Développement et implémentation d’une stratégie systématique de développement de modèle se basant sur la planification optimale d’expériences

Des modèles adéquats et précis décrivant quantitativement les synthèses de produits chimiques fins et pharmaceutiques sont essentiels pour optimiser les performances de procédés chimiques. Cependant, il est difficile, expérimentalement long et coûteux de développer de tels modèles. Des stratégies appropriées, efficaces et systématiques servant au développement du modèle sont donc nécessaires. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail consistent au développement méthodologique, à l’implémentation numérique et à la validation expérimentale d’une stratégie systématique de développement du modèle. Lors de la première phase de ce travail, une stratégie méthodologiquement systématique servant au développement du modèle comprenant les modules d'acquisition initiale de données, de développement, d’identification, de validation et d’affinage du modèle, est développée. Dans le module d'acquisition initial de données, des expériences préliminaires sont planifiées et effectuées pour fournir les informations de base pour le développement initial du modèle. Le module de développement du modèle est composé de trois étapes: le développement de la structure du modèle, l’analyse de la structure du modèle et le développement des paramètres du modèle. La structure du modèle est développée en se basant sur le réseau réactionnel extrait du super-réseau réactionnel contenant toutes les réactions chimiques et les transferts de matière faisables. Pour l'identification, la validation et le raffinage du modèle, la planification expérimentale basée sur le modèle est effectuée en prenant en compte plusieurs réacteurs, ce qui élargit les fenêtres expérimentales. Lors de la deuxième phase de ce travail, afin de faciliter l’application de la stratégie, un logiciel, intégrant l’estimation des paramètres, l’évaluation du modèle et la planification expérimentale pour l’affinage du modèle et l’optimisation des performances, est développée en utilisant Matlab R2014a. La version initiale du logiciel convient aux systèmes réactionnels liquides, quatre réacteurs idéaux sont pris en compte: réacteur fermé en cuve agitée, réacteur semi-fermé en cuve agitée, réacteur continu en cuve agitée et réacteur tubulaire continu. Lors de la troisième phase de ce travail, les faisabilités et généralités de la stratégie et du logiciel basé sur la stratégie sont validées par deux cas d’étude expérimentaux, relatifs à la valorisation de l’huile de tournesol. Il s’agit de l’éthanolyse de l’huile de tournesol