Parce qu’elle permet d’associer les capacités physiques d’un robot aux capacités perceptives et cognitives de l’Homme, la robotique collaborative peut être une solution pour répondre au problème des troubles musculo-squelettiques dans l’industrie. Cependant, le gain d’ergonomie qu’apporte l'utilisation de tels robots est rarement quantifié, à cause du manque d’outils adéquats.Ce travail vise à développer un outil générique permettant d’effectuer des évaluation ergonomiques d'activités de co-manipulation, à partir de très peu de données d’entrée. Cet outil s’appuie sur une évaluation en simulation, à l’aide d’un mannequin virtuel. Afin d'estimer les différentes sollicitations biomécaniques auxquelles sont exposés les ouvriers lorsqu’ils réalisent des tâches manuelles, de nombreux indicateurs d'ergonomie sont définis, et mesurés grâce à une simulation dynamique. Le mannequin virtuel est animé avec une technique d’optimisation LQP, et le robot est contrôlé par une commande en amplification d’effort. L'outil proposé est validé à l'aide d'expériences basées sur la capture de mouvement.Cependant, le choix d’un robot plutôt que d’un autre est rendu difficile par le nombre élevé d’indicateurs d'ergonomie à prendre en compte. Une méthode pour analyser la sensibilité des indicateurs aux différents paramètres du robot et de la tâche considérée est donc développée. Une telle analyse permet de réduire le nombre d’indicateurs à prendre en compte, tout en rendant suffisamment compte de l’ergonomie de chaque situation.Enfin, l’outil de simulation mis en place est couplé à un logiciel d’optimisation par algorithme génétique, afin d' optimiser la cinématique d’un robot collaboratif. / The growing number of musculoskeletal disorders in industry could be addressed by the use of collaborative robots, which allow the joint manipulation of objects by both a robot and a person. Designing such robots requires to assess the ergonomic benefit they offer. However there is a lack of adapted assessment tools. This work presents a generic tool for performing accurate ergonomic assessments of co-manipulation activities, with very little input data. This tool relies on an evaluation carried out within a digital world, using a virtual manikin to simulate the worker. A framework is developed to enable the estimation of the different biomechanical solicitations which occur during manual activities. Multiple ergonomic indicators are defined and measured through a dynamic simulation of the considered activity. The virtual manikin is animated through a LQP optimization technique, and the robot is controlled according to the manikin-robot interaction force. The proposed framework is validated with motion capture experiments. However, the high number of indicators that are measured makes any kind of conclusion difficult for the user. Hence, a methodology for analyzing the sensitivity of the various indicators to the robot and task parameters is proposed. The goal of such an analysis is to reduce the number of ergonomic indicators which are considered in an evaluation, while sufficiently accounting for the global ergonomic level of the considered activity. Finally, an application of the proposed methodology is presented. The evaluation framework is linked to a genetic algorithm software in order to optimize the morphology of a collaborative robot for a given task.

Les risques sont inhérents à l’activité industrielle. Les prévoir et les maîtriser sont essentiels pour la conception et la conduite en sécurité des procédés. La réglementation des risques majeurs impose aux exploitants la réalisation d’études de sécurité quantitatives. La stratégie de maîtrise des risques repose sur la pertinence des analyses de risques. En marche dégradée, la dynamique des événements est déterminante pour quantifier les risques. Toutefois, de nos jours cette connaissance est difficilement accessible. Ce travail propose une méthodologie d’analyse de risques quantitative qui combine la méthode HAZOP, le retour d’expérience et la simulation dynamique de dérives de procédés. Elle repose sur quatre grandes étapes : La première étape est l’étude du fonctionnement normal du procédé. Pour cela, le procédé est décrit de façon détaillée. Des études complémentaires de caractérisation des produits et du milieu réactionnel sont menées si nécessaires. Ensuite, le procédé est simulé dynamiquement en fonctionnement normal. Lors de la seconde étape, parmi les dérives définies par l’HAZOP et le retour d’expérience, l’analyste discrimine celles dont les conséquences ne sont pas prévisibles et/ou nécessitent d’être quantifiées. La troisième phase fournit une quantification du risque sur la base de la simulation dynamique des scenarii retenus. Lors de la dernière étape, des mesures de maîtrise des risques sont définies et ajoutées au procédé lorsque le niveau de risque est supérieur au risque