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Comment un logiciel d'optimisation des processus transforme le traitement des gaz acides et révolutionne le dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression
Avis d'Expert AspenTech


06/11/2013

Les industries du pétrole, du gaz et de la pétrochimie sont confrontées à des pressions mondiales qui les contraignent à améliorer la conception, la gestion et l'exploitation de leurs usines, ainsi que leur rentabilité.

Les ingénieurs y répondent en évaluant davantage d'aspects de la conception des processus en amont tels que la sécurité, les investissements initiaux, les coûts d'exploitation, la consommation d'énergie, la qualité et la capacité.

Les logiciels de modélisation des processus offrent des avantages économiques non négligeables tout au long du cycle de vie de l'ingénierie des processus et des ressources. Ils mettent la puissance de la simulation et de l'optimisation des processus à la disposition des ingénieurs et offrent une combinaison unique de technologies de modélisation et de fonctionnalités faciles à utiliser. Les nouveaux logiciels d'optimisation des processus permettent aux entreprises de créer de nouvelles installations plus rapidement, de décongestionner les processus et d'optimiser la production pour améliorer leur retour sur investissement.

Ron Beck, directeur de l'ingénierie d'AspenTech, explique comment les fonctionnalités innovantes du logiciel aspenONE® Engineering V8.3 transforment le traitement des gaz acides et révolutionnent le dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression. Ces nouvelles fonctionnalités permettent aux utilisateurs d'accélérer l'optimisation des processus de la production au raffinage et d'assurer la sécurité, la conformité et la viabilité de leurs opérations.




Vue d'ensemble de la problématique

Jusqu'à présent, la modélisation des systèmes d'élimination des gaz acides (« traitement des gaz ») et de protection contre la surpression était souvent effectuée dans des tableurs ou des modèles isolés en tant qu'activité de modélisation autonome. Ce processus perpétuel, itératif et manuel ne permet pas d'obtenir des résultats optimaux et aboutit à un workflow inefficace. L'une des principales difficultés consiste à exécuter les projets plus rapidement tout en tenant compte de l'évolution des paramètres. De même, il est essentiel de respecter les contraintes strictes liées aux règles environnementales et de sécurité, et de limiter la dégradation des performances et les perturbations des opérations de production, pour assurer le bon déroulement des projets.

Pour les sociétés d'ingénierie, l'enjeu est d'apporter de la valeur ajoutée aux clients en lançant des projets qui réduisent les coûts d'investissement et d'exploitation, tout en améliorant la maintenabilité. Par conséquent, la capacité à voir les compromis en termes de processus, d'énergie et d'économie, à prendre des décisions qui améliorent la qualité des gaz et à réduire l'empreinte carbone conférera un avantage concurrentiel. Il est également essentiel de réduire le temps d'apprentissage des modèles d'ingénierie des processus. Une nouvelle génération d'espaces de travail du concepteur de processus exploite les modèles d'interface utilisateur d'Office 2010 et des appareils mobiles pour améliorer le workflow de l'utilisateur, la facilité d'utilisation et l'accessibilité à des outils puissants.

Conçu pour les entreprises des secteurs amont et médian et les raffineries, ainsi que les sociétés d'ingénierie qui les servent, le logiciel Aspen HYSYS® couvre toutes les phases de la conception et de l'exploitation des processus. Le traitement des gaz acides et le dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression sont deux activités critiques que les concepteurs de processus peuvent exercer directement dans l'environnement Aspen HYSYS. Les entreprises sont en mesure de mieux rentabiliser les investissements et de produire des modèles plus sûrs.


Traitement des gaz acides

Face à l'intérêt croissant suscité par le gaz et le pétrole non conventionnels aux États-Unis, en Asie, en Arabie saoudite et dans d'autres régions, l'élimination des gaz acides, notamment du sulfure d'hydrogène, du CO2 et d'autres polluants, joue un rôle plus important dans le traitement des hydrocarbures et fait partie intégrante de l'exploitation des unités de production. Ces processus d'épuration consomment des amines coûteuses et sont des puits d'énergie. Pour assurer le piégeage des polluants, si le processus ne peut pas être modélisé avec précision, les unités doivent être surdimensionnées moyennant un investissement élevé et une importante consommation d'énergie.

