Description du cours

Intitulé de l'Unité d'Enseignement

Chimie industrielle

Code de l'Unité d'Enseignement

21ST010

Année académique

2023 - 2024

Cycle

MASTER

Nombre de crédits

Nombre heures

Quadrimestre

Pondération

Site

Anjou

Langue d'enseignement

Français

Enseignant responsable

VERHASSELT Pascal

Objectifs et contribution de l'Unité d'Enseignement au programme

La chimie industrielle a pour but de mettre en œuvre, en tenant compte des impératifs qui lui sont propres, des réactions chimiques et différents processus de séparation en vue de produire des substances et des matériaux utiles aux besoins de l’homme et résultant de la transformation de la matière. La chimie industrielle apparaît dès lors comme une science indispensable pour tous ceux qui veulent mettre en œuvre des procédés de production.
Les caractéristiques propres de l’industrie chimique, en particulier ses contraintes énergétiques et de matières premières, impliquent qu’il serait trop simpliste et trop réducteur de penser qu’elle se limite à une approche déductive de la chimie fondamentale. Son enseignement constitue dès lors le prolongement nécessaire des cours de chimie générale afin d’assurer une étroite interaction entre le domaine fondamental et le domaine finalisé.

Après avoir établi les principes et la logique de base de la chimie industrielle au travers de l’étude de la filière du gaz naturel, le cours aborde, au départ du pétrole et des ressources renouvelables, les grandes voies d’accès aux produits de base de la chimie organique (chimie dite de commodités), ainsi que des exemples de leur transformation en molécules plus complexes (chimie dite de spécialités).

Afin de rapprocher l’enseignement de la chimie industrielle de la réalité industrielle, le cours ne se limite pas à la description des procédés de fabrication et associe, par le biais de la résolution de problèmes illustratifs dont les données sont proches des conditions de marche industrielle, l’étude des bases de trois disciplines dont l’intérêt pratique est évident : la thermodynamique, la cinétique chimique et le génie chimique.

Contribution au programme d'enseignement : l’ensemble des notions exposées et la complémentarité entre les aspects théoriques et les applications industrielles ont pour objectif de faire du cours un outil dont pourront se servir les futurs ingénieurs commerciaux pour appréhender la diversité des procédés de production mis en œuvre par l’industrie chimique.

Prérequis et corequis

L’étudiant est supposé maîtriser le bagage de la chimie générale enseigné dans les cours du baccalauréat.

Description du contenu

> Première partie : La chimie du gaz naturel et les procédés de la chimie industrielle
• Etude thermodynamique et cinétique de la réaction de synthèse de l’ammoniac
• Production d’hydrogène par oxydation partielle du méthane
• Description du procédé de fabrication de l’ammoniac au départ du gaz naturel (reformage primaire, reformage secondaire, conversion du CO, absorption du CO2, méthanation, synthèse de l’ammoniac)
• La distillation (loi de Raoult, diagramme T-x, distillation fractionnée, azéotropie, colonnes à plateaux perforés et à garnissage, détermination du nombre d’étages théorique par la méthode de Mac Cabe et Thiele, distillation discontinue et continue)
• Production industrielle du méthanol au départ du gaz de synthèse
• Procédés d’absorption et de désorption (lavage d’un gaz, détermination du nombre d’étages théorique)
• Les domaines d’application industrielle de l’ammoniac et du méthanol

> Deuxième partie : Le raffinage du pétrole et la pétrochimie
• Le raffinage du pétrole
- Les pétroles bruts
- Les principaux produits pétroliers
- Les objectifs et les moyens du raffinage
- La distillation du pétrole brut
- Le craquage catalytique
- Le reformage catalytique
- La synthèse par alkylation
- Les traitements de finition
• La pétrochimie de base
- Introduction
- Préparation des oléfines et dioléfines
- Préparation des oléfines et dioléfines en C4
- Préparation des hydrocarbures aromatiques

> Troisième partie : Catalyse et chimie verte
• Chimie verte et développement durable
• Catalyse : concepts et applications en chimie verte
- Généralités
- Catalyse homogène, catalyse hétérogène et catalyse enzymatique
- Evolution de la chimie organique industrielle : quelques exemples remarquables

Méthodes pédagogiques

Cours ex-cathedra + exercices dirigés + lectures complémentaires.

Mode d'évaluation

Examen oral avec préparation écrite.

Références bibliographiques

B. LEFRANÇOIS, Chimie industrielle, TEC & DOC – Lavoisier, 1995.
R. PERRIN, J.-P. SCHARFF, Chimie industrielle, Dunod, 2002.
J. LIETO, Le génie chimique à l’usage des chimistes, TEC & DOC – Lavoisier, 2004.
P. COLONNA, La chimie verte, TEC & DOC – Lavoisier, 2006.
G. ROTHENBERG, Catalysis: concepts and green applications, WILEY-VCH, 2008.