Projet ANR-06-BLAN-0126 – MILLICAT : Dépots catalytiques pour réacte milli et microstructurés
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE NORD-PAS-DE-CALAIS ET PICARDIE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE NORD-PAS-DE-CALAIS ET PICARDIE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Université Lille 1 - Sciences technologies
Montant : 370000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 42 mois
Résumé : Dans le domaine de I'intensification des procédés, la technologie des microréacteurs devrait -  contribuer à la réduction de la taille des installations chimiques industrielles et donc à la diminution -  des risques liés à la toxicité et à la dangerosité des réactifs ou produits. Les microréacteurs comme -  les réacteurs structurés (y compris les réacteurs de type échangeurs de chaleur), offrent un potentiel -  pour mener des réactions exigeantes en terme de sécurité tout en maintenant ou en augmentant la -  sélectivité et la productivité. Parmi les avantages apportés par les réacteurs structurés et assimilés, le -  temps de séjour et les transferts de chaleur peuvent être contrôlés pour éviter des réactions -  secondaires rendant possible la mesure de la cinétique intrinsèque des reactions. Quelles que soient -  la taille (micro, millimétrique ou même plus large) et la configuration du réacteur (structuré, avec -  canaux, etc), le matériau clé est la phase active catalytique. Dans tous les cas le catalyseur doit être -  déposé en fine couche sur des plaques, tubes, etc., métalliques, ou des puces de silicium qui -  constitueraient les « parois » du réacteur, ou même directement sur les parois dans le cas de plaques -  corruguées. Bien évidemment, cet assemblage doit être stable mécaniquement, résister -  chimiquement aux réactifs et produits, et le catalyseur doit être résistant à l'empoisonnement, au -  frittage, à l'abrasion, etc., phénomenes habituellement rencontrés en catalyse. De plus la phase -  active liée à son support  qui exerce souvent un effet structural (et pas seulement textural) sur elle  -  doit conserver ses propriétés spécifiques (surface spécifique, porosité, dispersion, activité, sélectivité). Une fois le catalyseur et le substrat définis, la procédure de dépôt doit être adaptée au -  cas par cas, car pour obtenir des dépôts stables et actifs les conditions ne seront pas les mêmes -  suivant que le substrat est, par exemple, de l'aluminium, de l'inox ou du silicium. Elles dépendront -  aussi de la taille et de la configuration (mousse, canaux, etc.) du réacteur. Dans tous les cas, un état -  suffisamment divisé de la surface du catalyseur est nécessaire pour que l'activité soit suffisante, ce -  qui nécessite des études approfondies rarement réalisées. Plusieurs moyens de dépôt peuvent être -  utilisés, chimiques (greffage, sol-gel, imprégnation, etc.) ou plus physiques telles que le dépôt par -  plasma froid. Enfin, les systèmes catalytiques doivent pouvoir être testés tels quels et quelle que soit -  la configuration du réacteur, et les mécanismes cinétiques élucidés. Pour ce faire il faut connaître les -  conditions optimales de mesure des paramètres cinétiques et les limitations dues aux transports -  doivent être modélisées. -  Les équipes réunies pour ce projet possèdent des expertises complémentaires sur le dépôt de -  fims de catalyseurs solides par voie chimique ou plasma, sur l'utilisation de diverses techniques de -  caractérisation lors des différentes étapes, sur l'étude des propriétés catalytiques et la détermination -  des paramètres cinétiques, ainsi que sur la caractérisation et la modélisation des flux dans des -  systèmes micro ou millistructurés. -  Le programme consiste à, (i) déterminer les paramètres à contrôler pour obtenir des films stables -  et poreux et pour déposer la phase active phase par voie chimique ou plasma, (ii) caractériser les -  dépôts à chaque étape de la préparation et aussi après réaction (propriétés texturales et structurales -  des films de support et de la phase active), (iii) étudier la réactivité et le vieillissement dans des -  conditions de réaction simulées, (iv) déterminer les activités/sélectivités catalytiques dans des -  réacteurs adaptés, (v) déterminer la cinétique et modéliser un ou deux des trios -  réacteur/réaction/catalyseur les plus prometteurs. Les modifications du substrat (e.g., inox) avant -  dépôt doivent aussi être examinées de façon app