Le traitement des gaz acides est une nouvelle fonctionnalité d'Aspen HYSYS V8.3, qui améliore la capacité à modéliser ce problème avec précision. En particulier, son approche rigoureuse basée sur des taux et ses propriétés garantissent à l'utilisateur de prédire les performances en dehors des limites déjà étudiées. Cette fonctionnalité offre notamment un nouvel ensemble de propriétés, des valeurs par défaut intelligentes qui permettent de configurer ces modèles beaucoup plus facilement sans être un expert, la capacité à modéliser les colonnes remplies avec précision et des fichiers d'exemple pour les sélections les plus utilisées de solvants aminés. Elle modélise le processus de traitement des gaz acides dans HYSYS avec une précision sans précédent. En particulier, les modèles de colonnes à remplir évitent un surdimensionnement en améliorant la modélisation de l'élimination des contaminants et en permettant notamment la simulation optimale de sel thermostable. En outre, des prévisions précises des émissions de CO2 réduisent l'encrassement des équipements pour réduire les coûts d'exploitation.

De même, les entreprises peuvent désormais modéliser l'intégralité d'un système de traitement des gaz, de la tête de puits à la raffinerie, sans quitter l'environnement Aspen HYSYS. Elles peuvent éviter les erreurs de transcription liées au transfert manuel des données et optimiser l'utilisation des outils d'Aspen HYSYS. Il est également possible d'analyser un plus grand nombre de configurations pour répondre aux besoins du processus.


Dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression et documentation

La sécurité est une priorité dans toutes les usines. L'accumulation de surpression dans les équipements est l'un des risques les plus importants lorsqu'un processus subit un événement imprévu (tel qu'une panne de courant). Le dimensionnement correct des équipements et des systèmes de décompression associés a longtemps été un élément central de la conception sans risque. Lorsque des travaux de rénovation sont effectués dans les usines, il est souvent constaté que les soupapes de sûreté haute pression existantes ont été sous-dimensionnées. Le sous-dimensionnement des soupapes de décompression dans les grands simulateurs de processus a longtemps été un problème pour les concepteurs dans le cadre des travaux d'ingénierie de base. La conception adéquate des systèmes de protection contre la surpression est l'un des premiers obstacles à surmonter pour que le processus soit jugé réalisable. Aujourd'hui, le travail réalisé par de nombreux concepteurs de processus est encore manuel, ce qui limite le nombre de scénarios de simulation pouvant être évalués. Pour répondre à ce besoin important, AspenTech a acquis en octobre 2012 le logiciel PSV Plus et a intégré cette fonctionnalité dans Aspen HYSYS V8.3. Cette nouvelle fonctionnalité permet de résoudre le problème de conception des systèmes de protection contre la surpression dans l'environnement Aspen HYSYS du modélisateur de processus.

Le dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression est un processus complexe, qui nécessite de porter une attention particulière aux détails et d'envisager tous les scénarios et risques possibles en cas d'inadéquation. Dans Aspen HYSYS, cette fonctionnalité permet aux ingénieurs d'évaluer rapidement les propriétés et l'état des liquides de décompression, de dimensionner les soupapes de décompression et de produire la documentation requise, le tout sans quitter l'environnement HYSYS. Le résultat : ce processus de conception élimine les erreurs, améliore la qualité et accélère considérablement le travail effectué. En outre, Aspen HYSYS permet aux ingénieurs de dimensionner rapidement les soupapes de sûreté haute pression pour 25 scénarios de décompression d'urgence en utilisant les données provenant directement de l'environnement de simulation, afin d'effectuer le dimensionnement et d'obtenir les propriétés des liquides lors de la décompression. Les calculs sont effectués à l'aide des normes API 520 et 521. L'utilisation d'Aspen HYSYS pour dimensionner les soupapes de décompression permet de produire des modèles plus sûrs. En outre, les ingénieurs gagnent beaucoup de temps lors du développement de solutions de sécurité.

