Exemples d’application

Exemples d’applications

ProSim met à votre disposition des exemples d’application afin d’illustrer la capacité de nos solutions à calculer, à optimiser, à modéliser les différents procédés de l’industrie et l’utilisation qui peut être faite du logiciel dans des activités industrielles.

Note : ces fichiers sont fournis en l’état sans garantie d’aucune sorte. ProSim ne garantit pas que les fonctions contenues dans ces exemples sont sans erreurs ni qu’elles correspondent aux besoins de l’utilisateur. ProSim ne fournit aucune garantie, implicite ou explicite, notamment concernant l’adéquation de ces exemples à un usage ou un besoin particulier. ProSim ne pourra en aucun cas être tenu pour responsable de l’utilisation qui pourra être faite des calculs réalisés avec tout ou partie des programmes. ProSim ne saurait être tenu pour responsable de dommages de quelque nature que ce soit (notamment de dommages corporels, des pertes de bénéfices, des interruptions d’activité, des pertes de données, des pertes de nature pécuniaire ou de toute autre perte) résultant de l’utilisation ou de l’impossibilité d’utiliser ces programmes.

BatchColumn

Les exemples présentés ci-dessous illustrent l’utilisation de BatchColumn.

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Purification du Thymol par distillation Batch

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L’intérêt principal de cet exemple est de décrire deux systèmes de chauffe différents pour le bouilleur : une double-enveloppe et un serpentin. Par ailleurs, un calculateur réactif généré par Simulis Kinetics à l’issue de l’identification du schéma réactionnel de la synthèse du thymol est également utilisé. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques sont renseignés automatiquement dans la simulation BatchColumn.

BatchReactor

Les exemples présentés ci-dessous illustrent l’utilisation de BatchReactor.

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Biotechnologie blanche simulation de la production batch d’acide poly-B-hydroxybutyrique (PHB) avec un modèle cinétique utilisateur

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L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

Extrapolation d’un réacteur de chloration

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L’intérêt principal de cet exemple est l’extrapolation d’un réacteur de chloration. La chloration de l’o-chlorotoluène est réalisée dans un réacteur diphasique liquide-vapeur. Le dispositif de chauffage/refroidissement du réacteur et la géométrie du condenseur sont spécifiés. Au cours de l’étape de réaction, le niveau de température dans le réacteur est contrôlé par un PID.

Identification du schéma réactionnel de la synthèse du thymol

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Cet exemple présente l’utilisation de données expérimentales en suivi de concentration pour établir un schéma réactionnel. Les réactions prises en compte sont contrôlées par la cinétique. A l’issue de l’identification, un calculateur réactif est généré. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques pourront être renseignés automatiquement dans les simulations BatchReactor et BatchColumn.

Oxydation batch de la sauce tomate

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L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

Réacteur avec réactions catalytiques hétérogènes

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L’intérêt principal de cet exemple réside dans la simulation d’un jeu de trois réactions catalytiques hétérogènes. Ces réactions suivent le formalisme de Langmuir-Hinshelwood.

Réacteur de synthèse du Thymol

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L’intérêt principal de cet exemple est d’utiliser un calculateur réactif généré par Simulis Kinetics à l’issue de l’identification du schéma réactionnel de la synthèse du thymol. Ainsi, les constituants, le modèle thermodynamique et les réactions chimiques sont renseignés automatiquement dans la simulation BatchReactor. Le dispositif de refroidissement du réacteur est spécifié.

Réacteur monophasique avec synthèse de chauffe – Analyse de risque

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Cet exemple présente la modélisation d’un réacteur monophasique liquide pour lequel le système de chauffe est décrit. Un autre intérêt est de placer deux évènements d’arrêt pour une même étape. Cet exemple permet également de simuler un cas de panne sur le réacteur.

