FR2721836A1

FR2721836A1 - Delivery of light to a photo reactor used in chemical synthesis

Info

Publication number: FR2721836A1
Application number: FR9506961A
Authority: FR
Inventors: Karl Heinz Funken; Klaus Jurgen Riffelmann; Christo Georgieff Stojanoff; Klaus Frohlich
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1994-07-02
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-01-05
Anticipated expiration: 2015-06-13
Also published as: CH689757A5; FR2721836B1; DE4423302C1

Abstract

The appts. to couple the radiated energy of a light source in a photo reactor, for photo chemical synthesis, has a holograph focus unit (HT) which focuses at least a selected part of the light energy wavelength to the interior of the reactor.

Description

DISPOSITIF POUR LE COUPLAGE DE L'ENERGIE RAYONNEE DANS UN
PHOTOREACTEUR.DEVICE FOR COUPLING RADIUS ENERGY INTO A
PHOTOREACTOR.

L'invention concerne un dispositif pour le couplage de l'énergie rayonnée d'une source de lumière pour l'exécution de synthèses photochimiques. The invention relates to a device for coupling the radiated energy of a light source for carrying out photochemical syntheses.

Une réaction photochimique suppose l'absorption d'un rayonnement électromagnétique par un corps participant a la réaction, un sensibilisateur ou un photocatalyseur. Fréquemment seule une partie de la lumière d'une source de rayonnement a large bande, ou émettant de la lumière avec des longueurs d'ondes différentes, peut être utilisée pour la réaction photochimique. Une lumière a courte longueur d'onde peut causer des réactions secondaires non souhaitées ou peut conduire a la destruction des produits-cibles. Une lumière avec des longueurs d'ondes plus grandes n'est pas suffisamment riche en énergie pour l'excitation électronique. A l'intérieur du domaine de longueurs d'ondes approprié pour la réaction photochimique également, certains photons sont absorbés selon un degré plus élevé que d'autres ; des photons qui ne sont pas utilisés pour la réaction photochimique souhaitée peuvent conduire a un échauffement indésirable du mélange réactionnel. A photochemical reaction involves the absorption of electromagnetic radiation by a body participating in the reaction, a sensitizer or a photocatalyst. Frequently only part of the light from a broadband radiation source, or emitting light with different wavelengths, can be used for the photochemical reaction. Short wavelength light can cause unwanted side reactions or can destroy target products. Light with longer wavelengths is not sufficiently rich in energy for electronic excitation. Within the wavelength range suitable also for the photochemical reaction, some photons are absorbed to a higher degree than others; photons which are not used for the desired photochemical reaction can lead to undesirable heating of the reaction mixture.

L'exécution d'une réaction photochimique déterminée dépend par là, dans une mesure importante, du choix d'une source de lumière appropriée et de la manière d'introduire la lumière de longueur d'onde appropriée. En particulier la bonne qualité d'une réaction photochimique, perçue quantitativement par la conversion de réaction et la sélectivité, peut être influencée par la disposition de la source de rayonnement, sa puissance et sa répartition spectrale. Des progrès dans l'exécution technique de synthèses photochimiques sont a observer de ce fait en parallèle au développement de sources de rayonnement appropriées et aux procédés pour supprimer le rayonnement dont on n'a pas besoin. The execution of a determined photochemical reaction therefore depends to a large extent on the choice of an appropriate light source and on the manner of introducing the light of appropriate wavelength. In particular, the good quality of a photochemical reaction, perceived quantitatively by the reaction conversion and the selectivity, can be influenced by the arrangement of the radiation source, its power and its spectral distribution. Progress in the technical execution of photochemical syntheses is therefore to be observed in parallel with the development of suitable radiation sources and methods for suppressing radiation which is not needed.

Aux procédés photochimiques réalisés a echelle industrielle, pour le moment, appartiennent les photohalogénations, les photosulfochlorages, les photosulfooxydations, les photonitrosations, les photoisomérisations, les photohydrodimérisations, les photodésulfonations, les photodésulfonylations et les photooxygénations. Photohalogenations, photosulfochlorination, photosulfooxidation, photonitrosation, photoisomerization, photohydrodimerization, photodeulfonation, photodeulfonylation and photooxygenation belong to the photochemical processes carried out on an industrial scale.

On dispose de diverses sources de lumière pour l'exécution de ces synthèses, telles que par exemple des lampes luminescentes a gaz, des lampes incandescentes, des lampes ou des tubes fluorescents ainsi que des lasers. Various sources of light are available for the execution of these syntheses, such as for example gas luminescent lamps, incandescent lamps, fluorescent lamps or tubes as well as lasers.

