MX2009000596A - Alimentacion multiple de metales catalizadores a un proceso de produccion de poliester. - Google Patents
Alimentacion multiple de metales catalizadores a un proceso de produccion de poliester.Info
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Abstract
Un proceso para alimentar metales a una o más líneas de proceso en fase fundida para la producción de un polímero de poliéster, el cual comprende: A. proveer un primer flujo de alimentación, dicho primer flujo de alimentación tiene una primera relación molar y comprende una mezcla del metal A y un metal B diferente; b. proveer un segundo flujo de alimentación, dicho segundo flujo de alimentación comprendiendo metales de una especie la cual es menor que todas las especies de metales en el primer flujo de alimentación, o un metal de una especia la cual no es un metal en dicho primer flujo de alimentación, o todos de la misma especie de metales en dicho primer flujo de alimentación pero con una segunda relación molar diferente a la de primea relación molar; y C. alimentar dicho primer flujo de alimentación a una o más líneas de proceso en fase fundida en un punto de adición en cada línea y alimentando dicho segundo flujo de alimentación ya sea: (i) dentro de una o más líneas de proceso en fase fundida corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación dentro de las líneas de fase fundida o (ii) hacia el primer flujo de alimentación que lleva a una o más líneas de proceso de fase fundida, combinando dichos flujos de alimentación primero y segundo para proveer un flujo de alimentación combinado, y alimentando el flujo de alimentación combinado dentro de una o más de las líneas de proceso en fase fundida.
Description
ALIMENTACION MULTIPLE DE METALES CATALIZADORES A UN PROCESO DE PRODUCCION DE POLIESTER
Campo de la Invención La invención tiene que ver con procesos para la alimentación de sistemas de catalizadores a un proceso en fase fundida para la fabricación de polímeros de poliéster y, más particularmente, a la división de alimentaciones de soluciones catalizadoras hacia el proceso en fase fundida para proveer la cantidad y proporción objetivo de los metales catalizadores.
Antecedentes de la Invención Esta solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud provisional de los Estados Unidos de América número 60/834,081, presentada el 28 de Julio del 2006, la cual se incorpora aquí como referencia. Los diseños convencionales para la alimentación de catalizadores hacia procesos en fase fundida para elaborar polímeros de poliéster requieren del uso de un tanque de mezclado de catalizador y un sistema de tanque de alimentación hacia el punto deseado en el proceso en fase fundida. El punto de adición al proceso en fase fundida depende del tipo de esterifícación, ya sea directo o de intercambio de éster, y el tipo de catalizador empleado, conjuntamente con las características deseadas del polímero y el tiempo de residencia deseado. Nosotros hemos descubierto recientemente que ciertos sistemas catalíticos de metales alcalinotérreos o de álcali ("M") y aluminio pueden ser retenidos en solución en condiciones ambientales usando ciertos disolventes, tales como los éteres mono-ol o disolventes de éter polihidroxilo tal como se describen a continuación. Estos sistemas catalizadores son difíciles de disolver en etilenglicol y se precipitan fácilmente cuando reposan en condiciones ambientales, especialmente cuando la relación molar de M:A1 se aproxima a 1 : 1 y/o cuando la cantidad de Al en la solución excede las 3000 ppm.
Nosotros hemos descubierto que las soluciones catalizadoras que contienen relaciones molares de M: Al que se aproximan a 1 : 1 son deseables con el fin de reducir la formación del color amarillo en el polímero de poliéster, y para proveer una solución
catalizadora que sea menos opaca y más clara. Un tanque de mezclado de catalizador y un sistema de alimentación sencillo hacia el proceso en fase fundida funcionan bien con el fin de producir polímeros de poliéster que contienen la misma proporción de M: Al, ya sea 1 : 1 o de otra manera. Sin embargo, puede ser el caso de que uno desee producir una variedad de polímeros en una sola línea de fabricación. Dependiendo de la naturaleza del cambio deseado en el polímero, el cambio puede requerir el ajuste de la relación molar de M:A1 desde un tipo de polímero de poliéster a otro tipo de polímero de poliéster. En este caso, sería impráctico diseñar un proceso el cual solo provea una proporción fija de catalizador al proceso en fase fundida. El cambiar la proporción del catalizador en un único sistema de tanque de mezclado/alimentación es impráctico debido a que queda un inventario del catalizador previamente usado en el tanque de mezclado, y hace que el proceso sean más bien inflexible. Frecuentemente están presentes múltiples líneas de fabricación en una planta. Una línea puede ser establecida para producir un polímero de poliéster con un cierto conjunto de características, mientras que otra línea en operación simultanea puede ser establecida para producir un polímero de poliéster con un conjunto diferente de características, cada línea requiriendo de una proporción de catalizador diferente de M:A1. Al proveer un tanque de mezclado de catalizador diferente para cada línea se incrementa el costo de capital de una planta. Sería deseable proveer un sistema de alimentación de catalizador el cual no requiera el agotamiento de los inventarios en un tanque de mezclado de catalizador, el cual permita ajustes rápidos a la proporción del catalizador de forma que se provean cambios más rápidos para producir diferentes polímeros de poliéster sobre la misma línea, o para hacer los ajustes de catalizador necesarios en el caso de que un polímero por una razón u otra comience a salirse de las especificaciones en la misma línea, y/o para proveer un sistema menos costoso que mantenga un tanque de mezclado el cual alimentará múltiples líneas en diferentes proporciones de catalizador dependiendo de los requerimientos de cada línea.
Compendio de la Invención Ahora se provee un proceso para alimentar metales a una o más líneas de proceso en fase fundida para la producción de polímeros de poliéster , el cual comprende:
a) proveer un primer flujo de alimentación, dicho primer flujo de alimentación comprendiendo una combinación de metales que tienen una primera relación molar; b) proveer un segundo flujo de alimentación, dicho segundo flujo de alimentación comprendiendo metales de una especie la cual es menor que todas las especies de metales en el primer flujo de alimentación, o un metal de una especie el cual no es un metal que esté en dicho primer flujo de alimentación, o todos de la misma especie de metales en dicho primer flujo de alimentación pero con una segunda proporción molar diferente a dicha primera relación molar; y c) alimentar dicho primer flujo a una o más líneas de proceso en fase fundida en un punto de adición en cada línea y alimentar dicho segundo flujo de alimentación ya sea: (i) dentro de una o más líneas de proceso en fase fundida corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación dentro de las líneas de fase fundida o (ii) hacia el primer flujo de alimentación que lleva a una o más líneas de proceso de fase fundida, combinando dichos flujos de alimentación primero y segundo para proveer un flujo de alimentación combinado, y alimentando el flujo de alimentación combinado dentro de una o más de las líneas del proceso en fase fundida. También se provee un proceso para elaborar polímeros de poliéster, el cual comprende el hacer un polímero de poliéster 1 a partir de una línea de producción de fase fundida 1 , dicho polímero de poliéster 1 comprendiendo un metal A y un metal B en una primera proporción molar de A:B, y un polímero de poliéster 2 a partir de una línea de producción de fase fundida 2 que comprende un metal A y un metal B en una segunda relación molar A:B, en donde el metal A es diferente del metal B, las proporciones molares del polímero de poliéster 1 y 2 son diferentes una de la otra, y cada una de las líneas de producción de fase fundida 1 y 2 son alimentadas desde un tanque de mezclado de catalizador común que suministra los metales A y B. Además de provee adicionalmente un proceso para elaborar polímero de poliéster en una línea de fase fundida que comprende el alimentar una cantidad objetivo fija de metales catalizadores A y B a partir de un tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase
rundida y produciendo un polímero de poliéster que tiene una cantidad de metal A que es mayor que la cantidad de metal A alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, o una cantidad de metal B que es mayor que la cantidad de metal B alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, o una cantidad de metales A y B que es mayor que la cantidad de metales A y B alimentados desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, cada uno sin variar la cantidad objetivo fijada de los metales A y B alimentados desde un tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase fundida.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso de un tanque de mezclado de catalizador y un tanque de metales que suministra una línea de producción de fase fundida.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de proceso de un tanque de mezclado de catalizador que suministra dos líneas de producción de fase fundida y un tanque de metales que suministra una o ambas de las líneas de producción de fase fundida.
Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención La presente invención puede ser entendida de mejor manera haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de la invención. Deberá entenderse también que, tal como se utiliza en la descripción y en las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un", "una", "el", y "la" incluyen sus referentes en plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Por ejemplo, la referencia al proceso o la fabricación de un "polímero," un "preformado," "artículo," "contenedor," o "botella" tiene la intención de incluir el proceso o la elaboración de una pluralidad de polímeros, preformados, artículos, contenedores o botellas. Las referencias a la composición o solución que contiene "un" ingrediente o "un" polímero tienen la intención de incluir otros ingredientes u otros polímeros, respectivamente, en adición al ya nombrado. Por "comprender" o "contener" o "que tiene" se quiere decir que cuando menos el compuesto nombrado, elemento, partícula, o paso de método, etcétera debe estar presente en la composición, solución o artículo o método, pero no excluye la presencia de otros
compuestos, catalizadores, materiales, partículas, pasos de método, etcétera., incluso si los otros de tales compuestos, materiales, partículas, pasos de método, etcétera tienen la misma función que aquella que ha sido nombrada, a menos que sean excluidas de manera expresa en las reivindicaciones. También deberá entenderse que la mención de uno o más pasos de método no excluye la presencia de pasos de método adicionales antes o después de los pasos combinados recitados o pasos de método que intervienen entre aquellos pasos expresamente identificados. Más aún, la inscripción de pasos de proceso es un medio conveniente para identificar actividades o pasos discretos, y a menos de que se especifique lo contrario, los pasos de proceso recitados pueden estar dispuestos en cualquier secuencia.
