MX2011010489A - Proceso para la fabricacion de una solucion de sales de diacidos/diamina(s). - Google Patents
Proceso para la fabricacion de una solucion de sales de diacidos/diamina(s).Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un proceso de fabricación de una solución de una sal de diácidos y de diamina(s) para la fabricación de poliamida. La invención se refiere, más particularmente, a un proceso de fabricación de solución acuosa de sales de diácidos y diamina(s) que se obtiene por la mezcla de al menos dos diácidos y al menos una diamina, a una concentración ponderal de sal comprendida entre 40 y 70%, que consiste en realizar en una primera etapa una solución acuosa de diácido(s) y diamina(s) que presenta una relación molar diácido/diamina inferior a 1 a partir de un diácido y una diamina, y en una segunda etapa ajustar la relación molar diácidos/diamina(s) a un valor comprendido entre 0.9 y 1.1, y en fijar la concentración ponderal de sal, con la adición de otro diácido y eventualmente de agua y/o de diamina complementarias.
Description
PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE SALES DE
DIÁCIDOS/DIAMINA(S)
La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de una solución de una sal de diamina (s) y de diácidos para la fabricación de poliamida.
Para obtener poliamidas de monómeros diácidos y diaminas de peso molecular alto, generalmente se usa una solución acuosa de una sal formada por la reacción entre una molécula de diamina y una molécula de diácido. Esta solución se calienta para evaporar el agua en un primer paso, luego para lograr la polimerización por policondensación, para obtener cadenas macro moleculares que comprenden las funciones de amidas.
La solución de sal contiene por lo general cantidades esencialmente estequiométricas de diácido (s) y diamina (s). La concentración ponderal sal de nylon (sal de adipato de hexametileno diamonio) , que se usa como materia prima para la fabricación de poliamida, más precisamente de PA66, está por lo general comprendida entre 50% y 65%. Esta solución es por lo general almacenada antes de ser transportada dado el caso, luego se alimenta en las instalaciones de polimerización.
Se han propuesto varios procesos de fabricación de la solución de sal de diácido (s) y de diamina (s). Para
la fabricación de sal de Nylon, esos procesos consisten por lo general en ajustar el ácido adipico en la diamina de hexametileno, o a la inversa, en un medio acuoso, evacuando o no el calor producido por la reacción de neutralización.
Para la fabricación de copoliamidas, en particular de copoliamidas a partir de diácidos aromáticos, se ponen en acción diácido adipico y hexametileno diamina, un cierto número de monómeros de diferente naturaleza. En el transcurso de la reacción de polimerización de esas copoliamidas, durante la preparación de la solución de sal de diácidos y de diamina (s) a partir de los diferentes monómeros, se encuentran problemas de disolución de los diferentes monómeros. Por ejemplo la disolución es algunas veces imposible, o el tiempo de disolución es muy largo, o deben utilizarse soluciones muy diluidas. Esto puede causar problemas de productividad, de calidad del producto, de almacenamiento y transportación de la solución en la instalación de polimerización.
Por lo taño se buscan procesos de preparación de la solución de ácidos y de diamina (s) que no presenten esos problemas .
Para ello, la invención propone un proceso de fabricación de una solución acuosa (A) de sales de diácidos y diamina (s) obtenidas mediante la mezcla de al menos dos diácidos y de al menos una diamina a una concentración
ponderal de sal comprendida entre 40 y 70% caracterizado en que comprende las siguientes etapas:
- producir en un reactor una solución acuosa (?') de diamina (s) y diácido (s), que tenga una relación molar diácido/diamina menor a l, de preferencia menor o igual a 0.9, por alimentación en el reactor que contiene un liquido a una temperatura comprendida entre 55 y 95 °C (bornes incluidos), de preferencia entre 60 y 90 °C (bornes incluidos) que comprende agua y la diamina, un flujo (?') que comprende un diácido, eventualmente un flujo que comprende diamina, eventualmente un flujo que comprende agua; los caudales del flujo o los flujos de alimentación son controlados para tener de forma constante una temperatura de la solución en el reactor inferior a la temperatura de ebullición bajo la presión de operación de esta; las cantidades de agua y de diamina del liquido, asi como los caudales de los flujos de alimentación se controlan para que tengan de forma constante una relación molar diácido (s) /diamina (s) menor a 1; el diácido del flujo (B1) es un diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono mayor a 10 o un diácido aromático;
- mezclar la solución acuosa (A1) proveniente de la primera etapa con un flujo (B") que comprende al menos un diácido, el diácido es un diácido alifático o
cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono menor o igual a 10, y eventualmente agua y/o diamina complementarias; con el fin de obtener una solución acuosa (surgida de la mezcla de (A' ) y (B")) que tenga una relación molar diácidos/diamina ( s) comprendida entre 0.9 y 1.1, de preferencia comprendida entre 0.98 y 1.02 (bornes incluidos) ; esta solución es llevada a una temperatura cuando mucho igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de operación durante al menos la liberación del calor de la reacción entre la(s) diamina (s) y los diácidos; esto, con el fin de obtener la solución (A) de diácidos y diamina (s) a la concentración y con la composición deseadas.
