Microréacteur catalytique pour le traitement d’effluents gazeux pollués aux Composés Organiques Volatils (COV)

Les microréacteurs présentent un potentiel intéressant pour les procédés catalytiques grâce à leurs grandes capacités de transferts thermique et massique, ainsi qu’une importante flexibilité en termes de conception.
L’oxydation catalytique présente l’avantage d’une conversion chimique élevée, d’un taux d’émission de résidus de combustion extrêmement bas, et de températures de fonctionnement comprises entre 150°C et 500°C, moins élevées que pour la combustion.
Le banc d’expérimentation, comprenant un chromatographe en phase gazeuse (CPG) a été développé au Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse.
Nous avons utilisé les propriétés mécaniques et de micro-usinage en volume du silicium afin de développer, au LAAS, un réacteur catalytique micro-structuré pour la destruction de COV par oxydation catalytique sur Platine. Deux générations de micro-réacteur sont à l’étude.

Micro-réacteur catalytique de première génération :

Il est constitué par l’empilement de 12 plaques micro-structurées en silicium contenues dans un corps cylindrique en acier inoxydable, et chauffées par 4 résistances externes.

Prototype du microréacteur développé au LGC		Vue de 12 plaques de Silicium de 30x30 mm² empilées		Vue au MEB de micro-canaux gravés par DRIE et recouverts de 1500A° de Platine

Etude de la conversion de trois COV différents : acétone, propanol et acétate d’éthyle en concentration 2500ppmV pour des canaux de 100μm x 50μm

Conversion mesurée de plus de 95% à 500°C

Micro-réacteur catalytique de deuxième génération :

Dans ce deuxième réacteur, les microtechnologies sont mises à profit pour intégrer une micro-plaque chauffante au sein même de l’empilement des plaques microstructurées et non plus dans l’enceinte inox. Grâce à la bonne conductivité thermique du silicium, la température au sein du réacteur est homogène et des capteurs de température permettent une lecture directe de cette température. Un usinage spécifique des plaques permet la circulation des fluides gazeux à travers l’empilement.

Plaque Silicium microstructuré par DRIE et recouverte de Platine		Réacteur complet développé au LAAS après assemblage des microplaques

Contact :

Personnes impliquées :

Antoine Marty (LAAS-CNRS), Pascal Dubreuil (LAAS-CNRS),
Richard Guilet (LGC-INP), Patrick Cognet (LGC-INP)

Collaborations et Financement :

Publications :

F. RACHEDI, R.GUILET, P. COGNET, J.TASSELLI, A.MARTY, P.DUBREUIL
"Microreactor for acetone deep oxidation over Platinum",
Chemical Engineering and Technology, 32, n°11, p 1-9, 2009
F. RACHEDI, R. GUILET, P. COGNET, J. TASSELLI, A. MARTY, A. VAN VEEN, C. MIRODATOS
« Microreactor for VOC treatment by catalytic oxidation over Platinum »
1st International Congress on Green Process Engineering Toulouse – France - 24 - 26 April 2007
F. RACHEDI, R. GUILET, P. COGNET, J. TASSELLI, A. MARTY, A. VAN VEEN, C. MIRODATOS
« Microréacteur pour traitement de COV par oxydation catalytique sur platine »
Congrès de la Société Française de Génie des Procédés – Saint Etienne – France – 9-11 octobre 2007
J. TASSELLI, A.MARTY, P. DUBREUIL, L. SALVAGNAC, F. RACHEDI, R. GUILET
« Microreactor integrated on silicon for catalytic applications »
GPE/EPIC 2009, Venise, 14-17 juin 2009
F. RACHEDI, J. AUBIN, R. GUILET, P. COGNET, J. TASSELLI, A. MARTY
« Microreactor for catalytic oxidation of VOC : characterization and efficiency »,
GPE/EPIC 2009, Venise, 14-17 juin 2009
C. PHILIPPE, R. GUILET, P. COGNET, J. TASSELLI, A. MARTY
« Microréacteur catalytique pour le traitement d’effluents gazeux pollués aux Composés Organiques Volatils »
Congrès de la Société Française de Génie des Procédés – Marseille – France – 14-16 octobre 2009