Introduction  au  GENIE CHIMIQUE

I. D�finitions  " G�nie " : du mot " ing�nieur ", d�signe l’acte de cr�ation industrielle dans lequel l’ing�nieur intervient en concevant, b�tissant ou utilisant un appareil pour y fabriquer des produits utilisables dans la soci�t�. En anglais : " engineering ".  " Chimie " : science des propri�t�s des corps, de leurs interactions et de leurs transformations. Angl. : " chemistry ". " Proc�d� " : du latin " procederer " (aller de l’avant), indique la m�thode � suivre pour obtenir un produit, c’est-�-dire transposer un mode op�ratoire de laboratoire en termes industriels. Angl. : " process ". G�nie chimique = l’art de la conception, de la construction, de l’installation et du fonctionnement des unit�s dans lesquelles la mati�re subit des transformations physico-chimiques.  Le g�nie chimique fait appel � un vaste domaine de connaissances en : chimie, physique pure, �lectricit�, m�canique appliqu�e, techniques (automatisation, r�gulation, informatique appliqu�e)…, auquel il faut rajouter des domaines tels que : probl�mes �conomiques (prix de revient) ; probl�mes d’hygi�ne, de s�curit� et d’environnement… Le g�nie des proc�d�s est l’extension, � d’autres industries que l’industrie chimique, des m�thodes �labor�es par le g�nie chimique. On peut donc d�finir le g�nie des proc�d�s comme " l’ensemble des connaissances relatives � la conception et � la mise en œuvre des proc�d�s industriels de transformation de la mati�re ".

Tout proc�d� industriel peut se ramener � une combinaison logique d’un nombre restreint d’unit�s d’op�rations physiques telles que broyage, filtration, distillation, absorption, s�chage… que l’on appelle op�rations unitaires.
Les op�rations unitaires sont donc les op�rations �l�mentaires individuelles mises en œuvre dans l’industrialisation d’un proc�d�.
Les grandes �tapes d’une fabrication sont g�n�ralement les suivantes :

• pr�paration, conditionnement et acheminement des mati�res premi�res (r�actifs) ;
• transformation chimique des r�actifs en produits ;
• s�paration, purification et conditionnement des produits.

D’o� une premi�re classification des op�rations unitaires envisageables (liste non exhaustive) :

Pr�paration et acheminement des mati�res premi�res :

• broyage, classement des solides ;
• transport des solides ;
• d�placement des liquides ;
• transport des gaz (compression, mise sous vide) ;

Transformation chimique des r�actifs en produits :

• homog�n�isation des m�langes (agitation) ;
• r�action chimique (dans un r�acteur) ;
• transferts de chaleur ;

S�paration et purification des produits :

• concentration, cristallisation ;
• d�cantation ; filtration ; centrifugation (cas d’un m�lange solide + liquide) ;
• rectification (distillation) ;
• extraction par solvant ;
• s�chage.

Une op�ration discontinue s’effectue en syst�me ferm� (batch process) :
On op�re sur un lot de r�actif que l’on traite en faisant succ�der chronologiquement les diff�rentes �tapes pr�vues.
Domaines d’application :

• laboratoire ;
• petites fabrications ;
• �laboration ou s�paration de produits � forte valeur ajout�e.

Avantages :

• appareillage polyvalent, charges faibles ;
• pas de probl�me de circulation de certaines mati�res (p�tes) ;
• parfois rendements plus �lev�s.

Inconv�nients :

• co�t �nerg�tique �lev� (chauffage et refroidissement pour chaque charge) ;
• temps morts (remplissage, soutirage, refroidissement…)
• besoin �lev� en personnel (manutention, surveillance…)
• qualit� de production pouvant �voluer dans le temps ;
• co�t de production �lev�.

Une op�ration continue s’effectue en syst�me ouvert ou "� courants" (flow process) :
Les r�actifs ("influents") sont introduits en continu dans l’appareil avec des d�bits d�termin�s. Les produits ("effluents") sont r�cup�r�s en continu, de telle sorte que l’appareil contienne toujours la m�me masse r�actionnelle.
Si les valeurs des diff�rents param�tres (pression, temp�rature, composition…) en un point quelconque de l’appareil sont constants, on dit que le r�gime stationnaire (ou permanent) est atteint.
Ce type d’op�ration s’utilise dans les productions importantes � d�bouch�s constants .

Avantages :

• qualit� de production constante ;
• co�t de production inf�rieur � celui d’une op�ration discontinue ;
• besoins r�duits en personnel ;
• plus grande s�curit� et meilleurs conditions sanitaires (automatisation et pilotage d�port� de l’installation).

Inconv�nients :

• investissements �lev�s (notamment pour contr�les et r�gulations) ;
• n�cessit� d’une r�gularit� dans la qualit� des mati�res premi�res ;
• sp�cificit� de l’appareillage.

^* Bibliographie : " Principes fondamentaux du g�nie des proc�d�s et de la technologie chimique " - Henri Fauduet – Librairie Lavoisier – TEC & DOC

Retour g�nie chimique            Documents, TP