Simulation d’un scénario de montée en pression d’un réacteur diphasique

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Cet exemple présente un cas simple de montée en pression d’un réservoir, suivie d’une dépressurisation après rupture du disque de sécurité. Les caractéristiques du flux à l’évent et l’évolution de la charge du réservoir sont suivies au cours du temps.

Simulation de l’hydrolyse enzymatique batch de l’amidon avec un modèle cinétique utilisateur

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L’intérêt principal de cet exemple est la possibilité pour l’utilisateur de décrire ses propres modèles cinétiques grâce à l’utilisation du mode avancé de Simulis Reactions, serveur de réactions chimiques utilisé dans BatchReactor.

Simulation de la production batch d’acide gluconique avec un modèle cinétique utilisateur

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Cet exemple de biotechnologie blanche traite de la fermentation du glucose en acide gluconique, ce qui implique l’oxydation du groupe aldéhyde du sucre en groupe carboxyle. La modélisation mathématique du mécanisme réactionnel utilise des équations spécifiques (de type Monod) qui ne sont pas disponibles dans les bibliothèques de réactions chimiques standards comme Simulis Reactions.

Simulation de la production de spiruline dans un photobioréacteur avec un modèle cinétique utilisateur

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L’intérêt principal de cet exemple est d’illustrer comment modéliser des photobioréacteurs en utilisant BatchReactor. A l’aide du mode avancé de Simulis Reactions, l’utilisateur peut importer des bibliothèques de modèles cinétiques, notamment dédiés aux bioréactions. Ces modèles peuvent être facilement modifiés et enrichis afin de convenir à une large gamme de schémas réactionnels.

ProSec

Les exemples présentés ci dessous illustrent l’utilisation de ProSec.

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Récupération de GPL

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Cet exemple présente un échangeur de chaleur à plaques et ailettes brasées utilisé dans un procédé de récupération de GPL d’un gaz naturel. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Deux cas sont considérés concernant les données thermodynamiques et les propriétés physico-chimiques nécessaires : calculées automatiquement par le serveur thermodynamique ou fournies sous forme tabulée par l’utilisateur.

Récupération de GPL avec boucle de réfrigération au propane. Simulation de l’EPAD avec CO-ProSec

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Cet exemple présente un procédé de récupération de GPL dans un gaz naturel avec une boucle de réfrigération au propane, un procédé particulièrement interconnecté et qui présente plusieurs recyclages. D’autre part, outre la colonne de séparation et la mise en oeuvre de la boucle de réfrigération, ce procédé utilise un échangeur à plaques et ailettes brasées. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques.

Simulation d’un échangeur à plaques et ailettes à courants croisés (PFHE)

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Cet exemple présente la simulation d’un échangeur à plaques et ailettes à courants croisés utilisé dans une application gaz-gaz. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes. Les données thermodynamiques et physico-chimiques sont automatiquement calculées en utilisant le serveur de calcul thermodynamique du logiciel de simulation de procédé.

Simulation d’un échangeur à plaques et ailettes brasées (EPAB) avec l’opération unitaire CAPE-OPEN ProSec

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Cet exemple traite le cas d’un échangeur de chaleur à plaques et ailettes brasées à deux fluides. Une sortie latérale est disposée sur le courant chaud. Le courant froid présente une recirculation externe. Cet échangeur est modélisé en utilisant ProSec, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques et ailettes brasées. ProSec permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Dans cet exemple ProSec est utilisé dans le logiciel de simulation de procédés ProSimPlus et les données thermodynamiques et les propriétés physico-chimiques nécessaires sont automatiquement calculées en utilisant Simulis Thermodynamics, le serveur de calculs thermodynamiques de ProSimPlus.

ProSim DAC

Les exemples présentés ci dessous illustrent l’utilisation de ProSim DAC.

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Procédé TSA – Adsorption de dichlorométhane sur un charbon actif

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Cet exemple traite d’un procédé TSA (Thermal Swing Adsorption) dans lequel du dichlorométhane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération thermique du charbon actif est faite par un courant d’azote chaud.

