ES1228595U - Instalacion para la produccion de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos - Google Patents
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Abstract
1. Instalación (1) para la producción de compuestos de polímeros a base de monómeros y materiales sólidos caracterizada porque comprende: - un alimentador (2) en continuo, - un reactor tubular (3) para procesado en continuo del compuesto, - una bomba de impulsión de alta presión (7) destinada para el desplazamiento forzoso de la mezcla de reacción a lo largo del reactor tubular, - un compresor (4) adicional de alta presión con inyectores (40) de aire de alta presión, ubicados en la entrada al reactor tubular (3) para facilitar el movimiento continuo de los componentes a lo largo de dicho reactor tubular (3) reduciendo la interacción con la pared del reactor, - una unidad de desgasificación/desvolatilización (5) para eliminar contaminantes, sustancias volátiles y monómeros restantes, dispuesto a la salida del reactor.
Description
INSTALACION PARA LA PRODUCCION DE COMPUESTOS DE POLIMEROS A BASE DE
MONOMEROS Y MATERIALES SOLIDOS
D E S C R I P C I O N
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invention se refiere a una instalacion para la production de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Existen compuestos polimericos con infinidad de aplicaciones. En ocasiones, los fabricantes rellenan los pollmeros con partlculas para mejorar la resistencia y la rigidez de los materiales obtenidos, por ejemplo para aumentar sus propiedades de barrera y su resistencia al fuego y la ignition.
En determinados compuestos, para obtener el resultado deseado es necesario agregar al pollmero una cantidad muy baja del relleno. Esta es una ventaja competitiva unica. Ademas, dependiendo si el monomero es polar o no polar, la obtencion del compuesto resulta mucho mas complicada. Este tipo de compuestos pueden utilizarse en pellculas protectoras, espumas u otros productos termoplasticos moldeados o extruidos, obtenidos de la manera tradicional. El campo de aplicacion de estos productos es muy amplio: partes de automoviles y aeroespaciales, electronica, equipos de computation, materiales de construction y edification, materiales de empaquetado, membranas y materiales funcionales de construccion.
La tecnica existente actualmente para polimerizacion con material de relleno precisa el uso de reactores de mezcla, donde el relleno va en una suspension que mezcla intensivamente los monomeros. Esto implica la necesidad de preparacion de la suspension, y el procesado con relleno en suspension llquida, con mayores gastos de energla. Mientras tanto, si la velocidad de polimerizacion es lo suficientemente alta, la mezcla de reaccion tiene una viscosidad mas alta y cambia la propia cinetica del proceso, el proceso continua de manera
local y la mezcla solo contribuye a las reacciones secundarias y la contamination del polimero con monomero sin reaccionar, destruyendo tanto las partlculas del relleno, como las partlculas del polimero, especialmente en la fase de solidification.
Para ello se recomienda tambien el uso de reactores tubulares de desplazamiento ideal, con y sin camisa. Dichos reactores reducen significativamente los costos de capital y operativos en la production de pollmeros, mientras que el uso de reactores con agitadores en algunos casos no parece estar justificado.
El proceso de polimerizacion en emulsion generalmente se lleva a cabo en modo continuo, mediante por ejemplo una cascada de autoclaves. El proposito principal de los autoclaves con mezcladores es prevenir la precipitation de pollmeros mediante la mezcla en una etapa en la que las partlculas de latex pueden pegarse entre si y cuando las gotas de monomero pueden unirse en una capa separada. Este fenomeno no es caracterlstico de ninguna polimerizacion en emulsion. En la polimerizacion en gel, segun un proceso descubierto por O.N. Novikov, dicho fenomeno de adherencia se excluye y no se produce la coalescencia de las gotitas de monomero.
Para aislar el polimero de la mezcla de reaction, normalmente se aplican los metodos:
- adicion de los electrolitos, en particular sal de roca o alumbre;
- congelation;
- extrusion del latex a traves de unos agujeros estrechos bajo presion;
- pulverization del latex en aire caliente;
- tratamiento con el vapor.