tolérable. Le risque résiduel est ensuite calculé jusqu’à l’atteinte de la cible sécurité. Le logiciel Aspen Plus Dynamics est sélectionné. Trois études de cas sont choisies pour démontrer d’une part, la faisabilité de la méthodologie et d’autre part, la diversité de son champ d’application : · la première étude de cas porte sur un réacteur semi-continu siège d’une réaction exothermique. L’oxydation du thiosulfate de sodium par le peroxyde d’hydrogène est choisie. Ce cas relativement simple permet d’illustrer la diversité des causes pouvant être simulées (erreur procédurale, défaut matériel, contamination de produits, …) et la possibilité d’étudier des dérives simultanées (perte de refroidissement du milieu et sous dimensionnement de la soupape de sécurité). · le deuxième cas concerne un réacteur semi-batch dans lequel une réaction exothermique de sulfonation est opérée. Elle est particulièrement difficile à mettre en œuvre car le risque d’emballement thermique est élevé. Cette étude montre l’intérêt de notre approche dans la définition des conditions opératoires pour la conduite en sécurité. · le troisième cas d’étude porte sur un procédé continu de fabrication du propylène glycol composé d’un réacteur et de deux colonnes de distillation en série. L’objectif est ici d’étudier la propagation de dérives le long du procédé. Sur la base du retour d’expérience, deux dérives au niveau du rebouilleur de la première colonne sont étudiées et illustrent les risques de pleurage et d’engorgement. La simulation dynamique illustre la propagation d’une dérive et ses conséquences sur la colonne suivante.

L'objectif de cette thèse est de concevoir, d'évaluer les performances énergétiques et d'étudier le comportement en régime transitoire pendant les opérations de chauffage et de démarrage d'un procédé réversible Power To Gas qui est une solution pour l'intégration des énergies renouvelables dans le mix énergétique. L'évaluation des performances énergétiques montre que 66,7% de l'énergie électrique entrante est stockée sous forme de substitut du gaz naturel et que les pertes concernent principalement les étapes de conversion en particulier la conversion AC/DC, la co-électrolyse et la méthanation. Le déstockage de l'électricité (Gas To Power) est réalisé en inversant le RSOC en mode SOFC alimenté par le gaz de synthèse (H2 et CO) produit dans un tri-reformeur. Ce procédé est autonome énergétiquement et produit de la chaleur inexploitée qui est à l'origine de sa faible efficacité de 40%. Une étude de la réponse en régime transitoire est conduite en développant des modèles dynamiques du co-électrolyseur réversible, des réacteurs et des échangeurs par le biais de deux logiciels: Matlab et Dymola. Les résultats permettent de préciser la pénalité énergétique et de revoir l'architecture du procédé prédéfinie en régime stationnaire. Plusieurs stratégies ont été étudiées afin d'optimiser le temps de démarrage et l'énergie consommée. Il s'est avéré que le RSOC est le composant qui consomme le plus d'énergie (71% de l'énergie totale) et qui nécessite le plus de temps de démarrage (60% du temps total) à cause de la quantité du gaz utilisée pour le chauffage et du temps important qu'il faut respecter afin d'assurer une augmentation en température progressive qui évite la détérioration des cellules. / The objective of this thesis is to design, evaluate the energetic performance and study the transient behavior during heating and startup operations of a reversible process Power To Gas process which is a solution for the integration of renewable electricity in the energy mix. Steady state models are first established in Aspen plus. Assessment of energetic performance shows that 66.7% of the electrical energy is stored as a Synthetic Natural Gas and the losses are caused mainly by the converting steps: the AC/DC, co-electrolysis and methanation conversions. Electricity production (Gas to Power) is performed by reversing the RSOC in SOFC mode fueled by synthesis gas (CO and H2) produced in a tri-reformer. This process is energetically autonomous and produces untapped heat which causes its 40% low efficiency. A study of the transient response during heat-up and start-up operations is conducted through the development of dynamic models of reversible co- electrolyzer, reactors and heat exchangers by using Matlab and Dymola softwares. The results allow to specify the energetic penalty and to review the architecture of predefined process in steady state. Several strategies have been studied to optimize the time and the energy consumption. It turned out that the RSOC is the slowest component (60% of total time) with the most energetic consumption (71% of total energy) because of the amount of gas used in heat-up operation and the significant time that must be respected in order to ensure an increase in temperature that prevents the cells deterioration.

