2022-2023 / CHIM9322-1

Procédés de chimie industrielle : structure de l'industrie chimique et approche bilantaire

Durée

38h Th, 10h Pr, 1j T. t.

Nombre de crédits

 Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil5 crédits 

Enseignant

Marie-Noëlle Dumont, Angélique Léonard, Dominique Toye

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Le cours comporte deux parties :
- 1ère partie : Structure de l'industrie chimique
- 2ème partie : Approche bilantaire



Partie I : Structure de l'industrie chimique

La première partie du cours débute par une présentation de la structure et des caractéristiques du secteur chimique belge et européen. Dans un second temps, une description des procédés majeurs de l'industrie chimique est réalisée, allant de la pétrochimie aux procédés récents utilisant la biomasse comme matière première. Ce vous vise à transmettre une culture générale de base concernant la chimie industrielle.

Les aspects suivants seront couverts : 

  • Structure de l'industrie chimique
  • Les matières premières et l'énergie
  • Le raffinage du pétrole
  • La pétrochimie
  • Les grands produits chimiques organiques
  • Les grands produits chimiques minéraux
  • La filière biomasse
  • Le concept « chimie durable »

Partie II : Approche bilantaire

La seconde partie du cours introduit les principes fondamentaux de l'analyse bilantaire utilisée dans le domaine de l'ingénierie des procédés industriels (chimiques, pétrochimiques, biochimiques, biologiques, environnementaux, ...). 
Dans le cadre de ce cours introductif, l'accent sera mis sur l'étude des bilans de matière. Ce choix se justifie par le fait que l'écriture et la résolution des bilans de matière constituent un pré-requis à la résolution de la majorité des problèmes qui se posent en génie des procédés. La maîtrise de ces concepts est donc indispensable à la compréhension et à l'assimilation efficace des autres concepts et théories relatifs à l'étude des procédés industriels et des appareils qui les composent. De plus, les compétences acquises sur cette base sont aisément transposables à d'autres types de bilans, ainsi qu'à d'autres types de problèmes.

De manière générale, cette première partie du cours couvre les aspects suivants :



  • Procédé industriel : définition - structure générale - types de procédés
  • Méthodologie générale de résolution des problèmes de bilans de matière
  • Bilans relatifs à une unité avec ou sans réaction chimique
  • Bilans relatifs à une unité avec réaction chimique
  • Bilans relatifs à des procédés industriels simples (structure linéaire) ou complexes (recyclage, purge, by-pass)
 

 

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Partie  I :

Au terme du cours, les étudiant·es seront capables :

- de connaître les caractéristiques majeures de l'industrie chimique belge et européenne
- de discuter les ressources en matières premières et en énergie utilisées par le secteur chimique
- d'expliquer comment sont obtenus industriellement les grands produits issus du secteur chimique via les procédés traditionnels basés sur les ressources pétrolières et minérales ou novateurs basés sur la biomasse
- d'expliquer et illustrer le concept de chimie durable
 

Partie II : Approche bilantaire

A l'issue du cours, les étudiants seront capables de :
- comprendre et exploiter les principes fondamentaux de l'analyse bilantaire appliquée à l'ingénierie des procédés industriels
- utiliser la méthodologie générale de résolution des problèmes de bilans de matière relatifs à des systèmes et des procédés de complexité croissante

Les séances d'exercices encadrés aideront les étudiants à développer des compétences plus transversales comme l'esprit d'initiative et l'aptitude à travailler en équipe, l'utilisation de méthodes numériques et d'outils logiciels pour résoudre des problèmes.
Le travail personnel lui permettra d'exercer et d'améliorer leur aptitude à présenter sous forme écrite (rapport) et sous forme orale (présentation orale) un problème, la méthode de résolution, les résultats obtenus et l'analyse critique qui s'y rapporte.


Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, III.1, III.2, V.2, VI.1, VI.2, VII.2, VII.3 du programme de bachelier ingénieur civil.
 

