Добірка наукової літератури з теми "Equilibre Vapeur-Liquide"

Application du logiciel aspen plus du mit au calcul des equilibres entre phases des systemes eau-hydrocarbures, et a l'optimisation d'une operation de lavage (exemple sur le charbon). On traite aussi de nouveaux calculs pour l'analyse de la stabilite thermodynamique de systemes complexes

Les tendances actuelles à accroître la consommation énergétique mondiale ont pour effet l'émergence de nouvelles ressources d'énergie. Les Gaz pétroliers liquéfiés (GPL) constituent l'une des ressources modernes des plus intéressantes. L'industrie pétrolière est, cependant, soumise à des exigences d'ordres environnementaux et économiques, imposées par le protocole de Kyoto, quant à la teneur en gaz acides des produit finaux, entre autres les GPL. Du point de vue économique, l'étude des équilibres « liquide-liquide-vapeur » des systèmes hydrocarbures - solution aqueuses d'amines est très importante pour l'optimisation du fonctionnement des procédés de purification aux amines. La partie expérimentale relative aux mesures de solubilités (originales) d'hydrocarbures dans différentes solutions aqueuses d'amine (MDEA et DEA) utilise des appareillages dont les techniques sont basées sur la méthode « statique - analytique » avec analyse d'échantillons par chromatographie en phase gazeuse. La modélisation et le traitement des données obtenues est effectué au moyen de modèles thermodynamiques dont les approches sont basées sur l'utilisation de la loi de Henry pour la phase liquide et une équation d'état pour la phase vapeur, ou d'une équation d'état pour les phases liquide et vapeur. Des algorithmes de calcul basés sur des calculs de types « flash isotherme diphasique » et « flash isotherme triphasique » ont été développés pour la résolution des équilibres thermodynamiques. Les résultats obtenus permettront d'appréhender le comportement de ces systèmes en température et pression dans un but d'amélioration des techniques existantes de traitement des hydrocarbures. Ce travail permettra aussi d'évaluer les pertes d'hydrocarbures voir des amines lors des procédés d'absorption des gaz acides

Nous avons étudié expérimentalement les caractéristiques métrologiques de l’équilibre liquide-vapeur du potassium, réalise dans un four caloduc contrôle en pression, en vue d'une éventuelle utilisation comme approximation de l’échelle internationale de température. Le contrôle de la pression de la vapeur permet de réguler la température conformément à la loi de clausius-clapeyron. On peut alors disposer d'une référence de température continue sur une plage de température allant de 600 et 840c. Nous nous sommes d'abord intéressés à la détermination de la configuration de fonctionnement du four caloduc conduisant aux meilleures conditions de reproductibilité, de constance et d’uniformité de la température. La réduction des fuites thermiques par rayonnement et par conduction à travers la gaine des thermomètres et à travers les parois du four a été notre premier objectif. Ceci étant destiné à améliorer la distribution axiale de la température. La courbe d’équilibre liquide-vapeur du potassium a été déduite de la relation pression-température de notre four caloduc, déterminée à l'aide d'un mesureur-étalon de pression et de trois thermomètres à résistance de platine hautes températures étalonnés avant et après les mesures. Nous avons, pour cela, tenu compte de différents phénomènes physiques qui nous éloignent du cas idéal ou la température et la pression mesurées sont exactement identiques a la température et à la pression de saturation (corrections de pression hydrostatique, correction relative aux impuretés contenues dans le potassium). L'estimation des diverses composantes d'incertitudes (four, thermomètres, mesureur de pression, corrections) et des corrélations éventuelles conduit à une incertitude globale sur la détermination de cette courbe inférieure à 10 mk en un écart-type

