ESR como dispositivo de monitoreo para controlar y optimizar la producción de monómero de estireno

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La producción mundial de estireno se encuentra en un volumen aproximado de más de 15 millones de toneladas métricas anuales en forma líquida y está determinada principalmente por la demanda de sus múltiples aplicaciones. Europa occidental y oriental, así como América del Norte, lideran la capacidad de producción anual de estireno. Un problema importante durante la síntesis del monómero de estireno es la polimerización “indeseable”. ESR proporciona un sistema de control rápido y eficaz que permite a los fabricantes controlar la producción de monómeros y evitar la polimerización desbocada.

Los fabricantes utilizan un aditivo “inhibidor de la polimerización” (TEMPO) durante la síntesis, el procesamiento y el almacenamiento del estireno
Los monómeros de vinilo como el estireno pueden sufrir reacciones de polimerización no deseadas durante los procesos industriales en los que se sintetizan y purifican. Para evitar este fenómeno no deseado, se añaden inhibidores de la polimerización como (2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-il) oxidanilo (TEMPO) y sus análogos al sistema de reacción del monómero. TEMPO es un compuesto de radicales libres que se utiliza para inhibir la reacción de polimerización al detener la reacción en cadena de radicales libres. Los monómeros industriales típicos, como los acrilatos, el cloruro de vinilo, el butadieno y el estireno, requieren inhibidores tanto para el procesamiento como para el transporte y almacenamiento seguros. Muchos monómeros se purifican industrialmente por destilación, lo que puede conducir a una polimerización térmicamente iniciada. El estireno, por ejemplo, se destila a temperaturas superiores a 100 °C, después de lo cual sufre una polimerización térmica a una velocidad de ~2 % por hora. Es importante suprimir esta reacción ya que los productos pueden ensuciar la torre de fraccionamiento, también es típicamente exotérmica, lo que puede provocar una reacción desbocada y una posible explosión si no se controla. Una vez iniciada, la polimerización tiene un mecanismo de radicales libres y, como tal, muchos inhibidores de la polimerización actúan como captadores de radicales libres (Kuldeep Wadhwa et. al J Polym Res (2017) 24:201).

Bruker presenta un sistema ESR portátil de sobremesa para monitorear de manera efectiva los niveles del inhibidor TEMPO durante la síntesis, el procesamiento y el almacenamiento de estireno
La introducción de la resonancia de espín de electrones (ESR), también conocida como resonancia paramagnética de electrones (EPR), permite la medición directa de TEMPO en estireno. Esta técnica proporciona datos altamente sensibles y cuantitativos y brinda información procesable sobre el nivel de TEMPO en un recipiente de producción de estireno. El espectrómetro ESR de sobremesa de última generación de Bruker, llamado microESR, proporciona un instrumento rápido, cuantitativo y muy compacto para monitorear TEMPO en una planta de producción de estireno. El nivel TEMPO actual se controla cuantitativamente en varias posiciones dentro del proceso de producción y se toman las medidas adecuadas cuando los niveles descienden por debajo de un umbral definido. Esta técnica introduce un importante ahorro de costes en comparación con la adición de TEMPO en exceso, al tiempo que mejora la seguridad general del proceso de producción.
El paquete del sistema incluye un SOP detallado y solo requiere una preparación de muestra muy simple. Esto implica solo agregar la muestra de estireno a un tubo pequeño y medir con el microESR.

El sistema Bruker microESR Bench Top ESR proporciona un monitoreo rápido y fácil para el control de monómero de estireno
Características del sistema de control de monómeros microESR
• Determine los niveles de TEMPO en tan solo 5 minutos a concentraciones tan bajas como 0,5 ppm
• Incluye SOP para una preparación de muestras y un flujo de trabajo de medición sencillos
• Compacto, liviano y de tamaño muy pequeño
• La automatización y el software integrados brindan monitoreo de alto rendimiento

Beneficios del método de control de monómeros microESR
• Mejora de la eficiencia de la planta y la producción de productos
• Economía de la planta mejorada: minimiza el costo del inhibidor (TEMPO) y la pérdida de monómeros
• Gastos de laboratorio reducidos: el sistema de monitoreo simple proporciona datos procesables rápidos
• Mejora de la seguridad de la planta: reduce el riesgo de polimerización “descontrolada” y el tiempo de inactividad posterior
• Incrementa la capacidad de producción y preservación de equipos