MXPA00011757A - Procedimiento continuo de poliamidac - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Un procedimiento para producir una poliamida a partir de monómero deácido dicarboxílico y monómero de diamina, que comprende:mezclar monómero deácido dicarboxílico fundido y monómero de diamina fundido en cantidades equimolares, produciendo por lo tanto una mezcla de reacción;hacer fluir la mezcla a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0.01 minutos, formando por lo tanto una corriente de producto que comprende poliamida de polimerización;y hacer fluir la primera corriente de producto a través de al menos un recipiente ventilado, en el cual se remueve el agua de polimerización, formado por lo tanto una segunda corriente de producto que comprende poliami

Description

PROCEDIMIENTO CONTINUO DE POLIAM1DAC1ON ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a procedimientos para producir poliamidas a partir de monómeros de ácido dicarboxílico y monómeros de diamina. Más en particular, la invención se refiere a un procedimiento para producir poliamidas que no requiere la adición de agua a los reactivos. Las poliamidas se pueden producir mediante un procedimiento de dos pasos en el cual un ácido dicarboxílico y una diamina se hacen reaccionar en agua par formar una sal, y después la sal se calienta para causar polimerización. Por ejemplo, se pueden utilizar ácido adípico y hexametilendiamina para formar nylon 6,6. El agua liberada mediante la polimerización así como el agua añadida con los reactivos se debe remover eventualmente del producto, por ejemplo mediante evaporación. Esto requiere una cantidad mayor de energía así como equipo de procesamiento adicional. Por lo tanto, sería útil producir poliamidas sin añadir agua a los reactivos, con el fin de reducir el gasto de remover agua del producto, y con el fin de eliminar el producto intermedio (sal), simplificando por lo tanto el procedimiento total. Sin embargo, los intentos de producir poliamidas a partir directamente de monómeros sin añadir agua han encontrado un número de problemas. La regulación de las cantidades de los monómeros alimentados a la reacción es crítica, debido que un exceso de uno o el otro afectará de manera adversa el peso molecular y por lo tanto las propiedades físicas del producto. Ha sido probado que es bastante difícil proveer la regulación precisa de cantidades de reactivo que se requieren. Otros problemas con dichos procedimientos de polimerización directa incluyen la degradación de los monómeros y/o el producto de polímero como resultado de (1 ) mantenerse a altas temperaturas por períodos prolongados de tiempo (por ejemplo varias horas), (2) poner en contacto los monómeros fundidos con oxígeno, y (3) exposición a impurezas de restos de metal en los materiales de los cuales el equipo de procesamiento está fabricado. Existe una perenne necesidad para procedimientos mejorados para fabricar poliamidas directamente a partir de monómeros.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la invención es un procedimiento para producir una poliamida a partir de monómero de ácido dicarboxílico y monómero de diamina. Una modalidad del procedimiento incluye los pasos de: (a) mezclar monómero de ácido dicarboxílico fundido y monómero de diamina fundido en cantidades equimolares, produciendo por lo tanto una mezcla de reacción fundida; (b) hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado siendo entre 0.01 minutos y 30 minutos, formando por lo tanto una primera corriente de producto que comprende poliamida y agua de polimerización; y (c) hacer fluir la primera corriente de producto a través de al menos un recipiente ventilado, con lo cual el agua de la polimerización se remueve, formando por lo tanto una segunda corriente de producto