ES2345925T3 - Metodo de produccion de sales de acidos carboxilicos. - Google Patents
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Abstract
Método de preparación de una sal seca de metal alcalino de un ácido carboxílico, que comprende las etapas de: alimentar a un mezclador un ácido carboxílico fundido y un compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución; reaccionar el ácido carboxílico fundido y el compuesto alcalino que contiene metal alcalino para formar una sal de metal alcalino de ácido carboxílico, de manera que el ácido carboxílico queda neutralizado sustancialmente; enviar la sal de ácido carboxílico y cualquier ácido carboxílico o compuesto alcalino que permanezca hacia un secador; separar, en el secador, agua de la sal de metal alcalino de ácido carboxílico para producir partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico; y recuperar las partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico; en donde dicha etapa de alimentación al mezclador del ácido carboxílico fundido y del compuesto alcalino en solución comprende: dosificar al interior del mezclador el ácido carboxílico fundido y dosificar el compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución al interior del mezclador, de manera que la cantidad de compuesto alcalino dosificada al interior del mezclador se encuentre de manera consistente dentro del 1% de la cantidad molar suficiente para neutralizar el ácido carboxílico dosificado al interior del mezclador; y en donde dicho ácido carboxílico es dicamba.
Description
Método de producción de sales de ácidos
carboxílicos.
La presente invención se refiere a la
preparación de partículas secas de sales de ácidos carboxílicos y,
en particular, a métodos de neutralización de un ácido carboxílico
empleando compuestos alcalinos que contienen metal alcalino, para
producir sales de ácidos carboxílicos herbicidas que son seguras y
útiles, en donde dicho ácido carboxílico es dicamba.
Se ha comprobado que los ácidos carboxílicos
tales como ácidos benzoicos, ácidos fenoxicarboxílicos, ácidos
piridincarboxílicos y ácidos quinolincarboxílicos son útiles a la
hora de controlar el crecimiento de malas hierbas en diversos
cultivos. En particular, estos ácidos carboxílicos se clasifican
como herbicidas reguladores del crecimiento y actúan como auxinas
sintéticas a la hora de prevenir el crecimiento de malas hierbas en
cultivos. Se aplica una cantidad herbicidamente eficaz de dichos
ácidos carboxílicos herbicidas al emplazamiento de las malas
hierbas, en general con vehículos, surfactantes y otros aditivos,
todos ellos agrícolamente aceptables, para controlar el crecimiento
de las malas hierbas.
Debido a que los ácidos carboxílicos herbicidas
son generalmente insolubles en agua, los ácidos carboxílicos han de
convertirse adicionalmente a sus formas de éster o sal para su
aplicación al punto de emplazamiento de las malas hierbas. En estas
formas, los ácidos carboxílicos pueden ser transportados como
soluciones concentradas y luego diluidas para su uso real. Por
ejemplo, los ésteres de ácidos carboxílicos se proporcionan
generalmente como concentrados emulsionables a base de destilados
del petróleo y las sales de ácidos carboxílicos se proporcionan
habitualmente como concentrados acuosos, en cuyos dos casos dichos
concentrados se diluyen con agua para su uso real.
Las sales de ácidos carboxílicos han llegado a
ser las formas preferidas para estos herbicidas. En particular, las
sales de amonio y de metales alcalinos se utilizan comúnmente para
controlar el crecimiento de malas hierbas de hoja ancha. Además de
proporcionar estas sales de ácidos carboxílicos como concentrados
líquidos, dichas sales carboxílicas también se pueden proporcionar
en forma granulada.
El método convencional de preparación de sales
de ácidos carboxílicos granuladas consiste en mezclar y reaccionar
una solución acuosa de ácido carboxílico y una solución alcalina que
contiene metal alcalino o amonio, para producir la sal de ácido
carboxílico y agua. La sal de ácido carboxílico se seca entonces
para formar o bien un concentrado líquido o bien el herbicida
granulado.
Un problema que surge con este método
convencional es el coste. En particular, para secar la sal de ácido
carboxílico después de su formación, la sal ha de ser calentada.
Debido al volumen de agua que se emplea para formar la solución y
el agua producida durante la formación de la sal de ácido
carboxílico, resulta costoso proporcionar la cantidad necesaria de
energía térmica para secar la solución de sal de ácido carboxílico y
formar el herbicida en forma de concentrado líquido o en forma
granulada.
Por otro lado, pueden surgir complicaciones
asociadas con los secadores convencionales empleados para secar
soluciones de sales de ácidos carboxílicos. Por ejemplo, aunque los
secadores por aspersión se emplean comúnmente para secar estas
soluciones, la cantidad de agua que se necesita añadir a la solución
debe ser incrementada con frecuencia para permitir la atomización
eficaz del material de alimentación. Además, debido a que suele
necesitarse una cantidad extra de agua, las temperaturas del gas de
entrada requeridas para secar el material de manera económica
pueden exceder de la temperatura operativa segura del material. Como
resultado, los secadores han de ser operados de tal manera que se
evite el riesgo de incendio o explosión del producto. El secador
por aspersión es operado a la temperatura más alta deseada con una
atmósfera inerte, lo cual es costoso, o bien ha de ser operado a
temperaturas bajas y seguras, lo cual reduce sustancialmente la tasa
de producción.
