MX2014015459A - Composicion de poliisobutileno que tiene vinilideno interno y proceso para preparar la composicion polimerica de poliisobutileno. - Google Patents

Abstract

Una composición de poliisobutileno tiene moléculas de poliisobutileno con una primera parte que tiene moléculas de alfa vinilideno, una segunda parte que tiene moléculas de beta vinilideno y una tercera parte que tiene moléculas internas de de vinilideno. La primera parte tiene menos del 75% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. Un total de la primera parte y la segunda parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La tercera parte es más del 3% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. Un proceso para formar esta composición polimérica de poliisobutileno hace pasar un isobutileno a través de un reactor de lecho fijo que tiene un complejo de trifluoruro de boro/alcohol en su interior de manera tal que produzca la composición de poliisobutileno.

Description

ó c/ 1 COMPOSICIÓN DE POLIISOBUTILENO QUE TIENE VINILIDENO INTERNO Y PROCESO PARA PREPARAR LA COMPOSICIÓN POLIMÉRICA DE POLIISOBUTILENO Campo de la invención La presente invención se relaciona con la producción de poliisobutileno. La presente invención tambien se relaciona con catalizadores usados en reacciones de conversión de compuestos orgánicos. Más particularmente, la presente invención se relaciona con composiciones de plasticizadores que tienen moléculas internas de vinilideno.

Antecedentes de la invención El poliisobutileno es un polímero comercialmente importante que tiene numerosas aplicaciones que explotan su plasticidad térmica, su buena flexibilidad a temperatura ambiente y su impermeabilidad a los gases. El poliisobutileno tiene numerosas propiedades que lo diferencian de la mayor parte de los polímeros. En primer lugar, el poliisobutileno tiene una primera permeabilidad notablemente baja a los penetrantes de moléculas pequeñas. En segundo lugar, el poliisobutileno tiene una de las dependencias de la relajación estructural y la viscosidad con respecto a las temperaturas más débiles (es decir una baja fragilidad) y en forma correspondiente una fuerte dispersión inelástica (pico bosónico) aún a temperaturas muy por encima de la transición vitrea. El poliisobutileno tambien tiene una muy pequeña diferencia entre las dependencias de la temperatura de las relajaciones segmentaria y de las cadenas, que puede derivar en una conformidad aparente con la superposición de tiempo y temperatura, a diferencia de la ruptura obvia que se observa en otros polímeros tales como poliestireno, acetato de polivinilo y polipropileno. El poliisobutileno también tiene una dispersión segmentaria mecánica mucho más amplia que lo esperado para un material con una fragilidad tan baja. El poliisobutileno también tiene un espectro muy inusual de dinámica rápida, es decir, un régimen de "pérdida constante" donde la susceptibilidad cambia en forma despreciable con frecuencia. Se puede observar al poliisobutileno como un polímero muy inusual con propiedades que se desvían del comportamiento común para muchos otros polímeros.

El poliisobutileno es un polímero de isobutileno que contiene un enlace doble por cada molécula polimérica. En el poliisobutileno reactivo alto, el enlace doble está al final o cerca del final de la cadena polimérica que hace al producto más reactivo. Cuando el enlace doble está ubicado en posiciones internas, el poliisobutileno es menos reactivo y crea un poliisobutileno reactivo bajo.

La polimerización del isobutileno usando un catalizador de tipo de Friedel-Craft, que incluye trifluoruro de boro, es un procedimiento generalmente conocido. El nivel de polimerización de los productos obtenidos varía según el número de teenicas de polimerización conocidas que use. En relación con esto último, se entiende que el peso molecular del producto polimérico está directamente relacionado con el nivel de polimerización. También se sabe que el poliisobutileno se puede fabricar en por lo menos dos grados principales diferentes, es decir vinilideno normal y alto. Convencionalmente, estos dos grados de productos se han hecho para diferentes procesos, pero ambos suelen usar y comúnmente usan una materia prima de isobutileno diluido en la cual la concentración de isobutileno puede estar en la gama del 40% al 60% en peso. Más recientemente, se ha observado que se puede producir poliisobutileno con un contenido por lo menos alto de vinilideno se puede producir usando una materia prima concentrada que tiene un contenido de isobutileno del 90% en peso o más. Los hidrocarburos no reactivos, tales como isobutano, n-butano y/u otros alcanos inferiores, comúnmente presentes en fracciones de petróleo, pueden estar incluidos en las materias primas como diluyentes. La materia prima también puede contener cualidades pequeñas de otros hidrocarburos insaturados, tales como 1-buteno y 2-buteno.

El poliisobutileno de grado normal puede tener un peso molecular en la gama de 500 a 1.000.000 o más alto y se prepara generalmente en un proceso de lotes a baja temperatura, algunas veces tan baja como desde -50°C a -70°C. RA1Cl2 o R2AlCl se usan frecuentemente como catalizadores. El catalizador generalmente no se elimina totalmente del producto poliisobutileno final debido a las peculiaridades del procesamiento. El peso molecular se puede controlar por la temperatura ya que el peso molecular del producto varía inversamente con la temperatura. Es decir, las temperaturas más altas producen pesos moleculares más bajos. Los tiempos de reacción suelen ser en el orden de horas. El poliisobutileno normal se puede usar como un modificador de la viscosidad, particularmente en los aceites lubricantes, como un espesante, y como un adherente y como un adherente para películas y adhesivos plásticos. Al poliisobutileno tambien se le puede dar la función de producir compuestos intermedios para la fabricación de detergentes y dispersantes para aceites combustibles y lubricantes.

Los procesos tradicionales para fabricar poliisobutileno usan un catalizador de polimerización. El catalizador se alimenta continuamente al reactor y se mezcla con monómero de isobutileno. El catalizador líquido es tóxico, peligroso y necesita sistemas y procedimientos de manipulación especiales para evitar la exposición y la liberación de vapor. Mientras la mezcla de la reacción sale del reactor, el catalizador se debe neutralizar y separar completamente. El proceso de separación consiste en lavar el complejo de catalizador neutralizado de la mezcla de la reacción con cantidades copiosas de agua para eliminar todos los residuos del Catalizador. Las cantidades de trazas son corrosivas para los pasos posteriores del procesamiento y perjudiciales para la calidad y estabilidad del producto. El catalizador neutralizado no se puede recielar. Este proceso aumenta sustancialmente la inversión de capital de planta, aumenta los costos operativos y genera aproximadamente tanta agua residual como el producto.

La Figura 1 es una ilustración de mecanismo de polimerización para el isobutileno. El isobutileno se fabrica mediante la polimerización catiónica del isobutileno, generalmente usando un catalizador de ácido de Lewis. Estos catalizadores normalmente incluyen A1Cl3, BS3 y complejos de BS3. Este primer paso es el paso de iniciación (1) y consiste en la asociación del catalizador con el monómero de isobutileno de manera tal que dé los carbocationes iniciales. El paso de propagación (P) es el segundo paso donde el monómero adicional se agrega al carbocatión inicial de manera tal que genere un carbocatión nuevo al final de la cadena en crecimiento. La propagación de la cadena continúa hasta que se alcance un número deseado de unidades monoméricas (peso molecular). El paso de terminación (T) ocurre cuando el carbocatión reacciona con el residuo de catalizador en lugar de otra unidad monomérica, que en consecuencia genera un enlace doble. El paso de terminación (T) y el paso de propagación (P) son reacciones competitivas. Se favorece el paso de propagación (P) se ve favorecido a temperaturas más bajas. Se favorece el paso de terminación (T) a temperaturas de reacción más altas. En consecuencia, el peso molecular del polímero es inversamente proporcional a la temperatura de la reacción. Las temperaturas de la reacción más altas producen un peso molecular más bajo y las temperaturas de la reacción más bajas producen pesos moleculares más altos.

