Commande prédictive d'une colonne d'extraction par solvant : modélisation dynamique et validation expérimentale sur une colonne pulsée pilote

Predictive control of a solvent extraction column : dynamic modelling and experimental assessment on a pilot plant pulsed column

• Auteur / Autrice : Ahcène Moussaoui
• Direction : Gilbert Casamatta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solvants

Commande, Théorie de la

Systèmes adaptatifs

Colonnes à garnissage

Extraction (chimie)

Résumé

L'automatisation et le controle des colonnes d'extraction liquide-liquide est un probleme d'actualite. Ces contacteurs sont de plus en plus employes dans des secteurs industriels comme la chimie fine qui utilise des unites polyvalentes et flexibles. Or, ces appareils sont connus pour etre difficiles a controler, en particulier a cause de leur comportement dynamique fortement non-lineaire et variable dans le temps. Dans un premier chapitre, une revue des differentes etudes concernant la modelisation du fonctionnement dynamique et la conduite des colonnes pulsees est presentee. Une description du modele dynamique de simulation base sur un bilan de population de gouttes y est donnee. On presente ensuite dans un second chapitre les techniques experimentales utilisees ainsi que l'etude du comportement dynamique de la colonne pilote. A partir d'etudes anterieures, on est parvenu a la conclusion qu'une politique de controle unique pouvait etre appliquee aux colonnes mecaniquement agitees, et cela quel que soit le systeme ternaire utilise. Il a ete demontre qu'un regime optimal de fonctionnement existe au voisinage de l'engorgement. L'etat d'engorgement de la colonne peut etre caracterise par l'apparition d'un lit de gouttes au niveau du distributeur de phase dispersee. Le developpement d'un tel lit peut etre suivi en ligne par un capteur approprie, par exemple a l'aide d'une sonde conductimetrique dans le cas d'une solution aqueuse continue, la mesure de conductivite revenant alors a une mesure de retention. A charge donnee, les conditions d'engorgement peuvent etre atteintes en jouant sur l'intensite d'agitation. Le pilote etudie est une colonne pulsee a plateaux perfores, avec le systeme ternaire eau-acetone-toluene. Ainsi, la strategie de controle de l'hydrodynamique de la colonne consiste a maintenir la conductivite, donc la retention, au niveau du distributeur a une valeur de consigne donnee, (qui correspond au debut d'engorgement de la colonne) en jouant sur la frequence de pulsation. Ceci constitue la premiere boucle de controle. Les trois algorithmes de commande adaptative et predictive qui ont ete developpes et implantes, sont presentes dans le 3eme chapitre: commande predictive generalisee, commande predictive generalisee avec modele de reference sur l'etat partiel et commande quadratique gaussienne. En premier lieu, ils ont ete implantes dans le logiciel de simulation dynamique. Les resultats et une etude de sensibilite des differents parametres de synthese du regulateur des trois algorithmes sont presentes dans le 4eme chapitre. Enfin, les resultats experimentaux obtenus demontrent l'aptitude de ce type de controleur a assurer le demarrage automatique de la colonne