ES2554239T3 - Procedimiento para la producción continua de polieteroles - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción continua de polieteroles que comprende las etapas de - hacer reaccionar un hidróxido de metal alcalino o un hidróxido de metal alcalinotérreo con un iniciador de alcohol o un precursor alcoxilado para dar una mezcla que comprende un alcoholato y agua, - eliminar el agua de la mezcla mediante destilación, si resulta apropiado, - alimentar el alcoholato al interior de una columna (23) de burbujas, que tiene una inclinación de desde 0 hasta 90º con respecto a la horizontal, estando dividida la columna (23) de burbujas en al menos dos compartimentos (25), en el que los compartimentos (25) están divididos unos de otros por una pared (27) de división, teniendo la pared (27) de división una altura, tal que el líquido puede fluir sobre la pared (27) de división desde un compartimento (25) al interior de un compartimento adyacente, - alimentar óxido de alquileno al interior de al menos un compartimento (25) en la parte inferior del compartimento de manera que el óxido de alquileno se eleva hacia el alcoholato, alimentándose el óxido de alquileno al interior del al menos un compartimento (25) en forma gaseosa o como un líquido que se evapora en el compartimento (25), - hacer reaccionar el óxido de alquileno con el alcoholato o con un producto secundario que está formándose por la reacción del alcoholato con óxido de alquileno para dar el polieterol, - descargar el producto de reacción de la columna (23) de burbujas.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para la produccion continua de polieteroles
La invention se refiere a un procedimiento para la produccion continua de polieteroles en el que un hidroxido de metal alcalino reacciona con un iniciador de alcohol o iniciador de polialcohol o un precursor alcoxilado para dar una mezcla que comprende un alcoholato y agua, el agua se elimina o bien parcialmente o bien completamente de la mezcla o se deja con el alcoholato para la reaction posterior, y la mezcla de alcoholato resultante se hace reaccionar con oxidos de alquileno formando el polieterol.
Los polieteroles son un material de partida importante en la produccion de poliuretanos. Ademas, los polieteroles tambien se usan como tensioactivos. La produccion de polieteroles generalmente se lleva a cabo mediante una adicion catalltica de oxidos alcalinos, particularmente oxido de propileno y/u oxido de etileno a sustancias iniciadoras con funcionalidad de H. Como catalizador generalmente se usan sales o hidroxidos de metales alcalinos. El hidroxido de potasio es de gran relevancia practica.
En la reaccion, en primer lugar reacciona un alcohol (tambien denominado compuesto iniciador) con una base, por ejemplo hidroxido de potasio, formando el alcoholato correspondiente. Durante esta reaccion, tambien se forma agua. El agua se elimina o bien parcialmente o bien completamente, por ejemplo mediante destilacion o destilacion en fase de vapor o hervido o se deja dentro del alcoholato para la reaccion posterior, y el alcoholato reacciona adicionalmente con oxido de alquileno, por ejemplo oxido de propileno, oxido de etileno o una mezcla de ambos. Los productos resultantes son mezclas de homologos de diferentes longitudes de cadena.
Un procedimiento continuo para la produccion de polieteroles se describe por ejemplo en el documento DD 142 809. Este procedimiento se basa en catalizadores de hidroxido de potasio y como reactor se usan columnas de burbujas en cascadas verticales independientes. En un reactor de columnas de burbujas en cascadas verticales de este tipo, se alimentan oxido de propileno, hidroxido de potasio y un iniciador de alcohol a la parte inferior y el producto junto con gas oxido de propileno sin reaccionar se retira en la parte superior de la columna. Los segmentos en cascada en la columna conducen a una estrecha distribution de tiempo de residencia que se requiere para la estrecha distribution de peso molecular del producto. Para aumentar el rendimiento espacio-tiempo del procedimiento es necesario realizar la reaccion a temperaturas superiores y presiones superiores. El calor de la reaccion de alcoxilacion producida en cada section debido al rendimiento espacio-tiempo aumentado conduce a limitaciones de elimination de calor debido a la pequena superficie de enfriamiento especlfica disponible en la columna de burbujas vertical. La superficie de enfriamiento interna posible maxima no es suficiente para eliminar completamente el calor de la reaccion. No hay posibilidad de mejorar el enfriamiento usando otros medios tales como enfriamiento evaporativo de oxido de propileno. El otro problema es que cuando se anade todo el oxido de propileno a la parte inferior de la columna, debido a las altas cargas de gas, hay una velocidad de reaccion no uniforme en diversas secciones por toda la altura de la columna lo que conduce a necesidades de capacidad de enfriamiento variables. Esto requiere intercambiadores de calor externos en multiples secciones ademas de los serpentines de enfriamiento internos haciendo que el concepto de reactor no resulte economico.