El paso de terminación (T) puede producir dos isómeros de olefina principales, a saber, alfa vinilideno (Estructura 1) y beta olefina tri-sustituida (Estructura 2). La Estructura 1 es cinéticamente preferida porque se forma más rápidamente. La Estructura 2, y otras olefinas sustituidas, son termodinámicamente preferidas y más estables. Por consiguiente, la Estructura 1 se puede isomerizar hacia la Estructura 2 menos deseable y olefinas sustituidas superiores. Para prevenir la isomerización y "encerrar" el isómero de la Estructura 1 preferida, es necesario que el catalizador de polimerización se neutralice o se aísle rápidamente de la mezcla de la reacción. Existen varias maneras en que esto se puede lograr. En particular, uno de los pasos es la neutralización con medios de pH básico y la posterior eliminación por medios convencion les, tales como la absorción sobre sustratos activos o a traves del uso de téenicas de separación convencionales.

Se ha propuesto un número mayor de tipos diferentes de sistemas de catalizadores en el pasado para realizar las reacciones de conversión de compuestos orgánicos. Estos sistemas incluyen el uso de (1) complejos de óxido de metal y BF3 (2) complejos de BF3 y de BF3 líquido como catalizadores para la polimerización de isobutileno, (3) complejos de BF3 y metanol líquido como catalizadores de polimerización de isobutileno y (4) catalizadores de polimerización de isobutileno sólidos. El arte previo relevante para estos sistemas del arte previo se analiza a continuación.

Se han provisto óxidos de metales inorgánicos, tales como alúmina, con una actividad catalítica en el pasado poniendo en contacto los mismos con BF3, habitualmente en forma gaseosa. El contacto habitualmente está seguido por la hidrólisis y la calcinación algún otro post-tratamiento. Estos catalizadores generalmente tienen una actividad limitada, no son estables y liberan BF3 libre en los productos de la reacción que necesitan la eliminación de la reacción posterior de estos residuos.

La Patente Estadounidense N° 2.804.411, cedida a American Oil Co pany, revela el tratamiento de una alúmina gelificada estabilizada por Si con BF3 gaseoso. Es necesario agregar BF3 libre a la mezcla de la reacción.

La Patente Estadounidense N° 2.976.338, cedida a Esso, describe un catalizador de la polimerización de d efinas que comprende un complejo de BF3H3 P04 que se puede absorber sobre un soporte sólido.

La Patente Estadounidense N° 3.114.785, cedida a UOP, describe un catalizador de isomerización de olefinas hecho poniendo en contacto la gamma o theta. alúmina anhidra con BF3 gaseoso a temperaturas de 100°C a 150°C durante 10 horas o hasta que la alúmina se satura. Se reivindica el proceso de la isomerización de olefina usando el catalizador de BF3-alúmina; no se reivindica la composición del catalizador.

La Patente estadounidense N 4.407.731, cedida a UOP reivindica composiciones de catalizadores de una materia preparada pretratando un óxido de metal, tal como alúmina, con un ácido y base acuosa seguido por la calcinación. La gamma alúmina tratada luego se trata con gas de BF3 a temperaturas de 308-348°C a una presión elevada para obtener el catalizador final útil para las reacciones de oligomerización y alquilación.

La Patente Estadounidense N° 4.427.791, cedida a Mobil Oil Co., revela un método para mejorar la actividad de los óxidos de metales, tales como las alúminas, tratando la alúmina con NH4F o BF3, poniendo en contacto este producto que contiene fluoruro con una solución de intercambio de amonio y luego calcinando el producto final.

La Patente Estadounidense N° 4.918.255, cedida a Mobil Oil Co., describe un catalizador de alquilación de isoparafina basado en óxidos de metales y zeolitas de aluminosilicato tratadas con un ácido de Lewis, que incluye BF3, en la presencia de una cantidad controlada de agua o el material que produce agua. El exceso de BF3 con respecto a aquel que se necesita para saturar el óxido de metal se usa y necesita la eliminación de BF3 después de la reacción.

La Patente Estadounidense N° 4.935.577, cedida a Mobil Oil Co., describe un proceso de destilación del catalizador usando un óxido de metal que no es zeolita activado con gas de BF3. El exceso de BF3 por encima de aquel necesario para saturar el óxido de metal, se usa y necesita la eliminación de BF3 despues de la reacción. BF3 y BF3 líquido forman complejos como catalizadores para la polimerización de isobutileno.

La polimerización catalítica homogénea de olefinas usando complejos de BF3 gaseoso y BF3 líquido es conocida. Los polímeros generalmente así producidos son de un tipo altamente reactivo en donde un gran porcentaje del polímero contiene enlaces dobles o tiene un alto contenido de vinilideno. La totalidad de estos procesos necesita la eliminación después de la reacción del catalizador de BF3.

La Patente Estadounidense N° 4.152.499, concedida a Boerzel et al, describe la síntesis de poliisobutileno que tiene un nivel de polimerización de 10-100 unidades usando un manto de gas de BF3 como el catalizador. Luego se hizo reaccionar el producto poliisobutileno con anhídrido maleico con rendimientos del 60%-90% que indica una gran parte de grupos de extremo vinilideno.

La Patente Estadounidense N° 4.605.808, concedida a Samson, describe la producción de un poliisobutileno que tiene por lo menos un 70% de insaturación en la posición de extremo. Se usó un complejo de alcohol de BF3 como el catalizador. El complejo del BF3 parece dar un mejor control de la reacción y un contenido más alto de vinilideno.

La Patente Estadounidense N° 7.411.104, concedida a Daelim Industrial Co., describe un metodo para producir poliisobutileno altamente reactivo a partir de una corriente de refinado 1 usando un complejo de BF3 líquido éter de alquilo secundario alcohol terciario. El proceso necesita temperaturas bajas de la reacción y el complejo de catalizador no es estable y se debe fabricar in situ. El catalizador se debe eliminar desde el efluente de reactor mediante un proceso de tratamiento después de la reacción.

La Patente Estadounidense N° 5.191.044, concedida a Rath et al, revela un proceso para preparar poliisobutileno en el cual el catalizador de BF3 forma complejos en forma completa con un alcohol de manera tal que no haya ningún BF3 libre en el reactor o en las zonas de la reacción. Es necesario un exceso del agente que forma complejos de alcohol para asegurar que ningún BF3 libre esté presente. Los tiempos de la reacción están en el orden de 10 minutos con temperaturas de la reacción inferior a 0°C.

Rath, en la Patente Estadounidense N° 5.408.018, describe un proceso de varias etapas para preparar poliisobutileno altamente reactivo con un contenido de grupos vinilideno de extremo de más del 80% en moles y un peso molecular promedio de 500-5000 Dalton mediante la polimerización catiónica de isobuteno y alimentaciones de hidrocarburos que contienen isobuteno en la fase líquida con la ayuda de trifluoruro de boro como el catalizador y a una temperatura de 0°C a -60°C. La polimerización está en la presencia de alcoholes secundarios con 3-20 átomos de carbono y/u éteres con 2-20 átomos de carbono.

