ES2566550T3 - Proceso en continuo para preparar polioles de poliéter usando un reactor de circuito cerrado - Google Patents
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Abstract
Un proceso de alcoxilación que comprende: poner en contacto de forma continua un compuesto que comprende al menos un hidrógeno activo, un compuesto que comprende un óxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble en un circuito de flujo cerrado en continuo en condiciones que permitan la formación de un poliol de poliéter al menos en parte por alcoxilación; mantener de forma continua la dispersión en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 5 °C; y mantener de forma continua la dispersión en la concentración del óxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo en no más de aproximadamente un 2 por ciento en peso haciendo funcionar un reactor a una relación de recirculación de al menos 10, en donde la dispersión en la temperatura del circuito de flujo cerrado es la máxima variación de punto a punto en la temperatura en el circuito de flujo cerrado, y en donde la dispersión en la concentración del óxido de alqueno sin reaccionar es la máxima variación de punto a punto en la concentración del óxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo cerrado.
Description
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DESCRIPCION
Proceso en continuo para preparar polioles de polieter usando un reactor de circuito cerrado Campo de la descripcion
La presente descripcion se refiere, en algunas realizaciones, a composiciones, aparatos, metodos y sistemas para producir polioles, por ejemplo, polioles de polieter. El objeto de la presente invencion se define en las reivindicaciones 1-24 adjuntas.
Antecedentes de la descripcion
La espuma (por ejemplo, una espuma de poliuretano) se puede producir, en parte, por reaccion de un alcohol con isocianato. Los polioles pueden proporcionar grupos hidroxilo y/u otros grupos funcionales que son reactivos con isocianato. El(Los) poliol(es) seleccionado(s) en particular puede(n) afectar a las propiedades y/o al procesado de la espuma resultante. Por ejemplo, los polioles de tipo polieter se pueden seleccionar para producir una espuma flexible.
Los polioles de tipo polieter se pueden formar por una reaccion exotermica de un oxido organico con un iniciador que tiene al menos un hidrogeno activo. Un iniciador se puede hacer reaccionar con un oxido de alquileno en presencia de hidroxido de potasio (KOH) para formar un poliol. Sin embargo, debido a que el KOH tiene poca o ninguna selectividad sobre el peso molecular, los procesos (por ejemplo, procesos continuos) que usan KOH pueden producir una mezcla de polioles con un amplio intervalo de pesos moleculares. Una composicion de poliol producida usando KOH puede contener KOH residual. Puede ser deseable y/o necesario eliminar este KOH del poliol en la preparacion para su reaccion con el isocianato o en otro procesado, lo que aumenta de ese modo la dificultad y los costes de produccion de un poliol. Una composicion de poliol producida usando KOH puede contener subproductos insaturados que resultan de la formacion de monoles insaturados (por ejemplo, alcohol de alilo). Ademas, el uso de un catalizador de KOH puede limitar la funcionalidad del poliol y/o el peso molecular maximo del producto de poliol terminado. Por ejemplo, la funcionalidad del poliol puede disminuir a medida que aumenta el peso equivalente del poliol cuando se usa un catalizador de KOH.
Como una alternativa al KOH se puede usar un catalizador de cianuro de metal doble (DMC, del ingles double metal cyanide). En un proceso en continuo, el KOH puede producir polioles con una no deseable ancha distribucion de pesos moleculares. En un proceso en continuo para producir polioles con una estrecha distribucion de pesos moleculares puede ser deseable un catalizador de cianuro de metal. Ademas, las composiciones de poliol producidas usando un catalizador de DMC pueden no requerir un procesado adicional para eliminar el catalizador residual. Sin embargo, los procesos cataltticos existentes pueden tener pobres caractensticas de transferencia de calor y/o bajas velocidades de produccion.
Resumen
Por consiguiente, ha surgido una necesidad de composiciones, aparatos, sistemas, y metodos mejorados para producir polioles, por ejemplo, polioles de polieter. La presente descripcion se refiere, segun algunas realizaciones, a composiciones, aparatos, metodos y sistemas que se pueden usar para producir polioles, por ejemplo, polioles de polieter con un intervalo deseado (por ejemplo, un intervalo estrecho) de pesos moleculares, con pocos si existen cualesquiera de subproductos insaturados, en una reaccion sostenida y/o continua, con eficiente (por ejemplo, mucho mas eficiente) transferencia de calor, y/o a altas velocidades de produccion. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las composiciones, aparatos, metodos y sistemas de la descripcion se pueden usar para producir polioles en un proceso en continuo de flujo en circuito cerrado. Se puede poner en practica un proceso en continuo de flujo en circuito cerrado de tal manera que se transfiera de una manera eficaz el calor y/o sean controlables las propiedades del producto (por ejemplo, el intervalo de pesos moleculares). Por ejemplo, un proceso en continuo de flujo en circuito cerrado puede usar uno o mas circuitos de flujo cerrado en continuo que comprenden un intercambiador de calor, una bomba que hace circular el material alrededor de cada circuito cerrado (por ejemplo, a una relacion de recirculacion de al menos aproximadamente 10), entradas para el catalizador, para el monomero, para el iniciador o para el agente de inicio, y una salida para los productos de poliol. Un circuito de flujo cerrado, segun algunas realizaciones, puede excluir sustancialmente (por ejemplo, excluir completamente) un reactor de tipo tanque. Por ejemplo, un intercambiador de calor puede proporcionar la totalidad del area de transferencia de calor y mas de aproximadamente el 90 % del volumen de reaccion. En algunas realizaciones, un reactor puede incluir una camara o recipiente aguas abajo de un circuito de flujo cerrado, donde se pueden eliminar el monomero sin reaccionar y/u otros materiales (por ejemplo, mediante acabado y/o digestion).
Segun algunas realizaciones, un proceso de alcoxilacion puede comprender poner en contacto de forma continua (a) un compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo (por ejemplo, un hidrogeno activo, dos hidrogenos activos, tres hidrogenos activos) (un "agente de inicio" o "iniciador"), (b) un compuesto que comprende un oxido de alqueno (por ejemplo, oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, oxidos de mayor peso molecular, y/o mezclas de los mismos), y (c) un catalizador de cianuro de metal doble en un circuito de flujo cerrado en continuo en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter al menos en parte por alcoxilacion. En algunas realizaciones, un proceso de alcoxilacion tambien puede comprender mantener de forma continua la dispersion en la
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temperature del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 5 °C (por ejemplo, igual a o a menos de aproximadamente 2 °C). En algunas realizaciones, un proceso de alcoxilacion puede comprender ademas mantener de forma continua la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo a no mas de aproximadamente un 2 por ciento en peso (por ejemplo, no mas de aproximadamente un 1 por ciento en peso). Segun algunas realizaciones, un compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo puede comprender un polfmero de un material seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,1,1-trimetilol propano, 1,1,1-trimetilol etano, 1,2,3-trihidroxibutano, pentaeritritol, xilitol, arabitol, manitol,
2.5- dimetil-3-hexin-2,5-diol, 2,4,7,9-tetrametil-5-decino-4,7-diol sacarosa, sorbitol, un glucosido de alquilo, y combinaciones de los mismos. Un polfmero (por ejemplo, un iniciador) puede tener un peso molecular de, por ejemplo, desde aproximadamente 30 a aproximadamente 900 daltons. En algunas realizaciones, un catalizador de cianuro de metal doble puede comprender al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en potasio, cinc, cobalto, hierro, cromo, platino, iridio y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, un catalizador de cianuro de metal doble puede comprender hexacianocobaltato de cinc Zn2[Co(CN)6]2. Un proceso de alcoxilacion puede incluir, ademas, segun algunas realizaciones, eliminar de forma continua el calor de reaccion de al menos una parte del circuito de flujo cerrado en continuo a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3 K (400 Btu/hpie3°F). En algunas realizaciones, mantener de forma continua la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo cerrado en continuo a no mas de aproximadamente un 2 por ciento en peso puede comprender reciclar de forma continua al menos una parte (1) del compuesto que comprende al menos dos hidrogenos activos, (2) del compuesto que comprende un oxido de alqueno, (3) del catalizador de cianuro de metal doble, y (4) del poliol de polieter a traves del circuito de flujo cerrado a una relacion de recirculacion de al menos 10.
Segun algunas realizaciones, se puede obtener una composicion de poliol de polieter a partir de un proceso que comprende (a) poner en contacto de forma continua un compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo, un compuesto que comprende un oxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble en un circuito de flujo cerrado en continuo en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter, al menos en parte por alcoxilacion, (b) mantener de forma continua la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 5 °C, y (c) mantener de forma continua la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo cerrado en continuo a no mas de aproximadamente un 2 por ciento en peso. En algunas realizaciones, un poliol de polieter producido puede tener un peso molecular de desde aproximadamente 700 a aproximadamente 20.000 daltons y/o desde aproximadamente 200 a aproximadamente 7.000 daltons. Segun algunas realizaciones, un poliol de polieter producido puede tener un mdice de polidispersidad de desde aproximadamente 1 a aproximadamente 2.
Segun algunas realizaciones, un proceso para producir un poliol de polieter puede comprender proporcionar un reactor con un volumen de reactor (por ejemplo, igual a o mayor de aproximadamente 1 m3, igual a o mayor de aproximadamente 12 m3), en donde el reactor comprende (a) al menos un circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una corriente de reaccion, (b) al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado, (c) al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado, (d) al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado, (e) al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion, y/o (f) al menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y situada aguas abajo de la al menos una entrada de catalizador. Un proceso para producir un poliol de polieter puede comprender ademas, en algunas realizaciones, (a) proporcionar una corriente de reaccion que fluye en el circuito de flujo cerrado en continuo, (b) administrar un monomero (por ejemplo, oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, oxidos de mayor peso molecular, y/o mezclas de los mismos) en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de monomero, (c) administrar un iniciador en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de iniciador, (d) administrar un catalizador de cianuro de metal doble en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de catalizador, en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter, (e) poner en contacto la corriente de reaccion con el intercambiador de calor en condiciones que permitan que se elimine la energfa termica de la corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (f) eliminar una parte de la corriente de reaccion a traves de la al menos una salida de producto, y/o (g) recircular la parte restante de la corriente de reaccion alrededor del circuito de flujo cerrado. En algunas realizaciones, una relacion de recirculacion para el proceso para producir un poliol de polieter puede ser de al menos aproximadamente 10. Una dispersion en la concentracion del monomero (por ejemplo, entre dos localizaciones cualesquiera a lo largo de un volumen de reaccion), en algunas realizaciones, puede ser igual a o menos de aproximadamente un 5 %. Segun algunas realizaciones, una dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado (por ejemplo, entre dos localizaciones a lo largo de un volumen de reaccion) puede ser igual a o menos de aproximadamente 5 °C. En algunas realizaciones, un iniciador puede comprender un polfmero (por ejemplo, con un peso molecular de desde aproximadamente 300 a aproximadamente 900 daltons) de un material seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,1,1-trimetilol propano, 1,1,1-trimetilol etano, 1,2,3-trihidroxibutano, pentaeritritol, xilitol, arabitol, manitol,
2.5- dimetil-3-hexin-2,5-diol, 2,4,7,9-tetrametil-5-decino-4,7-diol sacarosa, sorbitol, un glucosido de alquilo, y combinaciones de los mismos. Un iniciador de precursor (por ejemplo, un precursor de un iniciador funcionalizado), en algunas realizaciones, puede comprender un aceite vegetal, un aceite vegetal modificado, una grasa animal, una
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grasa animal modificada, y/o similares. En algunas realizaciones, un catalizador de cianuro de metal doble puede comprender al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en potasio, cinc, cobalto, hierro, cromo, platino, iridio y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un proceso para hacerlo funcionar con (a) una velocidad de eliminacion de ene^a termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (b) una relacion de recirculacion de al menos aproximadamente 10, (c) una dispersion en la concentracion del monomero que puede ser igual a o menos de aproximadamente un 1 %, y/o (d) una dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado puede ser igual a o menos de aproximadamente 5 °C. Segun algunas realizaciones, una corriente de reaccion que fluye en un circuito de flujo cerrado en continuo puede tener un numero de Reynolds de desde aproximadamente 1.000 a aproximadamente 1.000.000.
