Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

NOTIONS SUR LA SIMULATION DES PROCEDES CHIMIQUES Plan du cours 1. Généralités s

NOTIONS SUR LA SIMULATION DES PROCEDES CHIMIQUES Plan du cours 1. Généralités sur la simulation 2. modèle mathématique 3. utilisateur du simulateur OBJECTIFS DU COURS  Avoir une vue d’ensemble de la simulation  Apprendre à établir des bilans de matière et d’énergie d’un procédé industriel  Apprendre à dimensionner les équipements de ce procédé  Pouvoir analyser un schéma de procédé  On s’intéresse : à l ’architecture du procédé, au choix des appareils,aux conditions opératoires GENERALITES SUR LA SIMULATION Le développement de l’informatique dans le domaine de simulation, permet de résoudre le problème de calcul long en utilisant comme outil des Logiciels de simulation, Les simulateurs existants tels que Aspen plus, ChemCad, Hysim, H ysys, Pro-II sont les plus vendus et qui deviennent de plus en plus indispensable pour concevoir de nouvelles unités et pour optimiser les procédés industriels qui Fonctionnent parfois loin de leur optimum, Les simulateurs existants tels que Aspen plus, ChemCad, Hysim, H ysys, Pro-II sont les plus vendus et qui deviennent de plus en plus indispensable pour concevoir de nouvelles unités et pour optimiser les procédés industriels qui fonctionnent parfois loin de leur optimum, DEFINITION DE LA SIMULATION La simulation est définie comme étant la représentation d’un phénomène physique ou chimique à l’aide de modèle mathématique simple permettent de décrire son comportement Le modèle mathématique est ensuite résolu pour obtenir des informations sur les performances du procédé Autrement dit, la simulation permet de représenter par des modèles mathématiques sur les phénomènes de : 1/Transfer de masse 2/Transfert d’énergie 3/Quantité de mouvement 4/qui se produisent dans les différents opérations unitaires 5/Ce sont des logiciels qui peuvent décrire les processus à travers des diagrammes de flux dans lesquels les opérations unitaires sont positionnées et connectées par des flux de produits 6//de trouver les conditions optimales pour un procédé examiné ,Donc, il s’agit d’un problème d’optimisation qui doit être résolu pour un processus itératif UTILISATION DU SIMULATEUR Le simulateur peut être utilisé lors de la conception d’un procédé industriel afin de : - Établir les bilans matière et énergie d’un procédé industriel - Dimensionner les équipements de ce procédé Ou bien Dans le suivi des procédés qui sont déjà installés afin de : - Réajuster les paramètres de fonctionnement dans le cas de changement de composition de l’alimentation ou des conditions de certains équipements - Déterminer les performances des équipements CONCEPTION D’UN PROCEDE INDUSTRIEL Dans la composition d’une unité de fabrication , on peut distinguer : Élaboration d’un schéma de procédé , c’est-à-dire le choix d’opération unitaires et leur interconnexion , permettant de Fabriquer un ou des produits désirés à partir de matières disponibles PRINCIPE DE BASE La simulation des procédés est une représentation d’un processus chimique par un modèle mathématique, qui est ensuite résolu pour obtenir des informations sur les performances du procédé. Le logiciel de simulation des procédés décrit les processus travers des diagrammes de flux dans lesquels les opérations unitaires sont positionnées et connectées par des flux de produits. L’objectif de la simulation des procédés est de prédire comment un procédé défini se comporterait réellement dans un ensemble donné de conditions de fonctionnement, et ainsi de trouver les conditions optimales pour un procédé examiné. Il s’agit essentiellement d’un problème d’optimisation qui doit être résolu par un processus itératif. Les modèles thermodynamiques décrivent le comportement de systèmes matériels choisis à partir des bases de données. Une des principales finalités de ces modèles est d’être employés dans la simulation de procédé au sein de modèles d’opérations unitaires qui font appels aux modèles d’équilibres entre phases. Toutes ces équations forment des systèmes d’équations non linéaires algébriques qui sont résolus par des méthodes numériques. Le développement de modèles qui permettent une meilleure représentation des procédés réels est au cœur du développement à venir des logiciels de simulation. Il se fait