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Calorimètre de réaction ARPA 1 : la sécurité des procédés chimiques

Calorimètre de réactionAu-delà du stade laboratoire, le développement des procédés et de mise sur le marché des produits est aujourd'hui plus que jamais assujetti à de très fortes contraintes en terme de temps. La réduction des durées de développement s'impose effectivement comme un critère concurrentiel primordial.

Il est donc désormais essentiel d'obtenir des transferts en production les plus rapides possibles.  C'est dans cette optique qu'a été conçu ARPA 1 (AlgoChem Reactor Process Assistant).

 

 

  Système compact, contrôlé par ordinateur, il est capable :

  • d’agiter
  • de chauffer et de refroidir
  • d’introduire des réactifs
  • de distiller
  • de réguler le pH, la température de la masse réactionnelle, le vide et la pression… tout comme de réaliser des bilans thermiques et de déterminer les paramètres critiques pour la montée en échelle des procédés de synthèse.
  •  

La collecte d’informations sur les réactions chimiques à l’échelle du laboratoire fournit des données précises aux étapes de “scale-up” qui en sont facilitées et accélérées. Les paramètres des essais et les données expérimentales sont enregistrés toutes les secondes ce qui permet au logiciel de Post traitement de réaliser un bilan matière et un bilan de chaleur sur l’ensemble du déroulement de la réaction.

Un éditeur de cahier de laboratoire électronique permet l’édition d’un rapport de manipulation en incorporant les résultats de calorimétrie. Les Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL) deviennent ainsi simples et automatiques.

ARPA 1 est un calorimètre de réaction employé dans les laboratoires impliqués dans l’optimisation des procédés industriels ou la sécurité des réactions chimiques.

Le réacteur est automatisé et il reprend toutes les fonctions du modèle ARLA 1.

logiciel ARPA1

Il inclut en plus :


Un système de calibration permettant la détermination du coefficient d’échange ou du coefficient de recouvrement énergétique (pour une réaction à reflux).
Un condenseur avec mesure des températures (en entrée et en sortie) et du débit.
Un fluide caloporteur ‘’dernière génération’’ spécialement développé pour ARPA 1.

Les calculs de calorimétrie sont réalisés à l’aide du Logiciel de Post Traitement de Données ARPA 1 qui est facile à utiliser.

L’utilisateur sélectionne le fichier à traiter et avec des curseurs, il marque les bornes des graphes à traiter.

 Ainsi, il est possible d’avoir accès aux valeurs de calorimétrie qui une fois enregistrées, sont incorporées dans ELAB note.

Conduite de la réaction :

La réaction est réalisée exactement de la même façon qu'avec ARLA 1 : Il est possible d’opérer en mode manuel comme en mode automatisé.

Dans les deux cas, il est indispensable de calibrer le système afin d'obtenir les mesures suivantes:
le coefficient d’échange U ou du coefficient de recouvrement énergétique d’une réaction à reflux
la capacité calorifique Cp du milieu réactionnel
L’éditeur de scénario d’ARPA 1 inclus en plus la possibilité de faire des calibrations automatisées pour déterminer les valeurs du U et du Cp.

Dans le cas de réaction à reflux, un afficheur permet de visionner les températures d’entrée et de sortie d’eau du condenseur ainsi que le débit dans le condenseur.

Déroulement de la réaction :

Calibration pour la mesure du Coefficient d’échange U
Mesure de la capacité calorifique du milieu réactionnel
Stabilité du milieu
Coulée du réactif
Stabilité du milieu
Mesure du coefficient d’échange U
Mesure de la capacité calorifique du milieu réactionnel

Module de calorimétrie post traitement :

Les données de la réaction sont archivées dans la base de données des manipulations.
Une fois la réaction sélectionnée, le logiciel de calcul est simple à utiliser. La détermination des valeurs de calorimétrie est réalisée en plaçant des curseurs sur les courbes (de puissance, de température, de coulée de réactif…).

A partir du logiciel, il est donc possible de réaliser :


Le calcul du coefficient d’échange
Le calcul de la capacité calorifique Cp
La mesure du flux de chaleur Q
La mesure de l’enthalpie de réaction ΔH
La détermination de l’accumulation en fin de coulée
Le calcul du ΔT adiabatique
Le calcul de la température maximale atteinte par emballement de la réaction désirée