Por temperatura de ebullición, se entiende la temperatura de ebullición de la solución contenida en un reactor a la presión de trabajo o de operación del proceso.
Como diaminas convenientes para la invención se pueden mencionar la hexametileno diamina (HMD) como el monómero preferido y más utilizado, y también la heptametileno diamina, la tetrametileno diamina, la octametileno diamina, la nonametileno diamina, la decametileno diamina, la metil-2 pentametileno diamina, la undecametileno diamina, la dodecametileno diamina, la xilileno diamina, a isoforona diamina. Es posible utilizar una mezcla de varios monómeros de diaminas.
En el proceso de la invención, la diamina puede utilizarse en forma pura o en forma de solución acuosa concentrada. Para el HMD, puede utilizarse una solución que comprenda al menos 50% por peso de diamina, de preferencia al menos 85% y aún más venta osamente 90% por peso aproximadamente. Sin embargo, los flujos que comprenden la diamina pueden contener otros compuestos sin por ello salir de la competencia de la invención.
Como diácido aromático, o diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono mayor a 10, conveniente para la invención, se pueden mencionar los ácidos dodecanodioico, isoftálico, tereftálico, naftaleno dicarboxilico por ejemplo. El diácido preferido es el ácido tereftálico.
Como diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono menor o igual a 10, conveniente para la invención, se pueden mencionar los ácidos adipico, subérico, sebácico, azeláico, pimélico, el ácido ciclohexano dicarboxilico. El diácido preferido es el ácido adipico.
Los diácidos se utilizan por lo general en forma de polvo. Sin embargo, igualmente pueden estar en forma de solución acuosa o de suspensión.
Ventajosamente se utiliza una mezcla de diácido aromático y de diácido alifático. La proporción molar de
diácido aromático con respecto del diácido alifático está comprendida entre 5 y 80%, de preferencia entre 20 y 50%.
De preferencia el diácido aromático es el ácido tereftálico, y el diácido alifático es el ácido adipico. Ventajosamente la proporción molar de ácido tereftálico con respecto de los diácidos está comprendida entre 5 y
80%, de preferencia entre 20 y 50%.
Como para los flujos que comprenden la diamina, los flujos que comprende el diácido pueden contener otros compuestos, tales como solventes, sin por ello salir de la competencia de la invención.
En el transcurso del proceso de la invención pueden introducirse limitadores de cadena, por ejemplo durante la primera etapa del proceso de preparación de la solución acuosa (A' ) o en el flujo (?")· Como ejemplo de limitadores de cadenas se pueden mencionar por ejemplo el ácido benzoico, el ácido acético, etc.
La primera etapa del proceso de la invención consiste en preparar una solución acuosa (A1) de diamina (s) y diácido (s), que tenga una relación molar diácido/diamina menor a l, de preferencia menor o igual a 0.9.
La preparación de esta solución acuosa (?') consiste en alimentar, en un liquido que comprende agua y la diamina, un flujo (?') que comprende el diácido. Ventajosamente el agua y la diamina del liquido representan
la totalidad del agua y de la diamina de la solución (?1)· Cuando el agua y la diamina del liquido no representan la totalidad de la diamina y el agua del liquido, también pueden alimentarse en el reactor un flujo de diamina y/o un flujo de agua, además del flujo (?') que comprende el diácido. La diamina del liquido (A' ) es venta osamente hexametileno diamina.
La concentración del agua en el liquido puede variar mucho. Sin embargo esta última es lo suficientemente alta para permitir la disolución du diácido del flujo (B1) y por lo tanto la obtención de la solución (?') con un retraso razonable. Ventajosamente la concentración de agua del liquido es mayor o igual a 30% por peso.
El liquido está a una temperatura comprendida entre 55 y 95 °C (bornes incluidos) , de preferencia entre 60 y 90 °C (bornes incluidos) . Esto permite colocarse en las mejores condiciones para proceder a la disolución del diácido del flujo (?') . El liquido pude calentarse, o no.
El liquido también puede comprender una parte del diácido alifático o cicloalifático que tenga un número de átomos de carbono menor o igual a 10, correspondiente o no al diácido introducido en el flujo (B").
De acuerdo con un modo de realización particular del proceso de la invención y cuando el proceso es discontinuo, al inicio de la primera etapa del proceso el
reactor, puede contener una cantidad pequeña de solución acuosa (A) o de solución acuosa (A' ) , llamada pie de solución. Esta solución acuosa es una parte pequeña de la solución (A) o de la solución (A1 ) preparada en una operación anterior.
La cantidad se esa solución (A) o solución (?') presente en el reactor al inicio de primera etapa es igual a al menos aproximadamente 5%, ventajosamente entre 5 y 40%, de preferencia entre 10% y 35% por peso de la cantidad total de solución (A) o de la solución (A1) que se va a producir en el reactor.
Ventajosamente, de acuerdo con una característica de la invención se minimizan los intercambios de calor entre el reactor y el medio ambiente, o el exterior, es decir que el reactor funciona de modo casi adiabático.
