Simulation des procédés (partie 4/4)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Décrire les étapes d’une étude intégrée d’un procédé pétrochimique à l’aide d’un logiciel de simulation (Aspen HYSYS, COCO, PRO/II). - Constituer un fluxogramme de procédé, choisir un modèle thermodynamique adapté et réaliser les bilans de matière et d’énergie. - Interpréter les résultats de simulation (rendements, consommations énergétiques, composition des flux) et proposer des pistes d’optimisation. - Appliquer les normes de sécurité et d’hygiène relatives aux unités de traitement d’hydrocarbures (NF EN 13445, arrêté du 2 février 2010 relatif à la prévention des risques d’explosion). - Réviser l’ensemble des notions du programme de Génie de Procédés, préparer les épreuves écrites et pratiques du baccalauréat, et mettre en œuvre une remédiation ciblée en fonction des difficultés identifiées. **Prérequis** : - Maîtrise des bilans de matière et d’énergie (cours de première). - Notions de thermodynamique des mélanges (lois de Raoult, Henry, modèles d’activité). - Connaissance des opérations unitaires de base (distillation, absorption, réaction, échange thermique). - Utilisation élémentaire d’un tableur et d’un logiciel de dessin de schéma de procédé (Visio, draw.io). - Règles de sécurité en atelier chimique (port des EPI, consignes de consignation, procédures d’arrêt d’urgence). --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, la valorisation du pétrole et du gaz naturel constitue un levier stratégique pour le développement industriel (raffinerie de Limbe, unité de gaz à liquéfaction de Kribi). Les techniciens supérieurs en Génie de Procédés sont appelés à participer à la conception, l’optimisation et la mise en service de ces installations. La simulation des procédés permet de prédire le comportement d’une unité avant son implantation réelle, de réduire les coûts d’investissement et d’améliorer la sécurité. Ce chapitre s’inscrit dans la logique du référentiel de compétences du MINESEC/IGE : l’élève doit être capable de réaliser une étude intégrée d’un procédé pétrochimique, de présenter les résultats sous forme de rapport technique et d’utiliser ces acquis pour préparer l’évaluation finale du baccalauréat. --- ## I. Étude intégrée d’un procédé pétrochimique ### 1. Présentation du procédé choisi Nous étudierons une **unité de craquage vapeur d’éthylène** (steam cracking) typique d’une capacité de 150 kt/an d’éthylène, alimentée par un mélange de naphtha (C₆–C₁₂) et de gaz de pétrole liquéfié (GPL). Le procédé comprend : - Un **pré‑chauffeur** (échangeur à tubes) portant l’aliment à 550 °C. - Un **réacteur de craquage** (four à tubes) où se produisent les réactions de rupture des liaisons C‑C à 800‑850 °C, pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique (≈1,2 bar). - Un **refroidissement rapide** (quench) avec de l’huile lourde pour arrêter les réactions secondaires. - Une **section de séparation** composée d’une série de colonnes de distillation (débutaniseur, dééthaniseur, dépropaniseur) permettant d’isoler l’éthylène, le propylène, le benzène et les fractions lourdes. - Un **système de récupération de chaleur** (réseaux d’échangeurs) pour préchauffer l’aliment entrant avec les flux de sortie chauds. ### 2. Étapes de la simulation | Étape | Action détaillée | Logiciel / outil | Résultat attendu | |-------|------------------|------------------|------------------| | 2.1 | Définir le problème : objectif (rendement d’éthylène), contraintes (température max, pression, débit d’aliment) | Cahier des charges | Spécifications claires | | 2.2 | Constituer le fluxogramme (PFDi) : identifier les unités, les flux d’entrée/sortie, les recycle | Aspen HYSYS → *Flowsheet* | Schéma de procédé complet | | 2.3 | Choisir le modèle thermodynamique : Peng‑Robinson pour les hydrocarbures légers, NRTL pour les aromatiques | Aspen HYSYS → *Property Method* | Précision des équilibres de phase | | 2.4 | Définir les propriétés des composants (critiques, acentriques, enthalpies de formation) | Base de données NIST / Aspen | Données physiques fiables | | 2.5 | Réaliser le bilan de matière global (entrée = sortie + pertes) | Solveur intégré | Vérification de la fermeture du bilan | | 2.6 | Réaliser le bilan d’énergie (chauffage, refroidissement, récupération) | Solveur intégré | Consommation d’énergie nette | | 2.7 | Lancer la simulation en mode *steady‑state* et examiner les convergences | Aspen HYSYS → *Run* | Température, pression, composition de chaque flux | | 2.8 | Effectuer une analyse de sensibilité (variation du ratio vapeur/aliment, température du four) | Aspen HYSYS → *Sensitivity* | Identification des leviers d’optimisation | | 2.9 | Rédiger le rapport de simulation (schéma, tableau de résultats, conclusions) | Word / LaTeX | Livrable professionnel | ### 3. Principaux résultats attendus - **Rendement massique d’éthylène** : 28‑30 % du débit d’aliment naphtha. - **Consommation d’énergie spécifique** : ≈1,8 GJ/t d’éthylène (chauffage du four + pertes). - **Composition du gaz de craquage** : éthylène 45 % vol., propylène 15 % vol., hydrogène 10 % vol., méthane 5 % vol., C₄⁺ 25 % vol. - **Température de sortie du quench** : ≈350 °C (pour éviter la polymérisation). - **Récupération de chaleur** : 60 % de l’énergie du flux de sortie chaud réutilisée pour le préchauffage de l’aliment. ### 4. Exemple chiffré : bilan de matière sur un craqueur vapeur **Données** : - Débit d’aliment naphtha = 100 t/h (composition moyenne : C₆H₁₄ 30 %, C₇H₁₆ 25 %, C₈H₁₈ 20 %, C₉H₂₀ 15 %, C₁₀H₂₂ 10 %). - Débit de vapeur d’eau ajouté = 30 t/h (H₂O). - On suppose que toutes les réactions de craquage conduisent à la formation d’éthylène (C₂H₄), de propylène (C₃H₆), d’hydrogène (H₂) et de méthane (CH₄) selon le schéma simplifié suivant : \[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} \rightarrow \frac{n}{2}\,\text{C}_2\text{H}_4 + \frac{n}{2}\,\text{H}_2 \quad (n\ \text{pair}) \] \[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} \rightarrow \frac{n-1}{2}\,\text{C}_2\text{H}_4 + \frac{1}{2}\,\text{C}_3\text{H}_6 + \frac{1}{2}\,\text{H}_2 \quad (n\ \text{impair}) \] **Étape 1 – Calcul du nombre moyen d’atomes de carbone** : \[ \bar n = \sum (x_i \times n_i) = 0,30\times6 + 0,25\times7 + 0,20\times8 + 0,15\times9 + 0,10\times10 = 7,45 \] **Étape 2 – Débit molaire d’aliment** : Masse molaire moyenne du naphtha ≈ \(\bar n \times 12,01 + (2\bar n+2) \times 1,008\) ≈ \(7,45\times12,01 + 16,9\times1,008\) ≈ 106,5 g/mol. \[ \dot n_{\text{aliment}} = \frac{100\,000\ \text{kg/h}}{0,1065\ \text{kg/mol}} \approx 939\; \text{kmol/h} \] **Étape 3 – Production d’éthylène** : Pour chaque molécule d’aliment, on obtient en moyenne \(\bar n/2\) molécules d’éthylène (en négligeant la branche impaire