La expresión de un rango incluye todos los enteros y fracciones de estos dentro del intervalo. La expresión de una temperatura o un intervalo de temperatura en un proceso, o en una mezcla de reacción, o de una fase fundida o aplicado a una fase fundida, o de un polímero o aplicado a un polímero significa en todos los casos que la limitación es satisfecha ya sea si la temperatura aplicada, la temperatura real de la fase fundida o polímero, o ambas están en la temperatura especificada o dentro del rango especificado. La palabra "composición" o "solución" significa que cada ingrediente enlistado está presente en la composición o solución, y no implica que ningún ingrediente en la composición o solución esté no unido o sin reaccionar. La composición puede ser sólida o líquida. Los ingredientes indicados en la composición pueden estar unidos, desunidos, reaccionados, no reaccionados, y a menos de que se especifique lo contrario, en cualquier estado de oxidación. Por ejemplo, especificando la presencia de "aluminio" o "Al" o "litio" o "Li" significa los átomos de aluminio o litio, respectivamente, y esto no implica que estos ocupen cualquier estado de oxidación, cualquier estado morfológico, cualquier estado estructural, o cualquier estado químico, ya sea que se agregan a o como estén presentes en la solución, polímero o composición de materia, a menos que tales estados sean indicados expresamente. Tal como se utiliza aquí, el término "metal" es un átomo de metal y no implica ningún estado de oxidación o su estado químico. Los metales pueden estar en cualquier estado químico, por ejemplo, como una sal o quelato o complejo o elemental, y en cualquier estado de oxidación, a menos de que se indique expresamente de otro modo como
teniendo un estado de oxidación en particular. La palabra "elemental," sin embargo, significa un estado de oxidación cero. La cantidad reportada de un metal (por ejemplo, ppm) está basada sobre la cantidad del átomo de metal presente en la solución, polímero, o artículo y no la cantidad del compuesto o sal, a menos que se indique expresamente que como la cantidad del compuesto o sal. Los valores It.V descritos a través de esta descripción son establecidos en unidades dL/g tal como se calcula a partir de la viscosidad inherente medida a 25 °C en 60% de fenol y 40 % de 1,1,2,2-tetracloroetano en peso. Las muestras de polímero son disueltas en el disolvente a una concentración de 0.25 g/50 mL. La viscosidad de las soluciones de polímero es determinada usando un Viscosímetro Diferencial Modificado Viscotek. Una descripción del principio de operación de los viscosímetros diferenciales puede ser encontrada en ASTM D 5225. La viscosidad inherente es calculada a partir de la viscosidad de la solución medida. Las siguientes ecuaciones describen tales mediciones de viscosidad de la solución y los cálculos subsecuentes a Ih.V y desde Ih.V. a It.V:
en donde r|¡nh = viscosidad inherente a 25 °C en una concentración de polímero de 0.5 g/100 mL de 60% de fenol y 4 0% de 1,1,2,2-tetracloroetano en peso. Ln = logaritmo natural. ts = tiempo de flujo de la muestra a través de un tubo de capilaridad t0 = tiempo de flujo de blanco de disolvente a través de un tubo de capilaridad. C = Concentración del polímero en gramos por 100 mL de disolvente (0.50%) La viscosidad intrínseca es el valor limitante en dilución infinita de la viscosidad específica de un polímero. Esta se define por medio de la siguiente ecuación: riint = lim lsp/C) = lim (ln r|r)/C C^0 C^0 en donde T|int = viscosidad intrínseca ?G = viscosidad relativa = ts/t0 ?5? = viscosidad específica = ?G - 1
La calibración del instrumento involucra una prueba por triplicado de un material de referencia estándar y posteriormente la aplicación de ecuaciones matemáticas apropiadas para producir los valores Ih.V "aceptados." Los tres valores utilizados para la calibración deberán estar dentro de un rango de 0.010; si no, se corrigen los problemas y se repiten las pruebas del estándar hasta que se obtengan tres resultados consecutivos dentro de este rango. Factor de Calibración = Ih.V aceptado de referencia Material/ Promedio de Determinaciones por triplicado La viscosidad inherente no corregida (r|inh) de cada muestra es calculada a partir del Viscosímetro Relativo Y501 Modelo Viscotek Y501 usando la siguiente ecuación: inh=[ln (P2/KPi)]/C en donde P2= La presión en el capilar P2 Pi= La presión en el capilar Pi Ln = Logaritmo Natural K = Viscosidad constante obtenida de la lectura de la línea de fondo C = Concentración del polímero en gramos por 100 mL de disolvente El Ih.V. corregido, basado en la calibración con los materiales de referencia estándares, es calculado tal como sigue: Ih.V. Corregido = Ih.V. Calculado x Factor de Calibración La viscosidad intrínseca (It.V, o r\mt) puede ser estimada usando la ecuación de Billmeyer tal como sigue: tli„t =0.5 [e0 5 x Ih V- cCorregido -1] + (0.75 x Ih.V. Corregido) La referencia para la estimación de la viscosidad intrínseca (relación de Billmeyer) es J. Polymer Sci., 4, pp. 83-86 (1949). Alternativamente, el It.V. puede ser medida utilizando los disolventes anteriores y las concentraciones medidas de acuerdo con ASTM D 5225-98 usando un viscosímetro diferencial. El peso de los metales alcalinotérreos o alcalinos puede ser medido o calculado a la adición a la fase fundida o por medio de técnicas analíticas para detectar la cantidad en el polímero o artículo terminado. Los métodos de detección adecuados para la presencia de
metales alcalinos o metales alcalinotérreos incluyen la espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplada por inducción (ICP-OES). La concentración de un metal alcalinotérreo o de un metal alcalino o aluminio o fósforo o cualquier otro elemento o metal es reportada como las partes por millón de átomos de metal sobre la base del peso del polímero. Ahora se provee un proceso para alimentar metales a una o más líneas de proceso en fase fundida para la producción de polímeros de poliéster, el cual comprende: a) proveer un primer flujo de alimentación, dicho primer flujo de alimentación teniendo una primera proporción molar y comprendiendo una mezcla de metal A y un metal diferente B; b) proveer un segundo flujo de alimentación, dicho segundo flujo de alimentación comprendiendo metales de una especie la cual es menor que todas las especies de metales en el primer flujo de alimentación, o un metal de una especie la cual no es un metal en dicho primer flujo de alimentación, o todos de la misma especie de metales en dicho primer flujo de alimentación pero con una segunda proporción molar diferente a aquella de dicha primera relación molar; y c) alimentar dicho primer flujo a una o más líneas de proceso de fase fundida en un punto de adición sobre cada línea y alimentar dicho segundo flujo de alimentación ya sea: (i) dentro de una o más de las líneas de proceso en fase fundida corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación dentro de las líneas de fase fundida o (ii) hacia el primer flujo de alimentación que lleva a una o más líneas de proceso en fase fundida, combinando dichos primero y segundo flujos de alimentación para proveer un flujo de alimentación combinado, y alimentar el flujo de alimentación combinado dentro de una o más de las líneas del proceso en fase fundida. Las especies de metales empleadas en el primer flujo de alimentación son cualquier metal el cual, conjuntamente o solo, aumente la tasa de reacción o promueva la esterificación, o el intercambio de éster, o la policondensación de polímeros de poliéster en la fase fundida. Las especies típicas de metales incluyen titanio, estaño, antimonio, manganeso, cobalto, germanio, zinc, aluminio, y metales alcalinotérreos o metales alcalinos tales como litio,
sodio, potasio, magnesio, calcio, y combinaciones de estos. Los metales catalizadores pueden ser agregados dentro de la zona de esterificación, la zona de policondensación, o en cualquier punto intermedio entre estas zonas. Los compuestos catalizadores típicos agregados al proceso en fase fundida incluyen los alcoxidos de titanio; estaño (II) o esteres (IV); acetatos o benzoatos de magnesio, manganeso o zinc; trióxido de antimonio, sales de ácido carboxílico de aluminio o alcoxidos de aluminio; y los hidróxidos de metales alcalinotérreos o de metales alcalinos. El proceso en fase fundida tal como se utiliza aquí significa el proceso utilizado para preparar un polímero de poliéster, comenzando con los reactivos y terminando con el polímero sólido. Una línea de proceso en fase fundida es una línea de producción para la elaboración de polímeros de poliéster en fase fundida, Cada línea de producción puede, si se desea, ser dividida en múltiples líneas de policondensación o tener múltiples cortadores para hacer granulos de poliéster. El método particular utilizado para hacer el polímero de poliéster no está limitado. El método de la invención puede ser aplicado a cualquier método para la elaboración de polímeros de poliéster en un proceso de fase fundida, preferiblemente un proceso continuo de fase fundida. Un proceso de fase fundida ilustrativo puede ser descrito como a continuación se indica: El proceso comienza con una zona de esterificación. En la zona de esterificación, uno o más ácidos dicarboxílicos, preferiblemente ácidos dicarboxílicos aromáticos, o derivados de éstos que forman éster, y uno o más dioles, tales como etilenglicol, pueden ser mezclados en un tanque de pasta y la pasta es entonces alimentada de manera continúa a un reactor de esterificación operado a una temperatura de entre aproximadamente 200 °C y 300 °C, y a una presión súper-atmosférica de entre aproximadamente 0.7034 Kg/cm m (1 psig) hasta aproximadamente 4.92 Kg/cm2m (70 psig). El tiempo de residencia de los reactivos por lo general varía entre aproximadamente una y cinco horas. Normalmente, el (los) ácido(s) dicarboxílico(s) es (son) directamente esterificado(s) con un(unos) diol(es) a una presión elevada y a una temperatura de aproximadamente 240 °C a aproximadamente 285 °C. La reacción de esterificación es continuada hasta que se logra una conversión de ácido o grupo de éster de cuando menos 70%, pero más típicamente hasta que se alcanza una
conversión de ácido o de grupo de éster de cuando menos 85 % para hacer la mezcla oligomérica deseada (o de otra forma también conocida como el "monómero"). La mezcla oligomérica resultante formada en la zona de esterifícación (la cual incluye la esterifícación directa y los proceso de intercambio de éster) incluye un monómero bis(2-hidroxietil)tereftalato (BHET), oligómeros de bajo peso molecular, DEG, y cantidades mínimas de agua como la condensación del sub producto que no es removida totalmente en la zona de esterifícación, conjuntamente con otras impurezas mínimas procedentes de las materias primas y/o posiblemente formadas por las reacciones laterales catalizadas, y otros compuestos agregados opcionalmente tales como pigmentos y estabilizadores. Las cantidades relativas de BHET y especies oligoméricas variarán dependiendo de si el proceso es un proceso de esterifícación directa en cuyo caso la cantidad de especies oligoméricas son importantes e incluso presentes como la especie mayoritaria, o un proceso de intercambio de éster en cuyo caso la cantidad relativa de BHET predomina sobre las especies oligoméricas. El agua es removida conforme la reacción de esterifícación avanza con el fin de impulsar el equilibrio hacia los productos deseados. El metanol es removido conforme la reacción de intercambio de éster de un éster dimetilo de un ácido dicarboxílico avanza con el fin de impulsar el equilibrio hacia los productos deseados. La zona de esterifícación por lo general produce las especies del monómero y del oligómero, si hay alguna, de manera continua en una serie de uno o más reactores. Alternativamente, las especies de monómero y de oligómero en la mezcla oligomérica podrían ser producidas en uno o más reactores por lotes. Se entiende, sin embargo, que en un proceso para elaborar PEN, la mezcla de reacción contendrá las especies monoméricas bis (2-hidroxietil)-2.6-naftalato y sus oligómeros correspondientes. En esta etapa, el It.V. por lo general no es medible o es menor que 0.1 dL/g. El grado promedio de polimerización de la mezcla oligomérica fundida es por lo general menos que 15, y más frecuentemente menor que 7.0. Una vez que la mezcla oligomérica es hecha con el porcentaje de conversión deseado de los grupos ácido o éster, esta es transportada típicamente por medio de una tubería desde la zona de esterifícación o los reactores hacia la zona de policondensación. El comienzo de la reacción de policondensación es por lo general marcado ya sea por una temperatura de operación real más alta que la temperatura de operación en la zona de
