MX2013004254A - Uso de un lavado de acido acetico para preparar sal de mono-litio, de acido 5-sulfoisoftalico baja en sulfato. - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso para hacer una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico (LISIPA) que tiene menor que 500 ppm de sulfato. El proceso usa una mezcla de reacción de agua, un compuesto productor de catión de litio y ácido 5-sulfoisoftálico. La mezcla de reacción se calienta a reflujo, se enfría, se filtra y se lava con acido acético para obtener una LISIPA de alta calidad que tiene menor que 500 ppm del sulfato. También se describe un producto de reacción no purificado, de alta calidad que contiene una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico y que tienen menor que 500 ppm de sulfato.

Description

USO DE UN LAVADO DE ÁCIDO ACÉTICO PARA PREPARAR SAL DE MONO-LITIO, DE ÁCIDO 5-SULFOISOFTÁLICO BAJA EN SULFATO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona al campo de la química de polímeros y sustancias químicas de especialidad. Más específicamente, la presente invención se relaciona al campo de fibras de polímero y las sustancias químicas especializadas asociadas con el desarrollo de fibras de polímero teñidas. En particular, esta invención se relaciona a la producción de derivados de sal de ácido isoftálico, específicamente la producción de un derivado de sal de metal alcalino, tal como la sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico, para el uso en la producción de fibras de nylon teñidas entre otras fibras de polímero.

Aunque los derivados de ácido 5-sulfoisoftálico se utilizan en varios procesos de polímero esta discusión se enfocará en el nylon para ayudar en el entendimiento de la invención. El aspecto narrativo y ejemplos representados en la presente son para propósitos de explicación y no · de limitación.

Muchos tipos de nylons existen y usualmente se diferencian en base a los componentes utilizados para hacerlos. Generalmente hablando, los nylons se hacen al hacer reaccionar partes iguales de una diamina con un ácido dicarboxílico . La diamina particular y el ácido utilizado en la reacción da al nylon su nombre. Por ejemplo, "nylon 6-6" es un término utilizado para identificar el nylon hecho al hacer reaccionar hexametilen diamina y ácido adípico. Ambos componentes donan 6 carbonos a la cadena de polímero de esta manera el nylon es designado "6-6".

Las fibras de nylon, especialmente aquellas utilizadas para fibra de alfombra, también se clasifican en cuanto al tipo, dependiendo de la receptividad de la fibra a los tintes ácidos y tintes básicos o catiónicos. La fibra de nylon teñible catiónica generalmente exhibe propiedades resistentes a las manchas inherentes como es comparado con otros tipos de nylon pero tradicionalmente tuvieron estabilidad a la luz más deficiente, especialmente en sombras de luz. Eso dio por resultado la baja utilización del nylon teñible catiónico como una fibra de alfombra.

Como es esperado, tiempo, energía y recursos considerables se dedicaron a encontrar métodos nuevos y mejorados para aumentar las características absorbentes de tinta de nylon teñible catiónico. A través de los años, se desarrollaron varios métodos en los cuales se adicionaron sustancias químicas muy especializadas al proceso de producción de fibra para impartir habilidad de teñido catiónico mejorada al polímero. Una de tal sustancia química especializada es la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico, comúnmente conocida como LiSIPA.

Los procesos actualmente utilizados para la producción y purificación de LiSIPA tienen numerosas desventajas, incluyendo un bajo rendimiento de producto, producto coloreado y altos costos de fabricación. Además, la LiSIPA resultante de procesos conocidos típicamente tiene un alto nivel de sulfato (es decir, arriba de 500 ppm) . Más típicamente los niveles de sulfato en LiSIPA de procesos conocidos varían de 1000 a 3000 ppm.

Un problema inherente a la producción de LiSIPA de alto contenido de sulfato es que el sulfato puede precipitarse en el proceso de producción de fibra. La precipitación de sulfato puede conducir a altos niveles de rompimiento del filamento de nylon y pérdida de producción. Se cree que los productos LiSIPA conocidos se someten al tratamiento adicional para reducir los niveles de sulfato. Sin embargo, tal tratamiento incrementa los costos de producción .

Otro problema inherente a las LiSIPA' s de alto contenido de sulfato producidas por los métodos actuales es que hay medios limitados para remover el sulfato. Por ejemplo, algo del sulfato se puede remover al lavar la LiSIPA con agua o al re-cristalizar la LiSIPA en agua. Desafortunadamente, la LiSIPA es soluble en agua. De esta manera, utilizando agua para la remoción de sulfato da por resultado pérdida del producto.

