PROCESSlab

The PROCESSlab team objective is to promote and develop innovation for industrials, by testing, evaluating, developing innovative processes, traitement solutions and methods tools.

The research services also benefits to companies looking for expertise in the field of process engineering.

The specificity of this R & D department is to rely on the expertise and equipment of the laboratories located at the ENSIC site (Nancy), whose are the LRGP (Laboratory Reaction and Process Engineering) and the LCPM (Macromolecular Physical Chemistry Laboratory).

The services are provided by a project team made up of engineers from the structure and researchers from the partner laboratories specializing in the field, whom elaborate the proposals (study objectives, cost, deadline) and carry out tailor-made studies.

Collaboration nature and content are defined according to the needs of each industrial, and can take various forms: from bibliographic study to experimental testing and modeling / simulation.

All our exchanges are under cover of confidentiality. The signature of a confidentiality agreement will be proposed to you before the exchanges.

Skills

Security – Environment – Resources

We have the skill requirements to carry out risk measures in the field of industrial safety:

  • Explosion of powders / dust (standards ISO 6184-1 and EN 14034-3)
  • Inflammation of mixtures (standards IEC 1241-2-1 and NF EN 13821)
  • Powder resistivity
  • Process Safety
  • HartmannTube

The second area of competence includes the treatment of water, effluents and waste and by-products reclamation:

  • Micropollutants, biological treatments
  • Electrochemical and photochemical treatments
  • Hydrometallurgical processes

Separation processes

We have expertise in the field of separation processes. We can offre you our expertise in the study of the following techniques:

  • Absorption
  • Liquid-liquid extraction
  • Adsorption / desorption
  • Filtration of aerosols / dedusting
  • Membrane processes
  • Gravity Processes
  • Extraction in super-critical CO2 medium

MEB

Depending on your needs, the studies conducted may take an interest on understanding the different processes of separation, modeling, simulation, or process optimization.

Bioprocesses – Biomolecules

We have expertise in the field of processes applied to health, food and environmental sectors.

Themes are mainly focused on societal issues such as white biotechnologies (Chemical inputs by fermentation, functionalized molecules, bio protein refinery), membrane processes (separation of complex mixtures of biomolecules), sensors (real-time monitoring of bioprocesses), genomic engineering (live catalyst subjected to process constraints), technologies for the imaging of the living and cancer treatment (functionalized nanoparticles), molecules production for therapeutic purposes (animal cells), cellular and tissue engineering (Stem cell expansion).
Bioprécédés


These skills are based on a variety of equipment:

  • Mini-bioreactors of animal cells culture
  • Controlled fermenters
  • Microscope with on-line image analyzer
  • Preparative low pressure chromatography
  • Liquid chromatography and capillary electrophoresis coupled to spectrometry

Energy – Thermodynamics

We have expertise in the fields of energy:

  • Pyrolysis and gasification of biomass
  • Hydrogen Fuel Cells
  • Kinetics of combustion and inflammation speed of organic molecules in the composition of fuels (development of models and experimental measurements)
  • Pyrolysis and oxidation of hydrocarbon compounds in gas or supercritical phase

Thermo

Our expertise in thermodynamics is both theoretical and experimental:

  • Study of phase equilibrium (Liquid / Liquid, Liquid / Steam, …)
  • Thermodynamic model development to predict these equilibria (PPR78, PR2SRK, GC-SRK)
  • Study and design of ionic liquid
  • Thermodynamics of paraffinic petroleum fluids and study of crystallization paraffins mechanisms

Products and materials development

extrudeuse

We have expertise in the field of product development processes and materials with specific properties. This activity covers a wide variety of processes, from reactive extrusion to emulsification, crystallization and precipitation. The end products may be shaped polymers, powders or complex rheological fluids.

