Chemische procesintensificatie

Reagens-gevoelige omzettingen

Reagensprecipitatie (procesbeperking) of vorming van nevenproducten (selectiviteitsverlies) bij hoge concentraties vereisen een sterke verdunning. Dit impliceert de behoefte aan grote reactorvaten, en grote solventvolumes voor de productie van een kleine hoeveelheid gewenst product. Het geoctrooieerde concept van Volume Intensified Dilution (VITO-VID®) werd in eerste instantie ontwikkeld voor de farmaceutische industrie voor de productie van macrocyclische moleculen (vergelijkbare producten werden waargenomen in de geurstoffenindustrie) en maakt het mogelijk verdunde condities te simuleren door continue recycling van solvent naar een reagensmengtank en gecontroleerde reagensdosering vanuit de mengtank naar de reactietank, met de volgende voordelen:

• > 85% minder solventgebruik, waardoor de procesmassa-intensiteit (PMI) aanzienlijk daalt
• Verhoging van de productselectiviteit (in sommige gevallen 50% winst) en mogelijkheid tot continue productisolatie door aangepaste bedrijfsvoering

Recuperatie van homogene katalysatoren

Het gebruik van homogene katalysatoren vermijdt beperkingen in de toevoer van reagentia naar katalytische actieve sites, wat resulteert in hogere omzettingen. Deze worden echter toegepast in batchprocessen, zijn meestal gebaseerd op edelmetalen en vereisen voldoende recuperatie. Heterogenisatie van dergelijke katalysatoren kan worden toegepast om te zorgen voor gemakkelijke katalysatorrecuperatie na de reactie en compatibiliteit met continue bedrijfsvoering. Dit kan echter leiden tot lagere activiteiten en ook verlies van activiteit door katalysatoruitspoeling kan niet altijd worden vermeden. Koppeling van membraanfiltratie voor recuperatie van dure, homogene katalysatoren kan een goed compromis zijn voor toepassingen in de fijnchemie, via verschillende strategieën: 

• Lage katalysatorstabiliteit: opeenvolging van batchreactie en scheiding in hetzelfde reactorvat bij kamertemperatuur zorgt voor een maximale levensduur en recuperatie van de katalysator
• Hoge katalysatorstabiliteit: in-situ katalysatorrecuperatie maakt bedrijfsvoering in continue of fed-batchmodus mogelijk en leidt tot verhoogde productiviteiten met hetzelfde reactorvat

Compatibel membraanscheidingsproces

In tegenstelling tot destillatie en extractie kan adequate membraantechnologie worden gebruikt bij gegeven reactieomstandigheden in de conversietank. Een breed scala aan keramische en polymere membraanmodules en GMP/ATEX-apparatuur zijn commercieel verkrijgbaar voor dergelijke toepassing. Membraangebaseerde scheiding is een mature technologie en de apparatuur kan eenvoudig gekoppeld worden aan bestaande tanks of reactoren.