Réalisation · Pilotes de procédés & développement chimique

Reproduire un procédé à l'échelle pilote : pilote de séparation de phases sous pression sur mesure

Pour un leader industriel, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un pilote semi-industriel de mélange et séparation de fluides multi-phases. L'équipement permet d'étudier le procédé sous pression et température contrôlées, avec une instrumentation critique pour mesurer en temps réel l'interface entre les phases.

Client: Leader industriel
Domaine: Génie des procédés
Technique: Mesure d'interface liquide-liquide, séparation de phases

Pilotes de procédés & développement chimiqueProjet confidentiel · photo non diffusée

01 — La question de recherche

Comment reproduire un procédé industriel à échelle réduite pour en maîtriser les paramètres ?

Passer d'une découverte en laboratoire à une production industrielle est une étape critique. Il est souvent nécessaire de valider et d'optimiser les paramètres du procédé sur un pilote de procédé expérimental à une échelle intermédiaire. Cette étape, ou scale-up, permet de réduire les risques techniques et financiers avant d'investir dans une unité de production complète, en s'assurant que le procédé est robuste, répétable et économiquement viable.

Notre client devait optimiser un procédé de mélange et séparation de fluides multi-phases. Le défi était de le faire dans des conditions de pression et de température précises, sur des volumes de cuve représentatifs d'une échelle semi-industrielle. Un équipement standard ne pouvait combiner ces exigences avec l'instrumentation critique nécessaire pour une mesure fine et en temps réel de la séparation des phases, qui était la clé de la compréhension du procédé.

Le verrou technique était de mesurer avec une précision millimétrique une interface entre deux liquides non miscibles en temps réel, à l'intérieur d'une cuve fermée, sous pression et en température.

02 — Notre démarche

Une conception guidée par la mesure, la sécurité et l'opérabilité

La conception du pilote a répondu à trois défis majeurs : obtenir une mesure fiable pour piloter le procédé, garantir une sécurité absolue des opérations, et assurer une ergonomie qui facilite les manipulations fréquentes.

Instrumenter l'interface pour comprendre la séparation

Dans une cuve fermée et sous pression, la mesure visuelle est impossible. Pour obtenir la précision millimétrique requise par les modèles du client, nous avons intégré une technologie de mesure de niveau qui traverse le gaz et se réfléchit sur l'interface liquide-liquide. L'opérateur dispose ainsi d'une donnée physique précise et enregistrable pour piloter l'efficacité de la séparation.
Garantir la sécurité par des défenses en profondeur

Manipuler des fluides sous pression et à haute température impose une sécurité sans compromis. Plutôt que de dépendre d'une unique sécurité logicielle, nous avons superposé des niveaux de protection indépendants : automates pour les alertes, relais matériels dédiés (SIL 2) pour les arrêts d'urgence, et sécurités mécaniques ultimes comme des disques de rupture. Cette approche garantit la protection des opérateurs et la fiabilité des essais sur le long terme.
Faciliter la maintenance et l'ergonomie

Les couvercles des cuves, pesant ici environ 100 kg, rendent le nettoyage fréquent long et risqué. Pour rendre l'opérateur autonome et prévenir les troubles musculo-squelettiques (TMS), nous avons intégré au châssis un système de levage dédié. Cette solution supprime la dépendance aux moyens de l'atelier et divise le temps d'inter-campagne, augmentant le taux d'utilisation du pilote.

03 — Au-delà de ce projet

Votre procédé implique-t-il une séparation de phases à maîtriser ?

Agroalimentaire / Cosmétique

Pour séparer des huiles essentielles de l'eau, la mesure précise de l'interface est clé pour le rendement. Le principe de mesure en continu, l'automatisation et la conception nettoyable resteraient, mais les matériaux (inox 316L, joints alimentaires) et certifications (FDA, CE 1935/2004) seraient adaptés.

Traitement des eaux et dépollution

Pour piloter le soutirage d'hydrocarbures dans un décanteur, une mesure d'interface fiable est essentielle pour éviter les rejets non conformes. Le principe de mesure et l'automatisation des vannes seraient conservés, en adaptant l'échelle, les matériaux (résistance corrosion) et les certifications (ATEX).

Hydrométallurgie

Dans l'extraction liquide-liquide pour purifier des métaux, le pilotage de l'interface est crucial. La mesure en ligne et le contrôle-commande seraient similaires. Les matériaux changeraient radicalement (PPH, PVDF, alliages spéciaux) pour résister aux acides et bases concentrés à hauts débits.

04 — Fiche technique

Les valeurs de ce projet. Chaque équipement étant conçu sur mesure, elles s’adaptent à votre cahier des charges.

Afficher les caractéristiques · ±2 mm · SIL 2 · environ 100 kg

Caractéristiques techniques — Reproduire un procédé à l'échelle pilote : pilote de séparation de phases sous pression sur mesure
Précision de la mesure d'interface	±2 mm
Niveau d'intégrité de sécurité (SIL) des capteurs critiques	SIL 2
Masse indicative d'un couvercle de cuve	environ 100 kg

IRIAN Mecatronics conçoit et fabrique des équipements haute pression et haute température sur mesure pour les laboratoires de recherche, les centres techniques et les industriels.

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05 — FAQ

Questions fréquentes

Ce type de pilote peut-il être utilisé avec des fluides corrosifs ou chargés en solides ?

Oui, c'est une adaptation courante. La sélection des matériaux devient l'étape critique : nous choisissons des aciers inoxydables spéciaux, des alliages base nickel (Hastelloy, Inconel) comme sur nos réacteurs de corrosion, ou des revêtements PFA/PTFE. Pour les solides, la géométrie des cuves et des agitateurs est revue pour éviter les zones mortes et l'abrasion.

Comment la mesure d'interface s'adapte-t-elle à de très hautes pressions ?

Le principe de mesure de niveau retenu est par nature indépendant de la pression. Pour de très hautes pressions, l'enjeu se déplace sur la conception mécanique des cuves (conformité Directive Équipements Sous Pression), le choix des matériaux et la technologie des traversées étanches pour le capteur. Pour le vide, l'étanchéité et le dégazage des matériaux deviennent prioritaires.

Est-il possible d'intégrer ce système de mesure dans une installation existante ?

Oui, l'intégration sur une installation existante (rétrofit) est possible. Notre bureau d'études analyse d'abord les interfaces mécaniques (brides), électriques et d'automatisme disponibles. La principale contrainte est de disposer d'un piquage adapté sur la cuve pour le capteur. Nous pouvons fournir un sous-ensemble complet incluant le capteur, son électronique et son interface logicielle.

Un pilote de séparation de phases peut-il être conçu pour une zone ATEX ?

Absolument. La conception pour atmosphère explosive (ATEX) fait partie de nos pratiques. Tous les composants électriques (capteurs, moteurs, boîtiers) seraient certifiés pour la zone requise. L'analyse de risque est plus poussée, incluant les risques d'inflammation électrostatique, et la documentation est spécifique (dossier ATEX, instructions de sécurité).

Votre pilote de procédé bute sur une instrumentation ou une condition opératoire que le standard ne couvre pas ?

Décrivez-nous votre contrainte, même à un stade préliminaire. Notre bureau d'études intégré analyse la faisabilité de votre projet et revient vers vous avec des solutions concrètes.

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