esterifícación, o una reducción marcada en la presión (por lo general sub-atmosférica) en comparación con la zona de esterifícación, o ambas. Las reacciones de policondensación típicas ocurren a temperaturas que varían dentro del rango de aproximadamente 260 °C a 300 °C, y a una presión sub-atmosférica de entre aproximadamente 350 mm de Hg a 0.2 mm de Hg. El tiempo de residencia de los reactivos por lo general está dentro del rango de entre aproximadamente 2 a aproximadamente 6 horas. En la reacción de policondensación, se desarrolla una cantidad importante de glicol por medio de la condensación de las especies de éster oligomérico y durante el curso de la acumulación del peso molecular. En algunos procesos, las reacciones de policondensación son iniciadas y continuadas en fase fundida en la zona de policondensación dividida en una zona de prepolimerización y terminadas en la fase fundida en una zona de acabado, después de lo cual la masa fundida es solidificada para formar el producto de fase fundida del polímero de poliéster, generalmente en la forma de virutas, gránulos, o en cualquier otra forma. Cada zona puede comprender de una serie de uno o más recipientes de reacción distintos que trabajan en condiciones diferentes, o las zonas pueden ser combinadas dentro de un recipiente de reacción que utiliza una o más sub etapas que operan en diferentes condiciones en un solo reactor. Esto es, la etapa del prepolímero puede involucrar el uso de uno o más reactores operados de manera continua, uno o más reactores por lotes, o incluso uno o más pasos de reacción o sub etapas llevadas a cabo en un único recipiente de reactor. El tiempo de residencia de la masa fundida en la zona de acabado con relación al tiempo de residencia de la masa fundida en la zona de prepolimerización no está limitado. Por ejemplo, en algunos diseños de reactor, la zona de prepolimerización representa la primera mitad de la policondensación en términos del tiempo de reacción, mientras que la zona de acabado representa la segunda mitad de la policondensación. Otros diseños de reactor pueden ajustar el tiempo de residencia entre la zona de acabado a la zona de prepolimerización a aproximadamente una proporción de 1.5: 1 o mayor. Una distinción común entre la zona de prepolimerización y la zona de acabado en muchos diseños es que ésta última zona trabaja de manera frecuente a una más alta temperatura y/o menor presión que las condiciones de operación en la zona de prepolimerización. Generalmente, cada una de las zonas de prepolimerización y de acabado comprende una o una serie de más de un recipiente de reacción, y los reactores de prepolimerización y terminado son secuenciados
en una serie como parte de un proceso continuo para la fabricación del polímero de poliéster. Se hará referencia a la Figura 1 para ilustrar una modalidad de la invención. Una primera línea de fase fundida es conformada de la zona de esterifícación 101 y una zona de policondensación 102. El número particular de recipientes o el modo de operación no está limitado, y uno de los muchos modos de operación es como se describió anteriormente. El producto de la zona de esterifícación 101 está de manera deseable en conexión fluida con la zona de policondensación 102 a través de una tubería como se ilustra o por cualquier otro medio adecuado, tal como un recipiente unitario que combina las dos zonas. Se provee un tanque de mezclado 103 de catalizador como fuente para el primer flujo de alimentación hacia el proceso en fase fundida. El primer flujo de alimentación puede avanzar a través de una tubería 105 y como un primer flujo de alimentación dentro de la línea de fase fundida en cualquier punto adecuado, o ingresar dentro de la línea de fase fundida como un flujo combinado en cualquier punto adecuado (descrito más adelante). El punto particular de adición no está limitado de manera particular. Tal como se representa, el primer flujo de alimentación puede ser alimentado en el extremo frontal o al inicio de la zona de policondensación, pero también puede ser alimentado en la tubería que conecta la zona de esterifícación con la zona de policondensación, o en el extremo final de la zona de esterifícación, o en cualquier otro punto deseado en el proceso en fase fundida. El primer flujo de alimentación tendrá una proporción molar fija o establecida de una combinación de metales. Hay cuando menos dos metales, y tres o cuatro o más metales pueden ser empleados. Por razones de sencillez, se hace la referencia a una mezcla de metales A y B, aunque deberá entenderse que otros metales pueden ser incluidos. Cada metal es, por si mismo o conjuntamente con otro metal en el primer flujo de alimentación o el segundo flujo de alimentación, un sistema de catalizador o catalizador de policondensación, usado aquí de manera intercambiable. De este modo, tomando un metal A y un metal B como ejemplo, el metal A es cualquier metal, el cual conjuntamente con el metal B o solo, es un catalizador de policondensación siempre que el metal Ay B no sean los mismos metales. Los metales A y B pueden no ser efectivos como catalizadores de policondensación individualmente, pero conjuntamente hacen un sistema catalizador efectivo; o solo uno de los metales A y B puede ser efectivo como un catalizador de
policondensación, pero conjuntamente aumentan adicionalmente la tasa de reacción de policondensación. De manera alternativa, la actividad catalítica de uno de los metales puede ser demasiado alta de forma tal que mientras la conversión sea alta y rápida, la selectividad sea pobre y se forme una variedad de sub productos no deseados, pero cuando se combina con otro metal, la actividad del sistema catalizador es moderada. De manera alternativa, uno de los metales puede no tener ninguna actividad catalítica en absoluto. Cualquier combinación de metales que sean combinados por cualquier razón es útil siempre que la combinación de metales como un sistema provea actividad catalítica en el sentido de aumentar la tasa de reacción de la reacción de policondensación con relación a la ausencia de todos los metales en el primer flujo de alimentación y en el segundo flujo de alimentación. Si bien los metales A y B son menciones, el primer flujo de alimentación puede contener cualquier número de metales adicionales. Las alimentaciones de metal en el primer flujo de alimentación pueden ser agregadas al proceso en fase fundida como una solución, una dispersión, o una lechada. La fuente del segundo flujo de alimentación es a partir del tanque de metal 104. Este tanque contiene metales de una especie la cual es menor que todas las especies de metales en el primer flujo de alimentación, o un metal de una especie la cual no es un metal en dicho primer flujo de alimentación, o todos de la misma especie de metales en dicho primer flujo de alimentación pero con una segunda proporción molar diferente a aquella primera proporción molar. Tomando solo dos metales A y B en el primer flujo de alimentación como ejemplo, los metales en el tanque de metales 104 presentes en el segundo flujo de alimentación son solo uno del metal A o del metal B, o ninguno del metal A ni del metal B, o ambos del metal A y el metal B en una segunda proporción molar diferente a aquella primera proporción molar. Cada una de estas opciones es descrita adicionalmente con mayor detalle. El tanque de metal 104 está diseñado para ajustar la proporción de catalizador de todos los metales (por ejemplo, el metal A y B) en el polímero de poliéster producido en una línea de fase fundida como se requiera o se desee para proveer una flexibilidad de producción mejorada para producir polímeros que tengan diferentes propiedades sin tener que esperar hasta que el inventario en el tanque de mezclado de catalizador 103 se agote para hacer el cambio, para proveer flexibilidad sobre la marcha para hacer ajustes a las
proporciones de catalizador si el polímero producido está fuera de la especificación, y para aprovechar las propiedades mejoradas agregando una porción de uno o más de los metales en diferentes puntos en el proceso. El proceso de la invención también reduce el costo de capital asociado con el contar con dos tanques de mezclado de catalizador e incluso más de dos tanques de mezclado de catalizador requeridos para producir un polímero con la relación molar final deseada de los componentes catalizadores. De este modo, ahora se provee un proceso para elaborar un polímero de poliéster en una línea de fase fundida el cual comprende el alimentar una cantidad objetivo fijada de metales catalizadores A y B a partir del tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase fundida y produciendo un polímero de poliéster que tiene una cantidad de metal A que es mayor que la cantidad de metal A alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador al proceso en fase fundida, o una cantidad de metal B que es mayor que la cantidad del metal B alimentado a partir del tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, o una cantidad de metales A y B que es mayor que la cantidad de metales A y B alimentados a partir del tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, cada uno sin variar la cantidad objetivo fijada de metales A y B alimentados desde un tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase fundida. En las tres siguientes modalidades descritas, el primer flujo de alimentación contendrá los metales A y B como una ilustración, aunque deberá entenderse que tres o más especies de metales pueden estar presentes en el primer flujo de alimentación. En una modalidad, el tanque de mezclado de catalizador 103 tiene una primera proporción de metales A y B, y un tanque de metales 104 contiene solo uno de los metales A o B, pero no ambos. En esta modalidad, otros metales además del A y B pueden ser incluidos si se desea. Por ejemplo, los metales A y B en el tanque de mezclado de catalizador 103 pueden ser Ti y Co, y el metal en el tanque de metales puede ser Co, o puede ser Ti, o este puede ser Co y Zn, o Ti y Zn, pero no ambos Co y Ti. En una segunda modalidad, el tanque de mezclado de catalizador 103 tiene una primera proporción de metales A y B, y el tanque de metales 104 no contiene ya ni el metal A ni B, sino que más bien contiene un metal C que es un metal diferente de los metales A y B. Por ejemplo, los metales A y B en el tanque de mezclado de catalizador 103 pueden ser
Ti y Co, y el metal en el tanque de metales puede ser Zn, o Mg, pero no puede ser ni Ti ni Co. En una tercera modalidad, el tanque de mezclado de catalizador 103 tiene una primera proporción de metales A y B, y el tanque de metales contiene ambos metales A y B, pero una segunda relación molar la cual es diferente que la primera relación molar. De este modo, si la primera relación molar es 1 : 1, la segunda proporción molar puede ser cualquiera excepto 1 : 1. Como se mencionó anteriormente, tres o más metales pueden estar presentes en el primer flujo de alimentación. De este modo, en la primera modalidad, el primer flujo de alimentación puede contener los metales A, B, y C, y el segundo flujo de alimentación puede entonces contener ya sea los metales A y B, o A y C, o B y C, o A solo, o B solo, o C solo. En la segunda modalidad que usa los metales A, B, y C en el primer flujo de alimentación, el segundo flujo de alimentación no contendría ninguno de A, B, o C, sino que más bien contendría el metal D, E, etcétera. En la tercera modalidad, el segundo flujo de alimentación contendría los metales A, B, y C pero con una relación molar diferente a la primera proporción molar. El primer flujo es alimentado a través de la tubería 105 hacia la línea de proceso en fase fundida en cualquier punto de adición deseado sobre la línea de fase fundida. Existe una variedad de direcciones que el segundo flujo de alimentación puede tomar conforme este entra a la línea de fase fundida. El segundo flujo de alimentación es alimentado ya sea:
(i) dentro de una o más de las líneas de proceso en fase fundida corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación dentro de las líneas de fase fundida o (ii) hacia el primer flujo de alimentación que lleva a una o más líneas de proceso en fase fundida, combinando dichos primero y segundo flujos de alimentación para proveer un flujo de alimentación combinado, y alimentar el flujo de alimentación combinado dentro de una o más de las líneas de proceso en fase fundida. La opción (i) como se ilustra en la Figura 1 como el segundo flujo de alimentación en la línea 106 que avanza a través de la línea 107 y es agregado a la zona de esterifícación 101, la cual es un punto de adición antes y corriente arriba del punto de adición del primer
