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ES2336198T3 - Procedimiento para fabricacion de polimeros secos superabsorbentes. - Google Patents

Procedimiento para fabricacion de polimeros secos superabsorbentes. Download PDF

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ES2336198T3
ES2336198T3 ES02779302T ES02779302T ES2336198T3 ES 2336198 T3 ES2336198 T3 ES 2336198T3 ES 02779302 T ES02779302 T ES 02779302T ES 02779302 T ES02779302 T ES 02779302T ES 2336198 T3 ES2336198 T3 ES 2336198T3
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ES
Spain
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case
dryer
polymerization
continuous
reactor
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ES02779302T
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English (en)
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Sahbi Belkhiria
Pierre Alain Fleury
Ibrahim M. Al-Alim
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List AG
Original Assignee
List AG
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Abstract

Procedimiento continuo para la fabricación de polímeros super-absorbentes (SAPs) deshidratados mediante la realización de una reacción de polímeros, o bien primero de una solución acuosa homogénea de monómeros (polimerización de masa en solución acuosa) o en una mezcla heterogénea reactante de agua en aceite (suspensión inversa de fases o polimerización en emulsión) dentro de un reactor de polimerización (1) continuamente cerrado, para llevar a cabo a continuación el secado del gel polimerizado resultante en un lecho en movimiento continuo dentro de un secador cerrado (2), en cuyo caso se evitan las necesidades de un depósito de maduración estándar intercalado.

Description

Procedimiento para fabricación de polímeros secos superabsorbentes.
El invento se refiere a un procedimiento continuo mejorado para la producción de polímeros super-absorbentes, llamados SAPs de ahora en adelante. Más particularmente, este invento se refiere a un procedimiento específico en el que un reactor cerrado de polimerización continua es combinado con un lecho en continuo movimiento y un secador cerrado, evitando la necesidad de depósitos de maduración estándar intermediarios y permitiendo la condensación y el posterior reciclaje de reactivos, aditivos y/o disolventes residuales.
1. Introducción
Los SAPs son polímeros capaces de absorber entre diez y varios cientos de veces su propio peso en líquido. Algunos ejemplos de líquidos que podrían ser absorbidos son el agua, la orina, la sangre, las soluciones acuosas de sales, los fertilizantes, los pesticidas, o las tintas.
Los SAPs son utilizados en diversas aplicaciones que incluyen artículos del cuidado personal (pañales, servilletas, etc.), agricultura, horticultura, transporte de productos perecederos, lucha contra incendios, cables de comunicación, o transporte de fármacos.
Polimerización
La reacción de polimerización con el fin de producir SAPs puede ser llevada a cabo en una fase acuosa e inicialmente homogénea (polimerización de soluciones no digeribles) o bien en una mezcla de agua-con-aceite y por lo consiguiente en una fase heterógena (polimerización de emulsión reversa o de suspensión reversa). En el último caso, habitualmente, se hace necesaria la presencia de al menos un surfactante y/u otro estabilizador de emulsión/
emulsiones.
1.
Polimerización de solución acuosa no digerible: Se prepara inicialmente una mezcla de reactivos acuosos y homogéneos. Generalmente, el agua es el único disolvente presente en la mezcla con una concentración de 15% y 90%. Pero la reacción también podría llevarse a cabo en presencia de al menos un disolvente aditivo. En cuanto la polimerización arranca la mezcla reactiva es más y más viscosa y se forma progresivamente un SAP gelatinoso.
2.
Suspensión de fase reversa o polimerizaciones de emulsión (a continuación, y por comodidad, llamada polimerización de suspensión): En estos casos, hay dos fases presentes en la mezcla de reactivos: Una fase orgánica continua y una fase acuosa discontinua (gotas), dentro de las cuales están disueltos los (co-)monómeros así como otros reactivos y aditivos. Generalmente, al menos un agente de suspensión como un surfactante es usado habitualmente con el fin de estabilizar la mezcla heterogénea. Comparado con la polimerización de solución la polimerización de suspensión conduce hacia promedios de reacciones menos viscosas y a una mejor transferencia del calor.
\vskip1.000000\baselineskip
En el caso de las dos rutas anteriormente mencionadas, la polimerización se lleva a cabo generalmente bajo condiciones parcialmente de vacío y/o frecuentemente bajo condiciones inertes, como por ejemplo en presencia de gas inerte.
