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GÉNIE CHIMIQUE

L' industrialisation de la réaction chimique consiste à mettre en œuvre celle-ci dans les conditions les plus économiques qui soient et en travaillant, le plus souvent, sur des masses considérables. C'est au génie chimique de définir les installations où se déroulent les réactions chimiques et leurs conditions d'exploitation.

Le chimiste de laboratoire s'intéresse surtout au mécanisme des réactions, par exemple à la nature des états activés des molécules ; il raisonne à l'échelle de la liaison chimique et des structures moléculaires, c'est-à-dire à l'échelle du nanomètre. L'ingénieur qui met en œuvre la réaction chimique s'attaque en fait à des phénomènes macroscopiques qui, malgré leur prodigieuse diversité apparente, sont presque toujours des phénomènes de transfert d'un point à un autre, ou d'une phase à une autre (transferts de masse, d'énergie, de quantité de mouvement), qui accompagnent ou conditionnent les opérations chimiques ou physiques. S'il n'ignore pas le jeu de destruction et de restructuration de l'architecture fine de la matière, ce n'est pas cette connaissance qui est le plus utile à son action, mais celle des cinétiques globales des transformations, commandées à la fois par la vitesse des réactions chimiques (liée à leurs mécanismes intimes) et par les mécanismes qui assurent la rencontre des molécules. Le génie chimique s'intéresse donc aux différents courants tels que les courants des composants (ou de leur masse totale, complétée par la connaissance des diverses concentrations), le flux de chaleur et plus généralement d'énergie, les quantités de mouvement, etc. ; mais il lui faut connaître en outre les variables qui caractérisent en chaque point l'état du système (pression, température...).

Historique et méthodologie

Le génie chimique est une science relativement récente. Le premier ouvrage didactique, The Handbook of Chemical Engineering (Manuel de génie chimique), a été écrit en 1901 par George E. Davis, professeur à la Manchester Technical School ; il analyse les technologies des procédés chimiques en les ramenant à une série d'opérations fondamentales : distillation, évaporation, séchage, etc., et décrit les opérations comme des procédures d'utilité pratique, sans les rattacher à des concepts physiques fondamentaux. Il s'agit d'une approche « chimie industrielle », principalement d'origine européenne, dans laquelle ingénieurs chimistes et ingénieurs mécaniciens forment équipe pour fabriquer des produits à grande échelle.

L'autre approche, correspondant à la conception surtout américaine du génie chimique, a repris l'analyse de Davis, en lui donnant les bases physiques indispensables. Elle s'est matérialisée par la publication en 1923 d'un ouvrage de Walker, Lewis et McAdams, professeurs au Massachusetts Institute of Technology, Principle of Chemical Engineering. Spécialistes de chimie industrielle, ces ingénieurs ont fait la même constatation que Davis : les grands procédés de l'industrie chimique font toujours intervenir les mêmes opérations physiques, couplées à des réactions chimiques spécifiques. Ils ont proposé une nouvelle présentation de la chimie industrielle, qui était jusqu'alors essentiellement descriptive, en donnant aux diverses opérations physiques le nom d'opérations unitaires et en définissant les concepts nécessaires aux calculs prévisionnels.

En France, il a fallu attendre 1938 pour que les professeurs J. Cathala et M. Letort définissent le génie chimique comme la science de l'ingénieur ayant pour objet de concevoir, de calculer et de faire fonctionner, à l'échelle industrielle, l'appareillage dans lequel s'effectuent des transformations physiques ou chimiques.

Cette première étape unificatrice[...]

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Écrit par

  • : directeur de l'École nationale supérieure d'ingénieurs de génie chimique, Toulouse
  • : professeur à l'Institut national agronomique, Paris-Grignon, chef du département équipement des industries agro-alimentaires du Cemagref
  • : conseil en politique scientifique

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Chaîne de transformation

Chaîne de transformation

Étages en distillation : calcul

Étages en distillation : calcul

Opérations unitaires

Opérations unitaires

Autres références

  • AMMONIAC

    • Écrit par Henri GUÉRIN
    • 5 033 mots
    • 5 médias
    La synthèse de l'ammoniac repose sur la réaction équilibrée :
    qui est exothermique et s'opère avec diminution de volume : la teneur en ammoniac des gaz à l'équilibre sera donc accrue par une élévation de pression et un abaissement de la température.
  • CENTRIFUGATION

    • Écrit par Jean LEMERLE
    • 1 797 mots
    • 3 médias

    Lorsque la décantation de particules sous l'effet du champ de pesanteur est inefficace ou trop lente, on a alors recours au procédé de centrifugation. Pour cela, on substitue au champ de pesanteur terrestre un champ de forces centrifuges infiniment plus grand, soit de 500 000 à 1 million de fois l'accélération...

  • CHIMIE - Histoire

    • Écrit par Élisabeth GORDON, Jacques GUILLERME, Raymond MAUREL
    • 11 186 mots
    • 7 médias
    Enfin, le génie chimique est une discipline indispensable pour le transfert des procédés de l'échelle du laboratoire à celle de l'industrie. Il a pour principale tâche d'optimiser les réactions par rapport aux données techniques, économiques et sociales et par rapport à l'environnement.
  • CINÉTIQUE CHIMIQUE

    • Écrit par Lucien SAJUS
    • 9 646 mots
    • 7 médias
    ...aussi une science appliquée ; en traduisant la transformation chimique en termes quantitatifs, elle rend possible l'action de l'ingénieur sur celle-ci. Un premier groupe d'application concerne la mise au point des procédés industriels de transformation chimique. Le problème dans ce cas est de fabriquer...
  • Afficher les 18 références

Voir aussi