AUTOMATISATION DU PROCESSUS DE PRODUCTION D’ETHANOL

ESCRIPTION DU SYSTEME DE PRODUCTION

Description générale de l’installation Selon le processus ci-dessous, l’installation est composée de plusieurs éléments :  Une cuve de pesage.  2 vérins pour l’ouverture de la cuve de pesage et un vérin pour le levage de ce dernier.  3 convoyeurs pour le transport des cannes et un pour celle des bagasses.  2 scies rotatives pour le coupage des cannes.  2 niveleurs pour réguler le passage des cannes.  2 vannes d’éjection d’eau (une pour le lavage, une pour l’eau d’imbibition).  4 moulins pour extraire le jus de canne.  Une cuve de versement pour les jus extraits.  2 filtres dont une rotatif et une simple.  2 pompes d’amener des fluides.  Une cuve de fermentation.  5 cuves de stockage (acide, levure, vinasse, résidu de la distillation, cuve de stockage de l’éthanol).   voyants pour dialogue entre machine et opérateur.  5 échangeurs de chaleur.  Un pérvaporateur. Etant donné que notre procédé de production est une production d’éthanol de première génération, avec la canne à sucre comme matière première. La production peut être divisée en cinq (5) phases : Le pesage de la canne à sucre : Le pesage s’effectue à travers une balance qui détecte la masse de la canne à sucre à presser pour obtenir la quantité voulue d’éthanol à produire, selon le volume des cuves de fermentation, des réservoirs de stockage et de la colonne de distillation. Le transport, le lavage et le coupage des cannes : Le transport de la canne à travers les différents organes s’effectue à l’aide des convoyeurs. Quant au fluide liquide, leur transfert s’effectue à l’aide des conduites, soit par 59 gravité, soit forcé. Durant ce transport, les cannes doivent passer par un poste de lavage afin d’extraire les boues et saleté incorporés dans les cannes. Avant de passer à la presse, les cannes sont coupées en petit morceau afin de faciliter l’extraction du jus lors du broyage. Le broyage vers la cuve de fermentation : Le broyage des cannes s’effectue par l’intermédiaire de 4 moulins afin d’extraire le maximum de jus que contient les cannes. A la 4ème moulin, l’injection d’eau chaude sur la canne favorise le rendement du jus extrait mais diminue le degré du vin. C’est pour cette raison que le nombre de pression de la canne est élevé dans le but de rattraper l’inconvénient de la diminution du degré de vin. Une fois broyé, le jus extrait passe à travers deux filtres afin d’extraire les quelques fibres de canne présents dans le jus avant d’être amené dans la cuve de fermentation. La fermentation : Seul les actions générales au commencement et à la terminaison du processus de fermentation qui sont automatisés, vu que, pendant la fermentation, nombreux sont les facteurs pouvant intervenir entre temps pour revoir à chaque instant le bon déroulement de ce procédé. Cela nécessite la surveillance et l’intervention de l’opérateur. Au début de la fermentation, la quantité de levure et d’acide à verser dans la cuve de fermentation est imposée par l’opérateur selon la quantité du jus présent dans la cuve, du teneur en sucre et de nombreux paramètres chimiques à déterminer et à considérer. Une fois que le jus est fermenté, la fermentation est terminée. La distillation et pervaporation : A la terminaison de la fermentation, le jus fermenté est amené vers la colonne de distillation afin d’extraire l’alcool contenue dans le mélange eau alcool. Cela se manifeste par les transferts de chaleur au sein de la colonne par l’utilisation de quelque échangeur de chaleur (bouilleur, condenseur, évaporateur). L’alcool distillé passe ensuite à travers le pervaporation pour séparer les quelques pourcentage d’eau restant dans le distillat, dans le but d’obtenir de l’alcool 99,5° (éthanol). 

AUTOMATISATION AU NIVEAU DE CHAQUE PHASE

Afin d’automatiser le système de production d’éthanol, il est primordial de connaître le détail du cycle de fonctionnement de chaque phase qui compose notre système. Il décrit en plusieurs étapes le fonctionnement de la phase pour pouvoir en découler le GRAFCET. C’est ce GRAFCET qui nous permettra de programmer le système dans le langage de programmation voulu et le commander, pour notre cas, c’est le langage LADDER. IV.2.1. Phase 1 : Pesage de la canne Figure 35: Schéma du système de pesage des cannes Le cycle de fonctionnement de la phase 1 :  Avant le versement de la canne dans le pesage, la masse de la canne est imposée par l’opérateur. Cette masse ne doit pas dépasser la masse limite que le système de pesage peut supporter.  Versement de la canne à sucre dans la cuve de pesage.  Une fois la masse atteinte, détecté par le capteur de poids « p1 » : o Le voyant rouge s’allume pour avertir l’opérateur. o Les deux vérins de bridage VB1 et VB2 rentrent. o Une fois les 2 vérins de bridage rentrés, le vérin de levage VL est actionné pour verser les cannes pesées vers le convoyeur 1.  Une fois toute les cannes versées ou fin de course du vérin de levage : o Le vérin de levage rentre. 61 o Les vérins de bridage sortent, pour fermeture de la trappe. o Le voyant rouge s’éteint.

GRAFCET de la phase 1

  Niveau 1 : point de vue opérateur  Niveau 2 : point de vue commande Les choix technologiques : ACTIONS REPERES ACTIONNEURS  Chargement de la canne  Allumage du voyant rouge  Rentrer des vérins de bridage  Sortie des vérins de bridage  Rentrer du vérin de levage  Sortie du vérin de levage CDC VRA VB1- et VB2- VB1+ et VB2+ VLVL+ Ouvriers Voyant lumineux rouge 2 vérins à double effet Vérin à double effet Vérin à double effet Vérin à double effet Tableau 8: Choix technologiques des actionneurs (phase 1) 62 INFORMATIONS REPERES CAPTEURS  Masse « m » imposée  Masse « m » atteint  Vérins de bridage rentré  Vérins de bridage sortie  Vérin de levage rentré  Vérin de levage sortie m p1 b0 b1 l0 l1 Capteurs de masse Capteur de proximité Capteur de proximité Capteur de proximité Capteur de proximite.