FR2847489A1 - Integrated reactor with two separated channel structures carrying two fluids, one taking part in a reaction generating heat and with heat transfer between the two at the same time, notably for fuel systems - Google Patents

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Abstract

Integrated reactor (10) has two separated channel structures for guiding two streams of fluid. In at least one stream within a reaction area (16), a reaction produces a variation in temperature and at the same time heat transfer between the streams. At least one of the two streams is received in a dosed manner, and the other fluid is distributed throughout the reaction area. An integrated reactor (10) has two separated channel structures for guiding two streams of fluid. In at least one stream within a reaction area (16), a reaction produces a variation in temperature and at the same time heat transfer between the streams. At least one of the two streams is received in a dosed manner, and the other fluid is distributed throughout the reaction area. The dosing operation is carried out by a structure comprising a metal or plastic perforated film, or by a porous ceramic structure. Independent claims are also included for: (1) a method for conducting in a precise manner a reaction in the integrated reactor; (2) application of the integrated reactor for the efficient evaporation and superheating in fuel cell systems; and (3) application of the integrated reactor for selective oxidation of carbon monoxide in fuel cell systems.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un réacteur intégréField of the Invention The present invention relates to an integrated reactor

ayant au moins deux structures de canal séparées dans l'espace pour guider au moins deux veines de fluide, avec dans au moins une veine de fluide à s l'intérieur d'une plage de réaction une réaction qui produit une variation de température et en même temps un transfert de chaleur entre les veines  having at least two spatially separated channel structures for guiding at least two fluid streams, with in at least one fluid stream within a reaction range a reaction which produces a change in temperature and in same time a heat transfer between the veins

de fluide.of fluid.

L'invention concerne également un procédé pour conduire de manière précise une réaction dans un réacteur intégré ayant au moins 1o deux structures de canal séparées l'une de l'autre dans l'espace pour conduire au moins deux veines de fluide, dans au moins une veine de fluide à l'intérieur d'une plage de réaction, une réaction modifiant la température  The invention also relates to a method for precisely conducting a reaction in an integrated reactor having at least 1o two channel structures separated from each other in space to conduct at least two fluid veins, in at least a flow of fluid within a reaction range, a temperature-changing reaction

et en même temps un transfert de chaleur entre les vannes de fluide.  and at the same time heat transfer between the fluid valves.

Etat de la technique Dans de nombreuses applications techniques on rencontre des étapes de procédé consistant à échanger de la chaleur entre deux fluides. Cet échange ou flux de chaleur peut servir à refroidir le fluide le plus chaud et chauffer le fluide le plus froid (opération de base de l'échange de chaleur). Si dans l'un des fluides il y a des réactions, le problème peut consister à influencer la température de la réaction et l'évolution de la température dans le réacteur par l'intégration de fonctions d'échange de chaleur dans le même appareil. C'est ainsi que par exemple le document US-A-5 283 050 décrit un réacteur intégré qui est en mesure de mélanger ou de faire réagir deux ou plusieurs fluides. Le réacteur est formé d'un  STATE OF THE ART In many technical applications, there are process steps consisting in exchanging heat between two fluids. This heat exchange or flow can be used to cool the hottest fluid and heat the coldest fluid (basic operation of heat exchange). If in one of the fluids there are reactions, the problem can consist in influencing the reaction temperature and the evolution of the temperature in the reactor by the integration of heat exchange functions in the same device. Thus, for example, document US-A-5,283,050 describes an integrated reactor which is able to mix or react two or more fluids. The reactor consists of a

élément poreux avec un boîtier ayant au moins deux entrées et une sortie.  porous element with a housing having at least two inputs and one output.

Dans les grandes installations industrielles on utilise de tels procédés dans différents processus, par exemple pour le refroidissement intermédiaire de réacteurs à réaction exothermique. La fonction d'échange de chaleur dans des réacteurs tubulaires (à lit solide) classiques est tou30 tefois en général séparée dans l'espace des réacteurs eux-mêmes: les échangeurs de chaleur exothermiques ou dans les zones d'échange de chaleur intégrées dans les réacteurs, on utilise des refroidissements intermédiaires et les réactions endothermiques à température élevée sont exécutées dans des réacteurs tubulaires intégrés aux chambres de com35 bustion. L'échange de chaleur qui n'est pas optimum, par exemple dans le cas d'une combustion par flamme externe, conduit à un encombrement volumique important pour des étapes de procédé et des flux d'énergie importants que les gaz d'échappement d'une chambre de combustion décrite doivent évacuer. Dans le cas d'une conversion endothermique catalytique d'hydrocarbure avec de la vapeur d'eau pour donner un gaz de synthèse, par exemple dans les réacteurs de réformage classiques, seulement environ la moitié de l'énergie fournie de la veine de gaz combustible est utilisée pour augmenter l'enthalpie de la réaction. L'autre moitié s'échappe de la  In large industrial plants such processes are used in different processes, for example for the intermediate cooling of reactors with exothermic reaction. The heat exchange function in conventional tubular (solid bed) reactors is however generally separated in the space of the reactors themselves: the exothermic heat exchangers or in the heat exchange zones integrated in the reactors, intermediate cooling is used and the endothermic reactions at high temperature are carried out in tubular reactors integrated into the combustion chambers. The heat exchange which is not optimum, for example in the case of combustion by an external flame, leads to a large volume requirement for process steps and large energy flows than the exhaust gases d 'a combustion chamber described must evacuate. In the case of a catalytic endothermic conversion of hydrocarbon with steam to give a synthesis gas, for example in conventional reforming reactors, only about half of the energy supplied from the fuel gas stream is used to increase the enthalpy of the reaction. The other half escapes from the

chambre de combustion sous la forme d'un gaz d'échappement chaud.  combustion chamber in the form of a hot exhaust gas.

Dans des grandes installations industrielles, cette énergie sous la forme  In large industrial plants, this energy in the form

de flux de chaleur de déperdition peut fréquemment encore se récupérer.  loss heat flux can frequently still recover.

Au cours des dernières années il est devenu de plus en plus  In recent years it has become more and more

intéressant d'améliorer le rendement énergétique de procédés de raffinage.  interesting to improve the energy efficiency of refining processes.

Cet intérêt s'est traduit par le développement de différents procédés dans lesquels l'injection d'énergie pour l'exécution de réaction endothermique  This interest has resulted in the development of various processes in which the injection of energy for the execution of an endothermic reaction

pouvait être améliorée par des réformeurs avec échangeur de chaleur.  could be improved by reformers with heat exchanger.

Cette construction est fréquemment analogue à celle d'échangeurs de  This construction is frequently analogous to that of heat exchangers.

chaleur à faisceaux de tubes.tube bundle heat.

En parallèle à l'amélioration du rendement énergétique de procédés continus à débit très élevé, on a également rencontré des domaines d'application caractérisés par des quantités de produits relativement faibles et des conditions très strictes de compacité et de rendement éner20 gétique. Comme exemple il y a la conversion des réserves de gaz naturel non encore utilisées pour obtenir des produits de grande valeur dans des installations locales compactes et transportables. Une motivation économique soutient cette application, car avec 95 % des gaz produits, on ne peut transporter suffisamment de gaz comme si le transport d'un gaz li25 quéfié était financièrement intéressant. De plus, on connaît des dispositifs compacts utilisables pour des applications décentralisées ou mobiles. Les application potentielles sont par exemple celles d'étapes de réaction dans des systèmes d'alimentation en énergie décentralisés utilisant des piles à combustible dans le domaine mobile avec des appareils compacts pour  In addition to improving the energy efficiency of continuous processes at very high throughput, we have also encountered areas of application characterized by relatively small quantities of products and very strict conditions of compactness and energy efficiency. As an example there is the conversion of natural gas reserves not yet used to obtain high value products in compact and transportable local installations. An economic motivation supports this application, because with 95% of the gases produced, one cannot transport enough gas as if the transport of a liquefied gas25 were financially attractive. In addition, compact devices are known which can be used for decentralized or mobile applications. Potential applications are, for example, those of reaction steps in decentralized energy supply systems using fuel cells in the mobile field with compact devices for

générer de manière auxiliaire du courant dans les véhicules automobiles.  auxiliary power generation in motor vehicles.

Le couplage efficace des fonctions d'échange de chaleur dans des dispositifs généraux se réalise dans des grandes installations industrielles pour de nombreuses applications de l'état de la technique, par exemple par des échangeurs de chaleur à plaques. Les réalisations connues jusqu'à présent peuvent toutefois répondre aux exigences d'une  The efficient coupling of the heat exchange functions in general devices is carried out in large industrial installations for numerous applications of the state of the art, for example by plate heat exchangers. The achievements known so far can however meet the requirements of a

fabrication en grande série pour de nombreux procédés industriels, réalisables à petite échelle ou n'être envisageables que sous une forme modifiée.  mass production for many industrial processes, achievable on a small scale or only possible in a modified form.

L'intégration efficace du point de vue énergétique de fonctions d'échange de chaleur et de réaction est un domaine de recherche en cours et n'est pas encore réalisable pour des applications dans le domaine < 500 kW, indépendamment de la question du cot pour de nombreux systèmes de réaction. Cela est notamment vrai si les réactions se déroulent de manière catalytique, hétérogène, et ont une forte dépendance de la température. Un domaine de recherche actuel est par exemple celui du couplage efficace du point de vue énergétique de plusieurs réactions continues, exécutées de manière séparée dans l'espace dans un dispositif. A l'aide des formes d'appareils connus jusqu'à présent, pour différents systèmes de réaction intéressants du point de vue industriel, on ne connaît pas de réalisation convainquante permettant une intégration thermique  The energy efficient integration of heat exchange and reaction functions is a field of research in progress and is not yet feasible for applications in the field <500 kW, independently of the question of the cost for many reaction systems. This is particularly true if the reactions take place in a catalytic, heterogeneous manner, and are highly dependent on temperature. A current area of research is, for example, that of the energy efficient coupling of several continuous reactions, executed separately in space in a device. With the aid of the forms of apparatus known hitherto, for various reaction systems which are advantageous from an industrial point of view, no convincing embodiment is known which allows thermal integration.

efficace et le fonctionnement dans un dispositif.  efficient and functioning in one device.

