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Les réacteurs développées par le LACRE sont basés sur le concept des réacteurs échangeurs milli-structurés planaires. Ces réacteurs sont constitués de nappes de canaux réactifs qui alternent avec des nappes de canaux de refroidissement transverses. Cette architecture offre les bénéfices de meilleurs transferts de matière, d’être plus flexibles, rentable, plus compact et plus sûrs que les autres architectures connues tels que les réacteurs adiabatiques et les réacteurs calandres. Ce concept de réacteur échangeur se caractérise par des diamètres hydrauliques réduits, dans une échelle de quelques millimètres au centimètre, des conditions assurant un bon échange thermique et qui limitent les points chauds. Leur utilisation assure un écoulement piston favorisant des taux de conversion élevés et un contrôle précis de la température de réaction par la température du fluide de refroidissement.

Principe des réacteurs échangeurs

Principe des réacteurs-échangeurs

 

Réacteur 0.8Nm3/hRéacteur-échangeur de méthanation de 0,8 Nm3/h de CH4

La fabrication du réacteur-échangeur est effectuée par soudage-diffusion. Ce procédé d’assemblage est réalisé par Compression Isostatique à Chaud (CIC). Cette technologie permet d’obtenir un assemblage à l’état solide en combinant l’application, pendant un temps donné, de hautes pressions et températures sur les pièces à assembler. La pression permet à la fois la mise en contact des surfaces à souder et facilite l’élimination par fluage-diffusion de la porosité résiduelle dans les interfaces entre les pièces à souder. La haute température permet quant à elle d’activer la diffusion atomique et la croissance des grains, permettant à ces derniers de franchir et de faire disparaître ces interfaces.

 

La mise à l’échelle des réacteurs échangeurs se fait par une duplication de modules de référence jusqu’à la capacité souhaité. La figure sur la droite illustre une unité de méthanation du CO2 d’une capacité de 20 à 40 Nm3/h de production de méthane. Cette unité comprend le chauffage des gaz, les réacteurs échangeurs de méthanation, le refroidissement des réacteurs, la condensation et le contrôle commande. Une telle unité s’intègre dans un système de Power To Gas de 400 à 800 kWe.

AER-schéma-7Exemple d’une unité de méthanation de 20-40 Nm3/h de CH4

 

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