Process optimisation method based on a hybridation between thermodynamic analysis and algorithmic methods - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2014

Process optimisation method based on a hybridation between thermodynamic analysis and algorithmic methods

Méthode d’optimisation de procédés hybride associant une analyse thermodynamique et des méthodes algorithmiques

(1)
1

Abstract

The pinch analysis has been developed and exploited in the petrochemical sector. There are numerous heat fluxes and energy consumption is a strong decision criterion. Other energy-intensive sectors such as metallurgy, pulp and paper and food & drink industry can benefit from this systemic approach. Moreover, integration of complex thermodynamic utilities such heat pumps or Combined Heat and Power units can significantly reduce the energy consumption of a process, without having to interfere with the process technology.An algorithm for heat exchangers network design from heat fluxes was chosen in the literature and two features were added to it: Ability to pick different heat exchanger technology and creation of "availabilities" heat fluxes whose outlet temperature is variable. Preselection tool has been developed from grand composite curve and exergetic criterion to propose and pre-size thermodynamics utilities. It is used upstream of the heat exchangers network design step.These two algorithms have been integrated into a software for energy integration of process unit operations heat fluxes. Several validations were made on study cases from the literature as well as on industrial cases which require process modelling. The both algorithms sequence allows achieving practical and technologically feasible results. Improvement on energy consumption provided by the solutions can be calculated at each step.
La méthode du Pincement a été développée et utilisée dans le secteur de la pétrochimie. Le nombre de flux y est important et la consommation énergétique est un critère décisionnel fort. D'autres secteurs énergivores tels la métallurgie, la production de papier et de pâte à papier ou l'industrie agroalimentaire peuvent bénéficier de cette approche structurée. Par ailleurs, l'intégration d'utilités thermodynamiques complexes comme les pompes à chaleur ou les unités de cogénération peut réduire significativement la consommation d'énergie d'un procédé, sans avoir à en modifier la technologie.Un algorithme de conception d'un réseau d'échangeurs à partir de flux thermiques à été choisi dans la littérature, puis deux fonctionnalités lui ont été ajoutées : la différenciation des technologies d'échangeur et la prise en compte de flux "disponibilités" à température de sortie variable. Un module de présélection a été développé pour proposer et dimensionner des utilités thermodynamiques à partir de la grande courbe composite et d'un critère exergétique. Il est utilisé en amont de la conception du réseau d'échangeurs.Ces deux algorithmes ont été intégrés dans un logiciel dédié à l'intégration énergétique de procédés à partir des flux thermiques des opérations unitaires. Plusieurs validations ont été faites sur des cas théoriques de référence issus de la littérature ainsi que sur des cas industriels réels nécessitant la modélisation des procédés. L'enchainement des deux algorithmes débouche sur l'obtention de résultats concrets et technologiquement réalistes. L'amélioration apportée par les solutions est calculable à chaque étape.
Fichier principal
Vignette du fichier
2014ENMP0088.pdf (6.4 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)
Loading...

Dates and versions

tel-02892064 , version 1 (07-07-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02892064 , version 1

Cite

Fabien Thibault. Méthode d’optimisation de procédés hybride associant une analyse thermodynamique et des méthodes algorithmiques. Génie des procédés. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2014. Français. ⟨NNT : 2014ENMP0088⟩. ⟨tel-02892064⟩
137 View
278 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More