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Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 1 Chapitre I introduction a

Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 1 Chapitre I introduction au génie des procédés 1. Définition de Génie des Procédés Génie des procédés désigne l’application de la chimie à l’échelle industrielle. Elle a pour but la transformation de la matière dans un cadre industriel et consiste en la conception, le dimensionnement et le fonctionnement d’un procédé comportant une ou plusieurs transformations chimiques et/ou physiques. Les méthodes utilisées dans un laboratoire ne sont souvent pas adaptées à la production industrielle d’un point de vue économique et technique. 2. Historique du génie des procédés Cette discipline scientifique, depuis sa naissance à la fin du siècle dernier, a profondément évolué. Au départ issu de la chimie, elle décrivait les procédés industriels produits par produit. Chaque procédé étant par nature diffère, les limites de cette démarche s’imposèrent rapidement. En 1915 Arthur D. Little qui propose le concept d’opérations unitaires en réponse à la demande croissante en produits de base bon marché. Le concept d’opération unitaire suppose que tous les procédés de fabrication peuvent être décomposés en une suite d’opérations élémentaires comme :  Le séchage  La cristallisation  La filtration  La vaporisation  La distillation  L’électrolyse 3. Définition de la chimie industrielle La chimie industrielle est l’activité économique qui produit des molécules et autres composées chimiques en grande quantité, dite industrielle, en exploitant les technologies du génie chimique. La chimie industrielle apparait donc comme uns science indispensable pour tous ceux qui veulent mettre en œuvre des procédés de production. Depuis le milieu du 19ème siècle, la chimie appliquée puis la chimie industrielle est considérée comme une partie de l’ensemble des connaissances qui représente la chimie en tant que science. A. Génie chimique : Le génie chimique se situe à la convergence de plusieurs disciplines et étudie les transformations, les transports et les transferts de la matière, de l’énergie et de la quantité de mouvement pour établir des lois et des corrélations utilisables lors de la transposition ou de l’extrapolation à l’échelle industrielle. Et c’est aussi l’ensemble des connaissances scientifiques et techniques qui ont pour objet de concevoir et de mettre en œuvre une usine chimique et d’en optimiser la production. La tâche de l’ingénieur en génie chimique est :  Dimensionnement  Fabrication  Fonctionnement Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 2 Débouchés du génie chimique :  Industrie pétrolière, en particulier le raffinage  Industries chimiques (industrie du plastique, détergent, cosmétique)  Industries pharmaceutiques  Industries alimentaire (jus, yaourts)  Industries électroniques. B. Génie de l’environnement Il prévoit et mesure l’impact des méthodes de production sur l’environnement, aussi il propose ensuite des solutions adaptées pour maitriser la pollution de l’air et de l’eau, gérer les déchets. Il s’applique à faire respecter les réglementations en vigueur et à éviter les catastrophes écologiques (explosions d’usines, naufrages de pétrole), il veille aussi à entraver le moins possible la production industrielle, il maitrise ainsi le cout de la réduction de la pollution. Le génie de l’environnement possède des compétences multiples :  Solides connaissances scientifiques et techniques en matière d’hygiène, de sécurité et d’environnement  Il assure également une veille constante sur les réglementations et les normes environnementales. Débouchés du génie de l’environnement :  Dépollution des eaux résiduaires  Dépollution des effluents gazeux  Dépollution des sols  Traitement des déchets solides  Hygiène industrielle C. Génie pharmaceutique Le génie des procédés pharmaceutiques est une discipline qui vise à appliquer les opérations du génie des procédés dans l’industrie pharmaceutique pour la fabrication des médicaments. Aussi est une discipline qui regroupe la majeur partie des technologies liées à la formulation des médicaments et leur production industrielle dans des conditions d’efficacité optimale et satisfaisant les bonnes pratiques de fabrication les plus strictes. Cette formation à pour objectifs de :  Former une carrière de production ou d’ingénierie dans l’industrie pharmaceutiques, alimentaires, phytopharmaceutiques, cosmétologiques  Permettre d’acquérir les techniques de pointe dans ces industries  Aborder les problèmes spécifiques de l’industrie pharmaceutiques Débouchés du génie pharmaceutique :  L’intégration des sciences de l’ingénieur dans l’approche de la production pharmaceutique ; filtration de l’air et des fluides, automatisation des procédés pharmaceutiques Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 3  L’acquisition des bases requises pour aborder les problèmes tels que la production en milieu stérile, la production d’eau à l’usage pharmaceutique, la production de formes solides, liquides et semi-solides etc.  