Otro concepto de reactor para la fabrication de polieteroles se da a conocer en Mihail lonescu, Chemistry and Technology of Poliols for Poliurethanes, Rapra Technology, paginas 120 a 129, 1a Edition, 2005. La reaccion se lleva a cabo en un reactor discontinuo en el que se pulveriza la masa de reaccion llquida en gotitas muy finas. En el reactor, el oxido de alquileno, es decir oxido de propileno u oxido de etileno, esta contenido en forma gaseosa. Ademas de las reacciones en las que se pulveriza llquido en gotitas muy finas tambien se describen reactores discontinuos agitados. Tras la reaccion, se purifica el producto de reaccion eliminando el catalizador.
Un procedimiento para formar polieteroles usando un tubo de reaccion en espiral como reactor se da a conocer en el documento WO-A 01/36514. Otro procedimiento que usa un reactor tubular que se enfrla desde el exterior se da a conocer en el documento DE-B 100 54 462.
Sin embargo, una desventaja de todos los tipos de reactor conocidos que estan usandose para la produccion de polieteroles es que el aumento del rendimiento espacio-tiempo del procedimiento esta limitado por la capacidad de eliminacion de calor de los reactores.
Otro problema es obtener una estrecha distribucion de tiempo de residencia junto con una reaccion uniforme por toda la longitud del reactor, necesitando intercambiadores de calor externos mlnimos.
Por tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para la produccion continua de polieteroles que no presente las desventajas de los procedimientos conocidos.
Este objeto se logra mediante un procedimiento para la produccion continua de polieteroles segun la revindication 1 que comprende las etapas de
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- hacer reaccionar un hidroxido de metal alcalino o un hidroxido de metal alcalinoterreo con un iniciador de alcohol o un precursor alcoxilado para dar una mezcla que comprende un alcoholato y agua,
- eliminar el agua de la mezcla, si resulta apropiado,
- alimentar el alcoholato al interior de una columna de burbujas, que tiene una inclinacion de 0 a 90° con respecto a la horizontal, estando dividida la columna de burbujas en al menos dos compartimentos, en el que los compartimentos estan divididos unos de otros por una pared de division, teniendo la pared de division una altura, tal que el llquido puede fluir sobre la pared de division desde un compartimento a un compartimento adyacente,
- alimentar oxido de alquileno al interior de al menos un compartimento en la parte inferior del compartimento de manera que el oxido de alquileno se eleva hacia el alcoholato, alimentandose el oxido de alquileno al interior del al menos un compartimento en forma gaseosa o como un llquido que se evapora en el compartimento,
- hacer reaccionar el oxido de alquileno con el alcoholato o con un producto secundario que esta formandose por la reaccion del alcoholato con oxido de alquileno para dar el polieterol,
- descargar el producto de reaccion de la columna de burbujas horizontal.
Mediante el uso de una columna de burbujas que tiene una inclinacion de desde 0 hasta 90° con respecto a la horizontal, es posible usar el oxido de alquileno que se alimenta al interior de al menos un compartimento, tambien para enfriar la mezcla de reaccion. El oxido de alquileno que no reacciona recoge el calor de la reaccion de modo que el contenido del compartimento se enfrla a traves de enfriamiento evaporativo.
Adicionalmente, la columna de burbujas puede enfriarse mediante enfriamiento por serpentines de enfriamiento o camisa externa. El enfriamiento adicional por serpentines de enfriamiento o camisa externa puede limitarse a compartimentos individuales. Particularmente en el caso en que pueda eliminarse suficiente calor por el oxido de alquileno, no es necesario enfriamiento adicional en este compartimento.
Si se usan camisas de enfriamiento externas o serpentines de enfriamiento, estos pueden usarse tambien para el calentamiento inicial del reactor durante la puesta en marcha de la produccion. Para el calentamiento inicial, un medio de calentamiento fluye a traves de la camisa externa o el serpentln interno, teniendo una temperatura por encima de la temperatura que se necesita para la puesta en marcha de la produccion. Tras poner en marcha la produccion y la generation de calor debido a la reaccion, se detiene el calentamiento de los compartimentos y si es necesario los compartimentos que comprenden camisas externas o serpentines de enfriamiento internos se enfrlan usando un medio de enfriamiento que fluye a traves de las camisas externas o los serpentines de enfriamiento internos.
En una realization preferida de la invention, el oxido de alquileno se alimenta al interior de cada uno de los compartimentos. Esto tiene la ventaja de que no es necesario enfriamiento adicional en caso de que la velocidad de flujo del oxido de alquileno sea tal que pueda eliminarse el calor de reaccion de los compartimentos por la alimentation de oxido de alquileno. Ademas, al distribuir el oxido de alquileno en cada uno de los compartimentos es posible lograr una distribution uniforme del oxido de alquileno en los compartimentos. Adicionalmente, puede ser posible ajustar la cantidad de oxido de alquileno que se alimenta al interior de cada uno de los compartimentos. La cantidad de oxido de alquileno que se alimenta al interior de cada uno de los compartimentos puede depender del calor que ha de eliminarse de los compartimentos o de la cantidad de oxido de alquileno que se usa para la reaccion que se lleva a cabo en el compartimento para formar el polieterol.