The processes studied are based on various synthesis equipment:

  • Extruder, micro-compounder
  • Fluidized bed reactors, with vortex effect
  • Rheo-reactors

As well as many characterization devices:

  • Thermomechanical analysis
  • Rheometer
  • Microscope
  • Instron press
  • Laser granulometer

 

Bibliographical studies

For many projects, Progepi carries out bibliographic studies, technological intelligence and technical-economic studies:

  • Bibliographical studies allows to make a state of the art regarding a particular theme based on the scientific literature (articles, papers) as well as patents.
  • Technology watch enables to gather information in order to anticipate technological innovations, to follow technical evolutions and possibly moving towards new strategies.
  • Techno-economic studies affords to identify acceptable technical and economic solutions  according to each project.
To conduct these projects we have at our disposal a set of international scientific databases (Chemical Abstract, Pascal, Thesa, INPI, specialized websites, Internet …) as well as a powerful research tool (SciFinder Scholar) containing more than 1800 newspaper references.

Biblio


Bibliographic studies, usually in French, may be written in English upon request.

Experimental test

PROGEPI proposes a wide range of experimental tests by setting up customized pilots, engineered by the LRGP mechanical workshop.

The achievement of these laboratory tests enables to understand the phenomena involved or to test the influence of various parameters in order to optimize a process. Different scales can be studied.

In partnership with the LRGP, PROGEPI offers analysis and characterization services:

  • Scanning Electron Microscopy
  • Laser granulometry (dry and wet process)
  • True density measurement by helium pycnometer (cell 10 or 100 cm3)
  • Specific surface area by BET method
  • Measurement of EMI, TMI and explosion severity (Kst, Pmax, and DP / Dt)
  • Measurement of particle drop velocity
  • Establishment of flow curves
  • Thermodynamic equilibrium measurements (more info)
  • Measurement of permeability coefficients, solubility and diffusivity of polymer material (film)

 

Modélisation et simulation

Simulations numériques des écoulements

La simulation numérique est un outil très utile à la maîtrise et l’élaboration d’un procédé. La simulation rend possible l’étude et la compréhension de phénomènes entrant en jeu dans les réacteurs. Elle permet également de limiter les besoins en essais expérimentaux.

L’intérêt de la CFD (Computational Fluid Dynamics) est de pouvoir prédire le comportement hydrodynamique d’une phase ou d’un mélange diphasique liquide / gaz dans un système dont la géométrie est définie.

Ceci permet ensuite d’évaluer les performances d’un équipement, d’en optimiser la géométrie, et d’accompagner leur dimensionnement lors de phase de changement d’échelle.

PROGEPI dispose d’outils informatiques (logiciels Fluent, Comsol) pour vous accompagner dans votre démarche de développement d’un nouveau procédé, ou bien pour répondre à vos besoins d’optimisation / d’intensification d’un procédé existant.

FLUENT : Depuis plus de vingt ans, Fluent est le leader dans le développement de logiciels CFD (Computationel Fluid Dynamic).

Fluent - ANSYS

Sa force vient du très grand nombre de modèles disponibles, pouvant faire face à de très nombreux aspects de la mécanique des fluides : écoulement diphasique (miscible, non miscible, cavitation, solidification, turbulence (LES, KE, KW, SA, Reynolds Stress, …)), combustion (pré-mélangée et non pré-mélangée), transport de particules, écoulement en milieux poreux, maillages mobiles et dynamiques avec reconstruction du maillage…

COMSOL et le module optionnel “Chemical Engineering”. Le point fort de ce logiciel repose sur l’étendue de son champ d’application : la simulation multiphysique assurant le couplage entre les lois physiques des écoulements et celles de la mécanique des structures, ainsi que les lois de l’électromagnétisme.

Le champ d’application couvert est donc extrêmement vaste et s’étend du microscopique au macroscopique.

COMSOL Multiphysics

Modélisation de procédés

La modélisation de procédés permet aux industriels d’une part d’améliorer l’efficacité et la rentabilité d’un procédé existant et d’autre part de concevoir et de simuler une nouvelle unité de production.

