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Module : Procédés 1 Pour licence : Energie renouvelables et procédés EREP Par:

Module : Procédés 1 Pour licence : Energie renouvelables et procédés EREP Par: H. DEMRATI Plan de cours 1. Notions sur génie des procédés; 2. Opérations unitaires; 3. Phénomènes de transferts; 4. Propriétés de l’air; 4. Propriétés de l’air; 5. Transfert thermique et bilan thermique; 6. Transfert de matière et bilan de matière; 7. Etude de séchage. 2 H. Demrati Développement Développement du génie chimie 3 Unité de distillation Echelle du labo Colonne de distillation Echelle industrielle Développement de procédés H. Demrati Chimie du labo. Classique Chimie Industrielle Génie chimie : Naissance du génie des procédés Génie du procédés Génie chimie : Procédés chimiques 4 H. Demrati Industrie L’industrie est un terme général qui se réfère à toutes les activités économiques qui ont affaire avec les productions de biens et de services. l’industrie comprenne les secteurs suivants: suivants: 5 - Fabrication - Agriculture - Énergie - Transport - Communication - Éducation - Tourisme - Bâtiment et construction - Commerce - Finance, - etc H. Demrati L’industrie manufacturière est le compartiment de l’industrie ou de l’économie qui est concernée par la production ou la L’industrie manufacturière qui est concernée par la production ou la fabrication des biens à partir de matières premières au moyen d’une main d’œuvre organisée. 6 H. Demrati L’industrie manufacturière peut être classée en deux catégories principales qui sont, l’industrie lourde et l’industrie légère. Les industries capitalistiques sont classées comme industrie lourde alors que les industries de main d’œuvre sont classées comme industrie 7 main d’œuvre sont classées comme industrie légère. Les industries légères sont plus faciles à délocaliser que les industries lourdes et nécessitent moins d’investissement pour être construites. H. Demrati D’autres mesures utilisées pour classifier les industries incluent le poids et le volume des produits rapportés au coût de production. Par exemple, le poids de l’acier produit par dollar est plus élevé que le poids par dollar d’un est plus élevé que le poids par dollar d’un médicament. Dans ce cas l’industrie de l’acier est une industrie lourde alors que la fabrication des médicaments est une industrie légère. 8 H. Demrati Parfois, les gouvernements définissent l’industrie lourde en lien avec son impact sur l’environnement. De nombreuses lois sur le contrôle de la pollution visent les industries lourdes qui, dans la plupart des 9 visent les industries lourdes qui, dans la plupart des cas, polluent plus que les industries légères. Ainsi, l’industrie papetière est une industrie lourde, car sa contribution à la pollution est énorme. H. Demrati Les industries de chimie inorganique et organique peuvent être soient des industries lourdes soient des industries légères. Par exemple: 1. l’industrie pharmaceutique, laquelle est principalement de la chimie organique est une industrie légère. une industrie légère. 2. Le raffinage du pétrole est aussi de la chimie organique, mais une industrie lourde. 3. L’industrie du fer et de l’acier est du domaine de la chimie inorganique, mais est une industrie lourde. 10 H. Demrati Les sous-secteurs de l’industrie manufacturière 1.Alimentation, boisson et tabac 2.Textiles, prêts-à-porter, maroquinerie 3.Produis papetiers, imprimerie et édition 4.Produits chimiques, pétrole, caoutchouc et 11 4.Produits chimiques, pétrole, caoutchouc et produits plastiques 5.Produits minéraux non métalliques autres que les produits du pétrole 6.Produit de métal de base, machines et équipements H. Demrati Parmi les sciences de l’ingénieur, il n’en est sans doute pas d’aussi vaste, ni surtout aussi ouverte sur des domaines nombreux et diversifiés que celles regroupées sous le terme « génie des Génie des procédés: celles regroupées sous le terme « génie des procédés ». Est-ce bien une science, d’ailleurs ? Une discipline ? Ne faudrait-il pas plutôt parler d’une fédération d’approches ? 12 H. Demrati Issu de la chimie, il peut se définir comme l’étude de ce qui concourt à toute transformation de matières premières ou de ressources énergétiques en un produit adapté aux besoins de l’utilisateur. 13 «Un champ d’applications très large et pluridisciplinaire, où tout l’art de l’ingénieur et du chercheur consiste précisément à savoir mettre en œuvre cette pluridisciplinarité » H. Demrati Le génie des procédés se trouve à la convergence de plusieurs disciplines et le champ d’application est très vaste. Ses outils et ses méthodes s’appliquent à une vaste étendue d’industries notamment : 14 Industries chimiques et para-chimique Industries pharmaceutiques Raffinage de pétrole et pétrochimie Ingénierie et développement des procédés H. Demrati Environnement : Traitement de l’eau, de l’air et des déchets Industrie agro-alimentaire et bio-industries Qualité et sécurité dans les procédés Management des procédés industriels 15 Management des procédés industriels Industries diverses : Métallurgie, textile, verre papier, caoutchouc H. Demrati Le génie des procédés a pour but l’utilisation des outils scientifiques et techniques pour la Transformation de la matière dans un cadre industriel. Il consiste en la conception, le dimensionnement et la gestion d’un procédés industriel dans le respect des contraintes économiques, techniques, environnementaux, de développement durable et de sécurité. 