La congelacion del agua requiere dos veces menos energla que la evaporation. El procesamiento con vapor vivo hace que el polimero pase a un estado viscoso y, en consecuencia, a la contraction (macrosnereresis) debido a las fuerzas capilares, por lo que los costos de energla son mlnimos. La macrosnereresis ocurre bien para pollmeros de cadena flexible.
En general por tanto en la tecnica conocida actualmente para la polimerizacion de compuestos con materia adicional es necesario el trabajo con mezclas acuosas fluidas con alto contenido de agua, lo que aumenta el gasto de energla por la necesidad de evaporar el
ilquido necesario. Este inconveniente se soluciona con la utilization de la instalacion de la invention.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La instalacion para la production de compuestos a base de pollmeros y materiales solidos de la invencion comprende:
-un alimentador en continuo, para alimentar los monomeros, materiales solidos y componentes adicionales (iniciador de la reaction de polimerizacion) a la entrada del reactor -un reactor tubular para procesado en continuo del compuesto,
-una bomba de impulsion de alta presion destinada para el desplazamiento forzoso de la mezcla de reaccion a lo largo del reactor tubular,
- un compresor adicional de alta presion con inyectores de aire de alta presion, ubicados en la entrada al reactor tubular para facilitar el movimiento continuo de los componentes a lo largo del reactor tubular reduciendo la interaccion con la pared del reactor,
-una unidad de desgasificacion/desvolatilizacion para eliminar contaminantes, sustancias volatiles y monomeros restantes dispuesto a la salida del reactor.
De esta forma se consigue la obtencion de materiales modificados a partir de las bases (materiales solidos organicos e inorganicos) mediante el tratamiento con monomeros en condiciones de polimerizacion. En el reactor se produce el proceso de modification del sustrato (bases) en polvo. Una vez modificado, el producto se somete a la desgasificacion al vaclo en la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion.
La utilizacion de un reactor tubular asegura la maxima produccion por unidad de superficie de produccion con altas tasas de conversion. Ademas gracias a la utilizacion de materia prima en solido, la contamination por los monomeros es significativamente menor, los requerimientos de gasto energetico son muy inferiores a la utilizacion de materia no solida, habiendo encontrado que, despues de la reaccion, el polimerizado conserva la cantidad minima de monomero sin reaccionar lo que supone una ventaja adicional.
En el reactor se produce sucesivamente primero un proceso de gelificacion hasta el punto de gel, inclusive, luego la polimerizacion primaria antes de alcanzar el punto de solidificacion de la polimerizacion, y despues la post-polimerizacion hasta la conversion final. Por tanto en
el propio reactor se realiza todo el proceso principal de polimerizacion. A la salida el bloque de pollmero se comprime bajo la influencia de las fuerzas de tension superficial, disminuyendo en volumen, y el agua se separa como una fase separada.
Ademas de lo anterior, al realizar el proceso en un reactor de tunel se puede realizar en continuo, alimentando con materia en forma de solido o pasta, a diferencia de los procedimientos actuales que son en estado llquido y no en continuo.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1.- Muestra una vista esquematica de la instalacion de la invention.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
La instalacion (1) para la production de compuestos a base de pollmeros y materiales solidos de la invencion comprende:
-un alimentador (2) en continuo, para alimentar los monomeros, materiales solidos y componentes adicionales (iniciador de la reaccion de polimerizacion) a la entrada del reactor para obtener el compuesto,
-un reactor tubular (3) para procesado en continuo del compuesto,
-una bomba de impulsion de alta presion (7) destinada para el desplazamiento forzoso de la mezcla de reaccion a lo largo del reactor tubular,
-un compresor (4) adicional de alta presion con inyectores (40) de aire de alta presion, ubicados en la entrada al reactor tubular (3) para facilitar el movimiento continuo de los componentes a lo largo de dicho reactor tubular (3) reduciendo la interaccion/friccion con la pared del reactor,
-una unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) para eliminar contaminantes, sustancias volatiles y monomeros restantes, dispuesto a la salida del reactor (3).