Plusieurs logiciels commerciaux permettent de concevoir, d’optimiser et de suivre les performances de la majorité des procédés industriels existants dans les secteurs suivants :

  • chimie organique et minérale allant de la chimie lourde à la chimie fine ;
  • pétrochimie et carbochimie ;
  • liquéfaction/ gazéification du charbon ;
  • agro-alimentaire ;
  • traitement des minéraux ;
  • biotechnologie.

PROGEPI travaille avec les logiciels de modélisation de procédés comme ASPEN plus, PRO/II, Gproms, PROSIM.

Par exemple, à partir de la définition des constituants du procédé, du choix du modèle thermodynamique adapté et des réactions chimiques, Aspen Plus permet de :

  • résoudre les bilans de matière et d’énergie des procédés ;
  • déterminer des équilibres liquide/liquide et liquide/vapeur (dans la limite des bases de données fournies) ;
  • déterminer les caractéristiques (débit, composition, pression, température) pour les différents fluides ;
  • fournir les éléments nécessaires au dimensionnement des équipements comme par exemple la quantité de chaleur échangée ou le nombre d’étages théorique.

PROGEPI dispose également de compétences pour développer en interne et spécifiquement (code FORTRAN, MATLAB, principalement) des modèles représentatifs de vos procédés, ou de vos unités.

Analyse économique et environnementale

Analyse économique et environnementale

Les objectifs d’une ACV sont multiples :

  • Mieux connaître un système existant d’un point de vue environnemental pour cibler les améliorations les plus pertinentes qui peuvent être apportées. A savoir que l’amélioration du bilan environnemental d’un système peut également conduire à des améliorations de types économique et social,
  • Apporter une aide à la décision lors de la conception d’un nouveau produit ou procédé,
  • Communiquer de façon crédible,
  • Anticiper les réglementations à venir en termes d’éco-conception.

Nous proposons des prestations pour caractériser vos procédés que ce soit au niveau technique et économique ou environnemental.

L’analyse technico-économique permet d’étudier la faisabilité de votre procédé et d’estimer les coûts liés à sa mise en œuvre (construction, consommation énergétique, coût des matières premières, …).

L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est une méthodologie régie par la série des normes ISO 14040 et ISO 14044 qui permet de quantifier les impacts environnementaux générés par un système (produit, procédé, service) sur l’ensemble de son cycle de vie, c’est-à-dire de l’extraction des matières premières qui ont permis de le mettre en œuvre, jusqu’à sa fin de vie (mise en décharge, recyclage…).

Progepi dispose depuis 2008 du logiciel d’ACV SimaPro.

Logiciels

Progepi commercialise actuellement trois logiciels qui ont été développés en partenariat avec le LRGP. Ces logiciels constituent des outils pour la conception ou la compréhension de procédé.

Cyclone 2

Context

Based on rotational effects and gravity force, the cyclonic separation is a method for removing solid particles from air or gas stream. Cyclones are the major type of industrial gas-solid separator used because of their easy construction, low cost and ability to operate at high temperatures and pressures.This new release represents a major updating version of the cyclone software, and allows new functionalities described below.

Calculation models

To take into account particles concentration at the cyclone entrance, some modifications were realized on the existing calculation models, and an additionnal resolution model is now available for the using of a high particles loading : 

  • Bart,
  • Leith and Licht mdel,
  • Möthes and Löffler,
  • Lorenz,
  • Muschelknautz

(The Muschelknautz model is used by default when the solid concentration is > 10 g.m-3).

 Multi-cyclone combination:

In the particular case of a multi-cyclone combination, the software offers the possibility to develop a complex network consisting on an arrangement of several series and/or parallel cyclones configurations.

