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Design and Analysis of Algorithm
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Chapitre 1 : Introduction à l'algorithmique
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Cours: Analyse des données
INTRODUCTION A L'ANALYSE DES DONNEES

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Retrouver ce titre sur Numilog.com" EUCLIDE»INTRODUCTION AUX ÉTUDES SCIENTIFIQUESCollection fondéefèparMAURICE CAULLERY et CHARLES MAURAIN Membres de l"InstitutPREMIÈRE SECTION[Mathématiques etAstronomie mathématiquedirigéepar Daniel DUGuÉ)]Professeurà la Sor bonneDirecteur del"Institut de StatistiqueDEUXIÈMESECTION :Physique duGlobe, Astronomie physiqueetSciences de la Terredirigée par CharlesMAURAINMembrede l"InstitutTROISIÈME SECTIONPhysiquedirigée par Gustave RIBAUDMembre del"InstitutQUATRIÈMESECTION :Chimiedirigée parLouis HACKSPILLMembrede l"InstitutCINQUIÈME SECTIONBiologie animaledirigée parLouis FAGEMembre del"InstitutSIXIÈMESECTION :Biologie végétale etAgronomiedirigée parRoger HEIMMembre del"Institut Retrouver ce titre sur Numilog.comCHIMIE INDUSTRIELLELA GRANDE INDUSTRIE CHIMIQUE1 Retrouver ce titre sur Numilog.comCHIMIE INDUSTRIELLELagrande industrie chimiquepar HENRI GUÉRINTOMEILes industriesdu soufre et de ses composésTOMEIILechlorure de sodium et les industriesdérivées.

Lebrome et l"iode, le carburedecalcium et l"acétylène. L"alumineTOME IIIL"industriedes engrais et des antiparasi. taires. L"azote et les industries dérivées.Lechlorure de potassium. Les phosphatesetl"acide phosphorique.

Autres industries Retrouver ce titre sur Numilog.com" EUCLIDE »INTRODUCTION AUXÉTUDES SCIENTIFIQUESCHIMIESECTIONDIRIGÉE PAR LOUIS HACKSPILLCHIMIE INDUSTRIELLELAGRANDE INDUSTRIE CHIMIQUEparHenri GUÉRINProfesseurà la Faculté des Sciences de ParisProfesseurhonoraire de la Faculté des Sciences de NancyTOME PREMIERLESINDUSTRIES DU SOUFREETDE SES COMPOSÉSPRÉFACEDE LOUIS HACKSPILLMembrede l"InstitutPRESSES UNIVERSITAIRES DE FRANCE108,BOULEVARD SAINT-GERMAIN, PARIS1962Retrouver ce titre sur Numilog.comDU MÊME AUTEURLeproblème de la réaclivilé des combustibles solides, Paris, Dunod, 1945.Trailéde manipulation et d"analyse des gaz, Paris, Masson, 1952.Lagrande induslrie chimique de base, Paris, A.

Colin, 1959.DÉPÔTLÉGALlreédition 2e trimestre 1962TOUSDROITSde traduction,de reproduction et d"adaptationréservés pourtous payscg 1962,Presses Universitaires de France Retrouver ce titre sur Numilog.comA la mémoire de mon PalronleProfesseur Paul LEBEAU Membre de l"Instilut(1868-1959)AMA FEMME Retrouver ce titre sur Numilog.comRetrouver ce titre sur Numilog.commatières premières, d"autre part, par certaines servitudes :spécificationsauxquelles doit satisfaire un produit, présen-tationet conditionnement qui doivent répondre le mieux àsonemploi, stockage lorsqu"il est consommé irrégulièrement,parcampagnes, etc.

Ce facteur économique est la principalecause del"évolution qui caractérise les diverses industries chi-miques,soumises à l"aiguillon de la concurrence et aux fluctua-tions des besoinsvariables et changeants des consommateurs,évolutiondont on ne saurait se désintéresser, car elle est fortinstructivequand on cherche à l"expliquer.La chimieindustrielle étant ainsi définie, son enseignement ne "sauraitse limiter à la simple descriplion d"une série de procédés ;il doit plutôtconsidérer chaque produit (ou groupe de produits),enprésenter les caractéristiques, en examiner les applications,etpar suite ses débouchés et son marché, donc son importanceéconomique eten décrire les procédés de fabrication actuelle-mentutilisés, en les considérant comme l"aboutissement de l"évo-lutiondes procédés antérieurs ; on ne devra pas omettre, lecontrôle desmatières premières, des procédés et des produitsfinis,ni le conditionnement et les mesures d"hygiène industriellesquis"imposent fréquemment.Chargéen 1943, de l"enseignement de la chimie minéraleindustrielleà la Faculté des Sciences de Nancy et simultanémentl"École Nationale Supérieure des Industries chimiques, c"estdanscet esprit que j"ai tenté de présenter la grande industriechimiquede base.