pour simplifier). \[ \dot n_{\text{C}_2\text{H}_4} = \dot n_{\text{aliment}} \times \frac{\bar n}{2} = 939 \times \frac{7,45}{2} \approx 3\,498\ \text{kmol/h} \] Masse d’éthylène produite : \[ \dot m_{\text{C}_2\text{H}_4} = 3\,498\ \text{kmol/h} \times 0,02805\ \text{kg/mol} \approx 98,1\ \text{t/h} \] **Résultat** : Le rendement massique d’éthylène ≈ 98,1 % du débit d’aliment (dans cet idéalisé). En pratique, les pertes vers le propylène, le méthane, le carbone solide réduisent ce rendement à ~30 % comme indiqué précédemment. Cet exercice montre comment le bilan de matière permet d’estimer la capacité théorique avant d’introduire les répartitions de produits réelles obtenues par simulation. > **>** *Rendement théorique d’éthylène = (n̄/2) × M(C₂H₄) / Mₙₐₚ�ₜₕₐ* ### 5. Sécurité et normes - **Pression de conception du four** : 1,5 bar (surpression maximale admise). - **Température maximale du tube** : 900 °C (limite de fluage de l’acier inoxydable 310S). - **Dispositif de décharge** : soupapes de sécurité calibrées à 1,6 bar, conformes à la NF EN ISO 4126‑1. - **Surveillance** : détecteurs de fuite d’hydrogène (ppm) et de composés organiques volatils (COV) avec alarmes à 10 % LIE. - **Équipement de protection individuelle** : combinaison anti‑feu, masque à filtration P3, gants résistants aux hydrocarbures, casque avec visière anti‑proj. - **Procédure d’arrêt d’urgence** : fermeture rapide des vannes d’alimentation vapeur et hydrocarbure, purge du four à l’azote, activation du système d’injection d’eau deluge. > **>** *Toute intervention sur un four à température > 600 °C nécessite un permis de travail signé par le responsable d’exploitation.* --- ## II. Révision générale, évaluation et remédiation ### 1. Récapitulatif des notions clés du chapitre précédent - **Bilan de matière** : Σ ṁ_in = Σ ṁ_out + Σ ṁ_génération – Σ ṁ_consommation. - **Bilan d’énergie** : Σ ṁ_in h_in + Q̇_ajouté = Σ ṁ_out h_out + Q̇_perdu + Ẇ_shaft. - **Modèle thermodynamique** : choix entre équations d’état (Peng‑Robinson, Soave‑Redlich‑Kwong) et modèles d’activité (NRTL, UNIQUAC) selon la polarité et la pression. - **Fluxogramme** : représentation graphique des unités (réacteur, séparateur, échangeur) et des recycle, avec numérotation des flux. - **Analyse de sensibilité** : variation d’un paramètre (ex. T₄, P) pour observer l’impact sur les variables de sortie (rendement, consommation). - **Sécurité** : limites d’explosivité (LIE/LSE), consignes de consignation, EPI adaptés. ### 2. Méthodes d’évaluation | Type d’épreuve | Durée | Coefficient | Contenu attendu | |----------------|-------|-------------|-----------------| | Contrôle continu (CC) | 1 h | 0,2 | Exercices de bilans, quiz sur modèles thermodynamiques. | | Épreuve pratique (EP) | 2 h | 0,3 | Réalisation d’une simulation sur poste (Aspen HYSYS student) d’un procédé donné (ex. distillation d’éthanol‑eau). | | Projet de synthèse (PS) | 4 h (en groupe) | 0,3 | Étude intégrée d’un procédé pétrochimique (craquage, reformage, alkylation) avec rapport et soutenance. | | Épreuve écrite du bac | 3 h | 0,2 | Analyse de sujet, résolution de bilans, interprétation de résultats de simulation, questions de sécurité. | ### 3. Stratégies de remédiation - **Fiches de synthèse** : une feuille A4 par notion (bilan, modèle, unité opératoire) avec formule clé et exemple numérique. - **Travaux dirigés (TD)** : résolution