El oxido de alquileno puede alimentarse al interior de al menos un compartimento en forma gaseosa. Sin embargo, se prefiere alimentar el oxido de alquileno al interior de al menos un compartimento como llquido. Si el oxido de alquileno se alimenta al interior de al menos un compartimento como llquido, el oxido de alquileno se evapora en el compartimento disipando el calor de la reaccion. Por tanto, puede mejorarse el enfriamiento alimentando oxido de alquileno llquido al interior de al menos un compartimento. Particularmente, se prefiere alimentar oxido de alquileno al interior de cada uno de los compartimentos de la columna de burbujas. La inclinacion de la columna de burbujas con respecto a la horizontal en lo que se refiere a la presente invencion es tal que cada uno de los compartimentos de la columna de burbujas puede hacerse funcionar como un reactor independiente. Por tanto, se prefiere una inclinacion en el intervalo de desde 0 hasta 45°, particularmente en el intervalo de desde 0 hasta 20°.
De ese modo, la inclinacion es tal que en el sentido de flujo del alcoholato llquido, el eje de la columna de burbujas desciende. Para llevar a cabo la reaccion, el alcoholato llquido se alimenta al interior de la columna de burbujas en un lado y la mezcla de reaccion que se forma en la columna de burbujas se retira en el otro lado de la columna de burbujas. Dentro de la columna de burbujas la mezcla de reaccion llquida fluye desde un compartimento hasta un compartimento adyacente sobre la pared de division que divide los compartimentos entre si. En cada compartimento, la mezcla de reaccion se mezcla adicionalmente mezclando el oxido de alquileno en la parte inferior
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del compartimento por la ascension de burbujas de oxido de alquileno. Debido a las burbujas que ascienden en cada compartimento la mezcla de reaccion vuelve a mezclarse completamente.
Si la columna de burbujas tiene una inclination de 0° con respecto a la horizontal, lo que significa que la orientation del eje principal de la columna de burbujas esta en la horizontal, se prefiere que la altura de las paredes de division disminuya en el sentido de flujo del alcoholato llquido. Esto tiene la ventaja de que el alcoholato llquido fluye desde un compartimento hacia el compartimento siguiente y pueden evitarse zonas muertas dentro de la columna de burbujas.
Ademas de alimentar el alcohol y el iniciador o un precursor alcoxilado al interior del primer compartimento de la columna de burbujas, tambien es posible alimentar adicionalmente un iniciador y/o un precursor alcoxilado al interior de al menos un compartimento adicional. Esto ayudarla en el caso de productos que tienen una mezcla de iniciadores con grado de alcoxilacion variable o tambien serla util para productos que consisten en una distribution de peso molecular bimodal.
El catalizador, que se usa para la reaccion, es una base. La base se elige de hidroxidos de metales alcalinos o alcalinoterreos, el hidroxido de potasio o hidroxido de sodio es particularmente preferible.
El iniciador de alcohol que se usa es un alcohol monovalente o polivalente, particularmente un alcohol graso, oxoalcohol y/o alcohol secundario o una mezcla de alcoholes. Particularmente preferidos son los alcoholes trifuncionales de bajo peso molecular. Particularmente preferidos como alcohol son glicerina, propilenglicol, etilenglicol, trimetilolpropano, sorbitol, sacarido. Ademas de alcoholes, pueden usarse aminas adicionales como etilendiamina, trietanolamina o toluendiamina, heptano, alquilfenol, o alcoholes grasos naturales o sinteticos, aminas grasas y aminas hidrogenadas, aminas grasas, acidos grasos, esteres de sorbitano, monogliceridos o monoesteroides. Particularmente preferidos como alcoholes son glicerina, propilenglicoles y trimetilolpropano. El oxido de alquileno que se usa para la production de polieterol es preferiblemente oxido de etileno u oxido de propileno. Tambien pueden usarse mezclas de oxido de etileno y oxido de propileno. Ademas es posible usar diferentes oxidos de alquileno simultaneamente y/o secuencialmente en los que en caso de que los oxidos de alquileno se alimenten secuencialmente, diferentes oxidos de alquileno se alimentan al interior de diferentes compartimentos.
Ademas de oxido de etileno y oxido de propileno, puede usarse oxido de butileno adicional. Si se usa oxido de butileno, generalmente se usan mezclas con etileno u oxido de propileno.
En una realization de la invention, el oxido de alquileno se alimenta al interior del reactor en forma de una mezcla que comprende el oxido de alquileno y nitrogeno. Ademas de nitrogeno, tambien pueden usarse otros gases que son inertes para la reaccion. El nitrogeno ayuda a mantener la concentration de fase gaseosa de oxido de alquileno por debajo de los llmites de descomposicion de la fase gaseosa.