flujo de alimentación. Alternativamente, el segundo flujo de alimentación en la línea 106 puede avanzar a través de la línea 109 y es agregado dentro de la zona de policondensación 102 en un punto después o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación 105. Si el segundo flujo de alimentación es alimentado en un punto de adición después del primer flujo de alimentación, este es alimentado de manera deseable en un punto antes de que el It.V. de la masa fundida en la zona de policondensación alcance 0.3 dL/g, o dentro de aproximadamente 20 minutos, o dentro de aproximadamente 10 minutos, después de que el primer flujo de alimentación es agregado, medido desde el tiempo 0 conforme el polímero combinado con el primer flujo de alimentación hacia el punto donde este fluye dentro del tiempo designado o en un punto en un recipiente de reacción en donde el polímero ha reaccionado por el tiempo designado. De manera alternativa, el segundo flujo de alimentación en la línea 106 puede avanzar a través de la línea 108 para su adición dentro de un conducto que conecta la zona de esterificación 101 y la zona de policondensación 102, el cual como se ha descrito, es un punto de adición antes o corriente arriba del punto de adición del primer flujo de alimentación. Si se desea, el segundo flujo de alimentación puede ser alimentado dentro de tan sólo 10 metros, o dentro de 5 metros, o dentro de 3 metros, o dentro de 1 metro del punto de adición del primer flujo de alimentación. La opción (ii) como se ilustra en la Figura 1 como el segundo flujo de alimentación 106 avanzando a través de la línea 110 para combinarse con el primer flujo de alimentación en la línea 105 en una unión antes de que el primer flujo de alimentación 105 ingrese dentro de la línea de fase fundida. El primer flujo de alimentación y el segundo flujo de alimentación se combinan en una unión para proveer un flujo de alimentación combinado, seguido de la alimentación del flujo de alimentación combinado en cualquier punto de adición deseado dentro de la línea de fase fundida. El sistema de alimentación para el segundo flujo de alimentación puede ser construido con un punto de adición a la línea de fase fundida, o con una pluralidad de puntos de adición a la línea de fase fundida. La Figura 2 ilustra otra modalidad de la invención. En esta modalidad, el tanque de mezclado 203 de catalizador alimenta una multiplicidad de líneas de fase fundida, una primera línea de fase fundida que tiene una zona de esterificación 201 y una zona de
policondensación 202 y una segunda línea de fase fundida que tiene una zona de esterificación 201 A y una zona de policondensación 202 A. El primer flujo de alimentación de metales catalizadores es alimentado a través de las líneas 205 a cada una de las líneas de fase fundida. El tanque de metales 204 es la fuente del segundo flujo de alimentación. El segundo flujo de alimentación es alimentado a una de las líneas de fase fundida, o a una combinación de líneas de fase fundida, o a tantas como se desee. Por ejemplo, el segundo flujo de alimentación puede alimentarse solo a una pero no a ambas líneas de fase fundida debido a que los polímero producidos en la primera línea de fase fundida están hechos con una primera proporción de catalizador y los polímeros producidos en una segunda línea de una fase fundida están hechos con una proporción de catalizador modificada, la modificación llevada a cabo por medio de la adición del segundo flujo de alimentación a la segunda línea de fase fundida, Alternativamente, si una variedad de polímeros son producidos en cada línea, entonces el segundo flujo de alimentación puede ser alimentado a dos o más de las líneas de fase fundida. Como se ilustra en la Figura 2, el segundo flujo de alimentación puede alimentarse a una o ambas de las líneas de fase fundida a través de la línea 206. Tal como se describió anteriormente, el segundo flujo de alimentación puede ser agregado a la primera línea de fase fundida a través de una o más de las líneas 207, 208, o 209, o alimentado al primer flujo de alimentación dentro de la línea 205 para proveer un flujo combinado alimentado a la primera línea de fase fundida. Mientras el segundo flujo de alimentación es alimentado a la primera línea de fase fundida, el primero flujo de alimentación es alimentado tanto a la primera línea de fase fundida como a la segunda línea de fase fundida, De manera opcional, el segundo flujo de alimentación puede ser medido o alimentado de manera simultánea dentro de la segunda línea de fase fundida en cualquier punto de adición 207, 208, y/o 209, o a la primera línea de flujo de alimentación 205 para proveer una alimentación combinada dentro de la segunda línea de fase fundida. El proceso preferiblemente es llevado a cabo de manera continua. Preferiblemente, las líneas de fase fundida primera y segunda son un proceso continuo. Más preferiblemente, el primer flujo de alimentación y el segundo flujo de alimentación son alimentados de manera continua a cuando menos una línea de fase fundida, y si están presentes múltiples líneas de fase fundida, el único tanque de catalizador que tiene una primera proporción fija
de catalizador provee el primer flujo de alimentación alimentado de manera continua a cuando menos dos líneas de fase fundida, con el segundo flujo de alimentación alimentando a una o dichas cuando menos dos líneas de fase fundida alimentadas por el primer flujo de alimentación. La relación molar de metales en el primer flujo de alimentación al proceso en fase fundida es fijada de manera deseable. La proporción molar particular es establecida por la relación molar objetivo de metales mezclados en el tanque de mezclado de catalizador. Existirán algunas fluctuaciones menores en la relación molar de metales alimentados realmente al proceso en fase fundida en el primer flujo de alimentación debido a variables tales como la precipitación potencial, asentamiento, o rellenado del tanque de mezcla de catalizador con catalizador fresco de repuesto cuando permanece en el tanque de mezclado un antiguo inventario, entre otras razones. Sin embargo, la relación molar objetivo de metales en el tanque de mezclado de catalizador es fijado cada vez que el tanque de mezclado es vuelto a llenar con metales de reposición, o si se compensa de manera continua en el tanque de mezclado, entonces la relación molar objetivo es fijada cuando menos sobre 5 días o durante el tiempo de producción. En una modalidad, los metales catalizadores en el tanque de mezclado de catalizador son cuando menos aluminio y un metal alcalinotérreo o metal alcalino, tal como sodio y/o litio. El tanque de metales 106 o 206 contiene uno o más de los metales alcalinotérreos o compuestos alcalinos, pero no aluminio. El metal alcalinotérreo o metales alcalinos para un segundo flujo de alimentación el cual puede ser agregado a la zona de esterificación antes, durante, o después de que la esterificación ha sido completada, o entre la zona de esterificación y la zona de policondensación, o en un punto en donde la policondensación comienza. Los metales catalizadores A y/o B en el segundo flujo de alimentación de la invención pueden ser agregados antes del 50% de conversión de la mezcla de reacción de la esterificación. En otra modalidad, el segundo flujo de alimentación es agregado a un tanque de pasta o a la alimentación de pasta a un reactor de esterificación o al primer reactor de esterificación. El punto de adición y/o cantidad del segundo flujo de alimentación puede alterar las propiedades del polímero producido en un proceso en fase fundida. Por ejemplo, al agregar
un metal alcalinotérreo o un metal alcalino, y en particular litio, temprano en el proceso en fase fundida, tal como en la zona de esterifícación y más particularmente al tanque de pasta dentro de la zona de esterifícación, o cuando menos antes del 50% de conversión, reducirá el contenido de residuo de DEG o dietilen glicol (DEG) en el polímero de poliéster producido por el proceso en fase fundida. Una reducción en el contenido de DEG es bastante benéfica si el polímero está diseñado para elaborar o es adecuado para la fabricación de botellas moldeadas por soplado con calor. El contenido de DEG típico en el polímero de poliéster es de aproximadamente 2 por ciento mol en un proceso continuo. El contenido de DEG mediante la adición de litio temprano en el proceso en fase fundida, tal como antes del 50% de esterifícación (que incluye el intercambio de éster), puede ser reducido de manera relativa a la no adición de litio a la zona de esterifícación. El grado de reducción puede ser de cuando menos 10%, o cuando menos 20% o cuando menos 30%. Al agregar metales A y/o B en el segundo flujo de alimentación, tales como un metal alcalinotérreo o un metal alcalino, y en particular Li, a un proceso en fase fundida, la relación molar de A:B en el polímero de poliéster, tal como Li:Al, aumentará sobre la proporción molar de A:B presente en el primer flujo de alimentación. Las proporciones molares de Li:Al en el polímero de poliéster que se aproximan a 1 : 1 (por ejemplo, a partir de 0.5: 1 a 1.5: 1) son las que se prefieren para controlar la formación de cuerpos de color amarillo en el polímero. El agregar una cantidad de Li como el segundo flujo de alimentación el cual aumenta de manera importante la proporción molar de Li:Al más allá de 1 : 1 en el polímero de poliéster, tal como a una proporción de 5: 1, resultará en la formación de un color amarillo importante en el polímero tal como se determina por mediciones de color b*. Puede ser deseable proveer dos líneas de fase fundida, una que produzca un polímero de poliéster que tenga un buen color b* por debajo de 5, por debajo de 4, o 3 o menos según se mide en un preformado hecho con el polímero, y una segunda línea de fase fundida la cual produce un polímero de poliéster que tiene un bajo contenido de DEG, por ejemplo, por debajo de 2 por ciento mol, o 1.5% mol o menos, o 1% mol o menos, o 0.75% mol o menos. En esta modalidad, el tanque de mezclado de catalizador 203 proveerá ambas líneas a metales A y B, tales como Li:Al, en una relación molar de cuando menos 0.5: 1, o cuando menos 0.75: 1, o cuando menos 0.8: 1, o cuando menos 0.9: 1, y hasta de 3: 1, o hasta
2.5: 1 , o hasta 2: 1, o hasta 1.7: 1 o hasta 1.5: 1, o hasta 1.3: 1, o hasta 1.2: 1, o hasta 1.1 : 1. En una modalidad la relación molar de Li:Al varia desde 0.8: 1 a 1.5: 1, o 0.9; 1 hasta 1.2: 1. Se provee una línea de fase fundida sin un segundo flujo de alimentación, mientras que se provee una segunda línea de fase fundida con un segundo flujo de alimentación de cantidades adicionales de metal A o B, tales como Li, suficiente para elevar la proporción molar de A:B, tal como Li:Al, por cuando menos 25%, o cuando menos 35%, o cuando menos 40%, o cuando menos 50%, o cuando menos 75%, o cuando menos 90%, o cuando menos 100%, o cuando menos 150%, o cuando menos 200%, y hasta aproximadamente 2000%, o hasta aproximadamente 1000%, o hasta aproximadamente 500%. En otro aspecto, se agrega suficiente metal alcalinotérreo o metal alcalino, tal como Na o Li, para aumentar la proporción del metal alcalinotérreo o metal alcalino:Al desde 0.5: 1 a 2: 1 hasta un rango de entre 3: 1 a 10: 1 o 3: 1 a 7: 1 o a 3: 1 a 5: 1. De este modo, se provee un proceso continuo para preparar polímeros de poliéster en cuando menos dos líneas de fase fundida alimentadas por un primer flujo de alimentación común de una composición catalizadora que tiene una proporción molar fija en donde los polímeros producidos en cuando menos una de las líneas de fase fundida tienen una proporción de catalizador que es diferente a la proporción de catalizador en el primer flujo de alimentación. De acuerdo con esto, se provee un proceso para preparar polímeros de poliéster el cual comprende el hacer un polímero de poliéster 1 a partir de una línea de producción de fase fundida 1, dicho polímero de poliéster 1 comprende un metal A y un metal B en una primera relación molar de A:B, y un polímero de poliéster 2 a partir de una línea de producción de fase fundida 2 que comprende un metal A y un metal B en una segunda proporción molar A:B, en donde el metal A es diferente del metal B, las proporciones molares de los polímeros de poliéster 1 y 2 son diferentes una de la otra, y cada una de las líneas de producción de fase fundida 1 y 2 son alimentadas a partir de un tanque de mezclado de catalizador común que suministra los metales A y B. En una modalidad, el sistema catalizador comprende aluminio y cuando menos uno de un metal alcalinotérreo o un metal alcalino. El compuesto de aluminio, y más ampliamente cualquiera de los metales A o B o ambos, es agregado de manera deseable a la mezcla de oligómero en o después que se completó la esterificación o a una masa fundida de poliéster no después de que el It.V de la masa fundida alcance 0.3 dL/g, o no más tarde