La polimerización de d efinas, especialmente la polimerización de isobutileno, es un proceso exotérmico. El control de la temperatura de la reacción es critico para la calidad del producto, la vida útil del catalizador, el nivel de polimerización y la obtención de las propiedades preseleccionadas deseadas. En las patentes citadas anteriormente, la temperatura de la reacción se controló mediante la concentración del monómero de olefina diluida, el catalizador que formó complejos, las reacciones de varias etapas y/o tiempos de reacción prolongados y bajas temperaturas de la reacción. Las bajas temperaturas de la reacción aumentan las necesidades de energía; los tiempos prolongados de la reacción o las corrientes de alimentación diluidas aumentan el tamaño de los equipos y el costo de los equipos (gastos de inversión).

Las Patentes Estadounidenses N° 6.525.149, 6.562.913, 6.683.138, 6.884.858 y 6.992.152, de Baxter et al, describen procesos de polimerización de d efinas en los cuales la polimerización se lleva a cabo del lado del tubo de un intercambiador de calor en condiciones de flujo turbulento. El diseño del reactor permite la eliminación muy efectiva y eficiente del calor de la reacción de manera tal que se puedan usar velocidades de alimentación relativamente altas y corrientes de alimentación concentradas. Se usa un complejo de BF3-metanol como el catalizador y como este complejo es particularmente estable, se pueden usar temperaturas de la reacción más altas. El complejo de catalizador de BF3-metanol se puede preformar, formar en el lugar mediante la inyección por separado del agente de formación de complejo de metanol, o una combinación de ambos.

Los complejos de BF3-metanol son muy estables y permiten temperaturas más altas de polimerización de isobutileno que no son posibles con otros complejos de BF3 oxigenato, particularmente alcoholes superiores, alcoholes secundarios, eteres y similares. Además, debido a que se pueden usar temperaturas de la reacción más altas, se incrementan las velocidades de la reacción.

Sin embargo, en la totalidad de las patentes citadas anteriormente, los catalizadores de BF3, o por lo menos partes de los catalizadores de BF3, son solubles en los productos poliméricos. El BF3 residual es perjudicial para la calidad del producto y se debe eliminar tan rápidamente como sea posible. Por lo tanto, estos procesos deben emplear algún tipo de pasos de enfriamiento del catalizador y de eliminación del catalizador posteriores a la reacción. Las corrientes de BF3 enfriadas no se pueden recielar y el BF3 se pierde.

También se han realizado polimerizaciones de isobutileno y de butileno usando catalizadores sólidos, particularmente catalizadores de tipo de Friedel-Craft, tales como A1Cl3. La ventaja para estos procesos es que el catalizador es un sólido y no es soluble en el producto. La eliminación del catalizador y la purificación del producto son mucho más fáciles que en las reacciones catalizadas por BF3.

La Patente Estadounidense N° 2.484.384, cedida a California Research Corporation, la Patente Estadounidense N° 2.677.002, cedida a Standard Oil Co., la Patente Estadounidense N 2.957.930, cedida a Cosden Petroleum Corporation y la Patente Estadounidense N° 3.119.884, cedida a Cosden Petroleum Corporation, todas describen procesos de polimerización de butileno catalizado por AlCl3 usando un sistema de reactor de lecho fluidificado.

La Patente Estadounidense N° 4.306.105, cedida a Cosden Petroleum Corporation, describe un catalizador de alúmina clorada preparado haciendo reaccionar alúmina pura con cloro puro. Se utiliza un reactor de lecho fluidificado para la polimerización de buteno.

Tambien se han usado catalizadores sólidos para producir polímeros de olefina con una alta proporción de grupos vinilideno de extremo.

La Patente Estadounidense N" 5.710.225, cedida a Lubrizol, reivindica el uso de la sal del ácido fosfotúngstico para polimerizar olefinas de C2-C3 para producir polímeros con pesos moleculares que están en la gama de 300 a 20.000. También se describe el uso del catalizador fosfotúngstico, en un reactor de lecho fijo, pero la velocidad de flujo es baja y generalmente funciona como un reactor de flujo de enchufe. El polímero resultante tiene una polidispersidad indeseable pero muy alta. El reactor de lecho fijo como se describe en el ejemplo no sería económicamente viable.

La Patente Estadounidense N° 5.770.530, cedida a Exxon Chemical Patents, Inc., revela catalizadores de la polimerización de ácidos de Lewis heterogeneos, tales como BF3, inmovilizados en sustratos poliméricos porosos. El BF3 forma complejos con los anillos aromáticos de los copolímeros de poliestireno reticulado.

La Patente Estadounidense N° 5.874.380, cedida a Exxon Chemical Patents, Inc., reivindica un sistema de catalizador de sal insoluble de estado sólido para la polimerización carbocatiónica del monómero de olefina en la presencia del medio de la reacción polar o no polar que comprende por lo menos una sal de un ácido fuerte y un catalizador de metal de transición activo en forma carbocatiónica seleccionado de los Grupos IIIA, IVA, VA y VIA de la Tabla Periódica de los Elementos.

La Patente Estadounidense N° 6.384.154, cedida a BASF Aktiengesellshaft, revela un proceso para preparar un poliisobutileno reactivo, libre de halógeno mediante polimerización catiónica sobre un catalizador heterogéneo libre de halógeno ácido que comprende óxidos y elementos a partir de los grupos de transición o principales I, II, III, IV, V, VI, VII o VIII de la Tabla Periódica de los Elementos. La polimerización se lleva a cabo en un reactor de lecho fijo.

Los catalizadores de polimerización de butileno heterogeneos, sólidos citados anteriormente sí resuelven el problema de los residuos de catalizadores en el efluente del reactor, eliminando de ese modo la necesidad del tratamiento después de la reacción. Sin embargo, las conversiones son lentas, las velocidades de espacio son lentas y las temperaturas de la reacción son bajas.

Los óxidos de metales activados por BF3 no se describen en el arte previo como catalizadores de polimerización para la fabricación de polibutileno o poliisobutileno. De hecho, la Patente Estadounidense N° 6.710.140 cedida a BASF Aktiengesellshaft, reivindica el uso de alúmina como un desactivador sólido para absorber residuos del catalizador de BF3 desde los efluentes del reactor de poliisobutileno. El complejo de BF3-alúmina resultante se describe como no catalítico.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que evita el uso de agua lavado y no produce ningún residuo.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que es un proceso ecológico.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que evita la necesidad del recielado.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que produce rendimientos altos del producto de alta pureza.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que es simple y altamente efectivo.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobutileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que consiste en una inversión de capital significativamente reducida, bajos costos operativos y bajos costos del catalizador.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliisobu ileno y un proceso para formar la composición de poliisobutileno que proporciona la capacidad de fabricar surfactantes de anhídrido succínico, succinimida, de Mannich y de cola separada. Éstos y otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la lectura de la memoria descriptiva adjunta y de las reivindicaciones adjuntas.

Resumen de la invención La presente invención es una composición de poliisobutileno que comprende moleculas de poliisobutileno en donde una primera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de alfa vinilideno, una segunda parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de beta vinilideno y una tercera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas internas de vinilideno. La primera parte es menos del 755% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. Un total de la primera parte y la segunda parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La tercera parte es más del 3% de las moleculas de poliisobutileno de la composición.