En algunas realizaciones, un aparato para producir un poliol de polieter puede comprender uno o mas reactores, comprendiendo cada reactor (a) al menos un circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una corriente de reaccion, (b) al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un monomero en el al menos un circuito de flujo cerrado, (c) al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un iniciador en el al menos un circuito de flujo cerrado, (d) al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un catalizador de cianuro de metal doble en el al menos un circuito de flujo cerrado, (e) al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (f) a menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y aguas abajo de la al menos una entrada de catalizador, y/o (g) al menos un dispositivo que funciona para mover al menos una parte de la corriente de reaccion a traves del circuito de flujo cerrado en continuo con una relacion de recirculacion de al menos 10 (por ejemplo, al menos aproximadamente 100). Un aparato (por ejemplo, un reactor) para producir un poliol de polieter se puede configurar y disponer para (a) dar cabida a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (b) mantener una dispersion en la concentracion del monomero igual a o menos de aproximadamente un 1 %, (c) mantener una dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o menos de aproximadamente 5 °C, y/o (d) tener un volumen de reactor igual a o mayor de aproximadamente 1 metro cubico (por ejemplo, igual a o mayor de aproximadamente 12 m3). En algunas realizaciones, un circuito de flujo cerrado en continuo se puede configurar y disponer para tener al menos aproximadamente un 60 % de su volumen en contacto de transferencia de calor con el al menos un intercambiador de calor. Un aparato para producir un poliol de polieter puede comprender ademas un segundo reactor que comprende (a) al menos un segundo circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una segunda corriente de reaccion, (b) al menos una segunda entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un segundo monomero en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado, (c) al menos una segunda entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un segundo iniciador en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado, (d) al menos una segunda entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para admitir un segundo catalizador de cianuro de metal doble en el al menos un segundo flujo circuito cerrado, (e) al menos un segundo intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la segunda corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (f) al menos una segunda salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y aguas abajo de la al menos una segunda entrada de catalizador, y/o (h) al menos una segunda bomba que funciona para bombear al menos una parte de la segunda corriente de reaccion a traves del segundo circuito de flujo cerrado en continuo con una relacion de recirculacion de al menos 10.
Segun algunas realizaciones, un sistema para producir un poliol de polieter puede comprender un reactor (por ejemplo, que comprende al menos un circuito de flujo cerrado en continuo, al menos una entrada de monomero, al menos una entrada de iniciador, al menos una entrada de catalizador, y/o al menos una salida de producto) y una corriente de reaccion (por ejemplo, que comprende un compuesto que comprende al menos dos hidrogenos activos, un compuesto que comprende un oxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble). En algunas realizaciones, un sistema para producir un poliol de polieter puede comprender una camara de monomero en comunicacion fluida con la al menos una entrada de monomero, una camara de iniciador en comunicacion fluida con la al menos una entrada de iniciador, y/o una camara de catalizador en comunicacion fluida con la al menos una entrada de catalizador. En algunas realizaciones, un sistema para producir un poliol de polieter puede comprender una camara de producto en comunicacion fluida con la al menos una salida de producto. En algunas realizaciones, un sistema para producir un poliol de polieter puede comprender un reactor tubular en comunicacion fluida con la al menos una salida de producto, en donde el reactor tubular se configura y dispone para eliminar el monomero sin reaccionar.
Breve descripcion de los dibujos
Algunas realizaciones de la descripcion se pueden entender haciendo referencia, en parte, a la presente descripcion y a los dibujos que se acompanan, en donde:
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La Figura 1 ilustra una realizacion de un ejemplo espedfico de una configuracion presente descripcion;
La Figura 2 ilustra una realizacion de un ejemplo espedfico de una configuracion presente descripcion;
La Figura 3 ilustra una realizacion de un ejemplo espedfico de una configuracion presente descripcion;
La Figura 4 ilustra una realizacion de un ejemplo espedfico de corrientes de configuracion de reactor de flujo de circuito cerrado segun la presente descripcion;
de reactor segun la de reactor segun la de reactor segun la composicion en una
La Figura 5 ilustra una realizacion de un ejemplo espedfico de una configuracion de reactor segun la presente descripcion;
La Figura 6 es una ilustracion esquematica de un reactor de poliol segun una realizacion de un ejemplo espedfico de la invencion;
La Figura 7 es una ilustracion esquematica de una realizacion de un ejemplo espedfico de un proceso para preparar un catalizador activo segun la presente descripcion;
Descripcion detallada
La presente descripcion se refiere, en algunas realizaciones, a composiciones, aparatos, metodos y sistemas para la alcoxilacion (por ejemplo, alcoxilacion de un agente iniciador y/o iniciador) para producir, por ejemplo, un poliol (por ejemplo, un poliol de polieter). Un sistema y/o aparato de alcoxilacion puede incluir una o mas entradas (por ejemplo, para admitir uno o mas monomeros (por ejemplo, oxidos), uno o mas iniciadores, uno o mas catalizadores, y/o uno o mas disolventes), uno o mas puntos de salida (por ejemplo, para liberar uno o mas polfmeros, uno o mas disolventes, y/o uno o mas productos de reaccion secundarios), una bomba (por ejemplo, una bomba de circulacion), un intercambiador de calor, y/o una camara de reaccion. En algunas realizaciones, una camara de reaccion se puede configurar como un circuito de flujo cerrado en continuo.
En algunas realizaciones, un reactor de circuito cerrado puede incluir al menos dos intercambiadores de calor en serie y al menos una bomba de circulacion. Cuando se usan multiples puntos de alimentacion y/o de salida, pueden ser deseables dos o mas intercambiadores de calor, por ejemplo, con el proposito de dispersar al catalizador, reducir las dispersiones en la concentracion del monomero, y/o reducir las dispersiones en la temperatura a lo largo de la direccion del flujo. Para mezclar el flujo circulante en el reactor de circuito cerrado con las corrientes de alimentacion del reactor se puede instalar un dispositivo de mezcla estatico o dinamico.
Aparato
Segun algunas realizaciones de la descripcion, la formacion de un poliol de polieter puede ocurrir en un aparato reactor (por ejemplo, un reactor de flujo de circuito cerrado en continuo). Un aparato reactor para la alcoxilacion y/o producir un poliol de polieter, en algunas realizaciones, puede comprender:
A. un reactor con un volumen de reactor, comprendiendo el reactor:
1. al menos un circuito de flujo cerrado que funciona para permitir el flujo de una corriente de reaccion;
2. al menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado;
3. al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al menos un iniciador que fluya en el al menos un circuito de flujo cerrado;
4. al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;
5. al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;
6. al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion (por ejemplo, a una velocidad de eliminacion de calor volumetrica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/h pie3 °F); y
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7. al menos un aparato que opera para mover, por ejemplo, una bomba, la corriente de reaccion alrededor del al menos un circuito de flujo cerrado.
En algunas realizaciones, un aparato reactor (por ejemplo, para la alcoxilacion y/o producir un poliol de polieter) puede comprender:
A. un primer reactor con un primer volumen de reactor, comprendiendo el primer reactor:
1. un primer circuito de flujo cerrado que funciona para permitir el flujo de una primera corriente de reaccion,
2. al menos una primera salida de producto en comunicacion fluida con el primer circuito de flujo cerrado,
3. al menos una primera entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un primer circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al menos a un primer iniciador fluir en el al menos un primer circuito de flujo cerrado;
4. al menos una primera entrada de catalizador en comunicacion fluida con el primer circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador fluir en el primer circuito de flujo cerrado,
5. al menos una primera entrada de monomero en comunicacion fluida con el primer circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el primer circuito de flujo cerrado,
6. al menos un primer intercambiador de calor en comunicacion fluida con el primer circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la primera corriente de reaccion (por ejemplo, a una velocidad de eliminacion de calor volumetrica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), y
7. al menos un primer aparato que funciona para mover, por ejemplo, una bomba, la primera corriente de reaccion alrededor del primer circuito de flujo cerrado desde el al menos un primer aparato de intercambio de calor hacia al menos una primera salida de producto; y
B. un segundo reactor con un segundo volumen de reactor, comprendiendo el segundo reactor:
1. un segundo circuito de flujo cerrado que funciona para permitir el flujo de una segunda corriente de reaccion,
2. al menos una segunda salida de producto en comunicacion fluida con el segundo circuito de flujo cerrado,
3. al menos una segunda entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al menos a un segundo iniciador fluir en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado;
4. al menos una segunda entrada de catalizador en comunicacion fluida con el segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador fluir en el segundo circuito de flujo cerrado;
5. al menos una segunda entrada de monomero en comunicacion fluida con el segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el segundo circuito de flujo cerrado;
6. al menos un segundo intercambiador de calor en comunicacion fluida con el segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la segunda corriente de reaccion (por ejemplo, a una velocidad de eliminacion de calor volumetrica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m-K (400 Btu/hpie3°F),
7. al menos un segundo aparato que funciona para mover, por ejemplo, una bomba, la segunda corriente de reaccion alrededor del segundo circuito de flujo cerrado desde al menos un segundo aparato de intercambio de calor hacia la al menos una segunda salida de producto,
8. al menos una primera entrada de producto en comunicacion fluida con la al menos una primera salida de producto y en comunicacion fluida con el segundo circuito de flujo cerrado, que funciona de ese modo para transportar al menos una parte de la primera corriente de reaccion (por ejemplo, que contiene un primer producto de reaccion) desde el primer circuito de flujo cerrado al segundo circuito de flujo cerrado.
Una corriente de reaccion puede comprender, por ejemplo, uno o mas monomeros (por ejemplo, oxidos), uno o mas iniciadores, uno o mas catalizadores, uno o mas productos (por ejemplo, un poliol), uno o mas disolventes, y mezclas de los mismos.
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En algunas realizaciones, un aparato reactor para la alcoxilacion (por ejemplo, para formar un poliol de polieter) puede comprender un reactor que comprende dos o mas circuitos de flujo cerrado, teniendo cada circuito de flujo cerrado un volumen de reactor. Por ejemplo, se pueden conectar en serie dos o mas reactores de flujo de circuito cerrado cuando se necesitan y/o se desean bloques de diferentes composiciones en un producto de poliol. La composicion del producto final en cada reactor se puede controlar, en parte, mediante la seleccion y/o el ajuste de la composicion del monomero y/o de las condiciones de reaccion. Por ejemplo, en cada reactor se pueden usar un monomero diferente y/o una mezcla de monomeros.
En algunas realizaciones, una camara de reaccion puede definir un volumen de reactor. En algunas realizaciones la totalidad o sustancialmente la totalidad de un volumen de reactor puede estar ocupado por un lfquido (por ejemplo, a exclusion de o a exclusion sustancial de una fase vapor). Un lfquido puede comprender uno o mas monomeros, uno o mas iniciadores, uno o mas oxidos, uno o mas catalizadores, y/o uno o mas disolventes. Un sistema y/o aparato de alcoxilacion puede tener, en algunas realizaciones, un tamano de reactor (por ejemplo, volumen de reactor) mayor de aproximadamente 1 metro cubico, mayor de aproximadamente 3 metros cubicos, mayor de aproximadamente 10 metros cubicos, mayor de aproximadamente 12 metros cubicos, mayor de aproximadamente 30 metros cubicos, hasta aproximadamente 100 metros cubicos, y/o mayor de aproximadamente l0o metros cubicos.
Entrada(s)
Segun algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un aparato para incluir una o mas entradas que funcionan para admitir uno o mas monomeros (por ejemplo, oxidos), uno o mas iniciadores, uno o mas catalizadores, y/o uno o mas disolventes. Por ejemplo, se puede dedicar una entrada a la admision de un solo material a una camara de reaccion y/o se puede configurar y disponer una entrada para admitir dos o mas materiales (por ejemplo, iniciador y catalizador) en una camara de reaccion. Segun algunas realizaciones, cuando estan presentes una pluralidad de entradas, dichas entradas se pueden agrupar o intercalar con otras entradas.
