Thermorégulateur analogique

à afficheur détachableavec écran tactiled'eau glycolée

Lors des opérations de synthèse chimique, d’extraction de molécules naturelles, de fermentation ou encore de procédés biochimiques, la température est le paramètre principal. Ces étapes de procédés sont menées dans des réacteurs, des bouilleurs, des cristalliseurs, des filtres-sécheurs, des séchoirs, des fermenteurs, des bioréacteurs… de technologies diverses qui ont tous pour particularité d’être équipés d’une double enveloppe parcourue par un fluide thermique afin de maîtriser la température du procédé. Dans le même appareil sont menées les phases successives du procédé discontinu à diverses températures, généralement comprises entre -20 °C et 150 °C, mais pouvant atteindre +200 °C, voire -100 °C pour certains procédés exigeants. L’appareil présenté ici est un module énergétique réservé aux opérations de refroidissement, par exemple d’un échangeur ou d’un condenseur, depuis la température de procédé jusqu’à la température de l’unité disponible : -10, -20 ou -30 °C. Les attentes de l’exploitant portent sur : • La productivité : il ne faut pas perdre de temps lors des changements de température de travail • En matière de qualité de production : la température doit être précise et homogène, le produit ne doit pas être surchauffé au contact de la paroi. La température de procédé doit être atteinte directement sans « dépassement ». • En matière de sécurité : l’énergie dégagée par les réactions exothermiques doit être évacuée • Du maintien de l’outil industriel : les injections successives de vapeur, d’eau, voire de saumure provoquent une corrosion très néfaste de l’équipement et sont avantageusement remplacées par une boucle secondaire de fluide thermique appelé « monofluide », C’est toujours le même « monofluide », sans oxygène, qui circule dans la double enveloppe du réacteur à toutes les températures. La société CELSIUS maîtrise depuis de nombreuses années la conception et la fabrication d’une machine spéciale appelée skid thermique, skid monofluide ou module d’énergies. Le fluide thermique « monofluide » est sélectionné en fonction de la plage de température : eau, eau glycolée ou huile thermique, et ce monofluide est chauffé ou refroidi selon les besoins du procédé par une source d’énergie présente sur site : vapeur, électricité, eau, eau glycolée, saumure, huile thermique, voire azote liquide pour atteindre les températures les plus basses. Pour éviter toute contrainte liée aux écarts et aux variations de température, les échangeurs sont des échangeurs tubulaires dont les tubes sont enroulés en spirale Dans un même appareil monté sur un skid sont regroupés tous les composants nécessaires à la régulation de la température : pompe de circulation, échangeurs, vannes de régulation, robinets, instruments, automatismes… L’appareil est livré sur site entièrement assemblé, raccordé, isolé thermiquement et câblé, ce qui réduit au minimum le temps d’installation, de raccordement et de mise en service sur le site, généralement classé Seveso. Le module d’énergie est un ensemble livré avec une plaque de conformité CE et un certificat de conformité CE conformément à la directive européenne relative aux équipements sous pression DESP 2014/68/UE et, si nécessaire, conformément à la directive européenne relative aux équipements destinés à être utilisés en atmosphère explosive ATEX 2014/34/UE, ainsi qu’un protocole de qualification d’installation (IQ) en vue de la validation de l’équipement par la FDA. Fort de ses nombreuses références, CELSIUS maîtrise l’ensemble des savoir-faire indispensables à la conception et à la construction de ces équipements de procédé gérant la température de la masse réactionnelle dans l’installation de production. À partir d’une consigne de température de la masse, d’une sonde de température dans le réacteur et d’une sonde de température dans la boucle monofluide, l’automate sélectionne l’échangeur et pilote les robinets et vannes de régulation. Au cœur de l’automate de CELSIUS se trouve en outre un jumeau numérique du réacteur et du module d’énergie. Le réacteur est modélisé en fonction de ses caractéristiques d’exploitation : double enveloppe, agitation, solvant contenu… Lors d’une simulation de fonctionnement, les valeurs de température commandent les robinets et les vannes de régulation. Et en retour, les positions des vannes permettent de calculer les vitesses des fluides, les caractéristiques des écoulements, les coefficients d’échange dans la double enveloppe et dans l’échangeur, et ainsi les températures dans le réacteur et dans la boucle monofluide à l’instant suivant. Cette simulation à partir des paramètres de l’installation de l’exploitant permet de faire fonctionner le jumeau numérique du système comprenant le réacteur et le module d’énergie pendant des semaines avant la livraison et ainsi d’’optimiser les paramètres de régulation pour limiter à une journée le temps de mise en service avec des paramètres pré-calibrés selon les conditions réelles de fonctionnement.