Otro hecho relacionado con la producción de
sales de ácidos carboxílicos es el pH de la solución de sal de
ácido carboxílico. Se han utilizado varios métodos para controlar el
pH de la solución de sal de ácido carboxílico y de las sales de
ácidos carboxílicos resultantes. En particular, debido a que las
sales de ácidos carboxílicos resultantes generalmente son disueltas
más tarde en agua para su uso eventual, es importante disponer de
sales que produzcan el pH deseable cuando se disuelven en agua.
Un método de control del pH de la solución de
sal de ácido carboxílico consiste en neutralizar la solución en la
medida que sea necesario con anterioridad al secado de las sales de
ácidos carboxílicos. Por ejemplo, se han combinado tampones, tales
como compuestos alcalinos, con las sales de ácidos carboxílicos para
producir el pH deseado en la solución de ácido carboxílico. La
Patente US No. 5.266.553 describe un método de producción de sales
de ácidos carboxílicos mediante la formación de las sales de ácidos
carboxílicos a partir del ácido carboxílico y de un compuesto
alcalino y posterior reacción de la sal de ácido carboxílico con un
segundo compuesto tampón alcalino para producir una sal de ácido
carboxílico que tiene una mayor solubilidad en agua.
Este documento no dice nada en cuanto a la
dosificación del ácido carboxílico y del compuesto alcalino al
interior del reactor.
\newpage
Un método alternativo de control del pH de las
sales consiste en preparar diferentes lotes de sales de ácidos
carboxílicos y mezclar los lotes para proporcionar el pH deseado.
Sin embargo, es difícil secar las sales producidas, en particular
cuando las mismas son adherentes, para producir un producto
consistente.
El uso de tampones y la mezcla de lotes de sal
no constituyen métodos eficientes para producir herbicidas
granulados a base de sales de ácidos carboxílicos. Por tanto, existe
la necesidad en la técnica de proporcionar un método que produzca
de manera consistente sales de ácidos carboxílicos secas.
La presente invención proporciona un método de
preparación de una sal seca de metal alcalino de un ácido
carboxílico, que comprende las etapas de:
- alimentar a un mezclador un ácido carboxílico fundido y un compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución;
- reaccionar el ácido carboxílico fundido y el compuesto alcalino que contiene metal alcalino para formar una sal de metal alcalino de ácido carboxílico, de manera que el ácido carboxílico queda neutralizado sustancialmente;
- hacer avanzar la sal de ácido carboxílico y cualquier ácido carboxílico o compuesto alcalino que permanezca hacia un secador;
- separar, en el secador, agua de la sal de metal alcalino de ácido carboxílico para producir partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico; y
- recuperar las partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico;
- en donde dicha etapa de alimentación al mezclador del ácido carboxílico fundido y del compuesto alcalino en solución comprende:
- dosificar al interior del mezclador el ácido carboxílico fundido y dosificar el compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución al interior del mezclador, de manera que la cantidad de compuesto alcalino dosificada al interior del mezclador se encuentre de manera consistente dentro del 1% de la cantidad molar suficiente para neutralizar el ácido carboxílico dosificado al interior del mezclador; y
- en donde dicho ácido carboxílico es dicamba.
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De este modo, la presente invención proporciona
un método para producir de manera consistente sales secas de ácidos
carboxílicos. En la producción de estas sales mediante el presente
método, el ácido carboxílico se neutraliza de un modo prácticamente
completo. Como resultado, las sales de ácidos carboxílicos de la
invención no requieren la mezcla o el uso de tampones para producir
el pH deseado. En consecuencia, las sales de ácidos carboxílicos
producidos de acuerdo con la invención pueden ser envasadas y
transportadas de forma inmediata para su posterior uso. Además, las
sales de ácidos carboxílicos de la invención también pueden ser
producidas a un menor coste debido a los menores costes de
calentamiento en su formación.
Las ventajas de la presente invención son
aportadas por un método de preparación de una sal de metal alcalino
de ácido carboxílico por alimentación de un ácido carboxílico
fundido y un compuesto alcalino que contiene metal alcalino en
solución a un mezclador, y mezcla del ácido carboxílico con el
compuesto alcalino. El compuesto alcalino se alimenta al mezclador
en una cantidad dentro del 1% y preferentemente dentro del 0,6% de
la cantidad molar suficiente para neutralizar el ácido carboxílico
alimentado al mezclador. Con preferencia, el ácido carboxílico
fundido está también sustancialmente libre de agua. El ácido
carboxílico fundido y el compuesto alcalino que contiene metal
alcalino reaccionan para formar una sal de metal alcalino de ácido
carboxílico y el ácido carboxílico queda neutralizado
sustancialmente, es decir, menos del 1% del ácido carboxílico
alimentado al procedimiento permanece después de la etapa de
reacción. Al menos una porción de la etapa de reacción y en general
sustancialmente toda la etapa de reacción se verifica en el
mezclador. La sal de ácido carboxílico y cualquier ácido
carboxílico y compuesto alcalino que permanezcan, se hacen avanzar
desde el mezclador a un secador en donde el agua (formada por la
reacción y el agua alimentada con el compuesto alcalino) se separa
de la sal de metal alcalino de ácido carboxílico para producir
partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico. Las
partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico son
entonces recuperadas como producto y no requieren tampones o mezcla
por lotes para ajustar el pH de las partículas. Las etapas del
método de la invención forman habitualmente una porción de un
procedimiento continuo para preparar sales de ácidos
carboxílicos.
