ES2334950T3 - Procedimiento para la preparacion continua de poliesteres de alto peso molecular por esterificacion de acidos dicarboxilicos y/o transesterificacion de acidos dicarboxilicos con dioles y/o sus mezclas y dispositivo para ello. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion continua de poliesteres de alto peso molecular por esterificacion de acidos dicarboxilicos y/o transesterificacion de acidos dicarboxilicos con dioles y/o sus mezclas y dispositivo para ello. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo para la preparación continua de poliésteres de alto peso molecular por esterificación de ácidos dicarboxílicos y/o transesterificación de ésteres de ácidos dicarboxílicos con dioles y/o sus mezclas en presencia de catalizadores, que comprende al menos una torre de reacción para la preparación de un prepolímero y un reactor de polimerización que constituye un reactor final, caracterizado porque la torre de reacción (35) está construida como sigue: - en el tercio inferior, la torre de reacción está configurada en forma de un hidrociclón (40), con un intercambiador de calor (36) colgado de él, y presenta un conducto de alimentación para la pasta, la suspensión y/o la mezcla de materias primas líquidas, así como un mezclador de reacción estático situado debajo del intercambiador de calor, - el hidrociclón (40) está conectado con la parte superior de la torre de reacción (35) a través de un conducto a presión (37), - la parte superior de la torre de reacción (35) está configurada en el tercio superior en forma de una cascada de corriente descendente (42), - la cascada (42) está unida, a través de un conducto, con la parte central de la torre de reacción, que está configurada en forma de una zona de película descendente (43) de una o varias etapas con reducción de presión previa y en la que las zonas de película descendente (43) comprenden tubos de película descendente (48) que presentan un relleno formado por una empaquetadura estructurada, cuerpos llenadores, metal desplegado y/o espirales conductoras, porque el reactor final (25) presenta un rotor que gira en una carcasa de reactor (1) con una entrada y una salida (31, 32) y que está alojado en horizontal mediante un dispositivo de cojinete (4) por disposición de falsos árboles que sobresalen de las paredes frontales de la carcasa de reactor 1, y porque en el rotor están dispuestos elementos anulares formadores de película (8) y entre los elementos anulares formadores de película (8) están dispuestos desprendedores en las superficies interiores de la carcasa de reactor y el rotor cilíndrico presenta un segmento al menos parcialmente calentado.
Description
Procedimiento para la preparación continua de
poliésteres de alto peso molecular por esterificación de ácidos
dicarboxílicos y/o transesterificación de ácidos dicarboxílicos con
dioles y/o sus mezclas y dispositivo para ello.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la preparación continua de poliésteres de alto
peso molecular por esterificación de ácidos dicarboxílicos y/o
transesterificación de ácidos dicarboxílicos con dioles y/o sus
mezclas en presencia de catalizadores, de acuerdo con la parte
caracterizadora de la reivindicación 22. En relación con los
poliésteres, la invención comprende, por ejemplo,
poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato
de butileno) (PBT), poli(tereftalato de naftaleno) (PEN),
poli(tereftalato de trimetileno) (PTT) y/o poliésteres de
otros ácidos dicarboxílicos y dioles, incluidos sus copolímeros. La
invención se refiere asimismo a un dispositivo para la preparación
continua de poliésteres de alto peso molecular, que comprende al
menos una torre de reacción y al menos un reactor final con las
características de la reivindicación 1.
Por el documento WO 03/042278 A1 se conoce ya un
procedimiento genérico y un dispositivo para la preparación de los
poliésteres correspondientes.
En este procedimiento conocido se genera, en una
primera etapa, un prepolímero de baja carga térmica mediante una
torre de reacción, presentando este precondensado entre 10 y, como
máximo, 40 unidades de repetición (DP). En el procedimiento
conocido la condensación posterior se realiza en fase líquida, esto
es, en fase fundida, usándose reactores especiales como los que se
describen, por ejemplo, en el documento DE 4447422 C2. En el caso
de este reactor, que también se denomina reactor final, se trata de
un tanque de agitación horizontal equipado con un agitador cuya
velocidad de formación de superficie extremadamente elevada produce
una rápida difusión del componente de reacción líquido,
mayoritariamente de los glicoles y los productos secundarios
volátiles. Usando reactores de este tipo para la condensación
posterior se puede generar con el procedimiento del estado de la
técnica un polímero que presenta entre 80 y, como máximo, 150
unidades de repetición.
Los polímeros obtenidos con el procedimiento
conocido deben ser especialmente adecuados para la elaboración
directa de granulado para botellas y de preformas, así como de hilos
técnicos, incluido el tejido industrial para neumáticos, en fases
fundidas altamente viscosas por policondensación sin intercalado de
una condensación adicional en fase sólida. Sin embargo, ahora se ha
observado que los polímeros preparados con el procedimiento
conocido siguen siendo insatisfactorios en relación con el peso
molecular, expresado en unidades de repetición (DP), ya que no
siempre es posible usar el polímero preparado directamente para la
elaboración de granulado para botellas y de preformas sin
intercalar una condensación adicional separada y costosa.
Por lo tanto, el objetivo de la presente
invención es proponer, partiendo del procedimiento descrito en el
documento WO 03/042278 A1, una variante en el sentido de que los
poliésteres preparados con el procedimiento presenten un peso
molecular, expresado en unidades de repetición éster (DP),
claramente mayor, de forma que se generen poliésteres de cadena
larga altamente viscosos en un proceso en el que la masa fundida
presente ya las propiedades necesarias para la elaboración
posterior directa de botellas y/o hilos técnicos. Los poliésteres
que se han de preparar también deben estar configurados de tal
manera que los productos secundarios se limiten a una cantidad
mínima. Los productos secundarios, como, por ejemplo, el
acetaldehído (AA), siempre se forman a una velocidad que aumenta
con la temperatura y en función del tiempo de permanencia. Por lo
tanto, el procedimiento que se ha de desarrollar debe garantizar al
mismo tiempo que la masa fundida, una vez desgaseada, se pueda
descargar sin demora del reactor en unos pocos segundos y la
concentración de gases residuales y la nueva formación se reduzcan a
valores
entre 1 y 10 ppm.
entre 1 y 10 ppm.
Otro objetivo de la presente invención es
indicar un dispositivo correspondiente para ello.
El objetivo se alcanza, en cuanto al
dispositivo, mediante las características de la reivindicación 1, y
en cuanto al procedimiento, mediante las características de la
reivindicación 22. Las reivindicaciones secundarias muestran
respectivamente variantes ventajosas.
Según el procedimiento de acuerdo con la
invención se propone, pues, la generación de un prepolímero en la
torre de reacción que presente ya entre más de 40 y, como máximo, 70
unidades de repetición (DP), preferentemente entre 45 y 65, con
especial preferencia entre 50 y 60. Este prepolímero, con el peso
molecular antes definido expresado en unidades de repetición (DP),
se policondensa después en un reactor final para dar un poliéster
con > 150 a 205 DP. En la figura 1 se muestra a modo de ejemplo
la relación entre las unidades de repetición DP, la masa molecular y
la viscosidad.