L'objectif de cette thèse est d'étudier un système énergétique intégré dans l'enveloppe des bâtiments permettant de préchauffer l'air neuf.L'originalité du travail repose sur le fait que ce mur est équipé de matériau à changement de phase (MCP).Celui-ci a pour rôle de stocker l'énergie solaire captée en façade puis de la déstocker en préchauffant l'air neuf de ventilation. Notre étude est constituée de deux grandes phases, une phase expérimentale et une phase numérique.La phase expérimentale consiste à effectuer des essais en laboratoire, afin de connaître le comportement du système étudié sous sollicitations thermiques. Ces essais ont été réalisés grâce à un prototype du mur, instrumenté et installé entre deux cellules avec des conditions climatiques contrôlées.Le but de la phase numérique est de mettre en place un modèle ID permettant de simuler le comportement thermique du mur et en particulier celui du MCP. Ce modèle a été validé en comparant les résultats numériques avec ceux obtenus expérimentalement.Pour modéliser le changement de phase nous avons utilisé les paramètres thermophysiques du matériau obtenu par caractérisation expérimentale réalisée dans notre laboratoire. Nous avons ensuite utilisé la méthode de la capacité variable pour simuler le comportement de la paroi stockeuse du mur. Dans la dernière partie du travail numérique le modèle a été utilisé afin de montrer l'influence de quelques paramètres permettant d'optimiser les gains énergétiques.La simulation dynamique du système a été effectuée grâce au logiciel TRNsys, qui nous a permis d'effectuer des bilans énergétiques et d'estimer l'efficacité du système pour des climats variés. / The objective of this thesis is to study an integrated energy system in the building envelope for fresh air preheating. The originality of the work is that the wall is equipped with phase-change material (MCP) packed into briquettes. The main role ofthe wall is to preheat the fresh air (coming from outside) by destocking the solar energy captured in sunny periods.Our study consists of two phases, an experimental phase and a numerical one. The experimental phase involves a series of tests that allow studying the thermal behaviour of the system under thermal stress. These tests were done in laboratory through a prototype of the wall which is instrumented and installed between two airconditioned cells.The purpose of the numerical phase is to develop a one-dimensional model to simulate the thermal behaviour of the wall and especially that of MCP. This model has been validated by comparing numerical results with those obtained experimentally. To model the phase changing we used the thermophysical parameters of the same material obtained by experimental characterization conducted in our laboratory.We used a variable capacity method whose principle is to vary the heat capacity as a function of temperature in order to simulate the phase changing of the wall. The last part of the numerical work is the exploitation of the model, the aim is to determine the optimal configuration of the wall that provides maximum energy savings. Dynamic simulation of the system was performed using the TRNSYS. This one is equipped with weather files which allow carrying out heat balances and the estimation of the system efficiency for various climates.