De acuerdo con la invención, el ácido
carboxílico empleado en el método de preparación de sales de ácidos
carboxílicos es ácido
2-metoxi-3,6-diclorobenzoico
(dicamba). El compuesto alcalino que contiene metal alcalino es
preferentemente un compuesto de sodio tal como hidróxido sódico o
bicarbonato sódico.
En la modalidad de la invención, el ácido
carboxílico fundido y la solución del compuesto alcalino que
contiene metal alcalino se dosifican al interior del mezclador. De
acuerdo con la invención, la relación de los componentes de la
alimentación se mantiene de tal manera que la cantidad de compuesto
alcalino dosificada al mezclador se encuentre de manera consistente
dentro del 1% de la cantidad molar suficiente para neutralizar el
ácido carboxílico. Al menos una porción de la reacción y de forma
habitualmente prácticamente toda la reacción se lleva a cabo en el
mezclador, de manera que menos del 1% del ácido carboxílico
alimentado al mezclador se hace avanzar hacia el secador. El
mezclador y el secador están preferentemente ambos aislados, de
manera que cualquier calor de neutralización producido en la etapa
de reacción se pueda emplear para facilitar la separación de agua
de la sal de ácido carboxílico resultante. El secador también se
calienta preferentemente para producir las partículas secas de sal
de ácido carboxílico y puede ser operado bajo vacío, en una
atmósfera de nitrógeno o en ambas condiciones. El secador también
es preferentemente auto-limpiable, especialmente
cuando las soluciones de sal de ácido carboxílico resultante se
adhieren fuertemente a las superficies calientes del secador, es
decir, cuando dichas soluciones son pegajosas. Las partículas secas
resultantes de sal de ácido carboxílico incluyen preferentemente
menos del 5% y más preferentemente menos del 1% en peso de agua.
Con preferencia, el dicamba fundido está
sustancialmente libre de agua. El dicamba fundido y la solución del
compuesto alcalino de sodio se alimentan a un mezclador y luego se
hacen avanzar hacia un secador. El dicamba fundido y el compuesto
alcalino de sodio se hacen reaccionar para producir la sal sódica de
dicamba (dicambato sódico) y el dicamba se neutraliza
sustancialmente. Se separa entonces agua del dicamba sódico para
producir partículas secas de dicambato sódico que tienen un pH,
cuando se disuelven en agua, comprendido entre 7 y 9. Las
partículas secas de dicambato sódico son entonces recuperadas como
producto.
El método de la invención puede producir sales
secas de ácidos carboxílicos sin la necesidad de una segunda o
adicional etapa de neutralización. Además, el procedimiento de la
invención resulta particularmente útil para materiales que se
adhieren fuertemente a las superficies calientes del secador, tal
como dicambato sódico, ya que el uso de un mezclador y un secador
en combinación produce sales de ácidos carboxílicos que tienen un
pH consistente. Por otro lado, al contrario que en los métodos del
estado de la técnica que utilizan ácidos carboxílicos disueltos en
agua, el ácido carboxílico fundido que se emplea en el método de la
invención está esencialmente libre de agua, reduciéndose así la
cantidad de agua que debe separarse en el secado. Esto a su vez
reduce el coste de secado de las sales de ácidos carboxílicos. Las
sales secas resultantes de ácidos carboxílicos se encuentran a un
pH deseado (cuando se disuelven en agua) y pueden ser envasadas y
transportadas inmediatamente sin tener que mezclar las sales o
tamponar las sales para proporcionar el pH deseado.
Estas y otras características y ventajas de la
presente invención llegarán a ser más evidentes para los expertos
en la materia tras considerar la siguiente descripción detallada y
dibujo adjunto, que describen la presente invención.
La figura 1 ilustra de forma esquemática un
ejemplo de método de preparación de sales de ácidos carboxílicos de
acuerdo con la invención.
En el dibujo y en la siguiente descripción
detallada, las modalidades preferidas se describen con detalle para
poder poner en práctica la invención. Aunque la invención se
describe con referencia a estas modalidades específicas preferidas,
deberá entenderse que la invención no queda limitada a dichas
modalidades preferidas. Por el contrario, la invención incluye
numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes como
resultarán evidentes tras considerar la siguiente descripción
detallada y dibujo adjunto.
La figura 1 ilustra de manera esquemática un
ejemplo de método para producir sales de ácidos carboxílicos de
acuerdo con la presente invención. En la figura 1, se alimenta ácido
carboxílico fundido desde una fuente (10) de ácido carboxílico
fundido a través de una línea de alimentación (12) al interior de un
mezclador, representado en general por (14). El ácido carboxílico
fundido se puede cargar de forma continua o intermitente en el
mezclador (14), usando preferentemente una bomba como se describe
con mayor detalle a continuación.
