Descriptif
Toute simulation de procédés doit d'abord intégrer des modèles d'opérations unitaires. L'étude des réacteurs faisant l'objet d'une autre unité de cours ne sera pas abordée et on s'intéressera essentiellement aux opérations unitaires de séparation, qui tiennent une place trés importante dans la plupart des procédés.
Il est hors de question, dans le cadre de ce cours, de passer en revue les innombrables opérations unitaires utilisées ; aussi on a préféré se focaliser sur l'étude d'un type d'opération unitaire, à savoir la distillation qui fait intervenir à la fois des bilans de matière, des modèles thermodynamiques, un aspect de cinétique de transfert de masse et de chaleur et des aspects hydrodynamiques complexes.
Après avoir montré comment intégrer tous ces aspects, on confrontera, au cours d'une séance de travaux pratiques, les notions théoriques avec les performances d'une colonne réelle de 26 plateaux.
L'intérêt des logiciels de simulations est d'aller bien au-delà d'une succession de modèles d'opérations unitaires aussi on abordera également les aspects extrêmement importants que sont l'évaluation économique et l'optimisation énergétique des procédés via, notamment, l'utilisation de la pinch technology. Une séance sera également consacrée aux aspects numériques de la simulation de procédés.
Les dernières séances du cours seront consacrées à un projet utilisant le logiciel Aspen+, utilisé par les plus grandes entreprises chimiques mondiales. Il s'agira de concevoir, à partir d'un fichier d'entrée limité au seul réacteur chimique, un procédé entier et, si possible, économiquement viable en ajoutant des opérations unitaires de séparation, des recyclages de flux de matière ou d'énergie et, enfin, en jouant sur l'ensemble des paramètres de fonctionnement du procédé.
Programme pédagogique :
La première partie du cours permet de montrer comment se structure un procédé, en faisant sentir la logique de l'enchaînement des opérations unitaires. Puis on détaille un type d'opération unitaire et évoque des aspects plus généraux des programmes de simulation. Cet enseignement comporte un enchaînement de présentations et de petits exercices.
Afin de donner un aspect encore plus concret à cet enseignement, il est prévu une séance de travaux pratiques mettant en ouvre une colonne de distillation. La deuxième partie du cours est avant tout consacrée à des projets où les élèves ont une totale autonomie pour le développement
des procédés au moyen d'un outil logiciel commercial, sachant qu'au cours de ces séances le professeur est là pour guider la réflexion des étudiants et aider à résoudre les problèmes de tous ordres rencontrés dans les simulations.
Objectifs pédagogiques
- Modules 3A en salle info : 24.5
- Modules 3A : 7
- Cours magistral : 1.5
- Travaux dirigés en salle info : 2
Diplôme(s) concerné(s)
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade européenPour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées
Vos modalités d'acquisition :
- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 6
- le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
- 6 ≤ note initiale < 10
- Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
- Scientifique acquis : 2.5
Le coefficient de l'UE est : 2.5
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
L'UE est évaluée par les étudiants.
Programme détaillé
1. Bloc de module en salle info:
Rappels en génie des procédés: principales opérations unitaires, bilans de matière et énergétiques. Simulation d'un procédé simple sous Aspen plus
2. Bloc de module en salle info:
Distillation ; principe de dimensionnement des colonnes à plateaux
3. Bloc de module:
Mise en place industrielle des procédés optimisés
4. Bloc de module:
Mise en place industrielle des procédés optimisés (suite)
5. Bloc de module en salle info:
Absorption ; principe de dimensionnement des colonnes à garnissage
6. Bloc de module:
Echangeurs de chaleur ; principe de fonctionnement et dimensionnement
7. CM:
Systèmes énergétiques (systèmes de climatisation et de réfrigération)
8. TD en salle info:
Simulations sous Aspen plus de systèmes complexes énergétiques
9. Bloc de module en salle info:
Efficacité énergétique des procédés. Introduction à la méthode du pincement
10. Bloc de module en salle info:
Introduction aux procédés batch. Modélisation sous Matlab de réacteurs batch. Application aux procédés de production de biocarburants
11. Bloc de module en salle info:
Simulation d'un procédé industriel complet. Evaluation économique du procédé