Remerciez-le!

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

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSIT

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D’ORAN « Mohamed Boudiaf » Faculté de chimie DEPARTEMENT DE GENIE CHIMIQUE Analyse économique pour une distillation réactive efficace sur le plan énergétique Présenté par: •Boutadjine Ikhlas •Brahim Meflah Meriem •Belarbi Nadjib Master 2 promotion: 2020-2021 Sous la direction de : Mme Benarmas Cela se fait en utilisant une rénovation basé sur une simulation et une optimisation rigoureuses dans le simulateur de processus Aspen Plus. Ainsi, pour modifier les conditions de fonctionnement existantes et les variables de conception d'entrée, il est nécessaire de vérifier en les appliquant aux conditions réelles de l'installation. L'unité de distillation réactive est un équipement très coûteux à modifier en raison de sa configuration complexe et des limitations existantes en matière de structure, d'espace, etc. La distillation réactive (RD) est une combinaison de réaction et de distillation dans un seul récipient [5]. L'exemple le plus cité de la distillation réactive dans l'industrie est la production d'acétate de méthyle à la Eastman Company [6]. II. Méthodologie Simulation à l'aide d'Aspen plus La colonne de distillation réactive est représentée à l'aide du module RadFrac et la méthode des propriétés NRTL est utilisée pour estimer la propriété du système. Les spécifications de la colonne sont indiquées dans le tableau 1 COLUMN SPECIFICATIONS No. of plates 10 Rectifying Section 1-3 Reactive Section 3-6 Stripping Section 6-10 Reboiler Jacketed Condenser Total vertical Non-reactive zone packing Katapak-S Reactive zone packing Amberlyst-15 Property Method NRTL Table 1: Column Configuration in Aspen Plus Après la simulation, le remaniement des variables de conception d'entrée est effectué pour obtenir une valeur optimisée de ces variables correspondant à la plus grande pureté du produit. En utilisant la condition de procédé décrite ci- dessus, la plus grande pureté de produit obtenue était de 90%. II. Méthodologie Analyse de sensibilité L'outil d'analyse du modèle de sensibilité du simulateur Aspen plus est utilisé pour obtenir une valeur optimisée d'une variable de processus dans la plage fournie par l'utilisateur La valeur optimisée des variables de conception d'entrée, telle qu'elle est obtenue à partir de l'outil d'analyse du modèle de remaniement et d'optimisation, est validée davantage à l'aide de l'analyse de sensibilité et il s'avère que la plus grande pureté du produit correspond aux mêmes valeurs du rapport de reflux, du nombre de plaques et du devoir de rebouilleur que celles obtenues à l'aide de ces trois méthodes II. Méthodologie Analyse économique Le défi de cet article est donc de trouver la valeur optimisée des variables de conception pour obtenir la plus grande pureté de produit avec un coût optimisé. Ainsi, l'optimisation du coût global, qui comprend le coût total d'exploitation, le coût total en capital et le coût total des services publics de la colonne de distillation réactive, est réalisée à l'aide de l'outil d'analyse économique d'Aspen plus. II. Méthodologie Réduction des pertes d'énergie grâce à l'optimisation des coûts des services publics La principale source d'énergie fournie à une colonne de distillation réactive est l'énergie thermique fournie par le rebouilleur au fond. Pour fournir cette énergie thermique, trois grands services publics sont impliqués, à savoir l'électricité, l'eau de refroidissement en haut de la colonne pour refroidir la vapeur On peut donc dire que la réduction du coût des services publics est directement liée à la prévention des pertes d'énergie. III. Résultats et discussion ) Simulation de l'estérification de l'acétate de méthyle dans une colonne de distillation réactive L'estérification de l'acétate de méthyle a été considérée comme une étude de cas pour le système à deux aliments et deux produits. Le méthanol et l'acide acétique sont les deux aliments considérés et l'acétate de méthyle, l'eau sont respectivement le produit supérieur et inférieur. Le module RadFrac utilisant la méthode des propriétés NRTL correspondant à la condition de fonctionnement fournie et la spécification de la colonne qui est indiquée dans le tableau II fournit la plus haute pureté de produit de 90%. FEED CONDITIONS Feed flow rate • Methanol=0.02l/min • Acetic acid=0.02l/min Reboiler duty 1.5 KW Reflux Ratio 5 Tableau 2 : Conditions de fonctionnement et d'alimentation en vue de la simulation Figure 2 : Schéma de la colonne de distillation réactive à Aspen