Más específicamente, con la composición de poliisobutileno de la presente invención, una suma de la primera parte y la segunda parte y la tercera parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La segunda parte es, preferentemente, menos del 10% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La primera parte es preferentemente entre el 20% y el 75% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La composición de poliisobutileno puede tener una cuarta parte que tiene isómeros tetra-sustituidos. La cuarta parte es menos del 5% de la composición total. La composición de poliisobutileno tiene un peso molecular de entre 250 y 5.000 Dalton.

La presente invención también es un proceso de polimerización para preparar una composición polimérica de poliisobutileno. Este proceso de polimerización comprende lo pasos de: (1) proporcionar una materia prima líquida que contiene isobutileno; (2) formar un catalizador sólido que es un producto de la reacción de un complejo de trifluoruro de boro/alcohol que se soporta sobre un sustrato de alúmina; (3) posicionar el complejo de catalizador sólido en un reactor; (4) hacer fluir una materia prima a través del catalizador sólido en el reactor de manera tal que el isobutileno se catalice con el catalizador sólido; y (5) descargar la composición polimerica de poliisobutileno desde el reactor. La composición polimérica de poliisobutileno descargada tiene moléculas de poliisobu ileno en donde una primera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de vinilideno y una segunda parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de beta vinilideno y la tercera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas internas de vinilideno. La primera parte es menos del 75% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

En el proceso de la presente invención, la composición polimérica de poliisobutileno se puede destilar después del paso de descarga. El paso de la destilación sirve para separar los oligómeros de la composición polimérica de poliisobutileno. En particular, el paso de la destilación incluye pasar la composición polimérica de poliisobutileno a una primera columna de destilación, alimentar la composición polimérica de poliisobutileno bajo presión en la primera columna de destilación de manera tal que se separen el isobutano y el isobutileno de la composición polimérica de poliisobutileno y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la primera columna de destilación. El paso de destilación además incluye pasar la composición polimerica de poliisobutileno descargada desde la primera columna de destilación a una segunda columna de destilación, alimentar el polímero de poliisobutileno en la segunda columna de destilación a presión atmosférica de manera tal que los oligómeros de C8 de la composición polimérica de poliisobutileno y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la segunda columna de destilación. El paso de destilación además comprende pasar la composición de poliisobutileno desde la segunda columna de destilación a una tercera columna de destilación, alimentar la composición polimérica de poliisobutileno en la tercera columna de destilación en condiciones de vacío, de manera tal que los oligómeros de C12 y superiores se separen de la composición polimérica de poliisobutileno y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la tercera columna de destilación.

El complejo de catalizador de trifluoruro de boro/alcohol tiene entre el 10% y el 30% en peso del catalizador sólido. Una relación del alcohol al trifluoruro de boro en el complejo de catalizador está en la gama de 0,5 mol de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro a dos moles de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro. polimerica de poliisobutileno descargada desde la primera columna de destilación a una segunda columna de destilación, alimentar el polímero de poliisobutileno en la segunda columna de destilación a presión atmosférica de manera tal que los oligómeros de Ce de la composición polimérica de poliisobutileno y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la segunda columna de destilación. El paso de destilación además comprende pasar la composición de poliisobutileno desde la segunda columna de destilación a una tercera columna de destilación, alimentar la composición polimérica de poliisobutileno en la tercera columna de destilación en condiciones de vacío, de manera tal que los oligómeros de Ci2 y superiores se separen de la composición polimérica de poliisobutileno y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la tercera columna de destilación.

El complejo de catalizador de trifluoruro de boro/alcohol tiene entre el 10% y el 30% en peso del catalizador sólido. Una relación del alcohol al trifluoruro de boro en el complejo de catalizador está en la gama de 0,5 mol de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro a dos moles de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro.

En la presente invención, el reactor es un reactor de lecho fijo. El reactor de lecho fijo tiene una pluralidad de tubos que se extienden a través del mismo. El catalizador sólido se recibe en la pluralidad de tubos. El proceso de la presente invención incluye hacer fluir un fluido de intercambio de calor alrededor del exterior de la pluralidad de tubos de manera tal que controle la temperatura de la reacción entre la materia prima líquida y el isobutileno en el interior de la pluralidad de tubos.

El complejo de polímero de poliisobutileno descargado se puede pasar a través de un filtro en donde el filtro tiene alúmina en el interior. Como tal, se puede eliminar todo del boro residual desde el poliisobutileno. La composición polimérica de poliisobutileno descargado tiene la tercera parte de más del 3% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. Un total de la primera parte y la segunda parte que es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición. La composición polimérica de poliisobutileno descargada tiene un peso molecular de entre 250 y 5.000 Dalton.

El proceso de la presente invención está basado en un catalizador sólido novedoso como el que se usa para un sistema de reactor de lecho fijo. El catalizador sólido está en la forma de perlas u otras formas geométricas o tamaños convenientes. El catalizador sólido se empaqueta en un reactor tubular que forma un lecho contenido completamente, estacionario. El monómero de isobutileno se alimenta al reactor a una velocidad controlada y pasa sobre el catalizador sólido que permite que ocurra la reacción de polimerización. Se emplea un bucle de circulación por separado para proporcionar la transferencia de calor. La polimerización de isobutileno es altamente exotermica de manera tal que genere entre 350 BTU/libra de isobutileno. El bucle de circulación provee un control de la temperatura de la reacción suficiente para asegurar que se mantengan las condiciones isotérmicas sobre el lecho de la reacción. Esto es crítico para controlar la distribución del peso molecular. El tiempo de residencia sobre el catalizador se regula para proporcionar la conversión de isobutileno deseada.

Cuando la mezcla de la reacción polimérica sale del reactor, la reacción de polimerización y de isomerización se ha detenido y la mezcla de la reacción cruda no contiene ningún residuo de catalizador. Como tal, no es necesario ningún paso de lavado posterior. La mezcla de la reacción se alimenta directamente desde los pasos de destilación finales. Dado que el catalizador está contenido exclusivamente dentro del reactor, no se necesitan sistemas de inyección y manipulación del catalizador.

La teenología actual usada para producir poliisobutileno tiene riesgos humanos sí como ambientales. La presente invención elimina los residuos. La presente invención reciela el material de manera tal que se minimice la exposición humana a materiales peligrosos, que se reduzca el uso del catalizador y que se reduzca el costo inversión de planta, energía y operativo. La presente invención no produce ningún agua de lavado u otro residuo. No hay ninguna exposición humana al gas de trifluoruro de boro o complejos de trifluoruro de boro. La relación de alimentación a catalizador muy alta necesita solamente del uno al dos por ciento del catalizador usado actualmente. El costo por la construcción de una instalación se reduce en gran medida. Además, el costo de energía y operativo asociado con la producción del poliisobutileno en el proceso de la presente invención produce ahorros anuales importantes.

La Sección precedente está destinada a describir, específicamente, la realización preferida de la presente invención. Se comprende que se pueden hacer modificaciones a esta realización preferida dentro del alcance de la presente invención sin apartarse del verdadero espíritu de la invención. Como tal, esta Sección no se debe interpretar como taxativa del alcance de la presente invención. La presente invención debe estar- limitada solamente por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes legales.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una ilustración del mecanismo de polimerización normalmente asociado con la formación del poliisobutileno a partir de isobutileno.

