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Par Helen Njeri NJENGA African Virtual university Université Virtuelle Africain

Par Helen Njeri NJENGA African Virtual university Université Virtuelle Africaine Universidade Virtual Africana Chimie industrielle Université Virtuelle Africaine 1 Note Ce document est publié sous une licence Creative Commons. http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons Attribution http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ License (abréviation « cc-by »), Version 2.5. Université Virtuelle Africaine 2 I. Chimie industrielle_____________________________________________3 II. Cours et savoir-faire préalables_ __________________________________3 III. Temps_____________________________________________________3 IV. Matériels didactiques__________________________________________4 V. Justification_ _________________________________________________4 VI. Contenu____________________________________________________5 6.1 Résumé_ _______________________________________________5 6.2 Plan_ __________________________________________________5 6.3 Représentation graphique__________________________________7 VII. Objectifs généraux_ __________________________________________7 VIII. Activités d’apprentissages spécifiques_ ___________________________8 IX. Préévaluation_______________________________________________10 X. Liste des concepts-clés (glossaire)_______________________________13 XI. Liste des lectures obligatoires__________________________________14 XII. Listes des ressources________________________________________16 XIII. Listes des liens utiles_ _______________________________________17 XIV. Activités d’apprentissages____________________________________20 XV. Synthèse du module________________________________________170 XVI. Évaluation sommative______________________________________171 XVII. Références bibliographiques_ ________________________________173 XVIII. Fiche d'évaluation de l’étudiant______________________________174 XIX. Principaux auteurs du module________________________________174 XX. Structure du fichier_________________________________________175 Table des matières Université Virtuelle Africaine 3 I. Chimie industrielle Par Dr. Helen Njeri Njenga, University of Nairobi and William Wanasolo II. Cours et savoir-faire préalables Module 5 Unité I • Chimie organique de base Unité II • Les hydrocarbonés Unité III • Les halogénures d’alkyles Unité IV • Les amines Module 6 Unité I • Les alcools et les éthers Unité III • Les acides carboxyliques et leurs dérivés Module 7 Unité I • Le benzène et ses dérivés Unité III • Les composés hétérocycliques Module 9 Thermodynamique Principes chimiques de différents composants III. Temps Ce module exigera 120 heures Unité 1. Introduction à la chimie industrielle et à l’industrie chimique (15 h) Unité 2. Unité d’opérations et unités de procédés (20 h) Unité 3. Chimie inorganique industrielle I (métallurgie extractive) (10 h) Unité 4. Chimie inorganique industrielle II (chlore et soude, ammoniac, acide sulfurique, engrais et ciment) (20 h) Unité 5. Chimie organique industrielle I (pétrole, pétrochimie et polymères) (25 h) Unité 6. Chimie organique industrielle II (fermentation, éthanol, produits phar- maceutiques, surfactants et détergents) (25 h) Université Virtuelle Africaine 4 IV. Matériels didactiques Vous aurez besoin des outils et des ressources suivantes pour effectuer le module: Micro-ordinateur, CD-ROM, bibliothèque électronique Pour avoir accès au module, aux examens et autres matériels pertinents Pour avoir accès aux autres matériels de référence suggérés Pour des séances de discussions/chat interactives Manuels et références recommandés Pour aider l’apprentissage et la compréhension des sujets abordés dans ce module V. Justification La chimie industrielle traite de la production commerciale des produits chimiques et produits connexes provenant de matières premières naturelles et de leurs dérivés. Ceci permet à l’humanité d’éprouver les avantages de la chimie quand on l’applique à l’exploitation des matériaux et de l’énergie. L’application de la chimie à la transfor- mation des matériaux et de l’énergie pour fabriquer des produits utilisables, apporte la croissance et l’amélioration dans des domaines tels que la production alimentaire, la santé et l’hygiène, l’habitation et le vestimentaire. La croissance économique des pays industrialisés repose sur l’industrie manufacturière de produits finis. Le but d’étudier la chimie industrielle à l’université est d’essayer de combler le fossé entre la chimie classique et la chimie appliquée à l’industrie. L’industrie chimique est for- tement globalisée et fabrique des milliers de produits chimiques à partir d’une large variété de matières premières par le biais de technologies variées pour des utilisations finales diverses. Il est donc important de baser l’étude de la chimie industrielle sur la compréhension de l’organisation de l’industrie et sur les unités d’opérations et de procédés qui constituent les processus chimiques. Sur la base des sources de matières premières naturelles et de la chimie impliquée, on trouve qu’il est plus facile d’étudier la chimie industrielle inorganique et organique séparément. À travers l’électrolyse de la saumure, on obtient à la fois du dichlore et de l’hydroxyde de sodium lesquels sont d’importants réactifs pour la synthèse organique de produits chimiques tels que, respectivement, ceux provenant de la pétrochimie ou les détergents. En fixant l’azote, on obtient de l’ammoniac à partir duquel on peut fabriquer des engrais. À partir du soufre, on obtient de l’acide sulfurique, lequel est utilisé dans la fabrication d’engrais phosphatés. Les minerais minéraux, bien qu’étant la matière première pour les produits chimiques de base, sont la source des