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Ingénierie de réacteur

En raison de la corrosion, les réacteurs chimiques doivent bien souvent être composés de matériaux coûteux. Ils sont également généralement soumis à des conditions de fonctionnement exigeantes en ce qui concerne la pression et la température. D’autre part, les défis posés par les bioréacteurs (comme les fermenteurs) sont souvent leurs grands volumes et la conception des composants faciles à nettoyer. Les deux types de réacteurs doivent généralement remplir simultanément plusieurs tâches de mélange. L’agitateur doit non seulement homogénéiser intensément le contenu du réacteur, mais également suspendre les solides et disperser le gaz. Dans de nombreux cas, un transfert de chaleur extrêmement élevé doit être atteint. De telles applications d’ingénierie de processus nécessitent une coordination optimale entre l’agitateur, le réservoir et ses composants. Ensemble, ils constituent toujours une unité fonctionnelle et ne peuvent être considérés individuellement.  Pour des raisons de productivité et de rentabilité, il est souvent judicieux qu’EKATO ajuste non seulement l’agitateur à un réservoir prédéterminé, mais développe également un concept global optimal avec l’opérateur et le fabricant de l’équipement. Dans l’idéal, cette coopération commence lors de la phase de planification préliminaire quand il est encore possible de mener des expériences de mélange à l’échelle du laboratoire et du pilote avant de passer à une échelle opérationnelle. 

La conception géométrique et mécanique des produits chimiques gazeux et des bioréacteurs est particulièrement exigeante car les niveaux d’alimentation électrique souvent élevés spécifiques au volume entraînent un chargement très complexe et dynamique des éléments internes du réservoir (par exemple échangeurs de chaleur, conduites d’alimentation et de vidange, déflecteurs).

EKATO détermine donc les paramètres hydrauliques (par exemple la charge hydraulique des échangeurs de chaleur) par simulation de flux numérique (CFD) ou par mesure à l’échelle technique et opérationnelle. À cette fin, EKATO dispose d’équipements spéciaux de pilote et d’essai compris entre 1 et 100 m³ de volume du réservoir. Les informations ainsi obtenues sont indispensables pour le dimensionnement statique et dynamique ainsi que pour la conception anti-résonante du réacteur d’hydrogénation et de ses composants internes. EKATO développe ensuite le réacteur en interne en utilisant une simulation d’éléments finis. 

Pour la conception du réacteur et la livraison ultérieure de l’ensemble de l’unité de réacteur, différentes disciplines doivent travailler en étroite collaboration afin d’assurer un fonctionnement fiable et sûr et d’obtenir les rendements requis. Une fois que les exigences ont été définies, il est possible de définir la géométrie du réacteur et le système de gazage optimal. Le transfert de chaleur est calculé, et le type de l’échangeur de chaleur est déterminé. Les points d’alimentation et de décharge sont positionnés de manière optimale par rapport aux turbines. Les données de fonctionnement de l’agitateur donnent lieu à des charges dynamiques, qui (en plus des conditions de pression) doivent être prises en compte dans la mise en œuvre pratique.

En plus de la responsabilité du processus d’assurer les rendements requis, avec l’ingénierie du réacteur, EKATO assume également la responsabilité mécanique de la fiabilité de la conception mécanique du réacteur, ainsi que la gestion de l’interface, l’accélération de la qualité de production et les dates, et la documentation conforme.  EKATO peut également effectuer des tests d’assemblage et des tests mécaniques (FAT), planifier l’assemblage et la mise en service sur place, et les mettre en œuvre en coordination avec le client. 

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