Segun algunas realizaciones, se puede configurar y disponer una entrada para admitir un material (por ejemplo, en cantidades medidas) en una camara de reaccion de forma continua, de forma intermitente, y/o de forma esporadica bajo control manual y/o automatico (por ejemplo, ordenador). Del mismo modo, en algunas realizaciones se puede configurar y disponer una salida para permitir a un material salir de una camara de reaccion (por ejemplo, en cantidades medidas) de forma continua, de forma intermitente y/o de forma esporadica bajo control manual y/o automatico (por ejemplo, ordenador). En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer una entrada para introducir una cantidad definida de material bien mezclado (por ejemplo, catalizador, iniciador, monomero y/o disolvente) en un circuito de flujo cerrado. Por ejemplo, se puede configurar y disponer una entrada como un inyector. Se puede configurar y disponer un inyector para introducir una corriente o corrientes finamente dispersa de material (por ejemplo, catalizador, iniciador, monomero y/o disolvente) en un circuito de flujo cerrado. Se puede disponer una corriente finamente dispersa para atravesar axialmente un circuito de flujo cerrado tras su introduccion.
En algunas realizaciones, el catalizador, el monomero y/o el iniciador se pueden pre-mezclar antes de entrar en un circuito de flujo cerrado. Por ejemplo, una entrada de catalizador puede comprender un cuerpo con una entrada de monomero y/o una entrada de iniciador, una zona de mezcla en comunicacion fluida con la entrada de monomero y/o una entrada de iniciador, un puerto de catalizador que funciona para admitir catalizador en la zona de mezcla, y/o una salida de la zona de mezcla que funciona para liberar el catalizador (por ejemplo, catalizador mezclado con monomero y/o iniciador) en una camara de reaccion. En algunas realizaciones, puede ser deseable configurar y disponer la secuencia de una entrada de catalizador, una entrada de monomero, una entrada de iniciador, un dispositivo de mezcla, y/o un intercambiador de calor para reducir (por ejemplo, minimizar) las diferencias locales de concentracion.
En algunas realizaciones, una entrada puede incluir un inyector. Por ejemplo, una entrada puede incluir un inyector de monomero. En algunas realizaciones, un inyector de monomero puede dispersar finamente monomero en una corriente de reaccion que fluye de tal manera que la corriente de reaccion es una fase unica y/o sustancialmente una disolucion de fase unica y/o suspension (por ejemplo, con el catalizador suspendido en la misma). Segun algunas realizaciones, un inyector puede tener un cuerpo con una pluralidad de puertos de salida de fluido y/o puede estar colocado en una corriente de reaccion que fluye de modo que inyecta flujos de material desde los puertos del cuerpo (por ejemplo, aguas arriba, en sentido transversal, y/o aguas abajo) en la corriente de reaccion. En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un inyector para introducir material inyectado en una direccion aguas abajo o substancialmente aguas abajo.
Segun algunas realizaciones, un cuerpo de un inyector (por ejemplo, un inyector de monomero) puede tener una seccion transversal, que cuando se ve desde arriba, tiene una forma circular y/o de donut. En algunas realizaciones, un cuerpo de un inyector puede tener una pluralidad de procesos (por ejemplo, 4, 10, o 12 brazos) teniendo cada proceso una pluralidad de puertos de salida. Los puertos de salida en un cuerpo y/o proceso de un inyector se pueden disponer, por ejemplo, en diferentes posiciones axiales.
Segun algunas realizaciones, los inyectores se pueden situar en una corriente de reaccion en cualquier orientacion y los multiples inyectores se pueden situar en diferentes posiciones axiales. Por ejemplo, los inyectores pueden
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compensarse entre sf (por ejemplo, mirando hacia el reactor desde arriba) de modo que los materiales se inyectan sustancialmente en la totalidad de la seccion transversal de la corriente de reaccion.
En algunas realizaciones, un reactor puede incluir un mezclador mecanico (por ejemplo, un agitador, agitador de palas, mezclador estatico). Por ejemplo, se puede situar un mezclador en o cerca de una o mas de las entradas para agitar los ingredientes a medida que entran en la corriente de reaccion. Segun algunas realizaciones, cualquier material o combinacion de materiales se puede mezclar y/o hacer reaccionar en una camara de reaccion. En algunas realizaciones, cualquier material o combinacion de materiales se puede mezclar y/o hacer reaccionar en un tanque de agitacion externa (por ejemplo, antes de entrar a una camara de reaccion). Por ejemplo, el catalizador se puede mezclar con el iniciador y/o el monomero se puede mezclar con el iniciador. En algunas realizaciones, puede ser deseable mezclar directamente catalizador y monomero.
Intercambiador de Calor
Segun algunas realizaciones cada reactor de flujo de circuito cerrado puede comprender uno o mas intercambiadores de calor y, opcionalmente, las tubenas que los conectan entre sf y/o al resto del reactor. En algunas realizaciones un circuito de flujo cerrado se puede configurar con o sin tubenas de interconexion entre los componentes. En algunas realizaciones, puede ser deseable configurar cada elemento a lo largo de la trayectoria del flujo para que actue como una zona de reaccion. En tales realizaciones, las regiones en las que tiene lugar la transferencia de calor se pueden maximizar a expensas de las tubenas de conexion donde la transferencia es minima o inexistente. En algunas realizaciones un intercambiador de calor puede comprender al menos una entrada de fluido de refrigeracion y al menos una salida de fluido de refrigeracion. Segun algunas realizaciones, un intercambiador de calor puede comprender ademas al menos una entrada de corriente de reaccion y al menos una salida de corriente de reaccion. En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un reactor de manera que uno o mas intercambiadores de calor representen mas de aproximadamente el 60 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 70 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 75 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 80 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 75 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 90 % del volumen total del reactor, mas de aproximadamente el 95 % del volumen total del reactor, hasta aproximadamente el 100 % del volumen total del reactor. Por ejemplo, se puede configurar y disponer un reactor de tal manera que al menos aproximadamente un 60 % del volumen de un circuito de flujo cerrado en continuo puede estar en contacto de transferencia de calor con el al menos un intercambiador de calor.
En algunas realizaciones, se puede usar cualquier aparato de intercambio de calor, en cualquier configuracion. Por ejemplo, un intercambiador de calor puede incluir un serpentm de enfriamiento colocado en un circuito de flujo cerrado. En otro ejemplo, un intercambiador de calor puede incluir un intercambiador de calor de carcasa y tubos colocado en un circuito de flujo cerrado en donde la corriente de flujo pasa a traves de los tubos. En otro ejemplo, se puede configurar la totalidad del circuito de flujo cerrado como un intercambiador de calor introduciendolo en una camisa de refrigeracion o doble tubena. En algunas realizaciones, se puede usar un intercambiador de calor de carcasa y tubos con una carcasa que tiene una entrada y una salida para la mezcla de reaccion, y una entrada y una salida para el medio de transferencia de calor (por ejemplo, agua, vapor, material SYLTHERM™ o medios suministrados por The Dow Chemical Company bajo la denominacion DOWTHERM®). En algunas realizaciones, una mezcla de reaccion puede fluir a traves de una pluralidad de tubos de transferencia de calor dentro de la carcasa, mientras que el medio de transferencia de calor fluye sobre las superficies exteriores de los tubos transfiriendo el calor de reaccion o de polimerizacion desde la mezcla de reaccion. Segun algunas realizaciones, una corriente de reaccion puede fluir a traves de la carcasa, mientras que el medio de transferencia de calor fluye a traves de los tubos. En algunas realizaciones, una geometna deseable para el intercambiador de calor es la de un intercambiador de carcasa y tubos, con el fluido de proceso en el lado de los tubos (por ejemplo, para la eficiente transferencia de calor y/o la menor reduccion de las presiones de funcionamiento de un proceso de fabricacion de poliol).
En algunas realizaciones, la transferencia de calor en un intercambiador de calor se puede expresar segun el siguiente balance de energfa:
V
pJ^AH = UaVmflW!grrAT
(Eq.1)
donde
P
es la densidad de la mezcla, kg/m3 (lb/pie3)
T
es el tiempo medio de residencia, h
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AH
es la diferencia de entalpfa entre las corrientes de entrada y salida, J/kg (Btu/lb)
VLoop
es el volumen total del circuito cerrado, m3 (pie3)
VExchanger
es el volumen del intercambiador de calor, m3 (pie3)
U
es el coeficiente global de transferencia de calor, kW/m2K (Btu/hpie2°F) a
es el area de transferencia de calor por unidad de volumen, m-1 (pie-1)
AT
es la diferencia de temperature promedio, K (°F)
El volumen total del circuito cerrado se puede estimar como: V =V +V +V +V
loop exchanger tan k pump piping
(Eq. 2)
En algunas realizaciones, el tanque y el intercambiador de calor pueden ser dominantes, en donde una buena aproximacion se puede expresar como sigue:
loop
V + V
exchanger tan k
(Eq. 3)
En algunas realizaciones, un volumen del tanque puede ser mayor que, aproximadamente el mismo que, o menor que un volumen de intercambiador de calor. El balance de energfa se puede reescribir como:
La combinacion de los terminos del lado derecho se puede denominar como la "velocidad de eliminacion de calor volumetrica".
Para un reactor que comprende un deposito y un intercambiador de calor la velocidad de eliminacion de calor volumetrica se puede estimar de la siguiente manera. Durante la produccion del poliol, un coeficiente de transferencia de calor puede ser 200 Btu/hpie2°C. El area de transferencia de calor por unidad de volumen en una geometna cilmdrica como la de un intercambiador de calor de carcasa y tubos se puede calcular en terminos de diametro de tubo como:
4
a = —
d
(Eq.5)
Suponiendo tubos de 0,0508 m (2 pulgadas), el area de transferencia de calor es 78,74 m-1 (24 pie-1). En la configuracion del ejemplo espedfico mostrada en la Figura 1, el volumen del intercambiador de calor puede ser solo un 10 % del volumen total del circuito cerrado. Bajo esas condiciones, la velocidad de eliminacion de calor volumetrica es de 480 Btu/hpie3°C. Cuando se elimina el tanque, como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 2, la velocidad de eliminacion de calor volumetrica se puede elevar a 4.800 Btu/hpie3°C. El aumento de la velocidad de eliminacion de calor volumetrica puede permitir valores mas bajos del tiempo de residencia promedio y de la diferencia de temperatura promedio. Tiempos de residencia promedios mas bajos pueden corresponder a menores volumenes totales de circuito cerrado y/o a mayores velocidades de produccion.
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Bomba(s)
En algunos sistemas, un reactor de circuito de flujo cerrado puede comprender una o mas bombas (por ejemplo, en un circuito de flujo cerrado). Una bomba puede bombear al menos una parte de una corriente de reaccion al menos a una parte de la trayectoria alrededor de un circuito de flujo cerrado. Por ejemplo, una bomba puede bombear al menos a una parte de una corriente de reaccion desde un intercambiador de calor a una salida de producto. Una bomba puede bombear hasta la totalidad de la corriente de reaccion alrededor de hasta la totalidad del circuito de flujo cerrado.
Reactor Tubular
En algunas realizaciones, un polfmero producto que fluye desde una salida de producto puede incluir el(los) deseable(s) poliol(es) de eter y uno o mas de otros materiales. El uno o mas de otros materiales puede incluir, por ejemplo, disolvente, subproductos insaturados, y/o monomero. Ejemplos adicionales incluyen contaminantes/impurezas en las materias primas sin reaccionar. Estos materiales se pueden eliminar (por ejemplo, convertir, consumir y/o reducir o eliminar de otra manera), en su totalidad o en parte usando elementos de procesado aguas abajo (por ejemplo, desgasificadores, secadores agitados horizontalmente, y/o extrusores desgasificadores). En algunas realizaciones, una presion en una camara de reaccion puede ser suficiente para mantener una corriente de reaccion como una unica fase o sustancialmente como una unica fase (por ejemplo, fase lfquida). Por ejemplo, una presion de la camara de reaccion puede estar por encima de aproximadamente 0,620 MPa (90 psig), por encima de aproximadamente 0,689 MPa (100 psig), por encima de aproximadamente 0,827 MPa (120 psig), por encima de aproximadamente 1,034 MPa (150 psig), por encima de aproximadamente 1,206 MPa (175 psig), por encima de aproximadamente 1,378 MPa (200 psig), por encima de aproximadamente 2,068 MPa (300 psig), por encima de aproximadamente 2,757 MPa (400 psig), y/o por encima de aproximadamente 3,447 MPa (500 psig). En algunas realizaciones, una presion de la camara de reaccion puede ser de hasta aproximadamente 4,136 MPa (600 psig) o superior. La presion del reactor se puede controlar en cualquier parte del sistema. Por ejemplo, se puede usar una valvula de control de presion en la lmea de salida de producto del circuito cerrado para mantener la presion de succion de la bomba.
