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Thème 4 : Méthodologie d’intensification et sécurité des procédés

- Contact  : Karine Loubière

- Développer de nouvelles méthodologies au service de l’intensification de procédés

  • Ce thème est dédié au développement de méthodologies permettant la mise en oeuvre et la caractérisation de technologies intensifiées au service de la réaction chimique et de la séparation. La démarche permet d’intégrer de nouveaux milieux réactionnels et techniques d’activation et s’appuie sur les méthodologies de passage du batch au continu et de changement d‘échelle. Ce thème inclut la sécurité des procédés (comportement en mode dérivé, méthode d’analyse de risque quantitative).


©Crédit photo INP-ENSIACET / www.jpgphotographie.com
Les microréacteurs, un outil au service de l’intensification.

  • Les microréacteurs : un outil au service de l’intensification
    • En raison des faibles quantités de produits nécessaires et de leur grande sécurité, les microréacteurs sont des outils puissants d’investigation pour l’acquisition rapide de données physico-chimiques de base et, en conséquent, pour la conception et le dimensionnement d’appareils continus intensifiés destinés à la production industrielle. Au cours de ces dernières années, cette méthodologie a été appliquée avec succès à différents systèmes réactionnels, tels que la réaction de transestérification des huiles végétales avec de l’éthanol[1], la polymérisation du chlorure de vinyle en goutte[2], et plus récemment les synthèses photochimiques [3] [4] [5]. Une telle démarche repose, non seulement sur une expertise dans la conception et la réalisation technique de microréacteurs adaptés au système réactionnel étudié, mais également sur le développement de mesures en ligne de suivi de la réaction (proche infra-rouge, Raman, UV). La modélisation des phénomènes couplés régnant au sein du réacteur (i.e. cinétique de réaction (photo)chimique et transfert de chaleur, de masse et de quantité de mouvement, et éventuellement transferts radiatifs) est le socle sur lequel s’appuie cette méthodologie. Le niveau de maturité acquis par l’équipe sur cette thématique s’est notamment concrétisé par la réalisation de diverses prestations industrielles (Sanofi, Pierre Fabre, Seppic…) dont l’objectif commun était d’évaluer la faisabilité du passage en continu de synthèses chimiques.
  • Milieux réactionnels et techniques d’activation
    • Dans cette thématique, l’intensification est abordée d’un point de vue des techniques d’activation et des milieux réactionnels. Une ou plusieurs techniques d’activation sont développées pour valoriser des matières premières biosourcées. C’est le cas, par exemple, dans l’étude de la transformation du glycérol. La réaction est envisagée en couplant une étape de catalyse (acide, hétérogène, SILPC) avec une étape d’activation (électrochimie…).
      Cette étude fait l’objet de plusieurs collaborations : au sein du laboratoire de génie chimique (département IRPI), au sein de l’INPT (LCA, LCC) et internationale (Malaisie, thèse C.S. Lee)


Milli-réacteurs-échangeurs compacts.

- La sécurité des procédés au coeur de l’intensification

  • Dans la thématique « Sécurité des procédés », nous mettons en oeuvre des compétences scientifiques et techniques pour développer des méthodes d’analyse
    quantitative des risques des procédés, pour mettre au point des outils pour la conduite en sécurité des procédés
    et pour analyser des modèles de calcul des conséquences d’accidents. De plus,
    nous développons une approche originale appliquée aux réacteurs intensifiés continus, où l’évaluation du caractère intrinsèquement plus sûr est menée selon une démarche expérimentale couplée à une approche de simulation dynamique. Ces actions sont notamment supportées par deux projets ANR (PropreSur « Procédés propres et sûrs, vers l’atelier chimique du futur » ; PolySafe « Conduite en sécurité d’un réacteur échangeur intensifié continu pour des réactions polyphasiques ») et par un projet de recherche industriel en collaboration avec l’ICSI sur l’analyse de sensibilité paramétrique d’un outil de modélisation des conséquences de scénarios d’accidents.