La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra el proceso del proceso de polimerización de la presente invención.

La Figura 3 es una vista detallada que muestra el reactor de lecho fijo asociado con el proceso de polimerización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención Con referencia a la Figura 2, en la misma se muestra el proceso 10 de la presente invención para la polimerización de poliisobutileno. En el proceso 10 de la presente invención, una materia prima líquida que contiene isobutileno se provee en el tanque 12. Una materia prima preferida es isobutileno de alta pureza que contiene más del 99 por ciento en peso de isobutileno. Esta materia prima es altamente adecuada para la producción de poliisobutileno altamente reactivo. Otra materia prima de d efina puede ser refinado de C4. La composición real de dicha corriente es variable según la fuente, pero una materia prima de refinado de C4 típica podría contener el 0,5 por ciento en peso de C3, el 4,5 por ciento en peso de isobutano, el 16,5 por ciento en peso de n-butano, el 38,5 por ciento en peso de 1-buteno, el 28,3 por ciento en peso de isobutileno, el 10,2 por ciento en peso de cis- y trans-20-buteno y menos del 0,5 por ciento en peso de butadieno y menos del 1,0 por ciento de oxigenatos. La presencia de oxigenatos puede o no afectar la reacción catalítica. El C3 y el n-butano son inertes y pasan a traves del reactor sin experimentar cambios y se eliminan de la mezcla de la reacción y los pasos de pelado corriente abajo. El isobutileno reacciona a un alto nivel según la condiciones de la reacción y el producto final deseado. El 1-buteno y el 2-buteno pueden reaccionar a niveles variados según el tipo de catalizador y las condiciones del reactor. Las olefinas sin reaccionar se eliminan del producto polimérico en los pasos de pelado corriente abajo. Estas materias primas de refinado son particularmente preferidas para la producción de polímeros en donde la alta reactividad no es importante.

Otro tipo de materia prima de olefinas provisto en el tanque 10 es el efluente de la deshidrogenación de isobutano a isobutileno, denominado simplemente efluente de deshidro. o "DHE". El DHE normalmente contiene un 42 - 45 por ciento de isobuteno y del 50 al 52 por ciento en peso de isobutano donde el resto que son pequeñas cantidades de C3 butanos normales y butilenos y butadieno. Esta materia prima es particularmente adecuada para la producción de poliisobutileno en el lugar en el cual se puede utilizar el isobutano inerte, por ejemplo en cooperación con una unidad de deshidrogenación de isobutano.

Otra materia prima de olefinas puede ser DHE en donde la mayor parte del isobutano inerte ya se ha eliminado. Esta corriente se denomina concentrado de isobutieno y normalmente contiene el 88% - 90% de isobuteno y el 5% - 10% en peso de isobutano donde el resto son cantidades minoritarias de butanos e butilenos normales de C3 y butadieno. Esta materia prima es adecuada para la producción de poliisobutileno altamente reactivo.

Como se puede observar en la Figura 2, la materia prima líquida en el interior del tanque 12 se alimenta mediante la bomba 14 a lo largo de las lineas 14 a una línea 18. La línea 18 puede incluir una purga de isobutano de manera tal que el isobutano gaseoso se pueda eliminar de la corriente de alimentación. Se provee un refrigerador 20 a lo largo de la línea 18 de manera tal que reduzca la temperatura de la corriente de alimentación a una gama de entre 50°F y 80°F. Después de que la corriente de alimentación pasa a través del refrigerador 20, la corriente de alimentación fluye a lo largo de la línea 22 de manera tal que sea bombeada por la bomba 24 al interior del reactor 26. El reactor 26 contiene el catalizador sólido que se describe en adelante. Se provee un bucle de circulación 28 en asociación con el reactor 26 de manera tal que haga circular los productos de la reacción.

Como se puede observar en la Figura 2, C4 recielado desde el proceso 10 puede fluir hacia un recipiente 30. El C4 reciclado incluye isobutileno e isobutano. La bomba 32 hace pasar esta mezcla a lo largo de la línea 34 hacia la línea 18. La purga de isobutano permite que el isobutano gaseoso fluya a lo largo de la línea 36 y hacia el exterior del proceso 10. La purga de isobutano se puede recuperar para su uso en otro lugar. En este proceso, el isobutileno reciclado puede entonces fluir, junto con el isobutileno de la materia prima al interior del tanque 12 puede fluir hacia el reactor 26 en la forma descrita anteriormente.

Un filtro 38 está conectado con la salida del reactor 26. En condiciones raras, las cantidades de vestigios de boro pueden formar parte de la salida del reactor 26. El filtro 38 puede contener alúmina en su interior de manera tal que reaccione con estas cantidades de vestigios de boro de manera tal que elimine el boro del poliisobutileno del reactor 26. La salida del reactor 26 fluye a lo largo de la línea 40 hacia una caldera 42. La caldera 42 puede elevar la temperatura del producto poliisobutileno del reactor 26 a una temperatura de aproximadamente 300°F. Como tal, este producto poliisobutileno fluye hacia una primera columna de destilación 44. La primera columna de destilación 44 calienta el producto poliisobutileno bajo presión de manera tal que separe los compuestos livianos del producto poliisobutileno. Los compuestos livianos, tales como C4, fluyen hacia el exterior a lo largo de la línea 46 desde la primera columna de destilación 44. Los compuestos más livianos relativamente calientes que fluyen a lo largo de la línea 46 pasan a traves del refrigerador 48 de manera tal que se refrigeren a una temperatura deseada de manera tal que el vapor se condense en un líquido y fluya al interior de un colector 50. El vapor que fluye a través de la línea 46 puede incluir isobutileno e isobutano, junto con otros oligómeros del producto poliisobutileno. El C4 puede entonces fluir a lo largo de la línea 52 de regreso al recipiente 30 para su uso en el proceso. Una parte de los compuestos livianos condensados pueden fluir a lo largo de la línea 54 de regreso para su uso dentro de la primera columna de destilación 44.

El producto poliisobutileno, como el que pasa desde la primera columna de destilación 44, fluye a lo largo de la línea 56 por la acción de la bomba 58 de manera tal que fluya hacia el exterior de ella. La bomba 58 bombea el producto poliisobutileno desde la columna de destilación 44 a lo largo de la línea 60 hacia una segunda columna de destilación 62. Además, una parte del producto poliisobutileno producido por la columna de destilación 44 fluye de regreso a lo largo de la línea 62 para su uso dentro de la columna de destilación 44. Fundamentalmente, en la primera columna de destilación 44, los productos con bajos puntos de ebullición de baja temperatura fluyen hacia arriba en la primera columna de destilación 44 y los productos con temperatura de ebullición más altos fluyen hacia el exterior a lo largo de la línea 14. Como tal, los compuestos livianos se separan efectivamente por la primera columna de de destilación 44.

