MX2013014975A - Metodo para producir una solucion acuosa de sales. - Google Patents

Abstract

El presente invento se refiere a un método para la producción continua de una solución de sales, en particular para la producción de adipato de hexametilendiamina y a un dispositivo para llevar a cabo un método de este tipo. De conformidad con la invención se propone en una primera etapa hacer reaccionar en agua una cantidad subestequiométrica de alcandiamina en relación al ácido alcandicarboxílico y en una segunda etapa consecutiva llevar a cabo una adición dosificada de alcandiamina adicional, siendo que el ajuste de las relaciones estequiométricas se efectúa por vía de una medición del valor pH a temperatura constante.

Description

METODO PARA PRODUCIR UNA SOLUCION ACUOSA DE SALES Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción continua de solución de sales, en particular para la producción de adipato de hexametilendiamina y a un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento de este tipo. De conformidad con la invención se propone en un primer paso transformar en agua una cantidad subestequiométrica de alcandiamina con relación al ácido alcandicarboxílico y en una segunda etapa consecutiva llevar a cabo una adición dosificada de alcandiamina adicional, siendo que el ajuste de las relaciones estequiométricas se efectúa por vía de una medición del valor pH a una temperatura constante.

Los procedimientos para la producción continua de soluciones acuosas de sales de ácidos alcandicarboxílieos y alcandiaminas que en particular se requieren como producto inicial para la producción de poliamidas son conocidos en el estado de la técnica.

Así, el documento EP 0 000 158 Bl describe un proceso continuo para la producción de una solución acuosa de sales de ácidos alcandicarboxílicos y alcandiaminas. Según este, la producción de la solución de sal se obtiene mediante la transformación de los ácidos alcandicarboxílicos Ref. 245422 correspondientes con las respectivan alcandiaminas en una solución acuosa de la sal que en cada caso se debe producir, siendo que la solución salina acuosa se conduce en circulación, primero se transforman ácidos dicarboxílicos con alcandiaminas en cantidad subestequiométrica y luego se adiciona la cantidad restante de alcandiamina .

Otro procedimiento para la síntesis de adipato de hexametilendiamina a partir de ácido adípico y hexametilendiamina para la producción de nylon 66 se conoce por el documento EP 0 122 005 Bl. En este procedimiento se produce primero una solución acuosa de la sal y luego en una etapa de proceso consecutiva se obtiene mediante evaporación una concentración de la solución. Finalmente en este método se lleva a . cabo una dosificación adicional de la hexametilendiamina hasta una relación equimolar de hexametilendiamina a ácido adípico, evidentemente para compensar las pérdidas de hexametilendiamina al evaporar.

Pero aquí se comprobó que los procedimientos del estado de la técnica no llevan a un resultado satisfactorio en todos los puntos. Así, en particular es difícil la dosificación posterior como se propone en el documento EP 0 000 158 Bl . Se comprobó que mediante esto no es posible realizar una composición estequiométrica exacta.

También el procedimiento como se describe en el documento EP 0 122 005 Bl todavía adolece de desventajas en virtud de que en este el ácido alcandicarboxílico se usa como sqlución acuosa. También con esto se producen pérdidas por evaporación en la reacción que ya no se pueden controlar con exactitud.

Por lo tanto, a partir de esto es el objeto de la presente invención proponer un mejor método continuo para la producción de soluciones acuosas de sales mediante la transformación de ácidos alcandicarboxílieos con 6 a 12 átomos de carbono y alcandiamina con 6 a 12 átomos de carbono. Es además un objeto de la presente invención especificar un dispositivo correspondiente para este propósito .

Con relación al método, el problema se resuelve mediante las características de la reivindicación 1, y con respecto al dispositivo mediante las características de la reivindicación 13. Las reivindicaciones subordinadas muestran perfeccionamientos favorables.

Por consiguiente, de conformidad con la invención se propone obtener la solución salina mediante el hecho de que el ácido alcandicarboxílico se dosifica como sólido en un primer reactor por vía de un primer punto de alimentación y que la alcandiamina no diluida se dosifica en una cantidad subestequiométrica en al menos un segundo punto de alimentación y simultáneamente agua en un tercer punto de alimentación del primer reactor. La solución salina formada mediante esto se transfiere continuamente a un segundo reactor consecutivo y en el segundo reactor se lleva a cabo entonces la dosificación de alcandiamina adicional. Es esencial para la invención que las relaciones estequiométricas en el primero y segundo reactor se ajustan a temperatura constante por vía de una medición del valor pH.