La difficulté du couplage des réactions dans un dispositif pour une conduite séparée dans l'espace de veine de fluide dégageant de la chaleur et recevant de la chaleur, comme dans un réacteur tubulaire, provient du fait que la dépendance à la température des réactions conduites séparément dans l'espace, dépend aussi de la cinétique de chaque système de réaction ainsi que du point de fonctionnement du réacteur (les  The difficulty of coupling the reactions in a device for a separate pipe in the space of stream of heat-generating and receiving heat fluid, as in a tubular reactor, stems from the fact that the temperature dependence of the reactions conducted separately in space, also depends on the kinetics of each reaction system as well as the operating point of the reactor (the

concentrations des éduits ainsi que les flux des éduits). Comme les grandeurs d'état dépendant fortement de l'emplacement, la conduite en température dans des réacteurs intégrés est un problème très important.  concentrations of educts as well as flows of educts). As the state variables strongly depend on the location, the temperature control in integrated reactors is a very important problem.

Il est avantageux de conduire des fluides en principe comme dans un réacteur tubulaire à écoulement, les plages de réparti25 tion/collecte de fluide pouvant être intégrées directement dans le dispositif. On envisage pour cela notamment des systèmes de réaction dans lesquels à l'aide d'une ou plusieurs installations d'alimentation latérales, dans au moins l'un des fluides de réaction, on influence de manière précise la vitesse de conversion et ainsi l'évolution de la température dans les réacteurs intégrés. Cela est vrai par exemple pour des systèmes de réaction dont le taux de réaction dans les réacteurs tubulaires classiques ou les structures monolithiques est encore considéré comme trop élevé dans la plage d'entrée, de sorte que la dépendance en température produite par la réaction ne peut se répartir régulièrement dans le réacteur. Un exemple est celui des réactions d'oxydation, en particulier des réactions  It is advantageous to conduct fluids in principle as in a tubular flow reactor, the distribution / fluid collection ranges being able to be integrated directly into the device. In particular, reaction systems are envisaged in which, with the aid of one or more lateral supply systems, in at least one of the reaction fluids, the conversion rate is precisely influenced and thus the temperature evolution in integrated reactors. This is true for example for reaction systems in which the reaction rate in conventional tubular reactors or monolithic structures is still considered too high in the input range, so that the temperature dependence produced by the reaction cannot distribute regularly in the reactor. An example is that of oxidation reactions, in particular reactions

d'oxydation totale ou des oxydations sélectives.  total oxidation or selective oxidation.

La réalisation d'une alimentation latérale dans les réacteurs compacts est une solution connue. C'est ainsi que le document WO 01/54806 décrit un réacteur avec une zone de réaction et des moyens d'échange de chaleur du type plaque; les moyens d'échange de chaleur coopèrent avec la zone de réaction et le moyen échangeur de chaleur se compose d'un ensemble de plaques superposées dans lesquelles sont for5 més des canaux pour des fluides, selon un motif prédéfini. Les canaux à fluide sont alignés pour former des chemins d'échange de chaleur discrets pour les fluides. Le procédé décrit dans ce document ainsi que d'autres propositions se caractérisent toutefois par une absence de souplesse car une alimentation latérale n'est possible qu'en des endroits définis dans le 1o réacteur par des canaux d'alimentation spéciaux et des structures de distribution pour chaque alimentation latérale. En outre, il n'est pas possible d'avoir une fabrication en série, économique, car dans ce concept il faut réaliser une liaison surfacique entre les couches métalliques par des procédés de soudage par diffusion. Un dosage/alimentation de fluide, de dif15 férentes amplitudes effectué localement de façon répartie dans deux dimensions de l'espace et pour chaque couche de matière ne peut être  The realization of a side feed in compact reactors is a known solution. Thus the document WO 01/54806 describes a reactor with a reaction zone and heat exchange means of the plate type; the heat exchange means cooperate with the reaction zone and the heat exchanger means consists of a set of superimposed plates in which channels for fluids are formed, according to a predefined pattern. The fluid channels are aligned to form discrete heat exchange paths for the fluids. The process described in this document as well as other proposals are characterized, however, by an absence of flexibility since a lateral supply is only possible at defined locations in the 1o reactor by special supply channels and distribution structures. for each side feed. In addition, it is not possible to have mass production, economical, because in this concept it is necessary to achieve a surface bond between the metal layers by diffusion welding processes. A dosing / supply of fluid, of different amplitudes carried out locally in a distributed manner in two dimensions of space and for each layer of material cannot be

réalisé à l'aide du concept présenté ci-dessus.  realized using the concept presented above.

Des appareils multifonctionnels intégrant plusieurs opérations de base de procédés telles que l'échange de chaleur et au moins une réaction, ne permettent pas actuellement de réaliser un concept convainquant pour une alimentation en fluide répartie localement, très souple, en  Multifunctional devices integrating several basic process operations such as heat exchange and at least one reaction, do not currently allow to realize a convincing concept for a locally distributed fluid supply, very flexible, in

combinaison avec la possibilité de la fabrication en grande série.  combination with the possibility of mass production.

Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon25 vénients et concerne à cet effet un réacteur intégré du type défini cidessus, caractérisé en ce qu'au moins l'une des deux veines de fluide reçoit de manière dosée, au moins un autre fluide répartit dans toute la  SUMMARY OF THE INVENTION The purpose of the present invention is to remedy these drawbacks and to this end relates to an integrated reactor of the type defined above, characterized in that at least one of the two streams of fluid receives in metered manner, at least one other fluid spreads throughout the

plage de réaction.reaction range.

L'invention concerne également un procédé du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'au moins l'une des deux veines de fluide reçoit de manière répartie dans toute la plage de réaction au moins un  The invention also relates to a method of the type described above, characterized in that at least one of the two fluid streams receives in a distributed manner throughout the reaction range at least one

autre fluide ajouté de manière dosée.  other fluid added in a metered manner.

L'invention permet ainsi une conduite de la température ou de la réaction dans le réacteur qui peut être mieux influencée pour arriver  The invention thus allows temperature or reaction control in the reactor which can be better influenced to arrive

à un couplage efficace des veines de fluide d'échange de chaleur.  efficient coupling of the heat exchange fluid streams.

Suivant une autre caractéristique avantageuse du réacteur  According to another advantageous characteristic of the reactor

selon l'invention, il est formé de plusieurs couches de matière en parallèle.  according to the invention, it is formed of several layers of material in parallel.

Si le fluide ajouté de manière dosée est fourni par des canaux transversaux perpendiculaires à la direction d'écoulement des veines de fluide, de préférence les canaux transversaux sont intégrés dans la couche de matière qui conduit la veine de fluide et dans laquelle on ne dose pas un autre fluide. Si l'addition dosée d'au moins un autre fluide dans la structure de canal correspondante se réalise par une structure de dosage, la structure de dosage est plate et disposée parallèlement aux couches de matière et/ou la structure de dosage est un film muni de perforations, par exemple en 1o métal ou en matière plastique, la dimension et le nombre de perforations  If the fluid added in a metered manner is supplied by transverse channels perpendicular to the direction of flow of the veins of fluid, preferably the transverse channels are integrated in the layer of material which conducts the vein of fluid and in which one does not dose another fluid. If the metered addition of at least one other fluid into the corresponding channel structure is carried out by a metering structure, the metering structure is flat and arranged parallel to the layers of material and / or the metering structure is a film provided of perforations, for example made of metal or plastic, the size and number of perforations

est variable en fonction de leur position locale sur le film.  is variable depending on their local position on the film.

De plus la structure de dosage est une structure en céramique poreuse. De préférence la perte de charge dans les canaux transversaux est inférieure à celle dans la structure de dosage.  In addition, the metering structure is a porous ceramic structure. Preferably the pressure drop in the transverse channels is less than that in the metering structure.

Si le fluide ajouté par dosage est variable le long de la plage de réaction, l'alimentation en fluide ajouté par dosage est répartie entre  If the fluid added by metering is variable along the reaction range, the supply of fluid added by metering is divided between

plusieurs zones le long de la plage de réaction.  multiple areas along the reaction range.

En général au moins une structure de canal comporte un revêtement catalytique et les structures de canal, séparées les unes des  In general at least one channel structure has a catalytic coating and the channel structures, separated from each other

autres, ont des géométries différentes.  others have different geometries.

De façon avantageuse pour le procédé, le fluide ajouté de manière dosée est fourni par des canaux transversaux perpendiculaires à la direction d'écoulement des veines de fluide, et au moins cette veine de fluide reçoit le fluide dosé par l'intermédiaire d'une structure de dosage  Advantageously for the method, the fluid added in a metered manner is supplied by transverse channels perpendicular to the direction of flow of the veins of fluid, and at least this vein of fluid receives the metered fluid via a structure dosing

plate munie de perforations.flat with perforations.

L'invention permet de prévoir des applications du réacteur intégré, par exemple pour évaporer de manière efficace du point de vue énergétique et pour la surchauffe de systèmes de piles à combustible mobiles et fixes, pour l'oxydation sélective du monoxyde de carbone dans les  The invention makes it possible to provide applications for the integrated reactor, for example for energy-efficient evaporation and for the overheating of mobile and stationary fuel cell systems, for the selective oxidation of carbon monoxide in

systèmes de piles à combustible.fuel cell systems.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un réacteur intégré selon l'invention, - la figure 2 montre la structure plane de la géométrie du réacteur selon l'invention, - la figure 3 est une section à travers deux couches de réacteur selon l'invention, la figure 4 montre un exemple de réalisation d'une perforation localement différente selon l'invention, - la figure 5 montre la structure d'un mode de réalisation particulier du  Drawings The present invention will be described below in more detail with the aid of exemplary embodiments represented schematically in the appended drawings in which: FIG. 1 is a top view of an integrated reactor according to the invention, - Figure 2 shows the planar structure of the geometry of the reactor according to the invention, - Figure 3 is a section through two reactor layers according to the invention, Figure 4 shows an embodiment of a locally different perforation according to the invention, - Figure 5 shows the structure of a particular embodiment of the

réacteur selon l'invention.reactor according to the invention.