que comprende poliamida. En otra modalidad, el procedimiento incluye los pasos de: (a) mezclar monómero de ácido dicarboxílico y monómero de diamina fundido en cantidades equimolares, produciendo por lo tanto una mezcla de reacción fundida; y (b) hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado a una presión de 0-35.15 kg/cm2, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado siendo de entre 0.01 minutos y aproximadamente 30 minutos, formando por lo tanto una primera corriente de producto que comprende poliamida. En esta modalidad del procedimiento, no se requiere un segundo recipiente, localizado corriente abajo del al menos un recipiente de reacción no ventilado, pero se puede utilizar de manera opcional, para remoción del agua de polimerización, para reacción adicional, o para ambos propósitos. Este procedimiento de la presente invención puede operar de manera continua, y no hay necesidad de añadir agua al ácido dicarboxílico, a la diamina, o a la mezcla de reacción. No se necesita añadir monómero de ácido dicarboxílico o monómero de diamina adicionales después de la mezcla. El ácido dicarboxílico fundido se puede producir mediante los pasos de: remover oxígeno del ácido dicarboxílico seco sometiendo de manera alternativa el ácido dicarboxílico seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a una presión de gas inerte, produciendo por lo tanto ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; y alimentar el ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxigeno molecular reducido a un recipiente fundidor que contiene una cantidad de ácido dicarboxílico fundido, con lo cual el ácido dicarboxílico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido dicarboxílico fundido. El ácido dicarboxílico sólido se puede mover desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante gravedad. Preferiblemente se mueve desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante una combinación de gravedad y presión de gas inerte en el recipiente de presión de remoción de oxígeno. Esta disposición permite que el tiempo de residencia del monómero de ácido dicarboxílico en el recipiente de fundición sea de menos de tres horas. En modalidades preferidas del procedimiento, la temperatura de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 220 y 300°C. Preferiblemente la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0-35.15 kg/cm2, más preferiblemente entre 3.515-15.575 kg/cm2, más preferiblemente entre 8.44-12.65 kg/cm2. El tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado está preferiblemente entre 0.01 minutos y 30 minutos, más preferiblemente entre 0.5-30 minutos, más preferiblemente entre 1-5 minutos. La primera corriente de producto que sale del al menos un recipiente de reacción no ventilado contiene típicamente menos de 40% en peso de monómeros no polimerizados, preferiblemente menos de 10% en peso de monómeros no polimerizados. El tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción ventilado es preferiblemente de 1 minuto a 60 minutos. En una modalidad de la invención, se puede utilizar un sistema de recuperación de diamina reactiva. El al menos un recipiente de reacción ventilado genera una corriente de gas desprendido que comprende vapor de agua y monómero de diamina vaporizado, y el gas se pone en contacto con monómero de ácido dicarboxílico fundido en una columna de recuperación, en la cual al menos una porción del monómero de diamina vaporizado reacciona con el monómero de ácido dicarboxílico para formar poliamida. Una corriente efluyente líquida se genera desde la columna de recuperación que comprende poliamida y monómero de ácido dicarboxílico fundido no reaccionado, y la corriente efluyente líquida se mezcla de manera subsecuente con monómero de diamina fundido.

