Chapitre 5. Génie des procédés : opérations unitaires (Marie Debacq)

Le concept d'opération unitaire a permis de rassembler par grandes catégories les innombrables équipements utilisés par les industries de procédés. Ces opérations unitaires sont nombreuses et il ne s'agit pas d'en donner ici une présentation exhaustive. Ce chapitre en balaie donc quelques-unes, choisies parce que particulièrement emblématiques ou bien représentatives de tel ou tel type d'opération. Ainsi sont successivement présentés : la distillation, la plus importante opération de séparation et aussi certainement la plus mature scientifiquement ; quelques opérations de séparation mécanique fluide/solide, très répandues industriellement mais encore aujourd'hui relativement empiriques ; l'agitation, comme symbole de l'importance de l'hydrodynamique (c'est-à-dire l'étude des mouvements des fluides) en génie des procédés ; les échangeurs thermiques, principaux représentants des opérations de transferts (thermiques non couplés) ; et enfin les réacteurs, qui sont au cœur des procédés et responsables de la transformation de la matière à l'échelle des molécules elles-mêmes.

5.1. Distillation

« La distillation en 17 min » – Génie des procédés, Cnam
« Distillation Basics: How a Distillation Column Works » – AIChE Academy
« Temperature-Mole Fraction Diagram » – AIChE Academy
« McCabe-Thiele Graph Demonstration » – AIChE Academy
Animation 3D détaillant le fonctionnement d'une colonne à distiller – Magenta Werbeagentur Mannheim
« Random Packing Demonstration » (garnissage en vrac) – AIChE Academy
« Structured Packing Demonstration » (garnissage structuré) – AIChE Academy
« Sieve Trays Demonstration » (plateaux perforés) – AIChE Academy
« Valve Trays Demonstration » (plateaux à clapets) – AIChE Academy
« Bubble Cap Trays Demonstration » (plateaux à cloches) – AIChE Academy

5.2. Séparations mécaniques fluide/solide

« Les interactions fluide/solide : quelques lois utiles pour le génie des procédés »
« Three-phase centrifugal separator » – Andritz Separation
« Cyclone Separators Demonstration » – AIChE Academy
« High Efficiency Cyclones » – Hurricane System
« Animation pour expliquer le fonctionnement des filtres-presse » – Génie des procédés, Cnam
« Horizontal Belt Filters » (filtre à bande) – FLSmidth

5.3. Agitation

« L'agitation en 15 min » – Génie des procédés Cnam
« Baffles Demonstration 0 Baffle » – Jerwin van Dongen
« Baffles Demonstration 4 Baffles » – Jerwin van Dongen

5.4. Échangeurs thermiques

« Les échangeurs thermiques en 15 min » – Génie des procédés, Cnam
« Fonctionnement d'un échangeur à plaques » – Génie des procédés, Cnam

5.5. Réacteurs

« Static Mixer » – Samhwamix
« Les bilans en chimie » – Thierry Meyer, EPFL
« 5 min pour comprendre : le réacteur piston » – Génie des procédés, Cnam
« La DTS en 13 min » – Génie des procédés, Cnam

Encadré 5.3. Des pilotes pour étudier les opérations unitaires du génie des procédés (Marie Debacq)

Avec l'aimable autorisation de la société Pignat.

Cristallisation continue
Distillation continue régulée automatisée
Échangeurs thermiques multitubulaires
Évaporateur simple effet