pas à pas d’un problème de simulation guidé par le professeur, utilisation du logiciel en mode démonstration. - **Simulateurs libres** : COCO (open‑source) ou la version d’essai d’Aspen HYSYS pour s’entraîner à domicile. - **Forum de questions‑réponses** : plateforme Moodle où les élèves déposent leurs difficultés, le professeur répond sous 24 h. - **Séances de rattrapage** : deux heures hebdomadaires dédiées aux élèves ayant obtenu moins de 10/20 au CC, avec exercices ciblés. ### 4. Exemple d’évaluation : sujet de type bac **Sujet** : Une unité de déshydratation de l’éthanol (C₂H₅OH) produit de l’éthylène (C₂H₄) et de l’eau par réaction déshydratante catalysée par de l’alumine à 350 °C, 1 bar. Le débit d’aliment éthanol est de 50 t/h (pure). La conversion atteinte est de 80 % et la sélectivité vers l’éthylène est de 90 %. **Questions** : 1. Calculer le débit molaire d’éthylène produit. 2. Déterminer le débit massique d’eau formée. 3. Proposer un schéma de séparation (distillation) pour récupérer l’éthylène pur à 99,5 % mol. 4. Indiquer deux mesures de sécurité spécifiques à cette unité (température, pression). **Corrigé** : 1. Masse molaire éthanol = 46,07 g/mol → ṅ_EtOH = 50 000 kg/h / 0,04607 kg/mol ≈ 1 085 kmol/h. Conversion = 0,80 → ṅ_EtOH_réactif = 0,80 × 1 085 = 868 kmol/h. Sélectivité C₂H₄ = 0,90 → ṅ_C₂H₄ = 0,90 × 868 = 781 kmol/h. Débit massique = 781 kmol/h × 0,02805 kg/mol ≈ 21,9 t/h. 2. Chaque mole d’éthanol déshydratée donne une mole d’eau. ṅ_H₂O = ṅ_EtOH_réactif × (1‑sélectivité C₂H₄) + ṅ_EtOH_réactif × sélectivité C₂H₄ (car chaque réaction produit une eau) En fait, réaction : C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O → 1 mol H₂O par mol d’éthanol réagissant. Donc ṅ_H₂O = 868 kmol/h → débit massique = 868 × 0,01802 ≈ 15,6 t/h. 3. Schéma proposé : - **Refroidisseur** du gaz de réaction à 30 °C. - **Séparateur de phase** (décanteur) pour éliminer l’eau liquide (phase lourde). - **Compresseur** léger (1,2 bar) pour porter l’éthylène gazeux à la pression de la colonne. - **Colonne de distillation** à pression 1,2 bar, avec 20 étages théoriques, reflux R = 1,5. - **Condenseur** et **réchauffeur** pour récupérer la chaleur. - **Récolte** du distillat (éthylène pur à 99,5 % mol) en tête, le résidu (eau + traces d’éthanol) en fond. 4. Sécurité : - Température du réacteur limitée à 380 °C pour éviter la décomposition de l’alumine (formation d’aluminate). - Pression de conception du récipient sous pression = 1,5 bar (soupape de réglage à 1,6 bar). - Détecteurs de fuite d’éthylène (LIE = 2,7 % vol.) avec arrêt automatique du débit d’aliment. ### 5. Conseils pour l’examen - Lire attentivement le sujet, relever les données fournies (débit, température, pression, conversion, sélectivité). - Commencer par établir le bilan de matière global avant d’aborder le bilan d’énergie. - Présenter les étapes de la simulation sous forme de liste numérotée (comme en section I.2) pour montrer la méthodologie. - Toujours indiquer les unités à chaque résultat ; une omission entraîne une perte de points. - En cas de doute sur un modèle thermodynamique, justifier le choix (ex. « Peng‑Robinson adapté aux hydrocarbures légers à pression modérée »). - Réviser les formules de base (loi des gaz parfaits, équation de Clapeyron, relation entre débit massique et débit molaire). - Lors de l’épreuve pratique, vérifier la convergence du solveur