Exemples d’application

L’intérêt principal de cet exemple est de décrire deux systèmes de chauffe différents pour le bouilleur : une double-enveloppe et un serpentin. Par ailleurs, un calculateur réactif généré par Simulis Kinetics à l’issue de l’identification du schéma réactionnel de la synthèse du thymol est également utilisé. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques sont renseignés automatiquement dans la simulation BatchColumn.

L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

L’intérêt principal de cet exemple est l’extrapolation d’un réacteur de chloration. La chloration de l’o-chlorotoluène est réalisée dans un réacteur diphasique liquide-vapeur. Le dispositif de chauffage/refroidissement du réacteur et la géométrie du condenseur sont spécifiés. Au cours de l’étape de réaction, le niveau de température dans le réacteur est contrôlé par un PID.

Cet exemple présente l’utilisation de données expérimentales en suivi de concentration pour établir un schéma réactionnel. Les réactions prises en compte sont contrôlées par la cinétique. A l’issue de l’identification, un calculateur réactif est généré. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques pourront être renseignés automatiquement dans les simulations BatchReactor et BatchColumn.

L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

L’intérêt principal de cet exemple réside dans la simulation d’un jeu de trois réactions catalytiques hétérogènes. Ces réactions suivent le formalisme de Langmuir-Hinshelwood.

L’intérêt principal de cet exemple est d’utiliser un calculateur réactif généré par Simulis Kinetics à l’issue de l’identification du schéma réactionnel de la synthèse du thymol. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques sont renseignés automatiquement dans la simulation BatchReactor. Le dispositif de refroidissement du réacteur est spécifié.

Cet exemple présente la modélisation d’un réacteur monophasique liquide pour lequel le système de chauffe est décrit. Un autre intérêt est de placer deux évènements d’arrêt pour une même étape. Cet exemple permet également de simuler un cas de panne sur le réacteur.

Cet exemple présente un cas simple de montée en pression d’un réservoir, suivie d’une dépressurisation après rupture du disque de sécurité. Les caractéristiques du flux à l’évent et l’évolution de la charge du réservoir sont suivies au cours du temps.

L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

Cet exemple de biotechnologie blanche traite de la fermentation du glucose en acide gluconique, ce qui implique l’oxydation du groupe aldéhyde du sucre en groupe carboxyle. La modélisation mathématique du mécanisme réactionnel utilise des équations spécifiques (de type Monod) qui ne sont pas disponibles dans les bibliothèques de réactions chimiques standards comme Simulis Reactions.

L’intérêt principal de cet exemple est d’illustrer comment modéliser des photobioréacteurs en utilisant BatchReactor. A l’aide du mode avancé de Simulis Reactions, l’utilisateur peut importer des bibliothèques de modèles cinétiques, notamment dédiés aux bioréactions. Ces modèles peuvent être facilement modifiés et enrichis afin de convenir à une large gamme de schémas réactionnels.

Cet exemple présente un échangeur de chaleur à plaques et ailettes brasées utilisé dans un procédé de récupération de GPL d’un gaz naturel. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Deux cas sont considérés concernant les données thermodynamiques et les propriétés physico-chimiques nécessaires : calculées automatiquement par le serveur thermodynamique ou fournies sous forme tabulée par l’utilisateur.

Cet exemple présente un procédé de récupération de GPL dans un gaz naturel avec une boucle de réfrigération au propane, un procédé particulièrement interconnecté et qui présente plusieurs recyclages. D’autre part, outre la colonne de séparation et la mise en oeuvre de la boucle de réfrigération, ce procédé utilise un échangeur à plaques et ailettes brasées. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques.

Cet exemple présente un échangeur-réacteur de liquéfaction d’hydrogène avec prise en compte simultanée de la réaction de conversion ortho-para de l’hydrogène. Le formalisme de cette réaction n’étant pas disponible dans CO-ProSec Reaction elle a été décrite via une DLL externe. Des « tags », dont certains utilisant le mode avancé, affichent des résultats sur le schéma de simulation.

