Intensification de procédés
L’intensification des procédés consiste, par le développement de méthodes, de techniques et d’appareils adaptés, à concevoir des procédés plus compacts et plus économiques avec une capacité de production plusieurs fois supérieure à celle d’un procédé conventionnel. Elle s’inscrit donc dans un contexte de développement durable en répondant à des enjeux environnementaux, économiques et sociétaux.
Les systèmes de chimie en continu permettant de faire des synthèses dans des micro-réacteurs de volumes internes ne dépassant pas quelques millilitres entrent parfaitement dans ce concept dont le Lab Reactor de Corning® Advanced-Flow™ Reactors.
Le Lab Reactor
Le Lab Reactor est un système de chimie en continu permettant d’effectuer de nombreuses synthèses de chimie organique et de photochimie telles que des nitrations, des réductions, des oxydations, des photocycloadditions ou des réactions photocatalytiques … sur une échelle allant de un à plusieurs grammes par heure.
Ce système sans métal et pouvant travailler jusqu’à 18 bar, comprend :
- Deux pompes en PTFE couvrant une gamme de débit allant de 1 à 10 ml.min-1 avec possibilité d’utiliser une troisième pompe. (3ème pompe en option).
- Un débitmètre de gaz couvrant une gamme de débit allant de 3 à 150 ml.min-1.
- Un régulateur de pression à membrane.
- Un thermorégulateur couvrant une gamme de température allant de -5°C à +150°C.
- Un micro-réacteur de volume interne 2,7 ml en verre avec possibilité d’utiliser un second micro-réacteur. (2ème micro-réacteur en option)
- Des connectiques en PFA.
- Un module pour la photochimie et un refroidisseur (ces deux modules sont en option).
Avec le module pour la photochimie, le micro-réacteur est entouré de deux panneaux d’irradiation à LED réglables. Il bénéficie ainsi d’un éclairage intense et optimisé pour 6 longueurs d’onde différentes : 365 nm, 385 nm, 405 nm, 485 nm, 610 nm et pour la lumière blanche : 340 nm, 375 nm, 395 nm, 420 nm, 455 nm et 530 nm.
Les panneaux LED sont refroidis à une température constante, grâce à un refroidisseur, afin de garantir une durée de vie optimum des LED ainsi qu’une stabilité des résultats dans le temps.
Ce système innovant et performant de chimie en continu offre ainsi de nombreux avantages.
Avantages du Lab Reactor
- Une maîtrise parfaite de la température grâce à un transfert de chaleur élaboré par le concept tri couches du micro-réacteur. Il permet d’obtenir un rapport surface-volume beaucoup plus élevé que celui des réacteurs conventionnels.
Schéma du tri-couche de la technologie AFR
Ce concept est constitué d’une couche réactive entourée de deux couches de transfert de chaleur. Les réactifs sont injectés dans la couche réactive, où les réactions seront effectuées alors que le liquide thermique passe le long des couches de transfert de chaleur. Ainsi, le coefficient de transfert thermique de ce module fluidique est de 100 à 1000 fois supérieur à celui d’un réacteur double enveloppe traditionnel.
Ce micro-réacteur permet aussi une gestion efficace de la température. Les réactions exothermiques et endothermiques peuvent être réalisées en toute sécurité.
- Un mélange des milieux monophasiques & multiphasiques optimal grâce à un design spécifique du micro-réacteur.
Le design HEART du micro-réacteur améliore le coefficient de transfert de masse liquide/liquide et les performances de mélanges multiphasiques en moyenne d’un facteur 100.
Les micro-réacteurs Corning® utilisent des designs spécifiques afin de conserver des paramètres critiques tel que le transfert de masse et de chaleur. Ainsi, une optimisation effectuée au laboratoire peut ainsi être transposée facilement à l’échelle de la production.
- La réalisation de synthèses difficilement réalisables en chimie batch car trop dangereuses.
Les synthèses nécessitant des réactifs instables ou des gaz dangereux comme ceux utilisés pour les réactions de chloration et ozonolyse peuvent être faites en toute sécurité. - Un suivi de synthèse en ligne par spectroscopie infrarouge, Raman, RMN… (systèmes pour les suivis en ligne non fournis).
- Une analyse en ligne de la disparition des réactifs de départ pour la formation d’un produit par HPLC, GC ou GC-MS, RMN… (systèmes pour analyses en ligne non fournis).
- Un excellent impact sur l’environnement grâce à la réduction des besoins en solvants, de l’énergie utilisée et des déchets générés.
Tous les avantages du Lab Reactor permettent de repousser les limites des outils actuels en offrant de nouvelles possibilités pour être encore plus productif.
Pictures are a courtesy of Corning®