Description de modes de réalisation  Description of embodiments

Dans un réacteur intégré qui assure en même temps des fonctions d'échange de chaleur et de réaction entre deux fluides, il est io souhaitable pour conduire de manière précise la réaction dans différentes applications, de pouvoir influencer l'évolution de la température dans le réacteur mieux que selon les procédés connus. L'expression " influencer " signifie dans le cadre de la géométrie de réacteur décrite ci-après, le dosage d'un fluide dans au moins un autre fluide. L'expression " influencer de manière précise " désigne des moyens permettant d'influencer la température d'au moins une veine de fluide par le dosage précis d'au moins une autre veine de fluide. Les fluides utilisés dans le réacteur selon  In an integrated reactor which simultaneously performs heat exchange and reaction functions between two fluids, it is desirable to be able to precisely conduct the reaction in different applications, to be able to influence the temperature development in the reactor better than according to known methods. The expression "influence" means, within the framework of the reactor geometry described below, the metering of a fluid in at least one other fluid. The expression "influence in a precise manner" designates means making it possible to influence the temperature of at least one vein of fluid by the precise dosage of at least one other vein of fluid. The fluids used in the reactor according to

l'invention peuvent être liquides ou gazeux ou des mélanges.  the invention can be liquid or gaseous or mixtures.

L'invention doit permettre un couplage efficace de fluides d'échange de chaleur dans un dispositif. L'expression " couplage efficace " signifie une grande efficacité de l'échange de chaleur entre les veines de fluide séparées dans l'espace ainsi que l'action précise sur le champ de température dans le réacteur par un dosage souple de fluide dans au moins une autre veine de fluide. La conception du réacteur doit convenir en principe pour une fabrication en grande série. Cela signifie qu'il doit être possible de réaliser des séries importantes de qualité très poussée  The invention must allow efficient coupling of heat exchange fluids in a device. The expression "efficient coupling" means a high efficiency of heat exchange between the fluid streams separated in space as well as the precise action on the temperature field in the reactor by a flexible metering of fluid in at least another vein of fluid. The reactor design must in principle be suitable for mass production. This means that it must be possible to carry out large series of very high quality.

avec une mise en oeuvre de temps de travail et de matière, réduite.  with reduced use of working time and material.

L'utilisation doit se faire notamment dans des dispositifs traversés en continu, ayant différentes couches de matière conduisant au moins deux veines de fluide séparées l'une de l'autre dans l'espace et le cas échéant dans le cadre d'une mise en parallèle des conduites de fluide (voir ci-après) avec répartition entre les structures de canal. L'expression " en structures de canal " signifie ci-après de manière simplifiée l'ensemble des structures conduisant les fluides et transférant la chaleur dans une couche de matière. La réalisation pratique de la géométrie d'un canal dans une structure de canal peut dépendre de l'emplacement. La section du  The use must be made in particular in devices traversed continuously, having different layers of material leading at least two veins of fluid separated from each other in space and if necessary as part of a setting parallel to the fluid lines (see below) with distribution between the channel structures. The expression "in channel structures" hereinafter means in a simplified manner all of the structures conducting the fluids and transferring heat into a layer of material. The practical realization of the geometry of a channel in a channel structure may depend on the location. The section of

canal n'est pas limitée à des géométries carrées ou rectangulaires.  channel is not limited to square or rectangular geometries.

L'expression " en structures de canal " englobe en outre toutes les sections  The term "in channel structures" also includes all sections

envisageables qui peuvent être intéressantes pour des raisons de fabrication ou de conduite de procédé.  possible which may be interesting for reasons of manufacturing or process control.

La mise en parallèle du guidage des flux se fait en répartissant au moins l'un des deux fluides traversant le dispositif sur un groupe de canaux. Dans les zones de répartition et de recombinaison des fluides, on aura chaque fois un fluide réparti sur une structure de canaux d'un groupe de canaux. Les structures de canaux des groupes de canaux peuvent être réparties dans différentes couches de matière qui résultent de l'empilage symétrique de différentes couches de matière dans un ordre déterminé. Un groupe de canaux se compose ainsi de l'ensemble de toutes  The flow guidance is placed in parallel by distributing at least one of the two fluids passing through the device over a group of channels. In the areas of distribution and recombination of the fluids, there will be each time a fluid distributed on a structure of channels of a group of channels. The channel structures of the channel groups can be distributed in different layers of material which result from the symmetrical stacking of different layers of material in a determined order. A group of channels thus consists of all of all

les structures de canaux traversées par le même fluide.  the channel structures crossed by the same fluid.

Suivant le procédé exécuté, les différents canaux d'un groupe de canaux possèdent soit la même géométrie soit se distinguent en fonction de leur endroit dans une couche plane. Les différentes géométries 15 dans une couche de matière peuvent être justifiées par des considérations d'optimisation de la répartition de la chaleur, de l'échange de la matière  Depending on the process performed, the different channels of a group of channels either have the same geometry or are distinguished according to their location in a plane layer. The different geometries 15 in a layer of material can be justified by considerations of optimization of the distribution of heat, of the exchange of material

ou de la section du fluide dans une couche plane.  or of the section of the fluid in a plane layer.

Au moins dans l'un des groupes de canaux dans lesquels on introduit par dosage un autre fluide, il y aura au moins une réaction. A côté de ce groupe de canaux il y a au moins un autre groupe de canaux qui peut assurer des fonctions d'échange de chaleur et/ou de réaction. La structure de paroi de l'autre groupe de canaux peut être revêtue de manière catalytique suivant les fonctions de réaction. En variante, les groupes de canaux peuvent également ne pas être revêtus et assurer 25 uniquement des fonctions d'échange de chaleur. En outre, un groupe de canaux peut également contenir une matière catalytique qu'il faut appliquer directement sur la structure de paroi. La matière catalytiquement active peut bien plus être introduite dans le groupe de canaux, par exemple sous la forme d'un film à revêtement catalytique et qui est cintré dans trois dimensions ou encore sous la forme d'une boulette de catalyseur ou  At least in one of the channel groups into which another fluid is metered in, there will be at least one reaction. Next to this group of channels there is at least one other group of channels which can provide heat exchange and / or reaction functions. The wall structure of the other group of channels can be catalytically coated depending on the reaction functions. Alternatively, the channel groups may also be uncoated and provide only heat exchange functions. In addition, a group of channels can also contain a catalytic material which must be applied directly to the wall structure. The catalytically active material can much more be introduced into the group of channels, for example in the form of a film with catalytic coating and which is bent in three dimensions or also in the form of a pellet of catalyst or

sous une autre forme avec un corps de base muni d'un revêtement catalytiquement actif et ensuite placé dans la structure de canal du réacteur. On remarque que chaque groupe de canaux peut être revêtu séparément.  in another form with a base body provided with a catalytically active coating and then placed in the channel structure of the reactor. Note that each group of channels can be coated separately.

Le revêtement catalytique peut être choisi pour chaque groupe de canaux en fonction de la réaction à catalyser. De plus, le revêtement dans la direction de l'écoulement du fluide peut varier localement. En fonction de la longueur de parcours, on pourra en principe avoir une variation dans la qualité du revêtement. L'expression " qualité du revêtement " signifie que la composition de la matière de la couche appliquée peut varier. Cela signifie par exemple que l'on peut varier de manière intentionnelle l'activité  The catalytic coating can be chosen for each group of channels according to the reaction to be catalyzed. In addition, the coating in the direction of fluid flow may vary locally. Depending on the length of the course, we can in principle have a variation in the quality of the coating. The term "coating quality" means that the composition of the material of the applied layer may vary. This means for example that one can intentionally vary the activity

catalytique suivant l'axe du canal; la même plage de canal peut rester libre sans couche à effet catalytique ou encore certaines parties de la péris phérie du canal peuvent ne pas être revêtues.  catalytic along the axis of the channel; the same channel area can remain free without a catalytic layer, or parts of the channel periphery may not be coated.

A la fois une faible dimension du dispositif pour des raisons de perte d'énergie et la possibilité de fonctionnement du dispositif sont décisives pour l'efficacité du couplage. Par utilisation on entend la possibilité d'une mise en oeuvre définie et d'un fonctionnement avec différents débits  Both a small dimension of the device for reasons of energy loss and the possibility of operation of the device are decisive for the efficiency of the coupling. By use means the possibility of a defined implementation and operation with different flow rates

i0 massiques d'éduits en respectant les spécifications pour les flux de produit d'un réacteur (possibilité de modulation).  i0 mass of educts respecting the specifications for the product flows of a reactor (possibility of modulation).

Le dispositif est formé de plusieurs couches planes de matière. Les couches de matière sont en une matière métallique ou une matière plastique; en fonction de l'application ces couches peuvent avoir différentes épaisseurs. On aura un flux dans une structure de canal par couche de matière. Les couches sont rendues étanches au fluide vis-à-vis de l'extérieur. La plage de pression du réacteur se situe, pour des raisons liées à la matière, de préférence à moins de 50 bars de pression interne par rapport à l'extérieur. On peut certes envisager de façon générale des pressions plus élevées mais dans ce cas il faut assurer l'étanchéité en  The device is made up of several flat layers of material. The layers of material are made of a metallic material or a plastic material; depending on the application, these layers can have different thicknesses. There will be a flow in a channel structure per layer of material. The layers are made fluid tight vis-à-vis the outside. The pressure range of the reactor is, for reasons related to the material, preferably less than 50 bars of internal pressure relative to the outside. It is certainly possible to envisage generally higher pressures but in this case it is necessary to ensure the sealing in

surface du réacteur, par exemple par un soudage ou un brasage par diffusion en surface pour mieux absorber les efforts importants entre les différentes couches de tôle.  surface of the reactor, for example by welding or surface diffusion brazing to better absorb the significant forces between the different layers of sheet metal.

Le réacteur selon l'invention peut s'utiliser notamment pour coupler deux veines de fluides réactifs, pour coupler une veine de fluide réactif et une veine de fluide d'échange de chaleur, les deux veines d'éduits pouvant être ajoutées de manière dosée et enfin pour coupler une veine de fluide réactif auquel on ajoute, par dosage et dans des conditions définies, une veine d'éduits, avec une étape de procédé à échange de cha30 leur par exemple pour le couplage d'une veine de fluide absorbant de la chaleur avec une veine de fluide dans laquelle s'exécute une ou plusieurs  The reactor according to the invention can be used in particular to couple two veins of reactive fluids, to couple a vein of reactive fluid and a vein of heat exchange fluid, the two veins of educts being able to be added in a metered manner and finally to couple a vein of reactive fluid to which is added, by dosing and under defined conditions, a vein of educts, with a process step for exchanging cha30 their for example for the coupling of a vein of fluid absorbing the heat with a stream of fluid in which one or more runs

réactions exothermiques.exothermic reactions.