El prepolímero se caracteriza porque se genera
ya durante la esterificación en la transición al precondensado en
un tiempo de reacción total de 3 horas, preferentemente de, como
máximo, 2,5 horas, mediante una configuración de superficies
activas de las cámaras de reacción presentes en la torre de
reacción, a temperaturas situadas entre 5 y 20ºC por encima del
punto de fusión del precondensado y con una reducción continua de la
presión. Para lograr el objetivo del procedimiento se mejora la
zona pelicular de la torre de reacción de manera que los tubos de
película descendente presenten un relleno formado por una
empaquetadura estructurada, cuerpos llenadores, metal desplegado
y/o espirales conductoras. Éstos sirven para incrementar la
superficie y aumentar ligeramente el tiempo de permanencia del
polímero. Esto permite realizar un tratamiento aún más suave en
cuanto a la solicitación térmica, que se puede reducir entre 5 y
10ºC en comparación con el procedimiento del estado de la técnica,
y al mismo tiempo aumenta la longitud de las cadenas oligoméricas.
La reducción de la presión se efectúa tan selectivamente que el
alargamiento de la cadena del oligómero se ajusta de manera que
siempre se encuentre por debajo de la presión de equilibrio
respecto a la fase vapor, a saber, entre 40 y 0,5 kPa. De este modo
se logra un avance óptimo de la reacción sin la evaporación
prematura de productos de bajo peso molecular, principalmente de
dímeros. Las ventajas relacionadas con el consumo de materias primas
y la seguridad de funcionamiento son obvias. Asimismo resulta
ventajosa la reducción de la formación de productos secundarios,
como, por ejemplo, de dietilenglicol, en esta fase del proceso,
especialmente la formación de grupos éster que en el curso de la
policondensación conducen a la formación de acetaldehído (AA). El
prepolímero preparado con el procedimiento antes descrito se
caracteriza por las siguientes propiedades:
- \sqbullet
- Unidades de repetición éster, > 40 a 70,
- \sqbullet
- contenido en DEG, entre 0,6 y 0,9% en peso,
- \sqbullet
- grupos COOH terminales, entre 20 y 40 mequiv./kg,
- \sqbullet
- grupos OH terminales, entre 60 y 120 mequiv./kg,
- \sqbullet
- grupos éster vinílico, entre 2 y 3 mequiv./kg,
- \sqbullet
- proporción de sustancias de bajo punto de ebullición, < 10 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Especialmente para los hilos técnicos en la
industria de los neumáticos es importante que la cantidad de grupos
CO_{2}H sea reducida, menos de 15 mequiv./kg, y el contenido en
DEG sea bajo, inferior a 1% en peso, debido a una posible
hidrólisis y una pérdida de resistencia de la carcasa condicionada
por ella. Con valores en el prepolímero más altos que los que se
alcanzan con el procedimiento de acuerdo con la invención no se
pueden realizar tales productos acabados mediante procedimientos
convencionales. Lo mismo es válido también para la fabricación de
botellas. También en este caso resultan ventajosos unos contenidos
en grupos carboxilo terminales de aproximadamente 20 mequiv./kg y
contenidos bajos en DEG, para mejorar la estabilidad y las
propiedades de llenado en caliente de las botellas. A ello se añade
el bajo contenido exigido de AA, inferior a 1 ppm, especialmente
para el uso de aguas sin gas y alimentos para bebés. Para tales usos
especiales habitualmente se añaden al polímero, antes de
introducirlo en las máquinas de extrusión, los denominados
depuradores de AA, no deseados por motivos económicos y de
reciclaje. Con el procedimiento de acuerdo con la invención se
pueden alcanzar igualmente valores de AA inferiores a 1 ppm sin
tales barredores mediante un sencillo proceso de
difusión/maleabilización adiabático posterior a la preparación del
granulado. La maleabilización entre 150 y 180ºC se lleva a cabo sin
condensación posterior adicional con una corriente de gas por
difusión de las reducidas proporciones de AA del granulado,
aprovechando la entalpía interna residual y, dado el caso,
suministrando algo de calor al granulado recién generado. Estos
procedimientos se llevan usando con éxito desde hace mucho tiempo
para el secado y el desgaseado de poliésteres. El grado de
cristalización permanece por debajo del 45%. Por eso es esencial,
como se ha expuesto anteriormente, que ya el precondensado presente
el grado de polimerización de > 40 a, como máximo, 70 DP
mencionado en la reivindicación 22, puesto que de lo contrario no se
podrían obtener después de la policondensación productos acabados
con las propiedades deseadas.
Como elemento esencial adicional cabe mencionar
en relación con el procedimiento de acuerdo con la invención la
condensación posterior en fase fundida. De acuerdo con la presente
invención, la condensación posterior se realiza en un reactor
final, siendo esencial que se alimente en el reactor final un
prepolímero como se ha descrito anteriormente. Sólo si se usa un
prepolímero con las propiedades antes descritas es posible cumplir
también los elevados requisitos antes mencionados exigidos para los
productos finales.
El reactor final usado en el procedimiento de
acuerdo con la invención se caracteriza porque el rotor de giro
horizontal presenta al menos un segmento parcialmente calentado. Ha
resultado ventajoso usar un rotor construido de manera que disponga
de un segmento separado calentado dispuesto en la salida y de un
segmento separado no calentado. El segmento calentado está
dimensionado de manera que cubra esencialmente la zona de alta
viscosidad, mientras que el segmento no calentado cubre la de baja
viscosidad. Mediante esta configuración de acuerdo con la invención
del procedimiento se logra que el precondensado alimentado en el
reactor final se pueda condensar en un policondensado con > 150
a, como máximo, 205 DP, preferentemente con > 150 a 200 DP, con
especial preferencia con > 150 a 180 DP. Asimismo se prefiere
que la transición del armazón perforado en forma de cesto al no
perforado esté realizada en forma de cono largo, pues su efecto de
desplazamiento posibilita un modo de conducción casi exento de
residuo de fondo, en el que entre el 70 y el 90% del polímero es
empujado, para la formación de superficies, hacia los anillos
formadores de película y hacia el cesto calentado, por medio de lo
cual los productos finales adquieren las propiedades deseadas.