Una modalidad específica de la invención es un procedimiento continuo para fabricar nylon 6, 6 a partir de ácido adípico y hexametilendiamina (HMD) que comprende: remover oxígeno del ácido adípico seco sometiendo de manera alternativa el ácido seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a una presión de gas inerte, produciendo por lo tanto ácido adípico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; alimentar el ácido adípico sólido que tiene contenido de óxido molecular reducido al recipiente fundidor que contiene una cantidad de ácido adípico fundido, con lo cual el ácido adípico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido adípico fundido; fundir la HMD; mezclar ácido adípico fundido y HMD fundida en cantidades equimolares, creando por lo tanto una mezcla de reacción; hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado siendo de entre 0.01 a 5 minutos, formando por lo tanto una mezcla de reacción parcialmente polimerizada de nylon 6,6; hacer fluir la mezcla de reacción parcialmente polimerizada a través de al menos un recipiente de reacción ventilado, con lo cual la mezcla de reacción parcialmente polimerizada se polimeriza de manera adicional, produciendo nylon 6,6, y en la cual se remueve el agua de polimerización.

En esta modalidad específica, la viscosidad relativa (RV) de la mezcla de reacción parcialmente polimerizada de nylon 6,6 que sale del recipiente de reacción no ventilado es de entre 0 y aproximadamente 3, y la viscosidad relativa del nylon 6,6 que sale del recipiente ventilado es de entre 3 y 15. La viscosidad relativa como se utiliza en la presente es la relación de viscosidad (en centipoises) a 25 °C de 8.4% en peso de solución de poliamida en 90% de ácido fórmico (90% en peso ácido fórmico y 10% en peso agua) a la viscosidad (en centipoises) a 25 °C de 90% de ácido fórmico solo. El procedimiento de poliamidación de la presente invención puede producir su producto final sin necesidad de añadir agua a los reactivos, y sin el paso intermedio de formación de una sal. Además, el procedimiento de la presente invención puede operar de manera continua y con tiempos de residencia mucho más cortos para los reactivos fundidos y polímero fundido en las porciones de alta temperatura del procedimiento. Esto reduce de manera significante el uso de agua, la producción de agua de desperdicio y consumo de energía del procedimiento. Esto también elimina la necesidad de o reduce el tamaño requerido de algún equipo de procesamiento que se encuentra en procedimientos de la técnica anterior, tales como evaporadores que se han utilizado para remover el agua añadida al procedimiento. Además, se evita una exposición térmica excesiva de los reactivos y el producto. El aspecto de la presente invención que se refiere a una columna de recuperación de reactivo para recuperación y reutilización de hexametilendiamina u otro monómero de diamina reduce las emisiones de diamina en corrientes de desperdicio, e incrementa la conversión total de diamina alimentada al producto de poliamida. El aspecto de la presente invención que se refiere a la fundición continua de ácido dicarboxílico, tal como ácido adípico, provee un método práctico y económico para suministrar de manera continua ácido dicarboxílico fundido para utilizarse en un procedimiento de poliamidación o para otros usos. El procedimiento provee ácido fundido de alta calidad sin decoloración u otra degradación térmica. La producción de ácido fundido transparente facilita la producción de poliamida de alta calidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de flujo de procedimiento para un procedimiento de poliamidación de la presente invención. La figura 2 es un diagrama de flujo de procedimiento para un sistema de recuperación de diamina reactiva que se puede utilizar en un procedimiento de poliamidación de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS El procedimiento de la presente invención se puede utilizar para producir una variedad de poliamidas a partir de monómeros de diácido y diamina. El procedimiento es particularmente útil para producir nylon 6,6 a partir de ácido adípico y hexametilendiamina. La figura 1 muestra un diagrama de flujo de procedimiento para una modalidad del procedimiento. Hexametilendiamina fundida (HMD) se provee desde un tanque de almacenamiento 20 de HMD fundida. Existen varias formas adecuadas para proveer la HMD fundida. Una es ubicar el equipo de procedimiento de poliamidación adyacente a una planta en donde se produce HMD, de manera que una corriente de HMD fundida se puede mandar mediante tubo directamente al tanque 20. Otro manera sería proveer una solución de HMD acuosa, evaporar el agua, y fundir la HMD. Se puede aplicar calor de manera opcional en este tanque 20, por ejemplo por medio de una camisa de transferencia de calor alrededor del tanque 20. La temperatura en este tanque es preferiblemente de 70 °C. La HMD fundida se bombea después a través de un sistema 22 de dosificación de HMD que controla de manera precisa la cantidad de HMD que se alimenta al aparato corriente abajo. El ácido adípico, típicamente en forma de