Il me fallait d"abord réunir la documentationnécessaire,c"est-à-dire en premier lieu être en rapport avec laréalité industriellepar des visites d"usines, qui seules permettentdesavoir quels sont les procédés effectivement utilisés etd"apprendrepar ceux qui les exploitent leurs caractéristiquesessentielles,leurs avantages et aussi les critiques qu"ils soulèventJ"aipu, dès que les circonstances le permirent, procéder àungrand nombre de ces visites, grâce à l"amabilité des diversessociétés auxquellesje me suis adressé et qui les ont toujours Retrouver ce titre sur Numilog.comfacilitées ; je tiens à les remercier ici bien sincèrement ainsid"ailleurs queles directeurs d"usines et les ingénieurs chargésdeme piloter : j"ai toujours trouvé auprès d"eux le meilleuraccueilen même temps que toutes les explicalions nécessaires.Afinde tenir compte de cette réalité industrielle qui très fré-quemment, réunitdans une même usine les diverses fabricationsopérées audépart d"une même matière première, ce qui expliqued"ailleursla concentration verticale, née avec le développementduprocédé Leblanc et caractéristique de la grande industriechimique, nousgrouperons les diverses fabrications d"après lesmalièrespremières utilisées : industries dérivées du soufre, duchlorure desodium, etc., puis tirant des industries étudiées, lespointscommuns, nous rassemblerons ceux-ci en tant que prin-cipesgénéraux de la chimie industrielle.Lepremier volume sera consacré aux industries du soufre.Nousavons déjà mis l"accent sur l"importance de l"évolutiondela chimie industrielle : elle s"opère à un rythme beaucoup plusrapideque dans d"autres branches scientifiques, comme on peuts"en rendrecompte en visitant, à quelques années d"intervalle,lesmêmes usines.

Cette rapide évolution contribue à l"intérêtde sonenseignement, en rendant celui-ci particulièrement vivant ;elle exigetoutefois de se tenir au courant de la pratique indus-trielledont les changements ne sont pas toujours révélés par lapressetechnique ; elle constitue d"autre part une gêne, lorsqu"onveut fixer surle papier un tel enseignement puisqu"il risque devieillirassez rapidement C"est là la servitude de tout ce qui vitetdont on ne peut prétendre donner qu"une image forcémenttemporaireCet inconvénient est faible à côté de l"utilité debrosser, àl"intention de tous ceux qui s"y intéressent, un tableaude l"industrie chimique,à une époque donnée.

C"est pour cetteraison,que nous avons accepté, à la demande de M. le ProfesseurHackspill,de rédiger cette étude.Pourles lecteurs qui désireraient plus d"informations sur lesquestions traitées, nousavons cru utile de citer des références Retrouver ce titre sur Numilog.comd"articles, dont la lecture permettra de compléter cet exposé.Ilne s"agit aucunement d"une documentation exhaustive, maisd"articlesdirectement en relation avec les procédés décrits etc"est pour cette raison,que nous avons groupé ces référencesalphabétiquement,par paragraphe, après chaque chapitre.

Nousindiquons ci-dessousles titres des journaux qui correspondentauxabréviations utilisées, ainsi que la signification des autresabréviations employées.ABRÉVIATIONSI.- BIBLIOGRAPHIEAnn.Chim. (Paris) Annales de Chimie (Paris)Angew.Chern Angewandte ChemieAtliCongr. intern.

Chim.indAtti del Congresso internazionale di Chimica industrialeB.F Brevetfrançais Br. ail Brevet allemandBr.angl Brevet anglais Br.

U.S Brevet États-UnisBer Berichte derdeutschen Chemischen Gesell-schaftBer.Ges.

Kohlentech Berichte Gesellschaft KohlentechnikBrennstoff-Chem Brennstoff-Chemie B.S.C Bulletinde la Société Chimique de FranceCan.