En sistemas con catalizadores suficientemente activos (por ejemplo, un catalizador de cianuro de metal doble), se puede configurar un aparato para la alcoxilacion para que este en comunicacion fluida con al menos un reactor tubular. Por ejemplo, al menos un reactor tubular puede estar en comunicacion fluida con una salida de producto. Un reactor tubular se puede configurar y disponer para eliminar (por ejemplo, convertir, consumir, y/o reducir o eliminar de otra manera) el monomero sin reaccionar, si existe, en la corriente de producto. Puede ser deseable un reactor tubular al final del proceso o, durante la produccion de los copolfmeros de bloque, por ejemplo, cuando un monomero que se ha usado en un reactor de flujo de circuito cerrado no se desea en el reactor de flujo de circuito cerrado que sigue a continuacion.
Mezclador
Segun algunas realizaciones, un reactor puede comprender uno o mas mezcladores. Un mezclador se puede configurar y disponer para reducir (por ejemplo, minimizar) diferencias locales de concentracion entre materiales en un circuito de flujo cerrado. Un mezclador puede comprender, por ejemplo, uno o mas agitadores configurados y dispuestos para mezclar uno o mas componentes de la corriente de reaccion. En algunas realizaciones, un mezclador puede comprender deflectores y/u otros contornos de circuito de flujo cerrado que mezclan uno o mas componentes de la corriente de reaccion. En algunas realizaciones, un mezclador que comprende deflectores y/o contornos de circuito de flujo cerrado puede comprender ademas un agitador.
Segun algunas realizaciones, la mezcla turbulenta de las corrientes lfquidas (por ejemplo, dos corrientes lfquidas) se puede llevar a cabo usando un mezclador en forma de T, un mezclador de chorro, un mezclador estatico, y/o un mezclador mecanico en lmea. Por ejemplo, se puede seleccionar un mezclador de un mezclador estatico y un mezclador mecanico en lmea. En algunas realizaciones, un mezclador estatico puede ser simple, compacto, y/o energeticamente eficiente. Segun algunas realizaciones, la mezcla completa se puede conseguir con un mezclador estatico de vortice en aproximadamente cinco diametros de tubo de longitud (por ejemplo, en 25 cm en un tubo con un diametro de 5 cm) a numeros de Reynolds de aproximadamente 10.000 y superiores. Por ejemplo, un Vortex de Alta Eficiencia (HEV, del ingles High Efficiency Vortex) puede llegar a un campo de flujo completamente desarrollado a Re = 10.000. En algunas realizaciones, el volumen de un mezclador puede ser insignificante en comparacion con el volumen combinado de otros componentes de un circuito cerrado.
Almacenamiento
Segun algunas realizaciones, un aparato puede comprender una o mas camaras. Como ya se ha indicado, por ejemplo, un aparato puede incluir una camara de reaccion configurada y dispuesta para permitir una reaccion de alcoxilacion. En algunas realizaciones, un aparato puede incluir ademas una camara de catalizador en comunicacion fluida con una o mas entradas de catalizador y/o una camara de iniciador en comunicacion fluida con una o mas entradas de iniciador. Un aparato puede incluir una camara de producto en comunicacion fluida con una salida de producto y/o un reactor tubular. Segun algunas realizaciones, se pueden configurar y disponer una camara de
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catalizador, una camara de iniciador, y/o una camara de producto para almacenar el(los) material(es) contenido(s) en la misma.
Composiciones
Catalizador
Algunas realizaciones, metodos, aparatos, y sistemas pueden usar uno o mas catalizadores de alcoxilacion. Por ejemplo, pueden ser deseables catalizadores que favorezcan el crecimiento de moleculas cortas de poliol (por ejemplo, pueden ser deseables catalizadores de cianuro de metal doble (catalizadores DMC)) cuando se desea y/o requiere un intervalo estrecho de distribucion de pesos moleculares del producto poliol. Segun algunas realizaciones, un catalizador de DMC puede comprender un metal seleccionado de potasio, cinc, cobalto, hierro, cromo, platino y/o iridio. Por ejemplo, un DMC puede incluir hexacianocobaltato de cinc Zn2[Co(CN)6]2 preparado, en parte, a partir de hexacianocobaltato de potasio Kb[Co(CN)6] y una sal de cinc. En algunas realizaciones, la aplicacion final puede dictar el tipo de catalizador a usar.
En algunas realizaciones, un catalizador puede comprender un catalizador activado. Por ejemplo, se puede activar un catalizador antes de su introduccion a un reactor (por ejemplo, antes de llegar a una entrada de catalizador). Por ejemplo, se puede activar un catalizador tras su introduccion a un reactor (por ejemplo, en una entrada de catalizador). Por ejemplo, se puede activar un catalizador despues de su introduccion a un reactor (por ejemplo, en una camara de reaccion dentro de un reactor). En algunas realizaciones, un catalizador (por ejemplo, un catalizador de DMC) puede estar presente en una corriente de reaccion a una concentracion de desde aproximadamente 1 ppm a aproximadamente l0o ppm, de aproximadamente 2 ppm a aproximadamente 50 ppm, y/o de aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 25 ppm.
En algunas realizaciones, un compuesto de DMC puede comprender un producto de reaccion de una sal de metal soluble en agua y una sal de cianuro de metal soluble en agua. Una sal de metal soluble en agua puede tener la formula general M(X)n en la que M es un metal y X es un anion. M se puede seleccionar de Zn(II), Fe(II), Ni(II), Mn(II), Co(II), Sn(II), Pb(II), Fe(III), Mo(IV), Mo(VI), Al(III), V(V), V(IV), Sr(II), W(IV), W(VI), Cu(II) y Cr(III). En algunas realizaciones, puede ser deseable que M se seleccione de Zn(II), Fe(II), Co(II) y Ni(II). X puede ser un anion seleccionado de un haluro, un hidroxido, un sulfato, un carbonato, un cianuro y un oxilato, un tiocianato, un isocianato, un isotiocianato, un carboxilato y un nitrato. El valor de n puede variar de 1 a 3 y satisface el estado de valencia de M. Ejemplos de sales de metal adecuadas pueden incluir, sin limitacion, cloruro de cinc, bromuro de cinc, acetato de cinc, acetonilacetonato de cinc, benzoato de cinc, nitrato de cinc, sulfato de hierro (II), bromuro de hierro (II), cloruro de cobalto (II), tiocianato de cobalto (II), formiato de mquel (II), nitrato de mquel (II) y similares, y mezclas de los mismos.
Una sal de metal soluble en agua puede tener la formula general (Y)a M'(CN)b (A)c. en la que M' se puede seleccionar de Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(IV), V(V), y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones puede ser deseable para M' que se seleccione de Co(II), Co(III), Fe(II), Fe(III), Cr(III), Ir(III), Ni(II), y combinaciones de los mismos. En la formula, Y puede ser un ion de metal alcalino o un ion de metal alcalinoterreo. A puede ser un ion seleccionado del grupo que consiste en haluro, hidroxido, sulfato, carbonato, cianuro, oxalato, tiocianato, isocianato, isotiocianato, carboxilato y nitrato. Tanto a como b son numeros enteros iguales a, o mayores de 1. Ademas, la suma de las cargas de a, b y c iguala la carga de M'. Ejemplos de sal cianuro de metal adecuada incluyen, sin limitacion, hexacianocobaltato(III) de potasio, hexacianoferrato(II) de potasio, hexacianoferrato(III) de potasio, hexacianocobaltato(III) de calcio, hexacianocobaltato(III) de litio y similares.
Ejemplos de un compuesto de cianuro de metal doble pueden incluir, sin limitacion, hexacianocobaltato(III) de cinc, hexacianoferrato(III) de cinc, hexacianoferrato(II) de mquel, y/o hexacianocobaltato(III) de cobalto. En algunas realizaciones, puede ser deseable usar hexacianocobaltato(III) de cinc.
Segun algunas realizaciones, un catalizador de DMC solido puede incluir un agente complejante organico. En general, puede ser deseable (por ejemplo, necesario) que un agente complejante sea relativamente soluble en agua. Ejemplos de algunos agentes complejantes adecuados se elaboran en el Documento de Patente de los Estados Unidos de Numero 5.158.922. Se puede anadir un agente complejante durante la preparacion y/o inmediatamente despues de la precipitacion del catalizador. Se puede usar una cantidad en exceso de agente complejante. Un agente complejante puede comprender un compuesto organico que contiene heteroatomos y es soluble en agua que puede formar un complejo con un compuesto de cianuro de metal doble. Por ejemplo, agentes complejantes pueden incluir alcoholes, aldehfdos, cetonas, eteres, esteres, amidas, ureas, nitrilos, sulfuros y mezclas de los mismos. Realizaciones de ejemplos espedficos de un agente complejante pueden incluir, sin limitacion, un alcohol alifatico soluble en agua seleccionado de etanol, alcohol isopropflico, alcohol n-butflico, alcohol isobutflico, alcohol sec- butflico y alcohol terc-butflico. En algunas realizaciones, puede ser deseable usar un agente complejante que comprende alcohol terc-butflico.
En algunas realizaciones, un catalizador de DMC solido puede incluir de aproximadamente 5 a aproximadamente 80 % en peso, basado en la cantidad de catalizador, de un polieter. Por ejemplo, puede ser deseable incluir de
aproximadamente 10 a aproximadamente 70 % en peso del polieter. Puede ser deseable incluir de aproximadamente 15 a aproximadamente 60 % en peso del polieter.
En algunas realizaciones, un poliol de polieter puede tener (por ejemplo, una media) de aproximadamente 1 a aproximadamente 8 funcionalidades hidroxilo. En algunas realizaciones, un poliol de polieter puede tener un peso 5 molecular (por ejemplo, un peso molecular promedio en numero) de aproximadamente 200 a aproximadamente 10.000. En algunas realizaciones, un poliol de polieter se puede preparar polimerizando un epoxido en presencia de un iniciador que contiene hidrogeno activo y un catalizador basico, acido u organometalico (por ejemplo, un catalizador de DMC). Ejemplos de un poliol de polieter pueden incluir, sin limitacion, poli(propilenglicol)es, poli(etilenglicol)es, polioles de poli(oxipropileno) terminados en OE, polioles mixtos OE-OP, polfmeros de oxido de 10 butileno, copolfmeros de oxido de butileno con oxido de etileno y/u oxido de propileno, eteres de politetrametilenglicoles, y similares. Ejemplos de un poliol de polieter pueden incluir, sin limitacion, tripropilenglicol, trietilenglicol, tetrapropilenglicol, tetraetilenglicol, eter monometilico de dipropilenglicol, eter monometflico de tripropilenglicol, monoalquil y dialquil eteres de glicoles y poli(alquilenglicoles), y similares. En algunas realizaciones, se pueden usar poli(propilenglicol)es y poli(etilenglicol)es que tienen pesos moleculares promedio en numero en el 15 intervalo de aproximadamente 150 a aproximadamente 500. Segun algunas realizaciones, en un catalizador de cianuro de metal doble se puede usar un agente complejante organico y un polieter.