cristales secos, se suministra desde un silo 24 de almacenamiento de ácido adípico. El ácido adípico desde el silo fluye a un tanque eliminador 26 de oxígeno volumétrico. En este tanque 26, se remueve el aire. De manera preferible, la remoción del aire en el tanque 26 se logra mediante ciclos al vacío con desplazamiento de nitrógeno en modo de lote. El vacío se puede inducir por medio de una bomba de vacío 28. La frecuencia de ciclos entre vacío y presión de nitrógeno se puede ajustar para lograr el nivel deseado de remoción de oxígeno. Preferiblemente el tanque eliminador 26 de oxígeno volumétrico comprende un recipiente de presión que tiene una porción de fondo que forma una tolva con un diámetro que va disminuyendo hacia su parte baja. Los lados de la porción de tolva del tanque eliminador de oxígeno volumétrico preferiblemente forman un ángulo con la horizontal de al menos 70° con el fin de facilitar el flujo hacia afuera del fondo del tanque. Los cristales de ácido adípico, en gran parte libres de oxígeno molecular, fluyen después (preferiblemente mediante gravedad, con un auxiliar de presión mediante la presión de nitrógeno en el tanque eliminador de oxígeno volumétrico) desde el tanque eliminador 26 de oxígeno volumétrico a un recipiente fundidor 30 de ácido adípico. El recipiente fundidor 30 preferiblemente es un recipiente con camisa agitado de manera continua que opera ligeramente presurizado con nitrógeno a una temperatura ligeramente por arriba del punto de fusión del ácido adípico (es decir por arriba 153 °C). Los cristales de ácido adípico que entran a este recipiente a través de su parte superior se funden rápidamente en la superficie del ácido adípico fundido en el mismo. Por lo tanto el procedimiento puede fundir ácido adípico de manera continua. Preferiblemente el recipiente fundidor tiene una boquilla de entrada cónica en reversa para reducir la resistencia de flujo. También se prefiere que el recipiente fundidor 30 esté fabricado de una aleación de metal que contiene poca o ninguna impureza que afectaría de manera adversa al monómero fundido. Hastolloy C y acero inoxidable 316 son materiales adecuados. Puede ser útil incluir medidas adicionales para remoción adicional de oxígeno desde este recipiente fundidor, para minimizar el potencial de degradación térmica. Una forma de hacer esto es suministrar energía vibratoria al ácido adípico fundido en el recipiente fundidor 30, por ejemplo por medio de un dispositivo ultrasónico. La energía vibratoria puede facilitar el escape de aire atrapado en el ácido fundido, causando que surjan burbujas de aire a la superficie del ácido fundido. El tiempo de residencia del ácido adípico fundido en el recipiente fundidor 30 se minimiza preferiblemente para reducir la exposición térmica de ese reactivo. Preferiblemente el tiempo de residencia es de menos de 3 horas, mas preferiblemente entre 1-2 horas. El ácido adípico fundido sale del fondo del recipiente fundidor 30 y se bombea a un sistema de dosificación de ácido adípico fundido 32 que controla de manera precisa la cantidad de ácido adípico que se alimenta al aparato corriente abajo. La combinación del tanque eliminador de oxígeno volumétrico 26 y el recipiente fundidor 30 de ácido adípico permite la fundición continua de cristales de ácido adípico sin degradación térmica o decoloración. La corriente 34 de HMD fundida desde el sistema 22 de dosificación de HMD y la corriente de ácido adípico fundido 36 desde el sistema 32 de dosificación de ácido adípico se ponen en contacto de manera continua y se combinan en cantidades estequiométricas en una bifurcación en Y 38. Los dos monómeros se ponen en contacto uno con otro conforme pasan desde la bifurcación Y a través del siguiente segmento 40 de entubado y hacia un mezclador no ventilado 42, el cual es preferiblemente un mezclador estático en línea. En una modalidad preferida del procedimiento, la corriente de ácido adípico fundido 36 está a una temperatura de 170°C y la corriente de HMD fundida 34 está a 70°C, y la presión en la bifurcación Y 38 es de aproximadamente 10.545 kg/cm2. El mezclador estático en línea es preferiblemente un mezclador estático Kenics con 24 elementos. Las paredes de la bifurcación Y y el mezclador en línea 42 se mantienen preferiblemente a 268°C. El tiempo de residencia de los monómeros en el mezclador 42 es preferiblemente de entre 1-30 segundos, más preferiblemente de 3 segundos. La masa de reacción que deja el mezclador 42 pasa hacia un tubo no ventilado, permitiendo por ejemplo 10-60 segundos adicionales de tiempo de reacción a 260°C y 10.545 kg/cm2. Aunque el procedimiento de la presente invención puede operar sin la inclusión de agua en los reactivos, no se requiere que los reactivos estén completamente anhidros. Por ejemplo, la corriente de alimentación de HMD podría contener tanto como 5% en peso de agua, y la corriente de ácido adípico podría contener tanto como 2% en peso de agua, y el procedimiento deberá aún funcionar de manera adecuada. Las corrientes de reactivo que tienen tales concentraciones bajas de agua son referidas en la presente como "esencialmente secas".

