Amplification de la pyrolyse par projection de flamme et transfert vers le réacteur à pulsations

Dans le réacteur de pyrolyse par projection de flamme, une solution combustible, le précurseur, est pulvérisée et enflammée à l'aide d'une flamme de support. Il se forme des particules qui sont recueillies par un filtre situé au-dessus de la flamme. Les paramètres typiques du procédé de pyrolyse par pulvérisation à la flamme sont le rapport oxygène/carburant, la pression de dispersion, le temps de séjour et le débit.

Habituellement, la pyrolyse de nouveaux matériaux par pulvérisation à la flamme est appliquée dans un environnement universitaire, il n'y a donc guère de possibilité d'augmenter le débit, malgré des potentiels de développement intéressants.

Un mélange de gaz est enflammé dans la chambre de combustion. La surpression qui en résulte se décharge dans la direction du tube de résonance. L'inertie du flux gazeux sortant provoque l'apparition d'une pression négative temporaire dans la chambre de combustion, par laquelle le nouveau combustible est aspiré, qui s'enflamme et relance le cycle. Selon les paramètres et la conception de la centrale, cette combustion cyclique est à l'origine de la fréquence sous-jacente de la centrale, qui se situe entre 1 et 500 Hz. La matière première est introduite au début du tube de résonance. Après le traitement, le flux d'air est refroidi par l'alimentation d'un gaz de refroidissement avant que les particules ne soient séparées par un cyclone ou un filtre d'échappement. [1]

Un avantage du flux de gaz pulsé est le profil d'écoulement homogène, qui entraîne une distribution très étroite des conditions dans lesquelles le matériau est traité. Le temps de séjour réduit et le contrôle précis de la température de traitement permettent d'obtenir des propriétés de produit homogènes.

Le défi consiste à transférer les procédés développés dans la pyrolyse par projection de flamme à l'échelle de production du réacteur à pulsation. Nous avons réussi à faire cela pour le compte d'un client en utilisant l'exemple d'un oxyde de zirconium.

La matière première était constituée d'une solution de zirconium(IV). Le procédé a d'abord été réalisé au niveau du laboratoire avec la pyrolyse par pulvérisation de flamme. Une fois les propriétés requises du produit obtenues, nous avons transféré le processus au réacteur à pulsation, ce qui nous a permis d'atteindre l'échelle de production.

La proportion de matière dans la solution destinée a pu être augmentée, on a même pu la multiplier par 13, de sorte qu'au final, on a obtenu un débit 20 fois supérieur à celui de la pyrolyse par pulvérisation à la flamme. Les propriétés du produit dans notre centrale pilote étaient du même ordre que celles du matériau de référence du PSF, avec un SSA légèrement supérieur et une teneur en carbone résiduel légèrement inférieure. Les structures cristallines étaient également comparables, avec une taille de particule légèrement plus petite et une morphologie très similaire sur les images MEB et MET.

En plus des avantages déjà connus dans la production de poudres nanométriques aux propriétés très spécifiques qui ne peuvent être obtenues que par le réacteur à pulsation, cette recherche montre que le transfert des procédés de pyrolyse par pulvérisation à la flamme du laboratoire à l'échelle de production offre une nouvelle possibilité d'utilisation du réacteur à pulsation. Pour les projets de développement de matériaux de haute qualité/innovants, cela ouvre une perspective d'échantillonnage ou d'introduction économique. Pour les réacteurs à pulsations plus importants, une augmentation supplémentaire du débit est possible.

N'hésitez pas à nous appeler ou à nous envoyer un message électronique pour discuter d'autres matériaux prometteurs ou pour nous faire part de vos projets!