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M1: Génie des réacteurs et opérations unitaires
Objectifs
Acquérir les concepts de base du transfert de matière. Identifier les mécanismes de transfert dans les réacteurs et aborder le dimensionnement des réacteurs hétérogènes.
Etude des principales opérations unitaires
Programme
Génie des réacteurs
La diffusion moléculaire : loi de Fick, équation généralisée et résolution. Coefficients de transfert de matière : détermination expérimentale, corrélations et modèles de transfert. Transfert liquide-solide et gaz-liquide : lit fixe, lit fluidisé, colonne à garnissage, colonne à bulles. Modélisation des réacteurs gaz-liquide. Transfert de matière gaz-liquide en présence de réactions chimiques. Intérêt des catalyseurs. Cinétique chimique hétérogène. Limitation par le transport externe, par le transport interne. Calcul des facteurs d'efficacité. Dimensionnement d'un réacteur catalytique à lit fixe.
Opérations unitaires
Distillation : courbes d'équilibres, dimensionnement des colonnes à distiller (méthodes de Mac Cabe-Thiele et de Ponchon-Savarit). Absorption : la loi de Henry, les méthodes de dimensionnement de Mac Cabe-Thiele et de Kremser-Brown. Adsorption : équilibre Fluide-solide adsorbant, isothermes d'adsorption, courbe de rupture. Dimensionnement d'adsorbeurs batch et de type colonne. Les applications spécifiques des échangeurs d'ions au traitement des eaux. L'extraction liquide-liquide. Les techniques membranaires de séparation.
Réacteurs enrymatique et bioprécéds
M2: Méthodes numériques, optimisation et statistique appliquée
Objectifs
Donner les bases nécessaires à une utilisation efficace des techniques numériques de résolution des équations différentielles.
Familiariser les étudiants à l'outil numérique (codes de calcul de mécanique des fluides) pour simuler les phénomènes de transfert couplés.
Utilisation des techniques d'optimisation en génie des procédés.
Utilisation des techniques probabilistes et des outils statistiques en génie des procédés
Méthodes numériques
Calcul scientifique
Apprentissage d'un environnement intégré de calcul scientifique (par exemple, MATLAB)
Utilisation de bibliothèques scientifiques
Equations différentielles en génie des procédés
Traitement numérique des équations différentielles ordinaires
Problèmes à condition initiale - Méthodes à pas séparés - Méthodes à pas liés - Systèmes d'équations différentielles ordinaires.
Traitement numérique des équations différentielles partielles
Méthodes aux différences finies - Equations paraboliques - Equations hyperboliques - Equations elliptiques.
CFD
Initiation au code de calcul (par ex. : FLUENT ), apprentissage du maillage 2D sur une géométrie simple, type écoulement entre plaques ou en conduite.
Initiation à un maillage plus complexe, géométrie 3D, type cuve cylindrique.
Transfert thermique : prédiction des champs de vitesse et de température pour des conditions diverses à la paroi et divers régimes d'écoulement.
Expérience numérique d'écoulement autour d'une sphère solide immobile pour différents régimes d'écoulement.
Expérience numérique d'écoulement autour d'un cylindre solide immobile pour différents régimes d'écoulement.
Optimisation
Programmation mathématique
Définitions et hypothèses générales. Méthodes de recherche directe. Méthode d'interpolation quadratique (Quasi-Newton).
Aspects théoriques de l'optimisation sans contrainte
Formulation du problème. Théorème fondamental. Cas particulier d'une forme quadratique.
Méthodes numériques pour les problèmes sans contrainte
Principe fondamental des méthodes de descente. Direction de descente. Longueur du pas de descente. Test(s) d'arrêt.
Méthodes du premier ordre. Méthode de Newton du second ordre. Méthodes quasi-Newtoniennes. Vitesse de convergence des différentes méthodes
Cas particulier : méthode des moindres carrés.
Aspects théoriques de l'optimisation sous contraintes
Formulation du problème. Conditions nécessaires d'optimalité. Conditions suffisantes d'optimalité
Multiplicateurs de Lagrange et analyse post-optimale
Méthodes numériques en optimisation sous contraintes
Probabilité et statistique (30)
Probabilité
Analyse combinatoire
Notion de probabilité
Variables et vecteurs aléatoires
Loi de probabilité usuelles
Eléments complémentaires en calcul de probabilités
Loi des grands nombres - Théorème central limite - Lois limites
Statistique
Estimateurs
Intervalles de confiance
Tests d'hypothèses - Généralités
Tests paramétriques
Tests non paramétriques - Etude de populations
Tests non paramétriques - Indépendance - Corrélation - Régression linéaire
M3: Analyse et génie biochimique et biologique
Objectifs
Donner les bases en génie microbiologique : mise en oeuvre des micro-organismes dans divers types de réacteurs pour la production de biomasse, de métabolites ou pour réaliser des bio transformations.
