v2.5.0 (3618)

Cours scientifiques - PGE307 : Optimisation des procédés de production d'énergie

Domaine > Génie des procédés et bioprocédés, Chimie, chimie physique.

Descriptif

L'objectif de ce cours est de décrire les différents éléments  devant  être intégrés dans les logiciels de simulation utilisés  dans  l'industrie et, par-là même, de donner aux étudiants  une vision globale et synthétique des procédés.      

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

 Compétences : appréhender une vision "système" d'un procédé industriel de transformation de la matière, conçu comme un ensemble d'opérations unitaires destinées à fonctionner en synergie ; acquérir une connaissance theorique des principes et méthodes de la simulation des procédés ; développer la maîtrise pratique d'un logiciel de simulation de procédé sur des cas simples ; expérimenter l'application d'un outil professionnel de simulation à l'optimisation technique et économique d'un procédé.

35 heures en présentiel (10 blocs ou créneaux)
réparties en:
  • Travaux dirigés en salle info : 2
  • Cours magistral : 1.5
  • Modules 3A : 7
  • Modules 3A en salle info : 24.5

Diplôme(s) concerné(s)

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

 Projets à réaliser

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
  • Scientifique acquis : 2.5

Le coefficient de l'UE est : 1

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

Mots clés

procédés, simulation, Aspen+, pinch technology, conception de procédés, procédés continus, production d'électrocité, cogénération

Méthodes pédagogiques

Cours, PC, TP, TP informatique
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