J'ai étudié deux nouvelles configurations de double-colonne pour distillation hétéroazéotropique. Ces configurations sont appropriées à la récupération simultanée des composants des mélanges binaires hétéroazéotropiques et homoazéotropiques (en utilisant un tiers corps (entraîneur)). Elle sont opérées en système fermé, c'est-à-dire, il n'y a pas de soutirage de produit continu. D'abord, en appliquant un modèle simplifié, j'ai étudié la faisabilité de la séparation d'un mélange hétéroazéotropique (1-butanol – eau), puis celle d'un mélange homoazéotropique (2-propanol – eau) aidé par entraîneur benzène ou cyclohexane, en utilisant le SDC. Puis, j'ai étudié cette configuration par modélisation rigoureuse, en appliquant le simulateur dynamique du logiciel professionnel ChemCAD (CC-DColumn). J'ai comparé la nouvelle configuration avec le RD, sur la base des résultats obtenus par toutes les deux méthodes d'étude. Le SDC s'est avéré faisable et compétitif avec le RD : pendant la même durée ou plus courte, les rendements des composants ont été plus élevés. Puis, on a étendu le SDC à un système plus flexible (système de double-colonne généralisé, SDCG) qui est approprié à la séparation des mélanges binaires homoazéotropiques aidé par entraîneur (en le cas présent : cyclohexane ou n-hexane). J'ai étendu la méthode de faisabilité aussi à l'étude de cette configuration. Le SDCG s'est avéré aussi faisable. En appliquant modélisation rigoureuse, j'ai étudié les effets des nouveaux paramètres opératoires sur la durée, et j'ai comparé le DCG avec le SDC. Le SDCG s'est avéré encore plus avantageux que le SDC : la durée a été plus courte, et les besoins spécifiques d'énergie des produits ont été plus bas. J'ai étudié le SDC et le SDCG aussi par des manipulations exécutées sur installations de taille laboratoire et pilote. D'abord, j'ai fait des manipulations laboratoires pour la séparation du mélange binaire hétéroazéotropique, en utilisant une installation en verre qui a été opérée aussi comme RD et SDC. Le SDC s'est avéré faisable et compétitif avec le RD aussi sur la base des résultats de ces manipulations : pendant la même durée, les rendements des tous les deux composants ont été plus élevés. Puis, en utilisant l'installation pilote comme SDC, j'ai étudié la séparation ci-dessus. Après cette manipulation, j'ai étudié la séparation du mélange binaire homoazéotropique en appliquant n-hexane comme entraîneur, en opérant le système comme RD et SDCG. La manipulation faite avec le SDCG a montré que la production simultanée de deux composants est faisable avec cette configuration. / Distillation is the method the most frequently applied for the separation of liquid mixtures, e.g. for the recovery of the components of the waste solvent mixtures. Because of the high energy demand of these processes the optimal design and operation of the distillation equipments are important from economic and also environmental points of view. The separation of the azeotropic mixtures needs special distillation methods like heteroazeotropic distillation. In the pharmaceutical and fine chemical industries it is often applied in batch mode. The aims of the thesis are to study the feasibility of a new Double-Column System (DCS) for batch heteroazeotropic distillation and to compare it with the traditional Batch Rectifier (BR) equipped with a decanterto study the above configurations by rigorous simulationto extend the DCS (Generalised Double-Column System, GDCS) and to study this new configuration by the above methodsto do laboratory experiments for both configurations in order to prove the feasibility of the separation and validate the calculations, respectively. Two new double-column configurations for batch heteroazeotropic distillation were studied. These configurations are designed to produce simultaneously the components of binary heteroazeotropic and homoazeotropic mixtures (by using an entrainer). They are operated in closed system (without continuous product withdrawal). First the feasibility of the separation of a heteroazeotropic mixture (1-butanol – water) and that of a homoazeotropic one by using an entrainer (isopropanol – water + benzene or cyclohexane) in the DCS were investigated by a simplified model. Then the operation of this configuration was modelled by rigorous simulation by using the dynamic simulator of the professional flowsheet simulator ChemCAD (CC-DColumn). On the basis of the results obtained by both methods the new configuration was compared with the BR. The DCS proved to be feasible and competitive with the BR: during the same or shorter time the recoveries of the components were higher. Then the DCS was extended to a more flexible version (Generalised Double-Column System, GDCS), which is suitable for the separation of binary homoazeotropic mixtures (by using an entrainer, in this work: cyclohexane or n- exane). The feasibility method was extended for the study of this configuration, as well. The GDCS proved to be feasible. Then the effects of its additional operational parameters on the duration were studied by rigorous simulation. The GDCS was compared with the DCS by rigorous simulation, as well. The GDCS proved to be more advantageous than the DCS: the duration was shorter and the specific energy demands of the products were lower. The DCS and GDCS were also investigated by laboratory and pilot plant experiments. First laboratory experiments were done for the separation of the binary heteroazeotropic mixture in a simple small size glass equipment operated as BR and DCS. The DCS proved to be feasible and competitive with the BR also on the basis of the results of these experiments: during the same time the recovery of both components were higher. Then a pilot plant was used for the same separation as a DCS. After this experiment the separation of the binary homoazeotropic mixture by using n-hexane as entrainer was studied in the equipment operated as BR and GDCS. The experiment showed that the simultaneous production of two components is feasible also in the GDCS.