Traiter les produits alimentaires (matières premières, produits intermédiaires et produits finis), en ce qui concerne leur composition, leurs caractéristiques, leurs propriétés et leurs évolutions physico-chimique et biochimique au cours de la transformation et du stockage
Sensibilisation à la qualité de l'eau. Méthodes d'analyse des principaux composés ou polluants d'une eau.
Génie biochimique et biologique (50)
Techniques microbiologiques : Cinétique microbiologique. Cinétique et stœchiométrie des réactions biologiques.
Biologie moléculaire et cellulaire pour l'ingénieur
Description des bio procédés continus, discontinus, semi-continus, avec recyclages. Interaction aspects cinétiques et choix du procédé. Présentation de bio procédés. Milieu de culture. Réacteurs biologiques. Stérilisation. Régulation et instrumentation des réacteurs. Bio procédés et séparations. Exemples de filières et de leur dimensionnement.
Sciences et analyse des aliments (30)
les constituants des grands groupes d'aliments,
les bases physico-chimiques en sciences des aliments,
les propriétés des produits alimentaires,
les réactions chimiques et biochimiques intervenant au cours des opérations de traitement et de stockage.
Analyse des eaux (20)
L'analyse des eaux : où, pourquoi, comment. Différentes méthodes d'analyse. Analyse des eaux potables ou de procédés. Analyse des eaux usées.
M4: Mécanique des fluides industrielle
Objectifs
Turbulence et transferts turbulents
Théologie des fluides
Hydraulique et hydrologie
Décrire les principales opérations unitaires associées au transfert des quantités de mouvement.
M5: Energétique industrielle
Objectifs
Acquérir les concepts de base sur les phénomènes de transfert de chaleur.
Appliquer les bases du transfert de chaleur au calcul des échangeurs industriels.
Acquérir une bonne connaissance des propriétés thermodynamiques, de transfert et d'équilibre des fluides réels.
Description et analyse du fonctionnement des principales classes de machines motrices et réceptrices rencontrées dans l'industrie.
Etudier des cycles thermodynamiques classiques et les principales machines motrices et réceptrices rencontrées dans l'industrie.
Matière 1 : Transferts et échnageurs industriels (50)
Les équations de transfert
Analyse globale
Analyse dimensionnelle
Les lois de transport conductif (Newton, Fourier, Fick)
Bilans macroscopiques (masse, quantité de mouvement, énergie, matière).
Facteurs de friction. Coefficients de transfert thermique. Coefficients de transfert de matière.
Corrélations.
Transferts thermiques par convection
Rappel sur le transfert par convection forcée à l'intérieur d'une canalisation.
Convection externe
Convection naturelle
Transferts thermiques par rayonnement
transferts radiatifs
méthodes de calcul des facteurs de forme
notions sur le rayonnement des gaz
Transfert thermique avec changement de phase
Condensation d'une vapeur pure
Condensation d'un mélange de vapeurs
Transfert de mass
transferts de matière par diffusion ou par convection
condensation, ébullition, fusion et solidification.
Echangeurs de chaleur et de matière
Notion de co-courant, contre courant et multipasses
Définition et expression du coefficient global d'échange
Méthode de DTML
Méthode de l'efficacité
Matière 2 : Energétique des Procédés et Machines thermiques industrielles (50)
Calcul des propriétés des fluides
Propriétés thermodynamiques des gaz parfaits. Equations d'état et propriétés thermodynamiques des fluides réels. Propriétés de transfert (viscosité, conductivité thermique, diffusivité, tension superficielle) des fluides. Equilibres entre phases des fluides.
Introduction à l'énergétique des Procédés.
Besoins et vecteurs énergétiques dans les procédés. Présentation de l'énergétique des procédés.
Analyse énergétique des procédés
Intégration énergétique et dispositifs de revalorisation
Machines thermiques industrielle
Généralités sur les dispositifs de compression de gaz (ou vapeur), de détente, de production de vide.
Cycles thermodynamiques à gaz, à fluide condensable. Etude des installations motrices à vapeur. Turbine à gaz. Générateurs thermodynamiques.
Application à la production de froid, production d'électricité, pompes à chaleur.
Liquéfaction des gaz et cryogénie.