Diversos tipos de reactivos y materiales pueden ser utilizados para obtener SAPs:
\bullet
Los SAPs son producidos generalmente mediante (co-)polimerización de al menos un monómero insaturado de monoetileno soluble en agua, y/o al menos un monómero insaturado de monoetileno insoluble en agua, que puede ser total o parcialmente transformado hacia un monómero soluble en agua mediante modificaciones químicas, en presencia de al menos un agente reticulante, iniciador, y, habitualmente, otros aditivos. Estos tipos de SAPs son redes reticuladas o cadenas flexibles de polímeros. El ácido poli(met)acrílico reticulado, y el parcialmente o completamente neutralizado ácido poli(met)acrílico, la poli(met)acrilamida, y los parcialmente o completamente hidrolizados poli(met)acrilamida, polivinilo alcohol o poli(alilaminas) son algunos ejemplos de SAPs eficientes.
\bullet
Otro camino para producir SAPs es permitir la polimerización de al menos un monómero insaturado de monoetileno soluble en agua en presencia de al menos un polímero (WSP) soluble en agua, natural o sintético, tales como polímeros epóxidos, polisacáridos (por ejemplo celulosa, almidón, gomas) polivinilo alcohol y/o sus derivados. En este caso el resultado es o bien un SAP injertado, o bloqueado, o esterificado. En la mezcla de reactivos se puede añadir al menos un agente reticulante, otros aditivos o una combinación de los mismos. Los copolímeros polisacáridos injertados con acrilonitrilo, ácido (met)acrílico y sus sales, (met)acrilamidas y sus hidrolizados son algunos ejemplos de este tipo de SAP.
\bullet
Otra ruta para preparar SAP es la de incluir al menos una modificación en un grupo funcional de polímeros naturales o sintéticos ya disponibles. Una modificación consiste en incluir, en al menos un WSP, una ramificación con uniones cruzadas y/o reacciones de injertos, o bien una combinación de éstos. Otra modificación podría ser la neutralización parcial o completa, o la hidrólisis de polímeros absorbentes ya reticulados.
\vskip1.000000\baselineskip
Post-tratamiento de SAPs
En varios casos el SAP que ya es transformado en gránulos de gel o en granulado seco podría ser también post- tratado (un paso de post-tratamiento). Durante este paso se añade a los SAP granulados uno o más reactivos o aditivos como agua, aditivos que mejoran las características de los SAP, agentes reticulantes de la superficie, iniciadores, o una combinación de los mismos. El post-tratamiento podría ser efectuado en condiciones atmosféricas, de vacío o bajo condiciones inertes, así como en presencia o ausencia de calor. El SAP podría ser post-tratado con calor, en condiciones atmosféricas, de vacío o inertes sin adición de ningún material.
El paso de post-tratamiento permite alcanzar uno o más objetivos para SAPs y/o propiedades de proceso. Uno de los objetivos para post-tratar SAPs es el de incrementar la eficiencia de proceso como el reciclaje de los finos SAP secos o permitiendo la reacción de proceder a una conversión más elevada al mantener el polímero a una temperatura mayor durante más tiempo y/o añadiendo iniciadores adicionales. Otro objetivo para el post-tratamiento es mejorar una o más características del SAP. Algunos ejemplos de estas propiedades para conseguir la mejora son la resistencia del gel, (al aumentar la superficie reticulada), la capacidad de hinchamiento, la tasa de absorción, la estabilidad frente a la orina, las sales y los rayos UV, la tasa de absorción de la humedad en ambientes húmedos, el contenido de monómeros residuales, el contenido de polímeros solubles no-deseados en el SAP, o el grado de finos.
Ejemplos de reactivos y componentes para la producción de SAP Monómeros solubles en agua monoetílicamente insaturados
Cualquier monómero, sus sales, hidrolizados, derivados o una combinación de los mismos que son parcial o totalmente mezclables con agua y que, después de haber sido (co-)polimerizados, producen SAPs o polímeros que pueden ser transformados mediante hidrólisis.
Algunos ejemplos de monómeros monoetilénicamente insaturados solubles en agua utilizados para preparar SAPs incluyen el \alpha,\beta-ácido carboxílico etilénicamente insaturado tal como el ácido (met)acrílico, el ácido maleico, el anhídrido maleico, el ácido fumárico, el ácido crotónico, el ácido citracónico, sus ésteres (como por ejemplo (met)acrilatos de metilo, etilo, N-butilo, 2-hidroxietilo) sus alquil-amidas N-sustituidas (como por ejemplo la (met)acrilamida, N-metilacrilamida, N-ter-butil acrilamida, N, N-dimetilacrilamida), o sus metales alcalinos y/o sales de amonio (como por ejemplo (met)acrilato de sodio, (met)acrilato de potasio, (met)acrilato de amonio).
