Annexe11_ECTS et syllabus_GC

ANNEXE GENIE CHIMIQUE 2
Spécialité Génie chimique
Contenu de la formation en 1A2S
Titre
Resp. UE
Crédits
Heures
Coeff
Resp. Mat.
1
X. Joulia
1
D. Rouzineau
1
M. Meyer
1
N. Le Bolay
Réacteurs Idéaux II (GC-GI)
1
A.-M. Billet
Projet 1A
3
A.-M. Billet
37h20
Thermodynamique II (GC-GPI)
3
X. Joulia
9h20
Propriétés des fluides
1
M.-C. Betbeder
42h00
TP Chimie Physique
3
M.-C. Betbeder
20h20
Sciences du vivant (GC-GPI)
1
P. Strehaiano
28h00
Chimie Organique
2
F. Silvestre
18h40
Théorie de la liaison
1
C. Mijoule
37h20
Chimie Analytique
3
Y. Lucchese
42h00
TP Chimie Analytique
3
Y. Lucchese
7h00
Projet (Communication)
5h20
Expression écrite assistée
11h50
Projet Professionnel : fiches
métiers
37h20
Anglais 1A 2S
3
Y.R. Terrier
21h00
Education Physique 1A 2S
1
T. Ambal
9h20
9h20
UE1 - Génie des Procédés 1
N. Le Bolay
8
9h20
9h20
10h40
30h
UE2 Thermodynamique/Chimie
Physique
UE3 – Chimie/biochimie
UE4 - Projet Professionnel
M.-L. Delia
Y. Lucchese
P. Cognet
7
10
5
30
399h40
Matières
Simulateurs de Procédés (GC-GPIGI)
Opération unitaire : Absorption
(GC-GPI-GI)
Opération unitaire : Distillation
(GC-GPI-GI)
Opération unitaire : Extraction L-L
(GC-GPI)
P. Antony
1
P. Floquet
X. Meyer
30
Contenu de la formation en 2A1S
Titre
UE1 - Outils numériques en
Procédés 1
UE2 - Transferts - Séparations
UE3 - Chimie
UE4 - Métier Ingénieur
Resp. UE
P. Floquet
F. Bourgeois
M. Urrutigoïty
N. Gabas
Crédits
Heures
Matières
Coeff
Resp. Mat.
28h00
Contrôle I (GC-GPI)
2
L. Prat
18h40
Calcul numérique (GC-GPI-GI)
1
P. Floquet
28h00
Procédés discontinus (GC-GPI)
2
C. AzzaroPantel
9h20
Phénomènes de transfert : CFD
1
A.-M. Billet
28h00
Phénomènes de transfert II
2
C. Gourdon
42h00
TP phénomènes de transfert
3
N. Le Bolay
9h20
Procédés de séparation I
1
M. Meyer
9h20
Approche Transfert (GC-GPI)
1
C. Gourdon
9h20
Opération unitaire : distillation
azéotropique (GC-GPI)
1
M. Meyer
18h40
Thermodynamique III
2
X. Joulia
28h00
Chimie Inorganique
2
Y. Lucchese
42h00
TP Chimie Inorganique
3
M. Frèche
33h20
Chimie Organique
3
E. Borredon
18h40
Polymères I
2
R. Poli
9h20
Exposés de stages 1A
1
H. Delmas
18h40
HSE
1
N. Gabas
18h40
Anglais 2A 1S
1
S. Bulmer
Education Physique 2A 1S
1
T. Ambal
6
10
10
4
21h
30
390h20
30
Contenu de la formation en 2A2S
Titre
UE1 - Génie des Procédés 2
UE2 - Chimie
UE3 - Génération et
traitement du solide
UE4 - Outils numériques en
Procédés 2
UE5 - Métier de l'Ingénieur
UE6 – Outils pour le Génie
des Procédés Durables
Resp. UE
H. Delmas
F. Silvestre
M. Hemati
C. AzzaroPantel
N. Le Bolay
P. Cognet
Crédits
8
5
4
3
5
5
30
Heures
Matières
Coeff
Resp. Mat.
