WO2022229278A4 - Cascade de reacteur gaz - liquide - solide de volumes differents pour la realisation de reactions chimiques en flux continu sous haute pression et/ou haute temperature - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif permettant de réaliser des réactions chimiques sous pression ou haute pression en flux continu par une cascade de réacteurs Gaz – Liquide- Solide parfaitement agités et l'utilisation de ces dispositifs pour la mise en œuvre de telles réactions. Le dispositif comprend une cascade de réacteurs autoclaves reliés entre eux. Les réacteurs de la cascade sont de volumes différents et sont munis de moyens permettant de les contrôler individuellement de façon totalement indépendante. La cascade de réacteurs comprend au moins deux réacteurs de volumes différents, croissants ou en décroissants dans le sens du flux des fluides.
Claims
REVENDICATIONS MODIFIÉES reçues par le Bureau international le 21 décembre 2022 (21.12.2022) Dispositif de réactions chimiques sous pression ou haute pression et/ou sous haute température en flux continu comprenant une cascade de N réacteurs autoclaves reliés entre eux caractérisé en ce que les N réacteurs de la cascade sont munis de moyens permettant de les contrôler individuellement de façon totalement indépendante, étant entendu que N est un entier naturel supérieur à 1 et que la cascade de réacteurs comprend au moins deux réacteurs de volumes différents, croissants ou décroissants dans le sens du flux des fluides, lesdites réactions chimiques étant du type Gaz - Liquide - Solide ou du type Liquide- Solide, ledit dispositif comprenant entre chacun desdits réacteurs des moyens permettant à la phase fluide d’être en en flux continu et permettant à la phase solide d’être en batch, lesdits moyens étant un système de bougies filtrantes . Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque réacteur est muni d'une arrivée et d’une sortie de liquide, et d’une arrivée éventuelle de gaz réactif, d'un disque de rupture, d'un évent, d'un doigt de gant pour mesure de paramètre, d'une vanne de prise d'échantillon, d'une double enveloppe, d'un collier chauffant et d’une vanne placée au fond de chaque réacteur permettant de soutirer le catalyseur désactivé et de le remplacer par un catalyseur neuf, chaque réacteur comportant à sa sortie et à l’intérieur de lui-même, un filtre, notamment un fritté. Dispositif selon une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce l’orifice de sortie liquide est muni d'un système de bougies filtrantes, de porosité comprise entre 2 et 50 pm. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un outil d'analyse en ligne PAT (Process Analytical Technology) par UV, NIR, Raman ou toute autre technique d’analyse est positionné entre chaque réacteur. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un N+l ème réacteur peut être positionné en bout de cascade et connecté au procédé lors des opérations de maintenance nécessitant d'isoler un des réacteurs de la cascade.
FEUILLE MODIFIEE (ARTICLE 19)
36 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, pour la réalisation de réactions sous haute pression caractérisée en ce que dans la cascade de réacteurs, le volume des réacteurs est décroissant et est tel que lorsque N est égal ou supérieur à 3, si le premier réacteur a un volume RI, le second réacteur a un volume R2 compris entre RI et 0,5 RI et le troisième réacteur a un volume R3 compris entre 0,8 RI et 0,4 RI. Utilisation d’un dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, pour la réalisation de réactions dont la chaleur de réaction est supérieure à 50kJ/mol caractérisée en ce que dans la cascade de réacteurs, le volume des réacteurs est croissant et est tel que lorsque N est égal ou supérieur à 3, si le premier réacteur a un volume RI, le second réacteur a un volume R2 compris entre 1,25 RI et 1,5 RI et le troisième réacteur a un volume R3 compris entre 1,5R1 et 4 RI. Utilisation d’un dispostif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour la réalisation de réactions sous pression ou haute pression du type liquide solide gaz et solide liquide, en particulier des réactions d'hydrogénation, d'oxydation, de carbonylation, de carboxylation, d'amination, en particulier d’ammonolyse, de Heck ou de Suzuki-Miyaura, de préférence des réactions d’hydrogénation. Utilisation d’un dispositif selon une quelconque revendication 1 à 8, pour la réalisation de réactions Gaz - Liquide - Solide, dans laquelle chaque réacteur est muni d'une agitation par turbine auto-aspirante creuse assurant une dispersion du gaz réactif dans le milieu réactionnel grâce à une dépression créée par les pâles de l'agitateur et en ce que la vitesse d'agitation est suffisante pour vaincre la perte de charge et est de préférence supérieure à 300 rpm, notamment 500 rpm. Utilisation selon la revendication 9, pour la réalisation de réactions sous pression ou haute pression de type liquide solide gaz en particulier des réactions d'hydrogénation, d'oxydation, de carbonylation, de carboxylation ou d'amination, en particulier d’ammonolyse, de préférence des réactions d’hydrogénation.