Otros ejemplos de monómeros solubles en agua monoetilénicamente insaturados utilizados para preparar SAPs incluyen monómeros que portan un grupo nitrilo (como por ejemplo (met)acrilonitrilo), un grupo sulfo (ácido sulfónico de vinilo), ésteres obtenidos mediante la reacción de óxidos orgánicos (óxido de etileno, óxido de propileno) o ácidos carboxilados y sus derivados.
Otros ejemplos de monómeros solubles en agua monoetilénicamente insaturados y utilizados para preparar SAPs incluyen la (met)acroleína, el acetato de vinilo, el propionato de vinilo, la N-vinil-pirrolidona, N-vinil-formamidina, el N-vinil-caprolactamo y sus derivados.
También puede ser utilizada una combinación de dos o más de los monómeros solubles en agua monoetilénicamente insaturados anteriormente mencionados.
Agentes reticulantes
Cualquier tipo de agente orgánico reticulante, agente inorgánico reticulante o una combinación de los mismos que ya están en uso para la preparación de los SAPs.
Agentes reticulantes orgánicos: moléculas que poseen dos ó más vínculos dobles polimerizables por cada unidad molecular. Esto incluye el dietileno, trietileno, propileno y glicol de neopentilo; butano-1,4-diol, pentano-1, 5-diol; hexano-1, 6-diol; N,N'-metileno-bis (met)acrilamida: di(met)acrilato de glicol de etileno; isocianurato trialilo; tetra(met)acrilato de pentaeritritol; trimetilol propano y pentaeritritol; y triacrilatos de trimetacrilatos de trimetilol propano y pentaeritritol.
Agentes reticulantes no vinilo tales como glicerol, polietilenglicoles, etilenglicol diglicidil éter y una combinación de los mismos también podrían ser utilizados. Su combinación con agentes reticulantes de vinilo también es posible.
Agentes reticulantes inorgánicos: algunos ejemplos de estos agentes son las soluciones de cationes metálicos polivalentes, tales como las soluciones de aluminio, silicona, titanio, y hierro.
Uno o más de estos agentes reticulantes inorgánicos puede ser utilizado en combinación con uno o más agentes reticulantes orgánicos.
Polímeros solubles de agua empleados para la producción de SAPs
Cualquier polímero natural o sintético o una combinación de los mismos que es soluble en agua o será parcial o totalmente soluble en agua después de haber sido neutralizada, sometida a hidrólisis, y/o a otras modificaciones de sus grupos funcionales, y que puede ser transformada en SAPs mediante reticulación, injertos, mezcla, composición, o una combinación de todo ello. Algunos ejemplos de estos polímeros son el ácido poli(met)acrílico, el poli(met)acrilato, la poli (met) acrilamida, los polisacáridos (como por ejemplo celulosa, almidón, gomas, alignatos), los polímeros epóxicos, el poli(met)acrilonitrilo, o el polivinil alcohol.
Iniciadores: Cualquier tipo de iniciador o una combinación de iniciadores, preferiblemente iniciadores termales o de tipo redox.
Aditivos: Cualquier aditivo o combinación de aditivos que pueden mejorar las propiedades de los SAPs, su composición, y/o la eficiencia del proceso.
Surfactantes: Cualquier surfactante o combinación de surfactantes que ya se está utilizando en polimerización por suspensión o emulsión para la producción de SAPs.