9h20
Contacteurs : systèmes G-L (GC-GPI)
0,75
D. Rouzineau
9h20
Contacteurs : systèmes L-L (GC-GPI)
0,75
F. Bourgeois
2,5
A.M. Billet
28h00 Réacteurs non idéaux
2
H. Delmas
18h40 Génie thermique
2
N. Le Bolay
18h40 Chimie organique
1,5
F. Silvestre
2
P. Cognet
18h40 Chimie Inorganique
1.5
Y. Lucchese
9h20
0,5
B. Ratsimba
18h40 Génie de la Polymérisation
1,5
A. Lamure
9h20
Séchage du solide (GC-GPI)
0,5
M. Hemati
9h20
Contacteurs : systèmes F-S (GC-GPI)
0,5
M. Hemati
9h20
Corrosion
1
C. Blanc
18h40 Modélisation/Optimisation
1
X. Meyer
18h40 Contrôle II + TP contrôle AIGEP
1
L. Prat
9h20
1
42h00 TP pilotes AIGEP (sauf contrôle)
42h00 TP de Synthèse Organique
Génie de la cristallisation (GC-GPI)
Calcul des investissements (GC-GPI)
C. AzzaroPantel
J. Fabry/L.
Brady
18h40 Anglais 2A 2S
1
18h40 Education Physique
1
E. Neau
31h30 Projet 2A
3
N. Le Bolay
9h20
1
P. Serp
28h00 Intensification des procédés
2
L. Prat
18h40 Chimie industrielle, ACV, bilan C
2
C. Coufort
414h10
30
Concepts de la chimie verte (GC-CH)
Détail du contenu de la formation en 1A2S
Titre
UE1 - Génie des Procédés 1
Matières
Simulateurs de Procédés
Opération unitaire : Absorption
Opération unitaire : Distillation
Syllabus
Objectifs : Initiation à l'utilisation d’un simulateur pour résoudre les bilans matière
et énergie de procédés continus en régime permanent.
Les simulateurs de procédés
Objectifs - Simulateurs orientés module et orientés équation - Bases de données
et serveurs de propriétés physico-chimiques - Modules - Solveurs - Interfaces Historique
Approche modulaire séquentielle
Présentation du problème
Modèle du procédé
Définition des courants - Equations des modèles des unités - Equations de
connexions - Equations de spécifications
Approche modulaire séquentielle classique
Ensemble des données standard - Approche modulaire - Résolution séquentielle
- Problème de simulation pure
Discussion
Modèles d’opérations unitaires élémentaires
Mélangeurs - Diviseurs - Séparateurs simples - Pompes - Compresseurs et
turbines - Echangeurs de chaleur - Réacteurs idéaux
Application : Etablir le bilan matière et énergie complet d'une unité de
production de cyclohexane à l'aide du simulateur ProSim Plus.
Aspects physiques des phénomènes : Définition, Application
Equilibres, solutions et solubilité, choix de solvant.
Analyse par bilans macroscopiques : variance, bilans, courbe opératoire et
diagramme de fonctionnement
Absorption à contre courant d'un constituant : approche par étages théoriques
Fonctionnement isotherme et isobare, solvant quasi non volatil et inerte gazeux
Fonctionnement non isotherme et isobare, solvant quasi non volatil et inerte
gazeux
Absorption simultanée de plusieurs constituants : méthodes Short Cut.
Etendue du problème et hypothèses
Résolution algébrique
Traitement graphique
Différents procédés de séparation
Notion d’équilibre liquide-vapeur (mélange binaire)
Principe de la distillation
Distillation simple
Opération unitaire : Extraction L-L
Réacteurs Idéaux II
Projet 1A
Thermodynamique II (GC-GPI)
Propriétés des fluides
UE2 - Thermodynamique/Chimie
Physique
TP Chimie Physique
UE3 – Chimie/biochimie
Sciences du vivant
Rectification
Rectification en continu de mélanges binaires
Présentation des outils
Méthode de Mac Cabe et Thiele
Méthode de Ponchon et Savarit
Rectification en continu de mélanges multiconstituants - Méthode Shortcut
Choix du solvant, caractéristiques et propriétés des solvants
Equilibres entre phases liquides
Etude de contacteurs simples, à contacts multiples et contre-courants sans et avec
reflux.