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Utilisation selon la revendication 8, pour la réalisation de réactions sous haute température de type liquide solide en particulier des réactions de Heck et de Suzuki- Miyaura Utilisation selon l’une quelconque des revendications 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que la réaction est mise en œuvre de façon à ce que la pression en gaz réactif soit comprise entre 2 bars (0.2 MPa) et 500 bars (50 MPa) préférentiellement entre 2 bars (0.2 MPa) et 250 bars (25 MPa) et plus préférentiellement entre 2 (0.2 MPa) et 50 bars (5 MPa). Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12, caractérisée en ce que la température de réaction est comprise entre -10 et 300 °C, de préférence une haute température d’au moins 130°C de préférence par utilisation soit d'une double enveloppe, soit d'un collier chauffant, et en ce que la température de réaction et la charge de catalyseur peuvent être différentes dans chacun des réacteurs. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 8 ou 11, caractérisé en ce que la réaction est mise en œuvre de façon à ce que la pression en gaz réactif soit comprise entre 1 bar (0,1 MPa) et 100 bars (10 MPa) préférentiellement entre 1 bar (0,1 MPa) et 50 bars (5 MPa) et plus préférentiellement entre 1 bar (0,1 MPa) et 30 bars (3 MPa). Utilisation selon une quelconque des revendication 8, 11 ou 14, caractérisée en ce que la température de réaction est comprise entre -10 et 300 °C, de préférence une haute température d’au moins 130°C° de préférence par utilisation soit d'une double enveloppe, soit d'un collier chauffant, et en ce que la température de réaction et la charge de catalyseur peuvent être différentes dans chacun des réacteurs. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 pour la réaction d’hydrogénation en continu de 1’ adiponitrile en hexam éthylène diamine en présence de nickel de Raney caractérisée en ce que le procédé est mis en œuvre en utilisant au moins trois réacteurs de volumes différents avec des volumes décroissants et des masses de catalyseurs et des températures croissants suivant les réacteurs.
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Utilisation d’un dispositif selon les revendications 8 à 16, caractérisée en ce que la cascade de réacteurs comprend trois éléments et en ce que le volume des réacteurs est décroissant et est tel que si le premier réacteur a un volume RI, le second réacteur a un volume R2 égal à la moitié de RI et le troisième réacteur a un volume R3 égal à un tiers de RI. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 à 13 pour la réaction d’hydrogénation en continu du p-nitrophénol en p-aminophénol en présence de catalyseur platine sur carbone (Pt/C) caractérisée en ce que le procédé est mis en œuvre en utilisant une cascade de deux à cinq réacteurs, de préférence avec une pression en hydrogène décroissante suivant les réacteurs. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 à 13 pour la réaction d’acétylation en continu de l’anisole en acétanisole à l’aide d’anhydride acétique en présence de zéolithe béta caractérisée en ce que le procédé est mis en œuvre en utilisant une cascade d’au moins deux réacteurs et à une température d’au moins 130°C. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 à 13 pour la réaction d’ammonolyse en continu de l’éthyl 2-(2-pyrrolidone)-butyrate en 2-(2-oxopyrolidin- l-yl)butyramide en présence de méthanolate de sodium caractérisée en ce que le procédé mis en œuvre en utilisant une cascade d’au moins deux réacteurs à une pression d’au moins 7,5 bars (0,75 MPa) et à une température d’au moins 117°C. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 à 13 pour la réaction d’oxydation en continu de l’alcool benzylique en benzaldéhyde à l’aide d’un catalyseur de palladium SiliaCat Pd(0) caractérisé en ce que le procédé mis en œuvre en utilisant une cascade d’au moins 2 réacteurs et à une pression d’au moins 10 bars (1 MPa), notamment à une température de 85°C. Utilisation selon une quelconque des revendication 8 à 10 ou 12 à 13 de pour la réaction de carboxylation de l’oxyde de propylène en carbonate de propylène à l’aide d’un catalyseur de cellulose diéthylaminoéthyle caractérisé en ce que le procédé mis en
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39 œuvre en utilisant une cascade d’au moins deux réacteurs et à une pression d’au moins 7 bars (0,7 MPa) et à une température d’au moins 95°C. Utilisation selon une quelconque des revendications 8, 11, 14 ou 15 pour la réaction de Suzuki-Miyaura en continu d’un acide boronique avec un iodoaryle à l’aide d’un catalyseur Pd-Cu/C, caractérisé en ce que le procédé mis en œuvre en utilisant une cascade d’au moins deux réacteurs et à une température d’au moins 105°C, notamment à une pression de 2 bars (0,2 MPa). Utilisation selon une quelconque des revendications 8, 11, 14 ou 15 pour la réaction de Heck en continu d’un alcènyle ou d’un alcyne avec un iodoaryle à l’aide d’un catalyseur de palladium Pd-M/C avec M un métal, caractérisé en ce que le procédé mis en œuvre en utilisant une cascade d’au moins deux réacteurs et à une température d’au moins 105°C, notamment à une pression de 4 bars (0,4 MPa).
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