Les deux principaux problèmes à résoudre pour concevoir un simulateur dynamique interactif sont la détection de collisions entre les objets virtuels, et le calcul de leur mouvement contraint. La plupart des méthodes de détection de collisions sont discrètes : elles détectent seulement des interpénétrations entre les objets virtuels à des instants discrets successifs. Afin de détecter efficacement des collisions entre objets polyédriques rigides en continu, c'est-à-dire de calculer l'instant de premier contact entre eux et éviter les problèmes inhérents aux méthodes discrètes, nous proposons d'utiliser un mouvement intermédiaire arbitraire pour remplacer le mouvement réel de l'objet et obtenir des équations de détection de collisions faciles à résoudre. Nous présentons deux approches, fondées sur l'exploitation de mouvements intermédiaires arbitraires, qui permettent de détecter des collisions en continu entre objets polyédriques complexes en temps réel. Nous proposons ensuite d'ajouter des informations géométriques aux volumes englobants afin d'exploiter le mouvement de recul relatif des objets et accélérer significativement la détection de collisions lorsque les objets sont proches les uns des autres. La plupart des méthodes classiques de calcul de mouvement contraint sont formulées dans l'espace des contacts. Grâce au principe des moindres contraintes de Gauss, il est possible d'obtenir une formulation équivalente des problèmes dynamiques sans friction dans l'espace des mouvements. Nous montrons que cette formulation est plus avantageuse sur le plan algorithmique. Ceci nous incite à proposer un modèle de friction dans l'espace des mouvements. Les algorithmes proposés ont été implantés et rassemblés dans une librairie C++, CONTACT Toolkit. Nous présentons plusieurs applications de cette librairie, notamment à des cas industriels fournis par Renault et Airbus-EADS, ainsi que son utilisation dans la simulation avec retour d'efforts.

Le problème de reprise de service des réseaux électriques à la suite d'un incident partiel ou généralisé est un problème bien connu depuis très longtemps. Cependant, ces dernières années, à cause de la concurrence économique et de la dérégulation, les réseaux électriques sont appelés à fonctionner de plus en plus près de leurs limites. Parallèlement à cela, les réseaux électriques sont devenus de plus en plus complexes et leurs dimensions ne cessent de croître, ce qui a augmenté le risque de pannes généralisés. La maîtrise de la reprise de service revêt alors une importance nouvelle. La reprise de service d'un réseau, après un incident quelconque, doit être à la fois rapide et fiable. Une telle opération exige la disponibilité de plans détaillés. Cette thèse porte plus particulièrement sur la phase initiale de la reprise de service d'un réseau électrique, phase pendant laquelle quatre problèmes sont identifiés. Afin de pouvoir apporter des solutions à ces problèmes, quatre approches ont été développées tout au long de ce travail: La première consiste à déterminer la séquence optimale de la mise en marche des groupes pendant la reprise de service des centrales électriques. L'évaluation du comportement fréquentiel du système lors de la ré-alimentation des charges fait l'objet de la deuxième approche. Dans la troisième approche, nous expliquerons comment réduire l'angle de la phase stationnaire. La quatrième permet l'estimation et le contrôle des surtensions harmoniques pendant le renvoi de la tension ver les transformateurs. Ainsi, un blockset dans l'outil de simulation MATLAB/SIMULINK a été développé pour la simulation dynamique à long terme afin de pouvoir étudier la réponse fréquentielle du système, à la suite d'un déséquilibre entre la charge et la production lors d'un scénario de reprise de service.