Debido a estos y otros problemas en la técnica previa, algunos de los cuales se describen en la presente, hay una necesidad de un método para producir un producto LiSIPA que tengan inherentemente bajo contenido de sulfato. En otras palabras, hay una necesidad por un método para producir LiSIPA que de por resultado un producto LiSIPA que tenga bajos niveles de sulfato sin algún tratamiento adicional más allá de la recolección y el lavado simple. El método debe ser adecuado para la comercialización utilizando el equipo actualmente empleado en la mayoría de los procesos de fabricación de LiSIPA.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención reclamada es un proceso para la preparación de una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico baja en sulfato. El proceso puede comenzar con la formación de una solución de ácido 5-sulfoisoftálico (HSIPA) . La solución de (HSIPA) se empapa en una solución que contiene un compuesto productor de catión de litio y agua para formar una mezcla de reacción. La mezcla de reacción luego se mantiene bajo condiciones suficientes para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico . La sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico luego se aisla de la mezcla de reacción y se lava con ácido acético.

La sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico que es el producto de este proceso contiene muy bajo sulfato (menor que 500 ppm) como una composición de materia no purificada. En otras palabras, el proceso no necesita ser sometido a etapas de remoción de sulfato adicionales para lograr niveles de sulfato abajo de 500 ppm.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es una representación esquemática de una reacción ejemplar incorporada en el proceso de acuerdo con la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA Como se utiliza en la presente, los términos "sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico" "LiSIPA" y "producto LiSIPA" abarcan las formas tanto hidratada como anhidra de la sal; la diferencia que es el grado de secado del producto final .

Como se utiliza en la presente "bajo en sulfato" significa una composición de LiSIPA que contiene menor que 500 ppm de sulfato (SO42") , como es comparado con el proceso típico que da por resultado una composición de LiSIPA que tienen niveles de sulfato por arriba de 500 ppm, y más típicamente en intervalo de 1000 a 3000 ppm. Además, el producto bajo en sulfato en la presente invención es el producto de reacción directo, no purificado del proceso.

Como se utiliza en la presente, el término "no purificado" significa que el producto de reacción que deja el recipiente de reacción no se somete a etapas de procesamiento o de purificación sustantivas adicionales (diferentes de la filtración y lavado) para lograr niveles de sulfato en o abajo de 500 ppm. Por ejemplo, algunos procesos conocidos actualmente utilizan una etapa de "re-cristalización de agua" para reducir los niveles de sulfato en el producto LiSIPA resultante. La etapa de re-cristalización en agua es una etapa de purificación difícil que reduce los rendimientos totales debido a la alta solubilidad de LiSIPA en agua. El proceso de acuerdo con la invención evita las etapas de "re-cristalización en agua" y de purificación de postfabricación costosos.

El término "empapamiento" como se utiliza en la presente significa la adición de un componente líquido a otro componente líquido. En otras palabras, el término significa vaciar una solución o suspensión intermedia en un segundo líquido.

La frase "que consiste esencialmente de un compuesto productor de catión de litio y agua" se utiliza en el contexto de describir una solución que comprende un compuesto productor de catión de litio y agua y está libre de cualquier ácido acético. Otras sustancias se pueden presentar al grado que no interrumpen las reacciones necesarias para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico.

El método de acuerdo con la invención en su forma simplificada comprende las etapas de formar una solución que contiene ácido 5-sulfoisoftálico (HSIPA) seguido por el empapamiento de la HSIPA en una solución acuosa que comprende un compuesto productor de catión de litio para formar una mezcla de reacción. La mezcla de reacción luego se calienta (si es necesario) a una temperatura suficiente durante un periodo suficiente de tiempo para producir una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico (LiSIPA) , de preferencia una de sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico . La LiSIPA luego se aisla (por ejemplo, se filtra) y se lava con ácido acético. La LiSIPA lavada luego se seca y se empaqueta.

Aquellos expertos en la técnica reconocen que las etapas resumidas en lo anterior para hacer LiSIPA pueden variar considerablemente en procesos industriales individuales. Los siguientes párrafos exponen una modalidad posible de la invención. Esta modalidad ejemplar se propone para ayudar en el entendimiento de la invención y no debe ser interpretada como limitante en el alcance de la invención. Aunque la invención se relaciona a la fabricación de LiSIPA, el proceso industrial total comienza con una producción de ácido 5-sulfoisoftálico (HSIPA) y esto es donde comienza la discusión de esta modalidad ejemplar.

