Notions de base
Génie des procédés
La science de la mise en œuvre des procédés de transformation de matières premières en produits fonctionnels
Définition :
Opérations unitaires : Toute production fait appel, qu'elle que soit l'échelle, à une suite coordonnée d'opérations fondamentales distinctes et indépendantes du procédé lui-même, appelées opérations unitaires.
Exemple :
Opérations unitaires séparatives : absorption, adsorption, extraction, séchage, centrifugation, décantation, évaporation, distillation, rectification, cristallisation, dialyse, microfiltration, utrafiltration, nanofiltration, osmose inverse etc.
Le génie des procédés s'intègre dans les secteurs suivants :
industrie chimique ;
industrie agro-alimentaire et bio-industries ;
industrie pharmaceutique ;
industries pétrolière et pétrochimique ;
ingénierie et industries d'équipement ;
environnement : traitement de l'eau, de l'air, des déchets ;
industries diverses : métallurgie, textile, caoutchouc, verre, papier, ...
Régimes de fonctionnement des opérations industrielles
Opération discontinue : système fermé (opération batch)
Avantages | Inconvénients |
|---|---|
appareillage polyvalent | des temps morts (remplissage, soutirage, préchauffage, ...) |
on peut traiter faibles quantités de matières premières | coût énergétique élevé (chauffage et refroidissement pour chaque charge) |
rendement plus élevé | un prix de production élevé |
Opération continue : système à courants
Avantages | Inconvénients |
|---|---|
besoin réduit en personnel | coût des équipements (mesure, contrôle, automatisation : ~ 25 % de l'investissement) |
coût de production inférieur à celui d'une opération batch | nécessite une régularité dans la qualité de matières premières (composition, état physique,...) |
production en quantité constante |
Opération semi-continue : système ouvert
Définition :
Le scale-up (le principe de similitude) : Le scale-up est la méthodologie qui permet de passer d'une échelle petite à plus grande. Le scale-down est l'opposé du scale-up.
Laboratoire | Parallélisation (multiplication)
| Production |
Agrandissement
| ||
Intensification |
où :
: nombre d'unités
: capacité de production nouvelle
: capacité de production initiale
: longueur de l'unité de production nouvelle
: longueur de l'unité de production initiale
Il n'est pas possible de conserver toutes ces similitudes (géométriques, hydrodynamiques, thermiques, chimiques, ...) constantes lors du scale-up/scale-down. Chaque scale-up sera spécifique au problème. Chaque situation nécessitera une solution « sur mesure ».
Concepts fondamentaux du génie des procédés :
