{"id":110798,"date":"2011-09-09T00:00:00","date_gmt":"2011-09-09T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/direct-synthesis-of-hydrogen-peroxide-from-hydrogen-and-oxygen-optimization-of-reaction-parameters-and-online-raman-monitoring-system\/"},"modified":"2011-09-09T00:00:00","modified_gmt":"2011-09-09T00:00:00","slug":"direct-synthesis-of-hydrogen-peroxide-from-hydrogen-and-oxygen-optimization-of-reaction-parameters-and-online-raman-monitoring-system","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/catalisis\/direct-synthesis-of-hydrogen-peroxide-from-hydrogen-and-oxygen-optimization-of-reaction-parameters-and-online-raman-monitoring-system\/","title":{"rendered":"Direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen: optimization of reaction parameters and online raman monitoring system"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Teresa Moreno <\/strong><\/h2>\n<p>El per\u00f3xido de hidr\u00f3geno o agua oxigenada (h2o2) es un fuerte agente oxidante con m\u00faltiples aplicaciones en s\u00edntesis qu\u00edmica, blanqueo en industrias textil y papelera, o tratamiento de aguas residuales. Se considera verde debido a su baja toxicidad y alta degradabilidad, as\u00ed como por el hecho de ser el agua su \u00fanico subproducto en reacciones de oxidaci\u00f3n. La producci\u00f3n industrial actual de h2o2 se basa, casi exclusivamente, en la llamada ruta de la antraquinona, pero este proceso presenta claros inconvenientes, como son la formaci\u00f3n de subproductos y la contaminaci\u00f3n org\u00e1nica del per\u00f3xido obtenido, que conlleva un alto gasto energ\u00e9tico en las etapas posteriores de purificaci\u00f3n que hace que el proceso s\u00f3lo sea econ\u00f3micamente viable a gran escala.   a lo largo de las \u00faltimas d\u00e9cadas se han estudiado diversas alternativas a este proceso, siendo la s\u00edntesis directa la m\u00e1s prometedora. En teor\u00eda, la reacci\u00f3n directa entre h2 y o2 ser\u00eda la forma m\u00e1s sencilla de producir h2o2, pero en la pr\u00e1ctica el esquema de reacciones es complejo debido a la existencia de reacciones simult\u00e1neas. Esta tesis estudia la s\u00edntesis directa de  h2o2 como alternativa a la ruta de producci\u00f3n tradicional, con el fin de poder desarrollar un proceso econ\u00f3micamente viable y medioambientalmente m\u00e1s favorable, mediante el dise\u00f1o, construcci\u00f3n, puesta en funcionamiento y operaci\u00f3n de una instalaci\u00f3n piloto para estudiar la s\u00edntesis directa de h2o2 a presi\u00f3n, donde poder analizar la influencia de distintas variables de operaci\u00f3n en el proceso con el fin de optimizarlo. Para ello, primero se plante\u00f3 el dise\u00f1o de un reactor tipo batch y posteriormente se pas\u00f3 a operar en semicontinuo. Se han estudiado y optimizado las principales variables de operaci\u00f3n, con el fin de mejorar el proceso global. As\u00edmismo, se ha mejorado la selectividad del proceso estudiando las reacciones paralelas a la s\u00edntesis, y desarrollando un modelo cin\u00e9tico que permita optimizar las condiciones para minimizar esta reacci\u00f3n.  por otro lado, se ha mejorado sustancialmente el m\u00e9todo de an\u00e1lisis del producto, desarrollando un sistema de an\u00e1lisis en continuo mediante espectroscop\u00eda raman para la determinaci\u00f3n cuantitativa de h2o2 utilizando menor cantidad de reactivos, con un tiempo de an\u00e1lisis m\u00e1s corto y que sustituya a las valoraciones tradicionales, e implementar este sistema en el proceso de s\u00edntesis de h2o2. Tradicionalmente, la determinaci\u00f3n cuantitativa de h2o2 se ha realizado por valoraci\u00f3n con yoduro, permanganato o sulfato. Sin embargo, esta t\u00e9cnica implica la extracci\u00f3n de un determinado volumen de muestra del reactor con la consiguiente alteraci\u00f3n del medio, as\u00ed como el uso de reactivos y tiempo de an\u00e1lisis relativamente largo. La espectroscop\u00eda raman, como m\u00e9todo de an\u00e1lisis alternativo a las valoraciones, supone un gran avance en el estudio de la s\u00edntesis directa de h2o2, ya que permite la monitorizaci\u00f3n on-line en tiempo real del avance de la reacci\u00f3n sin necesidad de extraer muestras ni perturbar el sistema, de un forma r\u00e1pida, precisa, fiable, no contaminante, no intrusiva y f\u00e1cilmente automatizable. Esto es especialmente \u00fatil en el caso de reacciones que trasncurren a presi\u00f3n, ya que la despresurizaci\u00f3n de la muestra para su an\u00e1lisis puede modificar su composici\u00f3n.   en conclusi\u00f3n, este trabajo presenta mejoras significativas en el campo de la s\u00edntesis directa de h2o2. La reacci\u00f3n se llevado a cabo de manera satisfactoria en distintos tipos de reactores, y los par\u00e1metros m\u00e1s importantes han sido optimizados para maximizar la producci\u00f3n de per\u00f3xido y minimizar las reacciones secundarias. En particular, hemos demostrado que es posible utilizar agua como \u00fanico disolvente, con resultados similares (en ciertas ocasiones incluso mejores) a los obtenidos con metanol. Los valores de frecuencia de conversi\u00f3n (turnover frequency) obtenidos a las 2 horas en agua variaron entre 500 y 2000 molh2o2\/h\/kgcat  para el sistema en semicontinuo operando a 80 bar y 40 \u00c2\u00bac con entre 15 y 100 mg del catalizdor de pd\/c. Estos resultados son significativamente superiores a los logrados por otros autores, t\u00edpicamente por debajo de 100 molh2o2\/h\/kgcat. El papel del scco2, mejorando la transferencia de materia, fue concluyente. As\u00ed mismo, hemos determinado la importancia del ph y el ratio molar  br\/pd como las variables clave a optimizar en cuanto al uso de promotores (\u00e1cido y haluro). Se ha desarrollado un m\u00e9todo de an\u00e1lisis fiable y preciso para determinar la concentraci\u00f3n de h2o2 mediante espectroscop\u00eda raman, y se ha acoplado al sistema de reacci\u00f3n con excelentes resultados. El tiempo de an\u00e1lisis se ha reducido a apenas 1 minuto, en comparaci\u00f3n con los aproximadamente 20 minutos requeridos por muestras en los an\u00e1lisis tradicionales por valoraci\u00f3n. Adicionalmente, la determinaci\u00f3n se lleva a cabo de manera online, sin producir alteraciones en el sistema y sin necesidad de extraer muestras.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen: optimization of reaction parameters and online raman monitoring system<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen: optimization of reaction parameters and online raman monitoring system <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Teresa Moreno <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Valladolid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 09\/09\/2011<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Juan Garc\u00eda  Serna<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: manuel Nunes da ponte <\/li>\n<li>Miguel angel Ba\u00f1ares gonzalez (vocal)<\/li>\n<li>goto Motonobu (vocal)<\/li>\n<li>pierdomenico Biasi (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Teresa Moreno El per\u00f3xido de hidr\u00f3geno o agua oxigenada (h2o2) es un fuerte agente oxidante con m\u00faltiples 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