Volviendo ahora a la FIG. 1, el ácido isoftálico se sulfona para formar HSIPA. Hay varios métodos conocidos para sulfonar ácido isoftálico tal como al combinarlo con esencia de ácido sulfúrico o S03 puro. Cualquiera de estos métodos conocidos para producir HSIPA son aceptados en la práctica de la invención. En esta modalidad ejemplar de ácido isoftálico se sulfona al hacerlo reaccionar con la esencia de ácido sulfúrico (también conocido como "ácido sulfúrico humeante") bajo condiciones de temperatura y tiempo suficientes para formar una solución cruda de HSIPA en ácido sulfúrico. En una modalidad preferida la esencia de ácido sulfúrico está en solución a una concentración entre aproximadamente 20% y 60% y la mezcla de sulfonacion se calienta a una temperatura entre aproximadamente 150°C a aproximadamente 230°C durante un tiempo suficiente para formar HSIPA.

La solución de sulfonacion de HSIPA luego se empapa en una solución acuosa que contiene un compuesto productor de catión de litio para formar una mezcla de reacción. En modalidades preferidas la solución consiste de un compuesto productor de catión de litio y agua. Otras sustancias se pueden presentar al grado que no interrumpan las reacciones necesarias para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico . Además, la solución debe estar libre de ácido acético. Otro trabajo conducido por el cesionario común de esta invención y discutida en la solicitud de PCT co-pendiente PCT/US2010/53186 se relaciona a un proceso que utiliza una mezcla de reacción en la cual ácido acético está en exceso. El proceso actual remueve el ácido acético de la mezcla de reacción y se anticipa para ser más efectivo en costo en ciertas aplicaciones comerciales (particularmente aquellas que carecen de la capacidad de reciclar grandes cantidades de ácido acético) .

El compuesto productor de catión de litio puede ser de cualquiera de varios compuestos orgánicos e inorgánicos capaces de producir cationes de litio de una solución acuosa. Los compuestos representativos incluyen pero no están limitados a monohidrato de hidróxido .de litio, hidróxido de litio anhidro, sales de litio orgánicas tales como acetato de litio, y sales de litio inorgánicas tales como carbonato de litio, y bicarbonato de litio. En las modalidades preferidas, el compuesto productor de catión de litio es monohidrato de hidróxido de litio. La duración en mol de Li a HSIPA es idealmente 1 a 1 pero se puede variar entre 0.95 a 1 hasta 1.05 a 1 o más alta, con el costo del litio que es el factor limitante primario. De preferencia el compuesto productor de catión de litio es igual o en exceso ligero como se compara con la cantidad molar de HSIPA.

La mezcla de reacción luego se mantiene en condiciones de reacción suficientes para formar una sal de litio de HSIPA (es decir, LiSIPA) . El calentamiento adicional de la mezcla de reacción que resulta de la etapa de empapamiento, no puede ser necesaria debido a la temperatura de la mezcla de sulfonación que es empapada en la solución acuosa que contiene catión de litio. En la mayoría de las aplicaciones comerciales de la invención se anticipa que la aplicación de algo de calor a la muestra de reacción será necesaria para lograr una solución de los componentes. Las temperaturas necesarias para lograr la solución dependerán de la concentración de los diversos componentes de la mezcla de reacción. Sin embargo, se anticipa que la mayoría de las aplicaciones comerciales el calentamiento a reflujo debe ser suficiente para que todos los componentes vallan en solución. La temperatura de reflujo de la mezcla de reacción particular a presión atmosférica debe ser el límite superior de la temperatura necesaria para lograr la solución.

La etapa de empapamiento (y cualquier calentamiento acompañante) para formar la mezcla de reacción puede ocurrir muy rápidamente (por ejemplo, en minutos) o durante un periodo prolongado de tiempo (por ejemplo, horas) . El tiempo exacto utilizado en la práctica comercial particular de la inversión será gobernado en parte por el equipo disponible pero tiempos entre aproximadamente 5 minutos y 2 horas se anticipan que son apropiados para la mayoría de las aplicaciones comerciales. Se recomienda que la etapa de empapamiento sea conducida durante varios minutos por seguridad, para el ajuste de pH gradual, y para el mezclado completo de la LiSIPA con el catión de litio para formar LiSIPA.

La mezcla de reacción que contiene LiSIPA luego se enfria a una temperatura suficiente para iniciar la cristalización de LiSIPA. Típicamente esta temperatura está entre 0°C y 110°C. En la mayoría de los casos la cristalización se presentará entre 60°C y 100°C. En una modalidad preferida la mezcla de reacción se enfría durante la etapa de cristalización hasta que alcanza aproximadamente 25°C. La manera de enfriamiento no es crítica para la práctica de la invención y aquellos aspectos en la técnica son capaces de seleccionar el método más apropiado para su proceso (por ejemplo, refrigeración) . La etapa de cristalización da por resultado una LiSIPA cruda que se puede separar del filtrado utilizando cualquier método de filtración común, incluyendo pero no limitado a formas de concha, centrifugas, secadores de autofiltro, etc., para formar una torta de LiSIPA cruda.

