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1 CHAPITRE 1: GENERALITES 1.1. DEFINITION DE LA CHIMIE INDUSTRIELLE La chimie i

1 CHAPITRE 1: GENERALITES 1.1. DEFINITION DE LA CHIMIE INDUSTRIELLE La chimie industrielle a pour objectif de mettre en oeuvre des réactions chimiques et différents processus-de séparation pour transfonner la matière et produire des substances utiles aux besoins de l'homme en tenant compte des contraintes qui la caractérisent. De cette manière, la chimie industrielle apparaît comme une science indispensable pour tous Ceux qui veulent mettre en oeuvre des procédés de production. Elle a aussi besoin des penseurs et des réalisateurs. Cette chimie trouve son application dans l'industrie chimique. 1.2. DOMAINE DE LA CHIMIE INDUSTRIELLE Bien que l'industrie chimique soit en pleine croissance en Europe et aux USA, elle est presque inexistante au Congo. Son implantation ne pourra que contribuer au développement du pays, étant donné les caractéristiques de cette industrie. L'industrie chimique dispose de potentialités caractérisées par : • une croissance rapide; • une vitalité parce qu'elle est étroitement liée aux technologies avancées ; • une existence de très vastes perspectives en raison de la pluridisciplinarité croissante et du décloisonnement progressifdes secteurs associés à la chimie. La production de l’industrie chimique se développe, et sa progression moyenne est de l’ordre de 3 % par an. Les exportations en 2007 se répartissent en 4 secteurs : la chimie minérale 6,6 %, la chimie organique 42,5 %, la parachimie 27 %, les savons, parfums et produits d’entretien 24 %. À lui seul le secteur des parfums et cosmétiques avec un chiffre d’affaire à l’exportation de 10,6 Geuros a produit un solde positif de 7,3 Geuros. Etant donné la pluralité des activités de l'industrie chimique, nous la définissons comme étant un vaste secteur d'activité où la chimie industrielle trouve son application. Cette chimie industrielle se catégorise en : 1. Chimie de base Elle concerne la chimie minérale et la chimie organique. Partant de quelques matières premières différentes, on produit, après transfonnations simples ou complexes, des matières utiles aux besoins de l'homme, àsavoir : Matières premières: l'air, l'eau, le pétrole, le soufre, le calcaire, la houille.. Produits: les engrais, les acides minéraux, l'ammoniac, l'urée, le toluène, le chlorure de vinyle, le sulfate de sodium, le butadiène... Elle produit des matières premières de base, molécules simples telles que l’éthylène ou le propène, le benzène, le méthanol, l’éthanol, le phénol, l’acide acétique, le styrène, l’oxyde d’éthylène, etc. Ces matières de base sont produites en quantités très importantes (par exemple, pour l’éthylène, 3,4 millions de 2 tonnes par an en France), dans des installations fonctionnant en continu qui représentent des investissements extrêmement coûteux (un « vapocraqueur » coûte au minimum 0,6 milliards d’euros). La production des engrais et des matières plastiques est rattachée également à la chimie de base. 2. Parachimie Les industries, qui relèvent de ce secteur, utilisent comme matières premières essentiellement les produits de la chimie de base. Les produits qui y découlent sont fonctionnels, car La Parachimie élabore les « produits finis » qu’elle fournit aux utilisateurs, tels que : savons, détergents et lessives ; peintures vernis et encres ; produits d’entretien divers ; parfums, cosmétiques et produits de beauté ; liants, colles et adhésifs ; produits phytosanitaires (protection des végétaux) ; surfaces sensibles pour la photographie ; explosifs ; colorants ; etc., 3. Pharmacie humaine et veterinaire C'est l'industrie des médicaments et autres préparations indispensables à la santé des hommes et des animaux. Cette industrie relève de la chimie fine. Elle produit des molécules plus élaborées (dérivés halogénés, aldéhydes ou cétones, amines, composés polyfonctionnels…) utilisées, soit comme telles soit comme intermédiaires de synthèses, dans la formulation et la fabrication des produits finis livrés ensuite aux divers utilisateurs par la parachimie et la pharmacie (cf. ci-après). Des dizaines de milliers de composés organiques les plus divers sont produits à ce niveau, en quantités très variables mais rarement très élevées (en général de 1 t/an à quelques dizaines de milliers de t/an). 4. Métallurgie chimique C'est la métallurgie extractive. Elle conduit à l'obtention d'un métal à partir des combinaisons chimiques stables des métaux. Elle se fait par voie humide ( à partir des solutions aqueuses, par concentration, précipitation, électrolyse) ou par voie sèche ( réduction d'un oxyde ). 