Chacune de ces sources lumineuses possède des propriétés caractéristiques relatives au type de spectre émis (continu ou spectre de raies, maximum dans la région tTV,dans le visible ou dans le proche infra-rouge) et a l'intensité lumineuse. Le spectre ne peut être influencé que dans une mesure limitée par des manipulations au niveau de la lampe, comme par exemple l'utilisation de divers milieux lumineux, de dopages ou de modifications de pression. En outre, une partie du spectre peut être absorbée par des verres filtrants ou des filtres liquides (par exemple des solutions de sels déterminés ou de composants organiques). De telles mesures peuvent causer cependant une réduction de la durée de vie des lampes ou une dépense plus élevée en appareillage et ainsi des coûts plus élevés. Egalement, une augmentation de l'intensité lumineuse n'est possible que d'une manière limitée et en règle générale est liée a une consommation de courant plus élevée et a une augmentation du volume de la lampe. Avec les lasers on peut certes disposer d'un rayonnement intense d'une longueur d'onde souhaitée, mais leur installation et leur fonctionnement sont liés a des coûts si élevés que leur mise en oeuvre, pour des motifs économiques, n'est justifiée que dans des cas très particuliers. Each of these light sources has characteristic properties relating to the type of spectrum emitted (continuous or line spectrum, maximum in the tTV region, in the visible or in the near infrared) and in the light intensity. The spectrum can only be influenced to a limited extent by manipulations at the level of the lamp, such as the use of various light media, doping or pressure changes. In addition, part of the spectrum can be absorbed by filter glasses or liquid filters (for example solutions of specific salts or organic components). Such measures may, however, cause a reduction in the service life of the lamps or a higher expenditure on equipment and thus higher costs. Also, an increase in the light intensity is only possible in a limited way and as a rule is linked to a higher current consumption and an increase in the volume of the lamp. With lasers it is certainly possible to have intense radiation of a desired wavelength, but their installation and operation are linked to costs so high that their implementation, for economic reasons, is only justified in very special cases.

Dans les photoréacteurs traditionnels, installes dans l'industrie, les lampes sont pour la plupart intégrées dans le réacteur, pour éviter des pertes de rayonnement dans l'environnement. De ce fait il faut prévoir en règle générale un refroidissement coûteux des lampes, lequel refroidissement ne doit pas influencer de manière défavorable le spectre des lampes. L'encombrement des lampes fait chuter le rendement temps-espace de la réaction, une augmentation d'échelle de l'installation est rendue difficile et n'est souvent réalisable que par des réacteurs montés en parallèle. In traditional photoreactors, installed in industry, most of the lamps are integrated in the reactor, to avoid losses of radiation in the environment. Therefore, it is generally necessary to provide for expensive cooling of the lamps, which cooling must not adversely affect the spectrum of the lamps. The size of the lamps causes the time-space efficiency of the reaction to drop, an increase in scale of the installation is made difficult and is often only possible with reactors mounted in parallel.

A la place de sources de lumière actionnées électriquement on peut aussi utiliser le rayonnement solaire pour la réalisation de synthèses photochimiques. Instead of electrically operated light sources, solar radiation can also be used for photochemical synthesis.

Pour l'exécution des réactions photochimiques, des réacteurs transparents de grandes surfaces et volumineux sont utilisés, réacteurs qui sont exposés au rayonnement solaire. Récemment ont été installés également des concentrateurs a focalisation linéaire, un tube de réaction transparent étant traversé par la ligne focale de ces concentrateurs. Le fait que le spectre complet soit introduit dans le réacteur est aussi un inconvénient dans ces photoréacteurs exploités avec la lumière solaire.For the performance of photochemical reactions, transparent reactors of large surfaces and bulky are used, reactors which are exposed to solar radiation. Recently, linear focusing concentrators have also been installed, a transparent reaction tube being crossed by the focal line of these concentrators. The fact that the full spectrum is introduced into the reactor is also a drawback in these photoreactors operated with sunlight.

Un dispositif dont procède le préambule de la revendication 1 est connu d'après JP 5-96 155 A2 (Abregés de brevets du Japon C-l 096, 12 août 1993, vol. 17/No. A device from which the preamble of claim 1 proceeds is known from JP 5-96 155 A2 (Japanese Patent Abbreviations C-096, August 12, 1993, vol. 17 / No.

