Réalisation · Pilotes de procédés & développement chimique
Suivre une réaction en milieu corrosif à 100 bar et 350°C : réacteur pilote agité de 2L en Hastelloy C276
Pour un laboratoire de recherche en génie chimique, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un banc d'essai pilote destiné à l'étude de procédés de recyclage chimique. L'équipement intègre un réacteur agité de 2L en Hastelloy C276, capable de fonctionner jusqu'à 100 bar et 350°C tout en permettant des injections et des prélèvements multiphasiques en cours de réaction.
En bref
- Client
- Laboratoire de recherche en génie chimique
- Domaine
- Développement de procédés
- Technique
- Cinétique de réaction, Dépolymérisation, Recyclage chimique
01 — La question de recherche
Comment instrumenter et opérer un réacteur haute pression pour suivre la cinétique d'une réaction en milieu corrosif ?
Étudier la cinétique d'une réaction chimique exige de pouvoir prélever des échantillons représentatifs à différents moments du procédé, sans en perturber les conditions. L'exercice devient complexe lorsque la réaction se déroule sous haute pression, à haute température, en milieu corrosif et avec des fluides potentiellement visqueux. Il faut alors concilier la résistance des matériaux, l'étanchéité absolue, la sécurité des opérateurs et la fiabilité des mesures. Notre client, un laboratoire universitaire, avait besoin d'un outil polyvalent pour développer des procédés de dépolymérisation.
Maintenir une étanchéité parfaite à 100 bar et 350°C dans un réacteur agité, tout en assurant une manipulation simple et sécurisée de la lourde cuve pour le chargement, le nettoyage et la maintenance.
02 — Notre démarche
La démarche de conception
Automatiser la manipulation de la cuve pour la sécurité et l'efficacité
La cuve de 2L en Hastelloy est trop lourde pour être manipulée manuellement en toute sécurité. Nous avons conçu un système motorisé qui descend et pivote la cuve pour le vidage et le nettoyage. Le couvercle, qui porte toute l'instrumentation, reste fixe. Cette approche, préférée à un couvercle amovible, préserve l'intégrité des connexions et réduit drastiquement le temps entre deux essais.
Concevoir un banc modulaire pour une installation contrainte
Le banc complet ne passait pas dans le monte-charge du laboratoire. Pour éviter des moyens logistiques exceptionnels, il a été conçu en deux modules indépendants (procédé et contrôle), chacun respectant les dimensions limites. Les deux parties ont été transportées séparément puis reconnectées sur site, assurant une installation rapide et maîtrisée.
Assurer des prélèvements d'échantillons représentatifs sans perturber le procédé
Pour suivre la cinétique sans perturber la réaction à 100 bar, nous avons intégré des circuits de prélèvement dédiés et isolables pour les phases liquide et gazeuse. Une canne plongeante prélève le liquide au cœur du mélange, tandis qu'un piquage dans le ciel du réacteur capture le gaz. L'opérateur obtient ainsi des données fiables en toute sécurité.
Maîtriser le cycle thermique pour accélérer les campagnes d'essais
Le procédé exigeait une montée à 350°C en moins d'une heure et un refroidissement rapide. La solution combine un chauffage électrique puissant avec une isolation performante et un système de refroidissement actif externe. Contrairement à un serpentin interne, cette solution ne complexifie pas le nettoyage et permet d'enchaîner plus rapidement les expériences.
03 — Caractéristiques techniques
| Pression maximale d'utilisation | 100 bar |
|---|---|
| Pression de service | 120.6 bar |
| Température d'utilisation | Ambiante à 350 °C |
| Volume du réacteur | 2 L |
| Matériaux en contact avec le fluide | Hastelloy C276 |
| Type d'agitation | Entraînement magnétique |
| Vitesse d'agitation | 5 à 1200 tr/min |
| Couple d'agitation maximal | 6 N.m |
| Volume minimal de remplissage | 1.3 L |
| Certification | Conformité à la Directive Équipements Sous Pression (DESP) 2014/68/UE |
04 — Autres applications
Votre projet ressemble-t-il à cette étude de cas ?
Chimie fine et pharmacie
La contrainte est souvent la synthèse sous pression en milieu agressif, avec un suivi cinétique précis.
Énergie et géosciences (stockage CO2)
Pour l'étude des interactions fluide-roche en conditions de réservoir, on retrouve le besoin de résistance à la corrosion sous haute pression et haute température.
Énergie et hydrogène (matériaux, catalyse)
Pour tester des matériaux ou catalyseurs pour l'hydrogène, l'architecture générale du banc (gestion des gaz, régulation P/T, supervision) est transposable.
Un ingénieur de notre bureau d’études vous répond dans les meilleurs délais.