Para eliminar el oxido de alquileno que no ha reaccionado con el alcoholato o producto secundario, es posible retirar el oxido de alquileno junto con la mezcla de reaccion del reactor. Sin embargo, se prefiere proporcionar una salida independiente para los componentes gaseosos incluyendo el oxido de alquileno. Particularmente, se prefiere proporcionar la salida en la parte superior de la columna de burbujas de modo que los componentes gaseosos, que comprenden el oxido de alquileno gaseoso, se retiren en la parte superior del reactor. En una realizacion preferida, los componentes gaseosos se enfrlan para condensar el oxido de alquileno y recircular el oxido de alquileno al interior del reactor o al interior de un deposito de almacenamiento.
En caso de que se use un numero particularmente grande de compartimentos para el procedimiento, se prefiere conectar al menos dos columnas de burbujas en serie. En este caso, la mezcla de reaccion se retira en el extremo de una columna de burbujas y se alimenta en un lado a una columna de burbujas siguiente. De ese modo pueden usarse dos o mas columnas de burbujas.
La invencion se describe en detalle a continuation en el presente documento con referencia a los dibujos.
En los dibujos:
la figura 1 muestra un diagrama de flujo esquematico de procedimiento del procedimiento inventivo, la figura 2 muestra una section transversal de la columna de burbujas en una primera realizacion, la figura 3 muestra una seccion transversal de la columna de burbujas en una segunda realizacion.
Un diagrama de flujo del procedimiento inventivo se muestra en la figura 1.
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A una mezcladora 1 estatica, se alimentan un iniciador 3 de alcohol y un catalizador 5. Tal como se describio anteriormente, el alcohol es preferiblemente un alcohol polifuncional de bajo peso molecular, por ejemplo glicerina o trimetilolpropano. Iniciadores de alcohol llquidos adecuados adicionales son propilenglicol, etilenglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, butanodiol o polieterol, aminas alifaticas o aminas aromaticas tales como anilina y aminofenoles y sus derivados, etilendiamina, etanolamina, dietanolamina, toluenodiamina, difenilmetanodiamina, urea, melamina y sus derivados con funcionalidad de H y mezclas entre aminas aromaticas y alifaticas, agua, alcoholes alcoxilados, sorbitol, sacarido, pentaeritritol, celulosa, almidon o sacarosa. El catalizador 5 que se alimenta al interior de la mezcladora 1 estatica, como llquido o como disolucion acuosa es por ejemplo un hidroxido de metal alcalino o un hidroxido de metal alcalinoterreo, preferiblemente un hidroxido de metal alcalino, por ejemplo hidroxido de sodio o hidroxido de potasio, particularmente hidroxido de potasio.
El iniciador 3 de alcohol y el catalizador 5 se mezclan en la mezcladora 1 estatica. En la mezcladora 1 estatica el iniciador 3 de alcohol y el catalizador 5 reaccionan entre si formando un alcoholato y agua. Para eliminar el calor de la reaccion, puede enfriarse la mezcladora 1 estatica. Para el enfriamiento, la mezcladora 1 estatica comprende una camisa 7 de enfriamiento. Podrla alimentarse un medio de calentamiento a la camisa de enfriamiento para la puesta en marcha para lograr la temperatura de reaccion y luego el medio de calentamiento podrla cambiarse al medio de enfriamiento en la camisa 7 de enfriamiento para proporcionar el enfriamiento requerido para eliminar el calor de reaccion.
Ademas de una mezcladora 1 estatica puede usarse cualquier otro tipo de reactor de flujo en piston continuo, por ejemplo un reactor tubular o reactor de haz tubular, para formar el alcoholato a partir del alcohol y el catalizador.
La mezcla de reaccion que deja la mezcladora 1 estatica se alimenta al interior de una primera camara 9 de hervido. La mezcla de reaccion que esta alimentandose al interior de la camara 9 de hervido tiene una temperatura preferiblemente entre 100 y 150°C, particularmente una temperatura en el intervalo de desde 120 hasta 140°C. La presion en la primera camara 9 de hervido esta en el intervalo de desde 100 hasta 1000 mbar, preferiblemente en el intervalo de 150 a 500 mbar, de manera particularmente preferida en el intervalo de desde 150 hasta 250 mbar.
Para establecer el vaclo en la camara 9 de hervido, se proporciona una bomba 11 de vaclo. En la camara 9 de hervido el agua procedente del catalizador y el agua de reaccion contenida en la mezcla de reaccion se evapora y se elimina de la camara 9 de hervido a traves de la bomba 11 de vaclo.
La mezcla que comprende alcoholato restante se retira en la parte inferior de la primera camara 9 de hervido, se bombea mediante una bomba 13 y se calienta en un intercambiador 15 de calor. Con la bomba 13, la mezcla que comprende alcoholato se comprime a una presion en el intervalo de desde 3 hasta 10 bar, preferiblemente en el intervalo de desde 4 hasta 8 bar y particularmente en el intervalo de desde 5 hasta 7 bar. La mezcla se calienta en el intercambiador 15 de calor hasta una temperatura en el intervalo de desde 100 hasta 180°C, preferiblemente en el intervalo de desde 120 hasta 160°C y particularmente en el intervalo de desde 125 hasta 150°C.