El ácido carboxílico fundido se prepara
calentando un ácido carboxílico sólido bajo condiciones suficientes
para formar una masa fundida del mismo. Como podrán apreciar los
expertos en la materia, las condiciones para proporcionar un ácido
carboxílico fundido pueden variar en función de factores tales como
el punto de fusión del ácido carboxílico, la viscosidad de la masa
fundida de ácido, la velocidad de flujo y la presión. El ácido
carboxílico, ácido
2-metoxi-3,6-diclorobenzoico
(dicamba), tiene un punto de fusión de 105ºC. En la invención, el
dicamba se calienta a una temperatura suficiente para fundir el
ácido, de manera que pueda fluir, pero no tan alta que resulte en
la descomposición del ácido. Preferentemente, el dicamba se calienta
a una temperatura no mayor de 130ºC y más preferentemente a una
temperatura comprendida entre 105ºC y 115ºC.
La línea de alimentación (12) puede ser diseñada
de manera que la temperatura sea suficiente para mantener el ácido
carboxílico en su estado fundido. Por ejemplo, la línea de
alimentación (12) puede ser diseñada eléctricamente o calentando la
línea de alimentación por métodos conocidos en la técnica, tal como
utilizando vapor de agua o una camisa con aceite o vapor de agua a
elevada presión. Cuando se emplea dicamba, la línea de alimentación
(12) se mantiene habitualmente a una temperatura comprendida entre
105ºC y 115ºC.
Se alimenta un compuesto alcalino desde una
fuente de compuesto alcalino (16) a través de una línea de
alimentación (18) al mezclador (14). El compuesto alcalino también
se puede cargar de manera continua o intermitente al mezclador
(14), por ejemplo empleando una bomba como más debajo se describe
detalladamente. El compuesto alcalino es un sólido disuelto en
disolvente. El compuesto alcalino se proporciona en solución y
preferentemente en una solución acuosa. Cuando se emplea una
solución acuosa, la concentración del compuesto alcalino puede
variar y habitualmente es de 20 a 80%, con preferencia 50%, aunque
también se pueden emplear concentraciones al margen de este
intervalo.
Debido a que el ácido carboxílico se emplea en
forma fundida, el ácido no tiene que disolverse en agua. De este
modo, el ácido carboxílico fundido está sustancialmente libre de
agua, reduciendo con ello la cantidad de agua que ha de separarse
en el secado de la sal. Esto a su vez puede proporcionar beneficios
económicos debido a que se requiere menos energía para secar las
sales de ácidos carboxílicos. Además, el agua producida en la
reacción se vaporiza en el mezclador (14) debido a la temperatura
existente en el mezclador y al calor producido por la reacción de
neutralización, lo cual también reduce la cantidad de secado que es
necesario realizar. Tal y como aquí se emplea, el término "ácidos
carboxílicos sustancialmente libres de agua" se refiere a ácidos
carboxílicos en forma fundida y que tienen menos de 10%,
preferentemente menos de 2%, de contenido en agua en peso.
Los compuestos alcalinos adecuados son
compuestos que contienen metales alcalinos ya conocidos en la
técnica. Ejemplos de compuestos útiles que contienen metales
alcalinos incluyen, sin limitación, hidróxido sódico, hidróxido
potásico, carbonato potásico, carbonato potásico, carbonato sódico,
bicarbonato potásico, bicarbonato sódico y combinaciones de los
mismos. Con preferencia, el compuesto alcalino se proporciona como
una solución de hidróxido sódico o bicarbonato sódico y más
preferentemente es una solución acuosa de hidróxido sódico.
En la invención, las velocidades de alimentación
del ácido carboxílico fundido y del compuesto alcalino son
controladas de tal manera que el compuesto alcalino que entra en el
mezclador (14) neutraliza sustancialmente al ácido carboxílico. El
grado de control de las alimentaciones de ácido carboxílico fundido
y de compuesto alcalino dependerá de los dispositivos de
alimentación empleados para alimentar los reactantes al interior
del mezclador, de la variación de la concentración de las
alimentaciones de reactantes, de las curvas de valoración para el
ácido y de otros factores ya conocidos en la técnica. Habitualmente,
la cantidad molar de compuesto alcalino alimentado al mezclador se
encuentra dentro del 1%, preferentemente dentro del 0,6%, de la
cantidad molar suficiente para neutralizar el ácido carboxílico
alimentado al mezclador. La cantidad de compuesto alcalino y la
precisión de la velocidad de alimentación del compuesto alcalino
suficiente para neutralizar el ácido carboxílico dentro de los
límites de pH deseados, se pueden determinar por métodos de
valoración como ya es bien conocido en la técnica. En una modalidad
preferida de la invención, cuando se emplean dicamba fundido e
hidróxido sódico, estos componentes entran en el mezclador (14). La
entidad solicitante ha descubierto que controlando las reacciones
de alimentación de dicamba e hidróxido sódico dentro del intervalo
aporta la ventaja de producir dicambato sódico de manera
consistente y con un pH comprendido entre 7 y 9 cuando se disuelve
en agua.
