What are the needs for Process Intensification?

Quels besoins pour intensifier un procédé ?

University of Toulouse, Laboratoire de Génie Chimique, LGC UMR 5503 CNRS/INPT/UPS, 31432 Toulouse – France
e-mail: christophe.gourdon@ensiacet.fr – sebastien.elgue@ensiacet.fr – laurent.prat@ensiacet.fr

^* Corresponding author

Abstract

Process intensification is now well known among the world of chemical engineers. The development of new chemical routes and of innovative modular technologies may lead to some breakthrough progress. Some successful stories have been nowadays demonstrated. Particularly, batch-to-continuous is one of the key issues for intensifying processes. But, the need of process intensification requires the need of collecting many new data of high quality relative to the chemical reaction and to the equipment as well, which represents sometimes a huge effort. This discussion is the opportunity to review the basic data and the metrology associated for the characterization of applications and technologies in order to guide the design of the intensified process. Concerning the chemicals, the stoechio-kinetics parameters, the phase equilibria data (for instance solubility) or the reaction enthalpies can be efficiently determined thanks to microfluidic devices. Concerning the equipment, benchmark studies have to be performed in view of comparing the technologies according to pressure drop, residence time distribution, heat and mass transfer performances, mixing efficiencies and so on. A way of capitalizing the background knowledge lies on simulation tools development, here called data processing tool. This presentation intends also to introduce some of the European network tools developed for diffusing the methodology of intensification, like the industrial club EUROPIC (European Process Intensification Centre) and the demonstration platform MEPI (Maison Européenne des Procédés Innovants).

Résumé

L’intensification des procédés est un concept désormais bien répandu au sein de la communauté du génie des procédés. Le développement de nouvelles voies chimiques et de technologies novatrices peut parfois conduire à des innovations de rupture. Il en a résulté un certain nombre de réussites industrielles. En particulier le passage batch-continu est une des voies privilégiées pour intensifier un procédé. Mais si l’intérêt de l’intensification n’est plus à démontrer, il n’en demeure pas moins qu’elle nécessite d’acquérir un grand nombre de données relatives aussi bien à la voie chimique qu’au type d’équipement envisagé, ce qui représente un effort considérable. Cet article fait le point sur les données de base à acquérir et la métrologie associée pour concevoir un procédé intensifié. En ce qui concerne l’application chimique, on peut alors avoir recours aux outils microfluidiques pour acquérir de manière fiable et rapide les informations stoechio-cinétiques et enthalpiques. En ce qui concerne l’équipement, des méthodes standards permettent de comparer les performances de diverses technologies en matière de perte de charge, distribution de temps de séjour, transferts de matière et de chaleur, mélange, etc. Une manière efficace de capitaliser la connaissance passe par le développement d’outil de simulation, baptisé ici data processing tool. L’article met également en exergue le besoin de mettre en place des outils de diffusion de la connaissance, comme par exemple le réseau EUROPIC (European Process Intensification Centre) et la plateforme de démonstration industrielle MEPI (Maison Européenne des Procédés Innovants).