente circular (20) desviada en la premezcladora (17) y dosificada en un punto de alimentacion (19) delante de la premezcladora (17) asf como

    d) una bomba (21) dispuesta en la derivacion para impulsar la corriente circular (20).
13. 13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque entre el repolimerizador (12) y el punto 5 de alimentacion (19) esta dispuesto un evaporador de expansion (14) para la expansion adiabatica del repolfmero

    (16).
14. 14. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque entre el punto de alimentacion (19) y la premezcladora (17) esta dispuesta una mezcladora estatica (18) para un mejor entremezclado del repolfmero (16) y de la al menos una corriente de alimentacion (20, 23).

    10