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Fondée en 1969 en Sardaigne, Italie, la société Fluorsid S.p.A. joue un rôle crucial dans la chaîne de valeur du fluor. Ses produits à base de gypse et d’anhydrite sont essentiels pour de nombreux secteurs, notamment celui du ciment et de la construction. Les volumes importants d’acide sulfurique produits par ses usines alimentent quant à eux d’autres secteurs, notamment celui de la production d’engrais.
- Procédé complexe
- Variations dans les matières premières
- Difficulté à conserver un procédé stable et une qualité constante des produits
- Logiciel de commande prédictive du modèle (MPC) FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®
- Stabilité du procédé
- Utilisation optimisée des matières premières dans le procédé
- Réduction des déchets de plus de 50 %
- Amélioration de la qualité des produits
- Réduction de la consommation d’énergie et des émissions de CO2
Le défi
Un procédé intrinsèquement complexe
L’usine Fluorsid à Cagliari fabrique divers produits en recourant à plusieurs technologies de transformation, telles que des réacteurs et des fours. Ces technologies doivent toutes être rigoureusement contrôlées afin de garantir la qualité des produits, l’efficacité du procédé et l’optimisation de la consommation d’énergie.
Le principal défi lié aux processus de production provient de l’impact de nombreuses variables, notamment la qualité naturellement fluctuante des matières premières et les facteurs externes, tous susceptibles d’affecter la stabilité du procédé et la qualité des produits.
Outre leur influence sur la qualité du produit final, ces variables de procédé déterminent également le volume de matière première consommée, dont le coût est élevé, ainsi que la qualité du sous-produit, l’anhydrite, qui est lui-même un produit de base valorisable.
Réglages manuels du procédé
« À l’origine, la commande de procédé était assurée par de simples régulateurs PID, qui étaient réglés par les opérateurs », explique Daniele Tocco, directeur de l’usine Fluorsid à Cagliari. « Le défi était de taille, car les réactions chimiques dans nos procédés sont rarement stables. Elles sont en effet influencées par plusieurs facteurs, notamment la qualité de la matière première, la fluorite, et la quantité d’énergie utilisée dans le procédé. »
« C’est un procédé qui nécessite beaucoup de données, donc un excellent exercice pour une solution de commande prédictive du modèle (MPC), qui peut surveiller la manière dont les installations de l’usine se comportent et modifier les points de consigne individuels, afin de mieux contrôler et optimiser en permanence le procédé pour exploiter pleinement son potentiel. »
La solution
Mise en œuvre d’une commande de procédé de pointe
La solution MPC déployée dans l’usine de Cagliari est la solution FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® de Rockwell Automation.
Pavilion8 fournit une couche analytique qui se superpose au système de commande de procédé existant, évaluant en permanence les données opérationnelles actuelles et prévues. Elle compare ces données aux résultats souhaités et définit de nouveaux objectifs de contrôle, afin de réduire la variabilité du procédé, d’améliorer les performances et d’accroître l’efficacité, le tout de manière autonome et en temps réel. C’est ce que l’on appelle l’optimisation en boucle fermée.
L’application de commande du four a été développée par une équipe de spécialistes de Rockwell Automation, qui comprenait des consultants en données numériques de Kalypso, la division de Rockwell dédiée à la transformation numérique.
« La logique du déploiement de la solution MPC était d’optimiser la consommation de la fluorite, une matière première particulièrement coûteuse », ajoute M. Tocco. « Toute présence dans le sous-produit indique un problème lors du procédé de réaction. Nous savions que le procédé de réaction pouvait être amélioré et nous nous sommes fixé comme objectif une réduction des niveaux actuels de 2,9 %. »
Le résultat
Réduction des pertes de produit, amélioration de la qualité des produits, procédé plus durable
À ce jour, la solution a régulièrement permis de réaliser de substantielles économies tant en termes d’utilisation de matières premières que de consommation d’énergie, ce qui s’est traduit par un retour sur investissement (ROI) rapide. « En quelques mois seulement, nous avons constaté des avantages considérables. Depuis le déploiement de la solution de commande prédictive du modèle Pavilion8, la quantité de fluorite dans le sous-produit a diminué pour passer sous la barre des 1,5 %, voire parfois moins de 1,2 % », explique M. Tocco. « Les pertes ont ainsi été réduites de moitié, ce qui représente une économie considérable compte tenu de l’ampleur de nos activités et de notre flux de production. »
« Grâce à l’amélioration du contrôle de la réaction, nous optimisons également la consommation des matières premières provenant des carrières. La stabilité et la précision accrues de la ligne nous permettent également d’économiser de l’énergie, principalement du combustible. En effet, avec la commande prédictive du modèle Pavilion8, les paramètres clés du procédé sont désormais plus stables, ce qui se traduit par une nette réduction de l’écart standard. »
« Enfin, grâce à l’amélioration du contrôle de la réaction, la qualité du sous-produit anhydrite/gypse est nettement meilleure. Le secteur du ciment peut désormais utiliser davantage notre anhydre de synthèse au lieu d’extraire du gypse naturel dans les carrières. Nous vendons environ 300 000 tonnes par an, principalement au secteur du ciment, et, grâce à l’amélioration de la qualité, nous prévoyons une augmentation de la demande. Nous avons même créé une nouvelle marque, Gypsos, pour notre nouveau produit amélioré à base de gypse. »
Vladimir Obrazcov, directeur de l’activité numérique EMEA chez Kalypso, précise : « Les industries qui utilisent beaucoup d’énergie et de matières premières retireront toujours des avantages significatifs du déploiement de solutions de commande numérisées. Même de modestes gains réalisés en matière d’efficacité opérationnelle s’additionnent rapidement, ce qui permet non seulement d’améliorer les usines, mais aussi d’optimiser l’utilisation des matières premières et de réduire la consommation globale d’énergie. »
Fluorsid envisage déjà de nouvelles applications pour la solution MPC. Plus précisément, l’entreprise déploiera la commande prédictive du modèle sur ses quatre autres lignes de production situées dans son usine italienne, ainsi que sur son site en Norvège. « Cette usine utilise le même procédé de réaction, mais le matériel est très différent », conclut M. Tocco. « Ce sera un travail plus exigeant, car cette usine est déjà à 1,5 % sans la commande prédictive Pavilion8. Nous savons que ce sera difficile, mais également qu’il est possible de réaliser davantage d’économies. »
Publié 21 janvier 2025