CHIMIE INDUSTRIELLE - Gramme

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Chimie Industrielle Introduction Il ne faut pas oublié l'énergie extérieure apportée ou enlevée au système sous forme de travail ou de chaleur. En résumé, il faut comprendre que dans un procédé chimique industriel, c'est l'enthalpie, symbolisée habituellement par H, qui entre et qui sort du procédé dont il faut surtout tenir compte ainsi que des énergies apportées ou enlevées au systèmeprocédé. Toutes sont généralement des formes de l'enthalpie. Ceci revient à dire que le bilan énergétique est surtout dans le cas qui nous préoccupe, un bilan thermique ou enthalpique de l'installation. 3.4.1. Exemple de schéma du point de vue énergétique Ci-dessous, un schéma d'installation. Pour information, il s’agit d’un flow sheet sommaire de la production d'hydrogène et de dioxyde de carbone à partir de gaz à l'eau, où sont représentés notamment les échanges d'énergie (enthalpie, chaleur et travail) avec le système extérieur. Ainsi, dans le bilan énergétique à considérer pour une telle installation, il faut tenir compte : - 26 -
Chimie Industrielle Introduction - des enthalpies des matières qui entrent, qui sortent, qui sont générées ou absorbées, - des chaleurs échangées entre le procédé (le système) et l'extérieur (l'ambiance) par des intermédiaires privilégiés (les échangeurs), - des travaux qu'il est nécessaire de fournir au procédé par l'intermédiaire des compresseurs ou des pompes ou des travaux que l'on peut espérer récupérer à l'aide de turbine(s). Il est très important de noter que dans ces deux derniers cas, on n'échange pas toute la chaleur ou tout le travail. Il y a des pertes à l'ambiance à cause des frottements, par manque d'isolation, par échauffement des parois, etc. Ainsi les opérations d’échange sont-elles toujours affectées d'un certain rendement [16] . On souligne avec force que température et enthalpie sont intimement liées. Pour être plus complet, le flow sheet précédent devrait proposer certaines valeurs de températures ou d'enthalpies pour permettre de dresser les bilans d'énergie. C'est par la résolution de l'ensemble des bilans thermiques que l'on va déterminer les valeurs des températures de chacun des flux du schéma général. On peut conclure que le but des bilans thermiques est de déterminer les besoins en énergie du procédé ainsi que les niveaux de température qui vont influencer le choix des matériaux. 3.5. Bilans de quantité de mouvement Quoique ce bilan ait surtout une grande importance au niveau du procédé parce qu'il assure le mouvement des matières, on considère qu'il est relativement "simple" et "facile" à résoudre dans l'étude du procédé chimique. Il faut effectivement faire bouger les matières pour les faire passer dans les tuyaux ainsi que les appareils. Il faut donc leur appliquer une force, qui entraîne nécessairement un certain travail nécessaire à ce déplacement. Dans le cas des fluides, ce sont les forces de pression qui les font bouger. Les différences de pression sont les gradients de force, c'est-à-dire les moteurs qui assurent le transfert des fluides de l'entrée à la sortie du procédé et/ou de l'appareil. Ces forces de pression maintiennent le système des tuyaux ou des appareils à des pressions considérées comme constantes mais ces forces de pression servent aussi à vaincre les pertes de charges à travers ces mêmes tuyauteries et ces mêmes appareils. Le maintien de la pression et les pertes de charge sont donc assurées par [16] Une définition assez générale pour le rendement pourrait être la suivante : le rendement est égal au rapport de ce qui est vraiment disponible à ce qui a été réellement fourni. - 27 -
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