Optimización de un proceso de hidrogenación selectiva de una cetona insaturada, y transformación en contínuo de un proceso catalítico por lotes aplicados en la industria de fragancias

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado consiste en la optimización de dos procesos industriales diferentes aplicados en la industria de fragancias. Por una parte se estudiará una hidrogenación selectiva para la obtención de un producto de alto valor añadido, y por otra parte se evaluará la viabilidad de un cambio de proceso productivo, el cual se realiza actualmente en modo por lotes o batch, en un proceso productivo en continuo.

En lo relacionado con el proyecto de hidrogenación selectiva, se pretende mejorar la selectividad de un proceso de hidrogenación del doble enlace de una molécula, con la particularidad que el doble enlace se encuentra conjugado con el grupo carbonilo de la molécula. De modo que, esta hidrogenación debe favorecer la formación de la cetona saturada, e inhibir o reducir la selectividad hacia el alcohol saturado que se forma.

Para la realización de la optimización de este proceso será necesario determinar con precisión las condiciones de trabajo que garanticen un funcionamiento óptimo del proceso actual (presión y temperatura).

El desarrollo de este trabajo conlleva la puesta a punto de un equipo comercial de multi-reactores a escala de laboratorio, el diseño (optimización del estudio) y ejecución de experimentos, la interpretación de datos desde el punto de vista de la cinética y la revisión de la consistencia de estos (reproducibilidad).

Respecto al estudio de la viabilidad de un proceso en continuo frente a un proceso tipo batch, el trabajo consistirá en la realización de un estudio cinético para intentar estimar la ventana de operación en la que se ubicaría un hipotético proceso en continuo (CSTR). A escala de laboratorio este proceso se ensayará para determinar la exactitud del modelo cinético de la reacción de ciclación (simple, no se considerarán efectos de transferencia de masa).

En esta parte del trabajo habrá pues una componente importante de ingeniería de las reacciones químicas que se complementará con un trabajo experimental para el que será necesario diseñar un sistema de reacción (escala de laboratorio), el cual permita la transformación del proceso actual (batch) a continuo (CSTR)

[EN] The present Final Degree Essay consists in the optimization of two different industrial processes applied on fragrances industry. On the one hand, it will be studied a selective hydrogenation in order to obtain a high value product. On the other hand, it will be evaluated the viability of a change of a productive process, which current works as a batch process, into a continuous productive process.

As far as the selective hydrogenation project is concerned, the intention is to improve the selectivity of a hydrogenation process of double bond from an organic molecule with the peculiarity that this double bond is conjugated with a carbonyl group. Thus, this hydrogenation must increase the saturated ketone formation, and reduce or inhibit the selectivity of the saturated alcohol that is formed.

To realize this optimization process it will be necessary to determine the work conditions ensuring an optimal performance of the current process (pressure and temperature).

The development of this essay involves the development of a commercial equipment based on multi-reactors at laboratory scale, the design (the study optimization) and the execution of experiments, data analysis from the kinetic point of view and the revision of the consistence of these (reproducibility).

Regarding the study viability of a continuous process versus a batch process, this essay will involve the realization of a kinetic study in order to try to estimate the side of operation in which a hypothetical continuous process (CSTR) will be located. At laboratory scale, this process will be tested to determine the kinetic model accurately for the cyclization (sample, transfer mass effect will not be considered).

In this part of the essay there will be an important chemical reaction engineering component which will be complemented by an experimental task which will need a reaction system design (lab scale) and which will allow the transformation of the current process (batch) into a continuous process (CSTR).