ANALYSE DE PICINCEMENT

Analyse des Procédés par la Méthode du
Pincement
Dr. A. Ziouchi
10/06/2019
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Analyse des Procédés par la Analyse des Procédés par la
Méthode du PincementMéthode du Pincement
(Pinch (Pinch AnalysisAnalysis))
Réalisé par : Dr. A. ZiouchiRéalisé par : Dr. A. Ziouchi
Direction IAP / Département ENR
Objectifs du cours Objectifs du cours
- Maitriser les principes fondamentaux de la méthode du pincement (Pinch
technology)
- Déterminer la cible de consommation minimale d’énergie
- Identifier le coût minimum en capitaux pour atteindre la cible de consommation
en minimisant l’utilisation des utilités les plus coûteuses par l’optimisation du
transfert de chaleur entre les courants du procédé.
- Prévoir une conception optimale de réseau d’échangeurs de chaleur
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Analyse des Procédés par la Méthode du
Pincement
Dr. A. Ziouchi
10/06/2019
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SommaireSommaire
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1. Introduction
2. Principes Fondamentaux de la Méthode Pinch
Notion de Récupération de Chaleur
Principes de Base
Optimisation des Besoins en Énergie
Courbes Composites
Point de Pincement
Courbe ‘‘Grand Composite’’ (CGC)
Extraction des Données
Choix de Tmin
3. Exemple de Procédé à Quatre Courants
Résolution Algébrique par la Méthode dite «Problem Table»
4. Détermination Simultanée des Valeurs Cibles Énergétiques
& Économiques : Supertargeting
5. Conception du Réseau d’Échangeurs de Chaleur
Représentation du MER HEN
6. Exemple d’Application
7. Références Bibliographiques
8. Glossaire
1. 1. IntroductionIntroduction
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- En Suisse, le secteur industriel absorbe environ un cinquième de la
consommation d'énergie.
- Environ 55 % de cette part reviennent à la catégorie chaleur industrielle.
Dans de nombreuses industries (pétrolière, chimique, alimentaire, …), où la
proportion de chaleur industrielle est relativement élevée, réduire les besoins
énergétiques et les émissions de CO2 est d'un intérêt capital.
- Le défi imposé à ces industries consiste donc non seulement à présenter une
rentabilité maximale, mais également à consommer le moins possible
d’énergies et de ressources, et générer très peu d'émissions.
- On recours habituellement, aux méthodes classiques d'optimisation
énergétique. Mais, ces dernières présentent l’inconvénient de se concentrer
uniquement sur l'amélioration de l'efficacité des équipements individuels.

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Pincement
Dr. A. Ziouchi
10/06/2019
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1. 1. Introduction …Introduction …
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- Actuellement, on opte de plus en plus vers des méthodes intégrales et
systémiques qui sont en fait une combinaison optimale des flux thermiques du
système global et qui apportent généralement un gain en efficacité
énergétique appréciable.
-De telles méthodes sont connues sous la terminologie intégration des
procédés et L’Analyse Pinch en constitue un outil précieux.
- L’intérêt particulier dont bénéficie cette méthode est certainement justifié par
le fait qu’elle permet non seulement d’économiser les ressources
disponibles mais surtout de minimiser les rejets dans l’environnement
(rejets thermiques, gaz à effet de serre, effluents…).
- En fait, l’Analyse Pinch ou l’analyse de Pincement consiste en une
méthodologie englobant un ensemble d’approches thermodynamiques
développées par des chercheurs Anglais Linnhoff et Vredeveld pour garantir
l’économie d’énergie et d’eau au niveau de nouvelles conceptions de
réseaux d’eau et d’échangeurs de chaleur dans les procédés industriels.
2. 2. Principes Fondamentaux de la Méthode PinchPrincipes Fondamentaux de la Méthode Pinch
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Bien que les concepts de base de la méthode Pinch peuvent s’appliquer à un
large éventail de cas pratiques, on insistera dans cette partie, beaucoup plus sur
l’aspect réseaux d’échangeurs de chaleur.
Notions de Courants et d’UtilitésNotions de Courants et d’Utilités
Courant (flux) chaud : courant susceptible d’être refroidi (Tin > Tfin).
Courant (flux) froid : courant susceptible d’être chauffé (Tfin > Tin)
Tin
Tfin
70°C 100°C
Tin
Tfin
120°C 30°C
Utilité : fluide extérieur utilisé pour chauffer ou refroidir un courant de procédé
Utilité chaude : vapeur, eau chaude, gaz de combustion, …
Utilité froide : eau de refroidissement, réfrigérant, air, …

