Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 1 Chapitre I : Introd

Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 1 Chapitre I : Introduction à la chimie minérale industrielle I. Définition On définit la chimie industrielle comme la branche de la chimie qui applique des procédures physiques et chimiques à travers la transformation de matières premières naturelles et leurs dérivés en produits, dite industrielle qui sont bénéfiques pour l’humanité, en exploitant les technologies du génie chimique. Le génie chimique intervient lorsque la chimie est appliquée à l’échelle industrielle. C’est dire lorsque la matière est transformée dans un cadre industrielle. Le Génie des procédés consiste donc à la conception, le dimensionnement et le fonctionnement d'un procédé comportant une ou plusieurs transformations chimiques et/ou physiques. Les méthodes du laboratoire ne sont souvent pas appropriées à la production industrielle d'un point de vue économique et technique. Le génie chimique nous permet ainsi le passage d'une synthèse à l’échelle laboratoire à un procédé à l’échelle industriel de même que son fonctionnement dans le respect des contraintes économiques, techniques, environnementales et de sécurité. L’industrie chimique peut être subdivisée suivant le type de matières premières principales et/ou le type des produits principaux fabriqués. Il existe donc les industries de chimie inorganique industrielle et les industries de chimie organique industrielle. L’industrie de la chimie minérale utilise essentiellement de l’eau, de l’air et des minéraux (sels, soufre et phosphates). Elle regroupe quatre activités distinctes :  La fabrication des produits chimiques inorganiques : Des acides minéraux (sulfurique et ses dérivés, phosphorique, chlorhydrique, fluorhydrique, borique, etc.), Des produits obtenus par électrolyse (chlore, soude et dérivés) et autres produits divers (eau oxygénée, silicium, alumine hydratée, etc.);  La fabrication d’engrais et de produits azotés, la production d’ammoniac provenant du gaz naturel et fabrication l’acide nitrique.   La fabrication de gaz comprimés : gaz de l’air, azote, oxygène et gaz rares, oxydes d’azote, hydrogène et gaz carbonique mais non celle de l’acétylène;  La fabrication de pigments et colorants : Production des pigments minéraux, oxydes de titane, oxyde de zinc, oxyde de plomb, etc., et aussi les pigments et des colorants organiques ; Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 2 Ii. Définition d’un procédé industriel C’est la mise en œuvre des résultats d’expérience pratique, dans un cycle de fabrication fonctionnant en continu et faisant appelle aux différents concepts et techniques opératoires ou la matière première est transformée en vue de réaliser un bien qui serait conforme aux spécifications en vigueur. L’application stricte des techniques opératoires (paramètres de procédé) permet de garantir un produit qui dépend des normes de qualités éditées dans des ouvrages de spécialisés en matière de « produits de commercialisation » Un procédé doit répondre impérativement à un certain nombre de concepts :  critère de continuité : cette condition implique un fonctionnement régulier des différents équipements de l’installation à fin que le produit fini soit constant dans le temps.  Critère de rationalité : la rationalité, la fiabilité d’un procédé sont les deux termes qui reflètent l’esprit d’innovation et de développement des facultés cogitative.  Critère économique : c’est le critère de fond qui doit être considérer en 1er lieu dans l’étude comparative entre les différents procédés. III. Représentation d’un procédé III.1. Schéma de principe Le schéma de principe ou encore appelé aussi schéma-bloc c’est une représentation graphique simplifié d'un procédé relativement complexe comportant plusieurs étapes (réaction, séparation, mise en forme…) qui transforment des matières premières en produit fini. Le schéma bloc servira de support à :  l’élaboration de schémas procédés et des bilans ;  la recherche des voies concernant le traitement des divers rejets ou effluents. Quelles que soient les phases, il reste :  un document descriptif simple de présentation du procédé ;  un outil d’investigation pour comprendre le fonctionnement d’une étape de procédé et d’un équipement. Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 3 Les informations minimales pour un schéma-bloc sont les suivantes:  Composition chimique de matière première  L’ordre chronique des opérations  Les caractéristiques des appareils et des machines Le schéma-bloc est utilisé pour donner un aperçu d'un procédé complexe ou pour effectuer des bilans massiques simples fournissant des indications générales sur la consommation ou la production de produits et d'énergies. III.2. Schéma technologique Le schéma technologique fait suite au schéma bloc. C’est une représentation dans laquelle les équipements sont représentés d’une manière symbolique, y compris les stockages, avec toutes les lignes de liaisons principales et les alimentations en utilités. C’est un support pour réaliser l’implantation, le dimensionnement des appareils, les schémas