II. Producción de SAPs (Reacción y secado)
Un método para la producción continua de SAPs tal y como ha sido descrito en la parte I, en cuyo caso este método comprende la producción continua de partículas de gel de flujo libre hidratadas (suspendidas, respectivamente) con un determinado tamaño de partícula, la mezcla final con uno o más aditivos para su post-tratamiento y/o la mejora de sus características de flujo libre, y el secado continuo de estas partículas de gel de flujo libre hidratadas (suspendidas, respectivamente), en el cual dicho secador está caracterizado por presentar un lecho de producción en movimiento. En un ejemplo de ejecución especialmente preferido, el lecho móvil del secador cerrado consiste en un recipiente de agitación que posee al menos un eje de agitación, dicho eje podría ser calentado adicionalmente al recipiente con el fin de incrementar la transferencia del calor y la eficacia del secado. Para la polimerización de la solución no digerible, este método reemplazaría los reactores de cinta transportadora convencionales y los secadores, en cuyo caso el producto permanecería inmóvil sobre una superficie móvil. En lo que se refiere a la maduración del polímero, es decir el momento en el que la reacción alcanza una conversión muy elevada, el polímero será llevado hacia la primera zona del secador cerrado de lecho móvil. Para la polimerización en suspensión el método permite el uso de concentraciones más elevadas de monómeros mientras se controla de forma eficiente los parámetros de reacción y mezcla, conservando una buena calidad de producto. El secador también podría ser utilizado para incorporar al gel producido uno o más (co)monómeros adicionales, aditivos y disolventes o una combinación de los mismos.
En un método preferido de realización la mezcla polimérica caliente entra en el secador, que está a una temperatura y con un grado de vacío mucho más elevado que el reactor de polimerización y los dispositivos intermedios, el polímero es fácilmente irradiado generando una evaporación intensa de disolventes y componentes no reaccionados y, por lo tanto, consiguiendo una eficacia de secado de los SAPs mucha más elevada, donde el destello permite a las partículas de SAP ser más porosas y de este modo tener una tasa incrementada de absorción de líquidos.
Después, las partículas de SAP calientes y secas salientes del secador pueden ser parcialmente enfriadas durante su paso a través del sistema de descarga (DS), por medio de camisas tales como recipientes con esclusa de enfriamiento u otros sistemas.
Producción de SAPs en reactores List
La producción y procesamiento de SAPs de acuerdo con la descripción en el párrafo I puede ser llevada a cabo inmejorablemente y de forma segura dentro de uno de los reactores amasadores continuos y de doble eje de la compañía List AG (por ejemplo ORP-DP, CRP o CKR). Por ejemplo, durante el transcurso de la polimerización, cuando se produce el SAP, aumenta la viscosidad de la mezcla reactiva cuando se forma un gel. Los elementos amasadores entrecruzados consiguen granular esta masa en pequeñas partículas de gel uniformes fluyendo libremente, las cuales serán descargadas con una conversión tan alta como el 90% o incluso más. El ángulo de orientación de los elementos amasadores asegura el transporte axial del polímero pastoso. La forma de los elementos amasadores es un parámetro adicional para ajustar la compresión o corte en medio de las zonas entrecruzadas.
La reacción podría ser llevada a cabo bajo cualquier presión. Así, el reactor de polimerización continua, el secador y cualquier dispositivo que se halle entre ellos pueden funcionar con la misma presión o con diferentes presiones. Preferiblemente, el enfriamiento por evaporación puede ser utilizado para eliminar el calor de la reacción, especialmente en el caso de que se produzca auto-aceleración de la tasa de reacción (efecto de gel o Trommsdorff-Norrish). Dependiendo del grado de vacío presente en el reactor, aproximadamente del 0,5% hasta el 40% ó más del agua y/u otro disolvente será evaporado para eliminar el elevado calor de reacción de los monómeros (por ejemplo: = 70 KJ/mol para los monómeros de acrilatos). La fase condensada puede contener tasas o bajas concentraciones de monómeros y aditivos. Podría contener también surfactantes y/u otros aditivos en el caso de una polimerización de suspensión. El agua evaporada o la mezcla líquida pueden ser condensadas, finalmente separadas y a continuación total (reflujo) o parcialmente recicladas en la mezcla de reacción (refrigeración por evaporación). El/los reactivo/reactivos restante/restantes, los disolventes y aditivos o una combinación de los mismos podría ser parcial o completamente reciclada, todo junto o de forma separada en uno o más lugares del proceso continuo de producción. Alternativamente, también pueden ser retirados completamente con el fin de secar parcialmente los granulados de SAP producidos.
Reactor amasador continuo
Particularmente, el reactor amasador de List es muy adecuado para producir SAPs ya que está diseñado para mejorar la auto-limpieza radial/axial, el transporte axial de polímeros viscosos, y presenta a mayores una buena mezcla durante la reacción. Por lo tanto, el sistema permite evitar el completo relleno/taponado del reactor y de las zonas muertas mientras trabaja de forma continuada. El par de torsión es muy importante para las zonas de compresión, especialmente en lo que respecta a partículas sólidas o de gel. Ya que los geles SAP son muy sensibles al estrés por cortes durante su proceso, este amasador de doble eje fue optimizado con el fin de evitar zonas de compresión entre el tonel y los elementos amasadores, y las zonas entrecruzadas de los elementos amasadores. Bajo estas condiciones no se ha detectado ninguna presencia significativa de geles apretados o destruidos, detectándose por el contrario una óptima y uniforme calidad de los SAPs.