En algunas realizaciones, un compuesto DMC puede tener la formula general I como catalizador:
M1a[M2(CN)b(A)c]dfM1gXnh(H2O)eLkP (I)
en donde:
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1 o+ o+ o_l o_l o+ o+ o+ o+
M es al menos un ion metalico seleccionado del grupo que consiste en Zn , Fe , Fe Co , Ni , Mn , Co , Sn ,
Pb2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Cr2+, Cr*, Cd2+, Hg2+, Pd2+, Pt2+, V2+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Cu2+, La3+, Ce3+, Ce4+, Eu3+, Ti3+, Ti4+, Ag+, Rh3+, Rh3+, Ru2+, Ru3+,
o o+ o_l o+ o_l o+ o_l A+ Cj_
M es al menos un ion metalico seleccionado del grupo que consiste en Fe , Fe , Co , Co , Mn , Mn , V , V ,
Cr2+, Cr3+, Rh3+, Ru2+, Ir3+,
25 A y X son cada uno, independientemente uno de otro, un anion seleccionado del grupo que consiste en haluro, hidroxido, sulfato, carbonato, cianuro, tiocianato, isocianato, cianato, carboxilato, oxalato, nitrato, nitroxilo, hidrogenosulfato, fosfato, dihidrogenofosfato, hidrogenofosfato e hidrogenocarbonato,
L es un ligando miscible en agua seleccionado del grupo que consiste en alcoholes, aldehudos, cetonas, eteres, polieteres, esteres, poliesteres, policarbonatos, ureas, amidas, aminas primarias, secundarias y terciarias, ligandos 30 que tienen un nitrogeno de piridina, nitrilos, sulfuros, fosfuros, fosfitos, fosfanos, fosfonatos y fosfatos,
k es un numero fraccionario o entero mayor o igual que cero,
P es un aditivo organico,
a, b, c, d, g y n se seleccionan de modo que el compuesto (I) sea electricamente neutro, pudiendo c ser 0,
e es el numero de moleculas de ligando y es un numero fraccionario o entero mayor que 0 o es 0, y
35 f y h son cada uno, independientemente uno de otro, un numero fraccionario o entero mayor que 0 o 0.
Ejemplos de un aditivo organico P pueden incluir, sin limitacion, polieteres, poliesteres, policarbonatos, esteres de polialquilenglicol y sorbitan, eteres de polialquilenglicol y glicidilo, poliacrilamida, poli(acrilamida-co-acido acnlico), acido poliacnlico, poli(acrilamida-co-acido maleico), poliacrilonitrilo, acrilatos de polialquilo, metacrilatos de polialquilo, polivinil metil eter, polivinil etil eter, acetato de polivinilo, alcohol de polivinilo, poli-N-vinilpirrolidona, 40 poli(N-vinilpirrolidona-co-acido acnlico), polivinil metil cetona, poli(4-vinilfenol), poli(acido acnlico-co-estireno), polfmeros de oxazolina, polialquilen iminas, copolfmeros de acido maleico y anhudrido maleico, hidroxietil celulosa, poliacetatos, compuestos ionicos con actividad superficial y compuestos ionicos con actividad interfacial, acidos biliares o sus sales, esteres o amidas, esteres carboxflicos de alcoholes polivalentes y glicosidos.
Ejemplos de algunos catalizadores de DMC y su preparacion se pueden encontrar en los Documentos de Patente de 45 los Estados Unidos de Numeros U.S. 3.427.334; 3.941.849; 4.477.589; 5.158.922; 5.470.813; 5.482.908; y 7.348.460.
Monomero/Iniciador
Segun algunas realizaciones de la descripcion, los metodos, aparatos y sistemas se pueden llevar a la practica con uno o mas tipos de monomeros. En algunas realizaciones, un monomero se puede seleccionar de oxido de etileno, 50 oxido de propileno, oxido de butileno, oxidos de elevado peso molecular, y mezclas de los mismos. Un iniciador puede incluir un monol o poliol de diverso peso molecular y/o funcionalidad. Por ejemplo, un precursor de iniciador de polialcohol se puede seleccionar de etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,1,1 -trimetilol propano, 1,1,1 -trimetilol
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etano, 1,2,3-trihidroxibutano, pentaeritritol, xilitol, arabitol, manitol, 2,5-dimetil-3-hexin-2,5-diol, 2,4,7,9-tetrametil-5- decino-4,7-diol sacarosa, sorbitol, un glucosido de alquilo (por ejemplo, glucosido de metilo y glucosido de etilo), y mezclas de los mismos. Un iniciador puede tener un peso molecular (por ejemplo, peso molecular promedio) de desde aproximadamente 30 a aproximadamente 900 daltons, de aproximadamente 50 a aproximadamente 900 daltons, y/o de aproximadamente 70 a aproximadamente 900 daltons o mas.
Un precursor de iniciador puede comprender un aceite vegetal, un aceite vegetal modificado, una grasa animal, una grasa animal modificada, y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, un precursor de iniciador puede incluir una grasa animal o aceite vegetal con un triglicerido que, tras saponificacion con una base (por ejemplo, NaOH) produce glicerol y acidos grasos, al menos algunos de los cuales comprenden al menos un doble enlace (por ejemplo, acido palmitoleico, acido oleico, acido linoleico, acido linolenico, acido araquidonico, y/o esteres de alquilo de los mismos). Algunos ejemplos de precursores de iniciador y metodos de funcionalizacion de precursores de iniciador se pueden encontrar en la Solicitud Internacional WO 2006/047436.
En algunas realizaciones, se puede operar un reactor con una cantidad controlada de oxido presente. Por ejemplo, se puede operar un reactor por debajo de una concentracion umbral de oxido sin reaccionar. Se puede seleccionar un umbral de tal manera que si se produce una perdida de la situacion de enfriamiento, el aumento de la temperatura adiabatica de la mezcla de reaccion no se acercara y/o alcanzara la temperatura a la que se descompone rapidamente un polieter (por ejemplo, mayor de 250 °C). Un umbral deseado se puede determinar empmcamente o seleccionar a partir de materiales de referencia existentes. Por ejemplo, un 15 por ciento de oxido de propileno sin reaccionar puede ser el peor caso de mezcla de reaccion para un reactor de proceso de poliol que funciona a una temperatura maxima de reaccion de 120 °C. Cuando se usa un catalizador de cianuro de metal doble, menos de un 5 % de oxido sin reaccionar (por ejemplo, menos de un 2 %) puede producir polioles con una distribucion estrecha de peso molecular (por ejemplo, la mas estrecha).
En algunas realizaciones, menos de un 2 % de oxido sin reaccionar puede corresponder a relaciones de recirculacion de 100 y por encima cuando el circuito cerrado tiene un unico punto de alimentacion y un punto de salida y el peso molecular del producto de poliol es 10 veces mayor que el peso molecular del iniciador. Segun algunas realizaciones de la descripcion, se pueden calcular las relaciones de recirculacion correspondientes a circuitos cerrados con multiples puntos de alimentacion y de salida, y con diferentes combinaciones de pesos moleculares del iniciador y del producto.
Disolvente
En algunas realizaciones, los metodos, aparatos y sistemas, segun algunas realizaciones de la descripcion, se pueden llevar a la practica con uno o mas disolventes (por ejemplo, disolventes inertes). Ejemplos de disolventes pueden incluir, sin limitacion, hidrocarburos alifaticos y aromaticos (por ejemplo, tolueno, hexanos) y/o eteres (por ejemplo, tetrahidrofurano). Segun algunas realizaciones, un disolvente (por ejemplo, un disolvente inerte) se puede incluir en la produccion de un lote inicial de poliol y/o en los posteriores lotes de poliol. Por ejemplo, se puede usar un disolvente inerte con un iniciador anadido de forma continua para producir un lote inicial de poliol.
Producto
Una composicion de producto producida segun algunas realizaciones de la descripcion puede comprender polioles de polieter dentro de un intervalo de pesos moleculares. Por ejemplo, una composicion de producto puede comprender polioles de polieter con pesos moleculares de aproximadamente 400 a 40.000 daltons. En algunas realizaciones, se pueden configurar un reactor y/o condiciones de reaccion para producir una composicion de producto que comprenda polioles de polieter con un intervalo estrecho de pesos moleculares. Esto se puede evaluar por cualquier metrica adecuada de distribucion de pesos moleculares. Por ejemplo, un mdice de polidispersidad de una composicion de producto puede ser de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 2,0.
Segun algunas realizaciones se puede alcanzar un bajo nivel de cadenas insaturadas monofuncionales. Por ejemplo, un poliol puede comprender menos de aproximadamente 0,05 meq/g de cadenas insaturadas monofuncionales, menos de aproximadamente 0,01 meq/g de cadenas insaturadas monofuncionales, menos de aproximadamente 0,005 meq/g de cadenas insaturadas monofuncionales, y/o menos de aproximadamente 0,001 meq/g de cadenas insaturadas monofuncionales. En algunas realizaciones, una composicion de producto que sale de un circuito de flujo cerrado a traves de una salida de producto (por ejemplo, antes del procesado posterior al circuito de flujo cerrado) puede comprender menos de aproximadamente un 10 por ciento en peso del monomero sin reaccionar, menos de aproximadamente un 5 por ciento en peso del monomero sin reaccionar, menos de aproximadamente un 1 por ciento en peso del monomero sin reaccionar, y/o menos de aproximadamente un 0,3 por ciento en peso del monomero sin reaccionar.
Metodos
Segun algunas realizaciones, un metodo de formacion un poliol puede incluir proporcionar un reactor, proporcionar una corriente de reaccion en el reactor, proporcionar un monomero en la corriente de reaccion (por ejemplo, a traves de una entrada de monomero), proporcionar un iniciador en la corriente de reaccion (por ejemplo, a traves de una entrada de iniciador), proporcionar un catalizador (por ejemplo, un catalizador de DMC) en la corriente de reaccion
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(por ejemplo, a traves de la entrada de catalizador), poner en contacto la corriente de reaccion con el intercambiador de calor en condiciones que permitan que se elimine la energfa termica de la corriente de reaccion, bombear la corriente de reaccion alrededor del circuito de flujo cerrado con la bomba. En algunas realizaciones, las cantidades de catalizador, monomero (por ejemplo, oxido), y/o iniciador (por ejemplo, diol, triol) previstas en la corriente de reaccion pueden ser independientes entre sf o interdependientes unas con otras (por ejemplo, ajustadas estequiometricamente). En algunas realizaciones, un reactor puede incluir un circuito de flujo cerrado en continuo en el que circula al menos una parte de la corriente de reaccion.
Segun algunas realizaciones, la relacion de recirculacion puede ser tan alta como sea posible para una combinacion elegida de agente iniciador y producto, de tal manera que se reduzcan y/o minimicen la dispersion en la concentracion del monomero y/o en la temperatura de la camara de reaccion. Segun estas realizaciones, la dispersion puede ser la maxima variacion punto a punto dentro de un circuito de flujo cerrado de un reactor. Por ejemplo, la dispersion en la concentracion del monomero puede ser igual a o menos de aproximadamente un 5 por ciento en peso, igual a o menos de aproximadamente un 2 por ciento en peso, y/o igual a o menos de aproximadamente un 1 por ciento en peso. La dispersion en la temperatura de la camara de reaccion (por ejemplo, la temperatura del circuito de flujo cerrado) puede ser, por ejemplo, igual a o menos de 100 °C, igual o menos de 50 °C, igual o menos de 20 °C, igual a o menos de 10 °C, igual a o menos de 5 °C, y/o igual a o menos de 2 °C. En algunas realizaciones, la dispersion en la concentracion del monomero puede ser menor de un 1 % y/o la dispersion en la temperatura puede ser menos de 5 °C tanto en la direccion de flujo y en la direccion de la transferencia de calor. En algunas realizaciones, bajas dispersiones en la concentracion del monomero y en la temperatura de salida pueden producir poliol(es) de polieter con propiedades deseables (por ejemplo, distribucion del peso molecular y/o homogeneidad del polfmero).
Segun algunas realizaciones de la descripcion, los metodos de produccion de polioles de polieter se pueden llevar a cabo a fin de minimizar y/o eliminar regiones de punto fno ricas en monomero. En algunas realizaciones, los metodos de produccion de poliol de polieter se pueden llevar a cabo de manera que el calor se elimine de forma eficiente (por ejemplo, permitiendo la desvinculacion de la concentracion del monomero sin reaccionar y de la temperatura del reactor). Los metodos de producir poliol de polieter se pueden llevar a cabo, segun algunas realizaciones, de manera que se controlen los parametros del proceso (por ejemplo, temperatura, presion, tiempo de residencia, caudales y velocidad de la bomba) y se consiga una mezcla efectiva de los reactivos. Por ejemplo, los metodos de producir poliol de polieter se pueden llevar a cabo de manera que se mantenga o sustancialmente se mantenga una unica fase y se evite la presencia de una fase de vapor distinta dentro de la corriente de reaccion.
