Diagnostic en temps réel de la qualité des solvants pour le captage du CO2
Direction Expérimentation Procédés

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Diagnostic en temps réel de la qualité des solvants pour le captage du CO₂

Face aux objectifs de neutralité carbone et au renforcement des réglementations, les solutions CCUS constituent un levier essentiel pour réduire les émissions des industries lourdes. Parmi elles, le captage du CO₂ par absorption gaz-liquide dans des solvants à base d’amines figure parmi les technologies les plus matures pour un déploiement industriel.

La performance du procédé dépend toutefois de la qualité du solvant, qui évolue au cours du temps sous l’effet du stress thermique, de l’oxygène et des impuretés présentes dans le gaz traité. Son suivi repose généralement sur des méthodes analytiques précises et robustes, telles que la chromatographie en phase gazeuse pour les amines et les produits de dégradation, ou la chromatographie ionique pour les carbonates et les sels. Cependant, ces méthodes sont longues et coûteuses, ce qui limite leur utilisation pour le suivi et le pilotage en temps réel.

L’approche Soft Sensor combine les mesures en ligne des grandeurs d’intérêt process (e.g. température) et des propriétés analytiques des fluides (e.g densité) à un traitement des données pour remonter à des descripteurs d’intérêt du procédé, ceci en temps réel. L’objectif du stage est donc d’établir les bases d’application et de développer une approche soft-sensor pour le suivi de la qualité d’un solvant dans le cadre du développement R&D d’un procédé de captage de CO2 en vue de sa future implantation sur unité industrielle.

Les objectifs du stage sont :

• Concevoir une approche Soft Sensor capable d’estimer en quasi‑temps réel la composition en amines, en produits de dégradation et en sels inorganiques d’un solvant de captage de CO₂
• Proposer une architecture capteurs + algorithmes transférables du banc labo à la boucle pilote

Le stage se déroulera en 3 phases :

• Phase 1 : Revue bibliographique sur les capteurs potentiels
• Phase 2 : Identification de descripteurs pertinents par acquisition de données analytiques en laboratoire et traitement des données (sélection de variables)
• Phase 3 : Conception et test expérimental d’un dispositif permettant d’évaluer le Soft Sensor dans des conditions dynamiques maîtrisées

La capitalisation de ces travaux sera réalisée par la rédaction d’un rapport de fin de stage et une soutenance

Profil recherché :

Bac+5 / ingénieur 3^ème année ou master en analyse industrielle ou chimie analytique

• Langue française ou anglaise, curiosité, enthousiasme, autonomie.
• Solides connaissances en chimie analytique, génie chimique, traitement des données
• Notions de chimiométrie (PCA, PLS, validation croisée) et/ou machine learning.
• _{Rigueur expérimentale, autonomie et bon esprit d’équipe.}

Autres informations :

Lieu : IFPEN Solaize (Sud de Lyon)

Transports : IFP Energies Nouvelles – Solaize est situé à 20 km au Sud de Lyon. Un véhicule personnel est recommandé mais le site est aussi accessible en transports en commun (des navettes entre la gare de Feyzin ou le métro B sont disponibles aux heures de bureau, matin et soir).

Stage rémunéré à 1150 euros brut / mois

_{___________________________________________________________________________________________________________________}

Real-time diagnosis of solvent quality for CO2 capture

Context :

In the context of carbon-neutrality objectives and increasingly stringent regulations, CCUS technologies are essential for reducing emissions from heavy industries. Among them, CO₂ capture by gas–liquid absorption using amine-based solvents is one of the most mature options for industrial deployment.

However, process performance depends strongly on solvent quality, which evolves over time under the effects of thermal stress, oxygen, and impurities present in the treated gas. Conventional analytical methods, such as gas chromatography (GC) for amines and degradation products, and ion chromatography (IC) for carbonates and salts, are routinely used to monitor solvent quality because of their accuracy and robustness. However, these methods are time-consuming and costly, limiting their suitability for real-time monitoring and process control.

A soft sensor combines online measurements of relevant process variables, such as temperature, with analytical fluid properties, such as density, and applies data-processing methods to estimate key process descriptors in real time. The objective of this internship is therefore to establish the foundations and develop a soft-sensor approach for monitoring solvent quality as part of the R&D development of a CO₂ capture process, with a view to its future deployment on an industrial unit.

Description :

The internship objectives are to:

• Design a soft-sensor approach capable of estimating solvent quality for CO₂ capture on a near-real-time basis, including the concentrations of amines, degradation products and inorganic salts
• Propose a sensor + algorithm architecture transferable from the lab bench to the pilot loop.

The internship will be conducted in three phases:

• Phase 1 – Literature review: review of potential sensors and measurement technologies.
• Phase 2 – Identification of relevant descriptors: acquire laboratory analytical data and process these data to identify the most relevant variables and select the inputs for the soft sensor.
• Phase 3 – Experimental design and testing: design and experimentally test a setup for evaluating the soft sensor under controlled dynamic operating conditions.

The capitalization of this work will be achieved by writing an end-of-internship report and a defense.

Required profile :

Master’s level (Bac+5) / 3rd-year engineering student in industrial analysis or analytical chemistry

• English or French, curiosity, enthusiasm, autonomy.
• Strong knowledge in analytical chemistry, chemical engineering, data processing
• Knowledge of chemometrics (PCA, PLS, cross-validation) and/or machine learning.
• Experimental rigor, autonomy and good team spirit.>

Additional information :

Workplace: IFPEN Solaize (South of Lyon)

Transport: IFP Energies Nouvelles – Solaize is located 20 km south of Lyon. A personal mean of transportation is recommended but the site can be reached by public transportation as well (a shuttle between the train station of Feyzin or Metro B and IFPEN is available in the morning and afternoon).

Remunerated internship (1150 euros gross / month)