GÉNIE CHIMIQUE
Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis
Les bases techniques
Le principe fondamental de toute opération de transformation de la matière est toujours le même. Il consiste à préparer les courants contenant les produits de base en réalisant un contact intime des phases en présence ; à permettre que se développent des réactions et des transferts de matière et de chaleur, sous les différences de potentiel adéquates ; à séparer les phases et les constituants du mélange résultant. Tout procédé se résume ainsi à un ensemble d'opérations unitaires et de réacteurs qui font appel à des technologies différentes pour assurer les échanges.
Opérations unitaires
Pour l'essentiel, les opérations unitaires sont des opérations mettant en jeu des transferts de nature physique : elles visent à concentrer ou à séparer les constituants d'un mélange. Le choix de l'une ou de l'autre dépend de différentes considérations : la possibilité effective de séparation sur des bases thermodynamiques, par exemple une différence appréciable de température d'ébullition dans le cas d'une distillation ; la possibilité offerte par la cinétique physique d'avoir un transfert plus ou moins rapide selon la nature des phases en présence ; la volonté d'utiliser préférentiellement certaines sources d'énergie (séparations mettant en jeu, par exemple, de l'énergie électrique) ; le souhait d'économiser de l'énergie ou de diminuer les frais de fonctionnement ainsi que celui d'abaisser les coûts d'investissement.
Le tableau 1 présente un classement des opérations unitaires à partir des quantités d'énergie thermique mises en jeu. On distinguera les opérations dont les échanges n'engendrent pas, ou pratiquement pas, de transferts de chaleur ; celles qui, au contraire, nécessitent des apports ou des retraits importants d'énergie par suite d'un changement d'état physique de la matière ; les opérations mixtes qui se déroulent de manière isotherme ou non selon les concentrations considérées et qui intéressent notamment les épurations en présence d'une phase gazeuse inerte en large excès.
Opérations unitaires
Tableau
Opérations unitaires du génie chimique, classées en fonction des quantités d'énergie mises en jeu.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Pour faciliter et rendre plus efficace les séparations, il peut être judicieux [...]
1 2 3 4 5…
pour nos abonnés,
l’article se compose de 12 pages
Écrit par :
- Henri ANGELINO : directeur de l'École nationale supérieure d'ingénieurs de génie chimique, Toulouse
- Henri GIBERT : professeur à l'Institut national agronomique, Paris-Grignon, chef du département équipement des industries agro-alimentaires du Cemagref
- Pierre PIGANIOL : conseil en politique scientifique
Classification
Autres références
« GÉNIE CHIMIQUE » est également traité dans :
AMMONIAC
Dans le chapitre « Production d'ammoniac » : […] L'ammoniac, fixé à l'état de sulfate ou de phosphate d'ammonium lors du traitement des gaz de fours à coke, ne représente qu'un faible pourcentage de l'ammoniac préparé par synthèse directe ; celui-ci constitue donc la base de l'industrie des engrais azotés. Il s'agit là d'une fabrication très importante et en pleine expansion ; sa production annuelle mondiale était en effet de l'ordre de 100 mil […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ammoniac/#i_2735
CENTRIFUGATION
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 de la pesanteur ( g = 9,81 m . s -2 ). […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/centrifugation/#i_2735
CHIMIE - Histoire
Dans le chapitre « Les outils et les méthodes de la chimie » : […] L'une des révolutions les plus importantes du xx e siècle, et surtout de sa seconde moitié, a été l'introduction dans les laboratoires de chimie de méthodes instrumentales d'analyse et de détermination de structures très performantes. Grâce aux progrès de ces techniques, il est devenu courant d'obtenir, en un temps raisonnable, l'isolement et la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-histoire/#i_2735
CINÉTIQUE CHIMIQUE
Dans le chapitre « Applications techniques » : […] Mais tout en contribuant aux progrès mêmes de la chimie en tant que science, la cinétique chimique est 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 f […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cinetique-chimique/#i_2735
COMPLEXES, chimie
Dans le chapitre « Principaux domaines d'application » : […] L'intérêt suscité par la chimie des complexes provient de la diversité de leurs très nombreuses applications qui ne cessent de se développer dans tous les domaines de la chimie, débordant même sur la physique, la métallurgie, la chimie bio-inorganique. L' importance industrielle réside tout d'abord dans la catalyse homogène où l'utilisation de catalyseurs organométalliques (composés à liaison(s) […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/complexes-chimie/#i_2735
DÉGRADATION, chimie
Réaction par laquelle une molécule organique est coupée au niveau d'une liaison carbone-carbone. Les réactions de dégradation sont utilisées en particulier dans l'industrie pétrolière (craquage). […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/degradation-chimie/#i_2735
DISTILLATION
Dans le chapitre « Mise en œuvre de la distillation » : […] On distingue deux façons d'effectuer une distillation : – En continu : l'appareil est alimenté de façon permanente, tandis qu'on soutire, à débits et compositions fixes, un distillat et un résidu respectivement en tête et au fond de l'appareil. En tout point de l'appareil, concentration, température, pression et débits sont indépendants du temps ; on dit que le régime est stationnaire. C'est le m […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/distillation/#i_2735
ÉLASTOMÈRES ou CAOUTCHOUCS