Muy preferentemente el reactor (3) comprende una envolvente (30) o camisa isotermica, para aportar calor al principio de la reaction y frio al final de la misma, con el consiguiente ahorro de energla, ya que a traves de la camisa (30) se efectua el calentamiento de la masa de reaccion mediante la transferencia de calor a la entrada y el enfriamiento a la salida, transfiriendo este calor a la entrada. Por tanto la perdida de calor esta minimizada. Los
reactores y las tuberlas estaran aislados termicamente con lana mineral laminada. Esta envolvente (30) isotermica comprende idealmente una camara de agua donde la temperatura constante del agua se reparte a lo largo de todo el reactor (3).
Ademas, se prefiere que las paredes interiores (31) del reactor (3) sean lisas y pulidas para reducir la friccion, pudiendo el reactor comprender forma interior determinada para moldeo o extrusion del polimerizado.
Por su parte, el alimentador (2) en continuo comprende preferentemente:
-un dispensador (21) de materiales solidos o en pasta a granel,
-al menos, una primera bomba dosificadora (22) conectada a uno o mas depositos de monomeros (23),
-un mezclador (24) conectado a la salida del dispensador (21) y de la bomba dosificadora (22), para preparation de una mezcla de monomeros y materiales solidos o en pasta, y -unas bombas dosificadoras adicionales (27) para alimentar el iniciador (29) y otros componentes (dispersantes, etc). Asl, la base o sustrato solido en polvo se alimenta al mezclador (24) con un dispensador de materia seca, y se mezcla en el mezclador (24) con monomeros, iniciador y otros componentes alimentados por las bombas (22, 27) dosificadoras, siendo impulsado el conjunto, incluyendo los materiales solidos o en pasta, a traves de los inyectores de aire (40) del compresor (4) de aire a alta presion.
Se ha previsto la posible disposition en el alimentador (2), antes de la entrada al mezclador (24), de un deposito de adicion (26) de agua recuperada del reactor tubular (3) para adicion de la misma a la mezcla de monomeros para facilitar el transito por el reactor (3) si es necesario, y una bomba primaria (28) de alimentation de monomeros desde este deposito de adicion (26).
Mientras, el compresor (4) de aire a alta presion comprende, al menos, una bomba de alta presion (41) de inyeccion de aire hacia los inyectores de aire (40).
Tambien se ha previsto la disposicion en la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5), de unos inyectores de vapor vivo (50) ya que el pollmero obtenido a la salida del reactor puede tener hasta un 76% de agua, si se desea su deshidratacion, exponiendolo a este vapor vivo que evapora el agua. Igualmente la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion
(5) puede comprender un colector con filtro, no representado, para extraction de material fino, y/o un aspirador (52) para secado del polimero o producto obtenido. Dicha unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) comprendera idealmente en cualquier caso un lecho (53) de cuerpos adsorbentes porosos de aluminosilicatos (Glint, ODM) con una superficie altamente desarrollada para desgasificacion por adsorcion (como resultado de las fuerzas de atraccion entre las moleculas del adsorbente y la sustancia adsorbida). El proceso de separation por adsorcion se basa en la diferente capacidad de retention de los adsorbentes con respecto a los componentes individuales de la mezcla pueden absorber incluso los componentes verdaderamente disueltos. Los componentes verdaderamente disueltos son adsorbidos principalmente por el mecanismo de intercambio ionico, mientras que los coloides y las suspensiones son absorbidos por el mecanismo de coagulacion de contacto, seguido de la filtration a traves de una capa de sorbente. El material de carga en los adsorbedores son margas adsorbentes trituradas modificadas cuyo proposito funcional es la absorcion de impurezas oxidantes, monomeros y productos del petroleo, elimination de metales. Las impurezas mecanicas se separan en el filtro. Los compuestos de vanadio y el agua se adsorben en un sorbente de margas trituradas modificadas ODM-2F (Glint).
