Cinétique et thermodynamique

lmapr1400  2025-2026  Louvain-la-Neuve

Cinétique et thermodynamique
5.00 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q2
Langue
d'enseignement
Français
Préalables
Ce cours suppose acquises :
  • les notions de chimie quantitative (thermodynamique et cinétique) telles qu'enseignées dans le cours LEPL1302;
  • les notions de chimie organique telles qu'enseignées dans le cours LMAPR1230.
Thèmes abordés
Partie I : Cinétique chimique et physique
  • Chapitre 1: Eléments de la cinétique réactionnelle & Cinétique des réactions radicalaires en chaîne.
  • Chapitre 2: Cinétique des réactions catalytiques hétérogènes.
  • Chapitre 3: Processus de transport avec des réactions catalysées par des solides : Transferts interfaciaux & transport intra-particulaire.
  • Chapitre 4: Les réactions non catalytiques gaz-solide.
  • Chapitre 5: Désactivation du catalyseur.
  • Chapitre 6: Réactions gaz-liquide.
Partie II : Thermodynamique chimique et équilibres de phases
  • Chapitre 1: Equilibre des phases - Systèmes réels à un ou plusieurs constituants.
  • Chapitre 2: Applications pratiques des équilibres de phases – Introduction au génie chimique.
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

  • Axis 1: AA1.1, AA1.2
  • Axis 2: AA2.2
  • Axis 4: AA4.2, AA4.3, AA4.4
AA spécifiques - partie JDW:
  • Chapitre 1: Description de la cinétique des réactions complexes et méthodes de réduction de la complexité des modèles cinétiques.
  • Chapitre 2: Catalyse hétérogènes, différentes étapes dans une réaction catalytique hétérogène, chemisorption, étapes élémentaires des réactions catalytiques hétérogènes, méthode de Hougen-Watson Langmuir-Hinshelwood et de Eley-Rideal pour la dérivation des expressions cinétiques basé sur étape déterminante de vitesse, méthodologies pour la modélisation cinétique, introduction aux méthodes avancés.
  • Chapitre 3-I: Transferts interfaciaux de matière et de chaleur, effet sur vitesse réactionnel observée, concept de coefficient de transfert, modélisation des coefficients de transfert de masse et de chaleur, critères pour évaluation de l'importance des limitations des transferts interfaciaux.
  • Chapitre 3-II: Transport intra-particule, effet sur vitesse réactionnel observée, propriétés poreuses des particules catalytiques, description continuum d'une particule catalytique et concept de porosité, tortuosité et diffusivité effective, méthodes expérimentales pour déterminer la porosité et tortuosité des catalyseurs, types de diffusion, modélisation de la diffusion-réaction au sein des catalyseur et calcul des profils de concentration, concept de modulus de Thiele et de facteur d'efficacité, concept de modulus de Thiele généralisé, critères pour l'évaluation de l'importance des limitations de diffusion intra-particule.
  • Chapitre 4: Introduction aux réactions fluide-particules, approches de modélisation.
  • Chapitre 5: Désactivation des catalyseurs, différents types de désactivation, désactivation par empoisonnement et approche de modélisation, désactivation par formation de coke et approches de modélisation.
  • Chapitre 6: Réactions gaz-liquide, phénomènes de transport, modèle à deux filmes diffusion-réaction, exemples de calcul des profils de concentrations intra-filme pour réactions simples et pour le cas général, concept de nombre de Hatta.
 
Contenu
Partie I : Thermodynamique chimique et équilibres de phases
Chapitre 1: Equilibre des phases - Systèmes réels à un ou plusieurs constituants
Chapitre 2: Applications pratiques des équilibres de phases – Introduction au génie chimique
Chapitre 3 : Introduction à l’industrie du raffinage
Partie II : Cinétique chimique et physique
Chapitre 1: Eléments de la cinétique réactionnelle & Cinétique des réactions radicalaires en chaîne
Chapitre 2: Cinétique des réactions catalytiques hétérogènes
Chapitre 3: Processus de transport avec des réactions catalysées par des solides : Transferts interfaciaux & transport intra-particulaire
Chapitre 4: Les réactions non catalytiques gaz-solide
Chapitre 5: Désactivation du catalyseur
Chapitre 6: Réactions gaz-liquide
Méthodes d'enseignement
Les concepts physiques et la théorie sont expliqués dans les sessions théoriques. Une séance avec des exercices pratiques (ou éventuellement de projet) suit chaque cours théorique. Les exercices portent si possible sur des problèmes réels. Pour la préparation de l'examen, une séance questions-réponses et discussion sur le contenu du cours est prévue.
Les exercices relatifs à la partie I se baseront sur l’utilisation d’un simulateur de procédés (ASPEN+) permettant de placer les notions théoriques étudiées dans une perspective la plus proche possible de la réalité industrielle.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
Les étudiants sont évalués individuellement à l’examen selon des exigences précisées à l’avance. Possibilité d'interrogation(s) dispensatoire(s) hors session d'une partie du cours. Certains rapports de projet ou exercices peuvent faire l’objet de cotation et intégrés à la cote finale de l'examen.
Chaque partie enseignée par chacun des enseignants compte normalement pour la moitié de la note finale, sauf indication contraire en cours d’année.  Cependant, en cas de faiblesse grave (<=8/20) dans une partie de l’examen, la note globale signifiera un échec à l’examen et sera réduite à 8/20 au maximum.
Autres infos
En EPL/FYKI, ce cours est un préalable des cours "Analyse et conception des réacteurs chimiques" (LMAPR2330), ainsi que « Séparations fluide-fluide » (LMAPR2118).
Préalables pour suivre LMAPR1400:
Ce cours suppose acquises :
  • les notions de chimie quantitative (thermodynamique et cinétique) telles qu'enseignées dans le cours LEPL1302;
  • les notions de chimie organique telles qu'enseignées dans le cours LMAPR1230.
Bibliographie
Pour la partie I:
  • Copie des supports de présentation disponible sur Moodle.
  • Chapitre 2 du livre : Separation Process Principles, Third Edition, Henley, Seader and Roper, Editeur John Wiley & Sons, 2011, ISBN-13: 978-0470646113.
Pour la partie II:
  • Livre: "Chemical Reactor Analysis and Design" by G.F. Froment, K.B. Bischoff, and J. De Wilde, 3th ed., Wiley, 2010. Le livre peut être acheté à la librairie Libris-Agora à Louvain-la-Neuve ou directement via le web. Quelques exemplaires du livre sont disponibles dans la bibliothèque ESB.
  • Syllabus / transparents disponibles sur Moodle
____
For Part I:
  • Copy of presentation material available on Moodle.
  • Chapter 2 of book : Separation Process Principles, Third Edition, Henley, Seader and Roper, Editor John Wiley & Sons, 2011, ISBN-13: 978-0470646113.
For Part II:
  • Book : "Chemical Reactor Analysis and Design" by G.F. Froment, K.B. Bischoff, and J. De Wilde, 3th ed., Wiley, 2010. The book can be purchased via Libris-Agora in Louvain-la-Neuve or directly via the web. Some copies of the book are available in the BSE library..
  • Slides and documents available on Moodle
Support de cours
  • Chemical Reactor Analysis and Design
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Mineure en Chimie et Physique Appliquées

Filière en Chimie et physique appliquées

Mineure Polytechnique