Chem. Process Ind CanadianChemistry and Process Indus- triesChem. Eng .Chemical EngineeringChem. Eng. ProgrChemical Engineering ProgressChem.Met. Eng Chemicai and Metallurgical EngineeringChem. Met. Mining Soc.S.Africa Chemical, Metallurgicaland Mining Societyof South Africa Chem. News Chemical NewsChem. ProcessEng Chemical and Process Engineering Retrouver ce titre sur Numilog.comChem. Trade Chemical Trade Journal and ChemicalEngineerChem.TVorld Chemical n"orldChem. Ing. Tech Chemie-Ingenieur-TechnikChem.App Chemische Apparatur Chem. Fabrik Chemische JabrikChem. TechChemische TechnikChem. IndChemistry and lndustry (London)Chim.e Ind Chimica e IndustriaChim.Ind Chimie et IndustrieC. R.Acad.

Sci Comptes rendus de l"Académie des SciencesDinglers Polytech.J Dinglers Polytechnisches JournalFertiliser Soc.(Engl.) Proc.

Fertiliser Society, The (England) Pro- ceedingsGasJ G as JournalG.W.FGas und TV asserfachGaz,TVoda i Tech.

Sanit Gaz, Woda i Technika SanitarnaGiorn. Chim.ind. ed appl Giornale di Chimica industriale ed appli- cataInd. Eng.Chem Industrial and Engineering Chemistry Ind. Chim Industrie Chimique etle Phosphate (L"jIronSteel Engr Iron Steel EngineerJ.Appl. Chem Journal of Applied Chemistry (London) J. Inst. Fuel Journal of the Institute of FuelJ. Phys. Colloid Chem Journal of Physical and ColloidChe-mistryJ. Soc.Chem. Ind Journal of the Society of ChemicalIndustryJ. Us. Gaz Journaldes Usines à GazKhim.Prom Khimischeskaya PromyshlennostLiebigsAnn.

Chem Liebigs Annalen der ChemieMineriay Met Mineria y MetalurgiaMonatsh.Chem Monatshefte fiir ChemieN.FNorme de l"Association Française de NormalisationProc.Am.

Gas Assoc. Proceedings of the American Gas Asso- ciationRefiner Nat.Gasoline Mfr Refiner and Natural Gasoline Manu-facturerRetrouver ce titre sur Numilog.comRoy.

Inst.

Chem. (London),LecturesMonographsReptsRoyal Institute of Chemistry (London),Lectures,Monographs and Reports.

Stahl u. Eisen Stahl und EisenTrans.Am. Electrochem.SocTransactions of the American Electro-chemicalSociety Trans. Am. Inst. Chem.Engrs Transactions of theAmerican Instituteof Chemical EngineersTrans. Am.Inst.

MiningMet.Engrs Transactions of the American Instituteof Miningand Metallurgical Engi- neersTrans.Am.

Petrol.

Inst Transactions of the American Petroleum InstituteTrans.Faraday Soc Transactions of the Faraday Society.Trans.

Inst.Chem. Engrs. Transactions of the Institution of Che-micalEngineers (London)Trans.

Inst.Gas Engrs Transactions of the Institution of GasEngineersZ. anorg.Chem . Zeitschrift fur anorganische und allge- meine ChemieZ.

Elektrochem Zeitschrift furElektrochemieZ.

Phys.Chem Zeitschrift fur Physikalische ChemieII.- GRANDEURS PHYSIQUEScmcentimètreCM2centimètre carrécm3centimètre cubedl5densité à 15° Celsius F francggramme h heurej jour kcalkilocaloriekgkilogramme kWh kilowatt-heure1litre mmètremmmillimètremnminuteILmillième de mm NF nouveau francppressionPcpression critique PM masse molairep.p.m.parties par million7upoids du litre de gaz(00C, 760 mmHg) s seconde Retrouver ce titre sur Numilog.comS0° solubilité d"un gaz en 1/1à 00 G t tonne6température en °Celsius 8ctempérature critique8Etempérature d"ébullition8F températurede fusionIIIC.A.F.coût, assurance, fret ouC.I.F.cost, insurance, freight F.A.B. franco à bord F.O.B.free on boardN.D. nomdéposéT.V.A. taxeà la valeur ajoutéeIVB.A.S.F.Badische Anilin and Soda Fabrik (AlI.)ChemicoChemical Construction Corporation (U.S.A.)Cominco ConsolidatedMining and Smelting Co. of CanadaI.C.I.Imperial Chemical Industries (G.-B.) O.N.I.A.