Le réacteur selon l'invention améliore les concepts des réacteurs intégrés existants par une optimisation de l'apport calorifique par le dosage d'au moins un fluide dans au moins une veine de procédé, avec réaction, pour influencer de manière appropriée le champ des températures dans le réacteur. L'expression " champ des températures " désigne l'évolution de la température dans la matière de la paroi du réacteur et dans les canaux de fluide dans les trois directions de l'espace. Cela permet une conduite réussie du procédé entre deux systèmes de réaction séparés dans l'espace qui devient ainsi seulement possible pour de nombreuses applications. De plus, on améliore la sélectivité des différents systèmes de s réaction par une conduite précise de la température. En outre, on garantit une densité de puissance élevée pour la puissance calorifique transmise (à la fois pour les applications avec échange de chaleur nécessitant une forte densité de puissance que pour le chauffage/refroidissement de systèmes  The reactor according to the invention improves the concepts of existing integrated reactors by optimizing the calorific intake by dosing at least one fluid in at least one process stream, with reaction, to appropriately influence the temperature field in the reactor. The expression “temperature field” designates the evolution of the temperature in the material of the wall of the reactor and in the fluid channels in the three directions of space. This allows the process to be carried out successfully between two spatially separated reaction systems, which thus becomes only possible for many applications. In addition, the selectivity of the various reaction systems is improved by precise temperature control. In addition, a high power density is guaranteed for the heat capacity transmitted (both for applications with heat exchange requiring a high power density and for heating / cooling systems

de réaction avec une forte enthalpie de réaction).  reaction with strong reaction enthalpy).

De plus, le réacteur selon l'invention peut servir à former des mélanges explosifs par l'adjonction par dosage d'une veine d'éduits dans une structure de canal tout en garantissant les caractéristiques  In addition, the reactor according to the invention can be used to form explosive mixtures by the addition by metering of a vein of educts in a channel structure while guaranteeing the characteristics

d'échange thermique que l'on assure seulement à l'intérieur du réacteur.  heat exchange which is ensured only inside the reactor.

On améliore ainsi la sécurité pour les synthèses techniques, pour des ap15 plications décentralisées ou mobiles avec une conception appropriée des  This improves safety for technical syntheses, for decentralized or mobile applications with an appropriate design of the

structures des canaux.channel structures.

La figure 1 est une vue de dessus d'un réacteur 10 selon l'invention. Sa construction et son fonctionnement seront décrits ci-après en application à l'exemple de l'intégration thermique pour le réformage à la valeur du méthane. La réaction de réformage endothermique avec les éduits CH4 et H20 (gaz de reformage) est couplée à la combustion exothermique d'un gaz de combustion qui est dans le cas présent par exemple un mélange CH4/02. Dans la plage de répartition du fluide 11 on répartit le gaz de réformage 13 chaque fois dans une structure correspondante de canal d'une couche de matière 12, autre que celle du gaz de combustion 14 de sorte que le gaz de réformage 13 et le gaz de combustion 14 passent dans des structures de canaux dans des plans différents du réacteur. La construction planaire par couches du réacteur à l'aide de plusieurs couches de matière 12 dans des plans différents découle des figures 2 et 3 qui seront décrites plus en détail ci-après. Les deux fluides réagissent dans leur structure de canal respective, séparée l'une de l'autre, de préférence par catalyse hétérogène; ainsi les réactions se déroulent sur les surfaces de parois à revêtement catalytique car les réacteurs à plaques, notamment pour des réactions de parois fortement teintées du point de vue thermi35 que, s'appliquent en utilisant le fait que seule la conductivité thermique à travers la cloison limite l'échange de chaleur entre les deux structures de  Figure 1 is a top view of a reactor 10 according to the invention. Its construction and operation will be described below in application to the example of thermal integration for reforming to the value of methane. The endothermic reforming reaction with the educts CH4 and H20 (reforming gas) is coupled to the exothermic combustion of a combustion gas which is in the present case for example a CH4 / 02 mixture. In the fluid distribution range 11 the reforming gas 13 is distributed each time in a corresponding channel structure of a layer of material 12, other than that of the combustion gas 14 so that the reforming gas 13 and the gas 14 are passed through channel structures in different planes of the reactor. The planar construction by layers of the reactor using several layers of material 12 in different planes follows from FIGS. 2 and 3 which will be described in more detail below. The two fluids react in their respective channel structure, separated from each other, preferably by heterogeneous catalysis; thus the reactions take place on the surfaces of catalytically coated walls because the plate reactors, in particular for reactions of highly tinted walls from the thermal point of view, are applied by using the fact that only the thermal conductivity through the partition limits the heat exchange between the two structures of

canal. En principe on peut néanmoins avoir également des réactions homogènes.  channel. In principle, however, one can also have homogeneous reactions.

La figurez 1 montre un guidage à courant parallèle des deux fluides 13, 14, ce qui signifie que les deux fluides sont introduits du même côté du réacteur; dans le cas présent il s'agit de la plage de répartition de fluide 11. Mais on peut également envisager une conduite à contre5 courant selon laquelle un fluide arrive dans la zone de répartition de fluide 11 et l'autre fluide dans une seconde zone de répartition de fluide prévue  Figure 1 shows a parallel current guide of the two fluids 13, 14, which means that the two fluids are introduced on the same side of the reactor; in this case it is the fluid distribution range 11. But it is also possible to envisage a counter-current line according to which one fluid arrives in the fluid distribution zone 11 and the other fluid in a second distribution zone. planned fluid distribution

à l'extrémité du réacteur à l'opposé de la zone de répartition de fluide 11.  at the end of the reactor opposite the fluid distribution zone 11.

Comme il s'agit pour la vue de dessus du réacteur selon l'invention, seule apparaît une structure de canaux composée de canaux 15, parallèles, Io dans lesquels on introduit selon le présent exemple de réalisation le gaz de réformage 13. La structure de canaux qui conduit le second fluide (dans le présent exemple de réalisation il s'agit du gaz de combustion 14) est prévue dans le plan sous la structure de canaux 15 parallèlement à celle-ci comme l'indique la flèche. La plage de répartition de fluide 11 se poursuit par la plage de réaction 16 proprement dite dans laquelle, selon le présent exemple de réalisation, il y a la combustion exothermique du gaz combustible 14. Dans le présent exemple de réalisation du réacteur selon l'invention, il y aura dans cette plage 16 du groupe de canaux dans lequel s'effectue la réaction exothermique, un autre éduit (fluide) 22 qui sera  As is the case for the top view of the reactor according to the invention, only a channel structure appears composed of channels 15, parallel, Io into which the reforming gas 13 is introduced according to the present embodiment. channels which conducts the second fluid (in the present embodiment it is combustion gas 14) is provided in the plane under the channel structure 15 parallel to it as indicated by the arrow. The fluid distribution range 11 continues with the reaction range 16 proper in which, according to the present embodiment, there is the exothermic combustion of the combustible gas 14. In the present embodiment of the reactor according to the invention , there will be in this range 16 of the group of channels in which the exothermic reaction takes place, another educt (fluid) 22 which will be

ajouté par dosage. Il s'agit notamment pour cet autre fluide d'un partenaire de réaction; dans le cas présent, il s'agit par exemple d'oxygène.  added by dosage. It is in particular for this other fluid a reaction partner; in the present case, it is for example oxygen.

Suivant les conditions choisies, on peut également ajouter par dosage un autre fluide. L'alimentation se fait par les canaux transversaux 17 installés perpendiculairement aux canaux 15. Dans ces canaux transversaux on introduit le fluide ajouté par dosage par l'intermédiaire d'une alimentation commune 18. Les canaux transversaux 17 sont prévus entre les  Depending on the conditions chosen, another fluid can also be added by dosage. The supply is made by the transverse channels 17 installed perpendicular to the channels 15. In these transverse channels the fluid added by metering is introduced via a common supply 18. The transverse channels 17 are provided between the

plans dans lesquels passe le gaz de réformage 13 et le gaz combustible 14.  planes in which the reforming gas 13 and the combustible gas 14 pass.

Dans le présent exemple de réalisation, les canaux transversaux 17 occupent toute la structure de canaux 15 et les structures de canaux corres30 pondantes placées en dessous; l'alimentation 18 se réalise à l'extérieur de cette structure. Il est également possible de disposer directement l'ensemble du guidage 18 dans la structure de canal. Cette plage 16 se poursuit par une plage de collecte de fluide 19 dans laquelle on réunit les deux veines de fluide et on les évacue du réacteur. Dans le cas d'une con35 duite de fluide à contre-courant pour les deux fluides, cette zone constitue en même temps la plage de répartition de fluide pour le premier fluide et  In the present exemplary embodiment, the transverse channels 17 occupy the entire channel structure 15 and the corresponding channel structures that are placed below; the supply 18 takes place outside of this structure. It is also possible to arrange the entire guide 18 directly in the channel structure. This range 16 continues with a fluid collection range 19 in which the two streams of fluid are combined and removed from the reactor. In the case of a fluid line counter-current for the two fluids, this zone constitutes at the same time the range of fluid distribution for the first fluid and

la plage de collecte de fluide pour le second fluide. De façon correspon-  the fluid collection range for the second fluid. Correspondingly

il dante, la plage de répartition de fluide pour le second fluide est en même  it dantes, the fluid distribution range for the second fluid is the same

temps la plage de collecte de fluide du premier fluide.  time the fluid collection range of the first fluid.

La figure 2 est une coupe selon A-A de la figure 1 qui explicite la structure par couches planes du réacteur formé de plusieurs cou5 ches de matière 12. Dans le présent exemple il s'agit de deux couches.  FIG. 2 is a section along A-A of FIG. 1 which explains the structure by plane layers of the reactor formed from several layers of material 12. In the present example, these are two layers.

