Automatisation et Supervision de Procédés Intensifiés – ASPI

La motivation pour le projet ASPI est le développement d’une ingénierie des systèmes à haute valeur ajoutée autour des problématiques de conduite des procédés chimiques intensifiés. Ces problématiques vont de la commande des systèmes à la supervision du système de commande en passant par toutes les fonctions de diagnostic, de pronostic et de maintenance prédictive. Cette supervision sera élaborée à partir des meilleurs résultats disponibles sur le diagnostic et l’identification des fautes, la synthèse des observateurs, l’identification des systèmes, la commande tolérante aux fautes et les méthodes de traitement du signal pour le recouvrement des signaux. Ces méthodologies permettront de décharger l’homme d’une partie de la surveillance de l’installation tout en augmentant la sécurité de fonctionnement. Pour cela, il s’agira d’anticiper et de corriger d’éventuelles dérives ou dysfonctionnements qui pourraient conduire à des situations accidentelles.
Il a été choisi d’appliquer ces techniques à un domaine industriel particulièrement critique d’un point de vue de la sécurité et des conséquences catastrophiques que peuvent engendrer les accidents : la chimie et plus spécifiquement la chimie fine, la chimie pharmaceutique et les nouvelles synthèses de valorisation de la biomasse. Un autre aspect du projet concerne la transformation des procédés de production à travers la mise en œuvre de procédés innovants relevant du domaine de l’intensification des procédés qui préfigurent l’usine chimique du futur. Dans la chaîne de production, le réacteur occupe une place centrale car il est le siège des réactions chimiques, opérations fortement non-linéaires par rapport aux différentes conditions de fonctionnement et dont le contrôle est crucial par rapport à la productivité ainsi qu’à la sécurité de fonctionnement. Dans le projet, on s’intéressera plus spécifiquement à de nouveaux types de réacteurs multifonctionnels, continus qui constituent une alternative aux réacteurs ‘batch’ traditionnels. Ces réacteurs intensifiés améliorent radicalement les propriétés de transport et de transfert (thermique et de matière) et permettent de mettre en œuvre des réactions en approchant les limites intrinsèques de leur cinétique.
L’essence du projet est une recherche fondamentale et méthodologique interdisciplinaire et transversale qui associe des laboratoires d’automatique et de génie des procédés : LGC, LAAS, LAC et LSPC. Sur le plan fondamental, il s’agit de développer des approches de modélisation expérimentales, de synthèse d’observateurs, d’identification et de détection de fautes et de commande tolérante aux fautes pour les réacteurs intensifiés. Ces approches seront particulièrement utilisées pour développer un système de conduite doté d’une capacité de prédiction pour anticiper des situations accidentelles.
Du point de vue du génie des procédés, le système de conduite doit garantir la sécurité de fonctionnement des procédés intensifiés. Une attention particulière sera accordée au développement d’un simulateur réaliste des comportements statiques et dynamiques et à la constitution d’une base de fautes pour la supervision du système de commande et de sa reconfiguration si besoin est. Ceci requiert une bonne modélisation des réacteurs en mode dégradé avec une gestion des changements de modèles en cas de détection d’une faute.
Des validations expérimentales seront réalisées sur des procédés pilotes disponibles dans les laboratoires pour mettre en exergue la valeur ajoutée des approches développées. Deux situations sont envisagées : une mise en œuvre dans un cas déjà étudié à la fois du point de vue de l’appareil et du système chimique et la généralisation à un système (réacteur et synthèse chimique) pour lequel la caractérisation est encore incomplète.