v2.6.4 (3846)

Tronc Commun - MOD-IFIE1-S2-OUAP1-Transfo : Opérations unitaires de transformation

Descriptif

Cet élément constitutif est réparti en 2 composantes :
Composante 1 : Cinétique (Elsa Weiss-Hortala)
Après un bref retour sur les bases de la cinétique chimique homogène (ordres de réactions, réactions simples, réactions complexes), la catalyse homogène et la catalyse hétérogène seront abordées. La catalyse homogène se limitera aux catalyses acido-basiques et enzymatiques. La catalyse hétérogène sera vue en lien avec des réacteurs à lit fixe et donnera des bases de l'électrocatalyse. La cinétique homogène doit absolument être maîtrisée pour aborder les cours de réacteurs.
Composante 2 : Réacteurs idéaux (Alain Chamayou)
Les cours de calculs de réacteurs idéaux se concentrera sur l'utilisation des bilans matière partiels pour l'étude de réacteurs discontinus ou continus (réacteurs à cuves parfaitement agitées ou tubulaires à écoulement piston). Les régimes seront aussi abordés, permanents et transitoires. Les calculs sur ces réacteurs permettent, en fonction des données disponibles, d'accéder au dimensionnement en volume du réacteur, évaluer le taux de conversion d'un réactif, etc... Enfin, les outils permettant de comparer les performances de chaînes de réacteurs seront exposés et mis en pratique lors des TD.
Composante 1 : 3 séances de CM + 7 séances de TD + 2 séances de TAP
Composante 2 : 4 séances de CM + 6 séances de TD

Objectifs pédagogiques

L'objectif de cet élément constitutif est d'aborder les opérations unitaires de transformation et en particulier de réaction chimique ainsi et le formalisme mathématique de la cinétique chimique.
Les objectifs du module de cinétique sont :

  • Déterminer la loi cinétique d'une réaction simple à partir de données expérimentales et l'intégrer dans un calcul de réacteurs.
  • Manipuler la loi d'Arrhenius.
  • Exprimer une loi cinétique complexe en particulier en manipulant l'AEQS.
  • Ecrire les lois de vitesses des étapes élémentaires en cinétique homogène et en catalyse hétérogène.


Les objectifs du module de calculs des réacteurs idéaux sont :

  • Savoir écrire un bilan matière partiel sur un réacteur.
  • Être capable d'écrire le bilan matière pour un réacteur fonctionnant en mode discontinu.
  • Savoir manipuler les bilans matières pour différents types de réacteurs continus (parfaitement agité ou à écoulement piston).
  • Savoir manipuler les configurations de réacteurs et être capable d'identifier les outils adéquats de comparaison.
  • Aborder le bilan thermique en régime transitoire.

34.5 heures en présentiel
réparties en:
  • Cours Magistraux : 10.5
  • Travaux Dirigés : 19.5
  • Travail en Autonomie programmé à l'EDT : 3
  • Evaluation des connaissances et capacités : DS, QCM, présentation orale : 1.5

Soit 45 heures de travail global estimé pour l’étudiant.

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

  • Intégration d'équations différentielles
  • Sens physique (ce qui est souvent manquant)

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)

    Le coefficient de l'enseignement est : 2.1

    Programme détaillé

    Les deux modules (notés C et R) sont menés simultanément. Toutes les séances durent 1,5h.
    La partie réaction se conclut par un TD de synthèse (identifié dans l'EC2) qui récapitule et associe les opérations unitaires de réaction et de séparation.
    C1 C : Introduction générale de l'UE puis cours de cinétique homogène, détermination des lois cinétique, focus sur les lois ordres.
    TD1 C : Cinétique homogène, données en concentrations et pressions.
    TAP1 C : Cinétique homogène, compléments d'entrainement.
    C1 R : Présentation générale/Vocabulaire et rappel de notions de bases (conversion, vitesse, bilans)/Réacteur Batch
    TD2 C : Cinétique homogène avec réactions complexes.
    C2 R : Réacteur Agité continu / Cascade de réacteurs agités/Réacteur Tubulaire à écoulement Piston
    TD1 R : Réacteur agité à marche discontinue
    C2 C : Catalyse homogène (acido-basique et enzymatique), introduction de l'AEQS.
    TD3 C : Catalyse homogène acido-basique
    C3 R : Exemples d'applications des concepts (Exercice Stérilisation du Lait/broyage)/ Retour sur les notions de temps de séjour, temps spatial et comparaison RAC-TUB/Notion de Sélectivité locale, Sélectivité globale pour les différents types de réacteurs
    TD4 C : Catalyse enzymatique, utilisation de l'AEQS.
    TD2 R : Réacteur à marche continue emploi de l'excès d'un réactif
    TAP2 C : Catalyse enzymatique, entrainement sur l'AEQS.
    C4 R : Influence de la Température (POT/RAC adiabatique/TUB adiabatique/RTPC/ Stabilité thermique d'un RAC)
    TD3 R : Réacteur agité - réacteur tubulaire
    C3 C : Catalyse hétérogène, compétition entre les réactions de surface et le phénomène de diffusion.
    TD5 C : transition catalyse homogène/ catalyse hétérogène, impact de la diffusion
    TD4 R : Réacteur tubulaire : influence du nombre total de moles
    TD6 C : catalyse hétérogène, établissement de lois cinétiques, AEQS.
    TD7 C : catalyse hétérogène et électrocatalyse
    TD5 R : Sélectivité et volume des réacteurs.
    TD6 R : Réaction auto-catalytique

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