Sujet d'ordre gnral

Guy COLLIN, 2014-12-29LE GNIE DES PROCDSThermochimie : chapitre 14

G = H - T S2014-12-29PrambuleQuel lien peut-on faire entre la chimie et le gnie chimique, entre le (la) chimiste et lingnieur(e) chimiste ?Quil y a til de chimie dans le gnie chimique ?G = H - T S2014-12-29Ltudiant et la chimieLtudiant en chimie se concentre sur la chimie proprement dite (le droulement ractionnel, ).Au laboratoire, il ne se proccupe pas ou peu de la matire quil consomme, ni de ce que lon fera des produits.Ses proccupations environnementales bien que fondamentales sont subordonnes son intrt primaire, heureusement rarement en comptition avec lui.G = H - T S2014-12-29Le gnie chimiqueAu contraire, ltudiant en gnie chimique met au centre de ses proccupations la mesure des rendements des ractions qui comprend :la consommation des ractifs,la disposition des produits,la consommation de lnergie,les implications environnementalesles cots de production, Dans la trame industriel, il est la suite logique du travail ralis par le chimiste.G = H - T S2014-12-29Les bilans de matireCes bilans reposent sur le principe de la conservation de la matire.Un systme clos, ou compltement ferm, nest lobjet daucune variation de masse :

Rappelons quun systme ferm nest pas ncessairement isol : il peut donc changer de lnergie avec lextrieur.G = H - T S2014-12-29Les bilans de matire lchelle industrielle, le cot :des matires premires,de la disposition ou de llimination des sous-produits (dchets) - ou mmede leur valorisation - deviennent une proccupation majeure.Chacun des procds unitaires : doit viser atteindre un rendement maximum, le recyclage des produits, y compris de leau, doit tre son maximum,lautomatisation en continu doit aussi tre maximum,..G = H - T S2014-12-29Exemple : la cristallisationOn reconnatra aisment que TS > T'S, que CS > C'S et que TR < T'R .On aura reconnu le procd contre courant.SolutionTS, CS TSCSFluide rfrigrant TRCristallisoir TRG = H - T S2014-12-29Le cristallisoir : bilans de matireLa quantit de sel qui entre dans le cristallisoir doit tre gale la quantit qui en sort, soit en solution soit dans le filtrat. La quantit de solvant liquide qui entre sous la forme de solution doit tre gale la quantit de solvant qui en sort partiellement puis.Il en est de mme des quantits de fluide rfrigrant.CristallisoirSolution initialeSolution puiseFluide rfrigrantCristauxG = H - T S2014-12-29Le cristallisoir : bilans dnergieUne quantit dnergie est transfre vers le fluide rfrigrant :Par unit de temps QS est la quantit de matire.CPs est la capacit calorifique de chaque matriau.DTS = TS - T'S est la variation de temprature.On calcule donc par unit de temps, la quantit dnergie perdue par le solvant et celle gagne par le fluide rfrigrant ainsi que celle emporte par les cristaux.DE = QS CPs DTS .CristallisoirSolution initialeSolution puiseT'S, Q'SFluide rfrigrantTR, QRCristauxT'S, Q"STS, QST'R, Q'RG = H - T S2014-12-29Le cristallisoir : la cintiqueLa vitesse des processus est un lment tout aussi important.La vitesse de transfert de chaleur dans un condenseur nest pas immdiate.Les coefficients de transfert de chaleur travers les matriaux utiliss sont donc extrmement importants.Tous ces facteurs exigent llaboration de design dquipement certainement beaucoup trs complexes.G = H - T S2014-12-29ConclusionSi le (la) chimiste calcule et prvoit comment un mlange ractionnel va se comporter, il se proccupe moins de la mise en uvre des ractions, des procds de synthses, de transformations industrielles.Lingnieur(e) chimiste adapte les racteurs et les appareils aux ralits de la production en milieu industriel. Cest moins un chimiste et beaucoup plus un ingnieur de construction.Dans le dveloppement dun procd industriel, il effectue la suite logique des travaux entrepris par le (la) chimiste.Ce sont deux experts qui travaillent sinon en continuit, voire en concertation.G = H - T S2014-12-29Rien ne se perd, rien ne se cre