Microréacteurs diphasiques pour le développement rapide des procédés

Two phase microreactors for fast process design

• Auteur / Autrice : Flavie Sarrazin
• Direction : Gilbert Casamatta, Laurent E. Prat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Procédés chimiques

Microréacteurs chimiques

Résumé

Ce travail porte sur les microréacteurs diphasiques où des gouttes réactives sont générées et transportées en "chapelet" dans une phase continue inerte. Celles-ci sont assimilables à des réacteurs agités de quelques nanolitres évoluant à vitesse constante, ce qui est très prometteur pour l'acquisition rapide et continue de paramètres cinétiques. Nous souhaitons apporter de nouveaux résultats expérimentaux et numériques sur l'hydrodynamique de l'écoulement et le mélange des réactifs au sein même des gouttes, en particulier dans le cas où celles-ci touchent les bords du canal et donc bénéficient de mouvements internes de convection forcée. Les microréacteurs ainsi caractérisés sont utilisés pour le suivi en ligne de réactions chimiques et les données dégagées comparées à des paramètres acquis dans un réacteur batch traditionnel. Les résultats permettent de valider cette nouvelle approche et un exemple montre comment elle s'intègre à une démarche de développement rapide des procédés

This work deals with two-phase microreactors where droplets of reagents are generated and transported as a “string” in a carrier continuous phase. The droplets can be compared with stirred nanoliter batch reactors moving at constant speed, which is very promising for fast kinetic parameter acquisition purpose. New experimental and numerical results according the flow hydrodynamics and the droplet components mixing are exposed, especially in the cases where the droplets are in contact with the channel walls and benefit from forced convection inner loops. The so-characterised microreactors are used to monitor chemical reactions and the obtained data are compared with classical batch reactors ones. The results validate this new approach and an example illustrates how it can be integrated within a fast process design methodology.