Una parte esencial en el método de conformidad con la invención consiste en que el ácido alcandicarboxílico se introduce en el primer reactor como sustancia sólida y con ello es posible una dosificación exacta del sólido. El ácido alcandicarboxílico como sólido se dosifica preferiblemente en el primer reactor por vía de un dispositivo dosificador con medición de caudal gravimétrico . De conformidad con la invención adicionalmente también la alcandiamina se introduce sin diluir al reactor, de manera que también aquí es posible registrar exactamente una predeterminación exacta de la cantidad que se requiere para las relaciones estequiométricas requeridas. También es esencial que luego en el primer reactor, junto con la alcandiamina sin diluir se alimenta simultáneamente agua en la cantidad predeterminada, para producir la solución acuosa correspondiente. El ajuste de la proporción estequiómetrica se efectúa por vía de una medición de pH a temperatura constante. Las proporciones estequiométricas del ácido alcandicarboxílico a la alcandiamina en el primer reactor se ajustan de manera que se encuentran en el intervalo de 1 : 0.80 a 0.99, preferiblemente 1 : 0.85 a 0.99, y de manera particularmente preferida 1 : 0.95 a 0.99. La presión que se debe mantener en el primer reactor se encuentra en el intervalo de 0.9 a 1.2 bar (absolutos) y la temperatura en el intervalo de 70 a 120, en particular 80 a 95 °C, de manera particularmente preferida en 90°C.

En el primer reactor la solución acuosa se mantiene en una concentración de sales de ácidos alcandicarboxílieos , alcandiaminas de 50 a 65% en peso, de manera particularmente preferida de 63% en peso.

En el método de conformidad con la invención en una segunda etapa la solución salina producida de esta manera se transfiere continuamente a un segundo reactor consecutivo.

En el segundo reactor se procede ahora de manera que allí se lleva a cabo una adición dosificada de una cantidad adicional de alcandiamina, siendo que también aquí nuevamente la relación estequiométrica se controla mediante una medición del valor pH a temperatura constante.

Debido al hecho de que ahora, como se propone con la invención se procede en dos etapas y en cada etapa individual se efectúa el ajuste de la relación molar de ácido alcandicarboxílico a alcandiamina por vía de una medición del valor pH es posible asegurar que con el método de conformidad con la invención se obtiene una solución salina del ácido alcandicarboxílico con la alcandiamina en la relación molar ideal, sin que se produzcan pérdidas por evaporación y que se efectúe una sobredosis de uno de los partícipes en la reacción. También es posible calcular las posibles pérdidas por evaporación.

En el método de conformidad con la invención es además conveniente que tanto en el primer reactor como también en el segundo reactor la alimentación de los reactivos, en particular la alimentación del ácido alcandicarboxílico se lleva a cabo en la forma sólida bajo una atmósfera de gas protectora.

El método de conformidad con la invención también se puede configurar de manera que el agua y el gas inerte para el primero y/o segundo reactor se conducen en circulación.

El método de conformidad con la invención fundamentalmente se puede utilizar para todos los ácidos alcandicarboxílieos con 6 a 12 átomos de carbono y todas las alcandiaminas con 6 a 12 átomos de carbono. Los ejemplos preferidos de los ácidos alcandicarboxí1icos son ácido adípico, ácido suberínico, ácido azeláico, ácido cebásico, diácido decanóico, diácido dodecanóico, así como mezclas de estos. Los ejemplos para las alcandiaminas son hexametildiamina, octametilendiamina, decametilendiamina, dodecanmetilendiamina, bis (4 -aminociclohexil ) metano y bis (4- aminociclohexil) ropano-2 , 2.

La invención se refiere además a un dispositivo para llevar a cabo el método precedentemente descrito.

El dispositivo se caracteriza en particular por el hecho de que se proporcionan dos reactores que están conectados uno con otro, siendo que el primer reactor tiene puntos de alimentación separados para los reactivos. Por consiguiente, el primer reactor de conformidad con la invención tiene por lo menos un primer punto de alimentación para el ácido alcandicarboxílico, al menos un segundo punto de alimentación para la alcandiamina y al menos un tercer punto de alimentación para el agua. El segundo reactor comprende igualmente al menos un punto de alimentación para la alcandiamina. El dispositivo comprende además instalaciones para la medición del valor pH, de la solución salina acuosa en el primero y/o segundo reactor y una unidad de control que mediante el valor pH medido permite la adición de una cantidad dosificada adicional de la alcandiamina en el segundo reactor.