La temperatura en el reactor durante la alimentación del flujo (B1) puede elevarse a causa de la reacción de neutralización entre la diamina y el diácido. Sin embargo, la temperatura de la solución en el reactor, durante toda la operación y al final de la etapa, será siempre inferior a la temperatura de ebullición de la solución bajo la presión de operación.
El diácido del flujo (?' ) es un diácido aromático, o un diácido alifático o cicloalifático que comprende más de 10 átomos de carbono. Se trata,
ventajosamente, del ácido tereftálico.
La concentración en agua de la solución (?') puede variar mucho, en función de la concentración de la sal final deseada, y por lo tanto de la cantidad de agua eventualmente aportada por el flujo (B") .
De acuerdo con un modo de realización particular del proceso de la invención, la temperatura de la solución (?') es mayor o igual a 75 °C, con el fin de evitar cualquier aparición de fase sólida en la solución (?' ) .
La puesta en marcha de la primera etapa del proceso de la invención permite realizar una muy buena disolución del diácido del flujo (?') .
En una segunda etapa del proceso de la invención, se mezcla la solución (?') resultante de la primera etapa con un flujo (B") que comprende al menos el diácido, y eventualmente agua y/o diamina complementarias. Esto permite obtener una solución acuosa (resultado de la mezcla de (?' ) y (B")) que tiene una relación molar diácidos/diamina (s) comprendida entre 0.9 y 1.1, de preferencia comprendida entre 0.98 y 1.02 (bornes incluidos) . Esta etapa permite la obtención de una solución de diácidos y diaminas a la concentración, y con la composición, deseadas.
También puede agregarse agua para ajustar la concentración de sal de diácido (s) /diamina (s) a una
concentración ponderal mayor al 40%, de preferencia comprendida entre 50 y 65% por peso. El agua puede mezclarse de manera ventajosa en el flujo de ácido.
El diácido del flujo (B") es un diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono menor o igual a 10. Se trata ventajosamente de ácido adipico.
Ventajosamente el flujo (B") es una solución acuosa de diácido y de diamina con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1.5 y 5 y una concentración en el agua de las especies disueltas comprendida entre 40 y 75%, de preferencia entre 45 y 65%. La diamina del flujo (B") es ventajosamente hexametileno diamina. La temperatura del flujo (B") es lo suficientemente elevada para evitar cualquier aparición de fase sólida en el flujo (B"). El calor de la reacción de neutralización de la amina por el ácido provoca un aumento de la temperatura en el reactor de preparación del flujo (B"), para alcanzar como máximo la temperatura de ebullición de la mezcla a la presión de operación.
Por especies disueltas, se entiende el conjunto de las especies de diácidos y diaminas presentes en el medio en forma libre o iónica (sal) u otra.
De acuerdo con un modo de realización particular del proceso de la invención, y cuando el proceso es
discontinuo, el reactor de preparación del flujo (B"), al inicio de preparación del flujo (B"), puede contener una cantidad pequeña de flujo (B"), llamada pie. Este pie es una parte pequeña del flujo (B") preparado en una operación anterior.
La cantidad se ese pie presente en el reactor al inicio de preparación del flujo (B") es igual a al menos aproximadamente 5%, ventajosamente entre 5 y 40%, de preferencia entre 10% y 35% por peso de la cantidad total de flujo (B") que se va a producir en el reactor.
Ventajosamente, de acuerdo con una característica de . la invención se minimizan los intercambios de calor entre el reactor y el medio ambiente, o el exterior, es decir, que el reactor funciona de modo casi adiabático.
De acuerdo con un modo de realización particular del proceso de la invención, el proceso de la invención comprende una etapa complementaria de ajuste de la relación molar diácidos/diamina, por ejemplo a un valor comprendido entre 0.995 y 1.005. Esta etapa se realiza de preferencia por adición de diamina y de agua.
El proceso de la invención se realiza ventajosamente manteniendo al reactor o a los reactores bajo atmósfera exenta de oxígeno, como por ejemplo, bajo una atmósfera constituida de nitrógeno, de gases raros, de vapor de agua o de una mezcla de los mismos.
En un modo de realización preferido, la atmósfera libre de oxigeno se obtiene ya sea por alimentación continua de un flujo de nitrógeno, sea manteniendo una presión del nitrógeno en el o los reactores y por generación de vapor de agua por la ebullición de la solución .
En este último caso, que el escape o la evacuación del nitrógeno se realice a través de un condensador montado sobre el o los reactores. Asi, el agua atraída con el nitrógeno se condensa y se recicla en el o los reactores.
Este modo de realización permite también la evacuación del oxígeno presente, por ejemplo en forma disuelta, en la solución y por lo tanto evita una oxidación de los monómeros, principalmente la diamina. El oxigeno puede ser aportado principalmente por los monómeros diácidos .
De acuerdo con otro modo de realización, el reactor se mantiene bajo atmósfera exenta de oxígeno por la alimentación, por ejemplo, de nitrógeno en el reactor vacío, y la conservación de esta atmósfera de nitrógeno durante los llenados y los vaciados del reactor.