En la realization tal como se muestra en la figura 1, la mezcla que comprende alcoholato se alimenta al interior de una segunda camara 17 de hervido. La segunda camara 17 de hervido tambien comprende una bomba 19 de vaclo con la que se reduce la presion en la camara 17 de hervido hasta de 10 a 200 mbar, preferiblemente hasta el intervalo de desde 20 hasta 100 mbar, particularmente en el intervalo de 30 a 80 mbar. En la segunda camara 17 de hervido se elimina el agua restante procedente de la corriente de reaccion que comprende alcoholato y se retira a traves de la segunda bomba 19 de vaclo. En una bomba 21, el alcoholato que esta esencialmente libre de agua se comprime hasta una presion en el intervalo de desde 3 hasta 10 bar, preferiblemente en el intervalo de desde 4 hasta 8 bar, particularmente en el intervalo de desde 5 hasta 7 bar.
En lo que se refiere a la presente invention, esencialmente libre de agua significa que la cantidad de agua en la corriente que comprende alcoholato es como maximo del 1% en peso, preferiblemente como maximo del 0,1% en peso y particularmente del 0,05% en peso.
La corriente de alcoholato que esta esencialmente libre de agua se alimenta al interior de una primera columna 23 de burbujas. Segun la invencion, la primera columna 23 de burbujas esta inclinada con respecto a la horizontal con un angulo de 0° a 90°, preferiblemente con un angulo de 0° a 45° y particularmente con un angulo de 0° a 20°. En la realizacion tal como se muestra en la figura 1, la inclination con respecto a la horizontal es de 0°.
Opcionalmente, la corriente de alcoholato tambien podrla alimentarse a un reactor continuo de tanque agitado (CSTR) en el que se hace reaccionar con al menos de 1 a 30 moles de oxido de alquileno por mol de alcoholato antes de alimentarla a la primera columna de burbujas.
La primera columna de burbujas esta dividida en varios compartimentos 25 mediante paredes 27 de division. La altura de las paredes 27 de division es tal que el llquido procedente de un compartimento 25 puede fluir al interior de un compartimento adyacente sobre la pared de division.
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En la realization tal como se muestra en la figura 1, cada compartimento 25 esta dotado de un distribuidor 29 de gas, que se muestra esquematicamente mediante una flecha. A traves de los distribuidores 29 de gas se alimenta oxido de alquileno, preferiblemente oxido de propileno u oxido de etileno al interior de los compartimentos 25. Los oxidos de alquileno pueden alimentarse como llquido o como gas. En una realizacion de la invention, se prefiere alimentar oxido de alquileno llquido al interior de los compartimentos 25. El oxido de alquileno llquido proporciona enfriamiento evaporativo en los compartimentos 25 extrayendo calor de reaction mediante la evaporation del oxido de alquileno. Tras evaporarse completamente, el oxido de alquileno gaseoso se calentara adicionalmente extrayendo calor de la reaccion. Si el oxido de alquileno se alimenta en estado gaseoso, la cantidad de calor que puede absorberse por el oxido de alquileno es mucho menor que cuando se alimenta oxido de alquileno llquido. En una realizacion de la invencion, el oxido de alquileno se alimenta en una mezcla con un gas inerte al interior de los compartimentos 28. Al alimentar un gas inerte adicional es posible alimentar una cantidad mayor de gas y por tanto lograr un mejor efecto de mezclado dentro de los compartimentos.
El gas, es decir oxido de alquileno y opcionalmente gas inerte, que no ha reaccionado con el alcoxilato que forma polieterol, se recoge en la parte superior de la columna 23 de burbujas. En la parte superior de la columna 23 de burbujas esta prevista una conduction 31 de salida a traves de la cual se elimina el oxido de alquileno gaseoso y opcionalmente gases inertes de la primera columna 23 de burbujas. Los componentes gaseosos se enfrlan y si resulta apropiado se condensan parcialmente en un intercambiador 33 de calor.
El intercambiador 33 de calor va seguido por un separador 35 de gas-llquido. En el separador 35 de gas-llquido componentes que se han condensado en el intercambiador 33 de calor se separan de los componentes que permanecen en forma gaseosa. Las partes condensadas comprenden esencialmente oxidos de alquileno.
En la realizacion tal como se muestra en la figura 1, el oxido de alquileno se recircula al interior de la primera columna 23 de burbujas o de vuelta al tanque de suministro de oxido de alquileno. Ademas tambien es posible recircular una fraction de la corriente a la primera columna 23 de burbujas y enviar el resto al tanque de almacenamiento de oxido de alquileno.
