Intensification des procédés de synthèse des produits de contraste et application à leur fabrication industrielle en continu

Process intensification of contrast media synthesis and application to continuous industrial production

• Auteur / Autrice : Ivana Dobrosavljevic
• Direction : Éric Schaer, Jean-Marc Commenge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 01/07/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Christian Rolando
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Falk
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Cognet, Lionel Estel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Production en série

Synthèse (chimie)

Produits de contraste

Procédés chimiques

Mots clés libres

Intensification de procédés

Synthèse en continu

Microréacteur

Agent de contraste

Process intensification

Continuous synthesis

Microreactor

Contrast agent

Résumé

Dans un contexte de croissance des diagnostics préventifs, la demande en produits de contraste augmente, tandis que leur prix de revient industriel doit être revu à la baisse pour des raisons de compétitivité. La voie de synthèse d’un produit de contraste à rayons X, molécule iodée aux branchements hydrophiles, comporte plusieurs réactions : certaines sont limitées par le transfert de matière (milieu réactionnel polyphasique) ou par le transfert de chaleur (réaction exothermique) tandis que d’autres sont limitées cinétiquement. Les performances des équipements continus intensifiés permettent de favoriser les phénomènes de transfert de matière et de chaleur, tout en garantissant une bonne sélectivité et reproductibilité. La chaine de synthèse globale est repensée en vue d’un passage en mode continu intensifié et les réactions à étudier en intensification locale sont classées par ordre de priorité selon leur potentiel d’intensification. A partir d’une approche combinée alliant résultats expérimentaux et simulation, des modèles réactionnels peuvent être construits pour orienter les essais, afin de converger rapidement vers des conditions opératoires menant aux performances souhaitées. La nouvelle voie de synthèse proposée mettra ainsi en jeu une alternance entre étapes continues et discontinues, ce qui induit des difficultés en termes de gestion de procédé. Une voie de synthèse entièrement soluble permettrait de contourner les limitations d’intensification dues à la présence de solides et d’envisager la chaine de synthèse globale en continu

Preventing diagnostics are increasing and so is the demand for contrast media while its industrial cost needs to be decreased for competitiveness reasons. The synthesis route for a contrast media used in X-ray medical imaging, an iodinated molecule with hydrophilic functional groups, is made of several reactions: some of them are limited by heat transfer (exothermic reactions) or/and mass transfer (multiple-phase media) while others are kinetically limited. The use of continuous intensified equipment leads to enhanced heat and mass transfer performances while keeping good selectivity and reproducibility. The synthesis route is globally modified in the first place in order to shift from batch to continuous intensified and the reactions are classified for local intensification studies. A combined approach based on experimental measurements and simulation enables the building of reaction models which can be used as a guideline for the experiments towards finding the operating conditions that lead to the desired performances at laboratory scale. The new synthesis route production is based on an alternation between continuous and discontinuous steps, which leads to difficult production management. New prospects are created with a new hydrophilic synthesis route, where the limitations for shifting from batch to continuous due to the presence of solids are solved and the whole synthesis route can be transferred from batch to continuous mode