avant de noter les valeurs de sortie. - Garder une copie de ses fiches de synthèse à portée de main lors de l’épreuve écrite. --- ## Synthèse du chapitre - **Étude intégrée d’un procédé pétrochimique** : définition du problème, fluxogramme, choix du modèle thermodynamique, bilans de matière et d’énergie, analyse de sensibilité, interprétation des résultats, optimisation, sécurité. - **Outils de simulation** : Aspen HYSYS (ou COCO, PRO/II) ; propriété Peng‑Robinson pour les HC légers, NRTL pour les aromatiques. - **Bilan de matière** : Σṁ_in = Σṁ_out + Σṁ_gén – Σṁ_cons. - **Bilan d’énergie** : Σṁ_in h_in + Q̇_ajouté = Σṁ_out h_out + Q̇_perdu + Ẇ_shaft. - **Sécurité** : limites de température/pression, soupapes de sécurité, détecteurs de fuite, EPI, procédures d’arrêt d’urgence. - **Évaluation** : contrôle continu, épreuve pratique, projet de synthèse, écrit du bac ; coefficients respectifs 0,2/0,3/0,3/0,2. - **Remédiation** : fiches de synthèse, TD guidés, simulateurs libres, forum Q/R, séances de rattrapage. > **>** *Bilan de matière : Σṁ_in = Σṁ_out + Σṁ_gén – Σṁ_cons* > **>** *Bilan d’énergie : Σṁ_in h_in + Q̇_ajouté = Σṁ_out h_out + Q̇_perdu + Ẇ_shaft* > **>** *Rendement théorique d’éthylène = (n̄/2) × M(C₂H₄) / Mₙₐₚₜₕₐ* > **>** *Température maximale du four de craquage : 900 °C (limite de fluage 310S)* --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Fluxogramme (PFD)** | Schéma montrant les unités de procédé, les flux d’entrée/sortie et les recycle. | | **Modèle thermodynamique** | Méthode mathématique (équation d’état ou modèle d’activité) utilisée pour calculer les propriétés des mélanges. | | **Bilan de matière** | Équation de conservation de la masse appliquée à chaque composé ou au total dans un système ouvert. | | **Bilan d’énergie** | Équation de conservation de l’énergie incluant enthalpies, chaleur échangée et travail d’arbre. | | **Analyse de sensibilité** | Étude de l’impact d’une variation d’un paramètre d’entrée sur les résultats de la simulation. | | **Craquage vapeur (steam cracking)** | Procédé thermique à haute température qui rompt les liaisons C‑C des hydrocarbures pour produire des oléfines légères. | | **Réacteur à tubes** | Vaisseaux où le fluide circule dans des tubes chauffés par un four extérieur, utilisé pour le craquage. | | **Quench** | Refroidissement rapide d’un flux chaud (souvent avec huile lourde) pour arrêter les réactions indésirables. | | **Colonne de distillation** | Équipement de séparation basé sur les différences de volatilité des composants d’un mélange. | | **Reflux (R)** | Rapport entre le débit de liquide renvoyé au sommet d’une colonne et le débit de distillat retiré. | | **LIE (Limite Inférieure d’Explosivité)** | Concentration minimale d’un gaz ou vapeur dans l’air pouvant provoquer une explosion en présence d’une source d’ignition. | | **EPI (Équipement de Protection Individuelle)** | Matériel porté par le travailleur pour se protéger contre les risques chimiques, thermiques ou mécaniques. | | **Soupape de sécurité** | Dispositif qui s’ouvre automatiquement lorsque la pression dépasse un seuil prédéfini, évitant la surpression. | | **Permis de travail** | Document écrit autorisant une intervention dangereuse (ex. travail à chaud) après vérification des conditions de sécurité. | | **Simulation en régime permanent** | Calcul où toutes les variables d’état sont indépendantes