436). Dans ce dispositif, la lumière d'une source de lumière est dirigée sur un miroir concave, qui dirige la lumière d'une longueur d'onde déterminée dans une chambre qui est limitée à ses deux extrémités par des plaques transparentes et qui contient un liquide transparent. Il en résulte aussi dans ce cas un encombrement important, en particulier pour la source de lumière et le miroir. 436). In this device, the light from a light source is directed onto a concave mirror, which directs the light of a determined wavelength in a chamber which is limited at its two ends by transparent plates and which contains a liquid transparent. In this case, this also results in considerable bulk, in particular for the light source and the mirror.

L'invention a pour but de fournir un dispositif pour le couplage de l'énergie de rayonnement d'une source lumineuse dans un photoréacteur qui permette de choisir la plage de longueurs d'ondes souhaitée sans utiliser des sources de lumière sélectives particulieres et sans filtrage. The object of the invention is to provide a device for coupling the radiation energy of a light source into a photoreactor which makes it possible to choose the desired wavelength range without using specific selective light sources and without filtering. .

La solution a ce problème est obtenue selon l'invention avec les caractéristiques données dans la revendication 1. The solution to this problem is obtained according to the invention with the characteristics given in claim 1.

Le dispositif conforme a l'invention comprend un dispositif holographique focalisant, qui focalise la lumière incidente avec des distances focales différentes selon les longueurs d'ondes qui y sont contenues. Il est de ce fait possible de positionner le photoréacteur a une distance du dispositif holographique telle que la longueur d'onde souhaitée ou la plage de longueurs d'ondes souhaitée soit concentrée à l'intérieur du photoreacteur, alors que toutes les longueurs d'ondes restantes sont concentrées à l'extérieur du photoréacteur. De cette manière on parvient à concentrer sur le volume de réaction du photoréacteur la fraction de longueur d'onde, appropriée a la photosynthèse, de la lumière incidente a large bande, alors que toutes les autres parties du spectre de la lumière ne fournissent qu'une fraction d'énergie relativement faible dans le photoréacteur. The device according to the invention comprises a focusing holographic device, which focuses the incident light with different focal distances according to the wavelengths contained therein. It is therefore possible to position the photoreactor at a distance from the holographic device such that the desired wavelength or the desired wavelength range is concentrated inside the photoreactor, while all the wavelengths remaining are concentrated outside the photoreactor. In this way it is possible to concentrate on the reaction volume of the photoreactor the fraction of wavelength, suitable for photosynthesis, of the broadband incident light, while all the other parts of the light spectrum provide only a relatively small fraction of energy in the photoreactor.

Le comportement de transmission sélectif pour les ondes des dispositifs holographiques est en rapport avec le fait que les hologrammes correspondants sont produits pendant que deux rayons lumineux cohérents d'une longueur d'onde déterminée sont superposés sur une couche photosensible. Lorsque de cette manière un hologramme focalisant (tel qu'un hologramme de transmission ou qu'un hologramme de réflexion) est produit, l'hologramme ne focalise au foyer correspondant à la production de l'hologramme que la longueur d'onde qui est égale à la longueur d'onde produisant l'hologramme. Les longueurs d'ondes situées dans une plage spectrale autour d'une longueur d'onde centrale, qui par l'enregistrement peut être choisie dans de larges limites, sont également focalisées, toutefois avec d'autres distances focales. The selective transmission behavior for waves of holographic devices is related to the fact that the corresponding holograms are produced while two coherent light rays of a determined wavelength are superimposed on a photosensitive layer. When in this way a focusing hologram (such as a transmission hologram or a reflection hologram) is produced, the hologram focuses only on the focal length corresponding to the production of the hologram, the wavelength which is equal at the wavelength producing the hologram. Wavelengths in a spectral range around a central wavelength, which by recording can be chosen within wide limits, are also focused, however with other focal distances.

Les techniques pour la production d'hologrammes focalisants sont connues et n'ont pas besoin de ce fait d'être décrites en détail.The techniques for producing focusing holograms are known and therefore do not need to be described in detail.