A este respecto, como se ilustra en la figura 1,
la relación de la alimentación de ácido carboxílico fundido y la
alimentación de compuesto alcalino se puede controlar de manera
precisa empleando reguladores de la alimentación (o dispositivos
dosificadores) (20) y (22), respectivamente. Los reguladores de la
alimentación (20) y (22) pueden ser de cualquiera de los tipos de
dispositivos conocidos en la técnica para su uso en el control del
flujo de una corriente de alimentación. Ejemplos de reguladores de
la alimentación incluyen, sin limitación, medidores del flujo
Coriolis, bombas de engranajes dosificadoras, bombas de pistón
dosificadoras, bombas peristálticas, bombas de diafragma, bombas de
capacidad progresiva. Estas bombas son conocidas en la técnica y
comercialmente disponibles. Preferentemente, se emplean los
medidores de flujo Coriolis los cuales comunican con un sistema de
control que mantiene la relación entre la alimentación de ácido
carboxílico fundido y la alimentación de compuesto alcalino.
El ácido carboxílico y el compuesto alcalino se
dosifican al interior del mezclador (14) como se ha descrito
anteriormente. Las relaciones de alimentación entre la corriente de
ácido carboxílico y la corriente de compuesto alcalino pueden
variar en tanto en cuanto que se mantengan las cantidades molares o
relaciones molares dentro del intervalo deseado. En otras palabras,
el ácido carboxílico y el compuesto alcalino se dosifican
habitualmente al interior del mezclador (14) de tal manera que el
compuesto alcalino se encuentra de forma consistente dentro del 1%,
con preferencia dentro del 0,6%, de la cantidad molar suficiente
para neutralizar el ácido carboxílico.
Habitualmente, los reactivos se mantienen en el
mezclador (14) durante un tiempo suficiente y bajo condiciones
también suficientes para mezclar los reactivos y permitir que
comience la reacción y se forme un material similar a una pasta.
Debido a que la reacción de neutralización ocurre generalmente a una
velocidad rápida, la mayoría, y acaso la totalidad de la reacción
de neutralización, puede efectuarse en el mezclador (14). Las
condiciones dentro del mezclador (14) pueden variar, dependiendo de
los materiales usados, del producto preparado, de las temperaturas
de reacción, de los tiempos de residencia, de la tasa de producción
y de la instalación empleada. Por ejemplo, el tiempo de residencia
del ácido carboxílico y del compuesto alcalino dentro del mezclador
(14) se elige con el fin de proporcionar la mezcla y reacción de los
reactivos, y habitualmente oscila entre 1 y 10 minutos,
preferentemente entre 2 y 3 minutos. Con preferencia, la temperatura
se mantiene por debajo de la temperatura de descomposición de la
sal producto y de la temperatura de descomposición del ácido sin
reaccionar. Cuando se emplea dicamba, la temperatura dentro del
mezclador (14) se mantiene preferentemente en 90ºC a 130ºC, más
preferentemente entre 100ºC y 105ºC aproximadamente. Las condiciones
de presión en el mezclador (14) pueden también variar aunque
normalmente se pueden emplear presiones relativamente bajas. La
presión puede oscilar entre un vacío total a una presión manométrica
de 689,48 kPa (100 psig) y preferentemente desde una presión
manométrica de 0 kPa (0 psig) a 172,37 kPa (25 psig).
Como se ilustra en la figura 1, en una modalidad
ventajosa de la invención, el mezclador (14) es una extrusionadora
de tipo husillo, aunque se pueden emplear otros dispositivos
mezcladores conocidos en la técnica. Ejemplos de dispositivos
mezcladores útiles en la presente invención, incluyen, sin
limitación, extrusionadoras de un solo husillo, extrusionadoras de
engranajes planetarios, extrusionadoras de doble husillo
co-rotativos, extrusionadoras de doble husillo
contra-rotativos, extrusionadoras amasadoras,
mezcladores/extrusionadoras de husillos concéntricos,
amasadoras/extrusionadoras de husillos con movimiento alternativo,
extrusionadoras mezcladoras de doble rotor continuo, mezcladores
/extrusionadoras de dos fases, extrusionadoras de tipo disco,
mezcladores de transferencia y bombas de esfuerzo cortante.
La sal de ácido carboxílico formada en la
reacción y cualquier ácido carboxílico y compuesto alcalino que
permanezcan, se dirigen desde el mezclador (14) a un secador
adecuado, representado en general por (30) en la figura 1. Como se
ilustra en la figura 1, el mezclador (14) y el secador (30) son
unidades separadas. Si bien la figura 1 ilustra una etapa de
pre-mezcla que utiliza el mezclador (14), las
corrientes de ácido carboxílico fundido y de compuesto alcalino se
pueden alimentar directamente al secador (30) sin una etapa de
pre-mezcla, en tanto que el secador proporcione la
mezcla de los reactivos. Sin embargo, se ha determinado que para
materiales adherentes que se adhieren a la superficie del secador,
tal como dicambato sódico, se ha comprobado de manera sorprendente
que el mezclador (14) puede ser útil a la hora de proporcionar la
mezcla de los reactantes de forma necesaria para recuperar las
sales de ácidos carboxílicos del secador (30) con un pH consistente.
Se ha determinado que cuando en estas situaciones no se utiliza un
mezclador (14), incluso aunque el producto pueda tener el pH medio
deseado, el pH del producto es indeseablemente inconsistente. En
particular, las partículas de sal formadas por la reacción no
reaccionan por completo con la porción exterior de la partícula que
está siendo reaccionada y la porción interior de la partícula que
está sin reaccionar. Como resultado, las muestras de dicambato
sódico recuperadas del secador (30) pueden variar entre un pH de 5
y un
pH de 11.
pH de 11.
