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Concept
Réacteur à membrane
Résumé
vignette| Croquis d'un réacteur à membrane
Un réacteur à membrane ou réacteur membranaire est un dispositif physique qui combine un processus de conversion chimique avec un processus de séparation membranaire pour ajouter des réactifs ou éliminer des produits de la réaction.
Les réacteurs chimiques utilisant des membranes sont généralement appelés réacteurs à membrane. La membrane peut être utilisée pour différentes tâches :
Séparation
Extraction sélective des produits de réaction
Rétention du catalyseur
Distribution/dosage d'un réactif
Support de catalyseur (souvent associé à une distribution de réactifs)
Les réacteurs à membrane sont un exemple de combinaison de deux opérations unitaires en une seule étape, par exemple la filtration membranaire avec la réaction chimique. L'intégration de la section réactionnelle avec extraction sélective d'un réactif permet une amélioration des conversions par rapport à la valeur d'équilibre. Cette caractéristique rend les réacteurs à membrane adaptés pour effectuer des réactions endothermiques à équilibre limité.
Les membranes sélectives à l'intérieur du réacteur présentent plusieurs avantages : la section du réacteur remplace plusieurs processus préalables. De plus, retirer un produit permet de dépasser les limites thermodynamiques. De cette façon, il est possible d'atteindre des conversions plus élevées des réactifs ou d'obtenir la même conversion avec une température plus basse.
Les réactions réversibles sont généralement limitées par la thermodynamique : lorsque les réactions directes et inverses, dont la vitesse dépend des concentrations de réactifs et de produits, sont équilibrées, un état d'équilibre chimique est atteint. Si la température et la pression sont fixes, cet état d'équilibre est une contrainte pour le rapport des concentrations de produits par rapport aux réactifs, obstruant la possibilité d'atteindre des conversions plus élevées.
Cette limite peut être dépassée en éliminant un produit de la réaction : de cette façon, le système ne peut pas atteindre l'équilibre et la réaction se poursuit, atteignant des conversions plus élevées (ou la même conversion à plus basse température).
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