Dans le présent exemple de réalisation, le gaz combustible 14 est guidé dans la structure supérieure de canal 20 (canal d'oxydation) et le gaz de réformage 13 dans la structure de canaux inférieure 21 (canal de réformage). Les deux canaux peuvent avoir une géométrie différente. Entre les deux structures de canaux 20, 21, on a des canaux transversaux 17 (à la figure 2, perpendiculairement au plan du dessin) traversés par le fluide à doser. Le dosage se fait par une structure de dosage 23 parallèle aux structures de canaux respectives, c'est-à-dire perpendiculairement aux  In the present exemplary embodiment, the combustible gas 14 is guided in the upper channel structure 20 (oxidation channel) and the reforming gas 13 in the lower channel structure 21 (reforming channel). The two channels can have a different geometry. Between the two channel structures 20, 21, there are transverse channels 17 (in FIG. 2, perpendicular to the plane of the drawing) traversed by the fluid to be dosed. The metering is done by a metering structure 23 parallel to the respective channel structures, that is to say perpendicular to the

canaux transversaux. Dans cette structure de dosage il s'agit de préfé15 rence de films perforés 23, plats, parallèles à la couche de matière 12.  transverse channels. In this metering structure, it is preferably perforated films 23, flat, parallel to the layer of material 12.

Pour les dispositifs métalliques, cette feuille peut être en métal ou en une tôle de métal, mince, usinée de manière appropriée. Suivant la plage de  For metallic devices, this sheet may be made of metal or of a thin metal sheet, suitably machined. Next to the range of

températures du réacteur, on peut en principe également utiliser des matières plastiques, des céramiques poreuses ou des matières composites.  reactor temperatures, plastics, porous ceramics or composite materials can also be used in principle.

On peut également utiliser les combinaisons de ces matières comme par exemple du métal comme matière de base et de la matière plastique commematière pour les films. L'augmentation de la coupe de la figure 2 explicite cette disposition. Les deux couches de matière 12, 12a sont réalisées comme déjà indiqué ci-dessus en une matière métallique ou une ma25 tière plastique ou céramique. Il est à remarquer que les deux couches de matière peuvent également être des matières différentes, par exemple différents alliages métalliques. En outre, les matières peuvent en principe  Combinations of these materials can also be used such as, for example, metal as the base material and plastic as a material for films. The increase in the section in Figure 2 explains this arrangement. The two layers of material 12, 12a are produced as already indicated above in a metallic material or a plastic or ceramic material. It should be noted that the two layers of material can also be different materials, for example different metal alloys. In addition, the materials can in principle

avoir des épaisseurs de tôle et des géométries différentes.  have different sheet thicknesses and geometries.

La couche supérieure de matière selon la figure 2, qui guide le gaz combustible (canal d'oxydation), présente dans le mode de réalisation actuel une section inférieure à celle de la couche de matière inférieure dans laquelle passe le gaz de réformage (canal de réformage). Les deux couches de matière peuvent être séparées de manière étanche au fluide par des couches de métal ou de matière plastique. On réalise de préfé35 rence une étanchéité par soudage au laser de sorte que l'on n'a pas à faire passer de matière d'étanchéité particulière. Les éduits traversant les canaux correspondants et qui sont introduits dans le présent exemple du côté gauche de la structure, c'est-à-dire dans la zone de distribution de fluide dans le réacteur, traversent pendant leur passage par les structures de canal respectives, les canaux transversaux 17 (ceux-ci sont installés perpendiculairement au plan du dessin) et à partir de là le fluide ajouté par dosage est introduit dans le canal d'oxydation par l'intermédiaire du film perforé 23 comme l'indique la flèche courbe. Du côté opposé à la zone de répartition de fluide, les produits du canal d'oxydation ou de réformage sont conduits vers la zone collectrice de fluide (référence 8 à la figure 1)  The upper layer of material according to FIG. 2, which guides the combustible gas (oxidation channel), has in the current embodiment a section smaller than that of the lower material layer through which the reforming gas passes ( reforming). The two layers of material can be separated in a fluid-tight manner by layers of metal or plastic. Sealing is preferably carried out by laser welding so that no particular sealing material has to be passed through. The educts crossing the corresponding channels and which are introduced in this example on the left side of the structure, that is to say in the fluid distribution zone in the reactor, pass through during their passage through the respective channel structures, the transverse channels 17 (these are installed perpendicular to the plane of the drawing) and from there the fluid added by metering is introduced into the oxidation channel via the perforated film 23 as indicated by the curved arrow. On the side opposite the fluid distribution zone, the products from the oxidation or reforming channel are led to the fluid collecting zone (reference 8 in FIG. 1)

pour y être extraits du réacteur.to be extracted from the reactor.

La figure 3 est une section de deux couches de matière du 1o réacteur selon l'invention le long de la ligne B-B de la figure 2. Dans cette figure on a montré clairement la construction des couches de matière respectives 12 en une matière métallique ou une matière plastique 25 et les canaux 20, 21 réalisés dans ces couches. La figure 3 montre en outre que les deux couches de matière 12 ont des géométries différentes. Entre les deux couches de matière on a la structure de dosage 23 sous la forme d'un film perforé à travers lequel le fluide que l'on ajoute par dosage est introduit dans le canal correspondant à partir des canaux transversaux 17 (représentés en trait interrompu à la figure 3 car cachés par les couches respectives de matière). De manière avantageuse, et comme le mon20 tre la figure 3, les canaux 20 sont intégrés dans la couche de matière qui  Figure 3 is a section of two layers of material of the 1o reactor according to the invention along the line BB of Figure 2. In this figure we have clearly shown the construction of the respective material layers 12 of a metallic material or a plastic material 25 and the channels 20, 21 produced in these layers. Figure 3 further shows that the two layers of material 12 have different geometries. Between the two layers of material there is the metering structure 23 in the form of a perforated film through which the fluid which is added by metering is introduced into the corresponding channel from the transverse channels 17 (shown in broken lines in Figure 3 because hidden by the respective layers of material). Advantageously, and as shown in FIG. 3, the channels 20 are integrated into the layer of material which

conduit la veine de fluide dans laquelle il n'y a pas d'adjonction par dosage. (dans le présent exemple de réalisation il s'agit du canal de réformage).  leads the fluid vein into which there is no addition by dosing. (in the present embodiment it is the reforming channel).

La figure 4 montre schématiquement un exemple de réali25 sation de la structure de dosage sous la forme d'un film perforé 23; la figure 4 est une vue selon la ligne C-C de la figure 3. La dimension et le nombre de perforations du film 23 dépendent de la position. De cette manière, il est possible d'introduire le fluide ajouté par dosage en des points différents et dans des concentrations différentes dans la structure de ca30 nal correspondante; on peut ainsi influencer comme souhaité le fluide  FIG. 4 schematically shows an example of production of the metering structure in the form of a perforated film 23; Figure 4 is a view along line C-C of Figure 3. The size and the number of perforations of the film 23 depend on the position. In this way, it is possible to introduce the added fluid by dosing at different points and in different concentrations into the corresponding ca30 nal structure; you can influence the fluid as desired

passant dans cette structure de canal.  passing through this channel structure.

Le dosage réparti est conçu pour influencer l'apport thermique de la réaction de combustion pour au moins un point de fonctionnement du réacteur. Pour cela, on prévoit ici à titre d'exemple l'alimentation répartie d'une partie importante de l'oxygène nécessaire qui peut également être l'oxygène de l'air par les canaux transversaux. De façon idéale,  The distributed metering is designed to influence the thermal input of the combustion reaction for at least one operating point of the reactor. For this, provision is made here by way of example for the distributed supply of a large part of the oxygen required which may also be oxygen from the air via the transverse channels. Ideally,

juste avant la sortie de la plage de réaction (référence 16, figure 1), la tem-  just before the end of the reaction range (reference 16, figure 1), the time

pérature de la matière de la paroi du réacteur ne chute pas de manière significative. La mise en route du réacteur est facilitée par la réaction répartie d'une veine de gaz contenant de l'hydrogène et qui s'allume facile5 ment: pour cela, dans la plage de répartition de fluide (référence 11 à la figure 1) du canal d'oxydation, à l'aide d'une source d'allumage électrique soit on chauffe une veine de gaz contenant de l'hydrogène, soit on génère une veine de gaz contenant de l'hydrogène, par exemple par la décomposition catalytique d'un gaz contenant un hydrocarbure sur une surface lo chaude. Le noir de fumées qui se dépose sur la surface de la source  The temperature of the material of the reactor wall does not drop significantly. The start-up of the reactor is facilitated by the distributed reaction of a gas stream containing hydrogen and which ignites easily: for this, in the fluid distribution range (reference 11 in FIG. 1) of the oxidation channel, using an electrical ignition source, either a gas stream containing hydrogen is heated, or a gas stream containing hydrogen is generated, for example by catalytic decomposition d '' a gas containing a hydrocarbon on a hot lo surface. The black smoke that is deposited on the surface of the source

d'allumage sera brlé lors du dosage ultérieur d'un mélange gazeux hydrocarbure/oxygène au niveau de la source d'allumage.  Ignition will be burnt during the subsequent metering of a hydrocarbon / oxygen gas mixture at the ignition source.

La réaction axiale de la veine de gaz contenant de l'hydrogène peut être assistée par une alimentation précise d'un agent d'oxydation contenant de l'oxygène à travers la structure de canal transversal 17 telle que décrite. La veine de gaz contenant de l'hydrogène, chauffée par la source d'allumage, est alors utilisée pour que la température d'au moins une zone partielle du réacteur diminue suffisamment pour qu'ensuite la réaction de combustion d'un mélange de méthane  The axial reaction of the hydrogen-containing gas stream can be assisted by a precise supply of an oxygen-containing oxidizing agent through the transverse channel structure 17 as described. The gas stream containing hydrogen, heated by the ignition source, is then used so that the temperature of at least one partial zone of the reactor decreases sufficiently so that the combustion reaction of a mixture of methane follows.

puisse brler avec une veine de gaz contenant de l'oxygène.  could burn with a stream of oxygen-containing gas.

La conception des canaux transversaux servant au dosage  The design of the transverse channels used for dosing

est choisie de préférence pour que la perte de charge dans le canal transversal ne soit pas significativement inférieure à celle de la structure de dosage. Cela permet d'atteindre un dosage précis de fluide par la structure 25 de dosage dans la structure de canal, dans laquelle passe le milieu réactif.  is preferably chosen so that the pressure drop in the transverse channel is not significantly lower than that of the metering structure. This allows precise dosing of fluid to be achieved by the dosing structure in the channel structure, through which the reactive medium passes.