Comme source de lumière entre en ligne de compte chaque source de rayonnement qui emet la plage de longueurs d'ondes nécessitée pour la photoréaction. En particulier la part de rayonnement direct du soleil présente de l'intérêt. Le dispositif holographique peut produire une focalisation ponctuelle ou linéaire. Il se trouve, comme la source de lumière, a l'extérieur du photoréacteur et dirige de manière sélective la plage de longueurs d'ondes idéale pour la réaction dans le reacteur. Le rayonnement dont on n'a pas besoin tombe à côte du reacteur et peut être dirigé le cas échéant vers une autre utilisation. Dans le cas d'utilisation d'hologrammes de transmission, le dispositif holographique se trouve entre la source de lumière et le réacteur. Dans le cas d'utilisation d'hologrammes de réflexion, le reacteur se trouve entre la source de lumière et le dispositif holographique. As a light source comes into play each radiation source which emits the range of wavelengths necessary for photoreaction. In particular, the share of direct sunlight is of interest. The holographic device can produce a point or a linear focus. It is, like the light source, outside the photoreactor and selectively directs the ideal wavelength range for the reaction in the reactor. Radiation that is not needed falls next to the reactor and can be directed if necessary to another use. When using transmission holograms, the holographic device is located between the light source and the reactor. If reflection holograms are used, the reactor is located between the light source and the holographic device.

Par la variation de la taille du dispositif holographique, l'intensité du rayonnement sur le réacteur peut être réglée. Une augmentation d'échelle est par la tout-à-fait possible en conservant la source de lumière et dans certaines circonstances sans augmentation du volume du réacteur. Le dispositif holographique peut comporter un unique hologramme, ou pour des étendues superficielles plus grandes comporter aussi plusieurs hologrammes se trouvant dans un plan commun. Dans le cas de plusieurs hologrammes les distances focales de tous les hologrammes pour la même longueur d'onde sont égales. By varying the size of the holographic device, the intensity of the radiation on the reactor can be adjusted. An increase in scale is entirely possible by conserving the light source and in certain circumstances without increasing the volume of the reactor. The holographic device can comprise a single hologram, or for larger surface areas also include several holograms located in a common plane. In the case of several holograms the focal distances of all the holograms for the same wavelength are equal.

En tant que photoréacteurs entrent en ligne de compte divers types de réacteurs qui doivent être adaptés au trajet des rayons du système et aux importances des comportements cinétiques à la réaction. Les lentilles holographiques a focalisation linéaire offrent la possibilité d'utiliser des réacteurs tubulaires à écoulement , qui sont disposés parallèlement au dispositif holographique à des distances variables dans la plage de longueurs d'ondes souhaitée. De cette manière plusieurs réactions photochimiques, sensibles à des longueurs d'ondes différentes, peuvent être exécutees simultanément avec un seul arrangement optique. As photoreactors, various types of reactors are taken into account which must be adapted to the path of the rays of the system and to the importance of the kinetic behaviors to the reaction. Linear focusing holographic lenses offer the possibility of using tubular flow reactors, which are arranged parallel to the holographic device at varying distances within the desired wavelength range. In this way several photochemical reactions, sensitive to different wavelengths, can be carried out simultaneously with a single optical arrangement.

De nombreuses réactions photochimiques nécessitent de la lumière UV et de la lumière visible, a courte longueur d'onde. Si le soleil est utilisé comme source de lumière, la part importante de rayonnement à grandes longueurs d'ondes non utilisée pour la reaction peut être recueillie par un tube absorbant et servir par exemple a la génération. de chaleur du processus. Le niveau de température que l'on peut atteindre est situé dans le système nettement au-dessus du niveau de température qui s'établit par le refroidissement des lampes dans la technique traditionnelle. On tient à sa disposition l'utilisation d'une unité holographique réfléchissante en combinaison avec un absorbeur à plaques ou l'utilisation d'une telle unité avec un dispositif holographique, assurant une concentration, monte à la suite en combinaison avec un absorbeur tubulaire. La largeur de la fenêtre des longueurs d'ondes réfléchies ou transmises peut être modifiée dans de larges limites. Many photochemical reactions require short-wavelength UV and visible light. If the sun is used as a light source, the large part of long-wavelength radiation not used for the reaction can be collected by an absorbent tube and used, for example, for generation. heat from the process. The level of temperature which can be reached is located in the system clearly above the temperature level which is established by the cooling of the lamps in the traditional technique. We have at its disposal the use of a reflective holographic unit in combination with a plate absorber or the use of such a unit with a holographic device, ensuring concentration, subsequently mounted in combination with a tubular absorber. The width of the window of the reflected or transmitted wavelengths can be modified within wide limits.