Después de la separación de la torta de LiSIPA cruda del filtrado de mezcla de reacción la LiSIPA se lava con ácido acético. El ácido acético utilizado para el lavado es de preferencia ácido acético glacial pero también se pueden utilizar soluciones de ácido acético y agua. Sin embargo, si las soluciones de ácido acético y agua se utilizan la cantidad de agua debe ser minimizada debido a que la LiSIPA es soluble en agua y el lavado con agua puede dar por resultado perdida del producto. Una variación de este proceso, discutida en seguida, que utiliza el reciclado del filtrado y corrientes de lavado puede reducir las pérdidas de producto que resultan de la solubilidad del producto en agua.

El lavado de ácido acético se aplica por el método común al dispositivo de filtración (por ejemplo, el lavado se aplica al bombear ácido acético en un filtro en forma de concha) . Una cantidad de ácido acético utilizada es aquella que es suficiente para ser retirada a través de la torta LiSIPA y desplazar/remover cualquier filtrado restante. La cantidad de lavados se puede variar de 15% del peso de la torta de LiSIPA a mayor que 2 veces el peso de la torta de LiSIPA. El costo y la habilidad para recuperar el ácido acético son las restricciones primarias que limitan la cantidad del lavado de ácido acético utilizado. La temperatura del lavado de ácido acético típicamente varía entre aproximadamente 18°C y 60°C pero puede ser más alta.

Después de que se lava el producto LiSIPA, este se seca utilizando cualquier método apropiado conocido para aquellos aspectos de la técnica. El producto se puede aislar como un sólido anhidro o como un hidrato dependiendo las condiciones del secado (por ejemplo, temperatura, tiempo y vacío) .

Uno de los beneficios del proceso del lavado de ácido acético es que no forma un solvato con la LiSIPA. Este es un descubrimiento muy sorprendente considerando como el ácido acético interactúa con un compuesto similar que es comúnmente utilizado como un aditivo/componente en procesos de polímeros: la sal de sodio de ácido 5-sulfoisoftálico (NaSIPA) . Cuando el ácido acético se utiliza como un lavado en la producción de NaSIPA este forma un solvato con NaSIPA. El ácido acético que es lavado junto con la NaSIPA como un solvato puede ser muy perjudicial para el proceso final del polímero (por ejemplo el ácido acético puede terminar la polimerización) . Además, este solvato de NaSIPA/ácido acético es muy estable. La remoción del ácido acético de la NaSIPA típicamente requiere temperaturas en el intervalo de 180°C bajo vacío. Las temperaturas altas usualmente dan por resultado la NaSIPA descolorada que no es adecuada para el uso. Dado que el ácido acético causa muchos problemas con la NaSIPA, se supone que el ácido acético causaría problemas similares con LiSIPA.

Por consiguiente, el descubrimiento de que el ácido acético es un lavado excelente para remover el sulfato residual de la LiSIPA fue completamente inesperado. Los datos recolectados hasta la fecha apoyan la conclusión de que el ácido acético no forma un solvato con la LiSIPA. Además, se descubrió de manera sorprendente que durante las etapas de secado bajo la aplicación de calor y un vacío, el ácido acético hierve el producto LiSIPA antes del agua aunque el punto de ebullición del ácido acético es más alto que aquel del agua. Esto permite la remoción fácil del ácido acético mientras que todavía se mantiene un hidrato de LiSIPA si el hidrato es el producto final deseado.

Otro beneficio de utilizar ácido acético como un lavado en un proceso LiSIPA es que da por resultado un producto LiSIPA con menos color como es comparado con otros procesos que utilizan cetonas (por ejemplo, acetona, MEK, etc.) como un lavado. El lavado con cetonas permite la formación de cuerpos de color de cetona di- y poliméricos. Por consiguiente, los lavados de cetona típicamente son seguidos por un segundo lavado con hexano para remover la cetona, que además incrementa los costos.