En algunas realizaciones, una corriente de reaccion puede fluir de una manera turbulenta, de una manera sustancialmente turbulenta, de una manera laminar, y/o de una manera sustancialmente laminar. En algunas realizaciones, el flujo de una corriente de reaccion puede estar dentro de un regimen de transicion entre el flujo sustancialmente turbulento y el flujo sustancialmente laminar. En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un intercambiador de calor para producir un flujo de corriente de reaccion con buenas propiedades de transferencia de calor. Segun algunas realizaciones, un flujo de corriente de reaccion puede tener un numero de Reynolds de hasta o por encima de aproximadamente 2.000. Por ejemplo, el flujo de la corriente de reaccion puede tener un numero de Reynolds de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 10.000, de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 50.000, de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 100.000, de aproximadamente 100.000 a aproximadamente 500.000, y/o de aproximadamente 100.000 a aproximadamente 1.000.000.
En algunas realizaciones, se puede conseguir una velocidad de produccion de producto polfmero por unidad de volumen y por hora de al menos aproximadamente 0,08 kg/hL (0,7 libras por hora por galon de volumen del reactor), al menos aproximadamente 0,2 kg/h L (1,7 libras por hora por galon de volumen del reactor), al menos aproximadamente 0,6 kg/hL (5 libras por hora por galon de volumen del reactor), al menos aproximadamente 1,4 kg/hL (12 libras por hora por galon de volumen del reactor), y/o al menos aproximadamente 2 kg/hL (17 libras por hora por galon de volumen del reactor). En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer y/o hacer funcionar un reactor de tal manera que el tiempo de residencia sea de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 300 minutos. Segun algunas realizaciones, puede ser deseable configurar y disponer un reactor que tenga tiempos de residencia mas cortos o mas largos (por ejemplo, mediante el uso de un catalizador de la actividad adecuada).
Segun algunas realizaciones, la configuracion del reactor y/o las condiciones de funcionamiento para un proceso de flujo de circuito cerrado en continuo pueden estar relacionadas con (por ejemplo, determinadas por, dependientes de) el peso molecular del agente iniciador y/o con el peso molecular del producto correspondiente. Por ejemplo, la relacion entre los pesos moleculares del iniciador y del producto se puede expresar como sigue:
s 1
MWs ~ MWp (Eq- 6)
en donde s es la fraccion en peso del iniciador en la alimentacion fresca, MWs es el peso molecular del iniciador, y MWp es el peso molecular del producto de poliol. Por ejemplo, cuando el iniciador es 400 g/mol y el producto es
4.000 g/mol, la alimentacion puede contener un 10 % de iniciador y un 90 % de monomero. En este caso, se puede elegir una relacion de recirculacion para obtener las deseables y/o optimas propiedades del producto.
En la Figura 3 se muestra un ejemplo de realizacion de una configuracion de reactor con una unica corriente de alimentacion y una corriente de producto. La concentracion de los diferentes componentes en varios puntos de un 5 circuito cerrado se puede calcular usando la notacion mostrada, que supone una (1) libra de material que entra o sale del circuito cerrado. Como se muestra en la Figura 4, la fraccion del polfmero en la corriente de reaccion antes de la reaccion (por ejemplo, la que retorna al reactor) se puede representar como p. Por lo tanto, la cantidad de monomero en la corriente de reaccion antes de la reaccion se puede expresar como 1-p. De manera similar, las fracciones del polfmero y del monomero en la alimentacion fresca se pueden representar como s y 1-s, 10 respectivamente. Las fracciones del polfmero y del monomero en el producto final se pueden representar como r y 1- r, respectivamente. Una relacion de recirculacion puede ser la relacion correspondiente al material que circula alrededor de un circuito cerrado. En el punto de adicion de la alimentacion, la cantidad de monomero que viene en la alimentacion fresca y la que viene en la corriente de recirculacion pueden ser iguales a la cantidad de monomero que sale de la corriente de recirculacion:
(R-\ll-r) + (l-s)=R(l-p)
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en donde, s es la fraccion en peso del iniciador en la alimentacion fresca, r es la fraccion del polfmero en el producto final (despues de la reaccion), y R es la relacion de recirculacion. La Ecuacion 6 se puede resolver para p como sigue:
s + r{R-l)
p =-------1--------
R
(Eq. 8)
20 o
P =
R
V /
(Eq. 9)
La Tabla 1 presenta unos pocos ejemplos ilustrativos de cuando la corriente de producto contiene 99 % de polfmero (r = 0,99), la alimentacion fresca contiene un 10 % de iniciador (s = 0,10), y la relacion de recirculacion es como la mostrada. De ese modo, a medida que la corriente de recirculacion circula alrededor del reactor de circuito de flujo
25 cerrado, la concentracion del monomero cambia de 9,9 % a 1 %, si la relacion de recirculacion es 10. Del mismo modo, la concentracion del monomero cambia del 2 % al 1 %, si la relacion de recirculacion es 100. El valor mas alto se puede encontrar en o cerca de la entrada del monomero y el valor mas bajo se puede encontrar en la salida del producto. Segun algunas realizaciones, a mayor relacion de recirculacion, menor es la diferencia en la concentracion del monomero sin reaccionar entre la entrada del intercambiador de calor y las corrientes de salida.
30 Tabla 1
- R
- P 1 -P
- 2
- 0,5450 0,4550
- 10
- 0,9010 0,0990
- 20
- 0,9455 0,0545
- 50
- 0,9722 0,0278
- 100
- 0,9811 0,0189
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En la Figura 5 se muestra una realizacion de un ejemplo espedfico en la que un reactor comprende dos intercambiadores de calor en serie, dos corrientes iguales de alimentacion, y dos corrientes iguales de productos. En el punto de adicion de una de las alimentaciones, la cantidad de monomero que entra en la alimentacion fresca y en la corriente de recirculacion es igual a la cantidad del monomero que sale en la corriente de recirculacion:
(2J!-lXl-r)+(l-.»)=2/?(l-p)
(Eq.10)
La Ecuacion 9 se puede resolver para p como sigue:
5 + r(2/?-l) p =------
2 R
(Eq. 11)
Esta configuracion tendra los mismos valores de s, r, y p como la configuracion con un unico intercambiador de calor, pero la mitad de la relacion de recirculacion. Del mismo modo, la ampliacion a N intercambiadores de calor puede permitir una reduccion en la relacion de recirculacion en un factor de 1/N.
Los experimentos con catalizadores de cianuro de metal doble realizados en relacion con la presente descripcion han mostrado que pueden dar como resultado las deseables propiedades de producto cuando se minimizan la dispersion en la temperatura y la dispersion en la concentracion del monomero alrededor del circuito cerrado. Segun algunas realizaciones, la dispersion en la temperatura y/o la dispersion en la concentracion del monomero alrededor del circuito cerrado se pueden minimizar haciendo funcionar un reactor a una alta relacion de recirculacion. Por ejemplo, una relacion de recirculacion puede ser igual a o mayor de aproximadamente 10, igual a o mayor de aproximadamente 20, igual a o mayor de aproximadamente 50, igual a o mayor de aproximadamente 75, igual a o mayor de aproximadamente 100, y/o igual a o mayor de aproximadamente 500. En algunas realizaciones, la dispersion en la temperatura y/o la dispersion en la concentracion del monomero alrededor del circuito cerrado se pueden minimizar usando un reactor con multiples puntos de adicion de monomero y de eliminacion de producto. Segun algunas realizaciones, un proceso realizado a una relacion de recirculacion mas alta puede estar asociado con una mayor velocidad de reaccion del fluido y/o una mayor velocidad de transferencia de calor para la eliminacion del calor de reaccion.
Para fluidos viscosos bajo conveccion forzada, los coeficientes globales de transferencia de calor puede ser de aproximadamente 0,05678 kW/m2K (10 Btu/hpie2°F) a aproximadamente 0,5678 kW/m2K (100 Btu/hpie2°F). Cuando tales fluidos circulan a traves de tubos de diametro interno de 0,0508 m (2 pulgadas), por ejemplo, estos corresponden a una velocidad de eliminacion de calor volumetrico de 4,44 a 44,4 kw/m-K (240 a 2.400 Btu/hpie3°F). En algunas realizaciones, el calor que se libera en la polimerizacion del oxido de propileno es aproximadamente 331,19 kW-h/m3 (32.000 BTU/pies3). Un escenario del peor caso de corrientes de alimentacion que entran en el reactor a la misma temperatura que la temperatura de reaccion dana lugar a un valor de 13 a 133 h°F para el producto del tiempo de residencia y de la diferencia de temperaturas entre el fluido de proceso y el refrigerante. Por lo tanto, para el maximo rendimiento, se puede minimizar la dispersion en la temperatura en la direccion de la transferencia de calor al mas alto coeficiente de transferencia de calor posible, lo que puede ser deseable para las propiedades optimas del producto.
En algunas realizaciones, el tiempo de residencia se puede expresar como el volumen del reactor del lado del proceso en metros cubicos (galones) dividido por la velocidad global de rendimiento del reactor volumetrica en metros cubicos por minuto (galones por minuto). El tiempo de circulacion, en algunas realizaciones, se puede expresar como el volumen del reactor del lado del proceso en metros cubicos (galones) dividido por la velocidad de rendimiento volumetrico de la bomba de recirculacion en metros cubicos por minuto (galones por minuto). La relacion de recirculacion se puede expresar como el tiempo de residencia en minutos dividido por el tiempo de circulacion en minutos. Una velocidad de eliminacion de calor volumetrica se puede expresar como el coeficiente de transferencia de calor del proceso, U, en kW/m2K (Btu/hpies2°F), multiplicada por el area de intercambio de calor, A, en metros cuadrados (pies cuadrados), del aparato de intercambio de calor dividido por el volumen total del sistema reactor, en metros cubicos (pies cubicos). Para tener el beneficio de la presente descripcion cualquiera con experiencia ordinaria en la tecnica puede apreciar que en algunas realizaciones puede ser deseable la consistencia en cuanto a si se usan parametros externos o del lado del proceso en los calculos y determinaciones de U y del area de la superficie. En algunas realizaciones, los calculos contenidos en la presente memoria se basan en las areas de superficie exteriores y diametros exteriores de los tubos de intercambio de calor, serpentinas, etc. ya sea que la mezcla del reactor fluye a traves de dichos tubos, serpentines, etc. o no.
Segun algunas realizaciones, un sistema y/o aparato de alcoxilacion puede tener una velocidad de eliminacion de calor volumetrica igual a o mayor de aproximadamente 1,57 kW/m3K (85 Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 2,77 kW/m3-K (150 Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 6,47 kW/m3K (350 Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 11,1 kW/m-K (600 Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 22,2 kW/m3K (1.200
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Btu/hpie3°F), igual a o mayor de aproximadamente 37 kW/m3K (2.000 Btu/hpie3°F), y/o igual a o mayor de aproximadamente 46,25 kW/m3K (2.500 Btu/hpie3°F), y/o igual a o mayor de aproximadamente 55,5 kW/m3K (3.000 Btu/hpie3°F), y/o igual a o mayor de aproximadamente 64,75 kW/m3K (3.500 Btu/hpie3°F).
El intervalo de temperatura de reaccion puede depender, al menos en parte, del(de los) catalizador(es) usado(s). Por ejemplo, el intervalo de temperatura de reaccion para un catalizador de DMC puede ser de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 200 °C (por ejemplo, de aproximadamente 120 °C a aproximadamente 160 °C). En algunas realizaciones, un menor intervalo de temperatura del catalizador de DMC puede hacer que sea mas diffcil alcanzar menos de un 2 % de oxido sin reaccionar. Un mayor intervalo de temperatura del catalizador de DMC puede favorecer reacciones no deseadas, que incluyen, por ejemplo, la transferencia de cadena al monomero, la desactivacion del catalizador, y la descomposicion del producto.
Segun algunas realizaciones, una diferencia de temperatura entre un fluido de proceso y un refrigerante puede ser menor de aproximadamente 50 °C y/o menor de aproximadamente 5 °C, por ejemplo, para evitar las dispersiones de la temperatura en la direccion de la transferencia de calor. Una diferencia de aproximadamente 5 °F (2,8 °F) puede dar lugar a tiempos de residencia promedios en el circuito cerrado de 2,6 h y por encima cuando la alimentacion entra a la temperatura del contenido del reactor. En algunas realizaciones, se puede reducir el lfmite inferior para el tiempo medio de residencia a 1 hora o menos, introduciendo la alimentacion a una temperatura que este por debajo de la temperatura del reactor y/o aumentando la velocidad del flujo (por ejemplo, para mejorar los coeficientes de transferencia de calor). En algunas realizaciones, se pueden conseguir mayores velocidades de flujo a mayores relaciones de recirculacion y/o en los intercambiadores de calor con diametros de tubo de menos de aproximadamente 0,0508 m (2 pulgadas).