Cet exemple présente la simulation d’un échangeur à plaques et ailettes à courants croisés utilisé dans une application gaz-gaz. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes. Les données thermodynamiques et physico-chimiques sont automatiquement calculées en utilisant le serveur de calcul thermodynamique du logiciel de simulation de procédé.

Cet exemple traite le cas d’un échangeur de chaleur à plaques et ailettes brasées à deux fluides. Une sortie latérale est disposée sur le courant chaud. Le courant froid présente une recirculation externe. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Dans cet exemple ProSec est utilisé dans le logiciel de simulation de procédés ProSimPlus et les données thermodynamiques et les propriétés physico-chimiques nécessaires sont automatiquement calculées en utilisant Simulis Thermodynamics, le serveur de calculs thermodynamiques de ProSimPlus.

Cet exemple traite d’un procédé TSA (Thermal Swing Adsorption) dans lequel du dichlorométhane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération thermique du charbon actif est faite par un courant d’azote chaud.

Cet exemple traite d’un procédé TSA (Thermal Swing Adsorption) dans lequel du propane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération thermique du charbon actif est faite par un courant d’azote chaud.

Cet exemple traite d’un procédé VTSA (Vacuum Thermal Swing Adsorption) dans lequel du dichlorométhane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération du charbon actif est faite en deux étapes : 1. Thermiquement par un courant d’azote chaud, 2. Sous vide par un courant d’azote à basse pression.

Cet exemple présente le calcul d’un échangeur de chaleur à plaques à deux fluides utilisé pour refroidir une solution de sucrose (60° Brix) avec de l’eau. Cet échangeur de chaleur contre-courant a deux passes de chaque côté. Chaque passe est à contre-courant. Le corps pur sucrose est modifié pour représenter les propriétés physico-chimiques de la solution de sucrose (60° Brix). Cet échangeur de chaleur est modélisé en utilisant ProSim PHE, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques. ProSim PHE permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Dans cet exemple, l’opération unitaire ProSim PHE est exécutée dans le logiciel de simulation de procédés continus en régime permanent ProSimPlus, les données thermodynamiques et physico-chimiques étant automatiquement calculées en utilisant Simulis Thermodynamics, le serveur de calculs thermodynamiques de ProSimPlus.

Cet exemple utilise une colonne à deux lits de garnissage pour absorber les NOx contenus dans un courant gazeux à l’aide d’une solution d’acide nitrique dilué. Le débit de cette solution est déterminé pour respecter la teneur en NOx dans le flux de gaz après abattage.

Cet exemple correspond à une unité de production d'acide nitrique par un procédé bi-pression. Il s'agit d'un procédé assez classique de production industrielle d'acide nitrique. Les principaux modules spécifiques au simulateur ProSimPlus HNO3 sont ici mis en ouvre : colonne d'oxydo-absorption de vapeurs nitreuses, condenseurs de vapeur nitreuses, réacteurs d'oxydation, échangeurs de chaleur avec volumes d'oxydation, compresseurs de vapeurs nitreuses, etc.

Cet exemple présente le procédé de synthèse de l’ammoniac à partir de gaz naturel. Cet exemple comprend deux simulations : une simulation est dédiée à l’ensemble du procédé et une autre au réacteur seul afin de prendre en compte ses spécificités technologiques. Un diagnostic de l’intégration énergétique est réalisé.

Cet exemple correspond à une unité de production d'acide nitrique par un procédé mono-pression. Il s'agit également d'un procédé assez classique de production industrielle d'acide nitrique. Les principaux modules spécifiques au simulateur ProSimPlus HNO3 sont ici mis en ouvre : colonne d'oxydo-absorption de vapeurs nitreuses, condenseurs de vapeur nitreuses, réacteurs d'oxydation, échangeurs de chaleur avec volumes d'oxydation, compresseurs de vapeurs nitreuses, etc.

Cet exemple présente la simulation d’une unité de production d’ester et de glycérine (glycérol) par estérification d’huile végétale. Le module « Analyse pincement » est utilisé pour établir une analyse de la consommation énergétique du procédé.