tuyauterie et instrumentation. Le schéma technologique d’un procédé nous renseigne sur :  l’état physique, thermodynamique des matières premières et des produits intermédiaires et des produits finis  L’ordre successif des opérations  Le type des machines et des appareils utilisés  les flux entrant et sortant avec leurs débits et dénominations Il y a également les informations suivantes :  la dénomination et débit des flux internes  les vannes essentielles  les positions et les types de mesure pour le contrôle du procédé  les informations particulières sur les conditions opératoires  les caractéristiques des équipements IV. Procédés et techniques couramment appliqués IV.1. caractéristiques générales d’un procédé de fabrication de secteur de chimie inorganique SCI Les procédés de fabrication sont variés et parfois très complexes, ils consistent généralement en une combinaison d’étapes et d'équipements simples. Ces étapes et ces équipements sont souvent combinés et modifiés pour créer le procédé qui permet de fabriquer le produit désiré. L'activité principale d'un procédé de fabrication consiste à transformer des matières premières pour obtenir le ou les produits souhaités, au moyen des réactions chimiques. Cette transformation comporte généralement les cinq étapes : Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 4 • fourniture, stockage et préparation des matières premières et auxiliaires : la fourniture, le stockage et la préparation (par exemple le pesage et le broyage) et leur chargement dans le ou les récipients (réacteur, four) où vont se produire la ou les réactions chimiques • synthèses/réaction/calcination : Les matières premières sont transformées en un produit brut au moyen d'une réaction chimique, souvent en présence d'un catalyseur • séparation et purification des produits : le produit obtenu par la réaction est séparé des autres composants de la réaction (matières premières n'ayant pas réagi, des sous-produits, des catalyseurs) et purifié jusqu'à l'obtention de la spécification requise • entreposage et emballage des produits : l'entreposage, l'emballage et l'exportation des produits finis • traitement des rejets : la collecte, la réutilisation, le traitement et l'élimination des gaz, liquides et solides indésirables qui contiennent des polluants. IV.2. Les étapes de transformation courantes Les procédés qui sont utilisés pour la fabrication des produits dans l’industrie de la chimie minérale se composent le plus souvent d'une combinaison d'un nombre limité d'étapes. Ces étapes de transformation concernent, soit le type de réaction chimique utilisé pour fabriquer des produits inorganiques, soit le transfert physique d'énergie et de matières. 1- Dissolution des matières premières En fonction du procédé de fabrication employé pour fabriquer une SCI, il peut être nécessaire de mettre en solution des matières premières solides sans les modifier chimiquement, pour séparer les parties non solubles et procéder à des transformations complémentaires (par exemple pour produire des pigments inorganiques). Cela consiste à dissoudre, suspendre, disperser, émulsifier, etc., les matières solides dans un solvant (en général un liquide à température ambiante et sous pression atmosphérique). Pour la fabrication de SCI, le solvant le plus couramment utilisé est l'eau. 2- Mélange Les opérations de mélange se classent selon l'état d'agrégation du composant principal (gazeux, liquide, pâteux, solide/granulaire). Pour un liquide, le processus est généralement appelé "agitation" et pour une pâte, il porte généralement le nom de "pétrissage". Un mélange grossier s'opère dans des mélangeurs à matières solides par un mouvement continu des matières contenues dans le volume à transformer. 3- Opération de séparation Chapitre I Introduction à la chimie minérale industrielle 5 A fin de séparer les matières argileuses et les carbonates, on peut procéder par aéroséparation ou bien hydro séparation.  Dans l’aéroséparation le phosphates par exemple est finement broyé puis soumis à un courant d’air de débit et de vitesse calculés de telle manière à emporter les fines particules qui seront séparer ultérieurement du reste de la matière première, ainsi la séparation aura lieu.  L’hydro séparation consiste à la mise en pulpe d’un mélange (phosphate broyé+eau) le courant d’air est envoyé en bas pour transporter les fines particules en haut de la colonne afin de les séparer. 4- Réaction / synthèse La synthèse, ou réaction, est le cœur du procédé de fabrication, car c'est là que les matières premières sont transformées en un produit brut au moyen d'une réaction chimique (par exemple une précipitation), souvent à l'aide d'un catalyseur qui permet d'augmenter le rendement de production. Cette réaction s'opère au sein d'un réacteur. La fabrication d'une SCI passe systématiquement par une étape de transformation par synthèse/réaction ou par calcination 5- Calcination La calcination est un processus endothermique qui nécessite de la chaleur pour décomposer des composés chimiques et pour éliminer le produit volatile, uploads/Industriel/ chapitre-i-introduction-a-la-chimie-minerale-industrielle.pdf