Aide-mémoire de génie chimique 3e édition

Table des matières......Page 3
1.1 Généralités......Page 9
1.2 Historique......Page 10
1.4 Remarques et conclusions......Page 11
2.1 Généralités......Page 15
2.2.1 Classification selon les phénomènes physiques mis en œuvre......Page 16
2.2.2 Classification selon les fonctions des opérations unitaires......Page 17
2.2.3 Classification selon les modes de réalisation......Page 20
2.3 Modes de mise en contact......Page 22
2.4 Bilans......Page 23
2.5 Étage théorique......Page 24
2.4 Conclusions......Page 25
3.1.1 Généralités......Page 27
3.1.2 Thermodynamique chimique......Page 29
3.1.3 Cinétique chimique......Page 31
3.1.4 Produits obtenus......Page 38
3.2 Les grands types de réaction chimique......Page 40
3.3 Les procédés chimiques unitaires......Page 42
4.1 Considérations générales......Page 47
4.2 Types de transport......Page 50
4.3.1 Généralités......Page 52
4.3.2 Échangeurs de chaleur......Page 56
4.4.1 Généralités......Page 61
4.4.2 Colonnes (contacteurs)......Page 64
4.5.1 Notions de mécanique des fluides......Page 67
4.5.2 Dispositifs de transport des fluides......Page 71
4.6 Nombres caractéristiques (NC)......Page 76
5.1.1 Définitions......Page 79
5.1.2 Principe de la décantation......Page 80
5.2 Vitesse de sédimentation......Page 81
5.3.1 Décantation statique......Page 84
5.3.2 Courbe de sédimentation......Page 86
5.3.3 Décantation accélérée......Page 87
5.3.4 Décantation lamellaire......Page 88
5.4 Appareillage et procédure de dimensionnement......Page 89
5.4.1 Équipements......Page 90
5.4.2 Calcul des décanteurs......Page 92
5.4.3 Choix du matériel......Page 94
5.5 Séparation des liquides non miscibles......Page 96
5.6 Flottation......Page 100
5.7.1 Décanteurs en cascade......Page 102
5.8 Décantation centrifuge......Page 103
6.1 Généralités......Page 107
6.2 Mélangeage par barbotage......Page 110
6.3 Mélangeage par circulation forcée du liquide......Page 113
6.3.2 Mélangeurs statiques......Page 115
6.4.1 Généralités......Page 117
6.4.2 Type d’écoulement et rayon d’action......Page 119
6.4.3 Types d’agitateurs rotatifs......Page 120
6.4.4 Puissance dépensée......Page 122
6.4.5 Temps de mélange......Page 123
6.4.6 Transfert de chaleur......Page 125
6.4.7 Vitesse critique d’un agitateur......Page 126
7.1 Généralités......Page 127
7.1.1 Méthodes de fragmentation......Page 128
7.1.2 Modes d’action......Page 129
7.2.2 Calibrage......Page 131
7.2.4 Broyage humide ou séchant......Page 132
7.2.6 Taux de réduction......Page 133
7.2.7 Consommation énergique......Page 134
7.3.1 Classement des appareils......Page 135
7.3.2 Concasseurs......Page 136
7.3.3 Broyeurs......Page 141
7.3.4 Dispositifs à jet d’air......Page 143
7.4 Criblage......Page 145
8.1 Généralités......Page 147
8.2.1 Modes d’agglomération......Page 149
8.2.2 Adjuvants d’agglomération......Page 152
8.3.1 Boulettage......Page 155
8.3.2 Nodulisation......Page 157
8.3.3 Agglomération avec traitement thermique......Page 158
8.4.1 Briquetage......Page 160
8.4.2 Sintérisation ou frittage......Page 162
8.4.3 Pelletisation......Page 163
8.4.4 Extrusion......Page 164
8.4.5 Pastillage......Page 165
8.5 Enrobage......Page 167
9.1.1 Définitions......Page 169
9.1.2 Classification......Page 170
9.1.3 Étude qualitative des différents facteurs......Page 171
9.2.1 Nature de la surface filtrante......Page 173
9.2.2 Loi fondamentale de la filtration......Page 175
9.2.3 Filtration à travers la couche de précipité......Page 178
9.2.4 Filtration à travers le gâteau et la toile filtrante......Page 180
9.3 Choix des filtres......Page 182
9.4.1 Généralités......Page 184
9.4.2 Description des filtres usuels......Page 185
9.5 Traitement de post-filtration......Page 194
9.5.1 Lavage du gâteau de filtration......Page 195
9.5.2 Déshydratation (déliquorage)......Page 197
9.6 Filtration centrifuge (Essorage)......Page 198
10.1 Définitions et généralités......Page 201
10.2.1 Vitesse minimale de fluidisation......Page 204
10.2.2 Vitesse maximale de fluidisation......Page 207
10.2.3 Porosité et expansion du lit......Page 208
10.3.1 Transfert thermique dans le lit fluidisé......Page 209
10.3.2 Transfert de masse dans le lit fluidisé......Page 211
10.4 Techniques et appareillage de fluidisation......Page 212
10.4.2 Systèmes dérivés des lits fluidisés......Page 213
10.4.3 Appareillage......Page 217
10.5 Techniques de fluidisation et applications......Page 219
