Projet LPSE « Lyon Polymer Science and Engineering”

“Couplage de techniques /capteurs et modélisation digitale – Maîtrise Statistique des procédés”

Date
: 2017-2020

Participants au projet pour le LAGEP : Nida Sheibat-Othman
Partnaires: Axel’One, Arkema,Elkem Silicones, Nexans, Solvay, C2P2

Résumé: L’objectif de ce projet est d’évaluer le potentiel de la spectroscopie Spectroscopie Résolue Spatialement (SRS ) associée à d’autres données process et/ou spectroscopies type Raman pour permettre par exploitation Multivariate Statistical Process Control (MSPC ) le suivi de la réaction de polymérisation. Cela passe dans le cas d’une polymérisation en batch par la définition d’une trajectoire optimale de la polymérisation (la trajectoire d’un golden batch) et de son intervalle de tolérance.

https://www.axel-one.com/single-post/Demarrage-these-analyse-spectrale-optimisation-procedes-polymerisation

ANR Franco-Suisse “Thermopoly”

“Experimental and modeling study of ethylene polymerization in gas phase reactors: impact of thermodynamics”

Date: 2016-2020
Participants au projet pour le LAGEP: Nida Sheibat-Othman (Coordinatrice)
Partners: LCPP/ Villeurbanne, ETH Zürich / Switzerland

Résumé: The aim of this project is to develop a fundamental understanding of the different phenomena observed during condensed mode cooling in ethylene polymerization, and translate this new knowledge into a sophisticated model able to predict the reactor performance. Accordingly, the project is organized into three subsequent tasks covering the different scales typical of the system, from the single particle to the reactor. Namely, the equilibrium partitioning of different species (monomer, comonomers, solvents, inerts) into polyethylene films and particles will be studied experimentally using different techniques. Then, such thermodynamic knowledge will be incorporated into a single-particle model accounting for the reaction and diffusion phenomena as well as the thermal behavior. Such model will be validated by comparison with experimental data obtained using specially designed spherical stirred bed reactors that are well adapted for gas phase polymerization. Finally, taking advantage of computational efficient methods, a comprehensive model of stirred-bed reactor will be developed, accounting for all phenomena affecting the particle size distribution, such as aggregation due to polymer softening related to the plasticization induced by additional species.

« Etude et modélisation multi-échelle des propriétés des émulsions pour les procédés d’extraction liquide liquide. Adaptation des noyaux de rupture et de coalescence aux cas industriels. »

Collaboration CEA-LAGEP
Participants au projet pour le LAGEP : Nida Sheibat-Othman
Résumé : Confidentiel
CEA site de Marcoule
Equipe : PES
Date : 2016-2019

ANR  » Contacteur membranaire innovant pour la cristallisation : Application aux systèmes de type diffusion/réaction « 

