Qu’est-ce que la calorimétrie réactionnelle ?

La calorimétrie réactionnelle mesure la chaleur dégagée suite à une réaction chimique ou un procédé physique ; elle fournit les données fondamentales thermochimiques et cinétiques de la réaction.

Les informations obtenues sont essentielles pour décrire le dégagement de chaleur d’une réaction chimique au fil du temps, et pour la transférer en toute sécurité du laboratoire vers l’usine.

La calorimétrie réactionnelle permet d’anticiper les comportements inattendus ainsi que de détecter et quantifier tout problème d’extrapolation. Elle permet également d’identifier les problèmes relatifs à l’agitation ou au transfert de masse et de chaleur afin de déterminer la température, l’agitation et le dosage appropriés d’une réaction ou d’un procédé donné. Les informations obtenues sont ensuite utilisées pour évaluer les risques, l’extrapolation et la criticité du procédé.

Les données de calorimétrie réactionnelle sont utilisées pour caractériser, optimiser et comprendre les paramètres du procédé dans un environnement contrôlé, précis et reproductible, et pour permettre une extrapolation et un transfert en toute sécurité vers la fabrication.

Qu’est-ce que la calorimétrie à flux de chaleur ?

qu’est-ce que la calorimétrie à flux de chaleur

qu’est-ce que la calorimétrie à flux de chaleur

La calorimétrie à flux de chaleur est la méthode la plus simple et fiable pour déterminer la quantité de chaleur libérée par une réaction chimique ou un procédé physique, et elle est prise en charge par toutes les stations de travail de calorimétrie réactionnelle METTLER TOLEDO. La calorimétrie à flux de chaleur est applicable dans presque toutes les conditions ; extrêmement sensible, elle offre également une excellente répétabilité.

Le principe de la calorimétrie à flux de chaleur est basé sur la mesure de la différence de température à travers la paroi du réacteur, qui est ensuite convertie en un flux de chaleur au moyen du facteur d’étalonnage.

Le facteur d’étalonnage dépend de la conductivité thermique et de l’épaisseur de la paroi du réacteur, de la résistance thermique du film de la masse réactionnelle, de la résistance thermique du film d’huile et de la surface d’échange thermique, et est déterminé au moyen d’un réchauffeur électrique.

La méthode de calorimétrie à flux de chaleur est applicable à petite et grande échelle, et constitue la base de tous les projets de développement de procédé chimique, de l’extrapolation des procédés et des enquêtes sur la sécurité de procédé chimique.

Qu’apporte la calorimétrie réactionnelle ?

graphique de calorimétrie réactionnelle

Les calorimètres de réaction permettent le développement efficace et sûr de procédés à grande échelle.

Lorsqu'une réaction est extrapolée du laboratoire vers l'usine, des problèmes peuvent survenir pour différentes raisons. Dans le pire des cas, des risques de réaction non identifiés peuvent conduire à un emballement de la réaction suivi d'une explosion. Les incidents thermiques sont généralement dus aux causes suivantes :

  • Mauvaise compréhension de la réaction chimique ou thermochimique d'un procédé
  • Incapacité à réduire la chaleur
  • Processus d’agitation inadapté ou mal compris
  • Facteurs humains

Pour éviter ces incidents, il convient d’obtenir les données pertinentes à l’échelle du laboratoire. Grâce aux calorimètres de réaction, les analyses en laboratoire sont effectuées en conditions d’usine, pour que les résultats puissent être directement appliqués aux sites de production à grande échelle.

La calorimétrie réactionnelle permet de parfaitement comprendre les procédés afin d’appliquer les procédures requises de façon routinière, fiable et conforme aux critères de qualité.

Comment obtenir des données calorimétriques exactes et fidèles dans toutes les conditions ?

Des données exactes et fidèles sur le flux de chaleur sont essentielles pour passer du laboratoire à l’usine. Un système de chauffage et de refroidissement à haute performance, combiné à un système sensible de mesure et de contrôle de la température, est une condition préalable indispensable pour obtenir des informations exactes et fidèles sur la chaleur d’un procédé chimique. Ces informations incluent des détails sur la chaleur de réaction, le bilan du flux de chaleur total, le transfert de masse et de chaleur ainsi que la chaleur spécifique de la masse réactionnelle.

Le bilan du flux de chaleur total d’un procédé chimique comprend lui-même une variété d’effets thermiques, tels que l’accumulation de chaleur, l’échange de chaleur dû à l’ajout de réactifs ou de solvants, la chaleur due au changement de viscosité, la perte de chaleur, etc.

Pour les réactions qui se déroulent dans des conditions de température changeantes, l’accumulation de chaleur devient un facteur important dans le calcul de la chaleur de réaction (chaleur libérée en fonction du temps).

Les calorimètres de réaction METTLER TOLEDO et la suite logicielle iControl utilisent des algorithmes de calcul sophistiqués. Ces outils prennent en compte le comportement dynamique de la paroi du réacteur, les capacités thermiques du réservoir et des inserts du réacteur, fournissant ainsi des données calorimétriques d’une exactitude et d’une fidélité maximales.

Qu’est-ce que la chaleur de réaction ?

La chaleur de réaction, ou enthalpie de réaction, est l’énergie libérée ou absorbée au cours d’une réaction chimique. Elle correspond à la variation de la quantité d’énergie lors de la conversion des réactifs en produits. Une réaction peut être exothermique (libération de chaleur) ou endothermique (absorption de chaleur). Dans les industries pharmaceutiques et chimiques, on compte une majorité de réactions exothermiques. La chaleur de réaction est une propriété thermodynamique utilisée notamment dans la recherche, l’extrapolation et les études de sécurité afin d’extrapoler les procédés du laboratoire à l’usine.

En savoir plus sur la chaleur de réaction et l’enthalpie de réaction.

Puis-je connecter mon calorimètre de réaction à des accessoires tiers ?

Oui. Avec l’accessoire Easy Control Box (ECB), acheté séparément, déployez votre calorimètre de réaction afin d’automatiser le contrôle et la capture de données d’appareils tiers – sondes et solutions de dosage/échantillonnage incluses.

L’accessoire ECB offre des fonctions de contrôle du dosage et se connecte facilement aux pompes et balances disponibles dans le commerce, pour un dosage gravimétrique ou volumétrique préprogrammé automatisé. Il dispose d’une fonctionnalité de mesure Plug & Play avec des capteurs de technologie SmartConnect. Les éléments de commande sont automatiquement reconnus, ce qui simplifie la configuration système du réacteur.

En savoir plus sur Easy Control Box (ECB).

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