En el caso de los reactores se prefieren en particular reactores con agitación que también pueden estar provistos con una camisa de calentamiento o refrigeración o que tienen un dispositivo de calentamiento o refrigeración. Los reactores se pueden configurar además como autoclave.

La invención se explica a continuación con más detalle mediante las figuras 1 a .

Figura 1 muestra el comportamiento del valor pH en función de la concentración de una solución salina AH a 90 °C, Figura 2 muestra gráficamente el comportamiento del valor pH en función de la temperatura de una solución salina AH de 63%, Figura 3 muestra el comportamiento del valor pH con la adición de HMD a una solución salina AH al 63% a 90 °C, y Figura 4 muestra esquemáticamente un dispositivo para llevar a cabo el método de conformidad con la invención.

Las tablas reproducidas en las siguientes figuras 1 a 3 se refieren a ejemplos en los cuales se llevó a cabo la producción de una solución salina AH (adipato de hexametilendiamina) a una solución acuosa al 63% a 90°C de ácido adípico sólido (AAS, por sus siglas en inglés) así como solución líquida de hexametilendiamina (HMD) .

La figura 1 muestra ahora la dependencia del valor pH de la concentración de la sal AH a 90 °C. Como se describe de la figura 1, en el intervalo técnicamente interesante del proceso de 60 a 63% de contenido de sal AH en la solución acuosa a 90°C no se comprobó una dependencia del valor PH de la concentración de sal AH.

En la figura 2 se investigó la dependencia del valor pH de la temperatura.

Como se describe de la figura 2, se muestra una fuerte dependencia del valor pH de la temperatura de soluciones salinas AH en 63%. Con una temperatura final de 90 °C se determinó un valor pH de la solución salina AH acuosa al 63% de pH = 7.31. En el intervalo de temperatura interesante para el proceso de 70 a 90 °C el valor pH varía con la temperatura de manera aproximadamente lineal. Por °C de aumento de temperatura se observa una disminución del valor pH por aproximadamente 0.01 unidades de pH.

En la figura 3 se representa ahora la variación del valor pH con la adición de HMD a solución salina AH al 63% a 90 °C. Como se describe de la figura 3, la adición de 1 mi de solución HMD (corresponde aproximadamente a 7 mmol) , es decir un exceso de HMD de 0.1 % molar con relación a la solución salina AH al 63% conduce al aumento del valor pH de aproximadamente de 0.01 unidades pH.

Por consiguiente, como resulta de las figuras 1 a 3 discutidas en lo precedente el ajuste de la relación molar por vía de una medición del valor pH es posible con suficiente conflabilidad con la condición de que la temperatura se mantenga constante.

En la figura 4 se representa ahora esquemáticamente un dispositivo para llevar a cabo el método.

En el ejemplo de realización el dispositivo de conformidad con la invención de acuerdo a la figura 4 está constituido de un reactor 1 agitado y un reactor 2 agitado que por vía de una línea 3 están mutuamente conectados. En el reactor 1 agitado se proporciona al menos un primer punto 4 de alimentación que sirve para alimentar ácido adípico en forma de polvo sólido. El ácido adípico se introduce en el reactor 1 agitado desde un costal no ilustrado u otro contenedor de transporte adecuado por vía de un dispositivo dosificador (tampoco ilustrado) . El reactor 1 agitado tiene además un segundo punto 5 de alimentación que sirve para la alimentación de la diamina, aquí en el caso ejemplar la hexametilendiamina (HMD) y un punto 6 de alimentación adicional para la alimentación de agua.

El reactor agitado de conformidad con la invención, como se describe de la figura 4, está provisto con una unidad 7 agitadora y comprende además una espiral 8 de calentamiento o refrigeración. En el reactor 1 agitado se lleva a cabo la dosificación como se describió en lo precedente, en la relación subestequiométrica, y la conducción de la reacción se controla de manera que se ajusta una concentración de aproximadamente 63% en el reactor 1 agitado. Por vía de la línea 3 y una bomba 9 se transfiere entonces la solución salina al reactor 2 agitado, siendo que aquí se dosifica hexametilendiamina (HMD) adicional por vía del punto 10 de alimentación. La cantidad dosificada se rige por la medición del valor pH (no ilustrado) y se determina automáticamente.