Centrales de production d'énergie :
Centrales simples. Centrales combinées (cogénération).
M6: Modélisation, simulation et commande de procédés
Objectifs
1°) Former les étudiants à l'utilisation des logiciels MATLAB pour résoudre des problèmes EDO et EDP et FLUENT pour résoudre des problèmes EDP du génie des procédés.
2°) Maîtrise du logiciel Prosim Plus. Savoir utiliser d'autres logiciels du même type (Aspen, Process,... ).
3°) Donner les bases nécessaires à une bonne communication avec les spécialistes de l'automatisation et l'optimisation des procédés du génie chimique, procédés qui fonctionnent toujours avec un haut niveau d'automatismes. Sensibiliser aux aspects pratiques de la régulation dans un procédé.
Programme
1°) Différences finies. Eléments finis. Volumes finis. Problèmes paraboliques et elliptiques. Techniques de résolution. Grands systèmes. Utilisation des logiciels MATLAB et FLUENT.
2°) Simulation de procédés de génie chimique. Etude de différents cas : simulation d'un procédé figé, conception d'un procédé, adaptation des paramètres de commande en fonction des contraintes.
3°) Généralités et données relatives à un problème d'automatisation. Modèles linéaires et fonction de transfert. Exemples des différentes technologies rencontrées en génie chimique. Systèmes en boucle ouverte, lieu de transfert. Systèmes en boucle fermée. Dilemme stabilité-précision. Correcteurs, régulateurs PI, PD et PID.
M7: Gestion, qualité, énergie, environnement
Objectifs du module
Comprendre l'environnement macro-économique actuel.
Comprendre et interpréter les informations financières des entreprises
Donner les bases de la gestion de l'énergie, de la qualité et de l'environnement au sein des entreprises
Former les étudiants aux techniques professionnelles : Techniques de prise en parole en public. Prise de notes et compte–rendu; Rédaction d'un curriculum vitae et de lettres.
Composition du module :
Matière1 : Economie et gestion d'entreprise :
Matière 2 : Qualité, Energie, Environnement
Matière 3 : Communication et ouverture industrielle
Matière 1 : Economie et gestion d'entreprise
Economie contemporaine
Les politiques économiques,
La croissance, l'emploi, l'inflation, les échanges extérieurs,
Les marchés financiers, les marchés des capitaux.
Analyse financière
Les principes de base de la gestion financière
Le résultat et son analyse.
Le bilan et son analyse.
La rentabilité de la firme.
Investissement
Matière 2 : Qualité, Energie, Environnement
Gestion et politique de l'énergie
Offre et demande d'énergie
Production et conversion de l'énergie
Maîtrise de l'énergie : aspects technologiques, environnementaux, économiques et réglementaires
Maîtrise de la demande d'électricité, éléments de planification énergétique
Gestion de la qualité
Rappel sur les démarches qualité (expériences passées). Synthèse des normes ISO-9000
Système rédactionnel : manuel qualité - procédures guides
Les démarches liées à la certification de produits
La certification des systèmes d'assurance qualité de l'entreprise et l'accréditation des laboratoires
Méthodes et outils de la gestion de la qualité : analyse de la valeur - TQC, HACCP, métrologie, statistiques...
Gestion de l'environnement
Système de gestion environnemental
La norme ISO14000
Matière 3 : Communication et ouverture industrielle
Communication
Techniques propres à l'exposé oral, techniques de l'argumentation, élaboration de supports visuels et commentaire d'accompagnement, travail de la gestuelle, adaptation et réaction à l'auditoire;
Prise de notes et compte–rendu, curriculum vitae et lettres
Présentations orales et compte–rendu écrit de recherches sur un projet de groupe.
Ouverture
Visite d'entreprises
Séminaires
Sport
M8: CONDUITE DE PROJETS ET PROJET INDUSTRIEL
Objectifs
Donner aux étudiants les méthodologies de conduite de projet car l'organisation en mode projet est désormais une constante du fonctionnement des entreprises.
Développer le potentiel personnel des étudiants et apprendre à travailler en équipe à travers un projet en relation avec une entreprise.
Composition du module
Matière 1 : Conduite de projet
Matière 2 : Projet industriel 1
Matière 1 : Conduite de projet
gestion de projet, conduite de réunion, technique du rapport écrit, prise de parole/suivis
Matière 2 : Projet industriel 1
Les projets industriels doivent permettre aux étudiants de réaliser autant que possible une synthèse des différentes composantes de leur formation et constituent un champ d'application privilégié des enseignements de Conduite de Projets.
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