Optimisation des procédés chromatographiques multicolonnes continus : développement d'un système de contrôle avancé

Continuous multicolumn chromatographic processes : development of an advanced controled system

• Auteur / Autrice : Céline Morey
• Direction : Michel Bailly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 13/01/2009
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Michel Sardin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Bailly, Michel Sardin, Alirio Rodrigues, Mario Diaz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alirio Rodrigues, Mario Diaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Technique de la production

Chromatographie

Mots clés libres

Chromatographie

Optimisation

Contrôle hors ligne

Contrôle en ligne

Varicol

Lit Mobile Simulé

Chromatography

In-line control

Optimization

Varicol

Simulated Moving Bed

At-line control

Résumé

Les procédés chromatographiques multicolonnes continus se sont imposés comme technique séparative dans l’industrie pharmaceutique en raison de leur productivité élevée et de leur développement rapide. De nos jours, la modélisation, le dimensionnement et l’optimisation des procédés LMS et Varicol sont considérés comme établis. Le fonctionnement automatique optimisé et robuste de ces procédés reste cependant un sujet de recherche. Le plus souvent, les paramètres opératoires sont choisis en deçà du réglage optimal afin d’inclure une marge de robustesse. Ils sont ajustés manuellement par un opérateur expérimenté pour maintenir les produits à leurs spécifications de pureté. Le nombre élevé de séparations chromatographiques rend crucial le développement d’une application d’un contrôle avancé de ces procédés. Récemment, plusieurs méthodes de contrôle des procédés LMS ont été proposées. Ce travail de thèse présente une nouvelle approche de contrôle avancé. Cette commande ajuste les paramètres opératoires d’une séparation grâce à deux types de mesure : une mesure en ligne et une mesure hors ligne. Une validation expérimentale du schéma de contrôle a été effectuée sur un procédé Varicol. Les résultats présentés démontrent que la commande permet d’amener la pureté des produits à leurs spécifications, d’optimiser les performances du procédé et de répondre aux perturbations, tout en sécurisant la pureté du produit cible

Multicolumn continuous chromatographic processes became a key separation technology in the areas of pharmaceutical industry thanks to high productivity and short process development times. Today, modeling, design, and optimization of SMB and Varicol, are well established. However a robust and optimized operation of processes is still an open issue. The common practice is to operate processes under suboptimal operating conditions in order to gain the necessary robustness. The operating parameters are tuned manually by experienced operators in order to maintain the product specifications. Therefore, as chromatographic applications spread, process control problem becomes increasingly important. Recently, several control methodologies of SMB process have been proposed. This thesis work introduces a new advanced control system approach. This system adjusts operating parameters thanks to two kinds of measurements : an in-line measurement and an at-line measurement. The performance of this control scheme is demonstrated through several experiments on Varicol. The reported results aim to demonstrate that the controller is able to deliver the products within the specifications, to optimize the process performance and to answer to disturbances while protecting the key product