de que el It.V. de la masa fundida alcance 0.2 dL/g, y más preferiblemente a la mezcla de oligómero que sale de la zona de esterificación o antes del comienzo o al inicio de la policondensación. La invención permite que uno utilice un primer flujo de alimentación que tiene una proporción molar de A:B, tal como un metal alcalinotérreo o metales alcalinos:Al, y en particular Li:Al, que se aproxima a una relación molar de 1 : 1 (desde 0.5: 1 a 1.5: 1 o 0.75: 1 a 1.25: 1, o 0.9: 1 a 1.1 : 1) como una solución o lechada o dispersión para la adición en cualquiera de los puntos mencionados, preferiblemente después de que la esterificación sea convertida en un 90%, y posteriormente agregando un segundo flujo de alimentación de metal A y/o B, tal como uno que contenga un metal alcalinotérreo o un metal alcalino, tal como Na o Li, ya sea antes o después del punto de adición del primer flujo de alimentación que resultará en la proporción de A:B final deseada en el polímero de poliéster, o la proporción molar deseada del metal alcalinotérreo o metal alcalino:Al. Este método resultará en una actividad catalizadora muy similar cuando se compara con una solución de litio-aluminio con la relación molar final deseada agregada en el punto de adición estándar. La invención le permite a uno la flexibilidad de operar dos líneas de fase fundida con dos proporciones molares de catalizador diferentes mientras que se tiene un solo sistema de mezcla de catalizador/alimentación en una proporción de metal fija A:B alimentando ambas líneas desde el sistema de mezclado de catalizador/alimentación. En consecuencia, el proceso de la invención también considera la elaboración de un polímero de poliéster en una línea de fase fundida que comprende la alimentación de una cantidad objetivo fija de metales catalizadores A y B a partir de un tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase fundida y produciendo un polímero de poliéster que tiene una cantidad de metal A que es mayor que la cantidad de metal A alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, o una cantidad de metal B que es mayor que la cantidad de metal B alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, o una cantidad de metales A y B que es mayor que la cantidad de metales A y B alimentada desde el tanque de mezclado de catalizador hacia el proceso en fase fundida, cada una sin variar la cantidad objetivo fijada de metales A y B alimentados desde un tanque de mezclado de catalizador hacia la línea de fase
fundida. La línea de fase fundida es deseablemente un proceso continuo y tiene un caudal de cuando menos 50 toneladas/día en una operación de estado estacionario. Ahora se describen las modalidades en las cuales el sistema de catalizador empleado como el primer flujo de alimentación comprende Al y un metal alcalinotérreo o un metal alcalino o uno o más de los metales empleados en el segundo flujo de alimentación es un metal alcalinotérreo o un metal alcalino. El aluminio puede ser agregado al tanque de mezclado de catalizador como un compuesto (el cual incluye una sal o un complejo), o como un metal elemental con la condición de que finalmente esté activo como un catalizador en la fase de policondensación ya sea solo o en combinación con los átomos o compuestos del metal alcalinotérreo o metal alcalino. En un aspecto de la invención, se utilizan compuestos de aluminio con cuando menos un sustituyente orgánico, o dos, o tres, en la preparación de la composición, Los ejemplos ilustrativos de compuestos de aluminio adecuados como catalizadores incluyen aquellos de la fórmula: Al[OR]a[OR']b[OR"]c[R"']d En donde R, R', R" son independientemente un grupo alquilo, grupo arilo, grupo acilo o hidrógeno, R' " es un grupo aniónico, y a, b, c, d son independientemente 0 o números enteros positivos, y a+b+c+d no es mayor que 3, y se prefiere que sea igual a 3. Los compuestos de aluminio que tienen actividad catalítica, y para esa cuestión cualquier metal que tenga actividad catalítica para una reacción de policondensación, incluyen aquellos que son capaces de aumentar la tasa de reacción de una reacción de polimerización, en particular una reacción de condensación tal como aquella utilizada para preparar polímeros de poliéster (la cual puede ser medida como una reducción en el tiempo de residencia para alcanzar un It.V. objetivo, o un aumento en el It.V. sobre el tiempo tal como un aumento de cuando menos 0.1 dL/g sobre 1 hora). Los compuestos de aluminio particulares elegidos son preferiblemente aquellos que son efectivos para aumentar el It.V de la masa fundida de reacción por cuando menos 0.2 dL/g dentro de una hora. También es deseable usar un compuesto de aluminio que tenga una solubilidad mayor en el disolvente. Los ejemplos adecuados de compuestos de aluminio incluyen las sales de ácido carboxílico de aluminio tales como acetato de aluminio, benzoato de
aluminio, lactato de aluminio, laureato de aluminio, estereato de aluminio, alcoholatos de aluminio tales como etilato de aluminio, isopropilato de aluminio, tri-n-butirato de aluminio, isopropóxido de aluminio, tri-ter-butirato de aluminio, diisopropilato de mono-sec-butoxialuminio, y quelatos de aluminio en los cuales el grupo alcoxi de un alcoholato de aluminio es parcialmente o completamente sustituido por un agente de quelación tal como un acetoacetato de alquilo o acetilacetona tal como diisopropilato de aluminio de acetoacetato de etilo, tris(acetato de etilo) de aluminio, diisopropilato de aluminio de acetoacetato de alquilo, monoacetilacetato bis(acetoacetato de etilo) de aluminio, tris (acetato de acetilo) de aluminio, acetilacetonato de aluminio. Preferidos entre los compuestos de aluminio están las sales de ácido carboxílico básicas de aluminio y alcoholatos de aluminio. Las sales básicas de ácido carboxílico de aluminio incluyen compuestos monobásicos y dibásicos. El acetato de aluminio básico usado puede ser ya sea el compuestos monohidroxi diacetato o el compuesto dihidroxi monoacetato o una mezcla de estos. En un aspecto, el compuesto de aluminio comprende acetato de aluminio e isopropóxido de aluminio, El isopropóxido de aluminio es el más preferido. Una cantidad de átomos de aluminio, en combinación con M (el metal alcalinotérreo o el metal alcalino), son empleados para llevar a cabo la policondensacion una vez que se agregan al proceso de polimerización de fase fundida. Las cantidades adecuadas de átomos de aluminio presentes en el polímero varían por lo general desde cuando menos 3 ppm, o cuando menos 5 ppm, o cuando menos 10 ppm, o cuando menos 15 ppm, o cuando menos 20 ppm, o cuando menos 30 ppm, y hasta aproximadamente 150 ppm, o hasta aproximadamente 100 ppm, o hasta aproximadamente 75 ppm, o hasta aproximadamente 60 ppm de átomos de aluminio sobre la base del peso del polímero. El rango preferido de aluminio cargado en el polímero de poliéster es, y la cantidad de átomos de aluminio presentes en la composición alimentada al reactor de polimerización de fase fundida es efectiva para proveer en el polímero 5 ppm a 60 ppm, con la cantidad más preferida sobre una base calculada que varía e 10 a 20 ppm de Al sobre la base del peso del polímero. Por supuesto, la composición del primer flujo de alimentación puede y por lo general contendrá una concentración mucho mayor de metales que la que está presente en el polímero de poliéster. La composición es alimentada o medida hacia fase fundida a una
tasa que corresponde a la cantidad deseada de metal presente en el polímero de poliéster. La composición puede contener desde 1000 ppm, o cuando menos 2000 ppm, o más de 3000 ppm, o cuando menos 3500 ppm, o cuando menos 4000 ppm, o cuando menos 5000 ppm, o cuando menos 1 % peso. La cantidad máxima de aluminio usada es hasta su límite de solubilidad en una mezcla de disolvente dada en condiciones ambientales. Las altas concentraciones de aluminio son deseables de forma que la cantidad de disolvente alimentado al proceso en fase fundida se reduzca y/o puedan alimentarse cargas mayores de aluminio al proceso en fase fundida para elaborar el polímero de poliéster a una velocidad de flujo dada con el fin de aumentar la tasa de reacción de policondensación y de este modo disminuir el tiempo de polimerización y aumentar el rendimiento. En una modalidad, se provee una solución de catalizador que contiene cuando menos 3000 ppm de aluminio, o cuando menos 3500 ppm de aluminio, o cuando menos 4000 ppm de aluminio, o cuando menos 10,000 ppm, y puede contener hasta 10% en peso o hasta 5% en peso, o hasta 3 % en peso, o hasta 2% en peso de aluminio. Por una solución se quiere decir una composición que es capaz de permanecer en solución por un período de tiempo de cuando menos una (1) semana sin precipitación visible cuando se deja reposar en condiciones ambientales (dentro de un rango de 25 °C a 40 °C). El álcali puede ser agregado como un compuesto de metal o como un compuesto organometálico. Los metales alcalinos o los metales alcalinotérreos incluyen los metales en el Grupo IA y el Grupo HA de la tabla periódica, incluyendo pero no limitándose a Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, y preferiblemente Li, Na o K. Si las velocidades rápidas son la preocupación principal, el N es el que más se prefiere. Los metales pueden ser agregados a fase fundida como compuestos de metal (lo cual incluye un complejo o una sal) que tenga contra iones, entre los cuales los preferidos son los hidróxidos, carbonatos, y ácidos carboxílicos. La cantidad de metal alcalinotérreo o metal alcalino, en combinación con Al, es efectiva para aumentar el peso molecular de la masa fundida de polímero. La cantidad en peso variará ampliamente dependiendo del peso molecular del metal. La cantidad de metal alcalinotérreo o metal alcalino en la composición puede variar de entre cuando menos 250 ppm, o cuando menos 500 ppm, o cuando menos 700 ppm, o cuando menos 780 ppm, o cuando menos 1000 ppm, o cuando menos 2000 ppm, o cuando menos 2460 ppm, o cuando
menos 3000 ppm, o cuando menos 5000 ppm, o cuando menos 1 % en peso, o cuando menos 2% en peso, y hasta aproximadamente 30% en peso, o hasta aproximadamente 20% en peso, o hasta aproximadamente 15% en peso, o hasta aproximadamente 10% en peso, o hasta aproximadamente 5% en peso, o hasta aproximadamente 2% en peso, o hasta aproximadamente 1% en peso, o hasta 5000 ppm, sobre la base del peso de la solución. La cantidad de metal alcalinotérreo o metal alcalino alimentado al proceso de polimerización de fase fundida es efectiva para producir una composición de polímero de poliéster conteniendo, y la composición del polímero de poliéster contiene, desde cuando menos 1 ppm, o cuando menos 2 ppm, o cuando menos 3 ppm, o cuando menos 4 ppm, o cuando menos 5 ppm, y hasta aproximadamente 60 ppm, o hasta aproximadamente 50 ppm, o hasta aproximadamente 30 ppm, o hasta aproximadamente 20 ppm, o hasta aproximadamente 15 ppm, de metal alcalinotérreo o metal alcalino sobre una base calculada y basada en el peso de la composición del polímero de poliéster. La cantidad particular del metal alcalinotérreo o metal alcalino en el polímero de poliéster variará una vez más dependiendo del peso molecular del metal. La solución, dispersión, o lechada es preparada combinando los compuestos de metal, por ejemplo, metales alcalinotérreos o sales alcalina con los compuestos de aluminio, preferiblemente un compuesto de tridentato de aluminio, conjuntamente con el disolvente deseado, tal como etilen glicol, DEG, compuestos de éter de polihidróxilo, o disolventes mono-ol de éter, o combinaciones de estos, o cualquier otro disolvente adecuado, y el mezclando la mezcla a una temperatura que varía desde 20 °C a 150 °C, o a 80 °C a 140 °C. En el tanque de metales, el metal alcalinotérreo o metal alcalino puede estar disuelto en agua o cualquier otro disolvente adecuado. Si bien se describe un tanque de mezclado de catalizador 103 y un tanque de metales 104, el proceso de la invención puede incluir cualquier otro dispositivo que precede o después de estos tanques, tal como avanzando de un tanque de mezclado a un recipiente de alimentación, dispositivos de medición, válvulas y bombas. Un compuesto de fósforo también se agrega de manera deseable a un proceso de polimerización de fase fundida, el estabilizador catalizador es agregado a la masa fundida de poliéster después durante el curso de la policondensación y antes de la solidificación. El
desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster tarde en el curso de la reacción de policondensación cuando se satisface una o más de las siguientes condiciones o posteriormente y antes de la solidificación de la masa fundida de poliéster: a) la masa fundida de poliéster alcanza un It.V. de cuando menos 0.50 dL/g o b) un vacío aplicado a la masa fundida de poliéster, si existe, es liberado, cuando menos parcialmente, o c) si la masa fundida de poliéster está presente en un proceso de polimerización de fase fundida, agregando el compuestos de fósforo dentro de un reactor final para elaborar el polímero de poliéster, cerca de su punto de descarga, o entre el reactor final y antes de que un cortador para cortar la masa fundida de poliéster o d) si la masa fundida de poliéster está presente en un proceso de polimerización de fase fundida, siguiendo cuando menos 85% del tiempo para la policondensación de la masa fundida de poliéster, o e) el It.V. de la masa fundida de poliéster está dentro de +/- 0.15 dl/g del It.V. obtenido a la solidificación; o f) en un punto dentro de 30 minutos o menos, o 20 minutos o menos de la solidificación de la masa fundida de poliéster. En una modalidad, el desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster después de que la masa fundida de poliéster obtiene un It.V. de cuando menos 0.50 dL/g, o cuando menos 0.55 dL/g, o cuando menos 0.60 dL/g, o cuando menos 0.65 dL/g, o cuando menos 0.68 dL/g, o cuando menos 0.70 dL/g, o cuando menos 0.72 dL/g o cuando menos 0.76 dL/g, o cuando menos 0.78 dL/g, y más preferiblemente, sin importar cuando se agrega el desactivador, el polímero resultante que sale de la fabricación de fase fundida tiene un It.V. de cuando menos 0.68 dL/g o cuando menos 0.72 dL/g o cuando menos 0.76 dL/g. En otra modalidad, el desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster durante o después de liberar el vacío de la masa fundida de poliéster que experimenta las reacciones de policondensación, o después de llevar la presión en una zona de policondensación o reactor desde un nivel más bajo de a lo más 10 mm HG o menos o preferiblemente de un nivel más bajo de cuando más 3 mm de Hg o menos a un nivel de
300 mm de Hg o mayor, 0 450 mm de Hg o mayor, o 600 mm de Hg o mayor, o a presión atmosférica o mayor, y preferiblemente antes de que la masa fundida de poliéster se solidifique. En otra modalidad, el desactivador es agregado en una ubicación cercana o en el extremo de un reactor final o entre el reactor final y antes de un cortador. Por ejemplo, el desactivador es agregado al último reactor de policondensación en una ubicación próxima a la salida del último reactor de policondensación, o a una tubería que conecta directa o indirectamente al último reactor de policondensación y una bomba de engranaje o extrusor que provee la fuerza motriz para impulsar la masa fundida a través de una placa de dado para cortar en donde dicha tubería es dirigida de regreso a o próxima a la salida o el fondo del último reactor de policondensación, o a una entrada de tubería hacia el último reactor de policondensación que está próximo a su salida. Por próximo a la salida del último reactor de policondensación, se quiere decir que la ubicación de adición está dentro del último 25% o menos de dicho reactor o dentro del último 15% o menos de dicho reactor o preferiblemente en el último 10% o menos de dicho reactor. El porcentaje puede ser de longitud o altura o volumen del último reactor de policondensación. Preferiblemente el porcentaje es de longitud o altura. Los últimos porcentajes de longitudes, alturas o volúmenes son medidos comenzando desde la salida del último reactor de policondensación. En aún otra modalidad, el desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster en seguida a cuando menos 85%, o cuando menos 90%, o cuando menos 95%, o cuando menos 98%, o aproximadamente 100% del tiempo de policondensación promedio. El tiempo de policondensación promedio es la medida del tiempo promedio que pasa entre cuando una porción dada de masa fundida ingresa al inicio de la zona de policondensación hasta cuando esa porción dada de masa fundida alcanza la salida de la fase fundida de poliéster desde el último reactor de policondensación. El tiempo de policondensación promedio o tiempo de residencia promedio en la zona de policondensación puede ser medido por medio de estudios de rastreo o modelado. En una modalidad adicional, el desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster cuando el It.V. de la masa fundida de poliéster está dentro de 0.15 dL/g, o dentro de 0.10 dL/g, o dentro de 0.05 dL/g, o dentro de 0.030 dL/g., o dentro de 0.02 del It.V: obtenido a la solidificación. Por ejemplo, la masa
fundida de poliéster podría tener un It.V. que sea 0.10 dL/g debajo del It.V. obtenido a la solidificación, o este podría tener un It.V. que sea 0.10 dL/g arriba del It.V. obtenido a la solidificación. En todavía otra modalidad, el desactivador es agregado a la masa fundida de poliéster en un punto dentro de 30 minutos o menos, dentro de 20 minutos o menos, o dentro de 10 minutos o menos, o 5 minutos o menos, o 3 minutos o menos de la solidificación de la masa fundida de poliéster. La solidificación de la masa fundida de poliéster típicamente ocurre cuando la masa fundida es forzada a través de una placa de dado dentro de un baño de agua y cortada en gránulos, o en un proceso de masa fundida para molde cuando la masa fundida es moldeada por inyección en un artículo moldeado. En el sentido más amplio, la solidificación ocurre cuando la temperatura de la masa fundida de polímero es enfriada por debajo de la temperatura de fusión de cristal del polímero. En aún una modalidad más preferida, cada una de las modalidades identificadas aquí ocurre de manera individual o en combinación en un proceso de fabricación continúo en donde el caudal del proceso en fase fundida es cuando menos de 1 tonelada métrica/día, o cuando menos 50 toneladas métricas/día, o cuando menos 100 toneladas métricas/día, o cuando menos 200 toneladas métricas/día, o cuando menos 300 toneladas métricas/día, o cuando menos 400 toneladas métricas/día, o cuando menos 500 toneladas métricas/día de polímero de poliéster en una operación de estado estacionario. El tiempo de reacción de la masa fundida desde un It.V. de 0.40 dL/g a través de y hasta un It.V. en el rango de cuando menos 0.68 dL/g a 0.94 dL/g es preferiblemente de 240 minutos o menos, 210 minutos o menos, 180 minutos o menos, 150 minutos o menos, o 120 minutos o menos, o 90 minutos o menos, o 50 minutos o menos. Durante los tiempos establecidos, el vacío aplicado está preferiblemente entre 0.5 y 1.0 mm de Hg, la temperatura está preferiblemente entre 275 °C a 285 °C. El It.V. objetivo está preferiblemente entre 0.82 y 0.92 dL/g previo a la desactivación estabilización. Deberá entenderse que las condiciones del proceso en fase fundida y las configuraciones de reactor descritas anteriormente son ilustrativas de un proceso en fase fundida, y que la invención no se limita a este proceso ilustrativo. Por ejemplo, si bien se ha hecho referencia a una variedad de condiciones de operación a ciertos valores de It.V. discretos, se pueden implementar condiciones de proceso diferentes dentro o fuera de los
valores de It.V. establecidos, o las condiciones de operación establecidas pueden ser aplicadas a puntos de It.V. en la masa fundida diferentes a las establecidas. Además, uno puede ajustar las condiciones de proceso sobre la base en el tiempo de reacción en lugar de medir o predecir el It.V. de la masa fundida. El proceso tampoco se limita al uso de reactores de tanque en serie o paralelo o al uso de diferentes recipientes para cada zona. Tampoco es necesario dividir la reacción de policondensación en una zona de prepolímero y una zona de acabado debido a que la reacción de policondensación puede tener lugar en un reactor de policondensación con variaciones en las condiciones de operación a lo largo del tiempo en una multiplicidad de reactores en serie, ya sea en un proceso por lotes, de semi lotes o continuo. Una vez que se obtiene el It.V. deseado, el polímero de poliéster fundido en los reactores de fase fundida es descargado como un producto de fase fundida, cortado, y solidificado. El producto del polímero de poliéster de fase fundida es procesado a una forma deseada, tal como partículas amorfas; sin embargo, se prefieren los gránulos cristalizados. La forma de las partículas del polímero de poliéster no está limitada, y puede incluir partículas discretas de forma regular o irregular sin limitaciones en sus dimensiones, incluyendo estrellas, esferas, esferoides, globoides, gránulos en forma cilindrica, gránulos convencionales, pastillas, y cualquier otra forma, pero las partículas se distinguen de una hoja, película, preformados, cordones o fibras. El número de peso promedio (que no debe ser confundido con el número de peso molecular promedio) de las partículas no está limitado en alguna forma en particular. Deseablemente las partículas tienen un número de peso promedio de cuando menos 0.10 g por 100 partículas, más preferiblemente mayor que 1.0 g por 100 partículas, y hasta aproximadamente 100 g por 100 partículas. El método para solidificar al polímero de poliéster a partir del proceso en fase fundida no está limitado. Por ejemplo, el polímero de poliéster derretido procedente del proceso en fase fundida puede ser dirigido a través de un dado, o sencillamente cortado, o tanto dirigido a través de un dado como seguido del corte del polímero fundido. Una bomba de engranajes puede ser usada como la fuerza motriz para impulsar el polímero de poliéster derretido a través del dado. En lugar de utilizar una bomba de engranajes, el polímero de poliéster fundido puede ser alimentado dentro de un extrusor de tornillo sencillo o doble y
ser extrudido a dado, opcionalmente a una temperatura de 190 °C o más en la boquilla de extrusión. Una vez que pasa a través del dado, el polímero de poliéster puede ser extraído en tiras, puesto en contacto con un fluido frío, y cortado en granulos, o el polímero puede ser granulado en el cabezal del dado, opcionalmente bajo de agua. La masa fundida del polímero de poliéster es filtrada de manera opcional para remover partículas por arriba de un tamaño designado antes de ser cortada. Puede usarse cualquier método y aparato degranulación en caliente convencional o método y dispositivo de cortado, incluyendo pero no limitándose al cortado, granulado en cordones y granulación en cordones (de transportación forzada), pastilladores, granulación de aros de agua, granulación de cara caliente, granulación subacuática, y granulaciones centrifuga. El polímero de poliéster es uno que sea susceptible de cristalización. El método y dispositivo usado para cristalizar el polímero de poliéster no está limitado, e incluye la cristalización térmica en un gas o líquido. La cristalización puede ocurrir en un recipiente agitado mecánicamente; un lecho fluidizado; una cama agitada por fluido en movimiento; un recipiente o tubería no agitada; cristalizado en un medio líquido arriba de la Tg del polímero de poliéster, preferiblemente a 140 °C a 190 °C; o cualquier otro medio conocido en la técnica. También, el polímero puede ser cristalizado en hebras. El polímero también puede ser alimentado a un cristalizador a una temperatura de polímero por debajo de su Tg (a partir del cristal), o puede ser alimentado a un cristalizador a una temperatura de polímero por arriba de su Tg. Por ejemplo, el polímero derretido procedente del reactor de polimerización de fase fundida puede ser alimentado a través de una placa de dado y cortado bajo del agua, y después ser alimentado inmediatamente a un reactor de cristalización térmica subacuático en donde el polímero es cristalizado debajo del agua. De manera alternativa, el polímero fundido puede ser cortado, permitiéndosele enfriarse por debajo de su Tg y entonces alimentado a un dispositivo de cristalización térmica subacuático o cualquier otro dispositivo de cristalización adecuado. O, el polímero fundido puede ser cortado de cualquier manera convencional, permitiéndosele enfriarse por debajo de su Tg almacenado de manera opcional, y posteriormente cristalizado. El grado de cristalinidad es opcionalmente de cuando menos 30%, o cuando menos 35%, o cuando menos 40%.
