Réacteur haute pression 550 bar en alliage 625 pour la recherche en géosciences

Dans le cadre de ses programmes de recherche en géosciences, le BRGM a confié à IRIAN MECATRONICS la conception et la fabrication d’un réacteur sur mesure haute pression (550 bar) et haute température (250 °C). Ce projet a consisté à développer un équipement polyvalent, spécifiquement adapté, capable de résister à des fluides très corrosifs, y compris des mélanges gazeux contenant du H₂S.

Allier polyvalence et résistance

Le BRGM a défini un cahier des charges strict pour un outil de laboratoire destiné à l’étude d’échantillons rocheux dans des conditions extrêmes. Les principales exigences étaient les suivantes :

Résistance chimique : Compatibilité totale avec différents fluides, y compris l’eau, la saumure, le N₂, le H₂, le CO₂ et les mélanges CH₄ + H₂S.
Flexibilité opérationnelle : Le réacteur devait pouvoir fonctionner selon trois modes : Batch standard (avec ou sans revêtement en PTFE), Batch avec tête gazeuse (via un piston flottant) et percolation à travers des carottes rocheuses.
Intégration instrumentale : La conception devait prévoir des orifices spécifiques pour des sondes de mesure (pH, ORP) afin de suivre les réactions en temps réel.
Contrôle et acquisition de données : Le système devait centraliser la régulation thermique et l’acquisition des signaux (pression, position du piston) via une unité de contrôle externe connectée en Ethernet/IP.
Conformité et sécurité : L’équipement devait être certifié selon la directive sur les équipements sous pression (PED 2014/68/UE) et intégrer un système de sécurité double contre la surpression.

Pour répondre à ces exigences, notre bureau d’études a développé une solution technique pragmatique et robuste.

Le choix des matériaux a été déterminant : l’alliage 625 a été retenu pour toutes les parties en contact avec les fluides, en raison de sa résistance élevée à la corrosion, notamment en présence de H₂S. Pour garantir une étanchéité fiable et durable, une combinaison de joints haute performance (FFKM, PEEK, PTFE) a été utilisée, complétée par un traitement de surface en PTFE des parois internes.

La conception modulaire du couvercle et du corps du réacteur permet à l’utilisateur de passer facilement d’une configuration à l’autre. Le piston flottant est équipé d’un capteur de déplacement LVDT, assurant une mesure précise des variations de volume.

Les performances expérimentales sont assurées par une unité de contrôle à distance qui pilote la régulation thermique et centralise l’acquisition des signaux. La sécurité est garantie par deux dispositifs indépendants : une soupape mécanique réglée à 550 bar et une coupure électronique du chauffage en cas de surpression.