La mezcla de reaccion resultante que comprende polieterol se retira de la primera columna 23 de burbujas a traves de una conduccion 37 de salida. La conduccion 37 de salida y la conduccion de alimentation a traves de la cual se alimenta el alcoholato al interior de la columna 23 de burbujas estan dispuestas en lados opuestos de la primera columna 23 de burbujas de manera que el llquido fluye desde el punto de alimentacion hacia la conduccion 37 de salida.
En la realizacion tal como se muestra en la figura 1, la primera columna 23 de burbujas va seguida por una segunda columna 39 de burbujas. La segunda columna de burbujas esta disenada esencialmente de manera similar a la primera columna 23 de burbujas. La segunda columna 39 de burbujas tambien esta inclinada con un angulo de 0 a 90° con respecto a la horizontal, preferiblemente con un angulo de 0 a 45° y particularmente con un angulo de 0 a 20° con respecto a la horizontal. La segunda columna 39 de burbujas tambien esta dividida en compartimentos 25 mediante paredes 27 de division. Al interior de los compartimentos 25 de la segunda columna 39 de burbujas se alimenta oxido de alquileno gaseoso a traves de distribuidores 29 de gas. Ademas, el oxido de alquileno sin reaccionar se retira de la segunda columna 39 de burbujas a traves de una conduccion 41 de salida, se enfrla en un intercambiador 43 de calor y se recircula al interior de la segunda columna 39 de burbujas.
Dependiendo del polieterol, que se produce, es posible alimentar diferentes oxidos de alquileno al interior de la primera columna de burbujas y la segunda columna 39 de burbujas. Por ejemplo, es posible alimentar oxido de etileno al interior de la primera columna 23 de burbujas y oxido de propileno al interior de la segunda columna 39 de burbujas. Tambien puede alimentarse oxido de propileno al interior de la primera columna 23 de burbujas y oxido de etileno al interior de la segunda columna 39 de burbujas. Sin embargo, tambien es posible alimentar el mismo oxido de alquileno, por ejemplo oxido de etileno u oxido de propileno, o una mezcla de ambos, al interior de cada una de las columnas 23, 39 de burbujas.
Las columnas de burbujas y los compartimentos en las columnas de burbujas pueden tener todos ellos el mismo tamano o pueden ser de tamanos diferentes. Generalmente, los compartimentos en una columna de burbujas tendran el mismo tamano. Sin embargo, tambien es posible que el tamano de los compartimentos disminuya en el sentido de flujo de los componentes llquidos o que el tamano de los compartimentos aumente en el sentido de flujo de los componentes llquidos. En una realizacion preferida, el tamano de los compartimentos 25 aumenta en el sentido de flujo de los componentes llquidos.
Ademas de la realizacion tal como se muestra en figura 1, en la que se alimenta oxido de alquileno al interior de cada compartimento de las columnas 23, 39 de burbujas, es posible que el oxido de alquileno solo se alimente al interior de varios compartimentos, por ejemplo en cada segundo compartimento. Ademas, tambien es posible alimentar el oxido de alquileno solo al interior del primer compartimento de la columna de burbujas horizontal y por ejemplo gases inertes al interior de los compartimentos adicionales. Sin embargo, se prefiere alimentar oxido de alquileno al interior de cada uno de los compartimentos de las columnas 23, 39 de burbujas.
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Tras salir de la segunda columna 39 de burbujas, la mezcla de reaccion que comprende polieterol puede alimentarse al interior de un reactor 45 posterior.
El reactor 45 posterior puede ser por ejemplo un reactor tubular, que puede tener elementos de mezcladora estatica. En el reactor 45 posterior se completa la reaccion que forma el polieterol haciendo reaccionar al menos el 90% del oxido de alquileno libre que entra en el reactor 45 posterior. Para eliminar el calor de reaccion del reactor, el reactor puede estar dotado de una camisa 47 de enfriamiento.
En la realizacion tal como se muestra en la figura 1, se alimenta oxido de alquileno opcional a traves de una conduccion 49 de alimentacion al interior de la mezcla de reaccion que sale del reactor 45 posterior. Tras anadir el oxido de alquileno a traves de la conduccion 49 de alimentacion, la mezcla se alimenta al interior de un reactor 51 tubular adicional que tambien esta dotado de elementos de mezcladora estatica y una camisa 53 de enfriamiento para eliminar el calor de la reaccion. La corriente de producto que comprende polieterol se retira del reactor 51 tubular a traves de una conduccion 55 de salida de producto. Si se usa una conduccion 49 de alimentacion adicional tal como se muestra en figura 1, el oxido de alquileno que se alimenta a traves de la conduccion 49 de alimentacion preferiblemente es diferente del oxido de alquileno que esta alimentandose al interior de las columnas 23, 39 de burbujas primera y segunda. Ademas de la realizacion tal como se muestra en la figura 1, que comprende dos camaras 9, 17 de hervido tambien es posible usar solo una camara de hervido para eliminar el agua. Sin embargo, el uso de dos camaras de hervido, tal como se muestra en la figura 1, conduce a una corriente de alimentacion de alcoholato, que comprende menos agua. Ademas de una camara de hervido, tambien pueden emplearse cualquier otra unidad de destilacion o destilacion en fase de vapor convencional usada generalmente
Ademas, si el polieterol que se retira de la columna 23 o 39 de burbujas corresponde a la especificacion deseada, no es necesario usar la segunda columna 39 de burbujas o el reactor 45 posterior o el reactor 51 tubular. La corriente de producto podrla saltarse los reactores y someterse directamente a destilacion en fase de vapor para quedar libre de oxido de alquileno en las columnas de destilacion en fase de vapor. Tambien serla posible usar reactores posteriores paralelos con adicion de mas corrientes de oxido de alquileno.