Dimensionnement d'un réacteur idéal (RAC ou tubulaire) par résolution couplée
de bilans de matière et du bilan thermique; application dans le cas difficile d'une
réaction en phase gazeuse. Appareils considérés: Réacteurs à recyclage; Réacteur
agité continu, adiabatique; Réacteur piston, adiabatique ou avec échange
thermique en paroi.
Projet de dimensionnement d'un réacteur et de colonnes de séparation sur un
exemple de production industrielle.
Fournir les bases théoriques et présenter les modèles pour le calcul des propriétés
thermodynamiques des fluides et des équilibres entre phases.
Propriétés macroscopiques de gaz et des liquides (ordre de grandeurs, calcul
prédictif, méthodes de mesure, interprétation microscopique).
5 TP parmi : Etude cinétique d’une réaction d’oxydo-réduction catalytique par
spectrophotométrie ; Etude cinétique de l’hydrolyse d’un halogénure d’alkyle par
conductimétrie ; Etude cinétique de réactions consécutives par chromatographie
gazeuse ; Tracé de courbes d’ébullition et de rosée isobares ; Adsorption liquidesolide ; Phénomènes interfaciaux ; Détermination d’un coefficient de diffusion en
phase liquide par une technique électrochimique ; Détermination de coefficients
isentropique et de compressibilité de gaz ; Grandeurs d’excès (volume et
enthalpie) ; Calorimétrie ( enthalpies de dissolution et de réaction).
Cours :
1. Introduction et rappels sur le fonctionnement des micro-organismes et les
applications industrielles. Les méthodes de la microbiologie.
2. La croissance microbienne : analyse.
3. La croissance microbienne : analyse cinétique. Relations croissance et
production.
4. La croissance microbienne : Les méthodes de mesure de la biomasse.
La cellule microbienne : structure et fonction.(schéma).
TD 1 : Analyse cinétique dune fermentation (exercice).
5. Présentation générale du métabolisme (nutrition ; substrats et produits). Les
grandes voies métaboliques. (Le métabolisme microbien).
Chimie Organique
Théorie de la liaison
Chimie Analytique
TP Chimie Analytique
UE4 - Projet Professionnel
Auzeville).
Le monde microbien. Le travail aseptique.
Les techniques de base de la microbiologie : isolement, numération,
entretien des souches.
Observation et identification des micro-organismes.
Compléments de nomenclature, liaisons de basse énergie, hybridation du C, O et
N, stéréochimie en série aliphatique ainsi que des composés cycliques et
hétérocycliques, acidité et basicité en chimie organique; formation, stabilité et
réactivité des intermédiaires réactionnels
L’atome à plusieurs électrons
Approximation des orbitales moléculaires
Les grandes méthodes de la Chimie Quantique
Applications (chimisorption sur les métaux de transition , liaison covalente,
ionique et métallique …)
Introduction à la réactivité
Méthodes séparatives (CPG et HPLC) et spectrométriques (spectroscopies IR et
UV-Visible, spectrométrie de masse, spectrométrie RMN)
Mise en œuvre des techniques séparatives et spectrométriques : étude des
paramètres influents, étalonnages, approches qualitative et quantitative
voir annexe 7 (syllabus matières communes aux cinq spécialités)
Détail du contenu de la formation en 2A1S
Titre
Matières
Contrôle I
Calcul numérique
UE1 - Outils numériques en Procédés
1
Procédés discontinus
Phénomènes de transfert : CFD
UE2 - Transferts - Séparations
Phénomènes de transfert II
TP phénomènes de transfert
Procédés de séparation I
Syllabus
Transformée de Laplace, Analyse (transitoire et harmonique) des systèmes
linéaires, Précision, Stabilité, Régulateurs PID.
Etre capable de formuler et de résoudre numériquement des problèmes,
typiquement liés au génie de la réaction et aux transferts, comportant des systèmes
d’équations différentielles (ordinaires ou partielles).
Présentation des caractéristiques des procédés disontinus
(multiproduits/multiobjetcifs, campagnes, lots, recettes, ….)
Techniques d'ordonnancement d'ateliers discontinus
Méthodes de conception d'ateliers discontinus (dimensionnement d'unités)
Initiation à un code de calcul de Mécanique des Fluides Numériques (FLUENT) et
caractérisation des phénomènes de transfert en écoulement monophasique
classique.