La forme des médicaments pharmaceutiques (galénique) aussi le développement industriel, la fabrication et/ou le conditionnement. 4. Que ce qu’un procédé industriel ? Un procédé industriel est un procédé 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. Ils sont notamment essentiels aux industries dites lourdes. 5. Le rôle de la spécialité des procédés Les procédés s’appliquent dans une vaste étendue d’industries, en site :  Industrie chimique et para-chimique (plastique, textile synthétique, caoutchoucs synthétique (élastomère), détergent, adhésif, engrais)  Industries pharmaceutiques  Raffinage du pétrole et pétrochimie  Environnement : traitement d’eau, d’air et des déchets  Industrie agro-alimentaire et bio-industries  Qualité et sécurité dans les procédés  Management des procédés industriels Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 4 Chapitre II Hydrocarbures et industrie pétrochimiques 1. Définition Un hydrocarbure (HC) est un composé organique constitué exclusivement d’atomes de carbone (C) et d’hydrogène (H), leur formule brute est : Cn Hm où (n et m) sont deux entiers naturels. Ils peuvent être saturés, appelés les alcanes, ou insaturé (alcènes, alcynes et composés aromatiques). Les hydrocarbures sont inflammables, à l’image du pétrole et du gaz naturel, aussi ils ne se mélangent pas à l’eau (immiscible). 2. Les différents hydrocarbures Les hydrocarbures sont classés selon leurs nature ont : Hydrocarbures Exemples Sources Saturé : la chaine carbonée est constituée uniquement de liaisons simples Alcane : appelés paraffines. Ce sont des composée très peu réactifs. Ils ne se donnent à froid aucune réaction avec le chlore, ni le brome. Mais leur réaction avec l’oxygène, à chaud où sous l’action de lumière vive, libère une grande quantité de chaleur avec la formation de dioxyde de carbone et eau. La formule générale : CnH2n+2 Leurs source essentielles est le pétrole. La combustion des alcanes est la principale source d’énergie utilisée. Le pétrole est constitué en très grande part d’alcanes résultants de dépôts de matière organique enfouis au fond des océans Insaturé : la chaine carbonée présente au moins une liaison double ou triple Alcène : hydrocarbure dérivant des alcanes, contenant la double liaison C=C et de forme générale CnH2n. un alcène est capable d’absorber de l’hydrogène en présence d’un catalyseur à la température et la pression ordinaire, en formant un alcane Pas présent, ou très rarement dans les pétroles. Par contre ils sont fréquents dans les composés biologiques végétaux ou animaux, mais rarement sous la forme de composés simples. Alcyne : hydrocarbure dérivant des alcanes, contenant une triple liaison C≡C et de formule générale : CnH2n-2. La triple liaison représente le plus léger de la famille est l’acétylène (Ethyne). Bien que représente dans certaines molécules naturelles la triple liaison est assez rare. Aromatique : tous les composés aromatiques sont dérivant du benzène. Leur formule globale C6 H6 Cette structure est présentée dans beaucoup de molécules d’origine végétale ou animale. Le benzène est surtout extrait des goudrons de houilles ou des résidus pétroliers.  D’où viennent les hydrocarbures pétrole et gaz ? Ce sont des assemblages d’atomes de carbone et d’hydrogène en plus ou moins grande quantité pour le pétrole et pour le gaz. Cours les métiers en ST (partie Génie des Procédés) 5 Ils proviennent de l’accumulation des dépôts des organismes marins au fond des océans au cours des dizaines de millions d’années de la formation de la terre pendant lesquelles se sont constitués des sédiments. Ces sédiments au cours du temps, ont formé les roches primaires dures qui sont devenues des roches réservoirs dans lesquelles les molécules d’hydrocarbures ont été contenues initialement à grande profondeur. Le gaz de charbon appelé Grisou qui est du méthane, composant du gaz naturel. 3. Définition de la pétrochimie a. Pétrole Le pétrole est un liquide d’origine naturelle, une huile minérale composée d’une multitude de composés organiques, essentiellement des hydrocarbures piégé dans des formations géologiques particulières, car le pétrole fournit la quasi-totalité des carburants liquides (fioul, gazole, kérosène, essence, GPL) tandis que le naphta produit par le raffinage est à la base de la pétrochimie, dont sont issus un très grand nombre de matériaux usuels. b. Pétrochimie La pétrochimie est l’industrie qui traditionnellement transforme des ressources fossiles, telles que les gaz de pétrole liquéfiés (GPL) propane ou butane, le naphta ou le gazole (coupes pétrolières) et l’éthane (gaz naturel), en grands intermédiaires pétrochimiques, qui seront eux-mêmes utilisés par l’industrie chimique dans la production de multiples produits finif (plastiques, fibres textiles, etc). De manière schématique, les deux principaux procédés qui interviennent dans la pétrochimie sont le vapocraquage ; capable de transformer du gaz ou du naphta en uploads/Industriel/ metiers-en-st1-gp-semai.pdf