Si se usa un reactor 45 posterior, este reactor puede ser un reactor tubular con mezcladoras estaticas tal como se muestra en la figura 1 o cualquier reactor adecuado que pueda usarse para completar la reaccion. Ademas del reactor 51 tubular, tambien puede usarse cada reactor continuo, que sea adecuado para realizar la reaccion. Los tipos de reactor que pueden usarse como reactor 45 posterior o reactor 51 son por ejemplo reactor de haz tubular, reactor de compartimentos, cascada de tanques agitadores, reactores de serpentln, tubos espirales, reactor de bucle y chorro, microrreactores o reactores de flujo en piston y reactores continuos de tanque agitado divididos.
La figura 2 muestra una seccion transversal de un compartimento de la columna de burbujas en una primera realizacion. En la parte inferior del compartimento 25 esta dispuesto el distribuidor 29 de gas. En el compartimento 25 estan dispuestos dos deflectores 57 verticales, que dividen el compartimento 25 en tres secciones 59. El distribuidor 29 de oxido de alquileno esta colocado en el medio del compartimento y por tanto en la seccion 59.1 media. Al alimentarse oxido de alquileno a traves del distribuidor al interior de la seccion 59.1 media se genera un flujo de fluido. El llquido fluye desde la seccion 59.1 media sobre el borde superior de los deflectores 57 verticales al interior de las secciones 59.2 exteriores. Ademas, el llquido fluye alrededor de los bordes inferiores de los deflectores 57 verticales de vuelta al interior de la seccion 59.1 media. El flujo del llquido se muestra con las flechas 61. La posicion del distribuidor y los deflectores 57 verticales dentro del compartimento 25 da como resultado un reactor de bucle y chorro.
En la figura 3 se muestra una segunda realizacion de un compartimento de la columna de burbujas. La realizacion tal como se muestra en la figura 3 difiere de la figura 2 en la posicion del distribuidor 29 de gas. En lugar de un distribuidor 29 de gas dispuesto en la seccion 59.1 media, segun la figura 3, estan previstos dos distribuidores 29 de gas que estan dispuestos en las secciones 59.2 exteriores. La alimentacion de gas al interior de las secciones 59.2 exteriores tambien conduce a un flujo de fluido, sin embargo, el llquido fluye en las secciones 59.2 exteriores hacia arriba y alrededor del borde superior de los deflectores 27 verticales al interior de la seccion 59.1 media. El llquido fluye en la seccion 59.1 media hacia abajo y alrededor de los bordes inferiores de los deflectores 57 verticales de nuevo al interior de las secciones 59.2 exteriores.
En las realizaciones en la figura 2 y la figura 3 el oxido de alquileno se alimenta como llquido o como gas. El llquido se evapora llevandose el calor de reaccion, generando gas que se eleva a traves del llquido generando el flujo de conveccion requerido para el mezclado necesario en la camara de reaccion. El gas llega a disolverse parcialmente en la mezcla de reaccion a medida que se eleva y reacciona con el producto alcoxilado y el gas que no ha reaccionado con el llquido en el compartimento 25 se recoge en la parte superior del compartimento 25 que forma un espacio 63 de gas. Desde el espacio 63 de gas se elimina el gas a traves de la conduccion 31 o 41 de salida.
Ademas de las realizaciones tal como se muestran en la figura 2 y 3 que comprenden dos deflectores 57 verticales en cada compartimento, tambien es posible disponer mas de dos deflectores 57 o solo un deflector 57 en el compartimento 25. El numero de deflectores 57 verticales depende principalmente del diametro de la columna 23, 39
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de burbujas. Ademas, la columna 23, 39 de burbujas, no requiere necesariamente una seccion transversal circular tal como se muestra en la figura 2 y la figura 3. Ademas de una seccion transversal circular tambien es posible cualquier otra forma. Sin embargo, se prefiere tener una seccion transversal que tenga una forma sin ningun borde. Por tanto, ademas de una seccion transversal circular tambien se prefieren secciones transversales ovaladas.