Office National Industriel de l"AzoteR.S.R.Raffineries du Soufre RéuniesS.N.P.A.Société Nationale des Pétroles d"Aquitaine Retrouver ce titre sur Numilog.comRetrouver ce titre sur Numilog.comINTRODUCTIONLes figures 1, 2 et 3, qui montrent quelles étaient en France,auxÉtats-Unis et en Grande-Bretagne, en 1950, les principalesutilisations dusoufre, de l"anhydride sulfureux et de l"acidesulfuriqueen même temps que l"importance relative des diversesmatières premières del"industrie du soufre et de ses dérivés,FIG. 1.- Utilisations des diverses matières premières soufrées en France en 1951Equivalent ensoufre : 680 000 tonnes Retrouver ce titre sur Numilog.comindustrie dans les principaux pays producteurs montre son déve-loppement considérable depuisla deuxième guerre mondiale,tandisque le tableau II, où sont reportées les productions danslesdivers pays en 1952, traduit l"expansion de cette fabricationdansle monde et notamment l"apparition de l"industrie chimiquedansdifférents pays qui, il y a 10 à 15 ans, étaient uniquementdesimportateurs de produits chimiques.TABLEAU 1Évolulionde la produclion de l"acide sulfurique dans divers paysexprimée en milliersde lonnes de H2SOi Retrouver ce titre sur Numilog.comRetrouver ce titre sur Numilog.comL"acide sulfurique, dont le prix a varié sensiblement de lamêmefaçon que l"indice général des prix (tableau III), est unproduitbon marché, qui supporte difficilement les frais detransport: son commerce international est en conséquencepeudéveloppé : il porte sur environ 1 % de la production mondiale.TABLEAUIIIVariationsdll prix de l"acide sulfurique (acide ci 660 Bé)1000 kg, nu1.2.Utilisations de l"acide sulfurique. - Sans insister ici surlesdiverses qualités d"acide sulfurique (v. p. 217), il est utiled"indiquer quelssont ses divers emplois en France et à l"étranger(tableauIV).Ilconvient de souligner que près de 50 % de l"acide sulfuriqueproduitdans le monde concourent à la préparation d"engrais soitqu"ilserve de véhicule à l"ammoniac, ou d"agent de solubilisationdesphosphates sans intervenir par lui-même comme fertilisant,lesoufre nécessaire aux plantes existant, en général, en quantitésuffisantedans le sol.

Cette constatation montre que le marchédel"acide sulfurique risque d"être profondément modifié si,ainsique certains l"ont envisagé, lors de la pénurie de soufre deces dernièresannées, une nouvelle politique des engrais permet-taitd"éviter son emploi, Retrouver ce titre sur Numilog.comTABLEAU IVEmplois de l"acide sulfurique en Franceexprimésen % de la consommation relative à 1952, soit 1 475 000 1età 1957, soit 1 632 000 1Emploisde l"acide sulfurique à l"étranger(1)Comme agent de sulfonation, d"hydrolyse, de condensation, et d"addi- tion, comme agent auxiliaire de nitrations et d"estérifications.

Retrouver ce titre sur Numilog.com1.3.

Matières premières de l"acide sulfurique. - Qu"il soitpréparépar le procédé aux oxydes d"azote (ou procédé deschambres)ou par le procédé de contact, dont nous examineronsles importancesrelatives ultérieurement, l"acide sulfurique résultedel"oxydation de l"anhydride sulfureux, qui peut être obtenului-mêmeà partir de différentes matières premières."Jusqu"en1838, le soufre de Sicile, qui valait à l"époque 12,5 Fles 100kg, constituait la matière première exclusive de cet anhy-dride sulfureux.

Legouvernement des Deux-Siciles crut alorspouvoirtirer parti de cette situation exceptionnelle en monopo-lisant ;lavente du soufre et -en concédant ce monopole, moyen-nantune forte redevance, à la Compagnie Taix de Marseille :leprix s"éleva rapidement à 35 iF.

L"industrie de l"acide sulfuriquetrèsgênée par cette hausse chercha une matière première desubstitutionet pensa utiliser les pyrites qu"on extrayait plusspécialementà cette époque en Norvège et en Écosse : il conve-naittoutefois de savoir les brûler.

Dès 1793, alors que le blocusgênaitles importations de soufre en France, le problème s"étaitdéjàposé et d"Artigues, qui avait cherché à utiliser les pyritespour préparer del"anhydride sulfureux, avait échoué.

Vers 1830,les frères PERRETde Lyon, propriétaires des mines de pyritesdeChessy, avaient à nouveau tenté l"expérience et l"un d"eux,Michel,avait réussi à mettre au point un four dit " four à roches »parcequ"il permettait de brûler les pyrites en morceaux.