Cet exemple illustre une unité de production d’alcool de bouche (éthanol) avec des spécifications de pureté très contraignantes. La simulation de ce procédé est complexe de par sa structure car le procédé comporte cinq colonnes de distillation diphasiques ou tri-phasiques très interconnectées avec de nombreux recyclages. En outre la représentation des équilibres entre phases est également particulièrement complexe à cause de la forte non-idéalité du système : spécifications de pureté très strictes, phénomènes de démixtion, azéotropes multiples, etc. Le point particulier qui est détaillé au niveau de cet exemple est la possibilité d'imposer des spécifications sur les courants de sortie d'une colonne de distillation ou de tout module de séparation multi-étagé dans ProSimPlus.

Cet exemple présente la simulation d’un procédé de capture par absorption du CO2 présent dans un gaz de combustion. Le gaz est refroidi par contact direct avec de l’eau avant l’abattage du CO2 dans un absorbeur (colonne d’absorption) par une solution aqueuse d’amine. L’amine est ensuite régénérée dans une colonne à distiller pour être recyclée vers l’absorbeur. Le courant vapeur de tête sortant de la colonne de régénération, composé de CO2 et d’eau, est ensuite refroidi et envoyé dans un ballon afin de séparer l’eau du CO2 pour stockage. Cet exemple illustre notamment l’utilisation du module « Bilan généralisé » de ProSimPlus pour le calcul des débits d’appoint en amine et en eau.

Cet exemple présente la simulation d’une centrale de production d’électricité à trois cycles combinés : une pile à combustible à oxyde solide (SOFC), une turbine à gaz ainsi qu’un cycle vapeur.

Cet exemple présente la simulation d’un cycle combiné à gazéification intégrée à partir d’un déchet.

Cet exemple illustre la possibilité de lier ProSimPlus à Excel : ProSimPlus charge des paramètres à partir d’un fichier Excel et exporte des résultats vers le même fichier Excel.

Cet exemple traite d’un procédé de cogénération à partir d’un combustible de type gaz naturel (GN). L’objectif de la cogénération est de récupérer la chaleur fatale qui peut être perdue lors de la production d’électricité, cette valorisation permettant d’augmenter l’efficacité énergétique. L’électricité est produite à travers les turbines à vapeur mises en cascade, la chaleur résiduelle de la vapeur sortant des turbines étant ensuite récupérée par des échangeurs de chaleur.

Cet exemple traite de procédés de machine frigorifique au CO2 transcritique. Deux cycles, cycle mono-étagé et cycle bi-étagé, sont présentés dans cet exemple. Les cycles transcritiques permettent de produire du froid jusqu’à une température inférieure à 0°C.

Cet exemple présente deux technologies de dessalement d’eau de mer. L’une est fondée sur la distillation et l’autre est fondée sur la filtration membranaire (avec l’association en série et/ou parallèle de filtres membranaires). L’intérêt de cet exemple est de présenter ces technologies et de les comparer.

Cet exemple illustre un procédé de séparation poussée d'un mélange azéotropique (éthanol-eau) par distillation azéotropique hétérogène (on parle également de distillation "hetéroazéotropique"). Ce sont essentiellement les modules de colonnes de distillation qui sont mis en oeuvre dans cet exemple. Les modules de calculs rigoureux des séparateurs multi-étagés sont en outre intégrés dans un flowsheet comportant une boucle de recyclage, illustrant ainsi l'efficacité des algorithmes de convergence de ProSimPlus.