Dans le chapitre « Fabrication des mélanges » : […] Avant d'être transformés en objets finis, les caoutchoucs doivent être impérativement formulés, ce qui impose la fabrication d'un « mélange ». Le « mélangeage » consiste à fortement malaxer le caoutchouc pour y incorporer et disperser, selon un ordre déterminé et dans des conditions de cisaillement et de températures bien définies, la quinzaine d'ingrédients de la « formule » préalablement établi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/elastomeres-caoutchoucs/#i_2735
IONS ÉCHANGEURS D'
Un échangeur d'ions est un solide comportant des groupements fonctionnels ionisés, fixes, porteurs de charges positives ou négatives et des ions mobiles de signe contraire échangeables avec d'autres provenant d'une solution. Pour accélérer ces échanges, la surface de contact entre la solution et le solide doit être la plus grande possible. Aussi est-ce sous forme de grains très fins que les échan […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/echangeurs-d-ions/#i_2735
MEMBRANES, transferts
Si les propriétés des membranes sont connues depuis le début du xviii e siècle, leurs applications ne sont apparues, en laboratoire, que vers le milieu du xix e siècle et, dans l'industrie, dans la seconde moitié du xx e siècle. Philippe de La […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/membranes-transferts/#i_2735
MICROSYSTÈMES, technologie
Dans le chapitre « L'explosion des applications des microsystèmes » : […] Devant le succès des applications citées précédemment, d'autres secteurs industriels ont rapidement pris en compte, dans leurs technologies, les approches de la miniaturisation et de l'intégration des systèmes avec des concepts nouveaux remplaçant la conception « homothétique » actuelle des systèmes ( scaling-up ) par une approche multiplicative à partir de microsystèmes élém […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microsystemes-technologie/#i_2735
PEINTURES
Mélanges liquides constitués d'un pigment dans un milieu de suspension et qui forment un film solide protégeant ou décorant une surface de bois, de métal, de pierre, de cuir, de papier ou de toile. Le milieu de suspension est constitué principalement d'un liant qui forme le film, durcit et sèche la peinture. Le liant est soit une résine naturelle ou synthétique, soit un caoutchouc synthétique (pei […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/peintures/#i_2735
PÉTROLE - Le raffinage
Dans le chapitre « Le craquage catalytique » : […] Le craquage catalytique des distillats sous vide a depuis longtemps remplacé leur craquage thermique. Le catalyseur fluidifié en fines particules facilite la réaction qui s'effectue à une pression voisine de celle de l'atmosphère. Il est régénéré en continu : le coke qui se dépose à sa surface est brûlé au fur et à mesure. Les installations industrielles de craquage catalytique sont très complexe […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/petrole-le-raffinage/#i_2735
RANEY MÉTAUX DE
Famille de catalyseurs, généralement utilisés pour l'hydrogénation des composés organiques. Le plus utilisé est le nickel de Raney, dont les possibilités ont été largement étudiées. Il existe aussi le cobalt, le fer et le cuivre de Raney. On les obtient par dissolution de l'aluminium dans des alliages de ces métaux et d'aluminium. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-de-raney/#i_2735
SANDMEYER RÉACTION DE
Remplacement d'un groupement diazoïque par un halogène en présence de sels cuivreux halogénés : La réaction peut aussi se faire en présence d'hydracide halogéné avec du cuivre pulvérulent ; dans ce cas, on l'appelle réaction de Gatterman. La réaction de Sandmeyer n'est pas utilisée pour la préparation de composés fluorés ou iodés, mais elle est très répandue pour la synthèse de dérivés bromés ou c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/reaction-de-sandmeyer/#i_2735
SULFURIQUE ACIDE
Dans le chapitre « Préparation de l'anhydride sulfureux » : […] Les matières premières principales sont aujourd'hui le soufre et les minerais sulfurés. Souvent très pur et facilement purifiable, le soufre élémentaire est la matière de départ la plus simple. Il est extrait pour l'essentiel du golfe du Mexique par le procédé Frasch. De ce fait, l'industrie américaine de l'acide sulfurique repose sur le soufre. On le récupère aussi de certains gaz naturels qui c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acide-sulfurique/#i_2735
SYNTHÈSE CHIMIQUE PAR MICRO-ONDES
Bien connu du public, le chauffage par micro-ondes est utilisé pour la cuisson, le séchage, la stérilisation, l'élaboration de matériaux et de polymères, la vulcanisation du caoutchouc, etc. De nombreuses réactions de synthèse organique sont plus rapidement effectuées dans des fours à micro-ondes domestiques que dans des fours classiques, à température identique, soit en quelques minutes au lieu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/synthese-chimique-par-micro-ondes/#i_2735
TANTALE ET NIOBIUM
Dans le chapitre « Génie chimique » : […] Les applications du tantale sont ici très nombreuses. C'est principalement dans les milieux acides chauds, et tout particulièrement en milieu sulfurique, qu'il est employé, soit sous forme de revêtement chaudronné placé dans des capacités en acier, soit sous forme de tubes constituant des échangeurs de chaleur. Le tantale apparaît comme un métal tout à fait indispensable dans le génie chimique mo […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tantale-et-niobium/#i_2735
Voir aussi
Pour citer l’article
Henri ANGELINO, Henri GIBERT, Pierre PIGANIOL, « GÉNIE CHIMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 août 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/genie-chimique/