Conception Assistée Par ordinateur-CPAO [PDF]

Zitiervorschau

Conception Assistée Par Ordinateur MASTER1: Raffinage et pétrochimie Chargé de Cours: Mme BENTALEB.K Email: [email protected] SEMESTRE: 2 (Cour) Intitulé de la matière: Conception Assistée Par Ordinateur « CAO » Objectif de l'enseignement: A travers l’enseignement de ce module l’étudiant aura connaissance des notions de base dans la CAO, afin, de l’orienter vers la conception, le dimensionnement et la simulation de certains procédés industriels en relation avec le génie chimique en utilisant un code de calcul sous forme de simulateur.

Conception des Procédés Assistée par Ordinateur « CPAO »

Quelque

soit

le

la simulation constituent

domaine un

industriel,

moyen

la modélisation et de comprendre et

privilégié

d’améliorer les procédés pour répondre aux exigences croissantes en matière d’efficacité, de sécurité et d’environnement. La conception d’un procédé chimique est une succession de différentes études hiérarchisées menées pour atteindre un but identifié de production en terme de quantité ou de qualité et en prenant en compte les considérations

techniques

et

économiques,

les

considérations

environnementales et sociétales doivent aujourd’hui faire partie intégrante de l’étape conception de procédés (Figure 2)

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Conception Assistée Par Ordinateur Critères Economiques

Critères Techniques Conception des Procédés Critères Sociaux

Critères Environnementa ux

Figure 2: Critères pris en compte pour la conception de procédés En génie des procédés, la CAO regroupe un bon nombre de simulateurs qui passe de la spécialisation aux simulateurs de procédés robuste et efficace dont peut citer : Aspen plus, Hysys, Chemcad, Prosim etc... . Grace à la CAO des simulations virtuelles peuvent être faites avant de procéder à la réalisation d’un procédé. Cette technique est particulièrement intéressante, compte tenu de l’enjeu économique et financier de certains projets. Les simulateurs précédemment cités permettent non seulement de simuler tout un procédé mais aussi les différents appareils que peut contenir un procédé. On peut citer : colonne de distillation, d’extraction, d’absorption, calcul des réacteurs chimiques, les échangeurs de chaleur etc. L’ordinateur est utile pour mettre en œuvre des outils de conception pour :  Evaluer rapidement plusieurs configurations (simulation).  Optimiser les conditions d’opération.  Prédire les performances.  Dimensionner les équipements.  Faire les calculs technico-économiques. 2

Conception Assistée Par Ordinateur

Structure générale de ces logiciels  Sélection des composés.  Sélection du modèle thermodynamique (calcul des propriétés physiques).  Sélection du modèle thermodynamique (calcul des propriétés physiques).  Définition des réactions chimiques et de leurs paramètres.  Environnement de simulation: choix des unités, flowsheet et simulation.  Design (rating) des équipements  Calculs technico-économiques.  Dynamique des systèmes et contrôle des procédés. Types de modèles  Équations différentielles représentant les bilans de matière, d’énergie et de quantité de mouvement.  Empiriques (coefficients de transfert de chaleur et de matière, facteurs de friction, la plupart des modèles thermo, etc.). Résolution statique et dynamique des modèles (simulation)  Variété d’algorithme numérique pour la résolution des systèmes d’équations différentielles  Algorithme d’optimisation  Etc.

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 La conception d’un procédé chimique « La synthèse d’un procédé chimique » Le

procédé

est

divisé

en

plusieurs étapes intermédiaires de

transformation de réactifs en produits et l’interconnexion de ces étapes permettra d’obtenir le produit fini. On utilise alors différents équipements de production : réacteur, séparateur, échangeur de chaleur, pompe, mélangeur...

Figure3: schéma de la synthèse d’un procédé chimique « flowsheet».

Le schéma de procédé (flowsheet) (figure3) représente graphiquement la synthèse d’un procédé chimique construit en deux étapes : 1- Sélection les étapes de la transformation, 2- Interconnexion de ces étapes pour former le procédé.

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La simulation du comportement du procédé servira à ajuster différents paramètres opératoires avant la construction. La simulation est un outil très important pour l'ingénieur chimiste lui permettant d'évaluer la performance d'un concept (énergétique, rende ment, qualité des produits, économique) et de l'optimiser. Ainsi, la simulation supporte les travaux de conception des procédés chimiques et l'analyse technico-économique menant à la sélection du meilleur concept. Le simulateur prédira : 1- Les débits, compositions, températures et pressions des différentes lignes; 2- Le comportement et les dimensions des unités de production; 3- La consommation énergétique du procédé... Ceci permet au concepteur d’évaluer la performance de son concept: 1- Performance économique (critère important), 2- Performance environnementale, 3- Santé et sécurité, 4- Facilité d’opération (démarrage et arrêt), 5- Flexibilité d’opération...

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