11.1 Généralités......Page 223
11.1.1 Éléments polluants......Page 224
11.1.2 Dépoussiérage......Page 225
11.2.1 Considérations théoriques......Page 227
11.2.3 Dispositifs à inertie : dépoussiéreurs à chicanes......Page 228
11.2.4 Dispositifs de séparation utilisant la force centrifuge......Page 229
11.3.1 Généralités et principe de fonctionnement......Page 233
11.3.2 Filtres à manches......Page 235
11.4.1 Généralités et principe de fonctionnement......Page 237
11.4.2 Principaux types de laveurs (figure 11.4)......Page 240
11.5.1 Généralités et principe de fonctionnement......Page 241
11.5.2 Séparateurs électrostatiques......Page 243
11.7 Dépoussiéreur à haute température (HT)......Page 246
12.1 Généralités......Page 249
12.2.1 Membranes......Page 251
12.2.2 Modules......Page 255
12.3 Microfiltration et ultrafiltration......Page 260
12.4 Osmose inverse......Page 261
12.6 Électrodialyse......Page 265
12.7 Perméation gazeuse et pervaporation......Page 267
12.7.1 Séparation des gaz......Page 268
12.7.2 Pervaporation......Page 270
13.1.1 Définition et applications......Page 273
13.1.2 Classification et modes d’opération des évaporateurs......Page 274
13.1.3 Choix du type d’évaporateur......Page 278
13.2.2 Solubilité......Page 279
13.2.4 Viscosité......Page 280
13.2.5 Écart de température......Page 281
13.3 Transfert de chaleur......Page 283
13.4.1 Bilan de matière......Page 287
13.4.2 Bilan de chaleur......Page 288
13.5.1 Évaporation à multiples effets......Page 292
13.5.2 Système à compression......Page 296
13.6.1 Condenseur......Page 298
13.6.2 Séparation de gouttelettes......Page 300
13.6.3 Évacuation des gaz incondensables......Page 302
13.6.4 Phénomène de moussage......Page 303
14.1 Généralités......Page 305
14.2.1 Concentration......Page 307
14.2.2 Sursaturation......Page 308
14.3.1 Cristallisation simple......Page 311
14.3.2 Cristallisation fractionnée......Page 314
14.3.3 Cryoconcentration......Page 316
14.4.1 Transfert thermique......Page 317
14.4.3 Bilan thermique et de matière......Page 318
14.5 Appareillage de la cristallisation......Page 321
15.1 Généralités......Page 329
15.1.1 Liquides d’imprégnation......Page 330
15.1.2 Diagrammes de l’air humide......Page 331
15.1.3 Propriétés influant sur le procédé de séchage......Page 334
15.2 Modes de séchage......Page 338
15.2.1 Séchage direct ou par convection......Page 339
15.2.2 Séchage par contact indirect ou par conduction......Page 340
15.2.3 Séchage par rayonnement......Page 341
15.2.5 Évaporation à sec......Page 342
15.3.1 Vitesse de séchage......Page 344
15.3.2 Durée de séchage......Page 346
15.4 Principes de calcul des sécheurs......Page 347
15.4.1 Équations de base......Page 348
15.4.2 Bilan de matière......Page 350
15.4.3 Bilan thermique......Page 351
15.5.1 Appareils à contact direct......Page 352
15.6 Choix du procédé de séchage......Page 353
15.6.1 Sécheur pneumatique......Page 354
15.6.3 Sécheur à lit fluidisé......Page 355
15.6.4 Sécheurs à cylindres......Page 356
15.6.6 Sécheur hélicoïdal......Page 358
15.6.7 Sécheur rotatif sous vide partiel......Page 360
16.1 Généralités......Page 361
16.2 Équilibre gaz-liquide......Page 363
16.3.1 Absorption discontinue......Page 365
16.3.2 Bilan de matière......Page 366
16.3.3 Valeur minimale du rapport Lmin /G......Page 368
16.3.4 Étage (plateau) théorique......Page 370
16.3.5 Absorption en colonnes avec garnissage......Page 371
16.4 Absorption par réaction chimique......Page 374
16.5 Contacteurs gaz-liquide......Page 376
16.5.1 Colonnes d’absorption et organes internes......Page 378
16.5.2 Hydrodynamique de la colonne......Page 382
17.1 Généralités......Page 385
17.2.1 Changement d’état......Page 386
17.2.2 Les facteurs influençant la sublimation......Page 389
17.3.2 Sublimation par entraînement......Page 390
17.3.3 Sublimation fractionnée......Page 392
17.4.1 Sublimation simple......Page 393
17.4.2 Sublimation par entraînement......Page 395
17.5 Appareils et installations de sublimation......Page 398
17.6.2 Sublimation......Page 400
17.6.4 Appareillage......Page 401
17.6.5 Applications......Page 402
18.1.1 Définition......Page 405
18.1.2 Types d’adsorption......Page 406
18.1.3 Applications......Page 407
18.2.1 Équilibre d’adsorption......Page 408
18.2.2 Théories de l’adsorption......Page 409
18.2.3 Équations de l’adsorption......Page 410
18.3 Cinétique de l’adsorption......Page 412