Procédé TSA – Adsorption de propane sur un charbon actif

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Cet exemple traite d’un procédé TSA (Thermal Swing Adsorption) dans lequel du propane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération thermique du charbon actif est faite par un courant d’azote chaud.

Procédé VTSA – Adsorption de dichlorométhane sur un charbon actif

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Cet exemple traite d’un procédé VTSA (Vacuum Thermal Swing Adsorption) dans lequel du dichlorométhane est adsorbé sur un charbon actif. La régénération du charbon actif est faite en deux étapes : 1. Thermiquement par un courant d’azote chaud, 2. Sous vide par un courant d’azote à basse pression.

ProSim HEX

Les exemples présentés ci dessous illustrent l’utilisation de ProSim HEX.

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Simulation d’un échangeur à plaques utilisé pour refroidir une solution de sucrose

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Cet exemple présente le calcul d’un échangeur de chaleur à plaques à deux fluides utilisé pour refroidir une solution de sucrose (60° Brix) avec de l’eau. Cet échangeur de chaleur contre-courant a deux passes de chaque côté. Chaque passe est à contre-courant. Le corps pur sucrose est modifié pour représenter les propriétés physico-chimiques de la solution de sucrose (60° Brix). Cet échangeur de chaleur est modélisé en utilisant ProSim PHE, l’opération unitaire CAPE-OPEN de ProSim dédiée à la simulation des échangeurs à plaques. ProSim PHE permet de prendre en compte l’effet de l’empilage et de la pression sur les courbes enthalpiques. Dans cet exemple, l’opération unitaire ProSim PHE est exécutée dans le logiciel de simulation de procédés continus en régime permanent ProSimPlus, les données thermodynamiques et physico-chimiques étant automatiquement calculées en utilisant Simulis Thermodynamics, le serveur de calculs thermodynamiques de ProSimPlus.

ProSimPlus HNO3

Les exemples présentés ci dessous illustrent la capacité de ProSimPlus HNO3 à modéliser les procédés de production d’acide nitrique. Cette liste reprend les procédés les plus classiques de l’industrie et illustrent les qualités de flexibilité, puissance et fiabilité du logiciel.

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Colonne d’absorption de NOX à garnissage

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Cet exemple utilise une colonne à deux lits de garnissage pour absorber les NOx contenus dans un courant gazeux à l’aide d’une solution d’acide nitrique dilué. Le débit de cette solution est déterminé pour respecter la teneur en NOx dans le flux de gaz après abattage.

Procédé bi-pression de fabrication d’acide nitrique

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Cet exemple correspond à une unité de production d'acide nitrique par un procédé bi-pression. Il s'agit d'un procédé assez classique de production industrielle d'acide nitrique. Les principaux modules spécifiques au simulateur ProSimPlus HNO3 sont ici mis en ouvre : colonne d'oxydo-absorption de vapeurs nitreuses, condenseurs de vapeur nitreuses, réacteurs d'oxydation, échangeurs de chaleur avec volumes d'oxydation, compresseurs de vapeurs nitreuses, etc.

Procédé mono-pression de fabrication d’acide nitrique

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Cet exemple correspond à une unité de production d'acide nitrique par un procédé mono-pression. Il s'agit également d'un procédé assez classique de production industrielle d'acide nitrique. Les principaux modules spécifiques au simulateur ProSimPlus HNO3 sont ici mis en ouvre : colonne d'oxydo-absorption de vapeurs nitreuses, condenseurs de vapeur nitreuses, réacteurs d'oxydation, échangeurs de chaleur avec volumes d'oxydation, compresseurs de vapeurs nitreuses, etc.

ProSimPlus

Les exemples présentés ci dessous illustrent la capacité de ProSimPlus à modéliser les différents procédés de l’industrie et l’utilisation qui peut être faite du logiciel dans des activités telles que la conception ou le revamping, l’optimisation en phase d’exploitation, l’étude de sensibilité pour des aspects sécurité. Loin d’être exhaustive, cette liste reprend les procédés les plus classiques, rencontrés dans le domaine de l’industrie du Génie des Procédés ou ceux dont certains aspects illustrent les qualités de flexibilité, puissance et fiabilité du logiciel.

