Process Lab

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.

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

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

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

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).

• 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

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

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

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

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.

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)

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.

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…

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.

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.

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.

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:

Validity range of the models:

Results:

Notes:

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.

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.

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