métaux purs qui sont aussi utilisés dans l’industrie du bâtiment et de la construction, dans la fabrication d’équipements, de machines et de bijoux. Au sujet de l’industrie de la chimie organique, on utilise le pétrole comme source pour les produits de pétrochimie et les polymères synthé- tiques. La fermentation nous permet de convertir de la matière organique naturelle en produits chimiques, dont certains comme les pénicillines sont des ingrédients pharmaceutiques. À partir des huiles et graisses naturelles, on obtient des surfactants et des détergents. Université Virtuelle Africaine 5 VI. Contenu 6.1. Résumé Ce module commence par définir la chimie industrielle et ensuite donne une vue de l’industrie chimique, sa position dans l’économie globale et sa classification en terme de processus chimiques qui la caractérisent. Pour permettre l’étude des processus chimiques sélectionnés, les unités d’opérations et les unités de procédés, spécialement ceux qui sont pertinents dans les activités éducatives qui suivent, sont ensuite abordés dans l’unité 2. Avec ces informations, il sera facile d’étudier la chimie inorganique et organique appliquées au niveau industriel. L’étude de la métallurgie extractive dans l’unité 3 est tirée des connaissances sur la fragmentation et sur les unités d’opérations de séparation apprises précédemment, ainsi que des conversions chimiques qui ont lieu pendant des procédés à haute température. La métallurgie ex- tractive du fer, du cuivre et de l’aluminium est incluse dans cette unité. Dans l’unité 4, on porte notre attention sur des procédés industriels de base de chimie inorganique qui permettent de synthétiser des produits à partir de matières premières dérivées de l’environnement naturel. Ces procédés impliquent la fabrication du dichlore et de l’hydroxyde de sodium à partir de la saumure, de l’ammoniac à partir du méthane et du diazote, de l’acide sulfurique à partir du soufre, des engrais et des ciments à partir des minerais minéraux. L’étude de la chimie organique industrielle commence ensuite avec le raffinage du pétrole suivi de la fabrication de certains produits de la pétrochimie et de polymères. Ce module se termine avec l’étude de l’éthanol, des produits pharmaceutiques, des surfactants et des détergents. Ce sont des produits à forte valeur ajoutée, dont certains sont produits par fermentation. 6.2 Plan Unité 1: Introduction à la chimie industrielle (15 heures) Introduction à la chimie industrielle Classification de la chimie industrielle Matières premières pour l’industrie chimique Unités d’opérations et unités de procédés qui contribuent aux processus chimiques Schéma de procédés Matière et bilans énergétiques Université Virtuelle Africaine 6 Unité 2: Unités d’opération et unités de procédés (20 heures) Fragmentation et grossissement Séparation magnétique et électrostatique Flottation par moussage Distillation fractionnée Unités de procédés Unité 3: Industries de la chimie inorganique Partie I: métallurgie extractive (10 heures) Minerais minéraux Préparation des minerais Procédés à haute température Affinage Métallurgie extractive du fer Métallurgie extractive de l’aluminium Métallurgie extractive du cuivre Unité 4 : Industries de la chimie inorganique Partie II: dichlore et soude, ammoniac, acide sulfurique, engrais, ciment (25 heures) Hydroxyde de sodium et dichlore Ammoniac Acide sulfurique Engrais Ciment Unité 5: Industries de la chimie organique I : pétrole, produits de pétrochimie et polymè- res (25 heures) Raffinage du pétrole Produits de pétrochimie Polymères Unité 6: Industries de la chimie organique II : fermentation, éthanol, produits pharma- ceutiques, surfactants et détergents (25 heures) Fermentation Éthanol Produits pharmaceutiques Surfactants et détergents Université Virtuelle Africaine 7 6.3 Représentation graphique VII. Objectifs généraux Au terme du module, l’apprenant(e) doit être capable de: i. Classer l’industrie chimique en termes de produits, de matières premières, de gammes et de types de transformations. ii. Décrire les principes d’opération des unités d’opérations et des unités de procédés sélectionnées. iii. Décrire l’extraction du métal en général et la métallurgie extractive du fer, de l’aluminium et du cuivre en particulier. iv. Discuter à l’aide de schémas de procédé pertinent, d’équations, des conditions de fonctionnements et des principes d’appareillage, la fabrication du dichlore, de l’hydroxyde de sodium, de l’ammoniac, de l’acide sulfurique, des engrais et du ciment. v. Expliquer à l’aide de schémas de procédé et d’équations, comment le pétrole brut est raffiné, et comment certains produits de la pétrochimie et des poly- mères sont synthétisés. vi. Discuter la théorie de la fermentation et son application dans la fabrication de l’éthanol, dans la production de certains produits pharmaceutiques, des surfactants et des détergents. Chimie industrielle Chimie industrielle générale Chimie industrielle inorganique Chimie industrielle organique Introduction à la chimie industrielle et à l’industrie chimique Unité d’opérations et unité de procédés Métallurgie extractive Dichlore et soude, ammoniac, acide sulfurique, engrais, ciment Pétrole, produits de pétrochimie et polymères Fermentation, éthanol, produits pharmaceutiques, surfactants et détergents Université Virtuelle Africaine 8 VIII. Activités d’apprentissages spécifiques (Objectifs d’enseignement) Unité 1: Introduction à la chimie industrielle et à l’industrie chimique Au terme de cette unité, vous devriez être capable de: a. Distinguer la chimie classique et la chimie industrielle b. Classer l’industrie chimique en termes d’échelle, de matières premières, d’utilisation finale et de valeur ajoutée c. Distinguer les opérations unitaires et les procédés unitaires d. uploads/Industriel/ chimie-industrielle 1 .pdf