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Analyse énergétique d’un procédé d’estérification d’une huile végétale

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Cet exemple présente la simulation d’une unité de production d’ester et de glycérine (glycérol) par estérification d’huile végétale. Le module « Analyse pincement » est utilisé pour établir une analyse de la consommation énergétique du procédé.

Capture du CO2 par une solution aqueuse d’amine

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Cet exemple présente la simulation sous ProSimPlus d’un procédé de capture du CO2 par absorption avec une solution aqueuse d’amine. Le gaz de combustion est d’abord refroidi dans un réfrigérant par contact direct avec de l’eau puis appauvri en CO2 au moyen d’un absorbeur (colonne d’absorption) avec une solution aqueuse d’amine. L’amine est régénérée à travers un désorbeur (colonne à distiller) pour être réinjectée dans l’absorbeur. Le courant vapeur de tête sortant du désorbeur, composé de CO2 et d’eau, est ensuite refroidi et amené dans un ballon afin de séparer l’eau du CO2 qui sera stocké. Cet exemple illustre notamment l’utilisation du module « Script » de ProSimPlus pour le calcul des débits d’appoint en amine et en eau.

Centrale à cycle combiné à gazéification intégrée

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Cet exemple présente la simulation d’un cycle combiné à gazéification intégrée à partir d’un déchet.

Chargement et export de données entre ProSimPlus et Excel par script

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Cet exemple illustre la possibilité de lier ProSimPlus à Excel : ProSimPlus charge des paramètres à partir d’un fichier Excel et exporte des résultats vers le même fichier Excel.

Distillation azéotropique hétérogène

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Cet exemple illustre un procédé de séparation poussée d'un mélange azéotropique (éthanol-eau) par distillation azéotropique hétérogène (on parle également de distillation "hetéroazéotropique"). Ce sont essentiellement les modules de colonnes de distillation qui sont mis en oeuvre dans cet exemple. Les modules de calculs rigoureux des séparateurs multi-étagés sont en outre intégrés dans un flowsheet comportant une boucle de recyclage, illustrant ainsi l'efficacité des algorithmes de convergence de ProSimPlus.

Désacidification de gaz de synthèse par le procédé rectisol

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Cet exemple traite d’un procédé de désacidification de gaz de synthèse par le procédé Rectisol. Le solvant utilisé est le méthanol. La désacidification se fait à travers un contacteur et la régénération du solvant nécessite différentes colonnes et flashs. L’objectif du procédé de cet exemple est d’épurer un gaz de synthèse en CO2 et H2S pour assurer une pureté suffisante du CO2 autorisant son stockage et une composition du flux de H2S permettant son traitement par une unité Claus. L’appoint de méthanol est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est basé sur l’ouvrage [KOH97] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Désacidification de gaz naturel par le procédé selexol

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Cet exemple traite d’un procédé de désacidification de gaz naturel par le procédé Selexol. Le solvant est le Selexol, un mélange d’éther diméthylique de polyéthylène glycol. La désacidification se fait à travers un contacteur et la régénération du solvant nécessite trois flashs successifs. L’objectif du procédé de cet exemple est de diminuer fortement la teneur en CO2 du gaz entrant. L’appoint de Selexol est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est basé sur l’article [RAN76] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Désacidification de gaz par le procédé purisol

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Cet exemple traite d’un procédé de désacidification d’un flux d’hydrogène par le procédé Purisol. Le solvant utilisé est la N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP). La désacidification est effectuée à travers un contacteur et la régénération du solvant utilise trois flashs successifs. L’objectif du procédé de cet exemple est de diminuer fortement la teneur en CO2 du gaz entrant. L’appoint de NMP est automatiquement calculé à l’aide de modules simples. Cet exemple est établi d’après [KOH97] qui décrit les principaux éléments de ce procédé.