du temps (steady‑state). | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Bilan de matière sur une unité d’alkylation **Données** : Une unité d’alkylation réagit du benzène (C₆H₆) avec du propylène (C₃H₆) pour produire du cumène (C₉H₁₂) et de l’hydrogène (H₂) selon la réaction : \[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{C}_3\text{H}_6 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_{12} + \text{H}_2 \] Le débit d’aliment benzène est de 40 t/h (pur). Le débit d’aliment propylène est de 25 t/h (pur). La conversion du benzène atteinte est de 70 % et la sélectivité vers le cumène est de 95 %. **Demande** : 1. Calculer le débit massique de cumène produit. 2. Déterminer le débit massique d’hydrogène formé. 3. Vérifier la fermeture du bilan de matière sur le carbone. **Corrigé** : 1. Masse molaire benzène = 78,11 g/mol → ṅ_Bz = 40 000 / 0,07811 ≈ 512 kmol/h. Conversion = 0,70 → ṅ_Bz_réactif = 0,70 × 512 = 358 kmol/h. Sélectivité cumène = 0,95 → ṅ_cumène = 0,95 × 358 = 340 kmol/h. Masse molaire cumène = 120,19 g/mol → ṁ_cumène = 340 × 0,12019 ≈ 40,9 t/h. 2. Chaque mole de benzène réagissant donne une mole d’H₂ (stœchiométrie 1:1). ṅ_H₂ = ṅ_Bz_réactif = 358 kmol/h → ṁ_H₂ = 358 × 0,002016 ≈ 0,72 t/h. 3. Bilan carbone : - Entrée : benzène (6 C) + propylène (3 C) = (40 t/h × 6/78,11) + (25 t/h × 3/42,08) = (3,07 kmol C/h) + (1,78 kmol C/h) = 4,85 kmol C/h. - Sortie : cumène (9 C) + hydrogène (0 C) = (40,9 t/h × 9/120,19) = 3,06 kmol C/h. - Carbone manquant ≈ 1,79 kmol C/h, correspondant au propylène non converti (30 % de 25 t/h = 7,5 t/h → 7,5 t/h × 3/42,08 = 0,53 kmol C/h) plus le benzène non converti (30 % de 40 t/h = 12 t/h → 12 t/h × 6/78,11 = 0,92 kmol C/h). Somme = 1,45 kmol C/h, différence due à arrondis ; le bilan est donc clos dans l’erreur d’arrondi. > **>** *Conversion = (débit réagi)/(débit d’aliment) × 100 %* > **>** *Sélectivité = (débit du produit désiré)/(débit du réactif consommé) × 100 %* ### Exercice 2 – Dimensionnement d’un échangeur de chaleur pour le préchauffage de l’aliment **Données** : On doit préchauffer un flux d’aliment naphtha de 100 t/h de 20 °C à 550 °C. Le fluide caloporteur est de la vapeur d’eau saturée à 5 bar (T_sat ≈ 152 °C) qui se condense complètement, libérant sa chaleur latente (h_fg ≈ 2100 kJ/kg). Le débit de vapeur disponible est de 30 t/h. **Demande** : Calculer la surface d’échange nécessaire si le coefficient global de transfert thermique U est de 250 W/(m²·K) et la différence de température moyenne logarithmique (ΔT_lm) peut être approximée par 300 K. **Corrigé** : - Charge thermique à fournir : Q = ṁ·Cp·ΔT. Cp du naphtha ≈ 2,2 kJ/(kg·K) (valeur moyenne). ΔT = 550 – 20 = 530 K. Q = 100 000 kg/h × 2,2 kJ/(kg·K) × 530 K = 116 600 000 kJ/h. Conversion en watts : 1 W = 1 J/s → Q (W) = 116 600 000 kJ/h × (1000 J/kJ) / (3600 s/h) ≈ 32 389 kW ≈ 32,4 MW. - Heat fourni par la vapeur : Q_vapeur = ṁ_vapeur·h_fg = 30 000 kg/h × 2100 kJ/kg = 63 000 000 kJ/h → en watts : 63 000 000 × 1000 / 3600 ≈ 17 500 kW = 17,5 MW. La vapeur seule ne suffit pas ; il faut prévoir un appoint (ex. brûleur). On considère que l’appoint fournit le reste, donc la charge à transférer par l’échangeur est limitée à ce que la vapeur peut fournir : Q_echange = 17,5 MW. - Surface : A = Q / (U·ΔT_lm) = 17 500 000 W / (250 W/(m²·K) × 300 K) = 17 500 000 / 75 000 ≈ 233 m². **Réponse** : Une surface d’échange d’environ **230 m²** est nécessaire avec les paramètres donnés. > **>** *Q = ṁ·Cp·ΔT* > **>** *A = Q / (U·ΔT_lm)* ### Exercice 3 – Interprétation d’un résultat de simulation Un étudiant obtient, après simulation d’une colonne de dééthanisation d’un mélange éthane/propane, les valeurs suivantes en tête de colonne : T = 35 °C, P = 1,2 bar, y_C₂H₆ = 0,92, y_C₃H₈ = 0,06, y_C₃H₆ = 0,02. **Demande** : 1. Quel est le produit principal récupéré en tête ? 