1.3. LES CARACTERISTIQUES DE L'INDUSTRIE CHIMIQUE L'industrie chimique est essentiellement implantée en Europe où elle contribue à l'amélioration des conditions de vie de part leurs chiffres d'affaires importants (Tableau 1) et la création de l'emploi. Tableau 1 : Les premiers groupes chimiques mondiaux Groupes Pays C.A. 1989 EN M$ HOECHT RFA 24.414 BAYER RFA 23.031 BASF RFA 22.269 3 ICI GB 21.557 DUPONT USA 21.402 EASTMAN KODAK USA 18.398 DOW CHEMICAL USA 17.600 CIBA GEIGY CH 12.597 Elle est: - une industrie jeune, en plein développement (synthèse des matériaux nouveaux à haute performance) une industrie en expansion. Le marché croit et les coûts des matières premières sont en baisse ; - ses imbrications industrielles sont très complexes, étant donné l'intervention de la chimie dans la quasi totalité des activités de production; - une industrie qui se mondialise pour la protéger contre les fluctuations des monnaies, l'accès à l'énergie, aux matières premières, etc... - l'effort de recherche et développement y est considérable. I.4 LES MATIERES PREMIERES. 1.4.1 Définition Le concept «matière première » désigne l'ensemble des substances disponibles dans notre environnement. Ces substances peuvent être naturelles ou non. Elles constituent, dans tous les cas, des réactifs indispensables pour produire des substances recherchées à l'aide d'un procédé.Une matière première est une matière extraite de la nature (ressource naturelle), ou produite par elle, utilisée dans la production de produits finis ou comme source d'énergie. Pour celles destinées à l'alimentation, on parle plutôt de denrées. Parmi les trois principales sources de matières premières pour l’industrie chimique organique : houille, pétrole et biomasse végétale, cette dernière a pour principal intérêt de fournir des composés déjà relativement complexes (exemple : le furfural, et surtout la cellulose, ainsi que d’autres glucides, dont la synthèse ne serait pas possible. Mais les matières de base simples les plus fondamentales sont fournies par les deux premières. Les matières premières demandent généralement un premier traitement ou affinage (passer du minerai au métal, ou de la betterave - ou de la canne - au sucre, par exemple) et sont considérées comme des consommations intermédiaires dans le processus de production. Les matières premières minérales dont les plus abondant apparemment inépuisables, sont l’air, l’eau et le NaCl. A ceux-ci il faut ajouter les substances non-métalliques, à savoir: la fluorine, les phosphates, le soufre, le talc, sable(pour le verre ou le silicium pour circuit intégré), potasse,… 4 Les matières premières organiques sont entre autres: le gaz naturel, le pétrole, le charbon, les céréales (blé, riz, maïs, orge, ... ), les oléagineux (soja, arachide, olive,....), le bois, les celluloses, gaz naturel, , riz, maïs, caoutchouc, etc. Tableau 2: Réserves mondiales en gaz naturel, charbon et pétrole (1987) Gaz naturel 100Tm3 Charbon 1100Gt Pétrole 110Tl T=tera = 10 12 G= giga= 10 9 La matière première est un des problèmes majeurs de l'industrie chimique à tel enseigne que la sûreté de son approvisionnement est une condition essentielle pour le choix du procédé et sa mise en oeuvre. Sa di~ponibilité et son prix compétitif feront qu'on l'accepte ou qu'on le rejette. I .4.2 Les grandes sources de matières premières Parmi les trois principales sources de matières premières pour l’industrie chimique organique : houille, pétrole et biomasse végétale, cette dernière a pour principal intérêt de fournir des composés déjà relativement complexes (exemple : le furfural, et surtout la cellulose, ainsi que d’autres glucides, dont la synthèse ne serait pas possible. Mais les matières de base simples les plus fondamentales sont fournies par les deux premières. I .4.2.1 La houille et la carbochimie La houille provient de la fossilisation des végétaux essentiellement à l’ère primaire (ou carbonifère, – 360 millions d’années), sous l’action de bactéries d’une part, de la température et de la pression du sous-sol d’autre part. Elle est loin d’être formée uniquement de carbone ; 10 à 40 % de sa masse sont constitués de produits organiques, plus ou moins volatils, dont la nature et les proportions dépendent de l’origine et de « l’âge » de la houille. La distillation de la houille, effectuée par un chauffage à l’abri de l’air à une température comprise entre 500 °C et 1 100 °C suivant les cas, fournit (pour une tonne de houille) : • du gaz (100 à 400 m3), formé principalement de dihydrogène (50 %), de méthane (30 %), d’éthylène, d’oxyde et de dioxyde de carbone, et d’ammoniac. Après avoir retiré l’éthylène, par hydratation en alcool éthylique en présence d’acide sulfurique, et l’ammoniac, par transformation en sulfate d’ammonium (engrais), le mélange gazeux résiduel est généralement utilisé comme combustible (gaz de ville, gaz d’éclairage). • du benzol (7 à 10 kg) que l’on peut fractionner par distillation en benzène, toluène et xylènes; 5 • du goudron (30 à 100 kg), dont la composition est fonction de la température à laquelle a été portée la houille, mais dans lequel on trouve toujours de très nombreux constituants (on en a recensé plus de cent). Par des extractions chimiques uploads/Industriel/ cours-chindg2elms-2017.pdf