En este modo de realización, el oxígeno disuelto será evacuado por la atracción con el nitrógeno que escapa del reactor en el transcurso del llenado del mismo. Esta
evacuación del nitrógeno se efectúa, de preferencia, al través de un condensador, para asi condensar el vapor de agua atraído por el nitrógeno.
De preferencia el o los reactores están equipados con un aislamiento térmico para limitar los intercambios de calor con el medio exterior, y así limitar las pérdidas de calor .
El proceso de la invención puede realizarse de acuerdo con un modo discontinuo o un modo continuo. Estos dos modos de realización se describen con detalle a continuación .
El proceso de la invención puede llevarse al cabo en cualquier tipo de reactor. Más en particular, los reactores en los cuales se introducen materiales sólidos comprenden una agitación mecánica y pueden estar equipados con medios que permitan mantener su temperatura, principalmente durante los periodos de paro o de cambio de sitio de fabricación. Para obtener una homogeneización de la solución en el reactor, pude utilizarse un bucle de circulación externo que comprenda una bomba.
El proceso de la invención puede llevarse al cabo en un reactor único, o en varios reactores. Estos reactores pueden montarse por ejemplo en paralelo o en serie.
De acuerdo con el proceso de la invención, la relación molar diácidos/diamina puede ser ventajosamente
controlada y ajustada con la medición del pH de la solución y la adición de diácido y/o diamina complementarios en función del resultado de esta medida del pH.
La solución de sal obtenida de acuerdo con el proceso de la invención puede alimentarse directamente en una instalación de polimerización, o puede almacenarse en un recipiente de almacenaje o en contenedores adaptados para la transportación, antes de la eventual transferencia, y el uso.
A continuación se realiza una descripción detallada de dos modos de realización del proceso de la invención, con referencia a las Figuras 1 y 2 adjuntas, en las cuales:
- la Figura 1 representa un esquema sinóptico de una instalación que permite poner en práctica el proceso de acuerdo con un modo de realización discontinuo, y
- la Figura 2 representa un esquema sinóptico de una instalación que permite poner en práctica el proceso de acuerdo con un modo de realización continuo.
La invención se ilustra igualmente mediante los
Ejemplos de fabricación de soluciones de sal obtenidas de acuerdo con el modo de realización discontinuo del proceso.
En la descripción siguiente se utilizarán los términos ácido adipico (AA) , ácido tereftálico (AT) y hexametileno diamina (HMD) para designar los diácidos y la
diamina. Sin embargo, este proceso se aplica igualmente a otros diácidos y otras diaminas antes indicados.
Con referencia a la Figura 1, se describe un primer modo de realización del proceso de la invención que funciona de acuerdo con el modo discontinuo. La instalación comprende un primer reactor (1) agitado, en el cual se agregan el ácido adipico (2), por lo general en forma de un polvo, y un flujo (3) liquido de hexametileno diamina. En este reactor también se introduce agua (4) .
Los diferentes productos se agregan en el reactor
(1) que contiene una cantidad pequeña de solución de diácido adipico y hexametileno diamina en agua, rica en ácido adipico, y llamada pie de solución. Esta solución acuosa es ventajosamente una parte pequeña de la solución preparada en una operación anterior y tiene ventajosamente, como composición, sensiblemente la composición fina de la solución que será preparada en ese reactor (1), a saber, una relación molar diácido/diamina igual a aproximadamente 2.4 y una concentración ponderal en especies disueltas de aproximadamente 57%.
La instalación comprende igualmente un segundo reactor agitado (5), en el cual se agregan agua (4), un flujo (9) liquido de hexametileno diamina, y de ácido tereftálico (13), por lo general en forma de polvo.
La hexametileno diamina y el agua se agregan en
el reactor (5) que contiene una cantidad pequeña de solución de ácido tereftálico, de ácido adipico y hexametileno diamina en agua, llamada pie de solución. Esta solución acuosa es ventajosamente una parte pequeña de la solución (A) preparada en una operación anterior y tiene ventajosamente, como composición, sensiblemente la composición fina de la solución (A) que será preparada en ese reactor (5) , a saber, una relación molar diácido/diamina igual a aproximadamente 1.017 y una concentración ponderal en especies disueltas de aproximadamente 52%. El ácido tereftálico se introduce en seguida en el reactor (5) . Se obtiene la disolución completa del ácido tereftálico.
La solución del reactor (1) se alimenta a continuación en el segundo reactor (5) mediante una bomba (7) . Ese reactor (5) está equipado con un condensador (8) y ventajosamente con un bucle externo de circulación de la solución y/o con un agitador (no se representan) .
En este segundo reactor (5) , se alimenta la solución del reactor (1) para obtener una relación molar diácidos/HMD cercana a 1.017. Como para el primer reactor (1) , ningún intercambio de calor significativo se realiza ventajosamente con el exterior. Asi, el calor de la reacción de neutralización de la amina por el ácido provoca un aumento de la temperatura en el reactor (5) para llegar
corao máximo a la temperatura de ebullición de la mezcla a la presión de operación. El agua que se evapora es condensada en el condensador (8) para obtener un reflujo total del agua.