Los poliésteres adecuados son aquellos que tienen unidades de arilato de alquieleno que se repiten, tales como tereftalato o naftalato de polialquileno. En una modalidad, el polímero de poliéster comprende: (a) un componente de ácido carboxílico que comprende cuando menos 90% mol, o cuando menos 92% mol, o cuando menos 96% mol de los residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftélico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, derivados de ácido naftaleno-2,6- dicarboxílico, o mezclas de estos, más preferiblemente ácido tereftálico o derivados de ácido tereftálico, y (b) un componente hidroxilo que comprende cuando menos 90% mol, o cuando menos 92% mol, o cuando menos 96% mol de los residuos de etilen glicol o propano diol, más preferiblemente etilen glicol, sobre la base de 100 por ciento mol de los residuos del componente de ácido carboxílico y 100 por ciento mol de los residuos del componente hidroxilo en el polímero de poliéster. La reacción del componente de ácido carboxílico con el componente hidroxilo durante la preparación del polímero de poliéster no está restringida a los porcentajes mol establecidos debido a que uno puede utilizar un gran exceso del componente hidroxilo si se desea, por ejemplo, en el orden de hasta 200% mol con relación al 100% mol del componente de ácido carboxílico utilizado. El polímero de poliéster hecho por la reacción contendrá, sin embargo, las cantidades establecidas de residuos de ácido dicarboxílico aromático y residuos de etilen glicol. Los derivados de ácido tereftálico y ácido naftaleno dicarboxílico incluyen dialquiltereñalatos C1-C4 y dialquilnaftalatos C1-C4, tales como dimetiltereftalato y dimetilnaftalato. Los modificadores pueden estar presentes en una cantidad de hasta 40% mol, o hasta 20% mol, o hasta 10% mol, o hasta 8% mol, o hasta 4% mol, sobre la base de las moles totales de su respectivo componente en el polímero. Modificadores mono, tri y mayores funcionales están preferiblemente presentes en cantidades de solo hasta aproximadamente 8% mol o hasta 4% mol. En adición a un componente diácido de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, derivados de ácido naftaleno-2,6-
dicarboxílico, o mezclas de estos, el(los) componente(s) de ácido carboxílico del poliéster presente pueden incluir uno o más compuestos de ácido carboxílico modificadores adicionales. Tales compuestos de ácido carboxílico modificadores adicionales incluyen compuestos de ácido mono-carboxílico, compuestos de ácido dicarboxílico, y compuestos con un número mayor de grupos de ácido carboxílico. Ejemplos de esto incluyen ácidos dicarboxí lieos aromáticos que tienen preferiblemente de 8 a 14 átomos de carbono, ácidos dicarboxí lieos alifáticos que tienen preferiblemente de 8 a 12 átomos de carbono, o ácidos dicarboxílicos cicloalifáticos que tienen preferiblemente de 8 a 12 átomos de carbono. Ejemplos más específicos de los ácidos dicarboxílicos modificadores útiles como un componente ácido son el ácido itálico, ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, ácido ciclohexano-l,4-dicarboxílico, ácido ciclohexanediacético, ácido difenil-4,4'-dicarboxílico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, y similares, con el ácido isoftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, y ácido ciclohexano-l,4-dicarboxílico siendo los más preferibles. Deberá entenderse que el uso de los anhídridos ácidos correspondientes, esteres, y cloruros de ácido de estos ácidos es incluido en el término "ácido carboxílico". También es posible que los agentes de ramificación de compuesto de tricarboxilo y compuestos con un número mayor de grupos de ácido carboxílico modifiquen el poliéster, conjuntamente con los terminadores de la cadena del ácido monocarboxílico. Adicionalmente a un componente hidroxilo que comprende etilen glicol, el componente hidroxilo del poliéster presente puede incluir polihidroxilos modificadores adicionales, dioles, o compuestos con un número mayor de grupos hidroxilo. Ejemplos de los compuestos hidroxilo modificadores incluyen dioles cicloalifáticos que tienen preferiblemente de 6 a 20 átomos de carbono y/o dioles alifáticos que tienen preferiblemente de 3 a 20 átomos de carbono. Ejemplos más específicos de tales dioles incluyen dietilen glicol; trietilen glicol; 1,4-ciclohexanedimetanol; propano-l,3-diol; butano- 1,4-diol; pentano-l,5-diol; hexano-l,6-diol; 3-metilpentanediol-(2,4); 2-metilpentanediol-(l,4); 2,2,4-trimetilpentano-diol-(l,3); 2,5-etilhexanodiol-(l,3); 2,2-dietil propano-diol-(l,3); hexanodiol-(l,3); (l,4-di-(hidroxietoxi)-benceno; 2,2-bis-(4-hidroxicicloexil)-propano; 2,4-dihidroxi-l,l,3,3-tetrametil-ciclobutano; 2,2-bis-(3-hidroxietoxifenil)-propano; y 2,2-bis-(4-hidroxipropoxifenil)-propano.
Como modificadores, el polímero de poliéster puede contener de manera preferible co-monómeros tales como ácido isoftálico, ácido naftaleno dicarboxílico, 1,4-ciclohexanedimetanol, y dietilen glicol. La composición de poliéster puede incluir mezclas de tereftalatos polialquileno y/o naftalatos polialquileno conjuntamente con otros polímeros termoplásticos tales como policarbonato (PC) y poliamidas. Se prefiere que la composición de poliéster deberá comprender una mayoría de los polímeros de poliéster, más preferiblemente en una cantidad de cuando menos 80% peso, o cuando menos 95% peso, y más preferiblemente 100% peso, sobre la base del peso de todos los polímeros termoplásticos (excluyendo rellenadores, compuestos o partículas inorgánicas, fibras, modificadores de impacto, u otros polímeros que puedan formar una fase discontinua). También se prefiere que los polímeros de poliéster no contengan ningún rellenador, fibra, o modificador de impacto u otros polímeros que formen una fase discontinua. En una modalidad, la composición contiene menos de 60% peso, o menos de 40% peso, o menos de 20% peso, o menos de 10% peso, o menos de 5% peso, o ningún polímero de poliéster reciclable posterior al consumidor ("PCR") presente en la composición. En otra modalidad, la composición contiene PCR en una cantidad mayor que cero y hasta de 60% peso, o hasta 40% peso, o hasta 20% peso, o hasta 10% peso. Las partículas de la invención son empacadas directa o indirectamente como un volumen en embalajes de embarque, los cuales con enviados a clientes o distribuidores. Se prefiere someter las partículas cristalizadas a cualquier modalidad de proceso descrita aquí sin la polimerización en estado sólido de las partículas en algún punto previo al empaque de las partículas en embalajes de embarque. Con la excepción de la polimerización en estado sólido, las partículas pueden ser sometidas a numerosos pasos de procesamiento adicionales entre cualquiera de los pasos expresados. Los recipientes de transporte son contenedores utilizados para transportar por tierra, mar o por aire. Los ejemplos incluyen carros de ferrocarril, contenedores de trailer semi tractor, contenedores Gaylord, cascos de transporte, o cualquier otro contenedor que pueda ser utilizado para transportar las partículas de poliéster terminadas a un cliente. Los clientes por lo general son entidades convertidoras que transforman las partículas en preformados u otros artículos moldeados.