Trèsrapidementen Grande-Bretagne, plus lentement en France, lesfours PERRETse substituèrent aux fours à soufre et l"exporta-tio.,n dusoufre italien diminua de moitié Le gouvernementsicilien, comprenant son erreur,retira le monopole qu"il avaitaccordémais il était trop tard : l"abus d"un monopole avait,comme toujours,été préjudiciable-au produit qui en bénéficiait.L"habitudeétait prise de griller les pyrites et l"on continuad"autant plus quedes gisements importants furent découvertsenEspagne (mines de Tharsis et d-e Rio Tinto en 1853) et atiPortugal(mines de San Domingo en 1858), de sorte qu"au début Retrouver ce titre sur Numilog.comdu xxe siècle la presque totalité de l"acide sulfurique étaitobtenueà partir d"anhydride sulfureux provenant du grillage despyritesou des autres minerais sulfurés (blende).Malgré laperte de son principal débouché, le soufre italienavaitvu par la suite sa production se développer considérable-ment: 140 000 t en 1857, 300 0001 en 1890, et 560 0001 en 1900,caril constituait la seule source importante de soufre natif dumondejusqu"à ce que les gisements japonais concourent à la pro-ductionde ce produit, or, tandis que ses applications industrielless"étendaient :blanchiment, vulcanisation du caoutchouc, fabrica-tiondu sulfure de carbone, l"apparition de l"oïdium vers 1850, puiscelle duphylloxéra, traité initialement par le sulfure de carboneetles sulfocarbonates, avaient entraîné l"emploi de plus en plusgranddu soufre en agriculture.Ladécouverte des gisements de soufre de Louisiane et duTexas en1865, et leur mise en exploitation par le procédé Frasch,audébut du siècle, allaient révolutionner le marché du soufre.La production américainedépasse bientôt la production ita-lienne(1916) et l"abaissement du prix de revient du soufre vapermettre ànouveau à celui-ci de concurrencer les pyrites pourlafabrication de l"acide sulfurique, et cela d"autant plus que lesoufrea l"avantage de nécessiter pour sa combustion des instal-lationsplus simples, donc moins coûteuses, tout en donnant des gazpluspurs.

Comme l"indiquent les graphiques des figures 5 et 6,ledéveloppement de la production du soufre aux États- Uniss"est accompagné àpartir de 1915 de la substitution pro-gressive dece produit aux pyrites, pour fabriquer l"acide sulfu-rique.

Parcontre l"Europe restait fidèle à l"emploi des pyritesauquel venaits"ajouter, surtout en Grande-Bretagne, l"utilisa-tiondes masses épurantes des usines à gaz.

Toutefois, durant lapremièreguerre mondiale, la pénurie des pyrites qui sévissaiten Allemagne conduisait l"industrieallemande à exploiter unenouvelle matièrepremière : le gypse.

Le procédé, qui fournitsimultanément duciment, fut également utilisé en Grande- Retrouver ce titre sur Numilog.comBretagne et en France à partir de 1929, mais il restait d"uneapplicationtrès limitée en 1939.Durant laseconde guerre mondiale, la Grande-BretagneFin. 5.- Production, consommation, exportations et stocks de soufre natif aux U.S.A. entre 1915 et 1955connaîtà son tour des difficultés pour son ravitaillement enpyriteset elle est amenée à substituer aux pyrites espagnoles,dontla production a d"ailleurs notablement baissé depuis 193fi,lesoufre américain.

La guerre terminée, les Anglais qui, grâceauxcrédits Marshall, veulent poursuivre l"équipement de leur Retrouver ce titre sur Numilog.comindustrie lourde sont tout naturellement conduits à employerencorele soufre américain, disponible à un prix avantageux,moins cher àtransporter et dont la combustion entraîne desfraisd"investissements à peu près moitié de ceux correspondantceux d"une usine grillant des pyrites.

La proportion d"acideFIG. 6.- Evolution de la répartition des matières premièresutiliséesaux U.S-.A. pour la préparation de l"acide sulfuriquefabriqué au départ desoufre est de plus en plus importante (fig. 7).LaFrance restait fidèle aux pyrites mais l"exemple anglaisétaitsuivi par divers pays et allait contribuer à la pénurie desoufrequi s"est manifestée en 1950.

Alors que sévissait la guerredeCorée, les États-Unis, inquiets de voir diminuer- continuelle-mentleurs stocks de