plus Figure 3 : Profil de composition dans la colonne de distillation réactive garnie à Aspen Plus III. Résultats et discussion Remaniement de la variable de conception des intrants et optimisation à Aspen plus Le remaniement de la variable d'entrée est effectué pour étudier les changements dans la composition du produit correspondant au changement de combinaison des variables de conception d'entrée Les différentes conditions utilisées et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 3. REVAMPING CONDITIONS AND RESULTS Reflux ratio Reboiler duty(KW) No. Of plates Product purity (%) 3 2 10 58 4 2.5 10 77 5 1.5 10 90 6 3 8 85 10 1 6 83 12 2 4 66 13 4 14 59 Tableau 3 : Conditions de refouleme Tableau 3 : Conditions de refoulement et pureté du produit III. Résultats et discussion Le tableau ci-dessus nous permet de déduire qu'avec un taux de reflux de 5, une puissance de rebouilleur de 1,5 kW et un nombre de plaques de 10, nous obtenons une pureté de produit maximale de 90 %. Les graphiques résultants sont présentés dans les figures ci-dessous. Figure 4 : Graphiques de composition d'Aspen plus correspondant à RR=3, RD=2, NP=10 Figure 5 : Graphiques de composition d'Aspen plus correspondant à RR=4, RD=2,5, NP=10 Figure 6 : Graphiques de composition de Aspen plus correspondant à RR=5,RD=1,5, NP=10 Figure 7 : Graphiques de composition d'Aspen plus correspondant à RR=6, RD=3, NP=8 Figure 8 : Graphiques de composition d'Aspen plus correspondant à RR=10, RD=1, NP=6 Figure 9 : Graphiques de composition d'Aspen plus correspondant à RR=12, RD=2, NP=4 Maintenant, pour valider la refonte des résultats, l'outil d'analyse du modèle d'optimisation est utilisé à Aspen plus dont les résultats sont présentés dans le tableau 4. MANIPULATED VARIABLE MEASURED VARIABLE Reflux ratio Reboiler duty (KW) No. of plates Product purity (%) 5 1.5 10 90 Tableau 4 : Résultats de l'optimisation d'Aspen Plus Analyse économique L'outil d'analyse économique d'Aspen plus calcule automatiquement le coût total d'exploitation. Les conditions et les résultats de la réorganisation sont identiques à ceux du tableau IV et les résultats sont présentés dans les figures ci-dessous. Figure 11 : Résultat de sensibilité pour la variation de la pureté en fonction de l'utilisation du rebouilleur Figure 12 : Résultat de la sensibilité pour la variation de la pureté avec le rapport de reflux Figure 13 : Variation du COT avec le RR Figure 14 : Variation du TUC avec le RR La figure 14 montre que plus la valeur du taux de reflux augmente, plus le coût total de fonctionnement augmente, mais elle indique un taux de reflux minimum de 5, après quoi, si le taux de reflux augmente encore, le coût de fonctionnement recommence à augmenter. On peut donc dire que le taux de reflux de 5 est la valeur optimisée correspondant au coût d'exploitation le plus bas et à la plus grande pureté du produit. Figure 16 : Variation du TCC avec le NP Maintenant, pour la colonne de distillation réactive, le nombre de plateaux est un paramètre qui est défini avant son installation. Ainsi, dans notre travail, nous avons fait varier le nombre de plateaux pour observer son effet sur le coût total du capital, dont le résultat est représenté sur la figure 16 qui montre que NP=12, le TCC atteint un minimum, mais les résultats de la simulation montrent qu'à NP=12, la pureté du produit se réduit à 60%, ce qui est un inconvénient majeur. Toutefois, à NP=10, la pureté du produit atteint son maximum, c'est-à-dire 90%, et le TCC reste également dans le domaine du coût minimum. Ainsi, NP=10 est la valeur optimisée correspondant à la plus grande pureté du produit et au TCC minimum. III. Conclusion L'optimisation de la colonne de distillation réactive en ce qui concerne la pureté du produit et le coût global est une tâche difficile mais cruciale qui doit être envisagée car elle est directement liée à la consommation d'énergie. La simulation de l'estérification de l'acétate de méthyle est réalisée dans une colonne de distillation réactive utilisant Aspen plus. L'optimisation des variables de conception d'entrée à l'aide de l'outil conventionnel de réorganisation, d'optimisation et d'analyse de sensibilité d'Aspen plus est effectuée pour obtenir la condition d'entrée optimisée correspondant à la plus grande pureté du produit L'outil d'analyse économique ainsi que le remaniement conventionnel sont effectués et le résultat de l'outil d'analyse du modèle et de l'outil d'analyse économique sont combinés pour obtenir l'état optimisé global qui est RR=5, RD=1,5KW et NP=10 correspondant à la pureté du produit de 90%. uploads/Management/intensification.pdf