Como se ha indicado anteriormente, el vapor de
agua se vaporiza de forma instantánea en el mezclador (14) como
resultado de la temperatura del mezclador y del calor producido por
la reacción de neutralización. Por tanto, la conexión entre el
mezclador (14) y el secador (30) permite preferentemente el paso de
vapor de agua desde el mezclador al secador para prevenir la
acumulación de presión en el mezclador y para mantener la
temperatura del producto de reacción a la temperatura de
vaporización instantánea (100ºC). Alternativamente, el mezclador
(14) puede incluir medios para ventilar el vapor de agua.
En el procedimiento de la invención se pueden
emplear diversos secadores conocidos en la técnica. Secadores
adecuados, disponibles en el comercio, incluyen, por ejemplo,
secadores de vacío discontinuos, secadores de doble tambor,
secadores de película delgada, secadores de vaporización
instantánea, secadores por tamboreo, secadores por
centrífuga-vaporización instantánea, secadores de
lecho fluido, preferentemente, para producir dicambato sódico u
otras sales de ácidos carboxílicos pegajosos o que se adhieren
fuertemente, el secador (30) es auto-limpiable para
hacer avanzar, a través del secador, cualesquiera sales que se
formen sobre las paredes interiores del secador.
Como se ilustra en la figura 1, el secador (30)
puede ser un recipiente cilíndrico horizontal. El secador puede
estar equipado con una camisa de calentamiento externa (la cual se
puede calentar empleando vapor de agua y aceite caliente). Además,
el secador (30) puede incluir un árbol central axialmente rotativo
(32) equipado con una pluralidad de paletas mezcladoras montadas
radialmente (34). Aunque se ilustra con un solo árbol rotativo, el
secador (30) puede también tener dos o más árboles co- o
contra-rotativos. El secador (30) puede también
incluir elementos de mezcla o amasado adicionales. Por ejemplo, el
secador (30) puede incluir además una pluralidad de elementos
estacionarios fijos en la pared interior del secador y capaces de
engranarse con paletas mezcladoras rotativas (34) para proporcionar
una buena operación de mezcla de los reactivos. El árbol y los
elementos estacionarios pueden también ser huecos para incrementar
el área superficial de calentamiento del secador (30). El secador
(30) proporciona preferentemente una elaboración o mezcla adecuada
de materiales generalmente pastosos, pegajosos o viscosos, en
particular aquellos tal como dicambato sódico, que se adhieren
fuertemente, formando una pasta o costra, sobre las superficies
interiores (por ejemplo, las superficies de transferencia de calor)
del secador. Dichos secadores son conocidos en la técnica y
comercialmente disponibles, por ejemplo, en LIST Inc. en Acton, MA
y descritos, por ejemplo, en las Patentes US Nos. 4.824.257;
4.826.324; 4.650.338; 4.889.431; 4.941.130; 4.950.081; 5.121.992;
5.147.135; 5.407.266; 5.823.674; 5.934.801 y 6.039.469.
Otro método para determinar si una sal de ácido
carboxílico formará o no una pasta, torta o costra sobre las
superficies interiores del secador, consiste en colocar la sal de
ácido carboxílico húmeda en un vaso de precipitados de acero
inoxidable, cargar la sal con un peso para compactarla y luego secar
la solución de sal de ácido carboxílico a una temperatura y presión
a las cuales pueda funcionar el secador. El vaso de precipitados
puede ser entonces girado para determinar si se ha formado una
costra sobre el vaso. Si la sal seca de ácido carboxílico se pega
al vaso de precipitados, entonces la sal de ácido carboxílico
formará una costra en el secador y preferentemente deberá emplearse
entonces un secador auto-limpiable. Si no se emplea
un secador auto-limpiable, entonces el secador
deberá hacerse funcionar preferentemente a una temperatura por
debajo de la temperatura a la cual se forma una costra sobre el
vaso de precipitados. Por ejemplo, si se ensaya una sal a
temperaturas diferentes y forma una costra a 90ºC pero no a 85ºC,
entonces se emplea preferentemente un secador
auto-limpiable a temperaturas de secado de 90ºC o
por encima de las mismas y se pueden emplear otros secadores a
temperaturas de secado a o por debajo de 85ºC.
El secador (30) se hace funcionar bajo
condiciones que facilitan la separación de agua y otros disolventes
de la sal de ácido carboxílico, para producir partículas secas de
sal de ácido carboxílico. De forma similar a las condiciones del
mezclador (14) indicadas anteriormente, las condiciones dentro del
secador (30) pueden variar, dependiendo de los materiales
empleados, del producto preparado, de las temperaturas de reacción,
de los tiempos de residencia, de la tasa de producción y de la
instalación empleada. El secador (30) se mantiene a una temperatura
por encima de la temperatura de vaporización del agua y de
cualesquiera otros disolventes empleados en el procedimiento, pero
por debajo de la temperatura de descomposición de la sal carboxílica
producto. Por ejemplo, cuando el ácido carboxílico es dicamba, la
temperatura del secador (30) puede oscilar entre 110ºC y 190ºC y
preferentemente es de 160ºC. Los intervalos de temperatura pueden
ser determinados fácilmente por el experto en la materia y variarán
en función de variables tales como los tipos de disolvente empleados
y temperaturas de descomposición. Como se ha indicado
anteriormente, el secador (30) puede ser proporcionado con una
camisa externa de calentamiento adecuada para calentar el secador
empleando vapor de agua, aceite caliente. En general, para que la
sal producida se encuentre en una forma utilizable, debe separarse
sustancialmente el agua de la reacción (así como cualquier agua u
otros disolventes introducidos en la reacción).