Dans un réacteur transparent suivant la direction d'incidence de la lumière, les substances participant à la réaction peuvent être guidées suivant une direction de courant parallèle ou à contre-courant. La plage de longueurs d'ondes souhaitée, couplée dans le réacteur, peut se commander aussi bien par les propriétés du dispositif holographique, que par le rapport diamètre/longueur du réacteur. In a transparent reactor in the direction of incidence of light, the substances participating in the reaction can be guided in a direction of parallel or counter-current current. The desired wavelength range, coupled in the reactor, can be controlled as well by the properties of the holographic device, as by the diameter / length ratio of the reactor.

Un réacteur place perpendiculairement a l'axe optique peut être construit a l'aide de chicanes correspondantes comme réacteur à couche descendante. Ceci permet de réaliser de courts temps de séjour du mélange réactionnel dans la zone de rayonnement, temps courts qui sont souvent nécessaires pour éviter des réactions consécutives des produits de réaction. L'excitation des molécules par l'absorption d'un photon se produit par contre très rapidement. A reactor placed perpendicular to the optical axis can be constructed using corresponding baffles as a falling layer reactor. This makes it possible to achieve short residence times of the reaction mixture in the radiation zone, short times which are often necessary to avoid consecutive reactions of the reaction products. On the other hand, the excitation of molecules by the absorption of a photon occurs very quickly.

Si les corps participant à la réaction, les sensibilisateurs ou les photocatalyseurs n'absorbent pas complètement la lumière rayonnée, un dépôt de couche réfléchissante sur les parois du réacteur peut minimiser les pertes de lumière. If the bodies participating in the reaction, the sensitizers or the photocatalysts do not completely absorb the radiated light, a deposit of a reflective layer on the walls of the reactor can minimize the loss of light.

Par la mise en place d'un autre système holographique sur la fenêtre d'entrée du rayonnement du photoréacteur le parcours des rayons dans le réacteur peut être influencé. De cette manière la distribution du flux rayonné peut, par exemple, être homogénéisée. By installing another holographic system on the photoreactor's radiation entry window, the path of the rays in the reactor can be influenced. In this way the distribution of the radiated flux can, for example, be homogenized.

Des exemples de réalisation de l'invention vont être décrits plus en détail ci-après avec référence aux dessins. Exemplary embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the drawings.

Ces dessins montrent
Fig.l l'effet directionnel sur la lumière d'un hologramme de transmission focalisant pour diverses longueurs d'ondes,
Fig.2 l'effet directionnel sur la lumière d'un hologramme de réflexion focalisant pour différentes longueurs d'ondes,
Fig.3 une forme d'exécution avec trois photoréacteurs tubulaires,
Fig.4 une forme d'exécution, dans laquelle par l'utilisation d'un hologramme de réflexion le rayonnement de grande longueur d'onde traversant l'hologramme est amené à un absorbeur,
Fig.5 une forme d'exécution semblable à celle de
Fig.3, dans laquelle la part de rayonnement traversant l'hologramme de réflexion est concentrée par un hologramme de transmission sur un photoréacteur,
Fig.6 une forme d'exécution avec un réacteur dont l'axe s'étend dans la direction de l'axe optique du dispositif holographique, le produit étant guidé suivant un courant dans le même sens que la lumière incidente dans le réacteur,
Fig.7 une forme d'exécution correspondant à la figure 6, dans laquelle le produit est guidé à contre-courant de la lumière incidente,
Fig.8 une forme d'exécution avec un réacteur en forme de caisse,et
Fig.9 une forme d'exécution avec un dispositif optique guidant la lumière en amont de la fenêtre d'incidence de rayonnement d'un réacteur, dont l'axe s'étend le long de l'axe optique du dispositif holographique.These drawings show
Fig. L the directional effect on light of a hologram of transmission focusing for various wavelengths,
Fig. 2 the directional effect on light of a hologram of reflection focusing for different wavelengths,
Fig.3 an embodiment with three tubular photoreactors,
Fig. 4 an embodiment, in which by the use of a reflection hologram the long wavelength radiation passing through the hologram is brought to an absorber,
Fig. 5 an embodiment similar to that of
Fig. 3, in which the portion of radiation passing through the reflection hologram is concentrated by a transmission hologram on a photoreactor,
Fig.6 an embodiment with a reactor whose axis extends in the direction of the optical axis of the holographic device, the product being guided in a current in the same direction as the light incident in the reactor,
Fig.7 an embodiment corresponding to Figure 6, in which the product is guided against the current of incident light,
Fig. 8 an embodiment with a box-shaped reactor, and
Fig.9 an embodiment with an optical device guiding the light upstream of the radiation incidence window of a reactor, the axis of which extends along the optical axis of the holographic device.

