Calorimètres réactionnels
Développement efficace de procédés sécurisés, à l'échelle
Les calorimètres réactionnels, comme le calorimètre à flux de chaleur OptiMax HFCal et le calorimètre réactionnel RC1mx, fournissent des informations détaillées pour les études approfondies d'extrapolation et de sécurisation des procédés. Le RC1 est la référence des calorimètres réactionnels.
Les études de sécurité sont une étape incontournable au début du processus de développement. Les défis en termes de sécurité des procédés peuvent déjà être évalués et résolus lors de la phase de développement chimique. Des outils simples, comme le réacteur de synthèse chimique EasyMax ou le calorimètre à flux de chaleur EasyMax HFCal, permettent d'identifier et de réduire les risques d'échec d'extrapolation, à un stade de développement précoce.
Avec des examens à petite échelle, le développement est plus productif : ces examens requièrent de faibles quantités de matières premières précieuses, réduisent considérablement la quantité de déchets et fournissent des informations critiques pour décider de poursuivre ou d'interrompre le procédé.
Quelle est la valeur de la calorimétrie réactionnelle ?
Lorsqu'une réaction est extrapolée d'un laboratoire vers l'usine, des problèmes peuvent survenir, pour différentes raisons. Les incidents thermiques sont généralement dus aux causes suivantes :
- Manque de maîtrise de la thermochimie du procédé
- Incapacité à réduire la chaleur
- Procédé de mélange mal compris
- Facteurs humains
Pour éviter ces incidents, il convient d'obtenir les données pertinentes à l'échelle du laboratoire. Grâce aux calorimètres réactionnels, 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, dans le but d'appliquer les procédures requises de façon routinière, fiable et conforme aux critères de qualité.
Guide de sécurité des procédés chimiques
Comprendre les risques - Des procédés chimiques sécurisés à l'échelle
Lors du développement des processus de fabrication, les données concernant les procédés, la toxicité et la stabilité des matières premières, des intermédiaires et des produits finis sont primordiales. Les scientifiques utilisent ces données pour mettre au point la procédure de réaction idéale et mieux comprendre le procédé lui-même. Le Guide sur la sécurité des procédés illustre les principales difficultés qui doivent être prises en compte pour définir un procédé sécurisé.
Examen des problèmes d'extrapolation
La commercialisation de nouveaux produits chimiques et pharmaceutiques requiert des idées innovantes, des chercheurs créatifs et des outils de synthèse modernes, qui garantissent l'efficacité du processus de développement.
En raison des faibles quantités de matière à disposition, les expériences doivent être menées à petite échelle et les données obtenues doivent être très précises. Il est impératif que les données statistiques, issues par exemple des plans d'expérimentation, mais aussi les données expérimentales classiques, soient parfaitement fiables. Elles permettent alors d'évaluer le potentiel d'extrapolation et les problèmes de sécurité potentiels à un stade de développement précoce. Avec des données fiables, vous pouvez accroître la productivité des développements chimiques, garantir leur sécurité et leur rendement à grande échelle.
Études complètes de sécurité des procédés
Les industries chimiques et pharmaceutiques utilisent des procédés complexes pouvant libérer une grande quantité d'énergie. Il est essentiel de bien comprendre et d'évaluer en amont les risques potentiels, pour produire des produits chimiques et pharmaceutiques en toute sécurité. Pour cela, il faut analyser la thermodynamique de la réaction souhaitée, et celle de la réaction indésirable potentielle.
Avec le calorimètre réactionnel RC1mx, vous obtenez des données fiables afin de calculer en toute confiance les paramètres de sécurité pertinents de la réaction principale. iC Safety transforme vos données expérimentales en informations de sécurité, les associe aux données de la réaction indésirable et évalue le risque thermique (p. ex. accumulation thermique, Δ T adiabatique, MTSR, etc.) sous un format concis et facile à comprendre (p. ex. tableaux, graphiques d'emballement et de criticalité).
