Apport des mousses métalliques en réacteur continu intensifié

Abstract

En chimie fine ou de spécialités, la majorité des productions s'organisent autour du réacteur discontinu. Cet appareil qui permet de répondre à des exigences de polyvalence et de flexibilité présente toutefois des performances limitées en terme de transfert thermique. Ainsi, dans le cas de synthèses exothermiques, cela conduit à dégrader les conditions d'une chimie idéale afin de limiter les dégagements de chaleur. Ces considérations associées à des contraintes économiques, de sécurité et de respect de l'environnement expliquent l'intérêt croissant pour la transposition du batch vers le continu et pour l'intensification des procédés. En réponse à cette problématique, on assiste au développement d'une nouvelle classe d'appareils: les réacteurs-échangeurs. Ces appareils, basés sur le principe de l'échangeur de chaleur, offrent par la présence d'internes spécifiques, un comportement hydrodynamique de type piston associé à une grande capacité d'échange thermique. Leur mode de fonctionnement en continu conduit en outre à un faible en-cours du milieu réactionnel, au sein d'une structure compacte. De tels appareils permettent à la fois de réduire la consommation énergétique, d'améliorer la productivité et de réduire l'impact sur l'environnement en diminuant les quantités de solvant. Dans ce travail, nous nous somme intéressés à un type spécifique d'internes : les mousses métalliques. Le type d'écoulement généré par les mousses, les performances thermiques et les pertes de charges ont été évalués. Une réaction fortement exothermique a ensuite été mise en œuvre dans des conditions difficilement accessibles en réacteur batch. Un outil de simulation a permis de simuler l'ensemble des résultats expérimentaux et de prédire des conditions de fonctionnement en réacteur continu ou en réacteur en boucle. Les résultats de ces études démontrent tout l'intérêt des mousses métalliques en tant qu'internes de réacteurs.