Sur la figure 1, un dispositif holographique HT est représenté, lequel est agence en tant qu'hologramme de transmission. Le dispositif holographique HT consiste en un disque ou une feuille transparente qui, d'un côté, est muni d'une couche holographique. Cette couche holographique a été éclairee lors de la production de l'hologramme par deux faisceaux cohérents, à l'occasion de quoi un dessin de modulation est engendré, lequel a été durci. I1 est également possible de produire l'hologra=e par des copies établies à partir d'un hologramme-maître, par exemple par un procédé d'impression ou par une copie optique. In Figure 1, a HT holographic device is shown, which is arranged as a transmission hologram. The HT holographic device consists of a transparent disc or sheet which, on one side, is provided with a holographic layer. This holographic layer was illuminated during the production of the hologram by two coherent beams, on the occasion of which a modulation pattern is generated, which has been hardened. It is also possible to produce the hologra = e by copies established from a master hologram, for example by a printing process or by an optical copy.

Le dispositif holographique ET est exposé selon la direction d'incidence à la lumière L, qui est produite soit par une source de lumière naturelle (soleil), soit par une source de lumière artificielle (lampe). Cette lumière polychromatique, qui se compose de parts de longueurs d'ondes multiples, est focalisée du côté sortie opposé au côté entrée. La lumière de longueur d'onde B1 est focalisée avec une distance focale fl et la lumière d'une longueur d'onde B2 est focalisée avec une distance focale f2. Si X1 est plus grand que X2, la distance focale f2 est plus grande que la distance focale fl. La différence des deux distances focales est relativement grande, ce qui est exploité selon l'invention pour entreprendre le traitement du milieu réactionnel de préférence avec une longueur d'onde tout-à-fait appropriée. La lumière incidente peut être concentrée au foyer respectif selon un facteur de 1 à 104. The ET holographic device is exposed in the direction of incidence to light L, which is produced either by a natural light source (sun) or by an artificial light source (lamp). This polychromatic light, which is composed of parts of multiple wavelengths, is focused on the exit side opposite to the entry side. The light of wavelength B1 is focused with a focal distance f1 and the light of a wavelength B2 is focused with a focal distance f2. If X1 is larger than X2, the focal distance f2 is greater than the focal distance fl. The difference of the two focal distances is relatively large, which is exploited according to the invention to undertake the treatment of the reaction medium preferably with a completely appropriate wavelength. The incident light can be concentrated at the respective focus by a factor of 1 to 104.

La figure 2 montre une disposition semblable à la figure 1, dans laquelle le dispositif holographique HR est un hologramme de réflexion. La lumière d'une longueur d'onde B1 est focalisée avec la distance focale fl et la lumière de longueur d'onde k2 est focalisée avec la distance focale f2, les deux foyers se trouvant du même côté du dispositif holographique HR que celui où se produit l'incidence de la lumière. Si la longueur d'onde B1 est supérieure à la longueur d'ondes B2 la distance focale fl est plus petite que la distance focale f2. Figure 2 shows an arrangement similar to Figure 1, in which the HR holographic device is a reflection hologram. The light of wavelength B1 is focused with the focal distance fl and the light of wavelength k2 is focused with the focal distance f2, the two focal points being on the same side of the holographic device HR as that where produces the incidence of light. If the wavelength B1 is greater than the wavelength B2 the focal length f1 is smaller than the focal length f2.

L'hologramme de réflexion transmet une partie de la lumière sous forme de lumière de transmission LT. Les longueurs d'ondes de la lumière de transmission LT sont, pour une part prépondérante, supérieures aux plus grandes longueurs d'ondes ou inférieures aux plus courtes longueurs d'ondes qui sont réfléchies par l'hologramme de réflexion.The reflection hologram transmits part of the light in the form of LT transmission light. The wavelengths of the transmission light LT are predominantly greater than the longest wavelengths or less than the shortest wavelengths which are reflected by the reflection hologram.

