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RÉSUMÉ
Les microréacteurs ouvrent des possibilités nouvelles pour les industries. Ils s'inscrivent dans une démarche de qualité, de sécurité, de créativité et d'intensification des procédés. À ce titre, ils constituent une des briques de l'usine du futur. Transformations chimiques ou physiques y sont mises en œuvre. Les phénomènes et principes de base sont décrits, ainsi que certaines initiatives industrielles, tout en pointant les limites d'application de ces technologies innovantes.
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INTRODUCTION
Les microréacteurs ouvrent des possibilités nouvelles pour les industries. Ils s'inscrivent dans une démarche de qualité, de sécurité, de créativité et d'intensification des procédés. À ce titre, ils constituent une des briques de l'usine du futur. Transformations chimiques ou physiques y sont mises en œuvre. Les phénomènes et principes de base sont décrits, ainsi que certaines initiatives industrielles, tout en pointant les limites d'application de ces technologies innovantes.
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4. Quelques exemples d’industrialisation
En janvier 2006, on recensait officiellement dans le monde une trentaine d’usines de production équipées de réacteurs microstructurés, dont une dizaine au Japon. Ce n’était certainement que la partie émergée de l’iceberg…
Depuis 1991, le nombre de brevets sur les microréacteurs a augmenté d’une manière significative, avec environ 300 brevets par an depuis 2002 . Parmi les top-20 titulaires de brevets concernant les microréacteurs, on trouve des grands groupes (exemples : Merck, Degussa, Bayer, Clariant,…), des instituts de recherche (exemple : FZK, IMM,…), aussi bien que des équipementiers (exemples : Velocys, Corning,…).
Voir les Encadrés 2, 3, 4 et 5 traitant de procédés brevetés particuliers.
Sur le processus batch
Systèmes dynamiques hybrides – Modélisation et simulation de M. Bertrand, C. Iwrg et J. Zaytoon
Objectif. Doubler la capacité d’un procédé existant de chimie fine.
Procédé d’origine. Procédé batch de 10 m3 pour deux réactions successives. Capacité de 1,8 t/h. La première étape concerne une réaction fortement exothermique nécessitant un refroidissement et dure environ 4 heures. La deuxième étape est endothermique et demande un chauffage pendant plusieurs heures.
Solution. Un microréacteur (StarLam 3000 – voir figure 2 (a)) a été intégré dans la ligne de production avant le réacteur batch (figure 9 ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PANIC (S.), LOEBBECKE (S.), TUERCKE (T.), ANTES (J.), BOSKOVIC (D.) - Experimental approaches to a better understanding of mixing performance of microfluidic devices - Chem. Eng. J., 101, 409-419 (2004).
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(2) - EHRFELD (W.), GOLBIG (K.), HESSEL (V.), LÖWE (H.), RICHTER (T.) - Characterisation of mixing in micromixers by a test reaction : single mixing units and mixer arrays - Ind. Eng. Chem. Res., 38, 1075-1082 (1999).
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(3) - FOURNIER (M.C.), FALK (L.), VILLERMAUX (J.) - A new parallel competing reaction system for assessing micromixing efficiency – experimental approach - Chem. Eng. Sci., 51, 5053-5064 (1996).
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(4) - GUICHARDON (P.), FALK (L.) - Characterisation of micromixing efficiency by the iodide-iodate reaction system. Part I. Experimental procedure. Experimental procedure - Chem. Eng. Sci., 55, 4233-4243 (2000).
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(5) - AUBIN (J.), FALK (L.) - Agitation et Mélange : Aspects fondamentaux et applications industrielles - dans Bertrand (J.), Poux (M.) et Xuereb (C.) (Eds.), Chapitre 14, Dunod Paris (2006).
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