Cet exemple traite d’un procédé de désacidification de gaz de synthèse par le procédé Rectisol. Le solvant utilisé est le méthanol. La désacidification se fait à travers un contacteur et la régénération du solvant nécessite différentes colonnes et flashs. L’objectif du procédé de cet exemple est d’épurer un gaz de synthèse en CO2 et H2S pour assurer une pureté suffisante du CO2 autorisant son stockage et une composition du flux de H2S permettant son traitement par une unité Claus. L’appoint de méthanol est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est basé sur l’ouvrage [KOH97] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Cet exemple traite d’un procédé de désacidification de gaz naturel par le procédé Selexol. Le solvant est le Selexol, un mélange d’éther diméthylique de polyéthylène glycol. La désacidification se fait à travers un contacteur et la régénération du solvant nécessite trois flashs successifs. L’objectif du procédé de cet exemple est de diminuer fortement la teneur en CO2 du gaz entrant. L’appoint de Selexol est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est basé sur l’article [RAN76] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Cet exemple traite d’un procédé de désacidification d’un flux d’hydrogène par le procédé Purisol. Le solvant utilisé est la N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP). La désacidification est effectuée à travers un contacteur et la régénération du solvant utilise trois flashs successifs. L’objectif du procédé de cet exemple est de diminuer fortement la teneur en CO2 du gaz entrant. L’appoint de NMP est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est établi d’après [KOH97] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Cet exemple traite d’un procédé de déshydratation de gaz naturel à l’aide de Tri Ethylène Glycol (TEG) à travers un contacteur et une boucle de régénération de TEG. L’intérêt de l’exemple réside dans la mise en oeuvre du module « Absorbeur », qui joue le rôle du contacteur et dans la représentation de deux colonnes en série par un unique module « Stripper » de ProSimPlus.

Cet exemple traite de la simulation d’un dééthaniseur. L’objet de cette colonne est de récupérer le plus d’éthane possible en tête. Le propane et les autres lourds restent dans le pied. Le point particulier qui est détaillé est la modélisation du rebouilleur de type thermosiphon. Cet équipement est pris en compte avec précision par la représentation des conduites de descente et de montée. Le bilan de pertes de charge est calculé à l’aide d’un module Windows Script.

Cet exemple présente l’évaluation économique sous ProSimPlus d’un procédé d’hydrodésalkylation du toluène. Le réacteur d’hydrodésalkylation est alimenté par de l’hydrogène et du toluène préalablement chauffés. Les produits de la réaction (benzène, biphényle et méthane) ainsi que les réactifs résiduels sont séparés par un flash et trois unités de séparation. Un recyclage permet de réinjecter une partie des réactifs résiduels dans le réacteur d’hydrodésalkylation. Cet exemple illustre notamment l’utilisation du module « Evaluation économique » de ProSimPlus sur un procédé faisant intervenir différents types d’équipements (réacteurs, colonnes, pompes, échangeurs…).

Cet exemple présente l’utilisation d’un algorithme d’optimisation externe dans l’environnement de simulation de ProSimPlus. Les interfaces de communication avec l’algorithme externe sont détaillées ainsi qu’un exemple basique.

L'intérêt principal de cet exemple simple est qu’il permet d'aborder la simulation de procédés et ses principaux concepts : constituants mis en jeu, modèle thermodynamique, opérations unitaires et leurs paramètres opératoires, boucles de recyclage, etc.

Cet exemple présente les simulations de deux filtres à membranes : l’une au sujet d’une filtration liquide-liquide et l’autre d’une filtration gaz-gaz. L’intérêt de cet exemple est d’illustrer l’utilisation des modules de filtration membranaire dans le logiciel ProSimPlus.

Cet exemple présente l’optimisation sous ProSimPlus du solde d’exploitation d’une unité existante de production de liquides de gaz naturel. Cet exemple illustre notamment l’utilisation combinée du module « Evaluation économique » et du module « Optimisation SQP » de ProSimPlus.

Ce document présente les simulations de cycles de pompes à chaleur à absorption. Deux types de pompe à chaleur sont présentés : le transformateur de chaleur par absorption et la machine frigorifique à absorption. Un exemple industriel d’utilisation de pompe à chaleur est également proposé.

Cet exemple traite de la simulation du procédé Claus. Ce procédé permet de récupérer l’élément soufre d’un gaz acide contenant du H2S, de l’eau, et potentiellement des hydrocarbures et du dioxyde de carbone.

Cet exemple présente la simulation d’un procédé de production de pommes de terre surgelées. Une analyse pincement eau est réalisée et les propositions de nouveaux réseaux d’eau sont simulées pour évaluer les réductions de consommations et de rejets d’eau du procédé.

Cet exemple présente le procédé de synthèse de l’ammoniac à partir de gaz naturel. Cet exemple comprend deux simulations : une simulation est dédiée à l’ensemble du procédé et une autre au réacteur seul afin de prendre en compte ses spécificités technologiques. Un diagnostic de l’intégration énergétique est réalisé.