Validity range of the models:

Depending on the available datas, quantitative results can be calculated for a combination of two or three parameters chosen among fives major parameters:

  • volumetric flow rate (from 0.0001 to 1 000 m3.s-1),
  • cyclone diameter (from 0.01 to 3 m),
  • cut diameter (from 0.2 to 20 µm),
  • cyclone efficiency,
  • pressure drop (from 10 to 10 000 KPa).

Results:

 The Cyclone Software provides calculation of cyclone efficiency for a given geometry, or determination of geometry for a desired efficiency. The simulated results and the characteristic dimensions of the designed cyclone are directly accessible after calculation. The user has access to several quantities such as:

  • cyclone design,
  • cut diameter,
  • pressure drop,
  • cyclone efficiency,
  • volumetric flow rate.

The user has also access to the separation efficiencies for each particle size filed in the Cyclone Software.

Notes:

To improve the results accessibility, all data results can be export in a post processing software using copy/paste functionalities.

The cyclone Software package is only available in english version and runs under all Windows operating systems (32 and 64 bits versions)

For more informations:  contact@progepi.fr

DTS Pro

Modélisation des écoulements de liquide, solide ou de gaz en régime permanent.

Outil d’interprétation théorique des expériences de traçage.

Contexte

Le concept de DTS (Distribution des Temps de Séjour) permet de décrire les écoulements à l’aide des paramètres hydrodynamiques de l’ingénieur : zones de mélange, écoulement piston, court-circuits, volumes morts, boucles de recyclage.

Le logiciel DTS Pro facilite la simulation d’écoulements avec le modèle de Distribution de Temps de Séjour. En particulier, il simplifie l’interprétation des expériences de traçage dans les réacteurs et autres systèmes à l’échelle industrielle ou à l’échelle du laboratoire.

Description du logiciel

Le logiciel utilise des modules qui sont interconnectés pour former un réseau qui a une entrée et une sortie. Le réseau contient aussi des noeuds qui connectent les différentes branches du réseau.

Noeuds

Les noeuds sont des composants du réseau pour lesquels la somme algébrique des débits est égale à 0 (excepté pour l’entrée et la sortie du réseau). Il existe six types de noeuds :

  • noeud simple qui connecte les branches entre elles,
  • noeud d’entrée sans injection de traceur,
  • noeud d’injection,
  • noeud d’entrée avec injection de traceur,
  • noeud de visualization,
  • noeud de sortie sans visualisation.

Modules

Les 8 réacteurs élémentaires disponibles sont :

  • réacteur parfaitement agité : seul, en série, en série avec volume mort, en série avec rétro-mélange
  • réacteur piston : simple, avec dispersion axiale : ouvert, fermé ou semi-ouvert à la diffusion

Exemple

Comparaison d’une distribution de temps de séjour expérimentale et simulée pour un système composé d’un réacteur parfaitement agité en parallèle avec un réacteur piston lui-même en série avec un réacteur piston avec dispersion axiale ouvert à la diffusion.

  • Q = 1,32 L/min (0,66 L/min in each branch),
  • Perfect mixing cell : V = 0, 69 L,
  • Plug flow reactor : V = 2, 2 L,
  • Plug flow reactor with axial dispersion open to the diffusion : V = 0, 44 L – Pe = 7.

Memsic

MEMSIC est un logiciel permettant de simuler la séparation multiconstituant à travers un module membranaire de perméation gazeuse, il succède au logiciel M3PRO. Disponible sous la forme d’un module CAPE-OPEN compatible avec les logiciels de simulation des procédés (Aspen, Hysys, Pro/II, PROSIM…) ainsi qu’en standalone.

Quatre modèles d’écoulement sont considérés : l’écoulement parfaitement agité, l’écoulement piston croisé et les écoulements parallèles co- et contre-courant.

Logo_memsic

Notice du logiciel

  Vidéo de démonstration

MEMSIC est commercialisé sous forme de licence monoposte annuelle.

Pour toutes demandes d’information ou de devis, vous pouvez nous contacter via le formulaire de contact.