es systèmes de micro-cogénération, émergents sur le marché, sont reconnus et encouragés dans de nombreux pays comme un outil de réduction de l'empreinte énergétique des bâtiments ainsi que des émissions de gaz à effet de serre. En France néanmoins, leur introduction et leur pérennisation rencontre un certain nombre de verrous, parmi lesquels un bilan économique et environnemental restant à évaluer précisément et une méconnaissance de la technologie par les acteurs de la filière : prescripteurs et maîtres d'ouvrage. Une modélisation numérique permettant l'intégration dans des environnements de simulation numérique de bâtiments et de systèmes a donc été élaborée. Une campagne d'essais très détaillée sur une micro-cogénération à moteur Stirling fonctionnant au gaz a permis de simplifier le modèle en retenant les paramètres clés. On en a déduit une procédure d'identification à peu de paramètres réduisant au maximum les besoins expérimentaux pour le paramétrage tout en conservant une validité au modèle grâce à la prise en compte des phénomènes physiques et des données thermodynamiques accessibles dans la littérature. Une fois le modèle établi paramétré et validé, on l'a intégré dans une plate-forme de simulation des systèmes de micro-cogénération couplés à des bâtiments. On y modélise les besoins thermiques, de chauffage et d'eau chaude sanitaire, et les besoins électriques de bâtiments, permettant le couplage avec le micro-cogénérateur et un stockage thermique. Ceci permet l'optimisation du dimensionnement et de la conduite du système en recourant à un programme dédié et en définissant une fonction de résultat qui associe performances énergétiques et environnementales.

Les risques sont inhérents à l’activité industrielle. Les prévoir et les maîtriser sont essentiels pour la conception et la conduite en sécurité des procédés. La réglementation des risques majeurs impose aux exploitants la réalisation d’études de sécurité quantitatives. La stratégie de maîtrise des risques repose sur la pertinence des analyses de risques. En marche dégradée, la dynamique des événements est déterminante pour quantifier les risques. Toutefois, de nos jours cette connaissance est difficilement accessible. Ce travail propose une méthodologie d’analyse de risques quantitative qui combine la méthode HAZOP, le retour d’expérience et la simulation dynamique de dérives de procédés. Elle repose sur quatre grandes étapes : La première étape est l’étude du fonctionnement normal du procédé. Pour cela, le procédé est décrit de façon détaillée. Des études complémentaires de caractérisation des produits et du milieu réactionnel sont menées si nécessaires. Ensuite, le procédé est simulé dynamiquement en fonctionnement normal. Lors de la seconde étape, parmi les dérives définies par l’HAZOP et le retour d’expérience, l’analyste discrimine celles dont les conséquences ne sont pas prévisibles et/ou nécessitent d’être quantifiées. La troisième phase fournit une quantification du risque sur la base de la simulation dynamique des scenarii retenus. Lors de la dernière étape, des mesures de maîtrise des risques sont définies et ajoutées au procédé lorsque le niveau de risque est supérieur au risque tolérable. Le risque résiduel est ensuite calculé jusqu’à l’atteinte de la cible sécurité. Le logiciel Aspen Plus Dynamics est sélectionné. Trois études de cas sont choisies pour démontrer d’une part, la faisabilité de la méthodologie et d’autre part, la diversité de son champ d’application : · la première étude de cas porte sur un réacteur semi-continu siège d’une réaction exothermique. L’oxydation du thiosulfate de sodium par le peroxyde d’hydrogène est choisie. Ce cas relativement simple permet d’illustrer la diversité des causes pouvant être simulées (erreur procédurale, défaut matériel, contamination de produits, …) et la possibilité d’étudier des dérives simultanées (perte de refroidissement du milieu et sous dimensionnement de la soupape de sécurité). · le deuxième cas concerne un réacteur semi-batch dans lequel une réaction exothermique de sulfonation est opérée. Elle est particulièrement difficile à mettre en œuvre car le risque d’emballement thermique est élevé. Cette étude montre l’intérêt de notre approche dans la définition des conditions opératoires pour la conduite en sécurité. · le troisième cas d’étude porte sur un procédé continu de fabrication du propylène glycol composé d’un réacteur et de deux colonnes de distillation en série. L’objectif est ici d’étudier la propagation de dérives le long du procédé. Sur la base du retour d’expérience, deux dérives au niveau du rebouilleur de la première colonne sont étudiées et illustrent les risques de pleurage et d’engorgement. La simulation dynamique illustre la propagation d’une dérive et ses conséquences sur la colonne suivante. / Risks are inherent to industrial activity. Predicting and controlling them is essential to the processes design and safe operation. Quantitative safety studies are imposed by the major hazard regulations. The risk management strategy relies on the relevance of risk analyzes. In degraded conditions, the dynamics of events are decisive for risks quantification. However, nowadays