De acuerdo con una modalidad preferida de la
invención, los inventores han comprobado que el calor de
neutralización, cuando se neutraliza un ácido fuerte tal como
dicamba, puede facilitar el secado del producto de reacción y la
separación del agua producida en la reacción de neutralización. Como
podrá apreciar el experto en la materia, la reacción del ácido
carboxílico fundido y del compuesto alcalino es una reacción
exotérmica de neutralización ácido-base en donde el
compuesto alcalino convierte al ácido carboxílico fundido a una sal
de ácido carboxílico y agua. El mantenimiento del calor de
neutralización en el procedimiento puede a su vez proporcionar
ventajas en el procesado al reducir la energía recibida para
calentar el secador (30). Así, en la invención, el mezclador (14) y
el secador (30) se aíslan preferentemente de manera que el calor de
neutralización se mantenga sustancialmente en el producto de
reacción.
La presión del secador (30) puede variar y en
general se mantiene a temperatura ambiente, aunque el secador
también puede estar bajo vacío para facilitar el secado.
Normalmente, la presión del secador (30) puede oscilar entre un
vacío total y una presión manométrica de 689,48 kPa (100 psig) y
preferentemente desde una presión manométrica de 0 kPa (0 psig) a
172,37 kPa (25 psig).
Los tiempos de residencia dentro del secador
(30) son en general suficientes para completar sustancialmente la
reacción del ácido carboxílico y del compuesto alcalino, si es
necesario, y para separar el agua y otros disolventes y producir
así partículas secas de sal de ácido carboxílico. Los tiempos de
residencia pueden variar y normalmente oscilan entre 5 y 60 minutos
y con preferencia entre 10 y 30 minutos.
Aunque no es necesario, el secador (30) puede
ser inundado o purgado de forma continua o intermitente con un
fluido inerte, tal como nitrógeno. Este puede facilitar el secado
del producto de reacción. Además, el secador (30) puede ser
adaptado para recibir dispositivos de control adecuados para
controlar la temperatura, presión, dentro del secador, tales como
indicadores de temperatura (36) en la figura 1.
Como se ilustra en la figura 1, el secador
también puede incluir un sistema de recogida en cabeza (38) que
incluye un filtro de polvo para recuperar polvo y otros
subproductos generados por la reacción y salgan del secador, y un
condensador para condensar el vapor de agua desprendido por el calor
dentro del reactor. El polvo, el vapor de agua y otros subproductos
pueden ser tratados además aguas abajo y distribuidos por métodos
adecuados conocidos en la técnica. Pueden estar presentes
indicadores de presión y temperatura, tal como el indicador de
presión (40) y el indicador de temperatura (42), para regular y
controlar la presión y temperatura del filtro de polvo. El filtro
de polvo puede ser purgado también de forma continua o intermitente
con un fluido inerte, como se indica en el (44).
Las partículas secas resultantes de sal de ácido
carboxílico pueden ser entonces dirigidas desde el secador (30) a
un recipiente de almacenamiento adecuado (46), o la sal se puede
enviar a una instalación de procesado y envasado adicional situada
aguas abajo. Como se ha indicado anteriormente, las sales de ácidos
carboxílicos de la invención se producen de manera consistente a un
pH deseable y no es necesario mezclar o utilizar tampones para
producir el pH deseado. Por tanto, las sales de ácidos carboxílicos
producidas de acuerdo con la invención pueden ser inmediatamente
envasadas y transportadas para su uso. Por ejemplo, el dicambato
sódico producido de acuerdo con una modalidad preferida de la
presente invención de manera consistente tiene un pH comprendido
entre 7 y 9 cuando se disuelve en agua, sin requerir la mezcla de
sales o agentes tampón de las sales para proporcionar el pH
deseado.
Una vez producidas las partículas secas de sales
de ácidos carboxílicos, pueden añadirse, a las partículas de sal,
otros ingredientes opcionales tales como aceites ablandadores del
agua o surfactantes. Por otro lado, las partículas de sal pueden
ser molidas y/o tamizadas para proporcionar una composición de sal
herbicida que tiene el intervalo deseado de tamaños de partícula
(oscilando habitualmente entre 25 \mum y 5.000 \mum de
diámetro).
Las sales preparadas de acuerdo con la invención
pueden tener otras propiedades físicas ventajosas tales como bajo
contenido en agua, capacidad de flujo, tamaño de partícula, densidad
y estado pulverulento. En general, las sales tienen menos de 5% en
peso de agua y preferentemente menos de 1% en peso de agua. Además,
la composición de sal se disuelve de un modo esencialmente completo
en agua sin agitación, para proporcionar así una solución de la sal
herbicida lista para su uso.