Como es mencionado previamente, quizás el beneficio primario observado en el uso de ácido acético como un lavado es que sustancialmente reduce la cantidad de sulfato residual en el producto final. Utilizando el método de acuerdo con la inversión es posible lograr producto que contiene menor que 500 ppm de sulfato inmediatamente después de la etapa de lavado - no son necesarias etapas de purificación o de reducción de sulfato adicional. En otras palabras, el método de acuerdo con la invención da por resultado una composición de producto de reacción no purificado de materia que consiste esencialmente de una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico que tiene menor que 500 ppm de sulfato. Como es observado previamente, hasta ahora tal composición de materia de producto de reacción que no se ha conocido. Además, tal LiSIPA baja en sulfato es altamente deseada por la industria para los problemas asociados con tener sulfato en los productos finales de polímeros y el costo de remover el sulfato de la LiSIPA hecha por los métodos tradicionales.

Una variación al proceso de acuerdo a la invención ha mostrado la habilidad para lograr un producto de reacción que tiene menor que 100 ppm de sulfato. Esta variación incorpora el reciclado de filtrados extraídos de la mezcla de reacción durante la etapa de filtración.

Como es observado previamente, la LiSIPA es soluble en algún grado en agua. Por consiguiente, hay algo de pérdida del producto por la vía del filtrado en la etapa de filtración. Además, y como es observado previamente, algunos procesos conocidos para hacer LiSIPA utilizan una etapa "re-cristalización en agua" no mejorante para purificar la LiSIPA aislada y remover los sulfatos. La cuestión luego se presentó si sería posible incorporar las características de salubridad de LiSIPA que se someten a la "etapa de re-cristalización" costosa para hacer una operación por lotes tradicional más eficiente. En otras palabras, sería posible utilizar hasta ahora la mejor solubilidad de LiSIPA en agua para incrementar los rendimientos y reducir el contenido de sulfato aun adicionalmente . La experimentación adicional ha mostrado que al recuperar y reutilizar el filtrado de la mezcla de reacción se puede recuperar el producto perdido, lo cual incrementa los rendimiento y reducen los costos, mientras que al mismo tiempo reduce el contenido de sulfato del producto final.

En términos muy amplios, esta variación del proceso de acuerdo con la invención comprende las etapas de combinar previamente ácido 5-sulfoisoftálico (HSIPA) aislado con una solución que comprende un compuesto productor de catión de litio como es descrito previamente para formar una primera mezcla de reacción. La primera mezcla de reacción se mantiene bajo condiciones suficientes para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico . La sal luego se cristaliza como se discutió previamente y se filtra para formar una torta de producto que comprende una sal de litio de ácido 5-sulfosio tálico . El filtrado se recolecta. La torta de productos se lava con ácido acético y el lavado también se recolecta .

El filtrado recolectado luego se recicla para formar una segunda mezcla de reacción que comprende el filtrado recolectado, HS I PA . aislada adicional y compuesto productor de catión de litio adicional. Las relaciones molares de litio HS I PA para el segundo y subsecuente lote son de preferencia las mismas como con el primer lote (por ejemplo idealmente 1 a 1 pero se puede variar entre 0.95 a 1 hasta 1.05 a l o más altos). Este segundo lote se hace reaccionar de la misma manera como el primero y el ciclo se repite para formar mezclas de reacción adicional. El proceso puede continuar durante una serie de 3-5 o aun más lotes.

Observando ahora en esta variación en más detalle, el proceso inicia con HSIPA aislada, que es comercialmente disponible en un número de proveedores. La HSIPA utilizada en el desarrollo de esta variación se dio como un intermediario químico después de la sulfonación de ácido isoftálico y el empapamiento en agua como es típico en los procesos de HSIPA comerciales. La solución de empapamiento resultante se enfrió para cristalizar HSIPA, que se filtró y se lavó con, ácido acético y se secó en un horno al vacío.

La HSIPA solida resultante se hizo reaccionar con hidróxido de litio (por ejemplo, LÍOH.H2O) en un sistema de solventes de agua para generar LiSIPA de una manera similar a aquella discutida en lo anterior (por ejemplo, en una relación en el mol Li a HSIPA de 0.95:1 a 1.05:1 o más alto). La LiSIPA resultante se aisla y se filtra como antes excepto que el filtrado se recolecta y se recicla para el uso en un lote subsecuente con una proporción de purga de entre aproximadamente 5% a 7%. La proporción de purga ayuda en la remoción de cantidades menores de sulfato que entran al sistema con la HSIPA.

La LiSIPA filtrada luego se lava con ácido acético como antes excepto que el lavado de ácido acético también se recolecta y se guarda para una parte final de la recuperación recorrida de la LiSIPA.