El reactor 2 agitado está provisto en el fondo con un tubo 11 de descarga, de manera que la solución salina AH resultante se puede transportar por vía de una bomba a un recipiente de depósito opcionalmente existente.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Método para la producción continua de una solución acuosa de sales mediante la reacción de ácidos alcandicarboxílieos con 6 a 12 átomos de carbono con alcandiaminas con 6 a 12 átomos de carbono, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: a) una cantidad definida de ácido alcandicarboxílico se dosifica como sustancia sólida por vía de un primer punto de alimentación a un primer reactor agitado, y una cantidad subestequiométrica de la alcandiamina no diluida en al menos un segundo punto de alimentación, así como simultáneamente agua en al menos un tercer punto de alimentación del primer reactor agitado, para producir una solución salina acuosa en el reactor agitado, b) la solución salina formada se transfiere continuamente en un segundo reactor agitado consecutivo, y c) se efectúa una adición de una cantidad dosificada adicional de alcandiamina en el segundo reactor agitado, siendo que las relaciones estequiométricas se ajustan en el primero y el segundo reactor agitado mediante una medición del valor pH a temperatura constante.

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el primer reactor agitado se ajusta un valor pH de 6.0 a 7 y en el segundo reactor agitado un valor pH de 6.8 a 7.8, preferiblemente de 7.0 a 7.4.

3. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque en el primer reactor se mantiene una relación estequiométrica de ácido alcandicarboxílico a alcandiamina de 1:0.80 a 0.99, preferiblemente 1:0.85 a 0.99 y de manera particularmente preferida 1:0.95 a 0.99.

4. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el primer reactor agitado la solución acuosa se mantiene en una concentración de sales de ácido alcandicarboxílico a alcandiamina de 50 a 65% en peso.

5. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la reacción en el primero y segundo reactor agitado se lleva a cabo a temperaturas de 70°C a 120°C, en particular de 80°C a 95 °C, de manera particularmente preferida a 90 °C.

6. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad de alcandiamina y agua dosificada en el primer reactor agitado es determinada en función de la cantidad de ácido alcandicarboxílico preparada.

7. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ácido alcandicarboxílico se dosifica al primer reactor agitado por vía de un dispositivo de dosificación con medición de caudal gravimétrica .

8. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al primero y/o segundo reactor agitado se alimenta gas inerte por vía de al menos un conducto de admisión para asegurar una atmósfera de gas inerte en los reactores agitados .

9. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agua y el gas inerte para el primero y/o segundo reactor agitado se conducen en circulación.

10. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los ácidos alcandicarboxílieos se seleccionan del grupo que consta de ácido adípico, ácido suberínico, ácido azeláico, ácido cebásico, diácido decánico, diácido dodecánico, así como mezclas de estos.

11. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alcandiamina se selecciona del grupo que consta de hexametildiamina, octametilendiamina, decametilendiamina, dodecanmetilendiamina, bis (4 -aminociclohexil ) metano y bis(4-aminociclohexil) propano-2 , 2.

12. Dispositivo para la producción continua de una solución acuosa de sales mediante la reacción de ácidos alcandicarboxílieos con 6 a 12 átomos de carbono con alcandiaminas con 6 a 12 átomos de carbono, caracterizado porque comprende : a) un primer reactor agitado para la reacción de los ácidos alcandicarboxílieos con la alcandiamina , siendo que el primer reactor agitado comprende al menos un primer punto de alimentación para los ácidos alcandicarboxílieos , al menos un segundo punto de alimentación para la alcandiamina y al menos un tercer punto de alimentación para el agua, siendo que el primer reactor agitado comprende un dispositivo de calentamiento o refrigeración para ajustar una temperatura constante, b) un segundo reactor agitado que está conectado con el primer reactor agitado y que comprende al menos un punto de alimentación adicional para la alcandiamina, siendo que el segundo reactor agitado comprende un dispositivo de calentamiento o refrigeración para ajustar una temperatura constante, así como c) dispositivos de medición para medir el valor pH de la solución acuosa de sales en el primero y/o segundo reactor agitado y d) una unidad de control que regula la adición de la cantidad dosificada de alcandiamina adicional en el segundo reactor agitado en base al valor pH medido.

13. Dispositivo de conformidad con reivindicación 12, caracterizado porque el segundo re agitado está conectado con un contenedor de depósito.