En el reactor de polimerización continua, el secador y cualquier dispositivo entre ellos funcionan en vacío, preferiblemente con diferentes grados de vacío.
En un ejemplo de ejecución muy preferido el grado de vacío dentro del secador es inferior, preferiblemente mucho más inferior que dentro del reactor de polimerización continua y los otros dispositivos entre ellos.
El método inventado comparado con los procesos tradicionales para la producción de SAPs tiene la ventaja de producir menos componentes reactivos restantes y menos basura de gases que requieran ser tratados a posteriori.
Como ejemplo ilustrativo se considera el proceso de polimerización de solución acuosa no digerible para producir SAPs.
Reacción de polimerización
Los reactivos y los catalizadores van a ser alimentados en un reactor amasador 1 de doble eje en el lugar de la flecha A junto con aire, vapor o gas inerte en el lugar de la flecha B.
La polimerización en solución o suspensión de fase reversa (o emulsión), tal y como ha sido descrito en el párrafo I, se lleva a cabo en el reactor amasador 1 de doble eje (por ejemplo en un reactor de LIST ORP-DP, CRP o CKR) en el cual el transporte axial es óptimo y se pueden formar partículas hidratadas de gel de libre flujo.
Si fuera necesario, el tamaño de las partículas de gel puede ser ajustado al final del reactor amasador 1 de doble eje y después de los elementos de descarga 3 con dobles tornillos 4 mediante elementos de cuchilla ajustables 5. El corte del gel debería ser realizado en este estado mojado (en un ambiente con un alto índice de vapor) con el fin de mantener las partículas de gel en libre flujo. El tipo del sistema de corte es el de cualquier tipo de sistemas de corte disponibles comercialmente, preferiblemente el sistema de corte de Urshell. También es posible mezclar las partículas hidratadas de gel del tamaño deseado con al menos un aditivo, mejorando el flujo libre y finalmente también otras propiedades, en un tornillo de mezcla o dentro de un tubo mezclador rotativo 6, el cual posee una sección final con agujeros que permite el reciclaje de los aditivos antes de entrar en el secador 2. El tamaño de las partículas en este estado del proceso continuo es muy importante debido a la eficacia del secado, el cual es mejorado mientras se procesan las partículas finas (control de difusión). Por ejemplo, las partículas de SAPs con un diámetro de 1 cm pueden ser secadas durante 60 minutos o algo menos con una temperatura de 180ºC y 30 mbar de presión.
El aire, el vapor o el gas inerte pueden ser removidos de los medios de descarga 3 después de las cuchillas.
Otra posibilidad consiste en la descarga lateral de partículas de gel de flujo libre. En este caso, se instala una presa para regular el nivel de llenado dentro del reactor. Esta opción elimina la necesidad de los dobles tornillos de descarga.
El sistema de corte de gel podría ser utilizado para incorporar a la mezcla reactiva uno o más (co)monómeros adicionales, aditivos y disolventes o una combinación de los mismos fuera del reactor de polimerización.
Secado
Las partículas de SAP salientes del reactor amasador 1 de doble eje ya son partículas de flujo libre debido a la humedad, y en su caso debido a la presencia de otros componentes o a una combinación de los mismos, actuando como lubricantes en la superficie de las partículas.
Intentar secar estas partículas de gel hidratadas de forma directa en un secador 2 de lecho en movimiento continuo (por ejemplo, un secador rotatorio, un secador de tambor, o un secador "Discotherm") origina la compactación de las partículas hidratadas de gel debido a la retirada del lubricante. Los dos, tanto el reactor de polimerización continua cerrado y/o el secador pueden ser utilizados para incorporar al gel producido los finos SAPs reciclados secos que salen del sistema de descarga (DS) continua y el tamiz.