Al final de la serie deseada de lotes el filtrado recuperado/reciclado terminal de la mezcla de reacción terminal y los lavados de ácido acético se combinan y se concentran por la via de la destilación. La LiSIPA se recupera por la via de la cristalización y se lava con ácido acético como antes. Teóricamente, el filtrado podría ser reciclado indefinidamente, sin embargo en la práctica se ha mostrado que cuatro a cinco lotes se presentan para ser óptimos para mantener la calidad de producto necesaria. Aquellos aspectos en la técnica reconocerán que el número óptimo del lote reciclado variará dependiendo las características individuales de cualquier proceso de producción comercial dado.

Las corridas de laboratorio de esta variación de proceso que incorporan el filtrado y la recuperación de lavado de ácido acético dio por resultado una composición de materia de producto de reacción no purificado que consiste esencialmente de una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico que tiene menor que 100 ppm de sulfato. Además, los rendimientos incrementados debido a la recuperación de LiSIPA que de otra manera podrían haberse perdido en el proceso de filtrado. Utilizando la variación del reciclado, el rendimiento estimado total de ácido isoftálico a LiSIPA seca es aproximadamente 73% y otros datos de laboratorio indican que el rendimiento de HSIPA a LiSIPA debe promediar alrededor de 88% o más grande durante la producción a escala completa.

En vista del producto LiSIPA que se obtiene de los procesos anteriores, dimensión reclamada también abarca una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico (por ejemplo, una sal de mono-litio) que contiene menor que 500 ppm de sulfato como más de preferencia menor que 100 ppm de sulfato.

Se debe observar que los procesos mencionados para la producción de LiSIPA utilizando un lavado de ácido acético son robustos y se pueden variar en un número de diferentes maneras sin impactar la calidad de producto resultante. Como las modalidades alternas del proceso del filtro sugieren, el proceso descrito en la presente puede ser fácil y rápidamente modificado. De hecho, se debe observar que se contempla que el proceso descrito se puede modificar en cualquier manera conocida para aquellos procesos en la técnica que esta fuera de las modificaciones descritas y cambios de intervalo.

Ejemplo 1 El siguiente ejemplo comienza con la sulfonación de ácido isoftálico para formar HSIPA como se discute en la descripción detallada. Sin embargo, HSIPA es un producto comercialmente disponible por lo tanto la práctica de la invención podría iniciar con HSIPA también. Ácido isoftálico se adiciona a S03 en exceso (como sustancia de ácido sulfúrico al 30%) para formar una solución de sulfonación. La solución de sulfonación se calienta a 195°C a 210°C y se mantiene durante aproximadamente 6 horas para formar HSIPA.

La solución de sulfonación se enfria y se empapa en una solución de agua y monohidrato de hidróxido de litio que está entre 0°C y 110°C para formar una solución de sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico. El producto se cristaliza mientras que se enfria la solución a 0°C a 25°C, para formar de esta manera una suspensión de sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico .

Muestras de suspensión de un cuarto de sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico de un lote de producción de planta estándar (como es descrito en lo anterior) se recolectaron después de una etapa de cristalización estándar (por ejemplo, enfriamiento a la temperatura de cristalización) . Un embudo de vidrio sinterizado de 1000 mi se colocó en arreglo. Un cuarto completo de suspensión de LiSIPA se introdujo al embudo bajo una extracción al vacio. La mayoría del filtrado se removió después de aproximadamente 85 segundos para dejar una torta de LiSIPA cruda. Ácido acético glacial a aproximadamente 25°C adicionó a la torta bajo una extracción de vacío. La cantidad de ácido acético puede variar entre aproximadamente 15% y 00% del peso seco de producto estimado. El vacío se aplicó durante aproximadamente 120 segundos.

La torta lavada luego se secó en un horno a 90°C a aproximadamente 100°C durante la noche para generar un hidrato de LiSIPA. El incremento de calor a 100°C a aproximadamente 130°C generará la sal anhidra. La aplicación de un vacio durante la etapa de secado es opcional pero preferida .

Una muestra del producto seco se analizó como sigue (los resultados son típicos de otras muestras): Ejemplo 2 siguiente ejemplo comienza con HSIPA aislada ilustra el proceso de acuerdo con la invención donde el filtrado y los lavados de ácido acético se recuperan y se reciclan. HSIPA utilizada en el desarrollo de esta variación se aisló como un intermediario químico después de la sulfonación de ácido isoftálico y el empapamiento en agua como es típico en procesos de HSIPA comerciales. La solución de empapamiento resultante se empleó para cristalizar HSIPA, que se filtró y se lavó con ácido acético y se secó en un horno al vacío.