ANR ICARE

Partenaire
LAGEP

Résumé
La cristallisation/précipitation est l’une des opérations majeures des procédés chimiques industriels pour produire, purifier ou séparer les composés solides ou les produits. Jusqu’à présent, le réacteur agité est le procédé de référence pour les applications industrielles mais il y a une forte demande pour le développement de technologies de rupture, mis en évidence par de nombreux auteurs et rapports. Ainsi, les procédés membranaires sont considérés comme l’une des technologies les plus prometteuses parce qu’ils peuvent éventuellement permettre de développer un procédé intensifié, continu, facile à extrapoler avec un contrôle local fin de l’hydrodynamique et du transfert de matière/chaleur. Plusieurs tentatives de développement de nouveaux procédés de cristallisation basés sur l’utilisation de membranes microporeuses ont montrés des limites importantes à cause du colmatage des pores et de la surface de la membrane par des cristaux, ce qui induit une diminution des performances rendant ainsi cette stratégie de cristallisation largement hypothétique.
Le colmatage de la membrane et le blocage des pores pourraient éventuellement être évitées par l’utilisation de matériaux denses (c’est-à-dire non poreux) et des modules de fibres creuses, tout en gardant un procédé continu, facile à extrapoler, intensifié, ainsi que le contrôle local qui sont des avantages clés des procédés membranaires. Cette stratégie reste toutefois inexplorée jusqu’à présent et aborde un enjeu scientifique majeur : prévoir les mécanismes de cristallisation et sa localisation dans/sur un matériau polymère dense fonctionnant en continu.
ICARE se propose de relever ce défi scientifique grâce à un ensemble de 3 modules de travails combinant des études et des techniques d’imagerie sur différents systèmes de cristallisation utilisant des membranes denses, le transfert de matière, des expériences de cristallisation en cellule batch (WP1), la modélisation et la simulation du procédé de cristallisation (WP2), ainsi que la preuve de la faisabilité technologique à l’échelle laboratoire sur des modules fibres creuses du matériau dense le plus prometteur (WP3). Le carbonate de baryum est sélectionné comme composé modèle afin d’évaluer précisément la possibilité de prédire la cristallisation en fonction des propriétés de transfert de matières du polymère dense, la concentration des réactifs et les conditions opératoires. Plus particulièrement, une comparaison des mécanismes de la cristallisation entre une alimentation en CO2 gazeux ou dissous à travers un film polymère dense sera effectuée afin de tester la robustesse de l’approche numérique développée et de la simulation (WP2). Une sous-tâche (WP2.2), réalisée grâce à une collaboration internationale, sera consacrée à la modélisation moléculaire des phénomènes de cristallisation dans/sur un polymère dense. Une comparaison entre les performances prédites (WP2.2) et l’approche pour le milieu continu (WP2.1) sera réalisée.
ICARE a pour but d’effectuer une étude exploratoire des systèmes diffusifs/réactifs dans des polymères denses, incluant la cristallisation. L’objectif ultime est de développer, en 4 ans, une connaissance fondamentale de base sur les processus de cristallisation dans/sur le polymère dense, grâce à une approche pluridisciplinaire (génie chimique, science des matériaux, modélisation moléculaire), expérimentale et numérique. Les principaux résultats sont attendus en termes de développements scientifiques et de procédés industriels de cristallisation. En outre, la possibilité de sélectionner le système et les conditions opératoires, menant à une cristallisation sur la surface de la membrane ou intra-membranaire, offre des potentialités en science des matériaux (production de matériaux hybrides grâce à la cristallisation in situ), procédés de séparation (colmatage des membranes d’osmose inverse ou des résines échangeuses d’ions) ou dans l’industrie pharmaceutique (production de systèmes de libération contrôlée).

ModLife : projet européen

Titre du projet: Advancing Modelling for Process-Product Innovation, Optimization, Monitoring Control in Life Science Industries

Acronyme: ModLife

Durée: 4 ans (2015-2020)

Partenaires académiques :

    Danmarks Teknisk Universitet (DTU, coordinateur),
    Université Claude Bernard Lyon 1 (Nida Sheibat-Othman),
    University of Strathclyde, Imperial College of Science, Technology and Medicine,

    Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschule RWTH Aachen

    Partenaires industriels: Bayer, alfa Laval, Unilever

    Projet européen : H2020-Marie Skłodowska-Curie actions-ITN-2015

    http://www.modlife.eu/

ANR SEED PROSSIS2

Acronyme : PROSSIS2
Type : ANR SEED
Titre : PROcédé de Stockage Solaire Inter-Saisonnier
Période : 2012-16

Personnel LAGEP: Emeline LEFEBVRE, Emilie GAGNIERE et Denis MANGIN
Partenaires : CIAT, CEA-LITEN, CNRS-IRCELYON, CNRS-LTN, Université de
Savoie – LOCIE

Objectif : L’objectif de ce projet est le stockage inter-saisonnier de l’énergie solaire par voie thermochimique au moyen d’une solution saline. L’énergie solaire est captée en été lorsque l’exposition est maximale.
L’énergie est ensuite stockée puis utilisée, en hiver, pour le chauffage d’une habitation de type RT 2012 de 120 m² pour 4 personnes. L’innovation de ce projet réside en la cristallisation du sel dans la cuve de stockage pour une augmentation de la densité de stockage de chaleur.