Déshydratation de gaz naturel avec du TEG

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Cet exemple traite d’un procédé de déshydratation de gaz naturel à l’aide de Tri Ethylène Glycol (TEG) à travers un contacteur et une boucle de régénération de TEG. L’intérêt de l’exemple réside dans la mise en oeuvre du module « Absorbeur », qui joue le rôle du contacteur et dans la représentation de deux colonnes en série par un unique module « Stripper » de ProSimPlus.

Dééthaniseur avec thermosiphon

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Cet exemple traite de la simulation d’un dééthaniseur. L’objet de cette colonne est de récupérer le plus d’éthane possible en tête. Le propane et les autres lourds restent dans le pied. Le point particulier qui est détaillé est la modélisation du rebouilleur de type thermosiphon. Cet équipement est pris en compte avec précision par la représentation des conduites de descente et de montée. Le bilan de pertes de charge est calculé à l’aide d’un module Windows Script.

Evaluation économique d’un procédé d’hydrodésalkylation du toluène

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Cet exemple présente l’évaluation économique sous ProSimPlus d’un procédé d’hydrodésalkylation du toluène. Le réacteur d’hydrodésalkylation est alimenté par de l’hydrogène et du toluène préalablement chauffés. Les produits de la réaction (benzène, biphényle et méthane) ainsi que les réactifs résiduels sont séparés par un flash et trois unités de séparation. Un recyclage permet de réinjecter une partie des réactifs résiduels dans le réacteur d’hydrodésalkylation. Cet exemple illustre notamment l’utilisation du module « Evaluation économique » de ProSimPlus sur un procédé faisant intervenir différents types d’équipements (réacteurs, colonnes, pompes, échangeurs…).

Exemple d’utilisation d’un algorithme d’optimisation externe

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Cet exemple présente l’utilisation d’un algorithme d’optimisation externe dans l’environnement de simulation de ProSimPlus. Les interfaces de communication avec l’algorithme externe sont détaillées ainsi qu’un exemple basique.

Exemple simple

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L'intérêt principal de cet exemple simple est qu’il permet d'aborder la simulation de procédés et ses principaux concepts : constituants mis en jeu, modèle thermodynamique, opérations unitaires et leurs paramètres opératoires, boucles de recyclage, etc.

Optimisation du solde d’exploitation d’une unité de production de liquides de gaz naturel

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Cet exemple présente l’optimisation sous ProSimPlus du solde d’exploitation d’une unité existante de production de liquides de gaz naturel. Cet exemple illustre notamment l’utilisation combinée du module « Evaluation économique » et du module « Optimisation SQP » de ProSimPlus.

Procédé Claus

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Cet exemple traite de la simulation du procédé Claus. Ce procédé permet de récupérer l’élément soufre d’un gaz acide contenant du H2S, de l’eau, et potentiellement des hydrocarbures et du dioxyde de carbone.

Production du thymol

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L’intérêt principal de cet exemple est de présenter l’utilisation des logiciels BatchReactor et BatchColumn dans l’environnement de simulation ProSimPlus.

Purification du naphtalène

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Cet exemple illustre un procédé de purification du naphtalène dans un mélange contenant 14 constituants, par distillation sur un train de trois colonnes.

Récupération de GPL

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Cet exemple présente un procédé de récupération de GPL dans un gaz avec une boucle de réfrigération au propane, un procédé particulièrement interconnecté et qui présente plusieurs recyclages.

Simulation d’une colonne de fractionnement d’une unité de craquage

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Cet exemple illustre la simulation d’une colonne de fractionnement d’une unité de craquage sous ProSimPlus.

Simulation d’une unité de distillation atmosphérique

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Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation atmosphérique de pétrole brut sous ProSimPlus.