1. Introduction : Définition de l’échelle locale. Hypothèse du milieu continu.
Approches euler-lagrange. Dérivation particulaire.
2. Equation de continuité. Rappels sur le transport diffusif. Analogie Newton-FickFourier. Généralisation 3D. Ecriture tensorielle
3. Bilan de quantité de mouvement. Cas Newtonien (Navier-Stokes). Cas non
newtonien
4. Bilans énergie (mécanique, totale, interne)
5. Equations de transport de la matière
6. Similitude. Introduction à l'analyse dimensionnelle
7. Introduction à la turbulence : décomposition de Reynolds. Introduction aux lois
de fermeture : Boussinesq, Prandtl-Taylor. Analogie transfert de matière et de
chaleur
Viscosité d'un fluide
Ecoulement d'air
Pompes centrifuges
Pertes de charge sur les longueurs droites et dans les accidents
Echangeur de chaleur coaxial
Echangeur de chaleur à courants croisés
Changement de phase
Transfert de matière sur colonne à disques mouillés
Coefficient de diffusion en phase gazeuse
Transfert de matière dans un réacteur électrochimique
Régulation de température
Introduction
Historique
Conception shortcut
Approche Transfert
Opération unitaire : distillation
azéotropique
Thermodynamique III
Chimie Inorganique
TP Chimie Inorganique
UE3 - Chimie
Chimie Organique
Polymères I
Simulation:modèle mathématique,modèle thermodynamique,dégré de liberté
Exemples
1. Introduction : revue des différentes opérations unitaires. Intérêts et limites de
l’approche étage théorique. Notions de modèles d’écoulement : piston, parfaitement
mélangé, piston-dispersion
2. Bilan sur un bac parfaitement agité. Notions d’efficacité de Hausen et de
Murphree. Bilan différentiel continu avec écoulement piston. Définition de HUT
(Hauteur d’Unité de Transfert) et NUT (Nombre d’Unités de Transfert).
3. Méthodes analytiques de calcul de NUT
4. Calcul de HUT. Rappel sur les coefficients d’échange globaux et locaux. :
corrélations. Règle d’additivité des résistances
Introduction
Rappels thermodynamiques: Les azéotropes. Les hétéroazéotropes
Les domaines de la distillation: Les courbes de résidu
Les courbes de distillation. Construction des domaines de distillation
Distillation azéotropique continue: Par changement de pression. Par ajout d’un tiers
corps
Distillation hétéroazéotropique continue: Etude d’une distillation binaire. Etude de
cas sur un ternaire
Fournir les bases théoriques et présenter les modèles pour le calcul des équilibres
entre phases et des équilibres chimiques. Etre capable de choisir le modèle
thermodynamique à utiliser en fonction de l’application.
Chimie de coordination, catalyse homogène par les complexes des métaux de
transition
Synthèses de matériaux par différentes voies (ferrites, bronze, phosphates,
pérovskites, zéolites…). Synthèses d’organométalliques (molécules modèles,
catalyseurs, ferrocène…).Caractérisation des composés obtenus.
Solvants organiques - Ylures - Organomagnésiens - Mécanismes réactionnels:
additions, substitutions, éliminations, transpositions.
Généralités, structure configurationnelle et conformationnelle, méthodes de
synthèse (par étapes, en chaîne), copolymères, thermodynamique des solutions,
analyse de la polymolécularité, comportement à l'état solide des polymères
Exposés de stages 1A
exposé oral avec support visuel
HSE
Initiation à la maîtrise des risques industriels. I : Généralités sur le contexte
règlementaire français et européen des risques industriels et professionnels. II :
Document Unique III : Méthodes d'analyse des risques. IV : Démarche de la
maîtrise des risques
UE4 - Métier Ingénieur
Anglais et EPS : voir annexe 7 (syllabus matières communes aux cinq spécialités)
Détail du contenu de la formation en 2A2S
Titre
Matières
Contacteurs : systèmes G-L
Contacteurs : systèmes L-L
TP pilotes AIGEP (sauf contrôle)
UE1 - Génie des Procédés 2
Réacteurs non idéaux
Génie thermique
Chimie organique
UE2 - Chimie
TP de Synthèse Organique
Chimie Inorganique
UE3 - Génération et traitement du
solide
Génie de la cristallisation
Syllabus
Technologie des contacteurs gaz – liquide : cas des colonnes à plateaux et à
garnissage.
