Diseño de procesos de química de flujo y cinética no paramétrica

Abstract

En el present treball, s'estudien dos processos actualment realitzats en discontinu a la indústria de química fina, la transformació dels quals a continu presenten diverses de les problemàtiques més comunes. D'una banda, s'estudia la síntesi de macrolactonas cícliques a partir de la descomposició tèrmica de peròxids, basant-se en l'esmentada síntesi de Story. En concret, s'estudia la síntesi de 16 hexadecanolida a partir de la descomposició de triperòxid de triciclohexilidè. Aquesta reacció presenta les dificultats de que és una reacció summament exotèrmica i en la qual es genera un alliberament de CO2. D'altra banda, s'estudia un procés industrial per a la fabricació d'un intermedi de reacció d'un API basant-se en l'anomenada reacció de Pinner. En concret, la reacció estudiada consisteix en la condensació de nitrils amb etanol en presència de clorur d'hidrogen per obtenir el iminoéter corresponent. Aquesta reacció presenta la dificultat de que prèviament s'ha de treballar amb els reactius en tres fases diferents, gas, líquid i sòlid, abans de poder realitzar la reacció en sí. Durant la realització del present treball s'utilitzen especialment dues tècniques. La primera, és la utilització del mètode d'anàlisi NPK, a partir de dades provinents de tècniques d'anàlisi tèrmica, per obtenir els models cinètics. La segona, és la utilització d'un reactor de membrana semipermeable que permet tant la dosificació com l'extracció de gasos de forma contínua. Les dues reaccions s'han realitzat en continu amb èxit i els processos proposats poden utilitzar-se com a base per dissenyar nous mètodes a escala industrial.

En el presente trabajo, se estudian dos procesos actualmente realizados en discontinuo por la industria de química fina, la transformación de los cuales a continuo presentan varios de las problemáticas más comunes. Por un lado, se estudia la síntesis de macrolactonas cíclicas a partir de la descomposición térmica de peróxidos, basándose en la nombrada síntesis de Story. En concreto, se estudia la síntesis de 16 hexadecanolida a partir de la descomposición de triperóxido de triciclohexilideno. Esta reacción presenta las dificultades de que es una reacción sumamente exotérmica y en la que se genera una liberación de CO2. Por otro lado, se estudia un proceso industrial para la fabricación de un intermedio de reacción de un API basándose en la llamada reacción de Pinner. En concreto, la reacción estudiada consiste en la condensación de nitrilos con etanol en presencia de cloruro de hidrógeno para obtener el iminoéter correspondiente. Esta reacción presenta la dificultad de que previamente se tiene que trabajar con los reactivos en tres fases distintas, gas, líquido y sólido, antes de poder realizar la reacción en sí. Durante la realización del presente trabajo se utilizan especialmente dos técnicas. La primera, es la utilización del método de análisis NPK, a partir de datos provenientes de técnicas de análisis térmico, para obtener los modelos cinéticos. La segunda, es la utilización de un reactor de membrana semipermeable que permite tanto la dosificación como la extracción de gases de forma continua. Ambas reacciones se han realizado en continuo exitosamente y los procesos planteados pueden utilizarse como base para diseñar nuevos métodos a escala industrial.

In the present work, two processes currently carried out in discontinuous by the fine chemical industry are studied, the transformation of which in flow presents several of the most common problems. On the one hand, the synthesis of cyclic macrolactones is studied from the thermal decomposition of peroxides, based on the named Story’s synthesis. In particular, the synthesis of 16 hexadecanolide from the decomposition of tricyclohexylidene triperoxide is studied. This reaction presents the difficulties that it is a highly exothermic reaction, and, in addition, a release of CO2 is generated. On the other hand, an industrial process for the manufacture of a reaction intermediate of an API based on the so-called Pinner reaction is studied. In particular, the reaction studied consists of the condensation of nitriles with ethanol in the presence of hydrogen chloride to obtain the corresponding iminoether. This reaction presents the difficulty that the reagents are in three different phases, gas, liquid and solid, and they must be managed before the reaction itself can be performed. During the realization of the present work two main techniques are used. The first is the use of the NPK analysis method, based on data from thermal analysis techniques, to obtain the kinetic models. The second, is the use of a semipermeable membrane reactor that allows both the dosing and the extraction of gases in a continuous basis. Both reactions have been carried out successfully in flow and the processes proposed can be used as a basis to design new methods on an industrial scale.