2. Quelle est la pureté en éthane (en % mol) ? 3. Proposer une action pour augmenter la pureté de l’éthane au-dessus de 98 % mol. **Corrigé** : 1. Le produit principal est l’éthane (C₂H₆) avec une fraction molaire de 0,92. 2. Pureté éthane = 0,92 × 100 = 92 % mol. 3. Pour augmenter la pureté, on peut : - Augmenter le nombre d’étages théoriques (ex. passer de 20 à 30). - Augmenter le rapport de reflux (R) de 1,5 à 2,5. - Diminuer la pression de colonne (ex. passer à 1,0 bar) pour augmenter la volatilité relative de l’éthane. - Ajouter un échangeur de chaleur partiellement détendu (reboiler) pour améliorer la séparation. > **>** *Pureté (mol%) = y_i × 100* --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de convertir les unités (ex. utiliser kJ au lieu de J dans une formule de puissance). | Résultat erroné de plusieurs ordres de grandeur, perte de points. | Toujours vérifier l’homogénéité des unités avant de calculer ; écrire les unités à chaque étape. | | 2 | Négliger les recycle dans le bilan de matière global. | Sous‑estimation des débits de sortie, bilan non fermé. | Tracer le fluxogramme complet, identifier clairement les flux de retour et les inclure dans les équations de bilan. | | 3 | Utiliser un modèle thermodynamique inadapté (ex. loi des gaz parfaits à 30 bar). | Erreurs importantes sur les équilibres de phase, surtout pour les hydrocarbures lourds. | Justifier le choix du modèle en fonction de la pression, de la température et de la polarité des composants ; privilégier Peng‑Robinson ou SRK pour les HC légers à pression modérée. | | 4 | Ne pas vérifier la convergence du solveur de simulation avant d’exporter les résultats. | Valeurs non physiques (températures négatives, débits supérieurs à l’entrée). | Après chaque *run*, examiner les messages de convergence, vérifier que les résidus sont < 10⁻⁴ et que les températures/pressions restent dans les limites physiques. | | 5 | Oublier de porter les EPI spécifiques lors d’une manipulation à chaud (ex. absence de masque anti‑gaz). | Risque d’inhalation de vapeurs toxiques ou de brûlures. | Consigner systématiquement la liste des EPI requise dans le permis de travail ; réaliser un contrôle visuel avant l’intervention. | | 6 | Utiliser une soupape de réglage dont la pression de déclenchement est supérieure à la pression de conception du récipient. | Risque de surpression et de rupture du récipient. | Toujours sélectionner une soupape dont le réglage est inférieur à la pression de conception (ex. 1,5 bar pour un récipient conçu à 2 bar) et effectuer un test de fonctionnement périodique. | > **>** *Toute manipulation à température > 150 °C nécessite un masque à filtration P3 et des gants résistants aux hydrocarbures.* > **>** *La différence de température moyenne logarithmique (ΔT_lm) doit être calculée avec les températures d’entrée et de sortie des deux fluides, jamais avec une simple différence arithmétique.* --- *Fin du cours.*