Alguna reacción de la HMD y ácido adípico ocurre a partir del tiempo en que se ponen en contacto una con otra en la bifurcación Y 38 que continua a través del tiempo que entran al intercambiador de calor 44. La temperatura y tiempo de residencia utilizados en esta porción del procedimiento se pueden seleccionar para provocar la polimerización completa en este punto, o para evitar que ocurra la polimerización completa en este punto. En la última situación, el producto de reacción parcial generado mediante el contacto de los monómeros se refiere en la presente como el "prepolímero". La masa de prepolímero en el tubo corriente abajo del mezclador 42 será convertida típicamente en 60-90% a nylon 6,6. No debe ocurrir obstrucción debido a que las condiciones utilizadas evitan la cristalización de intermediarios de baja fusión. Es importante para operación óptima del procedimiento que el entubado 40 y el mezclador 42 estén sin ventilación, y que la presión en los mismos sea relativamente baja, por ejemplo entre 0-35.15 kg/cm2, más preferiblemente 10.545 kg/cm2. En la modalidad del procedimiento que se muestra en la figura 1 , el prepolímero pasa enseguida a través de un ¡ntercambiador de calor 44 y hacia un reactor de prepolímero ventilado 46. No es crítico que se utilice aquí un intercambiador de calor. Cualquier calor requerido se podría proveer en cambio mediante bobinas de calentamiento internas dentro del reactor 46, o mediante camisa alrededor del reactor. El prepolímero calentado que sale del intercambiador de calor 44 preferiblemente entra al reactor 46 a un punto por abajo de la superficie del material líquido en el mismo. La polimerización adicional puede ocurrir en este reactor 46, el cual es preferiblemente un reactor de tanque agitado de manera continua. La corriente de fondo de reactor 48 de manera opcional se puede dividir en una corriente de reciclaje 50 y una segunda corriente 52 que se enruta para procesamiento adicional. Si se utiliza reciclado, la velocidad de flujo de la corriente de reciclado 50 es preferiblemente al menos 15 veces más grande que la velocidad de flujo de prepolímero fresco alimentado al reactor 46. El reactor 46 opera preferiblemente a 50% lleno de material líquido con el fin de proveer una gran superficie de desacoplamiento de vapor/líquido. Es muy deseable en el procedimiento proveer retromezcla de grupos extremo de polímeros, una generación de interface alta de área de superficie que facilita la desvolitización del material fundido, y altas velocidades de transferencia de calor que pueden incrementar rápidamente la temperatura del material fundido. Estas ventajas se pueden lograr, por ejemplo, ya sea mediante el uso de un reactor de tanque agitado de manera continua, o mediante el uso de un reactor de flujo de obturación junto con reciclaje de la corriente de producto. La corriente 54 de cabeza del reactor 46 es vapor que incluye vaporización (es decir agua vaporizada producida mediante la reacción de policondensación) y típicamente alguna HMD. La (corriente) de cabeza 54 pasa hacia una columna 56 de recuperación de HMD, en la cual también se alimenta agua 58. La corriente de material condensado 60, que contiene alguna HMD y agua, se recicla al reactor 46, mientras que el vapor restante se enfría mediante un ¡ntercambiador de calor 62 y se remueve como parte de una corriente de gas que se desprende 64. En una modalidad del procedimiento, el prepolímero se calienta a 260°C en el intercambiador de calor 44, y el reactor 46 opera a 260°C y 10.545 kg/cm2. Como un ejemplo de velocidades de flujo relativas adecuadas, si el prepolímero fresco se alimenta al reactor 46 a una velocidad de 45.35 kilos/hora, la velocidad de flujo de reciclado del fondo del reactor es preferiblemente de 907.0 kilos/hora. Un reactor 46 operado bajo esas condiciones puede rendir más de 95% de conversión de monómeros a nylon 6,6 con una concentración de 3% de agua después de 20 minutos de tiempo de residencia en el reactor 46. El material parcialmente polimerizado en la corriente 42 que deja el reactor 46 es analizado, por ejemplo mediante un dispositivo 66 casi infrarrojo (NIR). El dispositivo puede determinar, por ejemplo, mediante espectroscopia casi infrarroja, la cantidad relativa de amina y grupos finales de ácido. Las mediciones mediante el dispositivo NIR 66 se pueden utilizar para controlar el sistema 22 de dosificación de HMD y/o el sistema 32 de dosificación de ácido adípico. Aunque el material en este punto del procedimiento está polimerizado, en algunas modalidades del procedimiento el grado de polimerización, y por lo tanto el peso molecular y viscosidad relativa (RV) del polímero, no serán tan altas como se desea para el producto final. Por lo tanto, el material parcialmente polimerizado se puede hacer pasar a través de una caldera instantánea 68 para suministrar calor adicional, y después a un segundo reactor 70. El propósito del segundo reactor 70 es permitir una polimerización adicional y por lo tanto incrementar el peso molecular y RV del producto. El producto de polímero en la corriente de fondo 72 del segundo reactor debe tener el peso molecular deseado para el producto final. Preferiblemente la temperatura en el segundo reactor 70 es de entre 260 y 280°C, y la presión es atmosférica. El vapor de HMD y el vapor generado en el segundo reactor 70 se remueven en una corriente de cabeza 74 que entra a un depurador 76. Una corriente de agua 78 también se alimenta a este depurador, de manera que el vapor se condensará y se puede remover como una corriente de agua residual 80. El vapor restante deja el depurador 76 en una corriente de la cabeza 82 y se vuelve parte de la corriente 64 de gas desprendido. El producto de polímero se puede enviar ya sea a través de un formador de pellas 84 o se puede enrutar a través de una línea de derivación 86. Si corre a través del formador de pellas, las pellas de polímero después se hacen pasar a un secador 88. Un suministro de gas de nitrógeno 90, un soplador de nitrógeno 92, y un calentador de nitrógeno 94 se utilizan para suministrar gas de nitrógeno al recipiente 88, el cual seca las pellas de polímero. Las pellas secas que salen del fondo del secador 88 pasan a través de un enfriador de aspersión de agua 96, un tamizador 98, y se mueven mediante un soplador 100 a un área de almacenamiento de producto 102.