La figure 3 montre un exemple dans lequel la lumière incidente est focalisée le long de l'axe optique
OA par un dispositif holographique HT, qui est un hologramme de transmission, des distances focales différentes étant obtenues pour les longueurs d'ondes X1, B2 et k3. Un réacteur R1, R2, R3 est placé parallèlement au dispositif holographique HT à une distance égale à la distance focale respective. Ces réacteurs sont constitués par des tubes en matière transparente à la lumière, par exemple en verre. Le dispositif holographique ET est à focalisation linéaire dans le cas present, à la manière d'une lentille cylindrique. La part de lumière de longueur d'onde X1 est focalisée dans le réacteur tubulaire R1, la part de lumière de longueur d'onde B2 est focalisée dans le réacteur tubulaire R2 et la part de lumière de longueur d'onde k3 est focalisée dans le réacteur tubulaire R3.Figure 3 shows an example in which the incident light is focused along the optical axis
OA by a HT holographic device, which is a transmission hologram, different focal distances being obtained for the wavelengths X1, B2 and k3. A reactor R1, R2, R3 is placed parallel to the holographic device HT at a distance equal to the respective focal length. These reactors consist of tubes made of transparent material, for example glass. The ET holographic device is linearly focused in this case, like a cylindrical lens. The portion of light of wavelength X1 is focused in the tubular reactor R1, the portion of light of wavelength B2 is focused in the tubular reactor R2 and the portion of light of wavelength k3 is focused in the tubular reactor R3.

Sur la figure 4 est représenté un dispositif holographique HR à focalisation linéaire en tant qu' hologramme de réflexion. Un réacteur tubulaire R est disposé du côté de l'incidence de la lumière de manière telle que le rayonnement réfléchi par le dispositif holographique HR soit focalisé à l'intérieur du réacteur
R. La lumière de transmission LT, qui traverse le dispositif holographique HR, tombe sur un absorbeur AB placé derrière le dispositif holographique, lequel absorbeur est traverse par un fluide absorbant la chaleur. De cette manière, le rayonnement thermique, par exemple, qui est contenu dans la lumière LT, est extrait et dissipé.FIG. 4 shows a holographic HR device with linear focusing as a reflection hologram. A tubular reactor R is arranged on the side of the incidence of light so that the radiation reflected by the holographic device HR is focused inside the reactor
A. The transmission light LT, which passes through the holographic device HR, falls on an absorber AB placed behind the holographic device, which absorber is traversed by a heat-absorbing fluid. In this way, thermal radiation, for example, which is contained in the LT light, is extracted and dissipated.

L'exemple de réalisation de la figure 5 correspond d'une manière générale à celui de la figure 4, c'est- -dire que le dispositif holographique HR est un hologramme de réflexion, cependant la lumière de transmission LT est focalisée sur un photoréacteur R2, qui est ici agencé sous forme d'un tube s'étendant parallèlement au dispositif holographique. Un dispositif
HD de guidage de la lumière est placé entre le dispositif holographique HR et le photoréacteur R2, et il s'agit pour ce dispositif d'un hologramme a focalisation linéaire, qui concentre le rayonnement de transmission sur le photoréacteur R2.The embodiment of FIG. 5 corresponds in general to that of FIG. 4, that is to say that the holographic device HR is a reflection hologram, however the transmission light LT is focused on a photoreactor. R2, which is here arranged in the form of a tube extending parallel to the holographic device. A device
HD light guide is placed between the holographic device HR and the photoreactor R2, and it is for this device a hologram with linear focusing, which concentrates the transmission radiation on the photoreactor R2.

Selon la figure 6, un dispositif holographique HT est prévu en tant qu'hologramme de transmission. Un réacteur tubulaire R est placé derrière le dispositif holographique HT, reacteur dont l'axe s'étend dans la direction de l'axe optique OA du dispositif holographique. Le réacteur R comporte sur son côté frontal tourné vers le dispositif holographique une fenêtre d'entrée du rayonnement F et, pour la partie restante, est opaque à la lumière et est revêtu d'une couche réfléchissante sur sa paroi interne. Le réacteur R est traversé, depuis son entrée de courant E jusqu'à sa sortie de courant A, par le produit à traiter, dans le même sens que celui de la lumière incidente. La longueur d'onde Xs utilisée pour la photosynthèse est focalisée par le dispositif holographique HT sensiblement sur la fenêtre d'entrée F du réacteur R, tandis que la longueur d'onde X1 plus grande et la longueur d'onde X2 plus courte sont focalisées avec des distances focales plus courte ou plus longue. According to Figure 6, a HT holographic device is provided as a transmission hologram. A tubular reactor R is placed behind the holographic device HT, a reactor whose axis extends in the direction of the optical axis OA of the holographic device. The reactor R has on its front side facing the holographic device a window for entry of the radiation F and, for the remaining part, is opaque to light and is coated with a reflective layer on its internal wall. The reactor R is traversed, from its current input E to its current output A, by the product to be treated, in the same direction as that of the incident light. The wavelength Xs used for photosynthesis is focused by the holographic device HT substantially on the input window F of the reactor R, while the longer wavelength X1 and the shorter wavelength X2 are focused with shorter or longer focal lengths.