El producto de poliisobutileno de la primera columna de destilación 44 fluye al interior de la segunda columna de destilación 62. La segunda columna de destilación 62 se calienta y se mantiene a presión atmosferica. El oligómero de Cg más pesado fluye desde la segunda columna de destilación hacia el exterior a lo largo de la línea 64 de manera tal que se refrigere por el refrigerador 66 para el suministro al interior del condensador 68. El líquido condensado luego puede pasar luego por la bomba 70 a lo largo de la línea 72 a un tanque de C8 recuperado 74. Otra parte del producto de C8 fluye a lo largo de la línea 76 de regreso para su uso en la segunda columna de destilación 62. El producto de poliisobu ileno desde la segunda columna de destilación 62 fluye hacia el exterior a lo largo de la línea 78 por la acción de la bomba 80 a traves de la línea 85 y hacia una tercera columna de destilación 84. Una parte del producto poliisobutileno que fluye desde la segunda columna de destilación 62 pasa de regreso hacia la columna de destilación 62 a lo largo de la línea 80.

La tercera línea de destilación 84 se mantiene en una condición de vacío de manera tal que separe los otros oligómeros, tales como C12, C16 , C20, C24, etc. Como tal, estos oligómeros fluyen hacia el exterior de la tercera columna de destilación 84 a lo largo de la línea 86 hacia un refrigerador 88 y finalmente hacia el condensador 90. El líquido condensado luego es pasado por la bomba 92 a lo largo de la línea 94 hacia un tanque 96 por lo cual C12 y C6 se pueden recuperar. Una parte del C12 y del Ci6 puede fluir de regreso a la tercera columna de destilación 84 a lo largo de 98. El producto poliisobutileno altamente puro fluye hacia el exterior desde la tercera columna de destilación 84 a lo largo de la línea 100. La bomba 102 sirve para suministrar el producto poliisobutileno de alta pureza a lo largo de la línea 104 hacia un refrigerador 106 y hacia el exterior hacia un tanque de control 108, un tanque fuera de especificación 110 y un tanque de producto poliisobutileno 112. Una parte del producto poliisobutileno de alta pureza se puede recielar de regreso a la tercera columna de destilación 84 a lo largo de la línea 114. El tanque de control de calidad 108 permite que una pequeña muestra de la alta pureza del producto poliisobutileno se recoja dentro de el. Como tal, el producto poliisobutileno de alta pureza se puede ensayar efectivamente por su pureza. Si el producto poliisobutileno cumple con las especificaciones, puede fluir hacia el exterior hacia el tanque del producto poliisobutileno 112. Si el producto poliisobutileno en el interior del tanque de control de calidad 108 está fuera de especificación, entonces fluye hacia el tanque fuera de especificación 110.

Todos los gases recolectados desde el condensador 90 asociados con la tercera columna de destilación 84 se pueden eliminar del mismo mediante la acción de la bomba 114 y finalmente transmitir al exterior del proceso 10 a lo largo de la línea 116 de manera tal que se encienda.

El reactor 26 en el proceso 10 de la presente invención contiene un catalizador de óxido de metal activado único. Los catalizadores de óxido de metal activados de la invención de la presente solicitud de patente se preparan haciendo reaccionar complejos de BF3/alcohol normalmente líquidos con óxido de aluminio cristalino anhidro (alúmina). Gamma y beta alúmina son las estructuras cristalinas preferidas.

Las composiciones de BF3-alúmina del arte previo no son catalíticas para algunas reacciones de conversión orgánicas, como se informa en la Patente Estadounidense N° 6.710.140. Además, en algunos casos en los cuales los niveles de BF3 podrían ser catalíticos, el BF3 se lixivia y necesita que se agregue BF3 adicional junto con la alimentación de reactivo. Esto, naturalmente, vence el propósito de un catalizador heterogeneo sólido ya que se necesita el post-tratamiento del efluente del reactor para eliminar los residuos de BF3.

De acuerdo con la invención de la presente solicitud de patente, se ha hallado inesperadamente que si se usan complejos de BF3/alcohol normalmente líquidos en lugar de gas de BF3, los productos de la reacción resultantes con alúmina cristalina son altamente catalíticos, estables, tienen una vida útil prolongada y no se desactivan o se consumen durante el proceso catalítico. Además, se pueden lograr altas cargas de BF3 sin el problema de la lixiviación de BF3 en la mezcla de la reacción.

Los tipos adecuados de alúmina cristalina incluyen theta alúmina y gamma alúmina. La estructura cristalina más preferida es la gamma alúmina porque tiene una capacidad más alta para los complejos de catalizador de BF3/alcohol que lo que lo hace la theta alúmina. La alfa alúmina es menos preferida. La alúmina debe estar esencialmente seca antes de la reacción con el complejo de BF3/alcohol. Esto se puede lograr calentando la misma a 200°C durante 10-20 horas.

El complejo de BF3/alcohol se puede formar pasando gas de BF3 a través de una solución de alcohol anhidro puro a una velocidad que permite que el BF3 se absorba eficientemente. La relación del alcohol al BF3 puede estar generalmente en la gama de 0,5 mol de alcohol por cada mol de BF3 a 2 moles de alcohol por cada mol de BF3. Una gama más preferida es de 1 mol de alcohol por cada mol de BF3 a 2 moles de alcohol por cada mol de BF3. La gama más preferida es de 1 mol de alcohol por cada mol de BF3 por cada mol de BF3 a 1,3 moles de alcohol por cada mol de BF3.

Los alcoholes en la gama de Ci-Ci0 sin ningún hidrógeno alfa, son adecuados para formar complejos con BF3. Los alcoholes que tienen hidrógenos alfa se deshidratan fácilmente por BF3 para formar olefinas. Aún cuando se puedan formar complejos de BF3/alcohol a bajas temperaturas, los complejos resultantes no son estables a las temperaturas de la reacción. Los alcoholes más preferidos son metanol y neo-alcoholes, tales como alcohol neopentilo. El alcohol más preferido es metanol. Tambien se pueden usar glicoles y alcoholes polihídricos sin ningún hidrógeno alfa, por ejemplo, etilenglicol.

La reacción del complejo de BF3/alcohol con alúmina es altamente exotérmica y se debe controlar para evitar la pérdida de BF3. El complejo de BF3/alcohol se puede agregar por cualquier medio mecánico que permita una buena mezcla del complejo con la alúmina y que también permita el control adecuado de la temperatura. Un método preferido es agregar la alúmina a una mezcladora y medidora de cono doble giratorio en el complejo de BF3/alcohol de manera tal que la temperatura se controle dentro de la gama deseada. La temperatura durante la mezcla no debe exceder los 50°C-60°C.

La concentración del complejo de BF3/alcohol sobre la alúmina puede estar en la gama del 10% al 30% en peso. Una gama preferida es del 20% al 30% en peso. La gama más preferida es del 25% al 30% en peso. La concentración real de F o B en el sistema de complejo de BF3/alcohol-alúmina depende del alcohol usado.

La composición de catalizador final, que es el producto de la reacción de BF3/alcohol-alúmin , se puede usar para catalizar las reacciones de la conversión de compuestos orgánicos. La composición del catalizador se puede poner en contacto con los reactivos en procesos de lotes o en un proceso continuo.

En la realización preferida de la presente invención, el reactor 26 puede tener una cápsula 120 con una pluralidad de tubos 122 dispuestos verticalmente en su interior. Cada uno de los tubos 122 tiene el catalizador sólido 124 empaquetado en su interior. Como tal, la disposición que se muestra la Figura 3 se denomina reactor de lecho fijo. Esto es especialmente adecuado para las reacciones altamente exotermicas, tales como la polimerización de d efinas y, en particular, la polimerización de poliisobutileno.