No obstante, la mezcla indicada mediante la flecha C con uno o más aditivos adecuados o una combinación de los mismos con el flujo de partículas de gel hidratadas que salen del reactor amasador de doble eje dentro de un tubo del mezclador rotatorio 6, evita el comportamiento pegajoso de las partículas de gel hidratadas entre sí mientras están separadas de la película líquida superficial. Estos aditivos actúan como agentes de flujo libre dentro del secador continuo 2 en donde el lecho de producción se mueve. Los aditivos pueden estar en forma de polvo o en forma de líquidos, encontrándose preferiblemente en forma de polvo. Algunos ejemplos de aditivos adecuados o una combinación de los mismos son la caolina, el flúor, el talco, el óxido de titanio, el óxido de aluminio, el sílice o los finos secos de SAPs D, los cuales pueden ser reciclados al final del proceso y pueden ser molidos antes de ser mezclados como un agente de flujo libre. No obstante, cualquier material o una combinación de materiales que son usados en post-tratamientos de SAPs, tales como los descritos en el párrafo I, también pueden ser utilizados como agentes de flujo libre mientras mejoran las propiedades del polímero, es decir la mejoría de la resistencia del gel, de la tasa de absorción, monómeros residuales reducidos, polvo. Para los SAPs utilizados en la agricultura y en aplicaciones de plantación, fertilizantes líquidos y en polvo, pesticidas o una combinación de todo ello, es preferible su uso en forma de polvo que podría ser mezclado con las partículas de gel hidratado y utilizados como agentes de flujo libre durante el secado.
Después del secador 2 los SAPs secos serán transferidos hacia un tamiz aquí no representado.
El proceso de mezcla pre-secado en proceso puede ser llevado a cabo bajo presión atmosférica o en presencia de gas inerte y/o vacío. Se prefiere la presencia de vacío. También para el ajuste el proceso podría operar bajo condiciones de vacío utilizando LIST o algún otro sistema periférico comercial.
El nuevo método de secado es innovador en comparación con el sistema habitual de un secador de conexión de paso continuo. Únicamente basándose en el secador, el impacto financiero implica una considerable reducción de la inversión para el secado en cuanto se compara un secador de lecho en movimiento frente a un secador de paso continuo en movimiento, donde los productos permanecen inmóviles encima de una superficie móvil. Además, al utilizar el secador de lecho en movimiento 2, particularmente los secadores de List, se puede evitar la utilización de depósitos de maduración.
El proceso de secado puede ser llevado a cabo de forma independiente o en combinación (Fig. 1) con un reactor amasador de doble eje (por ejemplo, el reactor de List ORP-PP, CRP o CKR), preferiblemente en combinación con el reactor amasador.
Cada uno de los reactores 1 y el secador 2 puede ser equipado con un sistema de condensación. La descarga 3 incluye un doble tornillo 4 de descarga y un sistema de cuchillas ajustables 5, y es insertado entre el reactor amasador 1 de doble eje y el secador 2. Si fuera necesario también podría ser insertada una cámara de bloqueo por presión 7 entre el reactor y el secador. La cámara de bloqueo por presión 7 es particularmente importante cuando el reactor 1 y el secador 2 funcionan con presiones independientes. Puede ser utilizada cualquier cámara comercial de bloqueo por presión. El sistema de List y el sistema de válvula rotatoria o un sistema de pistón bloqueado son particularmente adecuados como cámaras de bloqueo por presión. La cámara de bloqueo por presión también puede ser utilizada para incorporar a la mezcla reactiva uno o más (co-)monómeros adicionales, aditivos y/o disolventes o una combinación de los mismos, por fuera del reactor de polimerización.
Una cámara de bloqueo por presión o un sistema de corte de gel o una combinación de los mismos, podría ser insertada entre el reactor de polimerización continua y el secador.
El proceso descrito anteriormente consistente en utilizar el reactor 1 o el secador 2 o una combinación de los mismos presenta las ventajas de ser más eficiente económica y medioambientalmente y ofrece una calidad mejorada de producto, ya que tiene los beneficios de ser más compacto (menor ocupación espacial), de controlar mejor los parámetros de la reacción y del secado, de evitar el uso de depósitos de maduración, y da la posibilidad de condensar los disolventes evaporados, y/o componentes que no han reaccionado, para reciclarlos a continuación con mayores tasas de reciclaje, lo que permite generar menos residuos y basuras de gases que tienen que ser tratados.