En algunas realizaciones, un metodo puede comprender ademas poner en contacto una corriente de reaccion con un material de finalizacion. Por ejemplo, el metodo para producir un poliol de polieter puede incluir poner en contacto una corriente de reaccion con un monomero sin reaccionar, por ejemplo, material de finalizacion de oxido de etileno. En algunas realizaciones, se puede llevar a cabo una finalizacion despues de que el producto haya salido hacia una camara de reaccion a traves de una salida de producto.
Segun algunas realizaciones, una reaccion y/o una etapa de reaccion se puede llevar a cabo de forma continua (por ejemplo, sostenida en el mismo o aproximadamente en el mismo nivel durante un penodo de tiempo). Por ejemplo, un proceso de alcoxilacion puede incluir (a) poner en contacto de forma continua un compuesto que comprende un hidrogeno activo, un compuesto que comprende un oxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble en un circuito de flujo cerrado en continuo en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter al menos en parte por alcoxilacion, (b) eliminar de forma continua el calor de reaccion de al menos una parte del circuito de flujo cerrado en continuo a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F), (c) eliminar de forma continua desde el circuito de flujo cerrado en continuo al menos una parte del poliol de polieter producido, y (d) reciclar de forma continua al menos una parte del material restante en una relacion de recirculacion de al menos aproximadamente 10.
Sistemas
La presente descripcion se refiere ademas a sistemas para polimerizacion en continuo y/o por lotes de un monomero para formar, por ejemplo, un poliol de polieter. Segun algunas realizaciones, un sistema puede incluir un aparato de reactor, un catalizador (por ejemplo, un catalizador de DMC), un monomero y un iniciador. Un aparato en un sistema puede incluir, por ejemplo, un reactor con un volumen de reactor, comprendiendo el reactor (1) al menos un circuito de flujo cerrado que funciona para permitir el flujo de una corriente de reaccion; (2) al menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado; (3) al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado; (4) al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado; (5) al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion (por ejemplo, a una velocidad de al menos aproximadamente 7,4 kW/m3K (400 Btu/hpie3°F); y (6) al menos un aparato de bomba que funciona para bombear la corriente de reaccion alrededor de al menos un circuito de flujo cerrado. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir dos o mas circuitos de flujo cerrado.
Un intercambiador de calor puede incluir un primer intercambiador de calor, con una carcasa a traves del cual fluye un medio de transferencia de calor y una pluralidad de tubos de intercambio de calor del mezclador estatico a traves de los cuales fluye una corriente de reaccion, fluyendo la corriente del reactor desde el primer intercambiador de calor al circuito de flujo cerrado para mayor movimiento a traves del mismo. Un intercambiador de calor puede incluir tambien al menos un intercambiador de calor adicional en el circuito de flujo cerrado para recibir una corriente de reaccion y para eliminar calor de reaccion o de polimerizacion procedente de la corriente de reaccion. En algunas realizaciones, una bomba puede mover una corriente de reaccion hacia (por ejemplo, a lo largo de) una salida de producto de tal manera que al menos una parte de la corriente de reaccion puede fluir a traves de la salida de producto y el resto de la corriente de reaccion continua moviendose a traves del circuito de flujo cerrado.
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En algunas realizaciones, un sistema puede incluir un aparato en el que se situa una entrada de monomero por debajo (aguas abajo) de una entrada de catalizador. Segun algunas realizaciones, un aparato (por ejemplo, un aparato incluido en un sistema) puede incluir una entrada de monomero y una entrada de catalizador, ambas se situan por encima (aguas arriba) de un intercambiador de calor. Un aparato (por ejemplo, un aparato incluido en un sistema) puede incluir al menos un mezclador estatico dispuesto en el circuito de flujo cerrado entre la al menos una entrada de catalizador y la al menos una entrada de monomero para mezclar los materiales que fluyen en el circuito de flujo cerrado. Una entrada puede incluir un inyector, por ejemplo, un inyector que comprende una entrada de inyector hueco y una pluralidad de brazos huecos separados entre sf en comunicacion fluida con la entrada de inyector hueco, teniendo cada pluralidad de brazos huecos una pluralidad de puertos de salida para fluidos espaciados entre sf a traves de los cuales fluye el material en el circuito de flujo cerrado. Se puede configurar y disponer una entrada (por ejemplo, una entrada de catalizador, una entrada de monomero, y/o una entrada de iniciador) para admitir disolvente en una camara de reaccion. Por ejemplo, una entrada de catalizador puede admitir un disolvente con el catalizador, una entrada de monomero puede admitir un disolvente con el monomero, y/o una entrada de iniciador puede admitir un disolvente con el iniciador.
En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un sistema para mantener o sustancialmente mantener una corriente de reaccion (por ejemplo, que incluye polfmero) como una fase lfquida. En algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un sistema para tener una alta relacion de recirculacion (por ejemplo, igual a o mayor de aproximadamente 10). Segun algunas realizaciones, se puede configurar y disponer un sistema para tener un tiempo de residencia igual a o a menos de aproximadamente 5 horas, igual a o a menos de aproximadamente 4 horas, igual o menos de aproximadamente 3 horas, igual a o a menos de aproximadamente 2 horas, igual a o a menos de aproximadamente 1 hora, y/o igual a o a menos de aproximadamente 30 minutos.
En la Figura 6 se muestra una realizacion de un ejemplo espedfico de un sistema de reactor. La camara de reaccion 600 comprende la entrada de monomero 610, la entrada de iniciador 620, la entrada de catalizador 630, el mezclador 640, el intercambiador de calor 650, el circuito de flujo cerrado 660, y la salida de producto 670. El calor se puede generar en cualquier punto dentro del circuito de flujo cerrado 660. Como se muestra, el monomero 605 puede entrar al mezclador 640 de un circuito de flujo cerrado 660 a traves de la entrada de monomero 610. El iniciador puede entrar al mezclador 640 del circuito de flujo cerrado 660 a traves de la entrada de iniciador 620 desde la camara 625. El catalizador puede entrar al mezclador 640 del circuito de flujo cerrado 660 a traves de la entrada de catalizador 630 desde la camara de catalizador 635. El monomero, iniciador y catalizador forman una corriente de reaccion que puede moverse (por ejemplo, fluir bajo la accion de una bomba) en el intercambiador de calor 650 del circuito de flujo cerrado 660, en donde se elimina el calor a traves del fluido de refrigeracion 655. Despues de salir del intercambiador de calor 650, la corriente de reaccion puede continuar moviendose a traves del circuito de flujo cerrado 660. Al menos una parte de una corriente de reaccion puede salir del circuito de flujo cerrado 660 en la salida de producto 670 (una "corriente de producto"). Una corriente de producto puede entrar posteriormente en un reactor tubular 680, donde se puede eliminar el monomero no deseado y sin reaccionar. A partir de este punto, el producto fluido se puede mover a la camara de poliol 675. El calor (por ejemplo, calor de reaccion, friccion) se puede generar en cualquier lugar de la region indicada en la Figura 6.
Como se entendera por los expertos en la tecnica quienes tendran el beneficio de la presente descripcion, se pueden prever otras composiciones, aparatos, metodos, y sistemas equivalentes o alternativas para la alcoxilacion para producir, por ejemplo, un poliol de polieter sin apartarse de la descripcion contenida en este documento. En consecuencia, como se muestra y describe la manera de llevar a cabo la descripcion, ha de interpretarse solo como ilustrativa.
Los expertos en la tecnica pueden hacer diversos cambios en la forma, tamano, numero, y/o disposicion de las partes sin apartarse del alcance de la presente descripcion. Por ejemplo, la presencia y secuencia de las entradas de monomero, iniciador, catalizador, y/o del oxido se pueden ajustar como se desee. Ademas, el tamano de un reactor se puede escalar hacia arriba o hacia abajo para ajustarse a las necesidades y/o deseos de un practicante. Ademas, cuando se han proporcionado intervalos, los puntos extremos dados se pueden tratar como exactos y/o como aproximaciones segun se desee o exija por parte de la realizacion en particular. Ademas, en algunas realizaciones puede ser deseable mezclar y ajustar los puntos extremos del intervalo. Se pueden combinar reactores adicionales en serie, en paralelo, o en cualquier otra configuracion. Un reactor se puede configurar y disponer como una unidad. Un reactor y/o componentes de reactor se pueden configurar y disponer como modulos (por ejemplo, modulos desmontables). Un reactor y/o componentes de reactor se pueden configurar y disponer para ser desechables, adaptables, intercambiables y/o reemplazables. Estas equivalencias y alternativas junto con los cambios y modificaciones evidentes estan destinadas a ser incluidas dentro del alcance de la presente descripcion. En consecuencia, la descripcion anterior pretende ser ilustrativa, pero no limitante, del alcance de la descripcion como se ilustra por las siguientes reivindicaciones.
Ejemplos
Algunas realizaciones de ejemplos espedficos de la descripcion se pueden ilustrar por uno o mas de los ejemplos proporcionados en la presente invencion.
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Ejemplo 1: Preparacion del catalizador
Se preparo un catalizador de cianuro de metal doble usando los siguientes materiales:
Disolucion A: 114 g (0,836 moles) de ZnCl2 y 114 g (6,33 moles) de H2O
Disolucion B: 11,1 g (0,033 moles) de K3Co(CN)6, 453 g (25,17 moles) de H2O y 58,5 g (0,789 moles) de terc- butanol, densidad 0,786 g/ml, agitada 30 minutos a 30 °C.
Disolucion C: 153 g (2,06 moles) de terc-butanol y 84 g (4,67 moles) de H2O
Disolucion D: 214,5 g (2,89 moles) de terc-butanol y 1,5 g (0,083 moles) de H2O
Se anadio la Disolucion B a un matraz esferico de tres bocas equipado con un agitador mecanico. Se sumergio el matraz en un bano de temperatura constante. Se anadio la Disolucion A a la Disolucion B durante un penodo de 25 minutos (flujo de 5 ml/min) usando un embudo de goteo graduado para permitir el control del caudal. Se mantuvo la temperatura de la mezcla a 30 ± 4° C. La velocidad de agitacion minima fue de 200 - 300 RPM. Despues de la adicion completa de la Disolucion A, se agito la mezcla durante 30 minutos a 30 ± 4 °C. Se separo el precipitado blanco de la mezcla usando una centnfuga con el diametro de 15 - 20 cm. Se centrifugo la mezcla durante 30 minutos a 8.000 - 10.000 RPM. Despues de la decantacion del sobrenadante, se disperso la torta procedente de la centnfuga en la Disolucion C usando el mismo equipo durante 30 minutos, manteniendo una velocidad de agitacion de 200 - 300 RPM. Despues del lavado, la mezcla se centrifugo como antes durante 30 minutos a 8.000 - 10.000 RPM. Despues de la decantacion del sobrenadante, se disperso la torta procedente de la centnfuga en la Disolucion D usando el mismo equipo durante 30 minutos, manteniendo una velocidad de agitacion de 200 - 300 RPM. Despues del lavado, se centrifugo la mezcla como antes durante 30 minutos a 8.000 RPM. Despues de la centrifugacion, se seco la torta procedente de la centnfuga durante 16 horas a aproximadamente 20 - 30 mbar a 50 °C en un horno de vado. El catalizador se molio en un mortero para deshacer los aglomerados. En la Figura 7 se ilustra un diagrama de flujo para este proceso.