Como se puede observar, el reactor 20 se extiende verticalmente, un medio de intercambio de calor puede pasar a través de una entrada 126 al interior del volumen interior de la cápsula 120. Como tal, se puede hacer circular el medio de intercambio de calor a través de la cápsula 120 y al interior del volumen interior del reactor 26. El medio de intercambio de calor puede fluir hacia el exterior a lo largo de la línea de salida 120. Como tal, el medio de intercambio de calor se puede utilizar de manera tal que controle la temperatura de la reacción.

El reactor 126 puede estar equipado con un bucle de recirculación 130 de manera tal que acomode un flujo de recirculación volumétrico. La materia prima que contiene isobutileno puede ingresar al reactor a lo largo de la línea 122 a través de una bomba de recirculación ubicada en una posición corriente abajo. La bomba de recirculación empuja la corriente de isobutileno a través de los tubos del reactor 122 y hace retornar la corriente hacia el lado de succión de la bomba. En el caso del íntercambiador de calor de dos pasos, el flujo de recirculación puede ingresar a través del fondo del reactor 26, luego pasar a través de los tubos, salir del reactor desde el fondo y retornar a la bomba. El esquema del flujo constituye lo que generalmente se considera que es un reactor de bucle. La velocidad de la bomba, o un bucle de recirculación interno sobre la propia bomba, se usa para controlar la velocidad de flujo. La velocidad de flujo preferentemente puede ser suficiente para generar una velocidad que provoca un flujo turbulento, o por lo menos no laminar, de la corriente de alimentación de isobutileno sobre la composición de catalizador de lecho fijo 24 empaquetada en el interior de los tubos 22.

El flujo de materia prima puede ingresar al bucle de recirculación a traves de una bomba de alimentación e un lugar entre la salida de la bomba de recirculación y el fondo del reactor 26 al comienzo del primer paso. En equilibrio, la concentración de los productos monómero y el polímero de olefinas es constante en todo el reactor de manera tal que el punto en el cual el efluente de la reacción sale del reactor es una cuestión de elección. Es conveniente que la línea del efluente esté ubicada en la parte superior del reactor 26 después del primer paso. Como tal, el poliisobutileno puede pasar desde el reactor 26 a lo largo de la línea 134. La velocidad de flujo del efluente es necesariamente igual a la velocidad de flujo de la materia prima volumétrica. La velocidad de flujo de la materia prima volumétrica es independiente de la velocidad de flujo de recirculación volumétrica y es deseable que se pueda ajustar de manera tal que logre un tiempo de residencia y conversión deseados.

El reactor puede estar equipado con indicadores de temperatura, presión y flujo apropiados, junto con los controladores necesarios para que funcione en condiciones controladas. El tamaño del reactor 26 es arbitrario y puede estar basado en el volumen deseado del producto. Un tamaño conveniente es de diez a quince pies de longitud y de cuatro a seis pies de diámetro. El número de tubos en el reactor 26 y el diámetro de los tubos dependen del tipo, tamaño y forma del catalizador y de la salida deseada. Un número conveniente de tubos, para el tamaño del reactor indicado anteriormente, es entre 150 y 200 tubos por paso, con un diámetro interno de media a una pulgada. En un reactor de dos pasos, los tubos se extienden en la longitud completa del reactor verticalmente y están conectados por tapas de extremo en el fondo y en la parte superior del reactor. La mezcla de la reacción de isobutileno se dirige hacia un lado de la tapa de extremo del fondo y se devuelve a través del otro lado de la tapa de extremo del fondo. El interior de la tapa de extremo superior se abre con una salida para el efluente de la reacción.

En la realización preferida, la presión de la reacción puede ser por lo menos 150 p.s.i.g. o por lo menos a un nivel suficiente para asegurar que una fase líquida se mantenga en el interior del reactor. La presión se puede controlar por medio de un regulador de contrapresión sobre la línea del efluente del reactor. El reactor puede funcionar en forma deseable a temperaturas y en condiciones para producir productos poliméricos en la gama de pesos moleculares que, en el caso del poliisobutileno, son de 250 a 5.000 Dalton. Se pueden usar otras temperaturas y condiciones, según sea necesario para reacciones de conversión orgánica específica.

Un desarrollo inesperado con el ensayo de la presente invención es que el reactor de lecho fijo único 26, como se usa en la presente invención, junto con el complejo de trifluoruro de boro/alcohol sobre el, produjo una cantidad importante de vinilidenos internos. Como se describió anteriormente, el alfa vinilideno tiene la siguiente estructura: - -Metilvinilideno En cambio, el beta vinilideno tiene la siguiente estructura: be t a-Dimeti1vini1ideno El vinilideno interno presenta la siguiente estructura Dialquilvinilideno Vinilideno interno En el ensayo del proceso de la presente invención, se crcyó inicialmente que la producción de vinilidenos internos era perjudicial para el producto poliisobutileno terminado. Como en el arte previo, se creyó que el mejor producto poliisobutileno era aquel producto poliisobutileno que tiene una cantidad máxima de alfa vinilidenos. Como tal, inicialmente se presumiría que la producción de vinilidenos internos sería indeseable. Como se puede observar, el vinilideno interno es un carbono al final de la cadena y está disustituido. Fundamentalmente, el vinilideno interno tiene dos átomos de carbono similares a aquel del alfa vinilideno.

Fundamentalmente, durante el ensayo, se halló que el proceso de vinilideno interno el producto de la misma calidad y las mismas características que el poliisobutileno que tiene vineles extremadamente alto de vinilideno. En particular, los siguientes ejemplos muestran los diversos ensayos y la relación entre el alfa vinilideno, el beta vinilideno y el vinilideno interno. Además, otros determinados ensayos mostraron los isómeros tetra-sustituidos y los isómeros disustituidos.

EJEMPLO I Alfa Vinilideno = 50,3% en peso Beta Vinilideno = 12,93% en peso Vinilideno Interno = 21,9% en peso Otro = 14,9% en peso EJEMPLO II Alfa Vinilideno = 43,2% en peso Beta Vinilideno = 16,5% en peso Vinilideno Interno = 24,2% en peso Otro = 16,1% en peso EJEMPLO III Alfa Vinilideno = 73,0% en peso Beta Vinilideno - 13,6% en peso Vinilideno = 10,7% en peso Otro = 2,7% en peso EJEMPLO IV Alfa Vinilideno = 71,3% en peso Beta Vinilideno = 12,7% en peso Vinilideno Interno = 9,0% en peso Isómeros disustituidos = 1,8% en peso Isómeros tetra-sustituidos = 5,1% en peso EJEMPLO V Alfa Vinilideno = 74,8% en peso Beta Vinilideno = 13,8% en peso Vinilideno Interno = 5,3% en peso Isómeros Disustituidos = 1,4% en peso Isómeros Tetra-sustituidos = 5,6% en peso EJEMPLO VI Alfa Vinilideno = 77,5% en peso Beta Vinilideno = 13,8% en peso Vinilideno Interno = 5,9% en peso Isómeros tetra-sustituidos = 2,9% en peso EJEMPLO VII Alfa Vinilideno = 55,8% en peso Beta Vinilideno = 10,9% en peso Vinilideno Interno = 24,4% en peso Isómeros tetra-sustituidos 5,7% en peso EJEMPLO VIII Alfa Vinilideno = 57,7% en peso Beta Vinilideno = 11,7% en peso Vinilideno Interno = 21,7% en peso Isómeros tetra-sustituidos 4,9% en peso A partir de estos ejemplos, cada una de las composiciones identificadas anteriormente produjo resultados similares a aquel del poliisobutileno con un alto contenido de vinilideno. Sin embargo, el poliisobutileno final se produjo con un menor costo, con menos problemas ambientales y a traves del uso de un reactor de lecho fijo. Además, y fundamentalmente, el uso de los vinilidenos internos permite que el producto isobutileno final se utilice en asociación con una variedad de productos finales nuevos posibles, tales como hidruro maleico, anhídrido succínico y surfactantes de cola separada. La estructura interna del vinilideno interno permite los productos únicos que no estarían disponibles si no estuvieran presentes los vinilidenos internos. Como tal, la presente invención, mediante la creación de vinilidenos internos, realmente proporciona un producto final isobutileno superior que tiene las mismas características de calidad que el poliisobutileno con alto contenido de vinilideno.

