Conception de Réacteurs à Flux Continu Haute Pression pour l’Étude de Procédés Gaz-Liquide
Pour le compte d’un pôle de recherche universitaire européen de premier plan, IRIAN MECATRONICS a conçu une plateforme d’étude de procédés gaz-liquide. L’objectif était de fournir deux systèmes de réacteurs haute pression distincts (un réacteur tubulaire et un réacteur agité) pour la R&D sur des procédés innovants, notamment la capture de CO2 et la production d’hydrogène. Nous avons livré deux unités automatisées et compactes, optimisées pour la R&D sur les catalyseurs et l’étude cinétique des réactions.
Le Défi : Comparer des procédés gaz-liquide à haute pression avec précision
La demande du client nécessitait le développement d’une plateforme R&D flexible pour explorer et comparer des procédés gaz-liquide. Le défi n’était pas de fournir un seul, mais deux systèmes de réacteurs distincts, chacun répondant à un objectif de recherche différent :
Réacteur Tubulaire (PFR) : Évaluer la performance et la durabilité de divers catalyseurs solides (screening).
Réacteur Agité (CSTR) : Étudier la cinétique des réactions, ce qui exige une dispersion parfaite du gaz dans la phase liquide pour maximiser le transfert de masse.
Contraintes communes : Les deux systèmes devaient opérer sous haute pression (jusqu’à 200 bar) et haute température (jusqu’à 300°C), tout en assurant un contrôle ultra-précis des faibles débits de gaz et de liquide.
La Valeur Ajoutée : Deux conceptions optimisées pour deux objectifs de recherche
Plutôt que de proposer un système unique, notre bureau d’études a conçu deux unités distinctes sur un même châssis, chacune étant spécifiquement optimisée pour sa mission.
1. Le Réacteur Tubulaire (PFR) : Optimisé pour le Screening de Catalyseurs. Pour permettre aux chercheurs d’évaluer rapidement différents catalyseurs solides, nous avons conçu un réacteur tubulaire simple à entretenir. Son cœur intègre un panier à catalyseur amovible et un filtre frité en sortie. Cette conception permet aux opérateurs de changer, tester et valider de nouveaux catalyseurs en minimisant le temps de maintenance, tout en étant assuré d’un profil de chauffe homogène grâce à un four tubulaire fendu.
2. Le Réacteur Agité (CSTR) : Conçu pour un Transfert de Masse Gaz-Liquide Maximal. Pour étudier la cinétique, la réaction doit être parfaite. Nous avons conçu un réacteur agité où le gaz est introduit via un tube de barbotage (« sparger ») positionné directement sous la turbine d’agitation de type Rushton. Cette configuration force la dispersion mécanique des bulles de gaz, maximise la surface d’échange entre les phases et prévient toute décantation, garantissant ainsi l’obtention de données cinétiques fiables.
3. Contrôle de Pression Précis et Stabilité du Procédé. La fiabilité des données dépend d’une pression stable. Sur l’unité tubulaire, nous avons implémenté un régulateur de pression (« back pressure regulator ») piloté par un dôme. Cette technologie, pilotée par l’automate, permet un contrôle de la pression extrêmement stable et réactif, indépendant des variations de débit ou de température, ce qui est crucial pour des essais à flux continu.
FAQ
Quelques Exemples de nos Conceptions sur Mesure