Simulation d’une unité de distillation atmosphérique avec colonne de preflash

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Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation atmosphérique de pétrole brut avec colonne de préflash sous ProSimPlus.

Simulation d’une unité de distillation sous vide

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Cet exemple illustre la simulation d’une unité de distillation sous vide d’une coupe pétrolière sous ProSimPlus.

Synthèse du méthanol

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Cet exemple illustre la synthèse du méthanol à partir d’un gaz de synthèse. Le gaz de synthèse peut provenir d’un gazéifieur (voir par exemple « PSPS_E28_FR - Centrale CCGI »). Les différentes étapes sont modélisées : compression du gaz de synthèse, réaction, purification par flash puis purification finale du méthanol produit par distillation. Le réacteur de synthèse est modélisé en utilisant la minimisation de l’énergie libre de Gibbs.

Séparation trois étages

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Le but de cet exemple est de simuler un procédé de séparation du pétrole brut. Ce procédé de séparation se base sur des différences de pression entre les différents flashs triphasiques (liquide-liquide-vapeur) et diphasiques (liquide-vapeur) utilisés.

Unité de production de biocarburant

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Cet exemple traite de la production de biocarburant à partir d’huiles végétales avec un catalyseur alcalin. La production de biodiesel s’effectue à l’aide d’une réaction de transestérification, qui nécessite l’utilisation d’un alcool (le méthanol en général), et permet de produire du biodiesel et du glycérol à partir d’huile.

Unité de production de bioéthanol

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Cet exemple illustre la simulation d'une unité de production de bioéthanol. L'éthanol est ici produit à partir de biomasse par des procédés d'hydrolyse et de fermentation de sucres. La biomasse subit dans un premier temps un pré-traitement à l'acide et aux enzymes pour produire du sucre qui est ensuite fermenté en alcool. L'éthanol produit contient encore une quantité importante d'eau qui est retirée par distillation.

Unité de production de cyclohexane

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Cet exemple correspond à une unité de production de cyclohexane. Il s’agit d’un procédé assez typique de l’industrie chimique constitué d’une section réactionnelle afin de synthétiser le produit d'intérêt suivie d’une section dans laquelle est effectuée la séparation des produits et sous-produits. Les points particuliers qui sont détaillés au niveau de cet exemple sont : • La mise en oeuvre d’un module de gestion des contraintes afin d'atteindre une spécification. • Le découplage d’un échangeur de chaleur entre un consignateur de température et un simple échangeur afin d’éviter un courant de recyclage, en utilisant un courant d’information.

Simulis Thermodynamics

Les exemples présentés ci dessous illustrent l’utilisation de Simulis Thermodynamics dans des calculs de propriétés relativement complexes sous MS Excel. Loin d’être exhaustive, cette liste reprend les calculs classiques ou dont certains aspects illustrent les qualités de flexibilité, puissance et fiabilité du logiciel.
Pour utiliser ces exemples, vous devez avoir une version valide de Simulis Thermodynamics installée sur votre poste. Une fois le fichier ouvert, vous devez « forcer le calcul » pour visualiser les résultats.

>> Evaluer Simulis Thermodynamics

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Les principales fonctionnalités de Simulis Thermodynamics

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Objectif : cet exemple présente les principales fonctionnalités de Simulis Thermodynamics

Simulis Calculator

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Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Calculator", permettant de calculer des propriétés de mélange et des équilibres entre phases.

Simulis Calculators

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Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Calculators", permettant de manipuler plusieurs calculateurs. Chaque calculateur contient ses propres constituants et son propre profil thermodynamique.

Simulis Compound

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Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Compound", permettant de manipuler les propriétés physiques d'un constituant.

Simulis Compounds

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Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis Compounds", permettant de manipuler les propriétés physiques de plusieurs constituants.

Simulis conversions

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Objectif : cet exemple décrit de manière détaillée les fonctions pouvant être utilisées avec un objet "Simulis System", permettant d'effectuer des conversions d'unités.