Una ventaja crucial del procedimiento de acuerdo
con la invención reside en que cuando se cumplen los parámetros de
procedimiento antes descritos en relación con el prepolímero y las
condiciones de policondensación, se obtiene un poliéster que se
puede seguir procesando directamente. Se ha constatado que el
poliéster preparado con el procedimiento de acuerdo con la
invención presenta contenidos en DEG inferiores al 1% en peso y que
el contenido en grupos CO_{2}H terminales se encuentra por debajo
de 15 mequiv./kg. En el procedimiento de acuerdo con la invención
resulta ventajoso asimismo que los policondensados preparados con el
procedimiento antes descrito se mantengan en contacto, a una
temperatura de 270 a 280ºC, con un espacio gaseoso a presión
reducida en la zona de descarga del reactor final. La masa fundida
puede descargarse de la policondensación a través de un conducto
para masa fundida y granularse o hilarse directamente. En el
procedimiento de acuerdo con la invención también es posible
preparar el granulado por desprendimiento por golpes en caliente y
tratarlo posteriormente mediante una cristalización, aprovechando
el calor propio del granulado, y un desgaseado simultáneo o
posterior con un gas secante a una temperatura de 150 a, como
máximo, 180ºC.
En el procedimiento de acuerdo con la invención
son especialmente adecuados como productos de partida en el caso de
los dioles el butanodiol, el etilenglicol, el propanodiol y el
ciclohexanodimetanol, y en el caso de los ácidos dicarboxílicos el
ácido tereftálico, el ácido naftalénico, el ácido adípico y el ácido
isoftálico. En el caso de los ésteres de ácidos dicarboxílicos son
de mencionar como ejemplos el tereftalato de dimetilo (DMT) y el
dicarbonato del ácido naftalénico. Los catalizadores adecuados para
el procedimiento son los metales antimonio, germanio, estaño y/o
titanio o compuestos orgánicos de ellos, que también se pueden usar
en forma de una sustancia de soporte porosa o en forma de
nanopartículas.
La invención se refiere asimismo a un
dispositivo para la preparación continua de poliésteres de alto peso
molecular por esterificación de ácidos dicarboxílicos y/o
transesterificación de ácidos dicarboxílicos con dioles y/o sus
mezclas en presencia de catalizadores, que comprende al menos una
torre de reacción para la preparación de un prepolímero y un
reactor final de configuración especial con las características de
la reivindicación 1.
Por lo tanto, de acuerdo con la invención se
prevé que el rotor cilíndrico propiamente dicho presente un segmento
calentado al menos parcialmente. Por medio de la configuración de
un segmento del rotor cilíndrico calentado al menos parcialmente se
consigue que también se puedan procesar productos poliméricos muy
viscosos sin que se generen los denominados puntos muertos, que
pueden conducir a deposiciones extremadamente viscosas y altamente
cristalinas que mermarían la calidad del producto final.
El calentamiento o enfriamiento del rotor puede
estar configurado de manera que el rotor se caliente en su
totalidad o que el rotor esté dividido en dos segmentos, a saber, un
segmento no calentado y uno calentado dispuesto en la salida. El
segmento calentado está dimensionado de manera que cubra
esencialmente la zona de alta viscosidad, y el segmento no
calentado, de forma que cubra la zona de baja viscosidad.
Dependiendo del polímero, el segmento calentado dispuesto en la
salida puede ocupar entre uno y dos tercios del rotor dispuesto en
horizontal.
En el caso de que esté previsto un rotor
calentado/enfriado en su totalidad, resulta ventajoso establecer,
mediante medidas adecuadas, un gradiente de temperatura
correspondiente que parta de una temperatura baja en la entrada, es
decir, en la zona de baja viscosidad, y llegue hasta una temperatura
más elevada en la zona de alta viscosidad en la salida.
No obstante, el dispositivo reactor
preferentemente está construido de manera que presente un segmento
no calentado y uno calentado dispuesto en la salida. El segmento
calentado se encuentra en la zona de alta viscosidad y puede
comprender, respecto a la extensión horizontal, hasta dos tercios
del reactor horizontal completo.
En el reactor de acuerdo con la invención, el
segmento no calentado está formado preferentemente por un armazón
perforado en forma de cesto, y el segmento calentado, por un armazón
cerrado. El armazón cerrado previsto en la zona de alta viscosidad
preferentemente está provisto además de una calefacción, que puede
estar realizada en forma de camisa doble para aceites portadores de
calor o como calefacción eléctrica por superficies radiantes. La
transición del armazón perforado en forma de cesto al no perforado
se realiza en forma de cono largo que caracteriza la transición del
residuo de fondo de viscosidad media al modo de conducción de alta
viscosidad casi exento de residuo de fondo.
Cuando se elige un portador de calor líquido, el
calentamiento/ enfriamiento del armazón en forma de cesto se lleva
a cabo a través del árbol motor por medio de un paso que dentro del
mismo está envuelto por un aislamiento. Esto evita la transmisión
no deseada de calor al cojinete y a las juntas del órgano agitador.
El órgano motor propiamente dicho se realiza en forma de reductor
flotante con soporte del momento de torsión.
La relación entre el diámetro del armazón
perforado y el diámetro de la cámara de reacción asciende de acuerdo
con la invención a entre 0,5 y 0,6, y la relación entre el armazón
cerrado y la cámara de reacción, a entre 0,65 y 0,75. También
resulta ventajoso que la relación L/D (razón entre longitud L y
razón entre diámetro D) de la cámara de reacción ascienda a entre 1
y 3,5, preferentemente a entre 1,5 y 3,0, con especial preferencia a
entre 2,5 y 3.
Otra característica de la presente invención
reside en que los elementos anulares formadores de película están
configurados en forma de corona tubular, estando extendida entre la
corona tubular y la superficie del rotor una estructura tubular
metálica reticular con diferentes geometrías. Se ha constatado que,
en contra de la experiencia actual, en el caso de un polímero
altamente viscoso la construcción de los anillos formadores de
superficies con perfiles rectangulares y radios con aberturas
redondas o poligonales (por ejemplo hexágono) constituye una
solución no preferida. Más bien se ha observado que las secciones
transversales redondas (tubos) para la construcción portante
favorecen el alojamiento del polímero y la formación de estrías y
películas, proporcionando la construcción tubular aberturas
triangulares y/o rombales en las que se produce el estiraje para la
formación de las películas. Las aberturas pueden estar dispuestas
sobre evolventes tubulares que establecen la conexión con el
armazón en forma de cesto y hacen que siempre se produzca, debido al
movimiento giratorio del cesto, un aumento de la superficie de la
película. Esta disposición también presenta la ventaja de que en
los desprendedores se produce un cizallamiento (corte por presión
progresiva) suave, lo que reduce considerablemente el suministro de
energía.
Además resulta ventajoso que en los anillos
tubulares, al contrario que en los perfiles rectangulares, no se
forman superficies horizontales estacionarias en las que el polímero
pueda permanecer más tiempo, lo que conduciría a un empeoramiento
de la calidad. En las secciones transversales redondas, el polímero
envuelve la sección transversal durante la formación de películas
de tal manera que la gravitación actúe sobre la masa. De este modo
se produce un intercambio continuo de masa y una formación constante
de productos peliculares especialmente finos y estables que
conducen a una evaporación rápida de los reactantes o disolventes
volátiles.