Dimensionnement des technologies pour les mettre en œuvre dans des colonnes de
séparation gaz liquide à contre courant : distillation, absorption, etc…
1. Description de contacteurs industriels (contacteurs à étages individualisés,
contacteurs différentiels.)
2. Critères de sélection des appareils.
Travail sur des installations pilotes d'opérations unitaires. Compétences: conduite
d'expérience sur pilotes; exploitation des données; gestion du travail en groupe.
Mots-clés: distillation - extraction LL - absorption GL - Réacteur - Evaporateur.
Ecoulements dans les réacteurs et conséquences sur la performance en réaction.
Couplage réaction transferts: réaction catalytique, réactions polyphasiques.
Etude de la convection (Convection naturelle, Convection forcée dans les
canalisations, Convection forcée autour d'obstacles solides. Théorie des
échangeurs de chaleur (Notion de co-courant, contre-courant et multipasses,
Définition et expression du coefficient global d'échange, Méthode de DTML,
Méthode de l'efficacité, Méthode pratique de dimensionnement : cette partie est
essentiellement traitée sur l'exemple des échangeurs multitubulaires)
Autres technologies de transfert de chaleur (Echangeurs à plaques et spirale,
Transfert dans les cuves agitées).
Transfert avec changement de phase (Condensation d'une vapeur pure,
Condensation d'un mélange de vapeurs).
Réactions d'oxydation et de réduction en chimie organique. Chimie des
hétérocycles. Synthèse totale Introduction, REACH, green chemistry/green
process, IPPC, nouveaux milieux en synthèse organique : CO2 et liquides
ioniques, catalyse appliquée à la synthèse organique, milli/micro réacteurs,
initiation aux techniques d'activation, chimie sans solvant
Illustration par l’expérience de différentes réactions de la chimie organique, mise
en ouevre des techniques de séparation et de purification adaptées, caractérisation
des produits, calcul des rendements et sélectivités
Défauts et non-stoechiométrie dans les solides; Conductivité ionique dans les
solides; Les méthodes d'élaboration des solides
Mécanismes de la cristallisation (étapes et facteurs influençant ces étapes).
Méthodes de mesure des vitesses de cristallisation (méthode de Nyvlt, bilan de
population, etc.). Dimensionnement des cristallisoirs (cristallisoir discontinu, cuve
agitée continue et cristallisoir classifiant). Technologie des cristallisoirs
(comparaison des méthodes de cristallisation, des appareils et de leur mode de
fonctionnement).
Génie de la Polymérisation
Séchage du solide
Contacteurs : systèmes F-S
Corrosion
Modélisation/Optimisation
UE4 - Outils numériques en
Procédés 2
Contrôle II + TP contrôle AIGEP
Calcul des investissements
Réacteurs de polymérisation. Procédés de mise en forme des polymères
Généralités sur le séchage de solides : But du séchage, Technologie du séchage
(Séchage mécanique, Séchage par convection : séchoirs à plateaux, séchoir tunnel,
séchoir à tambour rotatif, séchoirs à lit fixe, à lit fluidisé et pneumatique, séchoir
par pulvérisation, Séchage par conduction, Séchage par lyophilisation)
Définition des grandeurs physico-chimiques et diagramme de l’air humide,
Bilans sur les séchoirs,
Equilibres thermodynamiques (concept d’eau libre et liée, capillarité, loi de
Kelvin, isothermes de sorption-désorption)
Cinétique du séchage (courbes de séchage, les périodes de séchage, interprétation)
Calcul des séchoirs.
Généralités : classification des contacteurs fluide-solide, applications, avantages et
inconvénients,
Caractérisation des solides divisés (échelle du grain, lits de particules) : porosités,
masses volumiques, compressibilité d’une poudre, surfaces spécifiques, diamètres
équivalents et facteur de forme, répartition granulométrique et diamètre moyen,
cohésivité et coulabilité d’une poudre
Ecoulement à travers des lits fixes : rayon et diamètre hydraulique, loi de Darcy,
Relation de Kozeny-Carman, Relation de Ergun.