du côté de génie chimique mais aussi des systèmes de contrôle pour l’amélioration des techniques de simulation mathématique. De nombreux efforts sont déployés aussi bien pour développer de nouveaux modèles thermodynamiques que pour améliorer les modèles existants pour le calcul des propriétés. Cela inclut par exemple la description de : Propriétés thermodynamiques telles que la pression de vapeur, viscosité, données calorifiques, etc…des corps purs et mélanges. Paramètres de fonctionnement des différents appareils tels que les réacteurs, les colonnes de distillation et de séparation, les pompes, etc … Réactions chimiques et cinétiques Données relatives à l’environnement et à la sécurité. CONCEPTION D’UN PROCEDE CHIMIQUE La transformation de réactifs en produits s’effectue en plusieurs étapes appelées opérations unitaires (opérations physicochimiques, et biologiques). L’ensemble de ces opérations unitaires constitue un procédé Le procédé peut être divisé en plusieurs intermédiaires de transformation. On utilise alors différents équipements de production : réacteur, séparateur, échangeur de chaleur, pompe, mélangeur. La matière première passe dans un premier temps dans une étape de conditionnement, ensuite une étape de transformation et enfin une étape de conditionnement des produits. L’interconnexion de ces étapes permettra d’obtenir le produit fini. La synthèse d’un procédé chimique se fait alors en 02 étapes : Sélection des étapes de la transformation Interconnexion de ces étapes pour former le procédé. Le schéma de procédé est appelé flowsheet qui représente graphiquement cette synthèse. Exemple : La fabrication de l’acide sulfurique 1 réaction chimique S + 3/2 O2 + H2O ……………………………….> H2SO4 2 matières premières de base Soufre, oxygène et de l’eau Les principales étapes de fabrication d’acide sulfurique par procédé à contact. A combustion du soufre Sliq + O2 ……………………… > SO2 ( T = 1100 ºC) B production de l’anhydride sulfurique SO2+ ½ O2 …………………………> SO3 C production de l’acidesulfurique SO3 + H2O …………………….> H2SO4 Équipement colonne d’adsorption garnissage et àcontre courant. La réaction se produit en phase liquide dans l’acide concentré. Ceci permet au concepteur d’évaluer la performance de sa conception. 1 / performances économiques (critère important 2/ performance environnementale 3/ santé et sécurité 4/facilite l’opération de démarrage et d’arrêt 5/ flexibilité d’opération L’évaluation des performances conduit aux changements dans le procédé dans le but d’améliorer ses performances. Certains changements entraînent la synthèse de structure alternative. On parle d’optimisation structurelle du procédé. QUELQUES CARACTERISTIQUES DES INDUSTRIES UTILISANT CE PROCEDE 1/ investissements lourds , ce qui nécessite une rentabilisation rapide et maximale. 2/industrie affectée par la loi de l’offre et la demande 3/secteur économique à risque 4/production et qualité du produit soumise aux contraintes du marché. 5/ industrie polluante CONCLUSION Ceci exigent une grande rigueur dans la conception et la conduite des procédés. QUELQUES CARACTERISTIQUES DE PROCEDES MODERNES 1/ meilleur choix des matières premières 2/ meilleur choix des sources énergétiques 3/ meilleur choix des techniques utilisées dans les opérations unitaires 4/ intégration énergétique et matière dans le procédé. 5/ conduite de procédés assistés par ordinateurs en ligne. TYPES D’AMELIORATION RECHERCHEE SUR UN PROCEDE Optimisation par rapport aux variations de fonctionnement Utilisation de nouvelle technique Modification de l’ordre d’interconnexion entre les différents appareils du procédé Désignation optimal minimise les investissements pour des performances données. METHODES D’AMELIORATION DES PROCEDES 1 / méthodes empiriques Expérimentation sur installation industrielle très coûteuse en temps et en argent. Expérimentation sur installation pilote moins coûteuse que le précédent mais elle reste relativement onéreuse. Flow sheet Caractéristiques Représentation graphique et disposition des matériels utilisés et sens de circulation des fluides. Matières premières en produits. Condition de fonctionnement du procédé : température, pression,… ceci conduit à un schéma de procédé c’est-à-dire une première concrétisation du dispositif expérimentale. uploads/Industriel/ notions-sur-la-simulation-des-procedes-chimiques.pdf