Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol
Étudier des cinétiques de réaction sur six mois en milieu corrosif : banc de six réacteurs HPHT sur mesure
Pour un grand centre de recherche en géosciences, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un banc de six réacteurs HPHT indépendants. Cet équipement permet de simuler des processus biogéochimiques sur de très longues durées, en maintenant stables des conditions extrêmes de pression (150 bar), température (150°C) et corrosion (saumure, H₂S).
En bref
- Client
- Un grand centre de recherche en géosciences
- Domaine
- Géochimie
- Technique
- Étude de cinétique en milieu triphasique
01 — La question de recherche
Comment étudier des cinétiques de réaction sur plusieurs mois sans que l'équipement ne contamine l'échantillon ?
L'étude de cinétiques de réaction très lentes, comme celles des interactions fluide-roche en stockage géologique, impose de maintenir un échantillon dans des conditions stables pendant des semaines ou des mois. Dans un milieu corrosif, l'équipement lui-même devient une source de contamination : le moindre relargage ionique ou effet de paroi peut fausser complètement les analyses et invalider un essai coûteux en temps. Pour ce projet, le défi était de combiner plusieurs contraintes rarement réunies : une résistance à une corrosion extrême (saumure à haute salinité + H₂S), le maintien de conditions HPHT stables sur six mois, une agitation efficace pour un milieu triphasique (solide, liquide, gaz), et un volume mort quasi-nul pour la validité des prélèvements.
Garantir la non-contamination et la représentativité d'un échantillon sur une très longue durée dans un milieu HPHT extrêmement corrosif, qui tend à dégrader l'équipement et à fausser les mesures.
02 — Notre démarche
La démarche de conception : quatre choix pour garantir la fiabilité des mesures
Garantir une inertie chimique absolue
Sur six mois, même un acier inox de haute qualité aurait subi une corrosion par piqûres en présence de saumures et d'H₂S, contaminant l'essai. Nous avons donc fabriqué toutes les pièces en contact avec le fluide en Hastelloy C276. Ce choix d'un alliage unique élimine tout risque de corrosion galvanique et assure une inertie chimique totale.
Assurer la représentativité de chaque prélèvement
Pour une étude cinétique, tout fluide stagnant dans un circuit de prélèvement (volume mort) fausse l'analyse. Plutôt que d'utiliser des capteurs et vannes déportés, nous avons intégré toutes les fonctions de mesure et de prélèvement au plus près du volume réactionnel, directement sur la fermeture du réacteur, supprimant ainsi les volumes morts.
Homogénéiser un milieu triphasique (solide-liquide-gaz)
Les réactions étudiées dépendaient des interfaces entre phases. Il était crucial de maintenir les particules de roche en suspension et de maximiser le transfert gaz-liquide. Une agitation mécanique puissante et sur mesure a été conçue pour garantir l'homogénéité du milieu et s'assurer que les cinétiques mesurées sont bien d'origine chimique, et non physique.
Faciliter l'exploitation de six réacteurs en parallèle
La gestion de six essais longs est lourde. Pour optimiser la cadence expérimentale et la sécurité, nous avons monté les six réacteurs sur un châssis unique. Cette conception centralise le pilotage et la supervision sur une seule interface tout en facilitant l'accès individuel, le montage et le nettoyage de chaque unité.
03 — Caractéristiques techniques
| Nombre de réacteurs | 6, à pilotage indépendant |
|---|---|
| Pression de service | jusqu'à 150 bar |
| Température de service | jusqu'à 150°C |
| Matériau en contact fluide | Hastelloy C276 |
| Durée d'essai typique | jusqu'à 6 mois |
| Milieu liquide | Saumures jusqu'à 360 g/L de salinité |
04 — Autres applications
Votre projet ressemble-t-il à celui-ci ?
Chimie fine / Catalyse
Pour étudier des réactions (hydrogénation, synthèse) sur de longues durées avec un catalyseur solide où la pureté est critique, le principe d'un réacteur HPHT agité, inerte et à faible volume mort reste identique. Le matériau (Inconel, Titane) et la certification (ATEX) changeraient selon les réactifs.
Énergie / Captage CO2
Pour tester le vieillissement de matériaux ou l'efficacité de solvants en contact prolongé avec du CO2 supercritique et des gaz acides (H₂S), le besoin de plusieurs enceintes HPHT parallèles, la résistance à la corrosion acide et le maintien stable des conditions sur de longues durées sont des contraintes directement transposables.
Nouveaux matériaux / Biomimétisme
Pour synthétiser des matériaux par voie hydrothermale (zéolithes, céramiques), il faut maintenir des précurseurs en suspension à haute pression et température.
Un ingénieur de notre bureau d’études vous répond dans les meilleurs délais.