Para el primer lote en la serie se colocó en arreglo una matraz de fondo redondo de 1000 mi. Ochenta (80) g de agua desionizada pura se adicionó al matraz. Se debe observar que para cada lote en la serie se utilizaron 80 g total de agua. Por lo tanto, para la segunda y serie subsecuente la cual el filtrado se recicla una pequeña cantidad de agua desionizada fresca será requerida debido a las pérdidas del proceso y la purga de 5-7%. Los gramos totales de agua utilizados en el segundo y lotes subsecuentes se calculan genéricamente como sigue: g total de agua (80 g) = [g de agua en el filtrado] +[g de agua en HSIPA] + [g de agua fresca] A los 80 g de agua fresca se adicionaron 32.75 g de hidróxido de litio (LiOH.H20). La mezcla de agua/LiOH se calentó entre 25°C y 45°C tiempo en el cual 200 g de HSIPA se adicionó al matraz. Esto proporciona una relación en mol de Li: HSIPA de aproximadamente 0.96:1. La mezcla de reacción se calentó al reflujo (aproximadamente 113°C) y se mantuvo durante 30 minutos.

La mezcla de reacción luego se enfrió a aproximadamente 55°C y se mantuvo a esa temperatura durante a aproximadamente 30 minutos tiempo después del cual se enfrió rápidamente en un baño con hielo a aproximadamente 15°C. El producto LiSIPA se cristalizó y se aisló mediante la filtración al vacio a través de un filtro de vidrio sinterizado LabGlass®. El filtrado se recolectó para el reciclado .

La torta de LiSIPA resultante se lavó con 35 g de ácido acético a temperatura ambiente. El lavado también se recolectó .

La mayoría del filtrado del lote previo más el agua de repuesto necesaria para obtener un total de 80 g de agua se adiciona al matraz de fondo de redondo, seguido por la adición de 16.37 g de rnonohidrato de hidróxido de litio y 100 g de HSIPA para formar una mezcla de reacción. Esta menor cantidad de hidróxido de litio para el segundo y lotes subsecuentes permite un peso normal del producto para el primer lote (filtrado no reciclado) como es comparado con los lotes subsecuentes con reciclado del filtrado. En total, la cantidad de hidróxido de litio (LiOH.H20) adicionado al segundo y lotes subsecuentes debe ser aquella cantidad necesaria para mantener la relación molar de LiOH . H20 : HSIPA alrededor de 0.95:1 a 1.05:1 o más alta.

La mezcla de reacción se calienta a reflujo, se enfría y el producto resultante se filtra como con el primer lote. El producto se lava como antes y el ácido acético se recolecta .

Se pueden correr lotes de reciclado adicionales. Los datos actuales indican que 3-5 lotes de reciclado son óptimos para maximizar las capacidades de reciclado mientras que mantiene la calidad del producto.

Después de que se completa el lote final, el filtrado recolectado y los lavados de ácido acético se elaboran para la recuperación del producto.

Atinadamente, un matraz de fondo redondo de 1000 mi se coloca en arreglo para recibir (1) el filtrado del lote terminal (2) todos los lavados de ácido acético y (3) cualquiera de los filtrados que pueden haber sido recolectados. Esta mezcla se calienta a reflujo para destilar los productos de baja ebullición hasta que la mezcla es aproximadamente 70 a 75% de su peso original.

La mezcla de reciclado destilado luego se enfria a aproximadamente 55°C, se mantiene durante aproximadamente 30 minutos, luego se enfrian rápidamente a 15°C. El producto cristalizado resultante luego se filtra bajo vacio a través de un filtro de vidrio sinterizado LabGlass®. Después de 5 minutos de filtración al vacio, la torta resultante se lava con un exceso de ácido acético. Treinta y cinco (35) g de ácido acético se utilizó en el proceso experimental. La torta de lavado luego se seca durante la noche bajo vacio a 115°C.

Se condujeron dos series de múltiples corridas de lotes. La primera serie utilizo 5 lotes y dio por resultado un producto de LiSIPA que tiene menor que 100 ppm de sulfato con un rendimiento de proceso total de HSIPA a LiSIPA de aproximadamente 86.6%. La segunda serie utilizó 4 lotes y dio por resultado un producto de LiSIPA que tiene menor que 104 ppm de sulfato con un rendimiento de proceso total de aproximadamente 83.6%.

Mientras que la invención se ha descrito en relación con ciertas modalidades preferidas, esto no se debe tomar como una limitación a todos los detalles proporcionados. Las modificaciones y variaciones de las modalidades descritas se pueden hacer sin apartarse de espíritu y alcance de la invención, y otras modalidades deben ser entendidas que son abarcadas en la presente descripción como seria entendido por aquel de habilidad ordinaria en la técnica .

