Présentation
Auteur(s)
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Jean-Charles CICILE : Ingénieur de l’Institut du génie chimique de Toulouse (IGC) - Ingénieur de procédés à la société Krebs-Speichim
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans les années cinquante, il était possible de conduire un atelier de distillation comportant plusieurs colonnes sans aucune régulation. C’est devenu pratiquement impossible aujourd’hui pour les raisons suivantes :
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l'amélioration des dispositifs de mise en contact des phases a entraîné une diminution du diamètre des colonnes et, en conséquence, du temps de séjour des produits dans celles-ci ;
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l'amélioration des méthodes de calcul et l'accumulation des résultats expérimentaux ont entraîné une réduction des coefficients de sécurité, tant en ce qui concerne l'hydrodynamique qu'en ce qui concerne l'efficacité ;
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les économies d'énergie ont eu pour conséquence une plus grande complexité des schémas et une imbrication des circuits des différentes colonnes.
Cet article a pour objet le contrôle et la régulation des colonnes du point de vue de l'ingénieur en génie chimique. Il s'adresse aux non-spécialistes qui doivent :
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exploiter des ateliers de production comportant une ou plusieurs colonnes de distillation ou d'absorption ;
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concevoir une unité de distillation ;
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comprendre les options prises par un fournisseur en matière de contrôle et de régulation.
Il est rédigé dans l'optique d'opérations continues, mais la plus grande partie de son contenu s'applique aussi aux opérations discontinues, le dernier chapitre de l’article s’attachant plus spécialement au caractère particulier de ces der-nières.
Cet article ne traite ni des instruments de mesure, ni de la transmission des informations, ni des organes de contrôle, ni des systèmes de commande. Tous ces sujets sont abordés dans le traité Mesures et Contrôle, en particulier à la rubrique Automatique, et nous invitons le lecteur à s'y reporter. Une comparaison entre les trois systèmes de commande en compétition (automates programmables, systèmes numériques de contrôle-commande et ordinateurs individuels) figure dans la référence bibliographique [1].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1986 par Jean-Charles CICILE
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Influence des divers paramètresArticle inclus dans l'offre
"Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique"
(370 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
1. Objectif
Le premier objectif d'un atelier de distillation ou de traitement de gaz est l'obtention de produits qui soient commercialisables, utilisables dans les stades ultérieurs de la fabrication ou rejetables comme effluents. Mais ce n'est pas suffisant ; comme dans toute unité de production, les opérations doivent être menées au moindre coût puisque l'objectif final est la réalisation du profit maximal.
L'obtention de produits répondant aux spécifications demande d'abord une bonne connaissance des paramètres de fonctionnement de la colonne. Ceux-ci sont obtenus par des calculs de simulation qui ont été exposés dans l'article Transfert de matière. Opérations compartimentées idéales [14], du présent traité.
La régulation de l'installation doit maintenir constants les paramètres de fonctionnement déterminés par les calculs ou les modifier pour conserver les spécifications des produits, quelles que soient les fluctuations des variables sur lesquelles il n'est pas possible d'agir. Quand un produit ne répond pas aux spécifications, ou bien il n'est plus commercialisable et doit être retraité, ou bien il l'est à un prix inférieur s'il existe plusieurs qualités possibles. En conséquence, beaucoup de colonnes fonctionnent dans des conditions telles que la spécification soit dépassée dans tous les cas. En distillation, cela signifie un fonctionnement avec un taux de reflux plus élevé que celui qui serait nécessaire pour obtenir juste la spécification ; cela se traduit par une consommation de vapeur accrue. Les systèmes de régulation avancée permettent l'obtention de produits ayant une pureté très proche de la valeur spécifiée.
La recherche de gains de productivité amène souvent à conduire une installation au voisinage d'une de ses limites de fonctionnement, à savoir l'engorgement de la colonne ou la capacité ultime du rebouilleur ou du condenseur. La régulation évitera que les limites de fonctionnement ne soient franchies en modifiant à temps les paramètres de marche. La sécurité de l'installation n'est donc pas compromise, elle est même renforcée.
En ce qui concerne la sécurité, les actions du...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WHITE (P.), GEORGE (G.) - Controlling the future - (Le contrôle de l'avenir). Chem. Eng. p. 74-8 (déc. 1997).
-
(2) - FRUEHAUF (P.S.) , MAHONEY (D.P.) - Improve distillation - Column control Design - (Pour mieux concevoir la régulation des colonnes de distillation). Chem. Eng. Prog. p. 75-83 (mars 1994).
-
(3) - TREVEDI (Y.) - Controlling distillation with the most sensitive tray - (Régulation de la distillation avec le plateau le plus sensible). Chem. Eng. p. 141-2 (janv. 1993).
-
(4) - THURSTON (C.W.) - Computer-aided design of distillation column controls - (Conception assistée par ordinateur de la régulation des colonnes de distillation). Hydrocarbon Proc. (juil. 1981) p. 125-30 p. 135-40 (août 1981).
-
(5) - DOLLAR (R.), MELTON (L.L.), MORSHEDI (A.M.), GLASGOW (D.T.) , REPSHER (K.W.) - Consider adaptive multivariable predictive controllers - (Envisagez des régulateurs multivariables prédictifs et adaptatifs). Hydrocarbon Proc. p. 109-12 (mars 1993).
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...
ANNEXES
1.1 Logiciels de simulation de procédé continu
Aspen + et Dyna + de Aspen Technology
Hysys de AEA Technology-Hyprotech
ProSim de ProSim
ProVision de Simulation Science
INDISS de RSI
HAUT DE PAGE1.2 Logiciels de simulation de procédé discontinu
Batch-Frac de Aspen Technology
ProSim-Batch de ProSim
HAUT DE PAGE2 Fournisseurs de logiciels de régulation avancée (liste non exhaustive)
ABB Process Automation http://www.abb.com
ADERSA http://www.adersa.com
AEA Technology-Hyprotech https://www.aspentech.com/en
Aspen Technology http://www.aspentec.com
Elsag-Bailey
Foxboro http://www.foxboro.com
Gensym http://www.gensym.com
Honeywell http://www.honeywell.com...
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