Los elementos tubulares formadores de película
están dispuestos sobre el rotor en perpendicular al eje del
recipiente.
Como es conocido en el estado de la técnica,
está dispuesto entre cada pareja de elementos tubulares formadores
de película un desprendedor. En el dispositivo reactor de acuerdo
con la invención se prefiere, sin embargo, que en la zona del
segmento no calentado, es decir, en la zona del armazón perforado en
forma de cesto, estén previstos desprendedores (estatores), y en la
zona del segmento calentado, es decir, en la zona del armazón
cerrado, los denominados desprendedores transportadores y
desprendedores opuestos. La finalidad de los
desprendedores/desprendedores transportadores y desprendedores
opuestos es la de limitar la masa polimérica extraída del residuo de
fondo mediante la corona tubular a ésta y de evitar al mismo tiempo
la formación de puentes poliméricos cerrados en el espacio
intermedio. Por este motivo se prefiere disponer los desprendedores
de forma tangencial respecto al borde inferior del cesto. Otra
finalidad de los desprendedores/ desprendedores transportadores y
desprendedores opuestos consiste en que los cordones que se forman
sobre el armazón cerrado atraviesen la corona tubular y sustituyan
en capa fina los cordones de polímero que resbalan de la pared lisa
del armazón en forma de cesto, recogiéndose la masa en el residuo de
fondo.
Los desprendedores transportadores dispuestos
entre cada pareja de elementos formadores de película y los
desprendedores dispuestos en el lado opuesto del armazón se encargan
al mismo tiempo de que los cordones y la masa polimérica que se
acumulan en el espacio entre dos coronas tubulares sean empujados a
través del disco más próximo en el sentido de flujo, efectuándose
de este modo una autolimpieza de los anillos tubulares en los puntos
de conexión con el armazón y al mismo tiempo una recarga de los
mismos.
Los desprendedores están realizados en forma de
secciones transversales triangulares, presentando un lado una
inclinación diferente respecto a la horizontal. De este modo se
genera el efecto transportador.
Otra característica del dispositivo reactor de
acuerdo con la invención consiste en que el armazón en forma de
cesto calentado se conduce a poca distancia hasta la tapa final del
reactor. En la periferia del armazón en forma de cesto se dispone
un elemento desprendedor lamelar circunferencial flexible que evita
el ensuciamiento de la tapa final. El espacio intermedio se puede
lavar con un gas inerte.
En la zona de descarga con preferencia está
dispuesto adicionalmente un dispositivo de desplazamiento en forma
de media luna creciente que garantiza una transición sin espacios
muertos hacia el orificio de aspiración de la bomba y se inclina en
un determinado ángulo siguiendo el residuo de fondo polimérico. Para
el desgaseado final óptimo del polímero están previstos delante del
dispositivo de desplazamiento uno o varios elementos anulares
formadores de película que, junto con los desprendedores de
recirculación, garantizan igualmente el guiado del polímero hacia la
bomba.
En cuanto al dispositivo reactor de acuerdo con
la invención, cabe destacar también que resulta ventajoso realizar
la tubuladura de salida para el polímero de forma rectangular,
estando dispuestos los lados más largos en ángulo recto respecto al
eje del recipiente, de manera que el producto alimentado por los
desprendedores rellena de forma óptima la bomba de engranajes de
descarga. La tubuladura de salida para el polímero preferentemente
es una brida suelta rectangular que en la pared del recipiente forma
una unión con la camisa calentadora de ésta que no está dispuesta
de manera habitual en perpendicular al eje central del recipiente,
sino desplazada paralelamente en la dirección de giro del cesto. De
este modo se sigue garantizando el llenado constante y completo de
la bomba de engranajes.
En el dispositivo reactor de acuerdo con la
invención también resulta ventajosa la disposición del tubo de
vacío de gas (tubuladura de vapor) en una posición longitudinal en
la zona superior del reactor. Ha resultado especialmente
conveniente la disposición del tubo justo delante de la zona de alta
viscosidad, por ejemplo a aproximadamente 60% de la longitud del
reactor. Para evitar turbulencias de la corriente de gas en el punto
de transición hacia el tubo se prefiere reducir la transición a una
razón entre secciones transversales de 2 a 3:1, siendo
especialmente ventajosa una inclinación de la línea central superior
del recipiente de 10º a 30º en la dirección de giro del cesto.
También puede estar previsto un tubo de vapor adicional en el primer
tercio de la carcasa para eliminar ventajosamente la masa principal
del disolvente o del gas residual antes de llegar a la parte de alta
viscosidad del reactor.
El dispositivo de acuerdo con la invención para
la policondensación de poliésteres se caracteriza además, a
diferencia del dispositivo descrito en el documento WO 03/042278 A1,
porque se propone una torre de reacción cuyos tubos de película
descendente presentan un relleno formado por una empaquetadura
estructurada, cuerpos llenadores, metal desplegado y/o espirales
conductoras.
La invención se explica con más detalle a
continuación mediante las figuras 1 a 7, sin limitar con ello el
objeto de la presente invención. Muestran:
La figura 1 la relación entre las unidades de
repetición, la masa molecular y la viscosidad,
la figura 2 un diagrama de flujo del curso del
procedimiento de acuerdo con la invención,
la figura 3 un corte a través de la torre de
reacción,
la figura 4 un corte longitudinal a través del
reactor final,
la figura 5 un corte transversal a través del
reactor final,
la figura 6 la configuración de los elementos
anulares formadores de película del reactor final,
la figura 7 una vista parcial de la construcción
de la tapa final.
La figura 2 muestra un diagrama esquemático del
procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de
los poliésteres. El curso del procedimiento es esencialmente
equivalente al que se ha descrito ya en el estado de la técnica en
el documento WO 03/042278 A1 mencionado al principio. Lo esencial
del procedimiento de acuerdo con la invención es que la torre de
reacción 35 se ha modificado en el sentido de que la zona de
película descendente se ha configurado de una manera determinada y
definida. En la figura 3 siguiente se describe con más detalle la
configuración exacta de la zona de película descendente y el curso
del procedimiento en la torre de reacción. Como segundo elemento
esencial del procedimiento de acuerdo con la invención cabe
mencionar el reactor final 25. El reactor 25 difiere de los
dispositivos conocidos en el estado de la técnica, especialmente
del dispositivo descrito en el documento DE 4447422 C2, en cuanto a
que el reactor final presenta un rotor giratorio que presenta un
segmento al menos parcialmente calentado. En combinación con la
configuración específica descrita con más detalle en las figuras 4
a 7, queda garantizado un modo de conducción esencialmente exento
de residuo de fondo, de manera que finalmente se pueden preparar
policondensados cuyo peso molecular se encuentra entre > 150 DP
y, como máximo, 205 DP. Respecto
a las condiciones que se mantienen en el reactor final se remite a la descripción de las figuras 4 a 7 siguientes.
a las condiciones que se mantienen en el reactor final se remite a la descripción de las figuras 4 a 7 siguientes.