La perte de pression dans le canal transversal ou dans le canal de dosage (la structure de dosage n'est pas nécessairement composée de canaux transversaux) sera comparée avec la perte de pression dans la structure de dosage, par exemple le film 23, pour être maintenue à un niveau suffi30 samment bas pour que la section du canal dans la structure de canal 17 soit significativement supérieure en fonction des règles connues de la technique que la section libre du film perforé ou de la structure de dosage perforée. En même temps ou en variante, on peut choisir l'alimentation de la veine d'éduit ajoutée par dosage pour que le fluide ajouté par dosage change le long du canal. Cela est assuré en ce que l'alimentation et la répartition de fluide entre les canaux transversaux est subdivisée en plusieurs zones dans lesquelles chaque fois on introduit un autre fluide par dosage. Chacune des zones comporte ainsi sa propre alimentation du fluide de dosage (référence 18 à la figure 1). Comme pour l'addition par dosage d'un fluide unique, il est également possible de réunir les canaux transversaux d'une structure de dosage déjà dans la structure de canal. On simplifie significativement la construction de chaque structure de dosage pour la répartition des fluides. Une autre application du réacteur selon l'invention est le couplage de deux veines de fluide réagissantes dans lesquelles on ajoute chaque fois un autre mélange d'éduits. Cela peut se faire dans la suite à l'aide de l'exemple de l'injection d'enthalpie de réaction d'une veine de gaz à réaction exothermique pour chauffer et/ ou garantir la transition de  The pressure loss in the transverse channel or in the dosing channel (the dosing structure is not necessarily composed of transverse channels) will be compared with the pressure loss in the dosing structure, for example the film 23, to be maintained at a level sufficiently low for the section of the channel in the channel structure 17 to be significantly greater according to the rules known in the art than the free section of the perforated film or of the perforated metering structure. At the same time or as a variant, it is possible to choose the supply of the educt vein added by dosage so that the fluid added by dosage changes along the channel. This is ensured in that the supply and distribution of fluid between the transverse channels is subdivided into several zones into which each time another fluid is introduced by metering. Each of the zones thus has its own supply of metering fluid (reference 18 in FIG. 1). As with the addition by metering of a single fluid, it is also possible to join the transverse channels of a metering structure already in the channel structure. The construction of each dosing structure is significantly simplified for the distribution of fluids. Another application of the reactor according to the invention is the coupling of two reacting fluid streams into which another mixture of educts is added each time. This can be done in the following using the example of the injection of reaction enthalpy of a vein of exothermic reaction gas to heat and / or guarantee the transition of

phase d'un second fluide qui sera détaillée ci-après.  phase of a second fluid which will be detailed below.

Une pile à combustible à membrane et électrolyte polymère,  A membrane fuel cell and polymer electrolyte,

l'hydrogène arrivant du côté de l'anode ne peut être converti totalement.  the hydrogen arriving from the anode side cannot be completely converted.

La veine de gaz de sortie de l'anode contenant de l'hydrogène doit être séparée de l'hydrogène et du méthane avant d'être évacuée à l'environnement à la fois pour des raisons de consommation d'énergie et de sécurité. Un concept fréquemment appliqué pour l'utilisation des gaz de sortie de l'anode est la conversion catalytique de ce gaz. La teneur en hydrogène permet d'allumer la réaction déjà aux faibles températures. Du  The outlet gas stream from the hydrogen-containing anode must be separated from hydrogen and methane before being discharged to the environment for both energy consumption and safety reasons. A frequently applied concept for the use of anode outlet gases is the catalytic conversion of this gas. The hydrogen content makes it possible to ignite the reaction already at low temperatures. Of

fait du couplage d'une réaction fortement exothermique avec une opération de vaporisation fortement endothermique, dans les évaporateurs classiques, on a l'exigence d'introduire et de répartir régulièrement la chaleur.  made of the coupling of a strongly exothermic reaction with a strongly endothermic vaporization operation, in conventional evaporators, there is the requirement to introduce and distribute the heat regularly.

Dans le sens du réacteur de l'invention, la veine de gaz 25 contenant l'hydrogène peut être fournie de manière répartie par les canaux transversaux et l'agent d'oxydation sera dosé au début du canal. En variante, on peut également envisager de doser l'agent d'oxydation par les canaux transversaux et de doser les gaz de sortie d'anode contenant de l'hydrogène dans la plage de répartition de fluide 18 du canal. Par une ré30 partition appropriée de la perforation, on peut réaliser une conversion  In the sense of the reactor of the invention, the gas stream containing hydrogen can be supplied in a distributed manner through the transverse channels and the oxidizing agent will be metered at the start of the channel. As a variant, it is also possible to envisage dosing the oxidizing agent through the transverse channels and dosing the anode outlet gases containing hydrogen in the fluid distribution range 18 of the channel. By an appropriate partition of the perforation, a conversion can be carried out

complète des hydrocarbures et de l'hydrogène dans le canal.  full of hydrocarbons and hydrogen in the channel.

Par une conduite de température appropriée et une sélection de la matière, le réacteur selon l'invention peut assurer non seulement la vaporisation mais également répondre à la surchauffe du mélange gaz/vapeur obtenu. Ce concept convient notamment pour la vaporisation du gaz vecteur d'hydrocarbure faible; l'évaporateur recevra comme éduit à  By a suitable temperature pipe and a selection of the material, the reactor according to the invention can not only ensure vaporization but also respond to the overheating of the gas / vapor mixture obtained. This concept is particularly suitable for the vaporization of the carrier gas of weak hydrocarbon; the evaporator will receive as educt at

vaporiser un mélange d'hydrocarbure et de liquide, au moins de l'eau.  spray a mixture of oil and liquid, at least water.

Pour réduire l'évaporation irrégulière, on peut envisager une réalisation pour laquelle le liquide à vaporiser arrive à l'entrée d'un canal pour être mélangé ensuite à l'hydrocarbure dosé à travers une perforation séparée  To reduce irregular evaporation, it is possible to envisage an embodiment in which the liquid to be vaporized arrives at the inlet of a channel to be then mixed with the metered hydrocarbon through a separate perforation

pendant l'évaporation.during evaporation.

L'adjonction dosée telle que décrite de deux fluides diffé5 rents dans chaque fois une structure de canal est représentée à la figure 5. Le point de départ est la variante selon laquelle on ajoute par dosage deux veines auxiliaires différentes à travers les fils perforés. Le gaz vecteur de la vaporisation est fourni de manière répartie à la structure de canal 27, c'est-à-dire que le gaz vecteur est ajouté par dosage pour vaporiser le  The metered addition as described of two different fluids in each time a channel structure is shown in Figure 5. The starting point is the variant in which two different auxiliary veins are added by dosage through the perforated wires. The carrier gas for the vaporization is supplied in a distributed manner to the channel structure 27, i.e. the carrier gas is added by metering to vaporize the

long du canal et l'adjonction par dosage assure ainsi une fonction mixte.  along the canal and the addition by metering thus ensures a mixed function.

Pour chauffer l'évaporateur on dose un gaz combustible contenant de l'hydrogène et/ou des hydrocarbures dans la seconde structure de canal 28 comme cela a été décrit ci-dessus en passant par les canaux transversaux 17 (cela est représenté en traits interrompus à la figure 5), cette ali15 mentation étant dosée. Pour permettre une extension symétrique simple par la mise en parallèle de la conduite des veines de fluide dans le réacteur selon l'invention, on a montré d'autres structures de dosage 26, 29  To heat the evaporator, a combustible gas containing hydrogen and / or hydrocarbons is metered into the second channel structure 28 as described above, passing through the transverse channels 17 (this is shown in dashed lines at Figure 5), this ali15 ment being dosed. To allow a simple symmetrical extension by paralleling the pipe of the fluid streams in the reactor according to the invention, other dosing structures have been shown 26, 29

comportant les structures de canal ou structures de canaux 27, 28.  comprising the channel structures or channel structures 27, 28.

Un autre exemple d'une utilisation du réacteur telle que proposée est celui de l'oxydation sélective de CO en C02 dans le fonctionnement de piles à combustible à membrane et électrolyte polymère avec  Another example of a use of the reactor as proposed is that of the selective oxidation of CO to C02 in the operation of fuel cells with membrane and polymer electrolyte with

une veine de gaz contenant de l'hydrogène obtenu à partir d'hydrocarbure.  a gas stream containing hydrogen obtained from hydrocarbon.

A côté d'une forte activité de catalyseur et d'une sélectivité dans la conduite du procédé, décisives pour une forte conversion de CO et une forte 25 sélectivité pour un déroulement atténué de la réaction auxiliaire H2 + 0,5 02 -> H20. La conduite du procédé donne ici spécialement une alimentation aussi définie que possible de l'agent d'oxydation et une conduite en température extrêmement exacte. Il faut une température minimale pour permettre l'oxydation de CO et une température maximale, qui se situe légèrement au-dessus de 20'C, ne doit pas être dépassée pour  In addition to a high catalyst activity and a selectivity in the conduct of the process, which are decisive for a high conversion of CO and a high selectivity for a attenuated course of the auxiliary reaction H2 + 0.5 02 -> H2O. The control of the process here especially gives a supply as defined as possible of the oxidizing agent and an extremely precise temperature control. A minimum temperature is required to allow CO oxidation and a maximum temperature, which is slightly above 20 ° C, must not be exceeded for

éviter des réactions accessoires gênantes de l'oxydation d'hydrogène.  avoid annoying accessory reactions of hydrogen oxidation.

Les procédés classiques travaillant dans la plage des faibles puissances et qui ont été développés actuellement en particulier pour les applications aux piles à combustible, utilisent des structures monolithi35 ques pour effectuer la réaction. Ainsi, la réaction est effectuée en général dans deux réacteurs distincts entre lesquels il y a une étape de refroidissement intermédiaire. Le dosage d'un gaz contenant de l'oxygène se fait  The conventional methods working in the low power range and which have been developed at present, in particular for fuel cell applications, use monolithic structures to carry out the reaction. Thus, the reaction is generally carried out in two separate reactors between which there is an intermediate cooling step. The dosage of an oxygen-containing gas is done

ainsi en amont du réacteur respectif et en partie on régule même séparé-  so upstream of the respective reactor and in part we even regulate separate-

ment une veine globale de gaz contenant de l'oxygène en amont des différents réacteurs.  a global gas stream containing oxygen upstream of the various reactors.

