Les projets R&D

Minimisation des consommations d’eau dans les industries agroalimentaires par le développement d’une approche intégrée associant Empreinte Eau et Pinch massique.

L’objectif de ce projet est d’élaborer un ensemble d’outils d’aide à la décision permettant de reconcevoir les réseaux d’eau dans les industries agro-alimentaires, dans un objectif de minimisation de la consommation d’eau. Il intègrera la méthode du pincement (Pinch) qui fera l’objet d’un développement particulier pour gérer le cas des contaminants multiples, des procédés innovants de traitement étudiés et qualifiés sur des effluents réels, et enfin, une analyse environnementale des scénarios d’amélioration de façon à éviter des transferts d’impacts (Empreinte eau, ACV). L’ensemble des outils sera disponible pour une appropriation par les acteurs économiques. Les résultats des méthodologies développées seront également mis à la disposition des autorités pour nourrir la réflexion sur une évolution de la réglementation relative aux possibilités de recyclage ou de réutilisation de l’eau dans l’industrie alimentaire.

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COmbiner Optimisation des ProcédEs, Récupération énergétique et analyse Exergétique pour une meilleure efficacité énergétique des sites industriels

Dans un contexte de réduction des émissions de C02 et de forte volatilité du prix des énergies, les investissements en efficacité énergétique des sites industriels résultent souvent d’un processus de décision complexe. Ce projet propose le développement d’une plateforme logicielle de simulation et d’optimisation énergétique des procédés industriels, se basant sur une combinaison de l’intégration thermique (méthode du pincement) et de l’analyse exergétique élargie aux procédés industriels, ainsi que de processus d’optimisation mathématiques et numériques ciblés vers la minimisation des coûts des procédés et leur impact environnemental (émissions de GES).

Dans le cadre de ce projet, outre l’état de l’art exhaustif des méthodes et outils existants, il s’agit de développer une méthodologie permettant de traiter les 3 types d’énergies rencontrés dans l’industrie (chimique, électrique et thermique).
Les partenaires de Fives ProSim dans ce projet sont : Veolia Environnement (Limay), AgroParisTech (Massy) et Laboratoire de Génie Chimique (Toulouse).

Modélisation à l’Échelle MOléculaire pour les BIOraffineries Lignocellulosiques

La valorisation des bioressources dans la fabrication des produits chimiques revêt des enjeux environnementaux, économiques et géostratégiques majeurs. Le projet MEMOBIOL vise à mettre au point des modèles thermodynamiques prédictifs permettant de décrire le comportement physico-chimique des molécules oxygénées à haute valeur ajoutée issues de la biomasse.
Les nouvelles versions des logiciels issues du projet (dont Simulis Thermodynamics) seront les principaux vecteurs industriels des résultats de MEMOBIOL.
Les partenaires engagés dans le projet MEMOBIOL : Fives ProSim, IFP Energies Nouvelles, MINES Paris, ENSTA ParisTech, le Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (CNRS – Université de Paris 13), Materials Design.

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Comment produire massivement de l’hydrogène dans le futur?

Le projet HYTHEC est un projet européen qui réunit 6 partenaires de 5 pays : Commissariat à l’Energie Atomique (France – Coordinateur), Fives ProSim (France), University of Sheffield (Royaume Uni),Università degli studi (Italie), Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (Allemagne), Empresarios Agrupados (Espagne).

L’hydrogène est aujourd’hui très majoritairement produit à partir de ressources fossiles. A long terme, eu égard à l’augmentation de la demande énergétique, à la raréfaction de ces mêmes ressources et à l’impérieuse nécessité de réduction de l’effet de serre, une production durable d’hydrogène devra se tourner vers l’utilisation des ressources renouvelables que sont l’eau et de la biomasse. Les procédés les plus capables de produire massivement de l’hydrogène à partir d’eau sont l’électrolyse et les cycles thermochimiques. Les cycles thermochimiques réalisent la décomposition de l’eau en hydrogène et oxygène au moyen de réactions qui mettent en jeu d’autres composés, qui sont recyclés. De plus, ils utilisent majoritairement directement de la chaleur, ce qui leur confère un rendement potentiel supérieur à celui de l’électrolyse alcaline.

Les domaines d’études abordés sont très variés; ils comprennent : les évaluations de schémas de procédés des cycles I_S et Westinghouse (les modélisations des phases H2SO4 et HIx bénéficient d’apports expérimentaux) et leurs intégrations au logiciel de simulation ProSimPlus, l’étude de la décomposition de H2SO4 en four solaire à hautes températures (1200°C par chauffage direct et en l’absence de catalyseur, 850°C par chauffage indirect à la température de fonctionnement d’un VHTR) avec les dimensionnements thermomécaniques et fluidiques associés du récepteur solaire, les mesures de pressions partielles de vapeur du système HI/H2O/I2 (utilisation de spectroscopies IRTF, UV-Visible et RAMAN), la modélisation et la recherche expérimentale de voies alternatives de techniques de séparation peu coûteuses en énergie pour la section de production d’hydrogène du cycle I_S (membranes, utilisation de spectroscopie CARS), et l’analyse des potentialités de développements industriels de ces cycles liés à des sources primaires d’énergie nucléaire et/ou solaire (couplages, sûreté, dimensionnement de composants et coûts).

Automatic Differentiation for Computer Aided Process Engineering (EC Project: Esprit 24023).

