BatchColumn

Simulation de colonnes de distillation discontinues

Ceux qui conçoivent ou exploitent des unités de distillation batch (pharmacie, chimie fine, huiles essentielles, alcools …) connaissent les avantages de ce procédé : grande flexibilité, colonne unique pour séparer des mélanges complexes, identification des lots, etc. Mais ils savent aussi que compte tenu de la complexité des phénomènes mis en jeu, aucune règle simple n’est disponible pour atteindre une solution optimale : temps de cycle faible, bonne séparation des produits, consommation d’énergie minimale, etc. BatchColumn a été conçu spécifiquement pour les aider à relever ces défis.

Caractéristiques

Un modèle dynamique rigoureux et entièrement configurable

Une représentation détaillée du système de chauffe, de l’hydrodynamique de la colonne, du condenseur/décanteur et des contrôles associés

La possibilité d’optimiser les séparations les plus complexes

Une description fidèle des différentes étapes opératoires

Une interface conviviale, des calculs rapides et des résultats facilement exploitables

Dédié à la simulation des colonnes de distillation discontinues.Distillation batch - Distillation discontinue - distillation discontinue fractionnée.

Sa flexibilité, sa robustesse dans le cas de séparations complexes et sa convivialité en font un outil unique, utilisé et reconnu par les plus grandes sociétés internationales.

BatchColumn est un logiciel qui s’avère très utile notamment pour :

  • optimiser les durées de chaque coupe, les puissances de chauffe ou les taux de reflux,
  • quantifier les rejets (COV…),
  • réduire les temps de cycle afin d’augmenter la capacité de production,
  • concevoir rapidement les modes opératoires pour séparer de nouveaux mélanges,
  • élaborer une stratégie de contrôle pour garantir un fonctionnement sûr,
  • minimiser la consommation énergétique,
  • étudier les procédures de mise en chauffe et d’arrêt,
  • limiter les essais préalables sur pilote,
  • pérenniser la connaissance acquise sur une séparation en archivant son modèle, etc

 

 

Configuration matérielle requise

Compatible PC à base de processeur Intel Pentium, possédant :

  • 2 Go de RAM ou plus (4 Go ou plus recommandés).
  • Système d’exploitation 32 bits ou 64 bits : Microsoft Windows XP, Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Windows Server 2003, Windows Server 2008, Windows Server 2012, Windows Server 2016 (nous consulter pour d’autres systèmes).
  • Au moins 2 Go d’espace disque disponible après installation pour de bonnes performances d’utilisation.
  • Un accès internet (pour télécharger le logiciel et la licence).

Une modélisation très fidèle de la colonne et des équipements associés

La « technologie » des équipements : colonne, bouilleur, condenseur… peut être prise en compte avec un niveau de détail adapté aux objectifs recherchés.
BatchColumn peut représenter aussi bien les colonnes à plateaux (perforés, calottes, clapets…) que les colonnes à garnissage (plus de 80 garnissages vrac et structurés). A chaque instant, les performances hydrodynamiques de la colonne (pertes de charges, rétentions liquides, engorgements) sont calculées rigoureusement.

Des alimentations ou soutirages à différents niveaux, des rebouilleurs intermédiaires ou la possibilité de positionner des « middle-vessels » augmentent les configurations qui peuvent être investiguées.

Possibilité en première approche d’imposer la condensation (partielle, totale, sous-refroidie), mais également de calculer rigoureusement la quantité réellement condensée au cours du temps. Pour des condenseurs de type tubes/calandre, BatchColumn peut calculer les coefficients d’échange.
Si nécessaire, un décanteur à niveau constant ou variable peut être pris en compte avec choix de la phase refluée, un by-pass total ou partiel et la possibilité d’utiliser un modèle thermodynamique distinct pour bien représenter les équilibres liquide-liquide.

Les équipements peuvent être choisis dans les bibliothèques standards ou être configurés au niveau de chacun des éléments :

– fonds de cuves : plats, hémisphériques…
– échangeurs à la paroi (demi-coquilles, doubles enveloppes) externes avec circulation ou immergé (serpentin)
– agitateurs : turbines, impellers…
– matériau de la paroi : acier vitrifié…
– fluides thermiques

 

Un outil spécifique (Simulis® Technologies) permet de gérer ces éléments et de stocker les équipements standards de la société.
Les systèmes de contrôle de l’unité et de régulation (PID…) des différents paramètres sont pris en compte par BatchColumn.

 

Une des bibliothèques thermodynamiques les plus riches du marché

En distillation, la qualité d’une simulation repose avant tout sur une bonne représentation des équilibres liquide-vapeur (voire liquide-liquide-vapeur) et des autres propriétés physico-chimiques des fluides circulant dans la colonne. BatchColumn permet la modélisation de systèmes complexes en bénéficiant de toute la puissance de Simulis® Thermodynamics :

• des nombreux modèles thermodynamiques sélectionnés pour leur fiabilité et leur robustesse (SRK, NRTL, UNIFAC, etc)
• une base de données de propriétés pour plus de 2 300 corps purs (base DIPPR® de l’AIChE)
• des bases de coefficients d’interaction binaires pour les modèles qui en nécessitent (NRTL…)
• un ensemble de services : estimation de propriétés, bases de données privées, etc

Des réactions instantanées, équilibrées, réversibles ou irréversibles avec la prise en compte de cinétiques réactionnelles (Arrhenius, Langmuir Hinshelwood,…) permettent à BatchColumn de simuler efficacement les distillations réactives.