Transférer les procédés en phase de production, de façon sécurisée et économique
Outils pour les examens, le développement de procédés et les études de sécurité des procédés
Les calorimètres à flux de chaleur EasyMax HFCal et OptiMax HFCal combinent les avantages d'un poste de travail de synthèse et d'un calorimètre réactionnel. En tant que calorimètres de réaction à petite échelle, ils sont conçus pour le criblage de la sécurité des procédés et fournir des informations réactionnelles à un stade de développement précoce.
Leurs données peuvent être utilisées pour caractériser, optimiser et comprendre les paramètres des procédés dans un environnement à la fois contrôlé, précis et reproductible.
Le calorimètre réactionnel RC1 est la référence pour mesurer les profils thermiques, les conversions chimiques et les transferts de chaleur en conditions de production. Le calorimètre réactionnel RC1mx est un système moderne dont la pièce maîtresse est le thermostat à haute performance. Le RC1mx permet aux ingénieurs chimistes et aux spécialistes de la sécurité d'optimiser les procédés en toute sécurité, tout en déterminant tous les paramètres des procédés critiques et en réduisant les risques de défaillance à grande échelle.
Produits et spécifs.
Produits et spécifs.
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Effacer toutType de calorimétrie
Matériel No.: 304057991
Voir détails Type de calorimétrieFlux thermique
Transfert de chaleur de précisionGénéralement <± 1,5 %
Chaleur spécifique exacte et préciseGénéralement <± 5 à 8 %
Flux thermique de précisionConditions isothermiques : ± 1 % à 2 %; Conditions non isothermiques : ± 3 % à 8 %; Basé sur la comparaison entre qr_hf avec qc resp. ∫qr_hf avec ∫ qc
Matériel No.: 30090576
Voir détails Type de calorimétrieFlux thermique
Dimensions (LxPxH)120 mm x 40 mm x 170 mm
Transfert de chaleur de précisionGénéralement +/- 4 %
Chaleur spécifique exacte et préciseGénéralement +/-12 %
Flux thermique de précisionConditions isothermiques : ± 3 % à 5 %; Conditions non isothermiques : ± 5 % à 10 %; Basé sur la comparaison entre qr_hf avec qc resp. ∫qr_hf avec ∫ qc
Matériel No.: 30050150
Voir détails Calorimetry TypeHeat Flow
Dimensions (WxDxH)120 mm x 40 mm x 170 mm
Precision Heat TransferTypically +/- 3%
Accuracy and Precision Specific HeatTypically +/-10%
Accuracy Heat FlowIsothermal conditions: ± 3 % to 5 %; Non-isothermal conditions: ± 5 % to 10%; Based on comparison of qr_hf with qc resp. ∫qr_hf with ∫ qc
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Documentation
Documentation sur les calorimètres réactionnels
Documentations commerciales
The RC1mx reaction calorimeter is the leading technology for process safety. Accurate and comprehensive calorimetric data provides information needed...
Heat flow calorimetry workstations provide heat release data, reaction enthalpy and heat transfer as well as heat data enabling chemistry and process...
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Applications
Détection anticipée des risques thermiques et conception de procédés chimiques intrinsèquement sûrs
Procédés chimiques durables et robustes pour un transfert rapide vers l'usine pilote et la production
Seule une connaissance précise des coefficients de transfert de chaleur permet d'effectuer une extrapolation d'un tel procédé chimique du laboratoire...
Le mélange consiste à réduire ou à éliminer l'hétérogénéité des phases qui sont soit miscibles soit immiscibles. Pour extrapoler et optimiser le procé...
Logiciel
Comprendre l'impact des variables de procédé, telles que la température, le dosage, le mélange, le transfert de masse et de chaleur, ou des conditions...
Calorimétrie réactionnelle
Qu'est-ce que la calorimétrie réactionnelle ?
Les calorimètres réactionnels mesurent la chaleur dégagée suite à une réaction chimique ou un procédé physique en conditions de production réelles. Ils indiquent les données fondamentales thermochimiques et cinétiques de la réaction.