Los recipientes de transporte contienen un montón de partículas de polímero de poliéster. Un montón ocupa un volumen de cuando menos 3 metros cúbicos. En las modalidades preferidas, el montón en el recipiente de transporte ocupa un volumen de cuando menos 5 metros cúbicos, o cuando menos 10 metros cúbicos. En una modalidad, se proveen partículas de polímero de poliéster terminado que tienen un It.V. promedio de cuando menos 0.68 dL/g, o 0.70 dL/g, o 0.72 dL/g, o 0,74 dL/g, o 0.76 dL/g o 0.80 dL/g, obtenidas en una polimerización de fase fundida y un nivel de acetaldehído residual de 10 ppm o menos, o de 5 ppm o menos; en donde dichas partículas comprenden un nivel de aluminio en una cantidad de cuando menos 3 ppm, o cuando menos 5 ppm, o cuando menos 10 ppm, o cuando menos 15 ppm, o cuando menos 20 ppm, sobre la base del peso del polímero. Preferiblemente, las partículas de poliéster en el recipiente de transporte también tienen un grado de cristalinidad de cuando menos 20%, preferiblemente cuando menos 30%; y las partículas también contienen un nivel diferente a cero de un metal alcalinotérreo o metal alcalino, conjuntamente con un nivel diferente a cero de fósforo. Más preferiblemente, la tasa de generación de AA de tales partículas es menor a 20 ppm, o menor a 18 ppm, o menor a ló ppm, o menor a 14 ppm, o menor a 12 ppm, o menor a 10 ppm, y las partículas tienen un brillo L* de cuando menos 55, o cuando menos 60, o cuando menos 65, o cuando menos 70, o cuando menos 73, o cuando menos 76, y carecen de colectores de AA. Las partículas están contenidas de manera deseable en un recipiente de transporte. Más preferiblemente, las partículas no han sido polimerizadas en estado sólido. Por partículas "terminadas" se quiere decir partículas que han sido sometidas por el fabricante de partículas a todas las condiciones de procesamiento necesarias para producir una partícula lista para alimentarse en tolvas de secado asociadas con una máquina de moldeado o directamente a una máquina de moldeado usada para convertir las partículas en artículos, sin ningún paso de procesamiento adicional llevado a cabo por el fabricante de las partículas. Los artículos pueden ser formados a partir de los productos de fase fundida por medio de cualesquiera técnicas convencionales conocidas por aquellos capacitados en la técnica. Por ejemplo, los productos de fase fundida, polimerizados en estado sólido opcionalmente, los cuales con cristalizados a un grado de cristalización de cuando menos 20%, son alimentados a una máquina para extrusión en fase fundida y moldeo por
inyección de la masa fundida en formas tales como preformados adecuados para el moldeo por soplado en recipientes para bebidas o comida, o una máquina para moldeado por inyección, o una máquina sencillamente para extrusión en otras formas tales como hojas. Los procesos adecuados para la formación de artículos son conocidos e incluyen la extrusión, el moldeado por soplado de extrusión, el vaciado de la masa fundido, moldeo por inyección, un proceso de masa fundida a molde, moldeado por soplado y estiramiento (SBM), la termo formación, y similares. Ejemplos de los tipos de artículos configurados que pueden ser formados a partir de los productos de fase fundida y la composición de polímero de poliéster de la invención incluyen hojas; película; empaque y contenedores tales como preformados, botellas, tarros, y charolas; varillas; tubos; tapas; y filamentos y fibras. Las botellas para bebidas hechas de tereftalato de polietileno adecuadas para contener agua o bebidas carbonatadas, y botellas para bebidas fabricadas por calor y adecuadas para contener bebidas que son rellenadas en caliente en las botellas son ejemplos de los tipos de botellas que son hechas a partir de los gránulos cristalizados de la invención. Ejemplos de charolas son aquellas que son de doble función de horneado o y otras charolas de CPET. Cada una de las modalidades identificadas aquí, puede, si se desea, ocurrir en un proceso de fabricación continuo en donde el caudal del proceso en fase fundida es de cuando menos 1 tonelada por día, o cuando menos 50 toneladas/día, o cuando menos 100 toneladas/día, o cuando menos 200 toneladas/día, o cuando menos 300 toneladas/día, o cuando menos 400 toneladas/día, o cuando menos 500 toneladas/día de polímero de poliéster en una operación en estado estacionario. El tiempo de reacción de la masa fundida a partir de un It.V. de 0.40 dL/g a través de y hasta un It.V. en el rango de cuando menos 0.68 dL/g a 0.94 dL/g es de 150 minutos o menos, o 120 minutos o menos, o 90 minutos o menos, o 50 minutos o menos. El It.V. objetivo está de preferiblemente entre 0.84 y 0.94 dL/g previo a la desactivación/estabilización, el vacío aplicado preferiblemente es de entre 0.5 y 1.0 torr, y la temperatura es preferiblemente entre 275 °C a 285 °C. Esta invención puede ser ilustrada adicionalmente por medio de ejemplos adicionales de modalidades de ésta, aunque se entenderá que estos ejemplos son incluidos
simplemente con propósitos de ilustración y no tienen la intención de limitar el alcance de la invención.
Ejemplos Fuente oligomérica: Se prepararon oligómeros utilizando un reactor Parr. Algunos incluían LiOH H20 o Al(0'Pr)3 (ver Tabla 1 más adelante). Preparación de la solución Litio-aluminio: LiOH H20 y Al(0'Pr)3 fueron utilizados como fuentes de metales catalizadores. Las soluciones fueron preparadas por medio de la combinación de la cantidad apropiada de cada compuesto catalizador en etilen glicol para alcanzar la relación molar de Li:Al deseada y una concentración de aluminio total de 3000 ppm en peso. Las soluciones fueron calentadas a 125 °C con una purga de nitrógeno para remover cualesquiera volatilidades de bajo punto de ebullición. La solución de Li:Al 1 : 1 fue precipitada con el tiempo y fue agregada a la polimerización como una lechada. Procedimiento de polimerización: Se utilizó el anillo de media mol estándar para cada polimerización. Cada matraz de 500 mL de fondo redondeado fue cargado con 113 gramos de oligómero y se inició la secuencia Camile de abajo. La solución de catalizador fue agregada en la etapa 3 y el exceso de LiOH-H20 en EG (cuando se indica) fue agregado ya sea 10 o 20 minutos después de la adición inicial del catalizador. La carga de Al objetivo fue de 15 ppm en todos los casos. En los casos en los que no se agregó litio adicional, se agrego etilen glicol 20 minutos después de la solución de catalizador para mantener la carga de EG total sobre el sistema compatible. Todas las corridas fueron terminadas con valor de torque verdadero de 6.0. El tiempo de terminado es reportado como la indicación principal de la actividad catalizadora. Cargas Parr y Secuencia: TPA: 1628 g IPA: 33 g EG: 869 g LiOH-H20: 0.2g (19 ppm) cuando sean necesario Al(0'Pr)3: 0.2vg (15 ppm) cuando sea necesario
Secuencia Camile:
Los resultados son reportados en la Tabla 1
Tabla 1
a Para las corridas 14-16 el Li y Al fueron agregado al reactor Parr durante el proceso de esterificación. Las corridas fueron terminadas manualmente antes de que el torque objetivo fuese alcanzado Definiciones del punto de adición de Li: "Post Li/AI": Solución de Li agregada 10-20 minutos después de la solución catalizadora de Li/AI "Esterificación": Li agregado durante el proceso de esterificación en el Parr. Los equivalentes de Li son relativos a la cantidad molar de Al agregada *reenviado para análisis y corregido. La Tabla 2 establece los promedios para las corridas anteriores. Tabla 2
*reenviado para análisis y corregido
Los resultados de los datos indican que los primeros tres sistemas tienen una actividad similar. Un Li:Al de 5: 1 puede ser obtenido en una cantidad de formas y tiene un comportamiento similar. Tal como se nota arriba, en una de las modalidades, es posible disminuir el DEG por medio del proceso de la invención. Tal como se nota arriba, el DEG es significativamente menor con 4 Li agregado durante la esterificación. En un proceso por lotes, el contenido de DEG comienza grande de forma que el efecto en la reducción del DEG es bastante grande. En una línea continua, se espera que el contenido de DEG sea reducido también, pero el efecto es probable que no sea grande ya que el contenido de DEG de control está típicamente en el rango de 2-3 por ciento mol. Un control de Li/Al 1 : 1 es claramente más lento que cualquiera de las corridas de
Li/Al de 5: 1. Separando el Li y Al completamente (quinta entrada en esta tabla, entrada 17 arriba) conduce a una actividad catalizadora muy pobre. El agregar un Li/Al de 5: 1 en la etapa de esterifícación no es efectivo.
Claims (15)
- Reivindicaciones 1. Un proceso para alimentar metales a una o más líneas de proceso de fase fundida para la producción de polímeros de poliéster, el cual comprende: A. proveer un primer flujo de alimentación, dicho primer flujo de alimentación tiene una primera proporción molar y comprende una mezcla del metal A y un metal B diferente; B. proveer un segundo flujo de alimentación, dicho segundo flujo de alimentación comprende metales de una especie la cual es menor que todas las especies de metales en el primer flujo de alimentación, o un metal de una especie la cual no es un metal en dicho primer flujo de alimentación, o todos de la misma especie de metales en dicho primer flujo de alimentación pero con una segunda proporción molar diferente de dicha primera proporción molar; y C. alimentar dicho primer flujo de alimentación a una o más líneas de proceso en fase fundida en un punto de adición en cada línea y alimentando dicho segundo flujo de alimentación ya sea: (i) dentro de una o más líneas de proceso en fase fundida corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación dentro de las líneas de fase fundida o (ii) hacia el primer flujo de alimentación que lleva a una o más líneas de proceso de fase fundida, combinando dichos flujos de alimentación primero y segundo para proveer un flujo de alimentación combinado, y alimentando el flujo de alimentación combinado dentro de una o más de las líneas de proceso en fase fundida.
- 2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer flujo de alimentación comprende metales, los cuales, conjuntamente o solos, aumentan la tasa de reacción o promueven las tasas de reacción de esterificación para hacer, o las tasas de intercambio de éster para hacer, o las tasas de policondensación para hacer polímeros de poliéster en fase fundida.
- 3. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer flujo de alimentación es alimentado en un punto de adición en una línea de proceso en fase fundida, el punto de adición comprende la iniciación de una policondensación, a una tubería que conecta una zona de esterifícación con una zona de policondensación, o al final de la zona de esterificación.
- 4. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer flujo de alimentación contiene los metales A y B, el segundo flujo de alimentación contiene un metal A o B, pero no ambos.
- 5. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer flujo de alimentación contiene los metales A y B en una primera relación molar, y el segundo flujo de alimentación contiene los metales A y B en una relación molar diferente de la primera relación molar.
- 6. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primero y el segundo flujos de alimentación son combinados para proveer un flujo de alimentación combinado, y el flujo de alimentación combinado es alimentado dentro de una o más de las líneas del proceso en fase fundida.
- 7. El proceso de la reivindicación 1, el cual comprende múltiples líneas de producción de fase fundida, y un tanque de mezclado de catalizador que alimenta un primer flujo de alimentación a cuando menos dos líneas de producción de fase fundida.
- 8. El proceso de la reivindicación 1, en donde la proporción molar de los metales A y B en el primer flujo de alimentación al proceso en fase fundida es fijo por cuando menos 5 días de tiempo de corrida de producción en una línea de fase fundida.
- 9. El proceso de la reivindicación 1, en donde el segundo flujo de alimentación es alimentado al proceso en fase fundida en un punto de adición corriente arriba o corriente abajo del punto de adición del primer flujo de alimentación en el proceso en fase fundida.
- 10. El proceso de la reivindicación 1, en donde el segundo flujo de alimentación es agregado a un tanque de pasta o a una alimentación de pasta a un reactor de esterifícación.
- 11. El proceso de la reivindicación 1, en donde el metal A comprende litio o aluminio, y el metal B comprende litio o aluminio, y el segundo flujo de alimentación comprende litio, en donde la relación molar de A:B en un primer flujo de alimentación está dentro del rango de 0.5 : 1 a 3 : 1.
- 12. El proceso de la reivindicación 1, en donde el primer flujo de alimentación es agregado a una mezcla oligomérica sobre la finalización de la esterificación, o después de que la mezcla oligomérica sale del último reactor de esterifícación, y no más tarde que cuando una masa rundida de poliéster en una zona de policondensación obtiene un It.V. de 0.3 dL/g.
- 13. Un proceso para preparar polímeros de poliéster, el cual comprende el hacer un polímero de poliéster 1 a partir de una línea de producción de fase fundida 1, dicho polímero de poliéster 1 comprendiendo un metal A y un metal B en una primera relación molar de A:B, y un polímero de poliéster 2 a partir de una línea de producción de fase fundida 2 que comprende un metal A y un metal B en una segunda relación molar A:B, en donde el metal A es diferente del metal B, las proporciones molares del polímero de poliéster 1 y 2 son diferentes una de la otra, y cada una de las líneas de producción de fase fundida 1 y 2 son alimentadas a partir de un tanque de mezclado de catalizador común que provee los metales A y B.
- 14. El proceso de la reivindicación 13, en donde el metal A comprende titanio, manganeso, cobalto, aluminio, un metal alcalinotérreo o un metal alcalino, y el metal B comprende titanio, manganeso, cobalto, aluminio, y un metal alcalinotérreo o un metal alcalino.
- 15. El proceso de la reivindicación 14, en donde el polímero de poliéster 1 y 2 contienen cada uno cunado menos 3 ppm de metal A y cuando menos 5 ppm de metal B.
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