CRYSTALLIZE : Des molécules aux cristaux: comment les molécules organiques forment des cristaux ?

Type : Action COST

Objectif : L’objectif principal de cette action est de réunir des chercheurs de différentes disciplines afin de comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans les processus de nucléation et de croissance cristalline, de l’échelle moléculaire à l’échelle macroscopique.

Période : 2014-18;
Personnel LAGEP :Emilie GAGNIERE, Denis MANGIN;
Partenaires : 22 pays européens
Site internet : http://www.cost.eu/COST_Actions/cmst/Actions/CM1402

PHORWater : Conception d’un réacteur de précipitation des phosphates

Acronyme : ‘PHORWater’
Integral Management Model for Phosphorus recovery and reuse from Urban Wastewater

Type : projet Européen Life+ (LIFE12 ENV/ES/000441) – With the contribution of the LIFE financial instrument of the European Union

Objectif :Amélioration de la récupération du phosphore dans les STEPs et valorisation de la struvite formée sous forme d’engrais
Résumé : Le travail consiste à implanter une unité pilote de récupération du phosphore et de production de struvite. Le LAGEP a en charge la conception et le démarrage du réacteur. Le dimensionnement de ce réacteur est basé sur une étude expérimentale en pilote, réalisée avec les solutions réelles, et sur une modélisation de son comportement hydrodynamique.

Période : 2013-16 ;
Personnel LAGEP : Denis MANGIN, Claudia COGNE, Emilie GAGNIERE, Stéphane LABOURET (post-doc, CDD);
Coordinateur du projet : société DAM « Depuración de Aguas del Mediterráneo » (Valence, Espagne)
Autre Partenaire : groupe de recherche CALAGUA (Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia, Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Valencia, Espagne),

Site web : http://phorwater.eu/fr/

LIGNAROCAT : Procédé de conversion catalytique de la lignine vers les aromatiques

Type : ANR – Appel à projet générique AAP-Energie

Objectif : L’objectif du projet LIGNAROCAT est de développer un procédé de conversion de lignine en molécules Benzène, Toluène, Xylène (BTX) qui sont des molécules plateformes de la chimie. La tâche du LAGEP est de déterminer expérimentalement la solubilité de différentes lignines, à froid et à chaud, assortie d’une modélisation cinétique de sa dissolution. Une modélisation cinétique de la dissolution et de la réaction sera ensuite réalisée.

Résumé (open) : Face au besoin d’indépendance énergétique et aux préoccupations environnementales, la biomasse lignocellulosique, a été identifiée comme une ressource renouvelable carbonée ayant un fort potentiel pour le développement de biocarburants et de composés chimiques bio-sourcés. La lignine qui est une des composantes majeures de cette biomasse est peu valorisée actuellement. Elle est pourtant co-produite lors de l’utilisation industrielle de la cellulose, et est la seule ressource renouvelable connue de composés aromatiques. Nous proposons dans ce projet de développer l’hydroconversion catalytique de lignine vers la formation sélective de composés aromatiques pour l’industrie sur la base de connaissances déjà acquises. Un criblage de catalyseurs appropriés sera réalisé en réacteur batch semi-ouvert et la technologie sera transférée vers le développement d’un procédé en continu, via une modélisation cinétique de la conversion et l’étude des paramètres thermodynamiques.

Durée : 4 ans
Personnel permanent LAGEP : E. GAGNIERE, D. EDOUARD, C. JALLUT, JP VALOUR
Personnel non permanent (ou à recruter) : Post-doctorant (2 ans)
Partenaires Externes : IRCELyon /// TOTAL Research and Technology /// LGPM EA4038 (Ecole Centrale Paris – Université Paris Saclay)

Etude et modélisation d’un procédé continu de précipitation en colonne d’extraction liquide-liquide

Collaboration CEA-LAGEP

Participants au projet pour le LAGEP : F . PUEL, J.P. KLEIN

Résumé
 : Confidentiel

Partenaire

CEA site de Marcoule