Contacteurs à lit fluidisé : présentation générale, différents régimes
hydrodynamiques, classification des poudres, vitesses limites de fluidisation,
expansion des lits fluidisés, phénomènes de bullage, technologie (calcul du
distributeur, calcul du cyclone, calcul de la TDH), transferts thermiques, exemples
d’applications
Généralités : manifestations et coût de la corrosion - Thermodynamique et
cinétique des réactions de corrosion - Mécanismes de corrosion - Protection contre
la corrosion - Méthodes d'études de la corrosion - Etudes de cas adaptées
Partie I Modélisation en génie des procédés : Modèle, modélisation et simulation Représentation de la matière - Equations et formulation d'un modèle - simulation
et identification de modèle
Partie II Optimisation : pourquoi, comment, notions de base - Optimisation sans
contraintes : recherche monodirectionnelle et multidirectionnelle - Optimisation
sous contraintes : optimisation linéaire et non linéaire
Contrôle en cascade. Contrôle anticipé. Contrôle en "ratio".
Contrôle basé sur un modèle : commande par modèle interne - application au
réglage des régulateurs.
Analyse des degrés de liberté : application à la définition des boucles de
régulation.
Contrôle des appareils : colonnes à distiller, échangeurs, réacteurs...
Mise en place des boucles de régulation sur une unité complète (flowsheet).
Mise en pratique à l'aide d'outils numériques (Simulink, Matlab, Logiciel de
simulation dynamique d'évaporateur double-effet) et sur installations pilotes.
Structure et caractéristiques d’un investissement
Méthodes de calcul des investissements
Coût Opératoire et Prix de Revient
Anglais et EPS : voir annexe 7 (syllabus matières communes aux cinq spécialités)
UE5 - Métier de l'Ingénieur
Projet 2A
Concepts de la chimie verte (GC-CH)
UE6 – Outils pour le Génie des
Procédés Durables
Intensification des procédés
Chimie industrielle, ACV, bilan C
Bilans matière et thermique
Etude de la thermodynamique
Dimensionnement d'un réacteur, d'un séparateur et d'un échangeur thermique
Evaluation économique d'un appareil
Contrôle de deux appareils,
Etude de la sécurité du procédé
Introduction : Chimie verte et développement durale. Contexte général (économie,
démographie, géopolitique). Les douze principes de la chimie verte et du génie
chimique vert. Analyse du cycle de vie. Législation. Pour le chimiste (économie
d’atome, ressources renouvelables, énergie). Chimie en milieu non conventionnel
et biphasique. Le problème des solvants et des COV. Comment y remédier? Les
liquides ioniques. Définition, synthèse, propriétés et utilisation. Les fluides
supercritiques. Définition, propriétés et utilisation. La chimie et la catalyse
combinatoire. Définition, concept, intérêt en chimie verte et exemple d’utilisation.
REACH
1. Outils en Catalyse et génie de la réaction catalytique
Les Catalyseurs : types, applications
Catalyse homogène
Catalyse homogène en milieu diphasique
Catalyse homogène supportée
Catalyse par transfert de phase
Catalyse hétérogène : nature, support, applications
Biocatalyse
2. Miniaturisation : milli et microréacteurs
GRC et miniaturisation
Milliréacteurs : technologies et applications
Milli/microréacteurs et synthèse
Micoréacteurs : des outils pour l’aquisition de données
3. Couplage réaction/séparation
Les grands principes, modélisation,
CouplagesRéaction/distillation
Réaction/absorptionRéaction/extraction
Réacteur membranaire
1. Chimie industrielle et développement durable
Introduction
Procédés Friedel-Crafts et procédés
Procédé Wacker
Procédé d’hydroformylation
Procédé Fischer-Tropsch
TD Procédé continu Ethylbenzène
TD Procédés de carboxylation
TD Comparaison des voies de production du phénol
2. Outils d’analyse globale
Introduction : les débuts : de l’écobilan à l’ACV,
principe général de l’ACV, à quoi sert une ACV ?
Définition des objectifs du système - Inventaire des émissions et extractions Analyse de l’impact environnemental - Interprétation