En el modo ilustrado que es el modo preferido de la invención, la solución obtenida en el segundo reactor (5) es alimentada en un tercer reactor (10) equipado con un medio de homogeneización (no se representa) y eventualmente con un condensador (11).
Este tercer reactor (10), también llamado reactor de ajuste, comprende una adición (6) de HMD y de agua para ajustar la relación diácidos/HMD a un valor por ejemplo comprendido entre 0.995 y 1.005, y ajustar, si es necesario, la concentración de sal al valor deseado.
La solución asi obtenida puede utilizarse directamente en una instalación de polimerización, o almacenarse en un recipiente de almacenamiento (12) o en contenedores adaptados para la transportación.
En lo referente a la Figura 2, se describe un segundo modo de realización del proceso de la invención. Este segundo modo de realización concierne a un proceso que funciona de acuerdo con un modo continuo. Como en el primer modo de realización, el proceso comprende una primera etapa de disolución del ácido adipico puesta en marcha en el reactor (14) . El ácido adipico es alimentado por un sistema
de tornillo sin fin (15), simultáneamente con el agua (16) y la diamina (30) en forma pura o solución acuosa para obtener en el reactor (14) una solución que contenga una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1.5 y 5, de preferencia cercana a 2.4, y una concentración ponderal en especies disueltas comprendida entre 40 y 75%, por ejemplo igual a 57%.
Para obtener una homogeneización de la solución en el reactor (14), se ilustra un bucle de circulación externo (18) que comprende una bomba (19) . El reactor (14) también está equipado con una agitación mecánica (no se representa) . Una parte de la solución que circula en el bucle alimenta a un reactor (20) .
Como en el primer modo de realización, el proceso comprende una etapa de disolución del ácido tereftálico puesta en marcha en el reactor (21) . El ácido tereftálico es alimentado por un sistema de tornillo sin fin (29), de forma simultánea con el agua (16) y la diamina (26) en forma pura o en solución acuosa para obtener en el reactor (21) una solución que contenga una relación molar diácido/diamina menor a 1, por ejemplo cercana a 0.48, y una concentración ponderal en especies disueltas por ejemplo igual a 49%.
Para obtener una homogeneización de la solución en el reactor (21) , se ilustra un bucle de circulación
externo (17) que comprende una bomba (27). El reactor (21) también está equipado con una agitación mecánica (no se representa) . Una parte (22) de la solución que circula en el bucle alimenta a un reactor (20) .
El reactor (20) está equipado con un bucle externo (28) de neutralización que comprende una bomba (25) .
Como en el primer modo de realización, el calor liberado por 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 operación .
Para condensar el agua asi evaporada, se prevé un condensador (23) sobre el reactor (20).
La solución producida en el reactor (20) es dirigida (flujo (24)) hacia almacenadores no representados.
Los siguientes Ejemplos ilustran con mayor claridad el proceso de la invención y sus características y ventajas .
EJEMPLOS
EJEMPLO 1
Producción de una solución acuosa de sal 66/6T 66/34 (proporción molar) al 52% por peso de acuerdo con el proceso discontinuo
Preparación de la solución (A' )
Se prepara una solución acuosa de ácido tereftálico y hexametileno diamina agregando ' ácido tereftálico (11.2 kg) , a un liquido cuya temperatura es igual a 80 °C, este último se obtuvo por adición de hexametileno diamina (18.2 kg de una solución acuosa al 90% por peso) y de agua desmineralizada (27.4 kg) en el reactor (5) ; este reactor contiene un pie de 22 kg de una solución acuosa de ácido tereftálico, diácido adipico (en la proporción molar 34/66) y hexametileno diamina que presenta una relación molar diácidos/diamina = 1.017 a una temperatura de 103 °C y una concentración ponderal en especies disueltas cercana a 52%.
Ventajosamente este pie de solución es una parte pequeña de la solución (A) obtenida en el reactor (5) en una operación de fabricación anterior. El tiempo de adición del ácido tereftálico es del orden de 4 minutos y su salificación con la hexametileno diamina conduce a una elevación de la temperatura del medio. El reactor está equipado con una agitación mecánica. La disolución del ácido tereftálico se obtiene en el transcurso de un minuto después de finalizada la introducción del ácido tereftálico. La solución acuosa obtenida presenta una concentración en especies disueltas de 49.5% por peso y la temperatura final de la solución es de 95 °C.
Preparación de la solución (B")
Se prepara una solución acuosa de ácido adipico y hexametileno diamina agregando de forma simultánea ácido adipico en polvo (18.8 kg) y hexametileno diamina (6.7 kg de una solución acuosa al 90% por peso a una temperatura de 45 °C) en el reactor (1), térmicamente aislado, que contiene una solución acuosa obtenida por adición de agua (18 kg) en un pie de 14 kg de solución acuosa de ácido adipico y hexametileno diamina que presenta una relación molar AA/HMD = 2.5 a una temperatura de 63 °C y una concentración ponderal en especies disueltas de 57%.