Con referencia nuevamente a la figura 1 , la HMD en el gas desprendido 54 desde el reactor 46 se puede remover mediante separación convencional en una columna de charola de tamiz 56. De manera alternativa, la HMD se puede recuperar utilizando una columna de reactivo como se muestra en la figura 2. En esta modalidad alterna, el gas desprendido 54 del reactor 46 se ventila a través de un intercambiador de calor 200 en el cual se super calienta a 260°C y 0.703 kg/cm2. El gas desprendido super calentado 202 se inyecta en la región inferior de una columna de recuperación de HMD reactiva 204. Una corriente de ácido adípico fundido 206 (preferiblemente a 170°C) se alimenta a la región superior de la columna 204, la cual se mantiene preferiblemente a 182°C y 0.56 kg/cm2. El ácido adípico fundido reacciona con la HMD en el gas desprendido, produciendo pequeñas cantidades de sal de nylon, mientras se calienta a 182°C. La corriente efluyente 208 desde la columna 204 se bombea al mezclador estático en línea 42, con la bomba 210 incrementando de manera preferible la presión efluyente a 14.06 kg/cm2. Por supuesto, la corriente 34 de HMD fundida también se alimenta al mezclador 42. El gas desprendido de la parte superior de la columna de recuperación 204 de HMD reactiva se alimenta después a un depurador 210, en donde se depura mediante una corriente de agua 212, resultando en una corriente final de gas desprendido 214 y una corriente de agua de desperdicio 216. La corriente de gas desprendido 218 desde el segundo reactpr 70 también se puede alimentar al depurador 210.