La fig. 3 muestra la estructura esquemática de
la torre de reacción 35. A continuación se describe con más detalle
el curso del procedimiento en la torre de reacción y la torre de
reacción propiamente dicha. En la zona inferior de un
intercambiador de calor con mezclador de reacción 36 preconectado
que cuelga de la torre de reacción 35 se inyecta a presión en la
masa de reacción una suspensión del ácido dicarboxílico con el diol
o el éster de ácido dicarboxílico fundido y el diol, produciéndose,
mediante una realización adecuada de la tubuladura de inyección, un
mezclado óptimo con el producto de reacción en ebullición presente
en la parte inferior. Aquí también se puede alimentar un
catalizador, ventajoso para algunas reacciones del poliéster. El
intercambiador de calor se encarga de calentar la mezcla a la
temperatura de ebullición de la reacción. La mezcla de reacción en
ebullición llega a la reacción posterior a través de un corto
conducto de conexión que desemboca tangencialmente en un
hidrociclón 40. Para la rápida evacuación de los gases de reacción
de la masa de reacción, la mayor parte de estos gases se conduce a
través de un conducto separado, una chimenea para vapor 41, desde el
intercambiador de calor hasta el espacio gaseoso del ciclón.
En el hidrociclón 40 se produce un desgaseado
adicional mientras progresa la reacción. El producto que ha
reaccionado vuelve al intercambiador de calor a través de un corto
conducto de conexión situado en la base del ciclón, de manera que
se genera una circulación natural. La totalidad del gas de reacción
se evacua del espacio de vapor del hidrociclón 40 por encima de la
masa de reacción.
En el caso de productos especialmente sensibles,
como, por ejemplo, en la preparación de PBT, se genera por ciclación
de butanodiol el tetrahidrofurano (THF) no deseado. La formación se
intensifica por la presencia de agua, que se produce, por ejemplo,
en la esterificación.
En este caso ventajosamente se puede introducir
en la zona inferior del ciclón un gas portador insaturado
precalentado o el vapor sobrecalentado desprendido durante el
proceso, lo que acelera la eliminación de, en especial, agua,
metanol, acetaldehído o tetrahidrofurano de la masa de reacción.
Una corriente parcial del producto de reacción
desgaseado se extrae del conducto de conexión inferior y se bombea
mediante un transportador de desplazamiento de volumen generador de
presión hacia un conducto a presión 37 calentado. El conducto a
presión 37 está equipado, a la salida de la bomba, con un conducto
dosificador para el diol, que se mezcla íntimamente con la masa de
reacción mediante elementos mezcladores estáticos. Dependiendo del
producto se puede ajustar una presión de hasta 10 bar mediante una
válvula presurizadora. De forma alternativa, el mezclado y la
presión también se pueden generar mediante una bomba mezcladora
especial.
Por la introducción del diol a presión se inicia
una reacción espontánea con los grupos carboxilo o metoxi, que
transcurre en un plazo de 1 a 5 minutos y concluye tras reducir la
presión atmosférica o subatmosférica. El tiempo de reacción se
ajusta configurando una parte del conducto a presión 37 en forma de
una hélice calentadora en la zona de reacción superior de la torre
de reacción 35. La camisa doble 46 hace que la masa de reacción
enfriada por alivio de presión recupere la temperatura de
reacción.
La masa de reacción con la presión reducida se
conduce ahora a través de una cascada de corriente descendente 42
que se compone de al menos 2, preferentemente de 4 a 5, copas de
reacción en las que penetra el producto céntricamente y sumergido
bajo la superficie. El gas de reacción, en cambio, se conduce por
separado a través de la masa de reacción desde la copa suprayacente
mediante tubos también sumergidos. De ello resulta una presión
diferencial que se manifiesta preferentemente en forma de una
disminución de la presión de una copa a otra y de arriba a
abajo.
El producto de las copas 2 a x resbala en cada
caso por la pared exterior, que actúa de superficie de evaporación
adicional, de cada copa hacia un colector de forma cónica cuyo
orificio de salida se encuentra centrado en el punto más bajo del
cono. En el colector también se encuentran los tubos sumergidos que
conducen el gas de reacción a la copa siguiente. Las copas se
dimensionan preferentemente para un tiempo de permanencia de 5 a 10
min, para lograr el progreso deseado de la reacción. Para controlar
la temperatura de reacción, preferentemente para aumentarla
suavemente a razón de 2 a 10ºC por copa, cada copa está provista de
hélices calentadoras.
En esta disposición, el gas de reacción se
conduce en una corriente paralela al flujo del producto, de modo
que el gas hace burbujas a través de la masa de reacción y, por una
parte, provoca allí un mezclado óptimo y, por otra, no alcanza su
límite de saturación debido a la disminución de la presión y el
aumento simultáneo de la temperatura, conservando así su capacidad
de absorción de gas de reacción que se forma de nuevo (efecto
arrastre). Otro efecto importante de la cascada de corriente
descendente 42 descrita reside en que los oligómeros de cadena
corta y de bajo punto de ebullición del producto que todavía están
presentes inicialmente se conducen de vuelta a la masa de reacción
junto con el gas de reacción, donde siguen participando en la
reacción. Además, la formación de burbujas a causa de la
alimentación del gas en la masa de reacción, la creación adicional
de superficies y el contacto con el diol gaseoso incrementa la
velocidad de la reacción.
Este efecto no se da, por ejemplo, en las
cascadas de agitación, lo que reduce el rendimiento y provoca fallos
en los condensadores y dispositivos de vacío posteriores.
En caso de que sea necesario para el mezclado de
aditivos adicionales o de diol, se puede disponer en la última copa
un agitador inclinado que fomente el mezclado de las burbujas de
vapor.
Para una nueva relajación, la masa de reacción
se lleva posteriormente, a través de un conducto de alimentación
adecuado, a una disposición configurada de forma similar a un
hidrociclón, que, como las copas anteriores, está provista de
hélices calentadoras para aumentar la temperatura. Esta parte de la
torre de reacción 35 se denomina zona de película descendente 43.
La separación gas/ líquido se lleva a cabo en la superficie,
asegurándose mediante placas de desviación adecuadas que la masa de
reacción resbala uniformemente por el borde exterior serrado de la
copa sin alterarse por la formación de burbujas de gas de reacción.
La masa de reacción que resbala por la periferia se recoge en un
fondo tubular, situado igualmente en su periferia, y se distribuye
uniformemente por el fondo con la ayuda de las denominadas
"vías".