Claims (20)

1. Procedimiento continuo para la fabricación de polímeros super-absorbentes (SAPs) deshidratados mediante la realización de una reacción de polímeros, o bien primero de una solución acuosa homogénea de monómeros (polimerización de masa en solución acuosa) o en una mezcla heterogénea reactante de agua en aceite (suspensión inversa de fases o polimerización en emulsión) dentro de un reactor de polimerización (1) continuamente cerrado, para llevar a cabo a continuación el secado del gel polimerizado resultante en un lecho en movimiento continuo dentro de un secador cerrado (2), en cuyo caso se evitan las necesidades de un depósito de maduración estándar intercalado.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, en cuyo caso el secador cerrado (2) con lecho en movimiento consiste de un depósito agitado, el cual presenta al menos un eje de agitación, en cuyo caso un eje (ejes) de este tipo será calentado adicionalmente al recipiente, para aumentar la transferencia de calor y la eficacia del secador.
3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2, en cuyo caso el proceso de secado del polímero se realiza en vacío o en presencia de aire caliente, gas inerte, vapor o una combinación de los mismos, preferiblemente en vacío.
4. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 ó 2, en cuyo caso se realiza la maduración del polímero, esto significa que la reacción alcanza una transformación muy elevada, en la primera zona del lecho móvil del secador (2) cerrado.
5. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, en cuyo caso un efecto de mezcla podría ser utilizado o en un reactor de polimerización (1) continuo cerrado o en el secador (2) o en ambos, con el fin de incorporar en el gel fabricado uno o varios (co-)monómeros adicionales, aditivos (C) y disolventes o una combinación de ello.
6. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, en cuyo caso el efecto de mezcla podría ser utilizado en un reactor de polimerización (1) continua cerrado o en el secador (2) o en ambos, con el fin de incorporar al gel fabricado las piezas finas de SAP recicladas y secas, las cuales salen del sistema de descarga (DS) continua y del tamiz de filtro.
7. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, en cuyo caso el reactor de polimerización (1) continua o el secador (2) o ambos podrían ser equipados con sistemas de condensación y reciclaje de uno o varios reactivos restantes, de uno o varios disolventes y de aditivos o de una combinación de los mismos.
8. Procedimiento conforme a la reivindicación 7, en cuyo caso los sistemas de condensación y reciclaje del reactor de polimerización (1) continua y del secador (2) podrían ser utilizados de una manera independiente o de forma combinada entre sí.
9. Procedimiento conforme a la reivindicación 7, en cuyo caso el/los reactivo/reactivos restante/restantes, los disolventes y aditivos o una combinación de los mismos podrían ser completamente reciclados, juntos o por separado en un lugar o en varios lugares del procedimiento de producción continua conforme a la reivindicación 1.
10. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, en cuyo caso una cámara con cierre de presión (7) o un sistema de corte de gel (5) o una combinación de los mismos podría ser insertada entre el reactor de polimerización (1) continua y el secador (2).
11. Procedimiento conforme a la reivindicación 10, en cuyo caso la forma de la cámara de bloqueo por presión es de cualquiera de los tipos de cámaras habituales de bloqueo por presión existentes en el mercado, preferiblemente con un sistema de válvula giratoria o un sistema con pistón de bloqueo.
12. Procedimiento conforme a la reivindicación 10, en cuyo caso se podría utilizar la cámara de bloqueo por presión, con el fin de incorporar a la mezcla reactiva, la cual sale del reactor de polimerización, uno o varios
(co-)monómeros adicionales, aditivos, y/o disolventes o una combinación de los mismos.
13. Procedimiento conforme a la reivindicación 10, en cuyo caso el tipo del sistema de corte de gel es de cualquiera de los tipos de sistemas de corte de gel disponibles en el mercado, preferiblemente en sistema de corte de "Urshell".
14. Procedimiento conforme a la reivindicación 10, en cuyo caso se podría utilizar el sistema de corte de gel con el fin de incorporar a la mezcla reactiva, la cual sale del reactor de polimerización, uno o varios (co-)monómeros adicionales, aditivos, y/o disolventes o una combinación de los mismos.
15. Procedimiento conforme a la reivindicación 14, en cuyo caso partículas de gel hidratadas del tamaño deseado podrían ser mezcladas continuadamente con al menos un aditivo, el cual mejora la viscosidad y en su caso otras características dentro de un mezclador sinfín o un tubo de mezcla (6) rotatoria, la cual presenta una parte final con taladros que permiten al/a los aditivo/aditivos poder ser reciclado/reciclados antes de que lleguen al secador (2).
16. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 1 y 10, en cuyo caso el reactor de polimerización (1) continua, el secador (2) y cualquier dispositivo que se halle entre ellos puede funcionar con la misma presión o con presiones diferentes.
17. Procedimiento conforme a la reivindicación 16, en cuyo caso el reactor de polimerización (1) continua, el secador (2) y cualquier dispositivo que se halle entre ellos puede funcionar bajo las condiciones de vacío, preferiblemente con diferentes grados de vacío.
18. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 17 y 10, en cuyo caso el grado de vacío dentro del secador (2) es menor, preferiblemente mucho menor que dentro del reactor de polimerización (1) continua y los otros dispositivos que hay entre ellos.
19. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 18 y 10, en cuyo caso, en cuanto la mezcla caliente de polímeros llega al secador (2), el cual está a una temperatura y un grado de vacío mucho mayor que el reactor de polimerización (1) continua y los dispositivos colocados entre ellos, se destensa ligeramente el polímero, lo que resulta en una evaporación intensa del/de disolvente/disolventes e ingredientes que no han reaccionado y de este modo una mayor efectividad de secado del SAP, en cuyo caso la relajación permite a las partículas SAP ser más porosas y ofrecer así una tasa incrementada de absorción de líquidos.
20. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 2 y 6, en cuyo caso las partículas SAP calientes y secas que salen del secador (2) pueden ser parcialmente enfriadas durante su paso por el sistema de descarga de doble camisa (DS), como por ejemplo contenedores de cierre de refrigeración u otros sistemas.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1750769B1 (en) * 2004-05-20 2013-01-23 Mentor Worldwide LLC Methods for making injectable polymer hydrogels
DE502005007757D1 (de) 2004-09-28 2009-09-03 Basf Se Mischkneter sowie verfahren zur herstellung von poly(meth)acrylaten unter verwendung des mischkneters
EP2166025B1 (de) * 2004-09-28 2013-09-04 Basf Se Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von vernetzten feinteiligen gelförmigen Polymerisaten
DE102005031114A1 (de) 2005-07-04 2007-01-18 Basf Ag Verwendung einer Vorrichtung zur Zugabe mindestens eines Zusatzstoffes in einen Reaktorinnenraum
CN101896505A (zh) * 2007-12-17 2010-11-24 巴斯夫欧洲公司 生产吸水性聚合物颗粒的方法
EP2252334B1 (en) * 2008-03-05 2013-07-03 Basf Se Process for producing superabsorbents
TWI500663B (zh) * 2008-10-07 2015-09-21 Evonik Degussa Gmbh 用於製造超吸性聚合物的連續方法
US8420758B2 (en) * 2010-03-11 2013-04-16 Itaconix Corporation Regulated and continuous polymerization of polycarboxylic acid polymers
KR101126678B1 (ko) * 2010-06-22 2012-03-29 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법
US9334337B2 (en) 2014-01-24 2016-05-10 Baker Hughes Incorporated Enhanced water swellable compositions
KR20160084671A (ko) * 2015-01-06 2016-07-14 한화케미칼 주식회사 고흡수성 수지 제조 방법
EP3250614A1 (en) * 2015-01-30 2017-12-06 Basf Se Reverse-phase polymerisation process incorporating a microfluidic device
CN104729264B (zh) * 2015-03-27 2017-04-12 北京宝莲纳新材料技术有限公司 多级热风干燥系统
CN110786456A (zh) * 2019-09-29 2020-02-14 安徽粮悦大吃兄食品科技有限公司 一种速食锅巴的生产工艺

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1193635A (en) * 1966-07-06 1970-06-03 Edward Arthur Gill Improvements in or relating to the Manufacture of Water-Soluble Synthetic Polymers
US3634944A (en) * 1970-06-01 1972-01-18 American Cyanamid Co Drying of sticky thermosensitive hydrous gels
US4138539A (en) * 1975-06-19 1979-02-06 American Cyanamid Company Process for water-soluble synthetic polymer in powder form
US5668252A (en) * 1995-09-11 1997-09-16 Nippon Shokubai Co., Ltd. Drying process of viscous solution containing (meth)acrylic acid-based polymer
US5891254A (en) * 1997-06-13 1999-04-06 Cytec Technology Corporation Method for purifying sugar solutions using polyacrylamides
KR20020029129A (ko) * 2000-07-28 2002-04-17 오쿠무라 고조 흡수성 재료 및 이를 사용한 흡수성 물품

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