Programme des cours 2015-2016
CHIM0695-2  
Introduction to the modelling of chemical processes
Durée :
20h Th, 45h Pr
Nombre de crédits :
Master en ingénieur civil en chimie et science des matériaux, à finalité 5
Nom du professeur :
Marie-Noëlle Dumont, Grégoire Léonard
Langue(s) du cours :
Langue anglaise
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus du cours :
Le cours examine d'abord le but et l'utilité des modèles via des exemples avec un intérêt particulier pour les procédés chimiques. La différence entre modèle conceptuel et modèle de simulation est mise en évidence. Différents types de modèles sont abordés: stationnaires/ dynamiques; algébriques/différentiels... Les principaux éléments du développement d'un modèle sont discutés : bilans, lois constitutives, contraintes et spécifications, degrés de liberté. L'emploi de modèles pour la prédiction des propriétés thermodynamiques des mélanges dans un procédé est également abordé. Les principales approches de résolution des modèles de procédés chimiques sont présentées : approche séquentielle modulaire et approche orientée équations. Enfin, les méthodes basiques de résolution numérique sont également abordées.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
Dans ce cours, l'étudiant doit acquérir les connaissances et le savoir-faire permettant de développer, calibrer et utiliser efficacement un modèle mathématique d'un procédé chimique et/ou thermique. Il doit apprendre à faire la différence entre la conception d'un modèle et sa mise en œuvre. Les principales approches employées pour modéliser un procédé industriel doivent être clairement identifiées et comprises. Il doit maîtriser les différentes étapes du développement d'un modèle d'opération physique unitaire. Il doit pouvoir mettre en œuvre l'approche séquentielle modulaire pour le développement d'un modèle de procédé industriel dont le schéma est donné, en ce compris l'identification des flux de coupe. Au moyen de travaux pratiques, il aura appris à maîtriser le logiciel Aspen Plus et se sera initié au logiciel Hysys. Il maîtrisera des notions de base pour le choix d'un modèle thermodynamique pour la prédiction des propriétés d'un système chimique. Enfin, il disposera de notions de base pour aborder la résolution numérique de modèles de procédés industriels.
Savoirs et compétences prérequis :
Thermodynamique chimique appliquée, évaluation de propriétés thermodynamiques de corps purs. Algèbre linéaire, éléments d'analyse numérique et d'algorithmique. Bases de génie chimique permettant de construire les modèles mathématiques des appareils les plus courants.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
Les étudiants verront les bases de la modélisation et en particulier de la modélisation de procédés industriels. En parallèle avec le cours théorique, 9x4h d'applications numériques sont prévues afin de démontrer et apprendre l'utilisation de logiciels de simulation. Des logiciels commerciaux de simulation de procédés sont mis en œuvre pour l'apprentissage. Lors des séances de travaux pratiques sur logiciel, il s'agit de construire progressivement un modèle d'une boucle de synthèse d'ammoniac et d'en optimiser le fonctionnement.
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
Cours organisé au 1er semestre. Cours théorique (2h/semaine) et pratique (4h/semaine).
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
Ouvrage de référence recommandé : J. Vidal, Thermodynamique (éditions Technip 1997)
Transparents et applications de concepts accessibles sur le portail eCampus. Logiciels de calcul disponibles en salle informatique ou à installer sur PC personnel après discussion avec le moniteur.
Modalités d'évaluation et critères :
Rapports par groupes de deux à remettre sur les travaux pratiques de modélisation (40% de la cote finale).
Examen écrit (60% de la cote finale).
Un minimum de 10/20 est nécessaire pour chacune des parties (TP et théorie) pour réussir le cours. Il est possible de conserver les notes obtenues en 1ère session pour la seconde session.
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
Contacts :
1) Grégoire Léonard (G.Leonard@ulg.ac.be)
2) Marie-Noëlle Dumont (mn.dumont@ulg.ac.be)