La presente invención será ahora descrita
adicionalmente por el siguiente ejemplo no limitativo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se fundió ácido dicamba (ácido
2-metoxi-3,6-diclorobenzoico),
manteniendo la camisa a una temperatura no mayor de
110ºC-115ºC. El ácido fundido se bombeó a una
extrusionadora de doble husillo, que alimentaba al secador. Se
cargó hidróxido sódico al 50% (cáustico) desde otro recipiente de
alimentación en una balanza. Los dos ingredientes fueron
precipitados a velocidades controladas por medio de una bomba
dosificador de pistón (ácido) y una bomba peristáltica de precisión
(cáustico). Una vez combinados, los mismos formaron una torta. La
línea de ácido fue trazada eléctricamente para mantener una
temperatura de 105ºC a 115ºC en la línea de alimentación. La pasta
se secó en un secador bien bajo vacío o bien a presión atmosférica
con aceite caliente en la camisa. Al secador se alimentó un barrido
ligero de nitrógeno. Por camisa se condensaron mediante un
condensador de agua fría y por la bomba de vacío de anillo líquido.
El producto fue recogido en un recipiente diseñado para operar a la
presión atmosférica o bajo vacío.
El dicamba utilizado fue valorado con NaOH
empleado en el ensayo a escala piloto. Estos resultados confirmaron
la valoración de laboratorio empleando KOH. La curva de KOH generada
demostró proporcionar 28,87 ml para un pH de 7,0 y 29,27 ml para un
pH de 9,0. Las valoraciones revelaron una relación en peso
(base/ácido) de alrededor de 0,35 que ha de utilizarse para un
intervalo de pH de 7 a 9. Esto coincidió con la relación molar
utilizada (base/ácido) 0,965 de la teoría.
Claims (14)
1. Método de preparación de una sal seca de
metal alcalino de un ácido carboxílico, que comprende las etapas
de:
- alimentar a un mezclador un ácido carboxílico fundido y un compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución;
- reaccionar el ácido carboxílico fundido y el compuesto alcalino que contiene metal alcalino para formar una sal de metal alcalino de ácido carboxílico, de manera que el ácido carboxílico queda neutralizado sustancialmente;
- enviar la sal de ácido carboxílico y cualquier ácido carboxílico o compuesto alcalino que permanezca hacia un secador;
- separar, en el secador, agua de la sal de metal alcalino de ácido carboxílico para producir partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico; y
- recuperar las partículas secas de sal de metal alcalino de ácido carboxílico;
- en donde dicha etapa de alimentación al mezclador del ácido carboxílico fundido y del compuesto alcalino en solución comprende:
- dosificar al interior del mezclador el ácido carboxílico fundido y dosificar el compuesto alcalino que contiene metal alcalino en solución al interior del mezclador, de manera que la cantidad de compuesto alcalino dosificada al interior del mezclador se encuentre de manera consistente dentro del 1% de la cantidad molar suficiente para neutralizar el ácido carboxílico dosificado al interior del mezclador; y
- en donde dicho ácido carboxílico es dicamba.
2. Método según la reivindicación 1, en donde el
ácido carboxílico se neutraliza en una sola etapa de reacción.
3. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en donde al menos una porción de la etapa de
reacción se efectúa en el mezclador.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en donde prácticamente la totalidad de la
etapa de reacción se efectúa en el mezclador, de manera que se hace
avanzar hacia el secador menso de 1% del ácido carboxílico
alimentado al mezclador.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha etapa de alimentación
comprende mezclar un ácido carboxílico fundido que está
sustancialmente libre de agua con dicho compuesto alcalino.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho compuesto alcalino que
contiene metal alcalino es hidróxido sódico, bicarbonato sódico o
una mezcla de los mismos.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde dichas etapas del método forman una
porción de un procedimiento continuo para la preparación de la sal
de ácido carboxílico.
8. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en donde dicha etapa de reacción comprende
reaccionar el ácido carboxílico fundido y el compuesto alcalino en
un mezclador aislado, para producir con ello calor de
neutralización, y dicha etapa de separación incluye mantener al
menos una porción del calor de neutralización en el mezclador y
posteriormente en el secador para facilitar la separación de agua de
la sal de ácido carboxílico.
9. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en donde dicha etapa de separación comprende
separar agua de la sal carboxílica, de manera que permanece menos
del 5% en peso de agua en las sales secas de ácidos
carboxílicos.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en donde dicha etapa de separación comprende
calentar el secador para producir las partículas secas de sal de
ácido carboxílico.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en donde dicha etapa de separación
comprende secar la sal carboxílica bajo vacío.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en donde dicha etapa de separación
comprende producir una atmósfera de nitrógeno en el secador para
certificar el secado de la sal de ácido carboxílico.
13. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, en donde dicha etapa de alimentación
comprende alimentar un ácido carboxílico fundido y un compuesto
alcalino en solución que reaccionan para formar un material pastoso,
adherente que se adhiere a las superficies internas del
secador.
14. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en donde dicha etapa de avance comprende
avanzar la sal de ácido carboxílico y cualquier resto de ácido
carboxílico y compuesto alcalino hacia un secador que es
auto-limpiable, limitando con ello la adherencia de
la sal de ácido carboxílico a las paredes interiores del
secador.
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