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Guy Collin, 2008-04-09 LE GÉNIE DES PROCÉDÉS Thermochimie : chapitre 14.

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2 Guy Collin, LE GÉNIE DES PROCÉDÉS Thermochimie : chapitre 14

3 G = H - T S Préambule n Quel lien peut-on faire entre la chimie et le génie chimique, entre le (la) chimiste et lingénieur(e) chimiste ? n Quil y a til de chimie dans le génie chimique ?

4 G = H - T S Létudiant et la chimie n Létudiant en chimie, au laboratoire, ne se préoccupe pas ou peu de la matière quil consomme, ni de ce que lon fera des produits. n Ses préoccupations environnementales demeurent limitées. n Son intérêt se concentre sur le déroulement réactionnel, la chimie proprement dite.

5 G = H - T S Le génie chimique n Au contraire, létudiant en génie chimique met au centre de ses préoccupations la mesure des rendements des réactions qui comprend : u la consommation des réactifs, u la disposition des produits, u la consommation de lénergie, u les implications environnementales Les lois en vigueur,... n Dans la trame industriel, il est la suite logique du travail réalisé par le chimiste.

6 G = H - T S Les bilans de matière n Ces bilans reposent sur le principe de la conservation de la matière. n Un système clos, ou complètement fermé, nest lobjet daucune variation de masse : Rappelons quun système fermé nest pas nécessairement isolé : il peut donc échanger de lénergie avec lextérieur.

7 G = H - T S Les bilans de matière n À léchelle industrielle, le coût : u des matières premières, u de la disposition ou de lélimination des sous- produits (déchets) - ou même u de leur valorisation - deviennent une préoccupation majeure. n Chacun des procédés unitaires : u doit viser à atteindre un rendement maximum, u le recyclage des produits, y compris de leau, doit être à son maximum, u lautomatisation en continu doit aussi être maximum,..

8 G = H - T S Exemple : la cristallisation n On reconnaîtra aisément que T S > T' S, que C S > C' S et que T R < T' R. n On aura reconnu le procédé à contre courant. Solution T S, C S TSTS CSCS fluide réfrigérant T R Cristallisoir T R

9 G = H - T S Le cristallisoir : bilans de matière n La quantité de sel qui entre dans le cristallisoir doit être égale à la quantité qui en sort, soit en solution soit dans le filtrat. n La quantité de solvant liquide qui entre sous la forme de solution doit être égale à la quantité de solvant qui en sort partiellement épuisé. n Il en est de même des quantités de fluide réfrigérant. Cristallisoir Solution initiale Solution épuisée Fluide réfrigérant cristaux

10 G = H - T S Le cristallisoir : bilans dénergie n Une quantité dénergie est transférée vers le fluide réfrigérant : u Par unité de temps Q S est la quantité de matière. u C Ps est la capacité calorifique de chaque matériau. T S = T S T' S est la variation de température. On calcule donc par unité de temps, la quantité dénergie perdue par le solvant et celle gagnée par le fluide réfrigérant ainsi que celle emportée par les cristaux. E = Q S C Ps T S. Cristallisoir Solution initiale Solution épuisée T' S, Q' S Fluide réfrigérant T R, Q R Cristaux T' S, Q" S T S, Q S T' R, Q' R

11 G = H - T S Le cristallisoir : la cinétique n La vitesse des processus est un élément tout aussi important. n La vitesse de transfert de chaleur dans un condenseur nest pas immédiate. n Les coefficients de transfert de chaleur à travers les matériaux utilisés sont donc extrêmement importants. n Tous ces facteurs exigent lélaboration de design déquipement certainement beaucoup plus complexes.

12 G = H - T S Conclusion n Si le (la) chimiste calcule et prévoit comment un mélange réactionnel va se comporter, il se préoccupe moins de la mise en œuvre des réactions, des procédés de synthèses, de transformations industrielles. n Lingénieur(e) chimiste adapte les réacteurs et les appareils aux réalités de la production en milieu industriel. Cest moins un chimiste et beaucoup plus un ingénieur de construction. n Dans le développement dun procédé industriel, il effectue la suite logique des travaux entrepris par le (la) chimiste.


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