El uso de una columna de recuperación 204 de HMD reactiva como se muestra en la figura 2 puede disminuir el uso total de agua en el procedimiento, mediante la eliminación de reflujo de agua externa al reactor. Las poliamidas producidas mediante este procedimiento, tales como nylon 6,6, tienen un número de usos bien conocidos, tales como formación de fibras para alfombra. La descripción precedente de modalidades específicas de la presente invención no está diseñada para ser una lista completa de cada modalidad posible de la invención. Las personas de habilidad en este campo reconocerán que se pueden hacer modificaciones a las modalidades específicas descritas en la presente que estarían dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, aunque las modalidades detalladas descritas en la presente hacen reaccionar ácido adípico y hexametilendiamina para producir nylon 6,6, se podrían utilizar otros monómeros conocidos para los expertos en este campo para producir otras poliamidas.

Claims (37)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para producir una poliamida a partir de monómero de ácido dicarboxílico y monómero de diamina, que comprende: mezclar monómero de ácido dicarboxílico fundido y monómero de diamina fundido en cantidades equimolares, produciendo por lo tanto una mezcla de reacción fundida; hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0.01 minutos y 30 minutos, formando por lo tanto una corriente de producto que comprende poliamida y agua de polimerización; y hacer fluir la primera corriente de producto a través de al menos un recipiente ventilado, en el cual se remueve el agua de polimerización, formando por lo tanto una segunda corriente de producto que comprende poliamida.

2.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera corriente de producto comprende además monómero de ácido dicarboxílico no polimerizado y monómero de diamina, y en el cual la polimerización adicional ocurre en el al menos un recipiente ventilado.

3.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ácido dicarboxílico fundido y la diamina fundida están esencialmente secos.

4.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque no se añade monómero de ácido dicarboxílico o monómero de diamina adicionales después de la mezcla del ácido dicarboxílico fundido y la diamina fundida.

5.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la temperatura de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 220 y 300°C.

6.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0-35.15 kg/cm2.

7.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 3.515-17.575 kg/cm2. 8.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de

8.44-12.654 kg/cm2.

9.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el tiempo de residencia de la primera corriente de producto en el al menos un recipiente ventilado es de entre 1 minuto y 60 minutos.

10.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque una porción de la segunda corriente de producto se recicla en el al menos un recipiente de reacción ventilado.

11.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el monómero de ácido dicarboxílico es ácido adípico, el monómero de diamina es hexametilendiamina y la poliamida es nylon 6,6.

12.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el monómero de ácido dicarboxílico fundido se produce mediante: remover oxígeno de ácido dicarboxílico seco sometiendo de manera alternativa ácido dicarboxílico esencialmente seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a presión de gas inerte produciendo por lo tanto ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; y alimentar el ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido a un recipiente fundidor que contiene una cantidad de ácido dicarboxílico fundido, en el cual el ácido dicarboxílico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido dicarboxílico fundido.

13.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el ácido dicarboxílico sólido se mueve desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante gravedad.

14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el ácido dicarboxílico sólido se mueve desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante una combinación de gravedad y una presión de gas inerte en el recipiente de presión de remoción de oxigeno.

15.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el tiempo de residencia del monómero de ácido dicarboxílico en el recipiente fundidor es de menos de tres horas.

16.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el al menos un recipiente de reacción no ventilado comprende un mezclador en línea estático.

17.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el mezclador en línea estático es de entre 1-30 segundos.

18.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera corriente de producto que sale del al menos un recipiente de reacción no ventilado contiene menos de 40% en peso de monómeros no polimerizados.

19.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera corriente de producto que sale del al menos un recipiente de reacción no ventilado contiene menos de 10% en peso de monómeros no polimerizados.

20.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el al menos un recipiente de reacción ventilado genera una corriente de gas desprendido que comprende vapor de agua y monómero de diamina vaporizado, en el cual el gas desprendido se pone en contacto con monómero de ácido dicarboxílico fundido en una columna de recuperación, con lo cual al menos una porción del monómero de diamina vaporizado reacciona con el monómero de ácido dicarboxílico para formar poliamida, y en el cual una corriente efluyente líquida se genera desde la columna de recuperación que comprende poliamida y monómero de ácido dicarboxílico fundido no reaccionado, y en el cual la corriente efluyente líquida se mezcla de manera subsecuente con monómero de diamina fundido.

21.- Un procedimiento para producir una poliamida a partir de monómero de ácido dicarboxílico y monómero de diamina que comprende: mezclar monómero de ácido dicarboxílico fundido y monómero de diamina fundido en cantidades equimolares, produciendo por lo tanto una mezcla de reacción fundida; y hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado a una presión de entre 0-35.15 kg/cm2, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0.01 minutos y 30 minutos, formando por lo tanto una primera corriente de producto que comprende poliamida.

22.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el ácido dicarboxílico fundido y la diamina fundida están esencialmente secos.