La répartition régulière de la veine de gaz contenant de l'oxygène dans la structure monolithique ne constitue qu'un défi plus dif5 ficile à solutionner. De plus, il n'est pas possible de garantir l'exécution du procédé par la formation le cas échéant de mélanges locaux, susceptibles d'exploser, à l'endroit o se fait le mélange. La conduite de la température pour l'oxydation sélective présente plusieurs inconvénients dans la réalisation actuelle des installations de prototypes décentralisées. D'une part, les moyens adaptatifs sont relativement élevés car il faut exécuter deux étapes de réaction et une fonction d'échangeur de chaleur, de manière thermique, pratiquement sans intégration. D'autre part, indépendamment des constructions à mettre en oeuvre, on a les inconvénients d'une conduite imprécise de la température. Les conséquences peuvent être des dommages au catalyseur par surchauffe, des taux de conversion insuffisants, une sélectivité insuffisante du procédé et dans le cas extrême un emballement de la réaction à cause des zones de réaction et d'échange de  The even distribution of the oxygen-containing gas stream in the monolithic structure is only a more difficult challenge to solve. In addition, it is not possible to guarantee the execution of the process by the formation, if necessary, of local mixtures, liable to explode, at the place where the mixing takes place. The temperature control for selective oxidation has several drawbacks in the current implementation of decentralized prototype installations. On the one hand, the adaptive means are relatively high because it is necessary to execute two reaction steps and a heat exchanger function, thermally, practically without integration. On the other hand, independently of the constructions to be implemented, there are the drawbacks of imprecise temperature control. The consequences can be damage to the catalyst due to overheating, insufficient conversion rates, insufficient selectivity of the process and in the extreme case runaway reaction due to the reaction and exchange zones of

chaleur séparées dans l'espace.separate heat in space.

L'intégration d'un échange efficace de chaleur avec une ad20 jonction dosée, définie, répartie de l'agent oxydant selon le réacteur comme proposée ici, offre de nombreux avantages du point de vue de la conduite régulière de la température et des taux de conversion élevés. La veine de fluide dans laquelle on dose la veine de gaz contenant de l'oxygène par des canaux transversaux, est constituée dans cette applica25 tion par le mélange gaz/vapeur contenant de l'hydrogène provenant du  The integration of an efficient heat exchange with an ad20 defined, defined junction, distributed of the oxidizing agent according to the reactor as proposed here, offers numerous advantages from the point of view of the regular conduct of temperature and high conversion. The fluid stream in which the oxygen-containing gas stream is metered through transverse channels, is constituted in this application by the gas / vapor mixture containing hydrogen from the

procédé de réformage.reforming process.

On augmente de manière significative la sécurité du procédé si l'on choisit des structures suffisamment petites garantissant une bonne évacuation de la chaleur par une conception appropriée. De plus, on élimine dans une très large mesure le risque d'explosion car en utilisant le principe du réacteur tel que présenté, le mélange entre l'agent oxydant et la veine de réformat, contenant de l'hydrogène, se fait directement dans le réacteur. Les mélanges avec des concentrations explosives ne sont formés qu'à l'intérieur de l'appareil. Pour cette conception appropriée, on risque des explosions car le risque de chauffage est limité par le transfert  The process safety is significantly increased if sufficiently small structures are chosen which guarantee good heat dissipation by an appropriate design. In addition, the risk of explosion is very largely eliminated because, by using the principle of the reactor as presented, the mixing between the oxidizing agent and the reformate stream, containing hydrogen, takes place directly in the reactor. Mixtures with explosive concentrations are only formed inside the device. For this suitable design, there is a risk of explosion because the risk of heating is limited by the transfer

de chaleur au niveau de la matière de la paroi.  of heat in the material of the wall.

Le cas échéant on peut en plus du dosage réparti de l'éduit,  If necessary, in addition to the distributed dosage of the product,

évacuer la chaleur de l'oxydation sélective par au moins une autre struc-  remove heat from selective oxidation by at least one other structure

ture de canal. Cette structure présente de préférence seulement une fonction d'échange de chaleur si bien qu'elle n'a pas de revêtement catalytique.  channel ture. This structure preferably has only a heat exchange function so that it has no catalytic coating.

Pour des applications identiques ou analogues on peut toutefois prévoir également un revêtement catalytique dans lequel peuvent s'effectuer une ou plusieurs réactions endothermiques. On dispose d'un autre exemple de l'utilisation du réacteur selon l'invention dans la combustion d'un mélange de gaz de synthèse contenant de l'hydrogène pour fournir de l'énergie pour une réaction endothermique qui s'effectue dans une autre structure de canal. Dans l'une des deux structures de canal on brle un mélange de gaz contenant de l'hydrogène. L'agent oxydant est fourni de manière répartie pour arriver à un dégagement régulier de la chaleur de réaction. Le dosage réparti de l'agent oxydant évite deux difficultés. D'une part, on évite la formation de mélanges explosifs avant l'entrée dans le réacteur car le mélange n'est formé qu'à l'intérieur du réacteur et, d'autre part, le dégagement de la chaleur est réparti sur toute la longueur du réacteur, régulièrement grâce à une conception appropriée. On réduit ainsi considérablement la difficulté connue des températures excessives dans la zone d'entrée d'une plage catalytique pour des réactions à vitesses extrêmement rapides  However, for identical or analogous applications, it is also possible to provide a catalytic coating in which one or more endothermic reactions can take place. There is another example of the use of the reactor according to the invention in the combustion of a mixture of synthesis gas containing hydrogen to supply energy for an endothermic reaction which takes place in another channel structure. In one of the two channel structures, a mixture of hydrogen-containing gases is burnt. The oxidizing agent is supplied in a distributed manner to achieve regular release of the heat of reaction. The distributed dosage of the oxidizing agent avoids two difficulties. On the one hand, the formation of explosive mixtures is avoided before entering the reactor because the mixture is only formed inside the reactor and, on the other hand, the release of heat is distributed over the entire the length of the reactor, regularly thanks to an appropriate design. This considerably reduces the known difficulty of excessive temperatures in the entry zone of a catalytic range for reactions at extremely rapid speeds.

comme celles de l'oxydation de l'hydrogène.  like those of hydrogen oxidation.

Le réacteur selon l'invention, permet de coupler des étapes de procédé fortement exothermiques à des étapes fortement endothermiques dans un dispositif, de manière efficace grâce à l'augmentation des degrés de liberté par un dosage précis du fluide dans une structure de ca25 nal. Le dosage des fluides, plus précis que dans les dispositifs connus actuellement, permet d'améliorer la conduite définie de la température dans des appareils compacts dans lesquels se déroule au moins une réaction. A partir des avantages concernant l'addition dosée, de manière souple, d'un flux d'éduit, permet au réacteur selon l'invention pour la première fois de mélanger des milieux explosifs, directement à l'endroit de  The reactor according to the invention makes it possible to couple highly exothermic process steps to highly endothermic steps in a device, effectively by increasing the degrees of freedom by precise dosing of the fluid in a ca25 nal structure. The dosing of fluids, which is more precise than in currently known devices, makes it possible to improve the defined temperature control in compact devices in which at least one reaction takes place. From the advantages relating to the addition, dosed in a flexible manner, of a flux of educt, allows the reactor according to the invention for the first time to mix explosive media, directly at the place of

la réaction avec intégration simultanée à des fonctions d'échange de chaleur.  the reaction with simultaneous integration into heat exchange functions.

Pour de nombreuses applications on a des avantages par rapport à des dispositifs dans lesquels le couplage de l'énergie se fait par exemple par des réactions de combustion externe et des dispositifs dans lesquels il n'y a pas de dosage local d'un éduit dans la veine de fluide ou un ou plusieurs dosages locaux. Par rapport à ceux-ci, les avantages sont en particulier ceux d'une conception localement très souple et simple à  For many applications, there are advantages over devices in which the energy coupling is done for example by external combustion reactions and devices in which there is no local dosage of an educt in the fluid stream or one or more local dosages. Compared to these, the advantages are in particular those of a locally very flexible design and simple to

réaliser du point de vue de la fabrication pour le dosage.  from the manufacturing point of view for dosing.

D'autres avantages de l'invention sont, d'une part, ceux liés à l'intégration de plusieurs étapes de procédé combinées de manière géné5 rale dans un dispositif ainsi que ceux liés tout particulièrement à la réalisation proposée du dosage réparti de l'éduit. On suppose alors que selon l'état actuel du génie chimique, les premiers avantages seront utilisés en premier lieu par le réacteur selon l'invention dans de nombreux systèmes  Other advantages of the invention are, on the one hand, those linked to the integration of several process steps generally combined in a device as well as those linked very particularly to the proposed implementation of the distributed dosage of the reactant. It is therefore assumed that, according to the current state of chemical engineering, the first advantages will be used in the first place by the reactor according to the invention in numerous systems.

de réaction.of reaction.

Les avantages liés à l'intégration de plusieurs étapes du procédé dans un dispositif comprennent par exemple une meilleure utilisation de l'enthalpie de réaction d'un système de réaction exothermique pour chauffer un système de réaction globalement endothermique. Cela diminue la réalisation d'une récupération efficace de la chaleur en liaison avec le domaine de la répartition/combinaison de fluides du flux  The advantages of integrating several process steps into a device include, for example, better use of the reaction enthalpy of an exothermic reaction system to heat a generally endothermic reaction system. This decreases the achievement of efficient heat recovery in connection with the area of distribution / combination of fluids in the flow.

d'enthalpie de la chaleur dégagée qui n'est pas utilisable de manière optimale du point de vue énergétique.  enthalpy of the heat released which is not optimally usable from an energy point of view.

Un autre avantage est celui de la réalisation compacte de la fonction de procédé par l'intégration de plusieurs étapes partielles de pro20 cédé. A côté de la réduction de l'encombrement liée à une conception de la structure de canal pour optimiser les opérations d'échange de chaleur ou de matière selon les règles connues de la technique, on a en particulier l'avantage d'une réduction des pertes de chaleur grâce à une plus grande compacité du dispositif. Alors que dans les procédés industriels de gran25 des tailles, du fait des flux de matière importants, on ne peut avoir une précision suffisante d'un comportement adiabatique du dispositif, cela n'est souvent pas le cas dans les domaines d'application décrits ici. Le concept présenté permet en outre en principe de subdiviser les alimentations des canaux transversaux en différents segments dans la direction  Another advantage is that of the compact realization of the process function by the integration of several partial process steps. Besides the reduction in overall dimensions linked to a design of the channel structure in order to optimize the heat or material exchange operations according to the rules known in the art, there is in particular the advantage of a reduction in the heat losses thanks to a greater compactness of the device. While in industrial processes of large sizes, due to the large material flows, it is not possible to have sufficient precision of an adiabatic behavior of the device, this is often not the case in the fields of application described here. . The concept presented further allows in principle to subdivide the feeds of the transverse channels into different segments in the direction

des canaux.channels.