Dentro del concepto de la presente invención, como está respaldado por los ejemplos precedentes, el alfa vinilideno debe representar menos del 75% de las moleculas de poliisobutileno. La combinación del alfa vinilideno con el beta vinilideno y el vinilideno interno debe representar el 90% de las moléculas de poliisobutileno. El vinilideno interno puede constituir menos del 25% de las moléculas de poliisobutileno.

La composición de poliisobutileno de la presente invención es útil para producir compuestos usados en la fabricación de aditivos de combustibles y lubricantes. Estos compuestos pueden incluir, en forma no taxativa, anhídridos polibutenil succínicos, ppoolliibbuutteenniill ssuucccciinniimmiiddaass,, polubutenil aminas, polibutenil fenoles, bases de Mannich derivadas de polibutenil alquil fenoles y óxidos de polialquileno derivados de polibutenil fenoles. Las composiciones de la presente invención se pueden usar para producir cualquier compuesto fabricado a partir de la reacción con los isómeros reactivos contenidos dentro de las composiciones que están en su interior.

La divulgación y descripción precedentes de la invención es ilustrativa y explicativa de la misma. Se pueden hacer diversos cambios en los detalles de la construcción ilustrada dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas sin apartarse del verdadero espíritu de la invención. La presente invención debe estar limitada solamente por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes legales.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de poliisobutileno que comprende moleculas de poliisobutileno, en donde una primera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de alfa vinilideno y una segunda parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de beta vinilideno y una tercera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de vinilideno, en donde la primera parte tiene menos del 75% de las moléculas de poliisobutileno de la composición, en donde un total de la primera parte y la segunda parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición y en donde la tercera parte es más del 3% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

2. La composición de poliisobutileno de la reivindicación 1, en donde una suma de la primera parte y la segunda parte y la tercera parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

3. La composición de poliisobutileno de la reivindicación 1, en donde la segunda parte es menos del 10% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

4 . La composición de poliisobutileno de la reivindicación 1 en donde la primera parte es entre el 20% y el 75% de las moleculas de poliisobutileno de la composición.

5. La composición de poliisobutileno de la reivindicación 1, en donde dicha composición de poliisobutileno tiene una cuarta parte que tiene isómeros tetra-sustituidos, dicha cuarta parte es menos del 5% de la composición total.

6. La composición de poliisobutileno de la reivindicación 1, en donde dicha composición de poliisobutileno tiene un peso molecular de entre 250 y 5000 Dalton.

7. Un proceso de polimerización para preparar una composición polimérica de poliisobutileno que comprende: proporcionar una materia prima líquida que contiene isobutileno; formar un catalizador sólido es un producto de la reacción de un complejo de catalizador de trifluoruro de boro/alcohol que está soportado sobre un sustrato de alúmina; posicionar dicho complejo de catalizador sólido en un reactor; hacer fluir dicha materia prima líquida a través de dicho catalizador sólido al interior de dicho reactor de manera tal que dicho isobutileno se catalice por dicho catalizador sólido; y descargar dicha composición polimerica de poliisobutileno desde dicho reactor, la composición polimérica de poliisobutileno descargada tiene moléculas de poliisobutileno en donde una primera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de alfa vinilideno y una segunda parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de beta vinilideno y la tercera parte de las moléculas de poliisobutileno tiene moléculas de vinilideno interno, en donde la primera parte es menos del 75% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

8. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, que además comprende: destilar la composición de poliisobutileno después del paso de descarga, el paso de destilación o de separación de los oligómeros de la composición polimérica de poliisobutileno.

9. El proceso de polimerización de la reivindicación 8, el paso de destilación comprende: hacer pasar la composición polimérica de poliisobutileno a una primera columna de destilación; alimentar la composición polimérica de poliisobutileno bajo presión al interior de dicha primera columna de destilación de manera tal que se separen isobutano e isobutileno de la composición polimérica de poliisobutileno; y descargar el polímero de poliisobutileno separado de isobutano e isobutileno de la composición polimérica de poliisobutileno.

10. El proceso de polimerización de la reivindicación 9, el paso de destilación además comprende: hacer pasar la composición polimérica de poliisobutileno desde dicha primera columna de destilación a una segunda columna de destilación; alimentar la composición polimérica de poliisobutileno en el interior de dicha columna de destilación a presión atmosférica de manera tal que los oligómeros de C8 se separen de la composición de poliisobutileno; y descargar la composición polimérica de poliisobutileno de la segunda columna de destilación.

11. El proceso de polimerización de la reivindicación 10, el paso de destilación además comprende: hacer pasar la composición polimérica de poliisobutileno descargada desde dicha segunda columna de destilación hacia dicha tercera columna de destilación; alimentar la composición polimérica de poliisobutileno en dicha tercera columna de destilación en condiciones de vacío de manera tal que Ci2 y oligómeros superiores se separen de la composición poli erica de poliisobutileno; y descargar la composición polimérica de poliisobutileno desde la tercera columna de destilación.

12. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, dicho complejo de catalizador de trifluoruro de boro/alcohol es entre el 10% y el 30% en peso del catalizador sólido.

13. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, en donde una relación del alcohol al trifluoruro de boro en el complejo de catalizador está en la gama de 0,5 mol de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro a dos moles de alcohol por cada mol de trifluoruro de boro.

14. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, dicho reactor es un reactor de lecho fijo.

15. El proceso de polimerización de la reivindicación 14, dicho reactor de lecho fijo tiene una pluralidad de tubos que se extienden a través del mismo, dicho catalizador sólido se recibe en el interior de dicha pluralidad de tubos, el proceso de polimerización además comprende: hacer fluir un fluido de intercambio de calor alrededor del exterior de dicha pluralidad de tubos de manera tal que controle una temperatura de la reacción entre la materia prima líquida y el isobutileno en un interior de dicha pluralidad de tubos.

16. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, que además comprende: hacer pasar la composición polimerica de poliisobutileno descargada a través de un filtro, dicho filtro tiene alúmina en su interior.

17. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, la composición polimérica de poliisobutileno tiene la tercera parte de más del 3% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

18. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, un total de la primera parte y la segunda parte es menos del 90% de las moléculas de poliisobutileno de la composición.

19. El proceso de polimerización de la reivindicación 7, la composición polimérica de poliisobutileno descargada tiene un peso molecular de entre 250 y 5000 Dalton.