Brevet FR3068451A1 (20190104)

REVENDICATIONS1. Module (M) de réacteur-échangeur de chaleur à au moins deux circuits de fluide, comprenant un empilement qui s'étend selon un axe longitudinal (X) et comprenant les éléments suivants: - un ou plusieurs éléments (1) formant chacun une nappe d'un des deux circuits de fluide, dit circuit de caloporteur, à l'intérieur duquel un fluide caloporteur est destiné à circuler, chaque élément du circuit de caloporteur comportant des canaux (11) délimités au moins en partie par des rainures (12) réalisées dans au moins une plaque (10); - un ou plusieurs éléments (2) formant chacun une nappe de l'autre des deux circuits de fluide, dit circuit de réactifs, à l'intérieur duquel au moins deux réactifs sont destinés à circuler, chaque élément du circuit de réactifs comportant des canaux (21) délimités au moins en partie par des rainures (22) réalisées dans au moins une plaque (20); caractérisé en que les canaux (21) de circuit de réactifs présentent chacun une section d'écoulement croissante sur au moins une partie de leur longueur et en ce que deux canaux de circuit de réactifs adjacents (21.1, 21.2) sont réalisés tête-bêche de telle sorte qu'en parcourant un canal (21.1) dans un sens selon l'axe longitudinal (X), sa section géométrique augmente tandis qu'en parcourant le canal adjacent (21.2) dans le même sens selon l'axe longitudinal (X) sa section géométrique diminue.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon la revendication 1, dans lequel la section d'écoulement des canaux (21) de circuit de réactifs est croissante linéairement ou par paliers de section constante.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la hauteur de chaque canal (21) de circuit de réactifs est constante.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la hauteur de chaque canal (21) de circuit de réactifs est inférieure à 10 mm et de préférence, comprise entre 3 et 8 mm.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la largeur de chaque canal (21) de circuit de réactifs est inférieure à 50 mm et de préférence comprise entre 3 et 8 mm en entrée des canaux et comprise entre 5 et 40 mm en sortie des canaux. 22\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le nombre de canaux (21) par nappe (2) du circuit de réactifs est inférieur à 100, de préférence compris entre 5 et\n<CLM>\1\t7. Module de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes dans lequel le nombre de nappes (2) du circuit de réactifs est inférieur à 100, de préférence compris entre 5 et\n<CLM>\1\t8. Module de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des nappes du circuit de réactifs est intercalée individuellement au sein de l'empilement entre deux nappes du circuit de caloporteur. 10\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant sur le dessus et sur le dessous de l'empilement une nappe de circuit de réactifs percée en son centre d'un orifice d'alimentation des réactifs ou de collecte des produits de réaction, les canaux de ladite nappe communiquant entre eux depuis l'orifice d'alimentation ou de collecte. 15\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon la revendication 9 les canaux débouchant sur les côtés latéraux de l'empilement, le module comprenant un collecteur-distributeur muni intérieurement de chicanes séparant en deux son volume intérieur, chaque collecteur-distributeur étant agencé en bout de chaque côté latéral de l'empilement de telle sorte qu'un des deux volumes séparé par les chicanes alimente en fluide réactifs une partie 20 des canaux dans leur section la plus faible, depuis l'une des nappes du dessous et du dessus et l'autre des volumes collecte les produits de réaction provenant de l'autre partie des canaux dans leur section la plus importante, vers l'autres des nappes du dessous et du dessus.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les canaux du circuit de caloporteur sont réalisés de sorte à faire 25 circuler le fluide caloporteur à co-courant ou à contre-courant des réactifs.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque nappe de circuit de réactifs est intercalée entre deux nappes de circuit de caloporteur au moins dans la partie centrale de l'empilement.\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes dans lequel au moins une partie des canaux de réactifs est remplie au moins partiellement d'un catalyseur de conversion sous forme de poudre ou de granulats, ou remplie d'une structure revêtue de catalyseur de conversion. 23\n<CLM>\1\tModule de réacteur-échangeur selon la revendication 13 dans lequel le catalyseur solide de conversion est à base de nickel (Ni) supporté par un oxyde de zirconium (Zr02), ou à base de nickel (Ni) supporté par un oxyde d'aluminium (A1203), ou bimétallique à base de nickel (Ni) et de fer (Fe) supporté par un oxyde d'aluminium (A1203), de préférence 5 Ni-Fe/y- A1203, ou à base de nickel (Ni) supporté par des oxydes mixtes de Cérium (Ce) et de zirconium, de préférence Ce0,72Zro.2802.\n<CLM>\1\tSystème d'échangeur de chaleur comprenant une pluralité de modules de réacteur-échangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes reliés entre eux, en étant en série ou en parallèle les uns sur les autres et/ou les uns à côté des autres. 10\n<CLM>\1\tUtilisation d'un module d'échangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 ou du système selon la revendication 15 pour mettre en oeuvre une réaction chimique exothermique ou endothermique, de préférence choisie parmi les réactions de méthanation de CO et/ou de CO2, les réactions de synthèse du méthanol et du diméthyléther (DME), de reformage humide ou à sec du méthane ou d'autres hydrocarbures, 15 d'oxydation, ou encore de Fischer-Tropsch.