Ventajosamente este pie de solución es una parte pequeña de la solución (B") obtenida en el reactor (1) en una operación de fabricación anterior. El reactor está equipado con una agitación mecánica. Al final de la preparación, las especies disueltas (57% por peso) consisten en 75.6% por peso de ácido adipico y 24.4% por peso de hexametileno diamina. La temperatura final de la solución es de 63 °C.
Preparación de la solución (A)
43.6 kg (es decir, aproximadamente 75.7%) de la solución (B") preparada anteriormente son luego transferidos en el reactor (5) de la Figura 1, térmicamente aislado y equipado con un condensador (8) . La relación diácidos/diamina de la solución obtenida es cercana a la estequiometria (relación molar diácidos/HMD = 1.017) .
La energía o calor liberados por la reacción de neutralización provocan la elevación de la temperatura del medio hasta la temperatura de ebullición, a saber, 103 °C aproximadamente en el ejemplo descrito. Los vapores producidos se condensan en el condensador (8) y forman un reflujo total en el reactor (5). La energía evacuada por la condensación de los vapores corresponda a la energía de neutralización en exceso.
La concentración y el pH de la solución se ajustan a continuación por adición de 0.34 kg de una solución acuosa de HMD al 90% por peso y a una temperatura de 45 °C, después de la transferencia de una parte de la solución (100 kg) en un tercer reactor (10). Al final de esta etapa, la solución es una solución acuosa que contiene 52% por peso de sal 66/6T con una relación molar diácidos/HMD igual a 1.003 y un pH igual a 7.20. El pH se mide a 40 °C en una muestra de la solución diluida con agua para obtener una concentración en especies disueltas igual a 100 g/1.
La solución obtenida se almacena enseguida en un recipiente (12) que se ilustra en la Figura 1.
EJEMPLO 2
Producción de una solución acuosa de sal 66/6T 66/34
(proporción molar) al 52% por peso de acuerdo con el proceso discontinuo
Preparación de la solución (A' )
Se prepara una solución acuosa de ácido tereftálico y hexametileno diamina agregando ácido tereftálico (11.2 kg) , a un liquido cuya temperatura es igual a 80 °C, este último se obtiene por adición de hexametileno diamina (24.9 kg de una solución acuosa al 90% por peso) y de agua desmineralizada (27.4 kg) en el reactor (5) , este último contiene un pie de 22 kg de una solución acuosa de ácido tereftálico, de ácido adipico (en la proporción molar 34/66) y hexametileno diamina que presenta una relación molar diácidos/diamina = 1.017 a una temperatura de 103 °C y una concentración ponderal en especies disueltas cercana a 52%.
Ventajosamente este pie de solución es una parte pequeña de la solución (A) obtenida en el reactor (5) en una operación de fabricación anterior.
El tiempo de adición del ácido tereftálico es del orden de 4 minutos y su salificación con la hexametileno diamina conduce a una elevación de la temperatura del medio. El reactor está equipado con una agitación mecánica. La disolución del ácido tereftálico se obtiene en el transcurso de dos minutos después de finalizada la introducción del ácido tereftálico. La solución acuosa obtenida presenta una concentración en especies disueltas de 52.7% por peso y la temperatura final de la solución es
de 96 °C.
Preparación del caldo (B")
Se prepara un caldo acuoso de ácido adipico agregando ácido adipico en polvo (18.8 kg) en el reactor (1) , térmicamente aislado y mantenido a 70 °C mediante calentamiento, el reactor contiene un caldo acuoso obtenido por adición de agua (18 kg) en un pie de 14 kg de caldo acuoso de ácido adipico a una temperatura de 70 °C y una concentración ponderal en ácido adipico (sólido + disuelto) de 51 %.
Ventajosamente este pie de caldo es una parte pequeña del caldo (B") obtenido en el reactor (1) en una operación de fabricación anterior. El reactor está equipado con una agitación mecánica. Al final de la preparación, el caldo acuoso presenta una concentración de ácido adipico (sólido + disuelto) de 51 % por peso. La temperatura final del caldo es de 70 °C.
Preparación de la solución (A)
36.8 kg (es decir, aproximadamente 72.4%) del caldo (B") preparado anteriormente se transfieren entonces al reactor (5) de la Figura 1, térmicamente aislado y equipado con un condensador (8). La relación diácidos/diamina de la solución obtenida es cercana a la estequiometria (relación molar diácidos/HMD = 1.017).
La energía o calor liberados por la reacción de
neutralización provocan la elevación de la temperatura del medio hasta la temperatura de ebullición, a saber, 103 °C aproximadamente en el ejemplo descrito. Los vapores producidos se condensan en el condensador (8) y forman un reflujo total en el reactor (5) . La energía evacuada por la condensación de los vapores corresponde a la energía de neutralización en exceso.