Les avantages liés tout particulièrement à la réalisation proposée du dosage réparti de l'éduit sont par exemple ceux de constructions moins coteuses à réaliser pour un dosage d'éduit réparti localement dans deux dimensions ainsi que dans une plus grande liberté du niveau  The advantages linked in particular to the proposed implementation of the distributed dosage of the educt are for example those of less expensive constructions to be carried out for a dosage of educt distributed locally in two dimensions as well as in greater freedom of the level

du débit volumique de dosage grâce à des diamètres différents des perforations de la structure de dosage.  of the metering volume flow thanks to different diameters of the perforations of the metering structure.

On a en outre l'avantage de l'amélioration du fonctionnement car lors de la mise en route du dispositif on peut réaliser un chauf-  There is also the advantage of improved operation because when the device is started up, it is possible to heat it up.

fage beaucoup plus régulier. Les canaux transversaux permettent par exemple de répartir un mélange d'éduit, régulièrement dans la plage de réaction pour réagir catalytiquement avec un second éduit qui traverse la structure de canal en dégageant de la chaleur. Le fonctionnement peut être parfaitement discontinu pendant la phase du démarrage. On a d'autres avantages liés à l'absence de forts gradients de température dans le réacteur dans l'opération de démarrage. Des gradients de températures élevées peuvent aboutir à des tensions inacceptables dans la matière active, en particulier à l'éclatement des couches de catalyseur. Les microréacteurs comme exemple de réacteurs compacts particuliers sont connus pour garantir la conduite du procédé et aussi pour des applications à des composants gazeux potentiellement explosifs, grâce à leurs bonnes caractéristiques de transport de chaleur. Grâce à la réalisation décrite ici d'un dosage réparti de l'éduit, on augmente encore plus le potentiel de réacteur compact par rapport aux réalisations connues car grâce à cette possibilité nouvelle d'une combinaison définie et répartie pour deux éduits par dosage d'un éduit dans un canal de réaction, contrôlé à l'emplacement de la réaction, on a de nouvelles perspectives de conception de procédé. En outre, on peut bien échelonner le dispositif in20 tégré par la mise en parallèle de la conduite des veines de fluide (un  much more regular fage. The transverse channels allow for example to distribute a mixture of educt, regularly in the reaction range to react catalytically with a second educt which crosses the channel structure while giving off heat. Operation can be completely discontinued during the start-up phase. There are other advantages linked to the absence of strong temperature gradients in the reactor in the start-up operation. High temperature gradients can lead to unacceptable stresses in the active material, in particular the bursting of the catalyst layers. Microreactors as an example of particular compact reactors are known to guarantee the conduct of the process and also for applications to potentially explosive gaseous components, thanks to their good heat transport characteristics. Thanks to the embodiment described here of a distributed dosage of the educt, the potential of a compact reactor is even more increased compared to the known embodiments because thanks to this new possibility of a defined and distributed combination for two educts by dosage of an educt in a reaction channel, controlled at the site of the reaction, there are new perspectives for process design. In addition, it is possible to stagger the in20 integrated device by paralleling the line of the fluid veins (a

groupe de canaux se compose d'un nombre de structures de canaux dépendant des conditions de fonctionnement).  channel group consists of a number of channel structures depending on the operating conditions).

La géométrie de réacteur telle que présentée offre la possibilité d'un mélange réparti de l'éduit par exemple également de façon avantageuse si dans la plage de températures choisies on a des réactions très rapides car la zone de réaction peut être répartie plus régulièrement  The geometry of the reactor as presented offers the possibility of a distributed mixture of the educt, for example also advantageously if in the chosen temperature range there are very rapid reactions because the reaction zone can be distributed more regularly

dans deux dimensions qu'avec les procédés connus.  in two dimensions than with known methods.

Claims (8)

R E V E N D I C A T I O N S ) Réacteur intégré (10) ayant au moins deux structures de canal (20, 21) séparées dans l'espace pour guider au moins deux veines de fluide, avec dans au moins une veine de fluide à l'intérieur d'une plage de réaction (16) une réaction qui produit une variation de température et en même temps un transfert de chaleur entre les veines de fluide, caractérisé en ce qu' au moins l'une des deux veines de fluide reçoit de manière dosée, au moins un autre fluide répartit dans toute la plage de réaction (16).CLAIMS) Integrated reactor (10) having at least two channel structures (20, 21) separated in space to guide at least two streams of fluid, with in at least one stream of fluid within a range of reaction (16) a reaction which produces a variation in temperature and at the same time a transfer of heat between the veins of fluid, characterized in that at least one of the two veins of fluid receives in a metered manner, at least one other fluid distributes throughout the reaction range (16). 2 ) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'  2) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that il (10) est formé de plusieurs couches de matière (12) en parallèle.  it (10) is formed of several layers of material (12) in parallel. 30) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide ajouté de manière dosée est fourni par des canaux transversaux  30) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that the fluid added in a metered manner is supplied by transverse channels (17) perpendiculaires à la direction d'écoulement des veines de fluide.  (17) perpendicular to the direction of flow of the fluid veins. 40) Réacteur intégré selon la revendication 3, caractérisé en ce que les canaux transversaux (17) sont intégrés dans la couche de matière (12) qui conduit la veine de fluide et dans laquelle on ne dose pas un autre fluide. ) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que  40) Integrated reactor according to claim 3, characterized in that the transverse channels (17) are integrated in the layer of material (12) which conducts the fluid stream and in which another fluid is not metered. ) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that l'addition dosée d'au moins un autre fluide dans la structure de canal correspondante se réalise par une structure de dosage (23).  the metered addition of at least one other fluid into the corresponding channel structure is carried out by a metering structure (23). ) Réacteur intégré selon la revendication 5, caractérisé en ce que  ) Integrated reactor according to claim 5, characterized in that la structure de dosage (23) est plate et disposée parallèlement aux couches de matière (12).  the metering structure (23) is flat and arranged parallel to the layers of material (12). ) Réacteur intégré selon les revendications 5 ou 6,  ) Integrated reactor according to claims 5 or 6, caractérisé en ce quecharacterized in that la structure de dosage (23) est un film muni de perforations.  the metering structure (23) is a film provided with perforations. ) Réacteur intégré selon la revendication 7, caractérisé en ce que  ) Integrated reactor according to claim 7, characterized in that le film est en métal ou en matière plastique.  the film is made of metal or plastic. 90) Réacteur intégré selon les revendications 7 ou 8,  90) Integrated reactor according to claims 7 or 8, caractérisé en ce que la dimension et le nombre de perforations est variable en fonction de leur  characterized in that the size and number of perforations is variable depending on their position locale sur le film.local position on the film. 10 ) Réacteur intégré selon les revendications 5 ou 6,  10) Integrated reactor according to claims 5 or 6, caractérisé en ce quecharacterized in that la structure de dosage (23) est une structure en céramique poreuse.  the metering structure (23) is a porous ceramic structure. 11 ) Réacteur intégré selon la revendication 3, caractérisé en ce que la perte de charge dans les canaux transversaux (17) est inférieure à celle  11) Integrated reactor according to claim 3, characterized in that the pressure drop in the transverse channels (17) is less than that dans la structure de dosage (23).in the dosing structure (23). ) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que  ) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that le fluide ajouté par dosage est variable le long de la plage de réaction (16).  the fluid added by metering is variable along the reaction range (16). ) Réacteur intégré selon la revendication 12, caractérisé en ce que  ) Integrated reactor according to claim 12, characterized in that l'alimentation en fluide ajouté par dosage est répartie entre plusieurs zones le long de la plage de réaction (16).  the supply of fluid added by metering is distributed between several zones along the reaction range (16). ) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'  ) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that au moins une structure de canal (20, 21) comporte un revêtement catalytique.  at least one channel structure (20, 21) has a catalytic coating. ) Réacteur intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que les structures de canal, séparées les unes des autres, ont des géométries différentes. ) Procédé pour conduire de manière précise une réaction dans un réacteur intégré ayant au moins deux structures de canal séparées l'une de l'autre dans l'espace pour conduire au moins deux veines de fluide, dans au moins une veine de fluide à l'intérieur d'une plage de réaction, une réaction modifiant la température et en même temps un transfert de chaleur entre les vannes de fluide, caractérisé en ce qu' au moins l'une des deux veines de fluide reçoit de manière répartie dans  ) Integrated reactor according to claim 1, characterized in that the channel structures, separated from each other, have different geometries. ) Method for precisely conducting a reaction in an integrated reactor having at least two channel structures separated from each other in space to conduct at least two streams of fluid, in at least one stream of fluid to the within a reaction range, a reaction modifying the temperature and at the same time a heat transfer between the fluid valves, characterized in that at least one of the two fluid streams receives in a distributed manner in toute la plage de réaction au moins un autre fluide ajouté de manière doio sée.  the entire reaction range at least one other fluid added in a dio sized manner. 17 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le fluide ajouté de manière dosée est fourni par des canaux transversaux perpendiculaires à la direction d'écoulement des veines de fluide, et au moins cette veine de fluide reçoit le fluide dosé par l'intermédiaire d'une  17) Method according to claim 16, characterized in that the fluid added in a metered manner is supplied by transverse channels perpendicular to the direction of flow of the veins of fluid, and at least this vein of fluid receives the fluid metered by the intermediary of a structure de dosage plate munie de perforations.  flat dosing structure with perforations. 18 ) Application du réacteur intégré selon l'une des revendications 1 à 15,  18) Application of the integrated reactor according to one of claims 1 to 15, pour évaporer de manière efficace du point de vue énergétique et pour la  to evaporate in an energy efficient way and for the surchauffe de systèmes de piles à combustible mobiles et fixes.  overheating of mobile and stationary fuel cell systems. ) Application du réacteur intégré selon l'une des revendications 1 à 15,  ) Application of the integrated reactor according to one of claims 1 to 15, pour l'oxydation sélective du monoxyde de carbone dans les systèmes de  for the selective oxidation of carbon monoxide in piles à combustible.fuel cells.
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