23.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque no se añade monómero de ácido dicarboxílico o monómero de diamina adicional después de la mezcla del ácido dicarboxílico fundido y la diamina fundida.

24.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque la temperatura de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 220 y 300C°

25.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 3.515-17.57 kg/cm2.

26.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque la presión en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 8.44-12.65 kg/cm2.

27.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el monómero de ácido dicarboxílico es ácido adípico, el monómero de diamina es hexametilendiamina, y la poliamida es nylon 6,6.

28.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el monómero de ácido dicarboxílico fundido se produce mediante: remover oxígeno del ácido dicarboxílico seco sometiendo de manera alterna ácido dicarboxílico esencialmente seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a presión de gas inerte, produciendo por lo tanto ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; y alimentar el ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido a un recipiente fundido que contiene una cantidad de ácido dicarboxílico fundido, con lo cual el ácido dicarboxílico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido dicarboxílico fundido.

29.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque el ácido dicarboxílico sólido se mueve desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante gravedad.

30.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque el ácido dicarboxílico sólido se mueve desde el recipiente de presión de remoción de oxígeno al recipiente fundidor mediante una combinación de gravedad y presión de gas inerte en el recipiente de presión de remoción de oxígeno.

31.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque el tiempo de residencia del monómero de ácido dicarboxílico en el recipiente fundidor es de menos de tres horas.

32.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el al menos un recipiente de reacción no ventilado comprende un mezclador estático en línea.

33.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el mezclador estático en línea es de entre 1-30 segundos.

34.- Un procedimiento para fundición continua de un ácido dicarboxílico, que comprende: remover oxígeno del ácido dicarboxílico seco sometiendo de manera alterna el ácido dicarboxílico seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a presión de gas inerte, produciendo por lo tanto ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; y alimentar el ácido dicarboxílico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido a un recipiente fundidor que contiene una cantidad de ácido dicarboxílico fundido, con lo cual el ácido dicarboxílico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido dicarboxílico fundido.

35.- Un procedimiento continuo para fabricar nylon 6,6 a partir de ácido adípico y hexametilendiamina (HMD) que comprende: remover oxígeno del ácido adípico seco sometiendo de manera alterna el ácido seco en un recipiente de presión de remoción de oxígeno a un vacío y a presión de gas inerte, produciendo por lo tanto ácido adípíco sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido; alimentar el ácido adípico sólido que tiene contenido de oxígeno molecular reducido a un recipiente fundidor que contiene una cantidad de ácido adípico fundido, con lo cual el ácido adípico sólido se funde y se produce una corriente continua de ácido adípico fundido; fundir HMD; mezclar ácido adípico fundido y HMD fundida en cantidades equimolares, creando por lo tanto una mezcla de reacción; hacer fluir la mezcla de reacción a través de al menos un recipiente de reacción no ventilado, el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el al menos un recipiente de reacción no ventilado es de entre 0.01 a 5 minutos, formando por lo tanto una mezcla de reacción parcialmente polimerizada de nylon 6,6; y hacer fluir la mezcla de reacción parcialmente polimerizada a través de al menos un recipiente de reacción ventilado, con lo cual la mezcla de reacción parcialmente polimerizada se polimeriza de manera adicional, produciendo nylon 6,6 y en la cual el agua de polimerización se remueve.

36.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además por el al menos un recipiente de reacción ventilado genera una corriente de gas desprendido que comprende vapor de agua y HMD vaporizada, y en el cual el gas desprendido se pone en contacto con ácido adípico fundido en una columna de recuperación, en la cual al menos una porción de la HMD vaporizada reacciona con el ácido adípico para formar nylon 6,6, y en el cual una corriente efluyente líquida se genera desde la columna de recuperación que comprende nylon 6,6 y ácido adípico fundido no reaccionado, y en el cual la corriente efluyente líquida se mezcla de manera subsecuente con HMD fundida.

37.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además porque la viscosidad relativa de la mezcla de reacción parcialmente polimerizada de nylon 6,6 que sale del recipiente de reacción no ventilado es de entre 0 y aproximadamente 3, y la viscosidad relativa del nylon 6,6 que sale del recipiente de reacción ventilado es de entre 3 y aproximadamente 15.