Principes
Microréacteurs : outils d’intensification de la chimie

Les procédés de transformation de la matière et de l’énergie font intervenir de multiples phénomènes couplés à différentes échelles spatiales et temporelles. Les processus les plus lents ont les temps caractéristiques les plus élevés, ce qui traduit l’influence des phénomènes limitants. En pratique, ces limitations peuvent être partiellement levées par une intensification des transferts. Une autre solution consiste à augmenter considérablement les surfaces spécifiques de transfert en diminuant la taille caractéristique de l’écoulement, c’est pourquoi l’intensification par miniaturisation constitue l’une des voies qui connaît le plus fort développement .

Concevoir un procédé intensifié revient à concevoir des réacteurs chimiques avec des échelles adaptées aux phénomènes physico-chimiques (plus ou moins rapides) plutôt que d’adapter les phénomènes physico-chimiques aux réacteurs que l’on sait fabriquer de façon à :

• lever les limitations de transfert ;

• accroître les surfaces de contact ;

• augmenter le rapport puissance/volume ;

• contrôler l’hydrodynamique.

Après l’étape d’expérimentation en laboratoire, les ingénieurs définissent un motif de base regroupant un nombre fini de microréacteurs. Ce motif de base permet de produire une quantité constante de produit chimique. On ajuste ensuite le nombre de motifs pour satisfaire les exigences de production d’un produit chimique. Cette approche se nomme le « numbering-up », elle permet d’adapter le procédé et la quantité de produit, en fonction du rythme de production journalière, ainsi l’industriel évite la formation de stock avant la commercialisation. Cela permet une grande flexibilité du procédé de fabrication. En pratique, réduire le volume de l’installation, à efficacité et production constantes, peut être réalisé par le remplacement d’un réacteur donné par des microréacteurs parallélisés. Si un nombre N...