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la preparación de una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico, baja en sulfato, el proceso caracterizado porque comprende las etapas de empapar una solución ácido 5-sulfoisoftálico en una solución que consiste esencialmente de un compuesto productor de catión de litio y agua para formar una mezcla de reacción; mantener la mezcla de reacción bajo condiciones suficientes para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico; aislar la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico de la mezcla de reacción; y lavar la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico aislada con ácido acético.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de formar ácido 5-sulfoisoftálico a partir de ácido isoftálico y un compuesto que contiene azufre.

3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto productor de catión de litio se selecciona de un grupo que consiste de monohidrato de hidróxido de litio, hidróxido de litio anhidro, sales de litio orgánicas y sales de litio inorgánicas.

. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de litio es monohidrato de hidróxido de litio.

5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la sal de litio orgánica es acetato de litio y la sal de litio inorgánica se selecciona del grupo que consiste de carbonato de litio y bicarbonato de litio.

6. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación en el mol de catión de litio a ácido 5-sulfoisoftálico es por lo menos 0.95:1.

7. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de mantener la mezcla de reacción comprende calentar la mezcla de reacción a reflujo durante un tiempo entre aproximadamente 5 minutos o 2 horas.

8. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de aislar la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico de la mezcla de reacción comprende inducir la cristalización de la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico .

9. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de secar la sal de litio lavada.

10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la sal de litio seca contiene menor que 500 ppm de sulfato.

11. Una composición de sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico, caracterizada porque se produce mediante el proceso de acuerdo con la reivindicación 1.

12. Una composición de materia del producto de reacción no purificado, caracterizada porque consiste esencialmente de una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico que tiene menor que 500 ppm de sulfato.

13. Un proceso para la preparación de una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico, baja en sulfato, el método caracterizado porque comprende las etapas de: empapar una solución de ácido 5-sulfoisoftálico en una solución que comprende un compuesto productor de catión de litio y agua para formar una mezcla de reacción; mantener la mezcla de reacción bajo condiciones suficientes para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico; filtrar la sal de litio para formar una torta de producto; lavar la torta del producto con ácido acético y secar la torta lavada que contiene la sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico.

14. Un proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el compuesto productor de catión de litio se selecciona del grupo que consiste de monohidrato de hidróxido de litio, hidróxido de litio anhidro, sales de litio orgánicas y sales de litio inorgánicas.

15. Un proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el compuesto productor de catión de litio es monohidrato de hidróxido de litio.

16. Un proceso para la preparación de una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico, baja en sulfato, el método caracterizado porque comprende las etapas de: empapar una solución de ácido 5-sulfoisoftálico con una solución que comprende un compuesto productor de catión de litio y agua para formar una mezcla de reacción que está libre de ácido acético; mantener la mezcla de reacción bajo condiciones suficientes para formar una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico; filtrar la sal de litio para formar una torta del producto; lavar la torta del producto con ácido acético.

17. Un proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el compuesto productor de catión de litio se selecciona del grupo que consiste de monohidrato de hidróxido de litio, hidróxido de litio anhidro, sales de litio orgánica y sales de litio inorgánica.

18. Una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico baja en sulfato, no purificada, caracterizada porque se produce mediante el proceso de la reivindicación 16, en donde la sal de litio contiene menor que 500 ppm de sulfato.

19. Un proceso para la preparación de una sal de mono-litio de ácido 5-sulfoisoftálico, baja en sulfato, el método caracterizado porque comprende las etapas de: combinar el ácido 5-sulfoisoftálico aislado con una solución que comprende un compuesto productor de catión de litio y agua para formar una primera mezcla de reacción; mantener la primera mezcla de reacción bajo condiciones suficientes para formar una sal litio de ácido 5-sulfoisoftálico; filtrar la primera mezcla de reacción para formar una torta de producto que comprende una sal de litio de ácido 5-sulfoisoftálico y un filtrado recolectado; reciclar el filtrado recolectado para formar una segunda mezcla de reacción que comprende el filtrado recolectado y el. ácido 5-sulfoisoftálico aislado.

20. Un proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las mezclas de reacción adicionales se forman de filtrados reciclados .

21. Un proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende las etapas de: lavar la torta de producto de cada mezcla de reacción con ácido acético y recolectar por lo menos una porción de lavado de ácido acético; formar una mezcla de reacción terminal y un filtrado terminal; formar una mezcla que comprende el filtrado terminal y el lavado de ácido acético recolectado; y recuperar una sal de litio de , ácido 5-sulfoisoftálico de la mezcla que comprende el filtrado terminal y los lavados de ácido acético recolectados.