L'exemple de réalisation de la figure 7 correspond à celui de la figure 6, à l'exception du fait que l'entrée E et la sortie A sont échangées sur le réacteur R de sorte que le réacteur R est traversé à contre-courant de la lumière incidente. The embodiment of FIG. 7 corresponds to that of FIG. 6, with the exception of the fact that the inlet E and the outlet A are exchanged on the reactor R so that the reactor R is crossed against the current. incident light.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 8, le réacteur R comporte un boîtier en forme de caisse qui présente une fenêtre d'entrée de la lumière F du côté tourné vers le dispositif holographique HT et est muni à l'intérieur de chicanes. Le réacteur de la figure 8 est construit en tant que réacteur à couche descendante. In the exemplary embodiment of FIG. 8, the reactor R comprises a box-shaped casing which has a light entry window F on the side facing the holographic device HT and is provided inside with baffles. The reactor of Figure 8 is constructed as a falling layer reactor.

L'exemple de réalisation de la figure 9 correspond à celui de la figure 6, de la figure 7 ou de la figure 8, un dispositif de guidage de la lumière D étant placé sur le trajet des rayons en amont de la fenêtre d'entrée de lumière du réacteur R, dispositif qui transforme le faisceau de réaction convergent incident en une lumière parallèle. Concernant le dispositif de guidage de lumière D, il s'agit également, de préférence, d'un hologramme. The embodiment of FIG. 9 corresponds to that of FIG. 6, of FIG. 7 or of FIG. 8, a device for guiding the light D being placed on the path of the rays upstream of the entry window. of light from reactor R, a device which transforms the incident convergent reaction beam into parallel light. Regarding the light guide device D, it is also preferably a hologram.

Claims

1. Device for coupling the radiation energy of a light source into a photoreactor (R) for the execution of photochemical syntheses, characterized in that it comprises a focusing holographic device (HT; ER), which focuses at least a selective portion of wavelengths of radiation energy inside the reactor.

2. Device according to claim 1, characterized in that the holographic device (ET; HR) has different focal distances for the different wavelengths and that a photoreactor (R1,

R2, R3) is placed at the focal point or on the focal line of at least one of the wavelengths.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by the holographic device (HT) comprises at least one transmission hologram.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the holographic device (HR) comprises at least one reflection hologram.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holographic device is arranged to ensure linear focusing.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holographic device is arranged to ensure point focusing.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light source and the holographic device are placed outside the photoreactor.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the light source consists of a transmitter actuated by an electric current.

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the part of direct radiation from the sun is used as a light source.

10. Device according to one of claims 3 to 9, characterized in that, near a holographic reflection device (HR), an absorber is placed on the side opposite the incidence of light to transform the radiation (LT) passing through the holographic device in process heat.

11. Device according to one of claims 1, 2, and 4 to 9, characterized in that behind the holographic reflection device (HR) is placed a holographic focusing transmission device (HD), which focuses the radiation (LT ) passing through the holographic device (HR) on another photoreactor (R2).

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor (R) is arranged in tubular form and is oriented with its axis along the optical axis (OA) of the holographic device (HT).

13. Device according to claim 12, characterized in that the reactor (R) is crossed by the reaction mixture in the same direction as the incident light.

14. Device according to claim 12, characterized in that the reactor (R) is crossed by the reaction mixture against the current of the incident light.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the photoreactor (R) is oriented parallel to the optical axis (OA).

16. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the reactor (R) is produced in cylindrical or cubic form and is oriented perpendicular to the optical axis (OA) of the holographic device and in that the reaction mixture is guided in the photoreactor so as to cross the direction of the radiation.

17. Device according to claim 16, characterized in that the photoreactor (R) is produced using baffles as a falling layer reactor.

18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the internal wall of the photoreactor (R) is covered with a reflective layer to avoid dark areas.

19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the radiation entry window (F) of the photoreactor (R), or in front of this window, is placed a light guiding element (D) which influences the path of radiation in the reactor.

20. Device according to claim 19, characterized in that the light guiding element (D) is a lens.

21. Device according to claim 19, characterized in that the light guiding element (D) is another holographic device.