Savoirs et compétences prérequis

Connaissances de base en chimie et en thermodynamique.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Partie I :


Le cours est constitué de séances 'ex-cathedra' et d'une visite d'un site industriel chimique (sous réserve vu la situation sanitaire). Certaines séances théoriques seront dispensées par des spécialistes issus de l'industrie, en fonction de leurs disponibilités. Les interventions seront annoncées durant l'année. La présence lors des interventions d'invités extérieurs est obligatoire.
 

Partie II: Analyse bilantaire

Le cours comprend des séances "ex-cathedra" et des travaux pratiques (10h + 10h).

Les séances "ex-cathedra" sont consacrées à la description détaillée des concepts fondamentaux nécessaires à l'écriture et à la résolution des bilans de matières relatifs à des systèmes et des procédés de complexité croissante.

L'objectif des séances d'exercices est de faire acquérir aux étudiants la maîtrise de la matière par la résolution de problèmes. Ces problèmes seront résulus à la fois au tableau et sur excel. Au cours de ces séances, un exercice est d'abord résolu et expliqué en détail. Ensuite, les étudiants résolvent des problèmes successifs par eux-mêmes avec l'aide des encadrants. Un exercice supplémentaire sera demandé aux étudiants à la fin de chaque séance. Celui-ci devra être résolu sur excel et déposé sur ecampus la veille du cours suivant.

 

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Combinaison d'activités d'apprentissage en présentiel et en distanciel


Explications complémentaires:

Les cours sont donnés en présentiel. Toutefois, dans la mesure du possible, les séances seront enregistrées via teams en parallèle du cours en présentiel et mise à disposition sur ecampus.

 

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

La copie des transparents du cours théorique et les notes relatives aux travaux pratiques seront disponibles via eCampus dès le début du 2ème quadrimestre pour les deux parties.
  Livre de référence (Analyse bilantaire) : D. Himmelblau (Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering)
 

Modalités d'évaluation et critères

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale

Travail à rendre - rapport


Explications complémentaires:

Examen en juin. Les travaux réalisés sont pris en compte pour l'évaluation.



Partie I :  Structure de l'industrie chimique (60% de la note finale)

L'évaluation orale portera sur 3 questions tirées au sort parmi une liste de questions à préparer qui sera transmise en début de quadrimestre. 


Partie II : Analyse bilantaire (40% de la note finale)

L'évaluation portera  sur la réalisation d'un travail individuel ou en petits groupes (maximum 3 étudiants) et sur une épreuve écrite (organisée pendant la session de juin, simultanément à l'épreuve orale sur la partie I).

Ce travail consistera en la résolution d'un problème de bilan de matière relatif à un procédé industriel, non résolu lors des séances d'exercices mais de complexité similaire.
Un rapport écrit devra être remis et sera ensuite présenté oralement lors de la dernière séance de cours programmée à l'horaire.
L'évaluation portera, non seulement sur le résultat obtenu, mais aussi sur la rigueur du raisonnement suivi et sur la méthodologie utilisée. La compréhension du procédé modélisé et sa contextualisation industrielle seront également pris en compte. La note obtenue pour l'ensemble des composantes du travail (rapport, présentation, discussion) représentera 50% de la note finale de la Partie I.

Lors de l'épreuve écrite, il sera demandé à chaque étudiant de résoudre un problème similaire à ceux abordés lors des séances de travaux pratiques. La note obtenue à l'épreuve écrite représentera 50% de la note finale de la Partie II.

En cas d'échec à l'examen de juin, l'étudiant pourra représenter individuellement une version améliorée de son projet pour le 15/8/2023.



 

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Le cours est organisé pendant le second quadrimestre (vendredi matin ainsi que le jeudi 6/4 en rattrapage du vendredi 1/5)

Il consiste en des séances de cours théoriques et en des séances d'exercices.

Cours en français.

Contacts

Partie I

Prof. Angélique LEONARD
Dpt of Chemical Engineering
PEPs - Products, Environment, Processes

Quartier Agora
Institut de Physique, B5a, Bureau 1/51
Tél. 04/366.44.36
A.Leonard@uliege.be 
 

Partie II

Prof. Dominique TOYE
Tél : 04/366.35.09
Dominique.Toye@uliege.be

Dr Ir Marie-Noëlle DUMONT
Tél : 04/366.35.23
MN.Dumont@uliege.be



 

 

 

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