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RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est de fournir les informations nécessaires à l’élaboration des schémas de procédé. Selon l’étape de développement ou d’industrialisation du procédé, plusieurs schémas et plans sont utilisés. Parmi eux, le schéma de procédé est primordial car il décrit l’enchaînement des opérations unitaires qui constitue le procédé: sont donc représentés les flux de matière, les équipements principaux, les boucles de régulation principales et les conditions opératoires. Les symboles graphiques des équipements courants sont fournis dans cet article.
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Michel AUROY : Société Française du Génie des Procédés - Ancien directeur des relations industrielles et du développement de la société Rhône Poulenc Industrialisation
INTRODUCTION
La description d’un procédé, d’un équipement ou d’une installation à l’aide de schémas utilise un langage graphique symbolique, qui doit être commun et universel pour être compris de tous.
Le langage des schémas doit être commun aux différents métiers scientifiques qui contribuent à la conception et au développement du procédé : chimie, bio-chimie, physico-chimie, génie chimique, instrumentation, mécanique... mais aussi à tous les acteurs de l’entreprise, quels que soient leurs activités ou leur niveau d’exécution et de décision.
Le langage des schémas doit être universel. Les symboles graphiques, même s’il n’existe pas de norme internationale unique, doivent être suffisamment clairs et proches les uns des autres pour être utilisés et compris par tous les métiers, recherche, ingénierie, production, fabrication d’équipements... quelle que soit la langue parlée d’origine.
Les schémas sont en effet au cœur des méthodes de conception, de dimensionnement et de réalisation. Ils font partie intégrante du processus d’industrialisation, du laboratoire à l’usine, de la conception à l’exploitation et doivent être les outils employés par tous les intervenants. La qualité de cette activité est un des facteurs clés de succès à l’industrialisation.
L’objet de cet article est d’essayer d’initier chacun au langage des schémas et de proposer une méthode d’élaboration.
Après une brève présentation du processus d’industrialisation d’un produit et du procédé pour l’obtenir, afin de se placer dans le contexte industriel, deux ensembles de schémas sont analysés :
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le schéma bloc ou schéma fonctionnel (en anglais « block diagram » et en allemand « Grundfließbild »). Il permet de décrire les étapes chimiques et physiques du procédé et les flux matières et thermiques depuis les matières premières jusqu’au produit fini ;
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le schéma procédé ou schéma de circulation ou schéma des conditions opératoires (« process flowsheet » - « Verfahrenfließbild ») ;
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les schémas d’implantation ;
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le schéma tuyauterie et instrumentation ou schéma de construction (« piping and instrumentation diagram » ou « mechanical flowsheet » - « Rohrleitungs und Instrumentationfließbild ») avec les fiches de spécification des matériels.
Ils précèdent les schémas d’implantation et les schémas tuyauterie et instrumentation avec les fiches de spécification
Pour plus de détails sur ces deux derniers schémas et sur ces fiches de spécification, le lecteur pourra consulter dans le traité « L’entreprise industrielle » des Techniques de l’Ingénieur l’article AG 3 200, référence [4].
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- Version courante de févr. 2016 par Fabrice GIROUDIERE
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1. Processus d’industrialisation d’un procédé
Le processus d’industrialisation d’un procédé s’inscrit dans une démarche plus générale de mise sur le marché d’un produit nouveau, qui part de la recherche et se poursuit jusqu’au niveau de la production à échelle industrielle.
Cette démarche est de plus en plus réalisée d’une manière systématique et formelle par les entreprises les plus innovantes et les plus compétitives [1].
Elle consiste en une série de phases d’activités et de jalons de décision autorisant le passage d’une phase à l’autre ou, au contraire, « tuant » la voie suivie, c’est-à-dire le procédé et même le produit. La démarche comprend en général 5 à 6 phases (figure 1).
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La durée de chaque phase est variable en fonction du type d’entreprise (pharmacie, agrochimie, cosmétique, agroalimentaire...) et des produits (produit de base, produit intermédiaire, matière active, produit formulé...).
La phase d’initiation, par exemple, peut être très courte (2 à 3 mois) sans activité réelle de laboratoire pour un produit intermédiaire ou, au contraire, relativement importante (1 an) dans le cas d’une matière active type agrochimie (activité de screening) ou encore plus dans le cas d’une matière active type pharmacie (identification de l’activité potentielle).
La phase d’évaluation, de même, peut varier de 2 à 3 mois à plus d’un an.
La durée totale du processus peut être, en conséquence, de 2 à 5 ans pour un produit intermédiaire (1 an, si l’on dispose d’une installation, 4 à 5 ans si l’on doit construire l’installation) à plus de 10 ans en agrochimie ou en pharmacie, où les aspects réglementaires peuvent demander 3 ans d’étude et d’investigation. Mais la tendance générale est d’essayer de réduire ces temps dans des processus de plus en plus performants.
De même, en fonction du type d’entreprise, les phases peuvent porter des noms différents (tableau 1).
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COOPER (R.-G.) - Winning at new products. - 2e édition : Accelerating the process from idea to launch. Addison - Wesley Publishing Company (1997).
-
(2) - VANDAMME (M.-N) - Coûts des investissements industriels. Méthode d’estimation. - A 8 070. Techniques de l’Ingénieur. Traité l’Entreprise industrielle, vol. AG 3 (1996).
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(3) - AUSTIN (D.-G.) - Chemical engineering drawing symbols. - George Godwin Limited. Londres (1979).
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(4) - AUROY (M.) - Processus d’industrialisation. Schémas en industrie de process. - AG 3 200, Doc. AG 3 200 (10-1999) Traité L’entreprise industrielle. Techniques de l’Ingénieur. Paris.
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