Cet exemple présente la simulation du procédé PRICO de liquéfaction de gaz naturel avec cycle de réfrigération. Ce procédé est analysé avec la méthode du pincement thermique et une analyse exergétique.

L’intérêt principal de cet exemple est de présenter l’utilisation des logiciels BatchReactor et BatchColumn dans l’environnement de simulation ProSimPlus.

L’intérêt principal de cet exemple est de présenter l’utilisation du module « électrolyseur » permettant la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau. Il permet également de découvrir des fonctionnalités graphiques de ProSimPlus (changement du visuel des modules, affichage de tags sur le flowsheet).

Cet exemple présente la simulation d’un procédé de production et de valorisation thermique de biogaz produit par méthanisation.

Cet exemple illustre un procédé de purification du naphtalène dans un mélange contenant 14 constituants, par distillation sur un train de trois colonnes.

Cet exemple présente un procédé de récupération de GPL dans un gaz avec une boucle de réfrigération au propane, un procédé particulièrement interconnecté et qui présente plusieurs recyclages.

Cet exemple illustre la simulation d’une colonne de fractionnement d’une unité de craquage sous ProSimPlus.

Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation atmosphérique de pétrole brut sous ProSimPlus.

Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation atmosphérique de pétrole brut avec colonne de préflash sous ProSimPlus.

Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation sous vide d’une coupe pétrolière sous ProSimPlus.

Cet exemple présente différents cycles de Rankine fonctionnant avec l’énergie géothermique. Trois types de cycle de Rankine sont présentés : cycle simple, cycle à flash et cycle mixte.

Cet exemple illustre la synthèse du méthanol à partir d’un gaz de synthèse. Le gaz de synthèse peut provenir d’un gazéifieur (voir par exemple « PSPS_E28_FR - Centrale CCGI »). Les différentes étapes sont modélisées : compression du gaz de synthèse, réaction, purification par flash puis purification finale du méthanol produit par distillation. Le réacteur de synthèse est modélisé en utilisant la minimisation de l’énergie libre de Gibbs.

Le but de cet exemple est de simuler un procédé de séparation du pétrole brut. Ce procédé de séparation se base sur des différences de pression entre les différents flashs triphasiques (liquide-liquide-vapeur) et diphasiques (liquide-vapeur) utilisés.

Cet exemple traite de la production de biocarburant à partir d’huiles végétales avec un catalyseur alcalin. La production de biodiesel s’effectue à l’aide d’une réaction de transestérification, qui nécessite l’utilisation d’un alcool (le méthanol en général), et permet de produire du biodiesel et du glycérol à partir d’huile.

Cet exemple illustre la simulation d'une unité de production de bioéthanol. L'éthanol est ici produit à partir de biomasse par des procédés d'hydrolyse et de fermentation de sucres. La biomasse subit dans un premier temps un pré-traitement à l'acide et aux enzymes pour produire du sucre qui est ensuite fermenté en alcool. L'éthanol produit contient encore une quantité importante d'eau qui est retirée par distillation.

Cet exemple correspond à une unité de production de cyclohexane. Il s’agit d’un procédé assez typique de l’industrie chimique constitué d’une section réactionnelle afin de synthétiser le produit d'intérêt suivie d’une section dans laquelle est effectuée la séparation des produits et sous-produits. Les points particuliers qui sont détaillés au niveau de cet exemple sont : • La mise en oeuvre d’un module de gestion des contraintes afin d'atteindre une spécification. • Le découplage d’un échangeur de chaleur entre un consignateur de température et un simple échangeur afin d’éviter un courant de recyclage, en utilisant un courant d’information.

Objectif : cet exemple présente les principales fonctionnalités de Simulis Thermodynamics

Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Calculator", permettant de calculer des propriétés de mélange et des équilibres entre phases.

Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Calculators", permettant de manipuler plusieurs calculateurs. Chaque calculateur contient ses propres constituants et son propre profil thermodynamique.

Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Compound", permettant de manipuler les propriétés physiques d'un constituant.

Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Compounds", permettant de manipuler les propriétés physiques de plusieurs constituants.

Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis System", permettant d'effectuer des conversions d'unités.