La concentración y el pH de la solución se ajustan a continuación por adición de 0.34 kg de una solución acuosa de HMD al 90% por peso y a una temperatura de 45 °C, después de la transferencia de una parte de la solución (100 kg) en un tercer reactor (10) . Al final de esta etapa, la solución es una solución acuosa que contiene 52% por peso de sal 66/6T con una relación molar diácidos/HMD igual a 1.003 y un pH igual a 7.20. El pH se mide a 40 °C en una muestra de la solución diluida con agua para obtener una concentración en especies disueltas igual a 100 g/1.
La solución obtenida se almacena enseguida en un recipiente (12) que se ilustra en la Figura 1.
EJEMPLO 3
Producción de una solución acuosa de sal 66/6T 56/44 (proporción molar) al 52% por peso de acuerdo con el proceso discontinuo
Preparación de la solución (A' )
Se prepara una solución acuosa de ácido tereftálico y hexametileno diamina agregando ácido tereftálico (14.3 kg) , a un líquido cuya temperatura es igual a 80 °C, este último se obtiene por adición de hexametileno diamina (19.1 kg de una solución acuosa al 90% por peso) y de agua desmineralizada (30.4 kg) en el reactor (5), este último contiene un pie de 22 kg de una solución acuosa de ácido tereftálico, de ácido adípico (en la proporción molar 44/56) y hexametileno diamina que presenta una relación molar diácidos/diamina = 1.017 a una temperatura de 103 °C y una concentración ponderal en especies disueltas cercana a 52%.
Ventajosamente este pie de solución es una parte pequeña de la solución (A) obtenida en el reactor (5) en una operación de fabricación anterior.
El tiempo de adición del ácido tereftálico es del orden de 4 minutos y su salificación con la hexametileno diamina conduce a una elevación de temperatura del medio. El reactor está equipado con una agitación mecánica. La disolución del ácido tereftálico se obtiene en el transcurso de tres minutos después de finalizada la introducción del ácido tereftálico. La solución acuosa obtenida presenta una concentración en especies disueltas de 50% por peso y la temperatura final de la solución es de 95 °C.
Preparación de la solución (B")
Se prepara una solución acuosa de ácido adipico y hexametileno diamina agregando de manera simultánea ácido adipico en polvo (15.9 kg) y hexametileno diamina (5.7 kg de una solución acuosa al 90% por peso a una temperatura de 45 °C) en el reactor (1) , térmicamente aislado, que contiene una solución acuosa obtenida por adición de agua (15.1 kg) en un pie de 14 kg de solución acuosa de ácido adipico y hexametileno diamina que presenta una relación molar AA/HMD = 2.5 a una temperatura de 63 °C y una concentración ponderal en especies disueltas de 57%.
Ventajosamente este pie de solución es una parte pequeña de la solución (B") obtenida en el reactor (1) en una operación de fabricación anterior. El reactor está equipado con una agitación mecánica. Al final de la preparación, las especies disueltas (57% por peso) consisten de 75.6% por peso de ácido adipico y 24.4% por peso de hexametileno diamina. La temperatura final de la solución es de 63 °C.
Preparación de la solución (A)
36.7 kg (es decir, aproximadamente 72.4%) de la solución (B") preparada anteriormente son entonces transferidos al reactor (5) de la Figura 1, térmicamente aislado y equipado con un condensador (8) . La relación diácidos/diamina de la solución obtenida es cercana a la
estequiometría (relación molar diácidos/HMD = 1.017).
La energía o calor liberados por la reacción de neutralización provocan la elevación de la temperatura del medio hasta la temperatura de ebullición, a saber, 103 °C aproximadamente en el ejemplo descrito. Los vapores producidos se condensan en el condensador (8) y forman un reflujo total en el reactor (5) . La energía evacuada por la condensación de los vapores corresponde a la energía de neutralización en exceso.
La concentración y el pH de la solución se ajustan a continuación por adición de 0.34 kg de una solución acuosa de HMD al 90% por peso y a una temperatura de 45 °C, después de la transferencia de una parte de la solución (100 kg) a un tercer reactor (10) . Al final de esta etapa, la solución es una solución acuosa que contiene 52% por peso de sal 66/6T con una relación molar diácidos/HMD igual a 1.003.
La solución obtenida se almacena enseguida en un recipiente (12) que se ilustra en la Figura 1.
EJEMPLO 4
Producción de una solución acuosa de sal 66/6T 66/34 (proporción molar) al 52% por peso de acuerdo con el proceso discontinuo
Preparación de la solución (A' )
Se prepara una solución acuosa de ácido
tereftálico y hexametileno diamina agregando ácido tereftálico (11.2 kg) , a un liquido cuya temperatura es igual a 80 °C, este último se obtiene por adición de hexametileno diamina (18.2 kg de una solución acuosa al 90% por peso) y de agua desmineralizada (27.4 kg) al reactor (5) .
El tiempo de adición del ácido tereftálico es del orden de 4 minutos y su salificación con la hexametileno diamina conduce a una elevación de temperatura del medio. El reactor está equipado con una agitación mecánica. La disolución del ácido tereftálico se obtiene en el transcurso de un minuto después de finalizada la introducción del ácido tereftálico. La solución acuosa obtenida presenta una concentración en especies disueltas de 48.5% por peso y la temperatura final de la solución es de 95 °C.