Por ultimo, se ha previsto en la instalacion (1) la posible disposition de un reciclador (6) de agua de proceso, que comprende un deposito (60) o pozo donde se acumulan los efluentes de drenaje generados durante el lavado del equipo, y una estacion de tratamiento de agua residual (61). De esta forma la condensation de vapor del area de secado y los derrames se depuran y pueden volver al sistema cerrado de circulation de agua.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invention, se indica que la description de la misma y de su forma de realization preferente debe interpretarse de modo no limitativo, y que abarca la totalidad de las posibles variantes de realizacion que se deduzcan del contenido de la presente memoria y de las reivindicaciones.
Claims (14)
1. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos caracterizada porque comprende:
-un alimentador (2) en continuo,
-un reactor tubular (3) para procesado en continuo del compuesto,
-una bomba de impulsion de alta presion (7) destinada para el desplazamiento forzoso de la mezcla de reaction a lo largo del reactor tubular,
-un compresor (4) adicional de alta presion con inyectores (40) de aire de alta presion, ubicados en la entrada al reactor tubular (3) para facilitar el movimiento continuo de los componentes a lo largo de dicho reactor tubular (3) reduciendo la interaction con la pared del reactor,
-una unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) para eliminar contaminantes, sustancias volatiles y monomeros restantes, dispuesto a la salida del reactor.
2. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun revindication 1 caracterizada porque el reactor (3) comprende una envolvente (30) isotermica para aportar calor al principio de la reaction y frio al final de la misma
3. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun rev indication 2 caracterizada porque la envolvente (30) isotermica comprende un aislamiento termico.
4. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun revindication 2 o 3 caracterizada porque la envolvente (30) isotermica comprende una camara de agua.
5. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque las paredes interiores (31) del reactor (3) son lisas y pulidas para reducir la friction.
6. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada
porque el reactor comprende forma interior determinada para moldeo o extrusion del polimerizado.
7. -Instalacion (1) para la production de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el alimentador (2) en continuo comprende:
-un dispensador (21) de materiales solidos o en pasta a granel,
-al menos, una primera bomba dosificadora (22) conectada a uno o mas depositos de monomeros (23),
-un mezclador (24) conectado a la salida del dispensador y de la bomba dosificadora, para preparation de una mezcla de monomeros y materiales solidos o en pasta, y
-unas bombas dosificadoras adicionales (27) para alimentar el iniciador (29) y otros componentes.
8. -Instalacion (1) para la produccion de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos segun revindication 7 caracterizada porque antes de la entrada al mezclador (24), el alimentador (2) comprende un deposito de adicion (26) de agua recuperada del reactor tubular (3) para adicion de la misma a la mezcla de monomeros, y una bomba primaria (28) de alimentation de monomeros.
9. -Instalacion (1) para la produccion de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el compresor (4) de aire a alta presion comprende, al menos, una bomba de alta presion (41) de inyeccion de aire hacia los inyectores de aire (40).
10. -Instalacion (1) para la produccion de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) comprende unos inyectores de vapor vivo (50).
11. -Instalacion (1) para la produccion de compuestos de pollmeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) comprende un colector con filtro para extraction de material fino.
12. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) comprende un aspirador (52) para secado del pollmero
13. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la unidad de desgasificacion/desvolatilizacion (5) comprende un lecho (53) de cuerpos adsorbentes porosos de aluminosilicatos-
14. -Instalacion (1) para la production de compuestos de polimeros a base de monomeros y materiales solidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende un reciclador (6) de agua de proceso, que comprende un deposito (60) o pozo donde se acumulan los efluentes de drenaje generados durante el lavado del equipo, y una estacion de tratamiento de agua residual (61).
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