En una realization alternativa, la columna (23, 39) de burbujas esta dotada de serpentines internos en cada seccion para proporcionar un enfriamiento adicional requerido en caso de que el enfriamiento evaporativo no sea suficiente para eliminar el calor de reaction. Los serpentines internos pueden colocarse en las secciones 59.1 o 59.2 o en ambas secciones 59.1 y 59.2 para proporcionar una superficie de enfriamiento mayor para la elimination de calor.
Ademas es posible proporcionar al menos un reactor tubular tras la primera columna 23 de burbujas. Este al menos un reactor tubular va seguido por la segunda columna (39) de burbujas, el reactor posterior y el segundo reactor.
Lista de numeros de referencia
- 1
- mezcladora estatica
- 3
- alcohol
- 5
- iniciador
- 7
- camisa de enfriamiento
- 9
- camara de hervido
- 11
- bomba de vaclo
- 13
- bomba
- 15
- intercambiador de calor
- 17
- segunda camara de hervido
- 19
- segunda bomba de vaclo
- 21
- bomba
- 23
- primera columna de burbujas
- 25
- compartimento
- 27
- pared de division
- 29
- distribuidor de gas
- 31
- conduccion de salida
- 33
- intercambiador de calor
- 35
- precipitador de llquido
- 37
- conduccion de salida
- 39
- segunda columna de burbujas
- 41
- conduccion de salida
- 43
- intercambiador de calor
- 45
- reactor secundario
- 47
- camisa de enfriamiento
- 49
- conduccion de alimentacion
- 51
- reactor tubular
- 53
- camisa de enfriamiento
- 5 55
- conduccion de salida de producto
- 57
- deflector vertical
- 59
- seccion
- 59.1
- seccion media
- 59.2
- seccion exterior
- 10 61
- flujo de llquido
- 63
- espacio de gas
Claims (11)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la produccion continua de polieteroles que comprende las etapas de- hacer reaccionar un hidroxido de metal alcalino o un hidroxido de metal alcalinoterreo con un iniciador de alcohol o un precursor alcoxilado para dar una mezcla que comprende un alcoholato y agua,- eliminar el agua de la mezcla mediante destilacion, si resulta apropiado,- alimentar el alcoholato al interior de una columna (23) de burbujas, que tiene una inclinacion de desde 0 hasta 90° con respecto a la horizontal, estando dividida la columna (23) de burbujas en al menos dos compartimentos (25), en el que los compartimentos (25) estan divididos unos de otros por una pared (27) de division, teniendo la pared (27) de division una altura, tal que el llquido puede fluir sobre la pared (27) de division desde un compartimento (25) al interior de un compartimento adyacente,- alimentar oxido de alquileno al interior de al menos un compartimento (25) en la parte inferior del compartimento de manera que el oxido de alquileno se eleva hacia el alcoholato, alimentandose el oxido de alquileno al interior del al menos un compartimento (25) en forma gaseosa o como un llquido que se evapora en el compartimento (25),- hacer reaccionar el oxido de alquileno con el alcoholato o con un producto secundario que esta formandose por la reaccion del alcoholato con oxido de alquileno para dar el polieterol,- descargar el producto de reaccion de la columna (23) de burbujas.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el oxido de alquileno se alimenta al interior de cada uno de los compartimentos (25).
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la columna (23) de burbujas tiene una inclinacion tal que en el sentido de flujo del alcoholato llquido, el eje de la columna de burbujas desciende.
- 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la altura de las paredes (27) de division disminuye en el sentido de flujo del alcoholato llquido.
- 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se alimentan adicionalmente iniciador y/o precursor alcoxilado al interior de al menos un compartimento adicional.
- 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el alcohol es alcohol trifuncional de bajo peso molecular.
- 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el oxido de alquileno es oxido de etileno u oxido de propileno.
- 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que una mezcla que comprende el oxido de alquileno y nitrogeno se alimenta al interior de la columna de burbujas.
- 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende ademas la etapa de retirar componentes gaseosos, que comprenden oxido de alquileno gaseoso, en la parte superior de la columna (23) de burbujas, enfriar los componentes gaseosos para condensar el oxido de alquileno y recircular el oxido de alquileno al interior de la columna (23) de burbujas o de un tanque de almacenamiento.
- 10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que en al menos un compartimento (25) esta dispuesto al menos un deflector (57) vertical, dividiendo el deflector (57) vertical el compartimento en secciones, en el que los deflectores (57) verticales estan disenados de manera que hay un espacio entre un borde superior del deflector (57) vertical y la camisa de la columna (23) de burbujas y un espacio entre un borde inferior del deflector (57) vertical y la camisa de la columna (23) de burbujas de manera que puede fluir llquido alrededor del deflector (57), y en el que estan dispuestos distribuidores (29) de gas mediante los cuales el oxido de alquileno se alimenta al interior del compartimento (25) de manera que cada segunda seccion esta dotada de un distribuidor (29) de gas.
- 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que al menos dos columnas (23, 39) de burbujas estan conectadas en serie.
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