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2. 2. Principes Fondamentaux de la Méthode PinchPrincipes Fondamentaux de la Méthode Pinch
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Notion de Récupération de ChaleurNotion de Récupération de Chaleur
Souvent, les énergies liées au chauffage et au refroidissement
représentent une part importante des besoins énergétiques d’une
installation donnée.
A ce titre, la récupération de chaleur constitue une alternative essentielle si
on veut améliorer l’efficacité énergétique.
La récupération de chaleur réduit les couts d’exploitation (vapeur, eau
chaude, …) et est en même temps liée aux coûts d’investissement
(échangeurs de chaleur).
En effet, Une récupération de chaleur trop limitée entraîne des coûts
d’exploitation excessifs, alors qu’à l’inverse, une récupération de chaleur
trop élevée entraine des coûts d’investissement disproportionnés.
L’objectif sera donc de minimiser les coûts totaux annuels des
prestations énergétiques.
2. 2. Principes Fondamentaux de la Méthode PinchPrincipes Fondamentaux de la Méthode Pinch
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Dans un procédé donné, on désire réchauffer (emploi de la vapeur d’eau) un
courant froid de 40 °C à 130 °C, et refroidir (eau de refroidissement) un
courant chaud de 200 °C à 50 °C. Les données du problème et les charges
thermiques correspondantes (H) figurent dans le tableau ci-dessous.
Hf = ṁf Cpf (Tfin – Tin)f
= Cf (Tfin – Tin)f
= 2.0 x (130 – 40)
Hf = 180 MW
Type de
courant
Temp. init
(°C)
Temp. fin
(°C) C (MW/K) H (MW)
froid 40 130 2.0 180
chaud 200 50 1.0 -150
Détails de calcul :
Hc = ṁc Cpc (Tfin – Tin)c
= Cc (Tfin – Tin)c
= -1.0 x (200 – 50)
Hc = - 150 MW
Exemple 1Exemple 1

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2. 2. Principes Fondamentaux de la Méthode PinchPrincipes Fondamentaux de la Méthode Pinch
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200 °C 50 °C
Type de
courant
Temp. init
(°C)
Temp. fin
(°C) C (MW/K) H (MW)
froid 40 130 2.0 180
chaud 200 50 1.0 - 150
130 °C
40 °C 180 MW
150 MW
Échange de chaleur entre les
deux courants avant intégration
30 MW
Échange de chaleur entre les
deux courants après intégration
Échange
de chaleur
- vapeur d’eau (utilité chaude) ! 
Bilan de l’opération :
- eau de refroidissement (utilité froide)! 
gain de 100 %
gain de 83 %
200 °C 50 °C
130 °C
40 °C
150 MW
2. 2. Principes Fondamentaux de la Méthode Pinch …Principes Fondamentaux de la Méthode Pinch …
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A la sortie du réacteur, un fluide de
process doit être refroidi de 150°C
à 50°C.
Pour les besoins de chauffage et de
refroidissement du procédé ; réacteur
chimique
alimentation
(courant froid)
20 °C 200 °C
50 °C 150 °C
produit
(courant chaud)
fig.1 Diagramme du procédé [1]
180 kW
réchauffeur
- 180 kW
refroidisseur
Tableau 1. données du procédé [1]
Exemple 2Exemple 2
Considérons un réacteur chimique alimenté par un liquide dont la température avoisine
celle de l’ambiance (20°C) et qui doit être chauffé jusqu’à 200°C (température de service
du réacteur).
- et un refroidisseur (à eau) intercalé
sur le courant chaud absorbe 180
kW également.
- un réchauffeur (à vapeur) intercalé
sur le courant froid fournit 180 kW,