this knowledge is a real challenge. This work proposes a methodology of quantitative risk analysis, which combines the HAZOP method, the lessons learned from previous accidents and the dynamic simulation of process deviations. It is based on four main stages: The first stage is the study of the process normal operation. For this, the process is described in detail. Additional studies to characterize the products and the reaction are carried out if necessary. Then, the process is dynamically simulated in normal operation conditions. During the second step, among all the deviations defined by the HAZOP and lessons learned, the analyst discriminates those whose consequences are not predictable and/or need to be quantified. The third phase provides a risk quantification based on the dynamic simulation of the selected scenarios. In the last step, safety barriers are defined and added to the process when the risk level is greater than the tolerable risk. The residual risk is then calculated until the safety target is reached. Aspen Plus Dynamics software is selected. Three case studies are chosen in order to demonstrate, on the one hand, the feasibility of the methodology and, on the other hand, the diversity of its scope: · the first case study is a semi-continuous reactor with an exothermic reaction study. The oxidation of sodium thiosulfate by hydrogen peroxide is selected. This relatively simple case illustrates the diversity of causes that can be simulated (procedural error, material defect, product contamination …) and the possibility of studying simultaneous deviations (loss of cooling and under sized safety valve for example). · the second case concerns a semi-batch reactor in which an exothermic reaction of sulphonation is carried out. This reaction is particularly difficult to conduct because of the thermal runaway high risk. This study shows our approach’s interest in the definition of the operating conditions for safe operation. · the third case study concerns a continuous process of propylene glycol production. It is composed of a reactor and two distillation columns in series. The objective is to study the propagation of deviations along the process. Based on lessons learned, two deviations in the first column reboiler are studied and illustrate the flooding and weeping risks. Dynamic simulation illustrates the propagation of a deviation and its consequences on the second column

La distillation réactive est un exemple emblématique de l’intensification de procédés. Cependant, le couplage réaction/séparation génère des complexités importantes en termes de dynamique, de contrôle et de supervision qui constituent une barrière pour leur mise en œuvre industrielle. Ces aspects doivent être considérés dès la phase de conception sous peine de concevoir une colonne difficilement contrôlable. Une méthodologie existante est étendue afin d’y intégrer les aspects de contrôlabilité et de diagnosticabilité. L’étape de conception étudie les courbes de résidu et extractives réactives, identifie les paramètres opérationnels et propose des configurations de colonne respectant les spécifications. La meilleure configuration est choisie sur des critères de contrôlabilité par l’analyse de différents indicateurs quantitatifs et qualitatifs identifiés à l’aide de simulations en régime permanent et dynamique. La méthodologie est appliquée à la production industrielle d’acétate d’éthyle. Deux campagnes expérimentales ont permis de fiabiliser le modèle de simulation de la colonne. La méthodologie permet d’identifier les sensibilités et montre que il est possible d’agir sur les trois degrés de liberté de la colonne double alimentation pour atteindre les spécifications industrielles ; les variables contrôlées sont sélectionnées dans des sections spécifiques, similaires pour différentes configurations de colonne. Concernant le diagnostic, l’utilisation de capteurs de composition semble la plus pertinente mais la complexité de leur utilisation industrielle (cout) peut être contournée par la sélection d’un nombre plus important de capteurs de température judicieusement positionnés. Les résultats de contrôlabilité et de diagnosticabilité sont en cohérence et bien intégrés dans la conception des colonnes réactives. / Reactive distillation involves complexities on process dynamics, control and supervision. This work proposes a methodology integrating controllability and diagnosability as from conceptual design. The choice of the most appropriate feasible configuration is conducted though an indices-based method, regarding steady-state and dynamic simulations, for the ethyl acetate production. Experimental campaigns were performed to acquire reliable models. The methodology highlights the process sensitivities and shows that three degrees of freedom of the double-feed column can be manipulated to ensure the industrial specifications; the controlled variables are selected at similar specific locations for all column configurations. Concerning diagnosis, the use of composition sensors seems to be the most appropriate solution, but the same performances can be reached with more temperature sensors judiciously placed.