16 H. Demrati Procédé industriel: C'est la méthode à suivre pour obtenir un produit (comme une recette de cuisine...). 17 Le procédé est immatériel et se présente sous la forme d'un texte accompagné de schémas explicatifs. H. Demrati Procédé industriel: On y décrit les ingrédients à utiliser, les moyens matériels à prévoir, les opérations à exécuter et les conditions (pression, débit, température, etc.) à respecter pour obtenir le produit à fabriquer, en quantité (capacité de production) 18 fabriquer, en quantité (capacité de production) et en qualité. Le procédé doit être matérialisé par une unité de production ou processus. H. Demrati Un procédé industriel est de nature mécanique ou chimique destiné à produire des objets ou à synthétiser des produits chimiques, en grande quantité et dans des conditions techniquement et économiquement acceptables. 19 Ils sont notamment essentiels aux industries dites lourdes (par exemple, fabrication d'automobiles ou synthèse de l'essence). H. Demrati Le génie des procédés Résumé: Consiste à étudier, concevoir et mettre en œuvre de façon optimale 20 mettre en œuvre de façon optimale les procédés de transformation physique, chimique ou biochimique de la matière. H. Demrati Processus industriel Le terme processus désigne deux aspects d'une installation de production, l'un descriptif, l’autre matériel : - Aspect descriptif : c'est l'ensemble des opérations 21 - Aspect descriptif : c'est l'ensemble des opérations détaillées d'élaboration d'un produit fini possédant des caractéristiques imposées dans les limites de tolérances fixées, selon un procédé déterminé. - Aspect matériel : c'est l'installation proprement dite, comprenant les appareils nécessaires à la transformation de la matière première. H. Demrati Système de production Il s‘agit d‘un système permettant la conversion de matières premières en produits finis. Basé sur des procédés de transformation physique, chimique ou biochimique de la matière première. 22 Matière première Processus Produit Mesure de performance Composants du système H. Demrati Cas de Génie des procédés alimentaires: • Transformation . Fabrique des produits alimentaires comestibles à partir d‘ingrédients bruts relativement non comestibles. 23 bruts relativement non comestibles. • Stabilisation . Conserve les aliments durant les périodes de grande disponibilité pour la consommation hors saison. H. Demrati L‘industrie alimentaire est basée sur 4 principes : 1. Transformer les produits par cuisson, fermentation, etc. 24 2. Extraire, séparer, purifier les constituants des produits naturels (sucrerie, huilerie, minoterie, beurrerie, etc.) H. Demrati 3. Effectuer des mélanges pour obtenir les goûts et/ou les textures voulues (par exemple, en biscuiterie, charcuterie, etc.) 4. Stabiliser les produits de l‘agriculture et de 25 4. Stabiliser les produits de l‘agriculture et de la pêche (par séchage, traitements thermiques ou frigorifiques, salage, fumage, confisage, etc.) H. Demrati Les matières premières des industries alimentaires proviennent : •de l‘agriculture (productions végétale et animale) pour la plus grande partie; •de la pêche et de la mer (algues, sel marin, 26 •de la pêche et de la mer (algues, sel marin, poissons, fruits de mer); H. Demrati •Du sous-sol, dans le cas des eaux minérales et du sel gemme ; •de l‘industrie chimique (certains additifs) : 27 •de l‘industrie chimique (certains additifs) : tonnages limités, mais économiquement et fonctionnellement importants. H. Demrati Opérations unitaires Une opération unitaire est une subdivision d'un procédé industriel qui consiste en général en une opération physique ou chimique. 28 Opért 1 Opért 2 Opért n Procédé industriel … H. Demrati On peut classer les opérations unitaires en trois grandes classes : 1. Préparation, conditionnement et acheminement des matières premières (réactifs) ; 29 (réactifs) ; 2. Transformation chimique des réactifs en produits ; 3. Séparation, purification et conditionnement des produits H. Demrati Liste d’opérations unitaires Transport de fluides / transfert thermique sur des fluides : • Écoulements : pompage, mesure, stockage • Mélange : agitation, turbulence 30 • Mélange : agitation, turbulence • Changement de phase: évaporation, condensation, fusion, cristallisation, sublimation H. Demrati Matière divisée : • Réduction de taille typique des objets : broyage, dispersion, gouttes/bulles; • Augmentation de taille typique des objets : frittage, agrégation, enrobage, coalescence; 31 objets : frittage, agrégation, enrobage, coalescence; • Transport : d’une suspension, émulsion ou brouillard; H. Demrati • Perméation: lit fixe, lit fluidisé, chromatographie, percolation • Séparation liquide/solide : séparation embranaire, 32 embranaire, •Sédimentation, tamisage, centrifugation, séchage • uploads/Industriel/ cour-procede.pdf