EJEMPLO 5 (COMPARATIVO)
Producción de una solución acuosa de sal 66/6T 66/34 (proporción molar) al 52% por peso de acuerdo con el proceso discontinuo
Preparación de la solución (A' )
Se prepara una solución acuosa de ácido tereftálico y hexametileno diamina agregando ácido tereftálico (11.2 kg) , a un liquido cuya temperatura es igual a 50 °C, este último se obtiene por adición de
hexametileno diamina (18.2 kg de una solución acuosa al 90% por peso) y de agua desmineralizada (27.4 kg) , en el reactor (5) .
El tiempo de adición del ácido tereftálico es del orden de 4 minutos y su salificación con la hexametileno diamina conduce a una elevación muy ligera de la temperatura del medio. El reactor está equipado con una agitación mecánica.
La adición del ácido tereftálico conduce a la formación de aglomerados de tamaño importante cuya disolución no se obtiene en el transcurso de varias horas (manteniendo la temperatura a 50 °C) .
Este modo de preparación no permite la obtención de una solución (?' ) homogénea, con respecto del modo de preparación de acuerdo con el Ejemplo 4 de la invención, por ejemplo.
Este modo de preparación no es conveniente para la preparación de una solución homogénea.
Claims (8)
1. Un proceso de fabricación de una solución acuosa (A) de sales de diácidos y diamina (s) obtenidas mediante la mezcla de al menos dos diácidos y de al menos una diamina a una concentración ponderal de sal comprendida entre 40 y 70%, caracterizado en que comprende las siguientes etapas: producir en un reactor una solución acuosa (A! ) de diamina(s) y diácido (s), que tenga una relación molar diácido/diamina menor a 1, de preferencia menor o igual a 0.9, por alimentación en el reactor que contiene un liquido a una temperatura comprendida entre 55 y 95 °C (bornes incluidos) , de preferencia entre 60 y 90 °C (bornes incluidos) que comprende agua y diamina, de un flujo (?') que comprende un diácido, eventualmente un flujo que comprende diamina, eventualmente un flujo que comprende agua; los caudales del flujo o los flujos de alimentación son controlados para tener de manera constante una temperatura de la solución en el reactor inferior a la temperatura de ebullición bajo la presión de operación del mismo; las cantidades de agua y de diamina del liquido asi como los caudales de los flujos de alimentación son controlados para que tengan constantemente una relación molar diácido (s) /diamina (s) menor a 1; el diácido del flujo (?') es un diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono mayor a 10 o un diácido aromático; - mezclar la solución acuosa (?') resultante de la primera etapa con un flujo (B") que comprende al menos un diácido, el diácido es un diácido alifático o cicloalifático que comprende un número de átomos de carbono menor o igual a 10, y eventualmente agua y/o diamina complementarias; con el fin de obtener una solución acuosa (resultado de la mezcla de (?' ) y (B")) que tenga una relación molar diácidos/diamina (s) comprendida entre 0.9 y 1.1, de preferencia comprendida entre 0.98 y 1.02 (bornes incluidos) ; esta solución es llevada a una temperatura cuando mucho igual a la temperatura de ebullición de la solución a la presión de operación por al menos la liberación de calor de la reacción entre la (las) diamina (s) y los diácidos; esto, con el fin de obtener la solución (A) de diácidos y diamina (s) a la concentración y con la composición deseadas.
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el reactor es mantenido bajo atmósfera exenta de oxigeno.
3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que la diamina de la solución (?') y del flujo (B") es hexametileno diamina.
4. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el diácido del flujo (B1) es ácido tereftálico.
5. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el diácido del flujo (B") es ácido adípico.
6. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la solución (A) presenta una proporción molar de ácido tereftálico con respecto de los diácidos comprendida entre 5 y 80%, de preferencia entre 20 y 50%.
7. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el líquido comprende la totalidad del agua y de la diamina de la solución (A' ) .
8. El proceso de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el flujo (B") es una solución acuosa de diácido y de diamina con una relación molar diácido/diamina comprendida entre 1.5 y 5 y una concentración en el agua de las especies disueltas comprendida entre 40 y 75%, de preferencia entre 45 y 65%. RE SUMEN La presente invención se refiere a un proceso de fabricación de una solución de una sal de diácidos y de diamina (s) para la fabricación de poliamida. La invención se refiere, más particularmente, a un proceso de fabricación de solución acuosa de sales de diácidos y diamina (s) que se obtiene por la mezcla de al menos dos diácidos y al menos una diamina, a una concentración ponderal de sal comprendida entre 40 y 70%, que consiste en realizar en una primera etapa una solución acuosa de diácido (s) y diamina (s) que presenta una relación molar diácido/diamina inferior a l a partir de un diácido y una diamina, y en una segunda etapa ajustar la relación molar diácidos/diamina ( s ) a un valor comprendido entre 0.9 y 1.1, y en fijar la concentración ponderal de sal, con la adición de otro diácido y eventualmente de agua y/o de diamina complementarias .
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA | Abandonment or withdrawal |