18.4.2 Gel de silice......Page 416
18.5 Procédés et appareillage......Page 417
18.5.1 Adsorption statique......Page 418
18.5.2 Adsorption dynamique......Page 419
18.5.3 Hypersorption......Page 424
18.6 Procédés de régénération......Page 425
18.7.1 Échangeurs d’ions......Page 427
18.7.2 Chromatographie......Page 432
19.1 Généralités......Page 433
19.2 Équilibres liquide-vapeur......Page 434
19.2.1 Diagrammes de phase......Page 435
19.2.2 Diagramme T – X ou Y......Page 436
19.2.3 Lois fondamentales......Page 437
19.3 Distillation simple......Page 440
19.3.1 Distillation simple différentielle (ou distillation en batch)......Page 441
19.3.2 Distillation simple à l’équilibre (flash)......Page 443
19.3.3 Distillation par entraînement à la vapeur (stripping)......Page 445
19.4 Rectification (distillation avec reflux)......Page 446
19.4.2 Conditions opératoires......Page 447
19.4.3 Nombre de plateaux théoriques......Page 448
19.4.4 Rectification en discontinu (en batch)......Page 457
19.4.5 Rectification en continu......Page 461
19.4.6 Rectification des mélanges multiples......Page 465
19.5.1 Colonnes de rectification......Page 467
19.5.3 Condenseurs......Page 475
19.6.1 Distillation extractive......Page 477
19.6.2 Distillation moléculaire......Page 478
19.6.4 Distillation azéotropique......Page 479
19.6.5 Distillation réactive......Page 480
20.1 Généralités......Page 481
20.2 Considérations théoriques......Page 483
20.2.1 Diagramme ternaire......Page 484
20.2.2 Types de diagrammes......Page 485
20.2.4 Sélectivité......Page 487
20.3 Procédés d’extraction......Page 488
20.3.1 Extraction simple, par simple contact......Page 489
20.3.3 Extraction à contre-courant......Page 493
20.3.4 Extraction avec reflux......Page 496
20.3.5 Extraction différentielle......Page 498
20.4.1 Extracteurs à étages distincts......Page 500
20.4.2 Extracteurs différentiels......Page 501
20.4.3 Extracteurs centrifuges......Page 504
20.4.4 Matériaux de construction des extracteurs......Page 505
21.1.1 Définitions......Page 507
21.1.2 Terminologie......Page 508
21.1.3 Classification......Page 509
21.2.1 Enzymes et micro-organismes......Page 510
21.2.2 Cofacteurs et inhibiteurs enzymatiques......Page 512
21.2.3 Préparation des biocatalyseurs......Page 513
21.2.4 Effet de l’environnement sur l’activité enzymatique......Page 515
21.3.1 Notion de procédé biotechnologique......Page 516
21.3.2 Unité de production......Page 518
21.3.3 Extraction - purification......Page 529
21.3.4 Modes d’opération......Page 536
21.3.5 Contrôles et mesures......Page 537
21.4.1 Généralités......Page 539
21.4.2 Exemples d’application......Page 540
22.1 Généralités......Page 551
22.2.1 Selon la nature des phases en présence......Page 553
22.2.2 Selon le mode de fonctionnement......Page 554
22.2.3 Selon le degré de mélange des substances en réaction......Page 555
22.3.1 Réacteurs monophasique......Page 557
22.3.2 Réacteurs à deux phases......Page 561
22.3.3 Réacteurs spéciaux......Page 562
22.3.4 Choix d’un réacteur......Page 567
22.4.1 Volume......Page 568
22.4.2 Échange thermique......Page 570
22.4.3 Temps de séjour......Page 572
22.5 Contrôle, régulation et sécurité......Page 573
23.1 Généralités......Page 575
23.2 Management du projet......Page 577
23.2.1 Phases du management......Page 578
23.2.2 Représentation schématique......Page 580
23.2.3 Schémas de l’installation......Page 581
23.2.4 Autres schémas et plans......Page 584
23.2.5 Ingénierie de procédé......Page 589
23.2.6 Procédure de dimensionnement......Page 590
23.3.1 Tuyauteries et robinetteries......Page 592
23.3.2 Machines et appareils......Page 595
23.3.3 Services généraux......Page 597
23.3.4 Choix du matériel pour les opérations unitaires......Page 598
23.4 Installations pilote et extrapolation des résultats......Page 599
23.4.1 Unité pilote......Page 600
23.4.2 Principe de l’extrapolation......Page 601
23.5.1 Modélisation......Page 602
23.5.2 Simulation......Page 603
23.6.1 Généralités......Page 604
23.6.2 Boucle de régulation......Page 605
23.6.3 Automation......Page 606
23.6.4 Représentation des instruments de mesure......Page 607
23.7.1 Coût du matériel principal......Page 609
23.7.2 Estimation du coût de l’installation......Page 610
Terminologie......Page 613
Symboles et notations......Page 615
Unités de mesure......Page 619
Bibliographie......Page 621
Index alphabétique......Page 627