 

Tester des voies alternatives et de nouvelles stratégies de production

Le mode opératoire est décrit comme sur l’unité industrielle : en définissant une série d’étapes opératoires. A chaque étape, un mode de fonctionnement différent peut être défini :

• démarrage à partir d’un régime permanent ou remplissage de la colonne avec éventuellement des plateaux pré-remplis
• distillation à reflux fixé ou variable (pour satisfaire par exemple, la pureté d’un constituant au distillat)
• distillation à reflux infini ou à reflux fini (le distillat est renvoyé au bouilleur)

A chaque étape, il est possible de modifier chacun des paramètres de fonctionnement :

• la politique de reflux : taux, phase refluée
• le bac de recette du distillat
• la pression opératoire (constante, fonction du temps…)
• le débit et la température du fluide de refroidissement au niveau de chacun des étages de condensation
• les alimentations ou les soutirages (ouverts, fermés, débits)
• la température, le débit du fluide de chauffe du bouilleur, les paramètres du système d’agitation
• l’arrêt ou la mise en service d’un décanteur
• les réactions chimiques prises en compte, etc…

Les étapes s’enchaînent automatiquement par la détection d’évènements définis par l’utilisateur qui peuvent être le temps écoulé, mais aussi la quantité produite, la température sur un plateau, la pureté dans un bac de production, le taux de reflux atteint, etc.

 

Une interface conviviale, des calculs rapides et des résultats facilement exploitables

L’interface graphique particulièrement intuitive permet de décrire très facilement les différents paramètres de toutes les configurations, même les plus complexes. Grâce à ses méthodes numériques robustes et efficaces, BatchColumn se révèle extrêmement efficace sur des cas complexes : mélanges fortement non idéaux, gestion des discontinuités (arrêt intempestif de la chauffe, fermeture d’une alimentation…). En cours de simulation, BatchColumn présente graphiquement et numériquement l’évolution des paramètres fondamentaux (profils de composition dans la colonne, température, pression, taux de reflux…). En fin de simulation, les résultats sont directement exploitables sous forme de graphiques d’évolution des différents paramètres, de texte, ou de tableaux.

 

 

Quelques exemples d’applications :

  • Optimisation de la séparation du mélange Isopropanol / Eau / Ethanol / 1-4 Dioxane / Acétate d’ethyl / Diméthylacétamide
  • Étude d’une colonne de séparation Eau / Acétonitrile / Toluène / Méthanol
  • Simulation et optimisation d’une colonne de distillation Acétone / Eau / IPA
  • Simulation et optimisation d’une colonne de distillation Eau / Hydroxyde de sodium / Chlorure de sodium / IPA / Méthanol
  • Régénération d’Isopropanol
  • Distillation d’éthanol
  • Dimensionnement d’une colonne de distillation de trichloroanisole
  • Étude d’une colonne de reconcentration

 

Voir plus d’applications

BatchColumn ne simule qu’une seule colonne à distiller à la fois. Si deux colonnes sont connectées, vous pouvez simuler une colonne, en déduire la composition du courant de connexion et la saisir comme alimentation ou charge initiale pour simuler votre seconde colonne.

Oui. Après avoir sélectionné votre garnissage dans la librairie de BatchColumn, vous indiquez le diamètre de votre colonne et la hauteur de garnissage. BatchColumn peut ainsi calculer les rétentions, les pertes de charge et le facteur d’engorgement. 

Oui. Dans ce cas, vous spécifiez une pûreté à maintenir au distillat et BatchColumn calcule la politique de reflux à appliquer au cours du temps pour maintenir cette spécification.

Oui, c’est possible. Les versions d’évaluation sont des versions fonctionnellement complètes, avec une base de composants limitée à 50 corps (la base standard a les propriétés de plus de 2300 composants) et avec une licence de 30 jours (à partir de la date d’installation). Il n’y a pas de version téléchargeable à partir du site public de ProSim.

Pour tester et évaluer le logiciel de simulation, contactez le département commercial.

• Compatible PC à base de processeur Intel Pentium, possédant :
• 2 Go de RAM ou plus (4 Go ou plus recommandés).
• Système d’exploitation 32 bits ou 64 bits : Microsoft Windows XP, Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Windows Server 2003, Windows Server 2008, Windows Server 2012, Windows Server 2016 (nous consulter pour d’autres systèmes).
• Au moins 2 Go d’espace disque disponible après installation pour de bonnes performances d’utilisation.
• Un accès internet (pour télécharger le logiciel et la licence).