En utilisant la fonctionnalité intégrée de dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression d'Aspen HYSYS dans l'environnement d'analyse de sûreté, les utilisateurs peuvent introduire cette fonctionnalité dans des modèles d'équipement ou des flux de processus particuliers. Les paramètres généraux des soupapes peuvent être définis à l'aide des données de processus et les scénarios de protection contre la surpression peuvent être analysés pour chaque soupape, ce qui permet de dimensionner correctement les soupapes. Après avoir dimensionné une soupape de sûreté haute pression, la tuyauterie appropriée pour la soupape peut être déterminée en fonction de la perte de charge et des contraintes de vitesse des fluides. La documentation nécessaire peut être générée automatiquement à l'aide de la fonction de création de documentation.

Aspen HYSYS utilise les données de processus provenant directement de l'environnement de simulation pour dimensionner les soupapes de sûreté haute pression. Les autres méthodes nécessitent de couper les valeurs du simulateur et de les coller dans des outils externes. HYSYS modélise les propriétés des soupapes de décompression avec précision, alors que les méthodes manuelles nécessitent d'effectuer une approximation des données de propriété ou des simulations distinctes à l'aide d'Aspen pour obtenir des valeurs correctes.

Aucun autre logiciel de simulation n'offre directement un outil de dimensionnement des soupapes de sûreté haute pression. Les autres logiciels ne fournissent pas de fonctionnalités de dimensionnement des lignes ou de documentation automatique des résultats. Aspen HYSYS V8.3 est la seule solution à offrir un guichet unique pour réaliser toutes les tâches relatives à la conception des soupapes de sûreté haute pression.


Un environnement véritablement intégré

Dans les industries de process, les entreprises sont confrontées à une conjoncture économique mondiale difficile, au dynamisme du marché et à l'obligation de réduire leurs délais de commercialisation. Compte tenu de la volatilité permanente des prix des hydrocarbures et de l'énergie, les producteurs de pétrole et de gaz, les raffineurs, ainsi que les sociétés d'ingénierie et de construction, doivent innover pour réduire les coûts d'investissement et d'exploitation, et optimiser l'efficacité des travaux d'ingénierie, afin d'améliorer les performances et la rentabilité des usines et des opérations.

Les fonctions de simulation de processus des logiciels de modélisation de l'optimisation de l'ingénierie permettent aux ingénieurs d'évaluer rapidement les conceptions les plus sûres et les plus rentables par la création rapide de modèles interactifs pour les études de simulation et les analyses de sensibilité. Ces modèles peuvent être exploités tout au long du cycle de vie de l'usine, de la phase conceptuelle à la conception détaillée, à l'évaluation des performances et à l'optimisation, ce qui réduit considérablement les coûts d'ingénierie et améliore la prise de décisions opérationnelles. En résumé, l'ingénierie conceptuelle intégrée permet aux propriétaires et aux ingénieurs d'optimiser la conception en tenant compte de ces nombreux critères commerciaux et techniques dynamiques.

L'environnement de modélisation unique du logiciel Aspen HYSYS accélère l'optimisation des processus de la production au raffinage et améliore la sûreté des usines. Grâce aux nouvelles fonctionnalités innovantes de cet environnement, les concepteurs de processus sont plus efficaces et plus productifs. Les installations de production et de traitement du pétrole et du gaz peuvent être améliorées pour faire face à l'évolution des objectifs opérationnels. Il est possible de modéliser les installations existantes pour comprendre pourquoi elles sont si peu performantes et comment les améliorer. Il est possible de concevoir de nouvelles installations plus rigoureusement, afin d'atteindre les objectifs actuels en termes de viabilité, de sécurité et de rentabilité.


 

À propos d'AspenTech

AspenTech est l'un des principaux éditeurs mondiaux de logiciels optimisant les opérations des industries de transformation, notamment dans les secteurs de l'énergie et des produits chimiques, ainsi que d'autres industries qui fabriquent des produits à partir d'un procédé chimique. Les solutions intégrées aspenONE permettent aux industriels d'optimiser leurs opérations d'ingénierie, de production et de logistique en appui sur les meilleures pratiques. Les clients d'AspenTech sont ainsi mieux à même de renforcer leurs capacités, d'améliorer leurs marges, de réduire leurs coûts et d'assurer une utilisation plus efficace de l'énergie. Pour voir comment de grands industriels à travers le monde utilisent les logiciels d'AspenTech pour optimiser leurs opérations, rendez-vous sur rendez-vous sur www.aspentech.com


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