El fondo tubular forma parte de un haz de tubos
rectos que sirve al mismo tiempo para la formación de películas en
las superficies interiores de los tubos y el intercambio de calor. A
cada tubo del haz está asignado un cilindro de admisión (44). Éste
está configurado con una serie de ranuras solapantes no axiales con
una geometría especialmente adaptada en su periferia. La geometría
se establece de manera que
- -
- se mantenga un nivel mínimo para todos los tubos para la distribución uniforme del líquido,
- -
- se produzcan sólo pequeñas diferencias de nivel para un espectro de viscosidades determinado,
- -
- las modificaciones del caudal provoquen una modificación proporcional del nivel y la superficie interior de los tubos se humedezca uniformemente en toda la longitud del tubo,
- -
- el borde superior de los cilindros de admisión 43 sirva de rebosadero de emergencia y esté equipado con una corona serrada.
\vskip1.000000\baselineskip
El diámetro de los tubos se elige de tal manera
que sea mayor que la burbuja de gas de reacción más grande que se
pueda formar. De acuerdo con la invención, los tubos presentan un
relleno formado por una empaquetadura estructurada, cuerpos
llenadores, espirales o metal desplegado, de manera que se obtiene
un tiempo de reacción ligeramente más largo que contribuye al
aumento del peso molecular (véase la figura 3b). El vapor de
reacción se conduce en una corriente paralela a la película de
producto descendente. La relación entre la longitud del tubo y el
diámetro del tubo debe encontrarse entre 10 y 30, y la superficie de
los tubos de película descendente debe estar adaptada a la
humectabilidad del producto. El producto sale en forma de película
y/o de madeja por la parte inferior de los tubos de película
descendente, se reúne en las chapas colectoras cónicas que dejan
pasar la corriente de gas y se conduce a una segunda zona de
reacción de película descendente en la periferia. Ésta está
configurada en principio igual que la primera zona, pero se adapta a
las mayores viscosidades mediante medidas correspondientes en los
cilindros de admisión 44, la distribución de los tubos y la longitud
del módulo.
Debajo del módulo se encuentra un dispositivo
para reunir la masa fundida que en el centro contiene un tubo
central para el paso de los gases de reacción y el producto. El
producto que resbala por el dispositivo, preferentemente por la
pared, se separa mediante un dispositivo de alerón 45 de la
corriente de gas, que se desvía y se evacua en el espacio gaseoso
del colector integrado del prepolímero. El prepolímero recogido se
descarga del colector a través de un tubo central después de un
tiempo de reposo y de reacción posterior de 5 a 15 minutos y se
puede someter, por ejemplo, a una granulación con una condensación
posterior en fase sólida o una condensación posterior en fase
fundida. Para determinados productos se prevé la posibilidad de
conducir una corriente parcial del prepolímero de vuelta al módulo
de película descendente inferior y mezclarlo con el preproducto
procedente del módulo de película descendente superior, de manera
que se puede prolongar ventajosamente y de forma sencilla el tiempo
de reacción.
La envoltura exterior del reactor está dotada de
una camisa calentadora 46, que preferentemente está prevista para
el calentamiento como aislamiento activo con un vapor portador de
calor sintético. El perfil de temperatura necesario para la
reacción básicamente se genera por zonas con un aceite portador de
calor líquido con la ayuda de las superficies calentadores
interiores. Los gases de reacción procedentes de las diferentes
zonas se evacuan mediante dispositivos habituales, tales como
condensadores, columnas y sistemas de vacío, mientras que el diol se
conduce esencialmente de vuelta al proceso junto con pequeñas
proporciones oligoméricas.
La figura 4 muestra un corte longitudinal de una
forma de realización de un dispositivo reactor 25 de acuerdo con la
invención. El dispositivo reactor 25 se compone de una carcasa de
reactor 1 que presenta una camisa doble 2 calentada.
La carcasa de reactor está provista en el lado
de entrada de una tapa con camisa calentadora 3, y en el lado de
salida, de una tapa final 5 con labio de soldadura. En el reactor 25
está alojado en horizontal un rotor de cesto giratorio mediante
dispositivos de cojinete y módulos de juntas al vacío 4 por
disposición de falsos árboles que sobresalen de las paredes
frontales de la carcasa de reactor 1 que forman las tapas 3, 5. En
la forma de realización según la figura 4, el rotor giratorio
alojado en horizontal está formado por un armazón agitador
perforado en forma de cesto 6 y un armazón agitador cerrado
calentado 7, en el que la transición entre los armazones perforado
en forma de cesto y no perforado está realizada en forma de cono
largo 22. La ventaja de la configuración de acuerdo con la
invención del rotor con un segmento calentado en forma de armazón
cerrado 7 y el segmento no calentado en forma de armazón perforado
en forma de cesto 6 reside en que también es posible aplicar un
modo de conducción sencillo a productos poliméricos altamente
viscosos y en que al mismo tiempo se pueden realizar altos pesos
moleculares de los polímeros, por ejemplo de los poliésteres, que se
han de preparar. Al realizar la transición del armazón perforado en
forma de cesto al no perforado en forma de un cono largo 22 se
favorece la transición del residuo de fondo de viscosidad media al
modo de proceder de alta viscosidad, casi exento de residuo de
fondo.
De acuerdo con el ejemplo de realización de la
figura 4, el calentamiento del armazón agitador cerrado 7 se realiza
mediante una camisa doble 23.
Los elementos anulares formadores de película 8,
sujetos en el rotor giratorio 6, 7, se componen de una corona 28
tubular y una estructura metálica reticular 12 extendida entre la
corona tubular 28 y la superficie del rotor. En la figura 5 se
muestra la configuración exacta de los elementos anulares formadores
de película 8.
Otra característica del dispositivo reactor 25
de acuerdo con la invención consiste en que entre cada pareja de
elementos anulares formadores de película están dispuestos
desprendedores, desprendedores transportadores y/o desprendedores
opuestos 11, 13, 14, 15. En el ejemplo de la forma de realización de
la figura 4 están previstos desprendedores de cuchillas 11 en la
zona del segmento no calentado 6, es decir, en la zona del armazón
agitador perforado en forma de cesto, definido básicamente por la
zona de baja viscosidad. En la zona del segmento calentado,
definido básicamente por la zona de alta viscosidad, están previstos
desprendedores transportadores 13 con un perfil triangular y/o un
perfil de álabe y desprendedores opuestos 14 que también presentan
un perfil triangular. Mediante esta configuración específica de las
diferentes disposiciones y conformaciones de los desprendedores,
desprendedores transportadores y/o desprendedores opuestos 11, 13,
14, 15 se consigue una formación de películas óptima y, con ello,
también un modo de conducción óptimo. Para fomentar adicionalmente
una formación de películas óptima también está previsto en la forma
de realización del dispositivo reactor 25 según la figura 1 que en
el lado de entrada esté previsto un desprendedor de falso árbol 18,
y en el lado de salida, desprendedores 21 flexibles. Cabe señalar
asimismo en relación con el dispositivo reactor 25 de acuerdo con
la invención que por medio de la disposición de los elementos
anulares formadores de película 8 hasta la tapa final 5 se puede
lograr un desgaseado óptimo. De este modo se pueden realizar
productos poliméricos finales con bajos contenidos en productos
secundarios no deseados, especialmente con bajos contenidos en
acetaldehído en el caso de los poliésteres. La evacuación de los
gases generados se lleva a cabo en el dispositivo reactor 25 a
través de al menos una tubuladura de vapor 17, aunque
preferentemente a través de dos tubuladuras de vapor 17, como se
muestra en la figura 4. Cabe mencionar como característica adicional
del dispositivo reactor 25 de acuerdo con la invención que la bomba
de descarga 19 está integrada directamente en la carcasa 1 del
reactor. La tubuladura de salida de polímero asignada a la bomba de
descarga 19 es preferentemente una brida suelta rectangular que
está integrada directamente en la camisa calentadora 2, aunque no de
forma habitual en perpendicular al eje central del recipiente sino
desplazada en paralelo en la dirección de giro del cesto (véase
también la figura 5). De este modo se logra una aspiración lo más
completa posible del producto, ya que éste siempre se acumula en la
dirección de giro del cesto. Para fomentarla aún más está previsto
adicionalmente en la tapa final del dispositivo reactor de acuerdo
con la invención un dispositivo de desplazamiento 16, de manera que
se puede realizar una alimentación óptima del polímero altamente
viscoso en la bomba de descarga 19. En la figura 1, el órgano
propulsor o el motor para el cesto horizontal dispuesto en la
carcasa 2 se designa con 20.