Les méthodes numériques utilisées pour résoudre la plupart des problèmes de CAPE nécessitent le calcul des dérivées. Déjà utile en simulation des procédés chimiques en régime permanent, la différenciation est maintenant indispensable dans le cadre de l’utilisation grandissante de la simulation et de l’optimisation dynamique.
La technologie AD (Automatic Differentiation) apparaît comme une technologie prometteuse qui nécessite d’être testée afin de déterminer sa compatibilité avec la spécificité des codes CAPE.
L’objectif général de ce projet était de faire tester le logiciel de différenciation automatique Odyssée par des utilisateurs industriels sur des codes de Simulateurs Modulaires Séquentiels.

Operators Training Distributed Real-Time Simulation (EC Project: Esprit HPCN 24950).

OPERA est un projet financé par la Commission Européenne pour développer de nouveaux concepts et technologies dans le but d’étendre les simulateurs de formation d’opérateurs à tous les secteurs de l’industrie chimique.

La plate-forme de simulation en temps réel OPERA a reçu le 3ème prix du 7ème OMG Object Application Award dans la catégorie : “Best Application utilizing reusable components leveraged from or for use in other projects”.

OPERA exploite des technologies informatiques nouvelles afin de réduire significativement le coût de développement et de maintenance des simulateurs. Toutefois, la caractéristique la plus importante d’OPERA est le fait que son concept de développement est basé sur les besoins du formateur et du stagiaire, et non sur les technologies mises en oeuvre. Le point de départ a été une étude détaillée des stratégies d’apprentissage les plus efficaces habituellement employées par les meilleurs instituts techniques européens. Ils ont mis au point les moyens les plus performants afin d’enseigner les compétences nécessaires aux opérateurs, techniciens et responsables de l’industrie de procédés très sophistiquée d’aujourd’hui.

Une industrie qui, si elle veut rester compétitive, doit chaque année considérablement améliorer :

– la sécurité
– la protection de l’environnement
– la productivité
– la qualité

Les dirigeants répondent à ces impératifs en augmentant continuellement le niveau de qualification de leur personnel. Toutefois, les outils disponibles pour établir, valider et maintenir ces compétences primordiales n’ont pas suivi l’évolution de leurs besoins.

OPERA représente une nouvelle philosophie en termes d’utilisation modulaire et configurable des modèles de procédés et d’autres ressources, mais aussi au niveau du développement de la technologie afin d’atteindre cet objectif et de faire profiter ce secteur des dernières avancées technologiques en informatique. Les partenaires de ce projet sont de cinq nationalités différentes.

Component software and open standard interfaces in computer-aided process engineering.

Global CAPE-OPEN (GCO) utilise les résultats de CAPE-OPEN (CO) et capitalise les autres bénéfices qui peuvent être tirés du standard ouvert d’interfaces pour la simulation de procédés.

GCO répond aux questions suivantes :

• Comment la technologie ouverte de simulation des procédés sera-t-elle intégrée au méthodes de travail en ingénierie des procédés ?
• Comment l’industrie peut-elle tirer le meilleur parti des architectures ouvertes et des standards ?
• Quels sont les autres standards d’interface nécessaires pour le domaine du CAPE ?
• Comment doit être développé un logiciel compatible CAPE-OPEN ?
• Comment les composants compatibles CAPE-OPEN seront-ils certifiés et labellisés comme tels ?

Ce standard va offrir à l’industrie une simulation de procédés plus rapide, moins coûteuse et plus précise, menant à des performances accrues dans le domaine de l’environnement et de la compétitivité. Un énorme marché sera créé pour les distributeurs spécialisés dans la simulation, intensifiant la concurrence et faisant évoluer la technique actuelle.

Le projet GCO va :

• Développer de nouveaux standards d’interface pour les composants CAPE
• Adapter les logiciels existants afin qu’ils respectent le standard COM
• Développer des méthodes, des formations et des supports afin d’aider les utilisateurs à tirer parti des composants compatibles CO disponibles.

Fives ProSim intervient dans ce projet en qualité de sous-traitant de Total Fina Elf et suis l’évolution du projet afin de proposer également des composants compatibles CAPE-OPEN. Un premier pas important a été réalisé avec l’intégration de notre package thermodynamique dans ce nouvel environnement. Voir la vidéo correspondante. Fives ProSim est également un membre fondateur du CO-LaN (CAPE-OPEN Laboratories Network).

Fives ProSim est aujourd’hui une des rares sociétés capable de fournir des codes de calculs compatible CO et possédant une expérience pour le passage de codes existants au standard CAPE-OPEN. Cette migration de codes fait dorénavant partie des services proposés par Fives ProSim, répondant ainsi à la préoccupation de nombreuses sociétés de l’industrie chimique soucieuses de la maintenabilité et de la pérennité de leurs codes internes.

Development and integration of advanced heat exchangers and process control for high energy efficient distillation column (EC Project – Energy NNE5 -1999-00208).

Ce projet est destiné aux technologies pour l’utilisation rationnelle de l’énergie dans les industries de la chimie et du gaz. L’objectif est d’augmenter l’efficacité énergétique des colonnes à distiller en utilisant des échangeurs de chaleur avancés et d’assurer une meilleure productivité en adoptant le contrôle de procédé dynamique dans le but d’atteindre une meilleure compétitivité des industries européennes de la chimie et du gaz. Pour ce qui est des objectifs à moyen terme, l’utilisation des échangeurs de chaleur avancés dans les unités de distillation permettra d’augmenter la capacité et l’efficacité énergétique des unités existantes. L’objectif est une augmentation de 10% de l’efficacité énergétique. En ce qui concerne les objectifs à long terme, un nouveau système de contrôle utilisant des chaudières intermédiaires devrait être mis en ouvre dans les unités de production. Ceci va constituer une rupture avec le passé, débouchant sur une efficacité énergétique accrue, un meilleur contrôle et donc une plus grande productivité. L’objectif est une augmentation de 30% de l’efficacité énergétique.