Conception de Procédés

Au second niveau de décision, le procédé est représenté comme une boîte noire. L'attention se porte sur les matières premières utilisées, les produits et co-produits générés. Il s'agira en particulier de répondre aux questions suivantes :

• doit-on pré-traiter les courants d'entrée du procédé ? Y a t-il, par exemple, des impuretés génératrices de réactions parasites, d'être un poison de catalyseur ?

• doit-on recycler ou ôter un sous-produit susceptible de réagir ?

• doit-on insérer une purge ou un courant de recyclage ?

• doit-on récupérer et recycler un réactif ?

• combien de courants de produits sont présents ?

• quelles sont les variables du procédé (ses degrés de liberté) ? Quel en est le potentiel économique ?

Répondre à ces questions implique d'avoir établi les bilans matière, d'avoir cerné les degrés de liberté du procédé et appréhendé les contraintes. Par degré de liberté, nous entendons « variables » du procédé. Prenons l'exemple d'une réaction chimique. Le ratio molaire des réactifs, la température et la pression de réaction peuvent être autant de variables du procédé. Si une purge est présente, le taux de purge est également une variable.

Il reste ensuite à calculer le potentiel économique de niveau 2, EP ₂ . À ce stade, le potentiel économique se définit comme suit :

\(EP_2 = \left(\textrm{Revenu annuel des ventes} \right) - \left(\textrm{achat annuel de matières premières}\right)\)

où le revenu annuel des ventes regroupe la vente du produit, des coproduits et des sous-produits.

S'il s'avère que le potentiel économique EP₂ est négatif, le projet de conception du procédé n'est pas viable, et la conséquence est soit l'arrêt d'un tel projet, soit sa modification en cherchant une source de matières premières moins chères ou une autre voie de synthèse impliquant des matières premières différentes et moins chères. Une difficulté peut surgir suivant que l'on cherche à appliquer cette définition du potentiel économique à un produit de base (comme le méthanol) ou à une spécialité chimique (comme le comprimé pharmaceutique). Dans le premier cas, il est relativement aisé de trouver les valeurs des matières premières et du produit. Dans le second cas, les choses sont plus difficiles : le prix d'un médicament est inconnu à l'avance. Néanmoins, en tant que spécialité chimique, il est à haute valeur ajoutée et son prix de vente sera beaucoup plus élevé que celui des matières premières utilisées.

Certains auteurs proposent d'affiner d'ores et déjà le potentiel économique en introduisant un critère énergétique [ Cussler et Moggridge, 2001^[1]] :

\(EP_2 = \left(\textrm{Revenu annuel des ventes} \right) - \left(\textrm{achat annuel de matières premières}\right) - \left(\textrm{Dépense annuelles d'énergies}\right)\)