EJEMPLO 2: Produccion de poliol en una planta de alcoxilacion en continuo
Se uso el catalizador del Ejemplo 1 para llevar a cabo experimentos en una planta de alcoxilacion en continuo cuyo diagrama esquematico se proporciona en la Figura 6. El volumen total del reactor de flujo de circuito cerrado fue de 28 L y el volumen del reactor de flujo piston fue de 25 L. El mezclador en este ejemplo fue un mezclador estatico Chemineer HEV 2, que se hizo funcionar a un numero de Reynolds de mas de 10.000. El iniciador fue un diol de 400 Da y el producto objetivo era un diol de 4.000 Da. Ambos reactores se hicieron funcionar a 140 °C, con 25 ppm de catalizador en el producto, y un tiempo de residencia de 3 horas en cada reactor. El material se hizo circular alrededor del circuito cerrado a una velocidad de 7.500 kg/h para garantizar una dispersion minima en la concentracion del monomero y en la temperatura. La diferencia de temperatura entre los fluidos de refrigeracion y de proceso fue de solo 1 °C. El nivel de monomero sin reaccionar en el reactor de flujo de circuito cerrado fue de 0,3 %. El producto tema una viscosidad dinamica de 993 cSt medida a 25 °C y una polidispersidad de 1,11.
EJEMPLO 3: Produccion de poliol en una planta de alcoxilacion en continuo
Se uso el catalizador del Ejemplo 1 en la planta del Ejemplo 2 con ambos reactores funcionando a 110 °C, 10 ppm de catalizador en el producto, y un tiempo de residencia de 1,5 horas en cada reactor. El iniciador y el producto objetivo fueron los mismos que en el Ejemplo 2. El material se hizo circular alrededor del circuito cerrado a una velocidad de 7.500 kg/h para garantizar una dispersion minima en la concentracion del monomero y en la temperatura. La diferencia de temperatura entre los fluidos de refrigeracion y de proceso fue de solo 1 °C. El nivel de monomero sin reaccionar en el reactor de flujo de circuito cerrado fue de 9,0 %. El producto tema una viscosidad dinamica de 4170 cSt medida a 25 °C y una polidispersidad de 1,40.
Claims (24)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un proceso de alcoxilacion que comprende:poner en contacto de forma continua un compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo, un compuesto que comprende un oxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble en un circuito de flujo cerrado en continuo en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter al menos en parte por alcoxilacion;mantener de forma continua la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 5 °C; ymantener de forma continua la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo en no mas de aproximadamente un 2 por ciento en peso haciendo funcionar un reactor a una relacion de recirculacion de al menos 10,en donde la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado es la maxima variacion de punto a punto en la temperatura en el circuito de flujo cerrado, yen donde la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar es la maxima variacion de punto a punto en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo cerrado.
- 2. Un proceso segun la Reivindicacion 1, en donde el mantenimiento de forma continua de la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 5 °C comprende ademas mantener de forma continua la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de aproximadamente 2 °C; yen donde el mantenimiento de forma continua de la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo a no mas de aproximadamente un 2 por ciento en peso comprende ademas mantener de forma continua la difusion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo a no mas de un 1 por ciento en peso.
- 3. Un proceso segun la Reivindicacion 1, en donde el compuesto que comprende un oxido de alqueno comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, y mezclas de los mismos.
- 4. Un proceso segun la Reivindicacion 1, en donde el compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo comprende un polfmero de un material seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,1,1 -trimetilol propano, 1,1,1-trimetilol etano, 1,2,3-trihidroxibutano, pentaeritritol, xilitol, arabitol, manitol, 2,5-dimetil- 3-hexin-2,5-diol, 2,4,7,9-tetrametil-5- decino-4,7-diol sacarosa, sorbitol, un glucosido de alquilo, y combinaciones de los mismos, teniendo el polfmero un peso molecular de desde 30 a 900 daltons.
- 5. Un proceso segun la Reivindicacion 1, en donde el catalizador de cianuro de metal doble comprende al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en potasio, cinc, cobalto, hierro, cromo, platino, iridio y combinaciones de los mismos.
- 6. Un proceso segun la Reivindicacion 1, en donde el catalizador de cianuro de metal doble comprende hexacianocobaltato de cinc Zn2[Co(CN)6]2.
- 7. Un proceso segun la Reivindicacion 6, en donde el mantenimiento de forma continua de la dispersion en la temperatura en el circuito de flujo cerrado igual a o a menos de 5 °C comprende ademas eliminar de forma continua el calor de reaccion de al menos una parte del circuito de flujo cerrado en continuo a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos 7,4 kw/m3K (400 Btu/hhpie3°F); yen donde el mantenimiento de forma continua de la dispersion en la concentracion del oxido de alqueno sin reaccionar en el circuito de flujo en continuo a no mas de un 2 por ciento en peso comprende ademas reciclar de forma continua al menos una parte (1) del compuesto que comprende al menos dos hidrogenos activos, (2) del compuesto que comprende un oxido de alqueno, (3) del catalizador de cianuro de metal doble, y (4) del poliol de polieter a traves del circuito de flujo cerrado a una relacion de recirculacion de al menos 10.
- 8. Un proceso para producir un poliol de polieter, comprendiendo el proceso:proporcionar un reactor con un volumen de reactor igual a o mayor de 1 metro cubico, comprendiendo el reactoral menos un circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una corriente de reaccion,51015202530354045al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado,al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado,al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado,al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion, yal menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y aguas abajo de la al menos una entrada de catalizador;proporcionar una corriente de reaccion que fluye en el circuito de flujo cerrado en continuo;administrar un monomero en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de monomero;administrar un iniciador en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de iniciador;administrar un catalizador de cianuro de metal doble en la corriente de reaccion a traves de la al menos una entrada de catalizador en condiciones que permitan la formacion de un poliol de polieter;poner en contacto la corriente de reaccion con el intercambiador de calor en condiciones que permitan que se elimine la energfa termica de la corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos 7,4 kw/m3K (400 Btu/pie3h°F);eliminar una parte de la corriente de reaccion a traves de la al menos una salida de producto; yrecircular la parte restante de la corriente de reaccion alrededor del circuito de flujo cerrado,en donde la relacion de recirculacion es al menos 10, la dispersion en la concentracion del monomero es igual a o menos de un 2 %, y la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado es igual a o menos de 5 °C.
- 9. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde el monomero comprende un monomero seleccionado del grupo que consiste en oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, y mezclas de los mismos.
- 10. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde el iniciador comprende un polfmero de un material seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,1,1 -trimetilol propano, 1,1,1 -trimetilol etano, 1,2,3- trihidroxibutano, pentaeritritol, xilitol, arabitol, manitol, 2,5-dimetil-3-hexin-2,5-diol, 2,4,7,9-tetrametil-5-decino-4,7-diol sacarosa, sorbitol, un glucosido de alquilo, y combinaciones de los mismos, teniendo el polfmero un peso molecular de desde 300 a 900 daltons.
- 11. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde el catalizador de cianuro de metal doble comprende al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en potasio, cinc, cobalto, hierro, cromo, platino, iridio y combinaciones de los mismos.
- 12. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde el catalizador de cianuro de metal doble comprende hexacianocobaltato de cinc Zn2[Co(CN)6]2.
- 13. Un proceso segun la Reivindicacion 12, en donde (a) la velocidad de eliminacion de energfa termica es al menos 7,4 kw/m3 K (400 Btu/pie3h°F), (b) la relacion de recirculacion es al menos 10, (c) la dispersion en la concentracion del monomero es igual a o menos de un 2 % en peso, y (d) la dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado es igual a o menos de 5 °C.
- 14. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde el volumen del reactor es igual a o mayor de 12 metros cubicos.
- 15. Un proceso segun la Reivindicacion 8, en donde proporcionar una corriente de reaccion que fluye en el circuito de flujo cerrado en continuo comprende ademas proporcionar una corriente de reaccion que fluye en el circuito de flujo cerrado en continuo con un numero de Reynolds de desde 1.000 a 1.000.000.
- 16. Un aparato para producir un poliol de polieter, comprendiendo el aparato:un reactor con un volumen de reactor igual a o mayor de 1 metro cubico, comprendiendo el reactor:al menos un circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una corriente de reaccion,al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;51015202530354045al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al iniciador fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador de cianuro de metal doble fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos 7,4 kW/m3K (400 Btu/pie3h°F),al menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y aguas abajo de la al menos una entrada de catalizador, yal menos un dispositivo que funciona para mover al menos una parte de la corriente de reaccion a traves del circuito de flujo cerrado en continuo con una relacion de recirculacion de al menos 10; en donde el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en la concentracion del monomero igual a o a menos de un 2 % en peso, y en donde el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en la temperatura en el circuito de flujo cerrado igual a o a menos de 5 °C.
- 17. Un aparato segun la Reivindicacion 16, en donde (a) la velocidad de eliminacion de energfa termica es al menos 7,4 kW/m3K (400 Btu/pie3h°F), (b) la relacion de recirculacion es al menos 100, (c) el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en la concentracion del monomero igual a o a menos de un 2 % en peso, (d) el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en la temperatura del circuito de flujo cerrado igual a o a menos de 5 °C, y (e) un volumen de reactor igual a o mayor de 12 metros cubicos.
- 18. Un aparato segun la Reivindicacion 16, en donde al menos un 60 % del volumen del circuito de flujo cerrado en continuo esta en contacto de transferencia de calor con el al menos un intercambiador de calor.
- 19. Un aparato segun la Reivindicacion 16 que comprende ademas un segundo reactor con un segundo volumen de reactor igual a o mayor de 1 metro cubico, comprendiendo el segundo reactor:al menos un segundo circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de una segunda corriente de reaccion,al menos una segunda entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir a un segundo monomero fluir en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado;al menos una segunda entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir a un segundo iniciador fluir en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado,al menos una segunda entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir a un segundo catalizador de cianuro de metal doble fluir en el al menos un segundo circuito de flujo cerrado,al menos un segundo intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la segunda corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos 7,4 kw/m3K (400 Btu/pie3h°F),al menos una segunda salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un segundo circuito de flujo cerrado y aguas abajo de al menos una segunda entrada de catalizador, yal menos una segunda bomba que funciona para bombear al menos una parte de la segunda corriente de reaccion a traves del segundo circuito de flujo cerrado en continuo con una relacion de recirculacion de al menos 10.
- 20. Un sistema para producir un poliol de polieter, comprendiendo el sistema:una corriente de reaccion que comprende un compuesto que comprende al menos un hidrogeno activo, un compuesto que comprende un oxido de alqueno, y un catalizador de cianuro de metal doble; yun reactor con un volumen de reactor igual a o mayor de 1 metro cubico, comprendiendo el reactor:al menos un circuito de flujo cerrado en continuo que funciona para permitir el flujo en continuo de al menos una parte de la corriente de reaccion,510152025al menos una entrada de monomero en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al monomero fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;al menos una entrada de iniciador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al iniciador fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;al menos una entrada de catalizador en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para permitir al catalizador de cianuro de metal doble fluir en el al menos un circuito de flujo cerrado;al menos un intercambiador de calor en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y que funciona para eliminar el calor de reaccion de la corriente de reaccion a una velocidad de eliminacion de energfa termica de al menos 7,4 kW/m3K (400 Btu/pie3h°F),al menos una salida de producto en comunicacion fluida con el al menos un circuito de flujo cerrado y aguas abajo de la al menos una entrada de catalizador, yal menos un dispositivo que funciona para mover al menos una parte de la corriente de reaccion a traves del circuito de flujo cerrado en continuo con una relacion de recirculacion de al menos 100; en donde el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en la concentracion del monomero igual a o a menos de un 2 % en peso, y en donde el reactor se configura y dispone para mantener una dispersion en latemperatura en el circuito de flujo cerrado igual a o a menos de 5 °C.
- 21. Un sistema segun la Reivindicacion 20 que comprende ademas una camara de monomero en comunicacionfluida con la al menos una entrada de monomero, una camara de iniciador en comunicacion fluida con la al menosuna entrada de iniciador, y una camara de catalizador en comunicacion fluida con la al menos una entrada decatalizador.
- 22. Un sistema segun la Reivindicacion 20 que comprende ademas una camara de producto en comunicacion fluida con la al menos una salida de producto.
- 23. Un sistema segun la Reivindicacion 20 que comprende ademas un reactor tubular en comunicacion fluida con la al menos una salida de producto, en donde el reactor tubular se configura y dispone para eliminar el monomero sin reaccionar.
- 24. Un sistema segun la Reivindicacion 20, en donde al menos un 60 % del volumen del circuito de flujo cerrado en continuo esta en contacto de transferencia de calor con el al menos un intercambiador de calor.
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