Optimisation numérique du fonctionnement, du dimensionnement et de la structure d'une colonne de distillation catalytique représentée par un modèle de transfert

Résumé du livre

Nous proposons, comme objectifs dans cette thèse, de résoudre le problème de conception optimale de la distillation catalytique, en nous basant sur une formulation MINLP du problème d'optimisation et un modèle de transfert intégral (modèle de non équilibre). L'utilisation de ce modèle de non équilibre, pour l'optimisation de la colonne, présente deux avantages majeurs : i) la notion d'efficacité de plateau n'apparaît plus ii) les dimensions des internes de la colonne (hauteur, longueur de déversoir...) interviennent dans le modèle et peuvent donc être optimisées. Les contraintes relatives à l'hydrodynamique de la colonne (engorgement, pleurage, perte de charge, entraînement) sont également prises en compte. Le modèle, dans notre cas, fait apparaître deux types de sections : i) des sections de séparation pure, sans réaction ; partant du modèle hydrodynamique du double film, le transfert de matière est décrit dans chaque phase grâce aux coefficients de transfert ii) des sections purement réactives ; la réaction a lieu en phase liquide et est modélisée par une cinétique globale de type Langmuir–Hinshelwood. Ce découplage (section de séparation / section réactive), retenu pour décrire au mieux le pilote installé au LaTEP, permet, de plus, l'utilisation des coefficients de transfert obtenus pour les systèmes non réactifs. Le choix de la stratégie de résolution (gestion des variables et des contraintes d'optimisation) et des différents algorithmes utilisés est cependant un point critique. Nous proposons une stratégie pour l'optimisation globale, qui combine, sur deux niveaux, le Recuit Simulé (RS) et la Programmation Quadratique Successive (SQP).