Durée
24h Th, 24h Pr
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
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
Le cours comporte deux parties :
- 1ère partie : Cinétique chimique
- 2ème partie : Introduction aux réacteurs
La première partie du cours couvre l'étude des processus cinétiques de la réaction chimique. Il a pour but de faire le lien entre le mécanisme des réactions chimiques et l'expression de leur vitesse. Il contient les notions suivantes :
- Définition de la vitesse de réaction
- Forme de l'équation de vitesse
- Etapes élémentaires
- Hypothèse de l'état stationnaire
- Analyse cinétique des séquences réactionnelles (ouvertes/fermées, catalytiques, en chaîne,...)
- Etape limitante
- Exemples en catalyse et catalyse enzymatique
De manière générale, les aspects abordés sont :
- Classification et méthodologie d'étude des réacteurs chimiques.
- Analyse et synthèse du fonctionnement des réacteurs chimiques homogènes idéaux.
- Cas d'une seule ou de plusieurs réactions. Problèmes de dimensionnement et de sélectivité.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Partie I : Cinétique
A l'issue du cours, les étudiants auront acquis les notions permettant:
- de déterminer l'équation de vitesse d'une réaction à partir d'un mécanisme de réaction, et vice-versa.
- de calculer des paramètres cinétiques ou thermodynamiques (énergie d'activation, enthalpie et entropie d'adsorption) à partir de données cinétiques.
L'apprentissge sera réalisé via des séances d'exercice encadrées et au travers de la réalisation d'un travail de groupe (par deux étudiants) concernant l'analyse d'un article scientifique récent dans le domaine de la cinétique chimique.
Partie II : Réacteurs
Les étudiants seront capables de :
- comprendre et exploiter les concepts théoriques et la méthodologie constituant le fondement du calcul des réacteurs chimiques isothermes,
- utiliser cette méthodologie pour concevoir et dimensionner un réacteur à l'échelle industrielle réalisant une production donnée sur base de données cinétiques et thermodynamiques obtenues au stade laboratoire
Savoirs et compétences prérequis
Connaissances de base en chimie et en thermodynamique.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Partie I : Cinétique
Le cours comprend des séances "ex-cathedra" (théorie, 20h) et des travaux pratiques (résolution de problèmes type, 15h).
Un travail personnel (par groupe de deux étudiants) sera réalisé: analyse d'un article scientifique récent, publié dans une revue internationale (en anglais) portant sur le mécanisme d'une réaction et la détermination de son équation de vitesse.
Des séances de questions-réponses facultatives seront proposées aux étudiant au cours du quadrimestre (pour les deux parties du cours). Un soutien pédagogique sera également disponible pour la réalisation du projet (1 assistant et 1 étudiant moniteur).
Partie II : Réacteurs
Le cours est principalement organisé sous forme de cours ex-cathedra, complétés par des séances de discussions et d'exercices dirigés et des travaux personnels.
Un planning d'apprentissage sera proposé aux étudiants. Les étudiants devront préparer une matière théorique définie avant chaque séance de discussion. La compréhension de la matière sera vérifiée sur base de questions posées au début de chaque cours.
Les séances de discussions seront consacrées à la discussion des concepts fondamentaux nécessaires au calcul des performances et au dimensionnement des réacteurs chimiques homogènes. Toute la matière théorique assignée doit être maîtrisée même si elle n'a pas l'objet d'une présentation spécifique lors des séances de discussion.
Pendant les séances d'exercices, les étudiants résolvent individuellement, mais de manière encadrée, des problèmes relatifs au calcul des réacteurs chimiques homogènes.
Les travaux personnels portent sur la résolution numérique de réacteurs, avec des applications de complexité croissante (bilans de matière).
La réalisation des travaux personnels est obligatoire pour accéder à l'examen. Pour la seconde session, cette restriction ne s'applique pas.
Une séance de questions-réponses portant sur l'ensemble de la matière est proposée aux étudiants à la fin du quadrimestre. D'autres séances pourront être programmées en cours de quadrimestre. Le calendrier de ces séances sera fixé en concertation avec les étudiants
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Explications complémentaires:
Partie I : Cinétique
Présentiel
Partie II : Réacteurs
Présentiel
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Partie I : cinétique
La copie des transparents du cours théorique et les notes relatives aux travaux pratiques sont disponibles via eCampus pour l'ensemble du cours.
Livre de référence (Cinétique) : M. Boudart - Kinetics of chemical processes
Partie II : réacteurs
Le livre de référence pour le cours est :
Elements of Chemical Reaction engineering, 5th Edition, H.Scott Fogler
Des documents complémentaires (énoncés de devoirs, copie des transparents du cours théorique) seront également disponibles via eCampus au fur et à mesure de l'avancement du cours.
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
Informations complémentaires:
Examen oral/écrit en janvier. Les travaux réalisés sont pris en compte pour l'évaluation.
L'ensemble des épreuves décrites ci-dessous est réalisé en 1/2 journée.
Partie I : Cinétique (60% de la note finale)
Travail personnel (rapport écrit par groupes de 2 étudiants et questions écrites individuelles le jour de l'examen) - 40% de la note finale de la Partie I.
Examen écrit/oral - 60% de la note finale de la Partie I:
- Oralement : question de théorie
- Par écrit : résolution d'exercices similaires à ceux vus en TD
A noter que les dates de remise des rapports écrits sont fixées dès le début. Tout retard entraîne une pénalité de 2 points/jour (week-end compris) sur la note finale du projet. La réalisation du travail est obligatoire et conditionne l'accès à l'examen.
Partie II : Réacteurs (40% de la note finale)
Travaux personnels : 30% de la note de la partie II
Examen écrit/oral : 70% de la note de la partie II
- Oralement : question de théorie (préparation écrite suivie d'une discussion)
- Par écrit : résolution d'un exercice similaire à ceux vus en TD
L'examen de seconde session est organisé de la même manière que l'examen de janvier.
A noter : les épreuves orales se déroulent à livre fermé et sans calculatrice.
La réalisation des travaux personnels est obligatoire. Les étudiants qui n'ont pas rendu une très large majorité des devoirs ne seront pas autorisés à présenter l'examen en janvier. Dans tous les cas, un devoir non réalisé conduit à une note de 0/20 pour le devoir concerné.
En septembre, la note globale des travaux personnels peut être conservée si elle est supérieure à 12/20.
Attention:
Pour réussir le cours, il est obligatoire d'obtenir une note d'au moins 8/20 pour (i) la Partie I - cinétique (projet et examen) et (ii) la Partie II - réacteurs (travaux personnels et examen). En cas de note inférieure à 8/20 à une des deux parties, la note la plus basse sera attribuée pour l'ensemble du cours.
Une dispense partielle portant sur une des deux parties sera accordée entre les deux sessions si la note pour cette partie est égale ou supérieure à 12/20. Par ailleurs, en cas de seconde session pour la partie cinétique, le projet devra obligatoirement être amélioré et représenté si la note obtenue pour le projet est inférieure à 12/20. En cas de seconde session pour la partie réacteurs, un nouveau projet devra être réalisé si la note globale obtenue pour l'ensemble des travaux personnels est inférieure à 12/20.
Stage(s)
Néant
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est organisé pendant le premier quadrimestre (jeudi après-midi)
Il consiste en des séances de cours théoriques et en des séances d'exercices.
Cours en français.
Contacts
Part I : Cinétique
Prof. Nathalie JOB
Tél : 04/366.35.37
Nathalie.Job@uliege.be
Partie II : Réacteurs
Prof Dminique TOYE
Tél : 04/366.35.09
Dominique.Toye@uliege.be