En la figura 5 se muestra un corte transversal a
través del reactor 25 descrito en la figura 4. De la figura 5 se
desprende en particular el desplazamiento paralelo de la bomba de
descarga 19 en la dirección de giro y la integración de una brida
suelta 26 rectangular en la carcasa 1. De la figura 5 se desprende
asimismo la disposición de los desprendedores transportadores 13
así como de los desprendedores opuestos 14 con perfil triangular,
respectivamente. Con 15 se designan los desprendedores
transportadores a contracorriente. La figura 5 muestra igualmente
una sección de la disposición del elemento anular formador de
películas 8 sobre el armazón agitador calentado cerrado 7. El
elemento anular formador de películas 8 se compone de una corona
tubular 28, así como de anillos tubulares con evolventes tubulares
y rombos 12. El símbolo de referencia 17 señala de nuevo, como en
la figura 4, el tubo de vapor o tubo de vacío, y el 16 designa el
dispositivo de desplazamiento en la tapa final.
De la figura 6 se desprende la estructura exacta
de los elementos anulares formadores de película 8. En la figura 6
se representa una sección del elemento formador de películas 8 sin
el rotor. El elemento anular formador de películas 8 se compone de
una corona tubular 28, así como de anillos tubulares con evolventes
tubulares y rombos 12. Se ha observado que las secciones
transversales redondas, tales como tubos, para la construcción
portante favorecen especialmente el alojamiento del polímero y la
formación de estrías y de películas, proporcionando la construcción
tubular, como se aprecia en la figura 6, aberturas triangulares y/o
rombales en las que se produce el estiraje para la formación de
películas. En este caso, las aberturas pueden estar dispuestas sobre
evolventes tubulares que establecen la unión con el armazón en
forma de cesto y hacen que, debido al movimiento giratorio del
cesto, siempre se produzca un aumento de la superficie pelicular.
Esta disposición también presenta la ventaja de que en los
desprendedores se produce un cizallamiento suave (corte por presión
progresiva), lo que reduce considerablemente el suministro de
energía. En la figura 6 se muestran asimismo las dimensiones
correspondientes de los tubos y de las evolventes, así como de las
secciones triangulares. Las dimensiones de las evolventes y/o de
los rombos se elige en función del polímero que se ha de preparar y
de su viscosidad. En el caso de polímeros altamente viscosos se
elige un incremento correspondiente, mientras que en el caso de
productos poco viscosos son ventajosas las dimensiones mostradas en
la figura 6.
La figura 7 muestra una representación aumentada
de una parte de la construcción de la tapa final 5 del dispositivo
reactor 25 de acuerdo con la invención mostrado en la figura 1. Como
se desprende de la figura 7, la forma de realización de la figura 1
presenta un desprendedor 21 flexible que está sujeto a la camisa
calentada 23 del armazón cerrado 7 por medio de, por ejemplo,
tornillos, y adicionalmente también puede estar presente una
soldadura puntual 30. El desprendedor flexible 21, que está
configurado en forma de lamela, evita que la tapa final se ensucie
con producto. Como complemento está previsto que el espacio limitado
por el desprendedor flexible 21 y la tapa final 5 se pueda lavar con
un gas inerte.
Claims (40)
1. Dispositivo para la preparación continua de
poliésteres de alto peso molecular por esterificación de ácidos
dicarboxílicos y/o transesterificación de ésteres de ácidos
dicarboxílicos con dioles y/o sus mezclas en presencia de
catalizadores, que comprende al menos una torre de reacción para la
preparación de un prepolímero y un reactor de polimerización que
constituye un reactor final, caracterizado porque la torre de
reacción (35) está construida como sigue:
- -
- en el tercio inferior, la torre de reacción está configurada en forma de un hidrociclón (40), con un intercambiador de calor (36) colgado de él, y presenta un conducto de alimentación para la pasta, la suspensión y/o la mezcla de materias primas líquidas, así como un mezclador de reacción estático situado debajo del intercambiador de calor,
- -
- el hidrociclón (40) está conectado con la parte superior de la torre de reacción (35) a través de un conducto a presión (37),
- -
- la parte superior de la torre de reacción (35) está configurada en el tercio superior en forma de una cascada de corriente descendente (42),
- -
- la cascada (42) está unida, a través de un conducto, con la parte central de la torre de reacción, que está configurada en forma de una zona de película descendente (43) de una o varias etapas con reducción de presión previa y en la que las zonas de película descendente (43) comprenden tubos de película descendente (48) que presentan un relleno formado por una empaquetadura estructurada, cuerpos llenadores, metal desplegado y/o espirales conductoras,
porque el reactor final (25) presenta un rotor
que gira en una carcasa de reactor (1) con una entrada y una salida
(31, 32) y que está alojado en horizontal mediante un dispositivo de
cojinete (4) por disposición de falsos árboles que sobresalen de las
paredes frontales de la carcasa de reactor 1, y porque en el rotor
están dispuestos elementos anulares formadores de película (8) y
entre los elementos anulares formadores de película (8) están
dispuestos desprendedores en las superficies interiores de la
carcasa de reactor y el rotor cilíndrico presenta un segmento al
menos parcialmente calentado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque en dirección de la salida (32) está
previsto un segmento calentado, y en dirección de la entrada (31),
un segmento no calentado.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el segmento no calentado del rotor
cilíndrico está configurado en forma de armazón perforado en forma
de cesto (6), y el segmento calentado, en forma de armazón cerrado
(7).
4. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la relación
entre el diámetro del armazón perforado y el diámetro de la cámara
de reacción asciende a entre 0,5 y 0,6, y la relación entre el
armazón cerrado y la cámara de reacción, a entre 0,65 y 0,75.
5. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la relación L/D
(razón entre longitud (L) y razón entre diámetro (D)) de la cámara
de reacción asciende a entre 1 y 3,5, preferentemente a entre 1,5 y
3,0, con especial preferencia a entre 2,5 y 3.
6. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el armazón
cerrado (7) presenta una camisa doble (23) calentable.
7. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la transición
del armazón perforado en forma de cesto (6) al armazón cerrado (7)
está realizada en forma de cono (22).
8. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre uno y dos
tercios del rotor dispuesto en horizontal se componen, respecto a la
extensión horizontal, del segmento calentado dispuesto en el lado de
salida.
9. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los
desprendedores (11) están dispuestos sólo en el segmento no
calentado, y los desprendedores transportadores (13), en el segmento
calentado.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque los desprendedores transportadores (13)
están dispuestos desplazados radialmente respecto a los
desprendedores (11) dispuestos en la zona del segmento no
calentado.
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado porque en la zona del segmento calentado están
previstos desprendedores opuestos (14) contrarios al desprendedor
transportador (13).
12. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque los
desprendedores transportadores (13) y/o los desprendedores opuestos
(14) están configurados de forma triangular.
13. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los elementos
anulares formadores de película (8) se componen de una corona
tubular (28) y una estructura tubular metálica reticular (12)
extendida entre la corona tubular (28) y la superficie del
rotor.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque la estructura metálica reticular forma
aberturas rombales y/o triangulares.
15. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la bomba de
descarga (19) está dispuesta directamente en la carcasa (1) del
reactor.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque encima de una brida de aspiración
rectangular de la bomba están previstos anillos formadores de
película y desprendedores de recirculación.
17. Dispositivo reactor según al menos una de
las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la carcasa
(1) del reactor presenta una camisa doble (2) calentable.
18. Dispositivo reactor según al menos una de
las reivindicaciones 3 a 17, caracterizado porque en el
extremo de salida del armazón cerrado (7) está previsto un
desplazador (16) de tapa final.
19. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 3 a 18, caracterizado porque entre la tapa
final (5) de la carcasa y el armazón en forma cesto calentado (7)
está prevista una junta (21) formada por láminas flexibles con
lavado de gas inerte.
20. Dispositivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque para los gases
de reacción están previstos 1 ó 2 tubos de vapor (17) que están
conectados mediante un cono con una razón entre superficies de 2 a
3:1.
21. Dispositivo según la reivindicación 20,
caracterizado porque los tubos de vapor (17) están dispuestos
en un ángulo de 0 a 30º respecto al eje vertical del recipiente.
22. Procedimiento para la preparación continua
de poliésteres de alto peso molecular por esterificación de ácidos
dicarboxílicos y/o transesterificación de ésteres de ácidos
dicarboxílicos con dioles y/o sus mezclas en presencia de
catalizadores y con formación de un prepolímero con un dispositivo
según al menos una de las reivindicaciones 1 a 21,
caracterizado porque en la torre de reacción se prepara un
prepolímero con > 40 a 70 unidades de repetición (DP) y este
prepolímero se policondensa en un único reactor posterior para dar
un poliéster con > 150 a 205 DP.
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque se prepara un prepolímero con 45 a 65
DP, preferentemente con 50 a 60 DP.
24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó
23, caracterizado porque se prepara un prepolímero que
presenta un contenido en di-dioles de 0,6 a 0,9% en
peso.
25. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque se prepara un
prepolímero que presenta entre 20 y 40 mequiv./kg de grupos COOH
terminales y entre 60 y 120 mequiv./kg de grupos OH terminales.
26. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 25, caracterizado porque se prepara un
prepolímero que presenta una proporción de sustancias de bajo punto
de ebullición < 10 ppm.
27. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 26, caracterizado porque durante la
prepolimerización en la torre de reacción se trabaja a temperaturas
situadas entre 5 y 20ºC por encima del punto de fusión de los
productos intermedios correspondientes.
28. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 27, caracterizado porque se mantiene un
tiempo de reacción total, incluida la policondensación previa, de,
como máximo, 3 horas, preferentemente de 2,6 horas.
29. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 28, caracterizado porque se trabaja con
una torre de reacción cuyos tubos de película descendente presentan
un relleno formado por una empaquetadura estructurada, cuerpos
llenadores, metal desplegado y/o espirales conductoras.
30. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque se prepara un
poliéster con > 150 a 200 DP, preferentemente con > 150 a 180
DP.
\newpage
31. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 30, caracterizado porque se usa un
reactor final que presenta un rotor en forma de cesto que gira
horizontalmente en una carcasa de reactor con entrada y salida,
poseyendo el rotor al menos un segmento calentado/enfriado al menos
parcialmente.
32. Procedimiento según la reivindicación 31,
caracterizado porque se trabaja esencialmente sin residuo de
fondo, es decir, que el transporte de la masa fundida sobre los
anillos tubulares formadores de superficies se efectúa con la
colaboración de desprendedores transportadores.
33. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 32, caracterizado porque la masa
fundida se trata en la zona de descarga de la policondensación en el
reactor final a una temperatura situada entre 5 y 20ºC por encima
del punto de fusión en un espacio gaseoso a presión reducida.
34. Procedimiento según la reivindicación 33,
caracterizado porque la masa fundida procedente de la
policondensación se descarga a través de un conducto para masa
fundida y se granula preferentemente durante 1 a 2 minutos.
35. Procedimiento según la reivindicación 33 ó
34, caracterizado porque el granulado se elabora por
desprendimiento por golpes en caliente y se trata posteriormente
manteniendo el granulado a la temperatura necesaria para la
cristalización y el secado y mediante un desgaseado por difusión con
la ayuda de un gas portador (aire o gas inerte) a una temperatura
entre 150 y, como máximo, 180ºC.
36. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 33 a 35, caracterizado porque se prepara un
producto final que presenta una proporción < 1 ppm de sustancias
de bajo punto de ebullición capaces de difundirse y una proporción
de cristales de 30 a 45% y está dotado de una forma de cristalita
correspondiente a la temperatura de tratamiento y de un valor de
conformación de las estructuras gauche y trans en la distribución de
Gauss, aunque la capa exterior esférica de un grano granulado
presenta una mayor estructura trans, es decir, orientación.
37. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 36, caracterizado porque como diol se
usa 1-etanodiol.
38. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 22 a 37, caracterizado porque como ácido
dicarboxílico se usa ácido tereftálico.
39. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 38, caracterizado porque como éster de
ácido dicarboxílico se usa tereftalato de dimetilo (DMT).
40. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 22 a 39, caracterizado porque como
catalizadores se usan los metales antimonio, germanio, estaño y/o
titanio o compuestos orgánicos de ellos, también en una sustancia de
soporte porosa o en forma de nanopartículas.
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