Durée
15h Th, 10h Pr, 1j Vis.
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Alors que la chimie en batch est utilisée depuis des siècles, les pressions économiques, environnementales et de sécurité poussent à repenser les approches de synthèse. La chimie en flux, utilisant des réacteurs micro- et mésofluidiques, constitue une alternative puissante aux réacteurs batch. Elle permet un contrôle précis des conditions réactionnelles, l'accès à des conditions extrêmes, une sécurité accrue et la possibilité d'élaborer des procédés multi-étapes intégrés.
Ce cours s'adresse aux étudiants de Master et de Doctorat en chimie et sciences pharmaceutiques, ainsi qu'aux chercheurs et professionnels de l'industrie (R&D et production). Les principes fondamentaux et les applications avancées de la chimie en flux y sont discutés, et illustrés par des exemples récents et des séances pratiques.
Le cours est organisé en cinq modules :
- Module 1. Définitions et concepts - comparaison batch vs flux, dynamique des fluides, transferts de chaleur et de matière, avantages et limites.
- Module 2. Equipements - pompes, mélangeurs, tubulures, réacteurs, PAT, régulateurs de pression.
- Module 3. Assemblage d'un réacteur - raccords, vannes, instrumentation, capteurs.
- Module 4. Calculs - temps de résidence, débits, stœchiométrie, gaz, rendements.
- Module 5. Applications en synthèse - photochimie, électrochimie, polymérisation, encapsulation.
Travaux dirigés
Des séances interactives d'exercices accompagnent le cours, intégrées aux modules 4 et 5. Elles portent sur :
- les calculs de base (débits, temps de résidence, stœchiométrie) ;
- la conception et l'analyse de montages en flux ;
- la discussion critique d'études de cas issues de la littérature récente.
Il n'y a pas de travaux pratiques à proprement parler pour le cours CHIM9265. Cependant, les étudiants participeront à une visite de laboratoire au cours de laquelle plusieurs démonstrations seront organisées. À titre indicatif, ces démonstrations pourront concerner :
- l'assemblage et le test d'un réacteur simple ;
- des calculs appliqués (débits, temps de résidence, stœchiométrie) ;
- une synthèse continue simple (ex. nitration ou oxydation) ;
- des systèmes intégrés : quench en ligne et purification en ligne.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
À l'issue du cours, l'étudiant sera capable de :
- comparer batch et flux et identifier leurs avantages/limites ;
- concevoir et assembler des montages en flux adaptés ;
- réaliser les calculs nécessaires (temps de résidence, débits, stœchiométrie) ;
- comprendre les principes d'ingénierie réactionnelle en micro/mésoréacteurs ;
- optimiser et dépanner des procédés multi-étapes ;
- analyser de façon critique la littérature et les applications industrielles.
Savoirs et compétences prérequis
Bachelier/Master en chimie, connaissances de base en chimie organique.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Travaux dirigés
Des séances interactives d'exercices sont intégrées au cours, spécifiquement dans les modules 4 et 5. Elles portent sur les calculs de base (débits, temps de résidence, stœchiométrie), la conception et l'analyse de montages en flux et la discussion critique d'études de cas issues de la littérature récente.
Travaux pratiques
Il n'y a pas de travaux pratiques à proprement parler pour le cours CHIM9265. Cependant, les étudiants pourront participer à une visite de laboratoire au cours de laquelle plusieurs démonstrations seront organisées. La visite se déroulera dans les locaux 3/18 et 3/34, au troisième étage de l'aile nord du bâtiment B.6a. La participation est facultative. Pour des raisons de sécurité, l'accès au laboratoire est strictement réservé aux étudiants munis d'un tablier de laboratoire (en tissu non inflammable) et d'une paire de lunettes de protection. Le port permanent de ces équipements est obligatoire. Les consignes de sécurité seront rappelées en amont de la visite.
Aucune préparation préalable n'est requise.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Informations complémentaires:
Cours en présentiel : les bases théoriques seront exposées et illustrées avec de nombreux exemples concrets. Possibilités de e-learning (exercices, ressources complémentaires).
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- MyULiège
Autre(s) site(s) utilisé(s) pour les supports de cours
- DOX (https://dox.uliege.be/index.php/s/gTHnCud5yi5wcvo)
Informations complémentaires:
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- MyULiège
Informations complémentaires :
Les notes de cours (en anglais, avec commentaire audio) sont disponibles via la plateforme MyULiège et DoX. Y sont également accessibles : des exercices et lectures complémentaires et des capsules vidéos complémentaires.
Les livres de références recommandés (mais non obligatoires) sont disponibles à la Bibliothèque des Sciences et Techniques ou pour consultation au bureau du titulaire :
- Flow Chemistry, Volumes 1 & 2, 2021 (Darvas et al.), Berlin, Boston: De Gruyter, 2021. https://doi.org/10.1515/9783110693676 ;
- Micro Reaction Technology in Organic Synthesis, Charlotte Wiles and Paul Watts, CRC Press, Boca Raton, 2011 (ISBN: 978-1-4398-2471-9) ;
- Chemical Reactions and Processes under Flow Conditions, Santiago V. Luis and Eduardo Garcia-Verdugo, RSC Green Chemistry Series, 2009 (ISBN: 978-0-85404-192-3) ;
- Fundamentals of Heat and Mass Transfer (6th Edition), Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Theodore L. Bergman and Adrienne S. Lavine, John Wiley & Sons, 2007 (ISBN: 978-0-471-45728-2) ;
- Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, Yunus A. Çengel and John M. Cimbala (2nd Edition), McGraw-Hill, 2010 (ISBN: 978-0-07-352926-4).
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Informations complémentaires:
Format : Chaque étudiant choisit un article récent (à partir d'une liste fournie par l'enseignant ou auto-sélectionné avec accord préalable) ou une cible synthétique.
Tâches :
- Résumer la stratégie ou la méthodologie principale.
- Expliquer comment la technologie en flux a été appliquée, en mettant en évidence les avantages et les limites.
- Proposer des améliorations ou des approches alternatives.
Critères d'évaluation : clarté de la présentation, maîtrise des principes de la chimie en flux, capacité à appliquer les connaissances au-delà de l'article ou du cas choisi.
Stage(s)
Nihil
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
A partir de 2026-2027, le cours CHIM9265 sera organisé une année sur deux, uniquement les années académiques paires (ex. 2026-20207, 2028-2029, 2030-2031, etc.) afin de garantir un encadrement optimal.
Contacts
Titulaire du cours: Prof. Jean-Christophe M. Monbaliu
Center for Integrated Technology and Organic Synthesis - CiTOS
Département de Chimie, Bâtiment B6a, local 3/19
tel.: 04 366 35 10
email: jc.monbaliu@uliege.be
Equippe en support : Dr. Diana Silva et Elyse Macors
FloW4all Resource Center
Association d'un ou plusieurs MOOCs
Notes en ligne
Introduction to continuous flow organic synthesis
Introduction to continuous flow organic synthesis