Les informations calorimétriques sont cruciales pour déterminer une méthode sécurisée de transfert des réactions chimiques du laboratoire vers l'usine. Associée au processus de développement chimique, la calorimétrie réactionnelle fournit les informations requises pour chaque étape individuelle, qui permettront d'évaluer les risques, les possibilités d'extrapolation et les difficultés relatives à un procédé. La calorimétrie réactionnelle permet d'identifier les problèmes relatifs au transfert ou au mélange de chaleur et de masse, afin de déterminer la température, l'agitation et le dosage appropriés sur la chaîne de production. La calorimétrie réactionnelle permet également d'anticiper les comportements inattendus et les autres problèmes d'extrapolation visibles et quantifiables.
Quels sont les éléments indispensables pour obtenir de bonnes données calorimétriques ?
Un thermostat réactif avec contrôle précis de la température, qui s'assure que la réaction suit la progression voulue. Grande capacité de refroidissement avec dégagement de chaleur rapide, pour prévenir les réactions rapides et intenses dégageant beaucoup de chaleur. Système précis de mesure de température, pour contrôler la température avec précision et calculer au plus juste toutes les informations thermiques. Algorithmes de calcul, qui prennent en compte les données mesurées, mais aussi les facteurs physiques comme la capacité thermique, l'accumulation de chaleur et la chaleur de dosage. Fonctions intégrées de gestion des connaissances et de comptes rendus, essentielles pour tracer toutes les informations expérimentales.
Facteurs essentiels pour équilibrer le flux de chaleur total
Pour tirer le meilleur de vos expériences, vous devez prendre en compte toutes les notions relatives aux flux de chaleur.
- Flux de chaleur : flux de chaleur à travers la paroi du réacteur
- Accumulation de chaleur : chaleur accumulée en raison de l'écart de température
- Chaleur de distribution : chaleur générée par l'ajout de matière
- Chaleur d'étalonnage : puissance d'étalonnage
- Chaleur de reflux : chaleur extraite via le condenseur
- Chaleur d'agitation : énergie dégagée par l'agitateur lorsque la viscosité ou la vitesse d'agitation change
- Perte de chaleur : chaleur perdue au niveau du couvercle de réacteur
Qu'est-ce que le flux de chaleur et comment fonctionne-t-il ?
Applicable à l'ensemble des postes de travail de calorimétrie réactionnelle METTLER TOLEDO, le principe de flux de chaleur est la méthode la plus simple et fiable pour déterminer la chaleur dégagée par un procédé physique. Il est applicable dans presque toutes les conditions, il est extrêmement précis et offre une excellente répétabilité. Le principe du flux de chaleur est basé sur la force motrice (différence de température entre la masse réactionnelle et la température de la chemise) convertie en flux de chaleur par le facteur d'étalonnage. Le facteur d'étalonnage est déterminé par un chauffage électrique qui transfère une faible quantité d'énergie dans la masse réactionnelle.
La détermination du flux de chaleur est basée sur l'écart de température de chaque côté de la paroi du réacteur. Elle dépend de la conductivité thermique et de l'épaisseur de la paroi, de la résistance thermique du film de masse réactionnelle et de la résistance thermique du film d'huile. Dans une cuve non isotherme, une partie de l'énergie est stockée dans la paroi du réacteur. Par conséquent, la capacité thermique mesurable du réacteur doit être prise en compte. Un modèle mathématique permet de calculer la distribution de température dans la paroi du réacteur et d'obtenir la température théorique de la chemise.
Pourquoi la précision des données spécifiques de chaleur est-elle importante ?
Lorsqu'un système chauffe ou se refroidit, de l'énergie est absorbée ou libérée par le système. Si l'énergie est stockée ou accumulée, la température monte, puis descend lorsque l'énergie est libérée. Pour rappel, les matières chauffées et refroidies ne sont pas que des produits chimiques. La chaleur totale accumulée dépend de la quantité de matière, de l'écart de température et de la capacité thermique spécifique de la matière. Par conséquent, la capacité thermique de la matière, des inserts et de la paroi du réacteur doit aussi être prise en compte.
Applications de calorimétrie réactionnelle
- Sécurité des procédés chimiques
- Transfert de chaleur et extrapolation
- Transfert de masse et vitesse de réaction (mélange)
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