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Simulation d'unités de production d'acide nitrique et d'absorption de vapeurs nitreuses |
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ProSimPlus HNO3 est un outil d'ingénierie de procédés unique, spécifiquement conçu pour représenter les unités de production d'acide nitrique et d'absorption de vapeurs nitreuses.
Il permet la représentation et l'analyse précise des procédés où interviennent l'absorption de vapeurs nitreuses et les phénomènes physico-chimiques complexes associés (réactions d'oxydation du monoxyde d'azote, de dimérisation du dioxyde d'azote, absorption des oxydes d'azote dans les solutions aqueuses d'acide nitrique...).
Il est utilisé aussi bien en conception qu'en exploitation pour l'optimisation de procédés, le dégoulottage d'unités ou le revamping. Grâce à une modélisation fidèle de l'installation en régime permanent, il permet d'en accroître rapidement les performances, d'augmenter significativement leur rentabilité ou de faire face à de nouvelles réglementations.
Pourquoi un logiciel spécifique?
Réactions en phase gaz dans la plupart des équipements, propriétés thermodynamiques difficiles à représenter... la complexité des phénomènes physico-chimiques mis en jeu et la spécificité des équipements rencontrés dans ce type d'unités font qu'il est pratiquement impossible de les simuler avec un logiciel général de simulation.
En particulier, il est nécessaire de prendre en compte des paramètres de dimensionnement (volume des tuyauteries, espacement entre les plateaux des colonnes d'absorption, etc) dès les phases de conception, car en créant des volumes d'oxydation, ils interviennent sur les bilans matière et énergie, ce qui n'est généralement pas le cas dans les autres procédés et n'est donc pas pris en compte par les outils généraux.
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Un vaste savoir faire intégré au niveau des propriétés et des réactions chimiques
En complément de la bibliothèque d'opérations unitaires habituellement disponibles dans les simulateurs généraux, ProSimPlus HNO3 offre tous les équipements spécifiques aux procédés de production d'acide nitrique, notamment :
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Les colonnes d'oxydo-absorption de vapeurs nitreuses par une solution aqueuse d'acide nitrique avec plusieurs alimentations intermédiaires de condensas, et/ou soutirages intermédiaires d'acide, prenant en compte les réactions chimiques en phase gaz, le transfert de matière avec réaction chimique en phase liquide, les volumes d'oxydation entre les plateaux et éventuellement d'efficacité d'oxydation du monoxyde d'azote. Colonnes à plateaux, à garnissage, à pulvérisation, refroidissements sur les plateaux, etc. |
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Les réacteurs (ou volume d'oxydation) pour l'oxydation en phase gazeuse du monoxyde d'azote et la dimérisation du dioxyde en peroxyde, avec écoulement de type "piston" ou "réacteur parfaitement agité". Réacteur adiabatique, isotherme ou à température de sortie imposée, avec prise en compte de plusieurs réactions et d'un ensemble de taux de conversion. |
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Les systèmes de compression et de détente : compresseur mono-étagé ou multiétagé isentropique ou polytropique (configurables à partir des courbes du constructeur), turbine mono_étagée avec possibilité de condensation, pompe volumétrique ou isentropique. |
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Les échangeurs de chaleur avec prise en compte des réactions d'oxydation en phase gaz. |
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Les condenseurs de vapeurs nitreuses : modèles "rate-based" ou simplifié. |
De plus, ProSimPlus HNO3 est un logiciel particulièrement ouvert qui permet aux utilisateurs d'y intégrer leur savoir-faire spécifique
Un package thermodynamique adapté, performant et fiable
ProSimPlus HN03 intègre des modèles physico-chimiques mis au point par de nombreuses années de recherche et validés par une utilisation intensive. Ces éléments sont déjà dans le logiciel, l'utilisateur peut donc se concentrer sur d'autres aspects de son procédé.
Parmi les éléments directement disponibles on trouve notamment :
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Une base de données complète de propriétés des constituants intervenant dans ce type de procédés (H2O, NO, NO2, N2O4, N2, O2, HNO3, NH3, N2O, N2O3, HNO2, CO2, CO, CH4, H2, SO2, SO3). |
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Un modèle thermodynamique basé sur des équations spécifiques obtenues à partir de mesures expérimentales et capable de bien représenter la non-idéalité de la phase liquide (fugacités liquide, enthalpies d'excès, densités des solutions, etc) |
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Un modèle particulièrement adapté aux fortes concentrations d'acide nitrique (colonnes de concentration ou de blanchiment) |
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La prise en compte automatique des transferts de matière avec réaction chimique en phase liquide : absorption de N2O4 et de N2O3, hydrolyses rapide en HNO3 et HNO2 et décomposition de HNO2 |
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La prise en compte automatique en phase gaz des réactions chimiques avec des corrélations spécifiques :
| | - | modèle cinétique de la réaction d'oxydation du NO en NO2, en phase gaz (Sherwood's, Koukolik et Marek, etc) |
| | - | constante d'équilibre de dimérisation du NO2 en N2O4, en phase gaz (Koukolik et Marek, Bodenstein, etc) |
| | - | constante d'équilibre de la formation de N2O3 en phase gaz (Miller, Beattie et Bell, etc) |
| | - | constante d'équilibre des systèmes NOx-H2O-HNO3 (Koukolik et Marek, Zhidkov, Carberry, etc) |
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Toutes les réactions susceptibles de se produire dans les procédés de production d'acide nitrique, ou lors de l'absorption de vapeurs nitreuses, ont été intégrées: réactions de formation de l'acide nitrique (HNO3), de l'acide nitreux (HNO2), du dioxyde d'azote (NO2), du trioxyde d'azote (N2O3) et du tetraoxyde d'azote (N2O4). La prise en compte systématique de ces réactions dès la mise en équation des différents modèles garantit la robustesse et la rapidité de calcul.
Un logiciel de référence rapidement adopté par les utilisateurs
Les principales sociétés d'ingénierie du domaine de l'acide nitrique et les producteurs d'engrais les plus performants au niveau mondial s'appuient déjà sur ProSimPlus HNO3 pour concevoir de nouvelles unités ou revamper des installations existantes. Ce logiciel se révèle également très utile dans toutes les industries qui ont à traiter des NOx : énergie, chimie, nucléaire, etc.
ProSimPlus HNO3 est d'une utilisation très intuitive. Ceux qui ont l'habitude d'utiliser un autre outil de simulation sont surpris par sa facilité de prise en main et les novices en flowsheeting n'ont pas besoin de formation longue et coûteuse pour être pleinement opérationnels. L'interface graphique offre de nombreuses fonctionnalités pour l'exploitation simple et rapide des résultats : tableau résumant les caractéristiques des courants, aide en ligne, gestion des différents systèmes d'unités, résultats sous formats HTML, MS-Excel, etc.
En outre, ProSimPlus HNO3 est disponible en français et en anglais.
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Flowsheet d'un procédé
de production bipression
Fenêtres de configuration
d'une colonne d'oxydo-absorption
à plateaux
Fenêtres de configuration
d'un réacteur d'oxydation
Sélection du profil thermodynamique
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