Le biogaz est une énergie renouvelable issue de la digestion anaérobique de matières organiques. Sa composition varie en fonction de la source organique et des conditions de production et récolte. Néanmoins on peut distinguer deux types de biogaz :• biogaz de digesteur, issue de la fermentation dans des méthaniseurs des matières organiques provenant de cultures, effluents d'élevages, boues des stations d'épuration d’eaux, effluents des industries agroalimentaires. Il est généralement composé de 35% CO2 et 65% CH4. Il contient aussi des traces de H2S.• biogaz de décharge, créé durant la décomposition anaérobique des substances organiques dans les déchets solides ménagers et déchets commerciaux et industriels. Par rapport au biogaz de digesteur, il peut contenir de l’azote (N2) jusqu’à 20%, de l’oxygène (O2) jusqu’à 5% et des traces d’autres contaminants, comme les siloxanes. Les gaz de l’air sont introduits dans le biogaz après fermentation, lors de la récolte par aspiration, à cause des défauts d'étanchéité du système de captage du gaz. Le rapport CH4/CO2 reste de l’ordre de 1.5.Après avoir enlevé les impuretés tels que l’ H2S, siloxanes etc., le biogaz peut être utilisé pour la production d'énergie électrique et de chaleur, ou être valorisé en appliquent un traitement ultérieur qui le transforme en biométhane. Le biométhane est un mélange gazeux équivalent au gaz naturel, qui peut donc être utilisé comme carburant pour véhicules ou être injecté dans les réseaux de gaz naturel. Le passage du biogaz au biométhane est appelé « upgrading » et consiste en le captage et séparation du CO2 et de l’N2 afin que sa composition puisse satisfaire aux prescriptions techniques du gaz naturel. Le biométhane peut être stocké et utilisé sous forme de Biométhane comprimé à une pression qui dépende de son utilisation: la pression du réseau de transport du gaz naturel varie de 4 à 60 bar, alors que le gaz pour voitures (BioGNV) est stocké à 300 bar pour alimenter les réservoirs des voitures à 200 bar. Une solution pour réduire la taille et cout des réservoirs, ainsi que le transport du biométhane, est la production de biométhane liquide (BioGNL), qui demande une étape de liquéfaction.Le CO2 est un gaz inerte et n’apporte donc pas de pouvoir calorifique au biométhane. De plus il cause des problèmes quand il solidifie, suite, par exemple, à une détente. Pour ces raisons, sa concentration dans le biométhane est soumise à des spécifications. En France, la limite est de 2.5% pour l’injection dans le réseau du gaz naturel. Dans le cas de la liquéfaction du biométhane, la concentration maximale est généralement considérée de 50 ppm, afin d’éviter la formation du solide pendant la liquéfaction.L’N2, comme le CO2 doit être présent en quantité limité dans le biogaz car sa présence baisse le pouvoir calorifique du combustible. La concentration de N2 maximale n’est pas indiquée directement dans la réglementation du réseau, mais à partir des spécifications de l’index de Wobbe on peut en déduire que la quantité de N2 doit être inferieure à 3% molaire.Les enjeux technologiques concernent donc la séparation du CO2, la liquéfaction du biométhane et l’enlèvement de l’N2
In the field of non-fossil energy sources and exploitation of wasted energies, this PhD project aims to improve the availability of the alternative and renewable resource that is the upgraded biogas, also calledbiomethane. A particular type of biogas is here studied: landfill gas, produced in landfills from the anaerobic digestion of wastes. Depending on the final use, landfill gas need to be treated in order to remove impurities and increase the methane content (upgrading). Carbon dioxide (CO2 ), nitrogen (N2 ) and oxygen (O2 ) need thus to be separated from methane. Because upgrading process is fundamental for further applications of the landfill gas, suitable separationtechniques have to be studied. The objective of the thesis is the study and simulation of an optimized cryogenic technology applied to a landfill upgrading process. The base of the study is the knowledge of the thermodynamic behavior of mixtures constituted of methane and minor compositions of N2 , O2 andCO2 . At this purpose, thermodynamic model will be developed for determining the phase diagrams of methane with the other gases present in the landfill gas. Moreover, in order to validate and calibrate the thermodynamic models, phase equilibrium data involving a CO2 solid phase are needed: an extended bibliographic research on existing data is performed and original measurements are provided where data from literature are missing

Dans le cadre du procédé de séparation cryogénique des gaz de l'air (T< 100 K), impuretés telles que le CO2 et le N2O peuvent se solidifier au niveau de l'échangeur de chaleur placé entre les deux colonnes de distillation cryogénique.La formation du solide doit être évitée pour deux principales raisons:- au niveau opérationnel, le solide constitue une résistance supplémentaire aux transferts de chaleur et de matière, et augmente les chutes de pression dans les colonnes de distillation;- au niveau sécurité, la présence d'une phase solide peut également favoriser l'accumulation d'hydrocarbures légers qui forment avec l'oxygène liquide des mélanges potentiellement inflammables.Les conditions de formation thermodynamique de la phase solide doivent être parfaitement maitrisées dans le cadre de la distillation cryogénique. C'est pourquoi, il est indispensable de disposer d'une équation d'état adaptée qui permette de représenter les diagrammes de phases impliquant une phase solide dans les conditions opératoire du procédé.L'objectif principal de la thèse est de développer un modèle thermodynamique pour représenter les équilibres de phases solide – fluides. Ce travail nécessite de mettre au point des algorithmes de résolution des équilibres bi et triphasiques et de déterminer le meilleur jeu de paramètres du modèle en s'appuyant sur la disponibilité des données expérimentales dans les conditions cryogéniques.Le modèle permet d'améliorer la connaissance des équilibres et constitue un outil indispensable pour maîtriser les risques associés à la présence de phases solides pour le procédé de distillation cryogénique
In the framework of the cryogenic air separation, impurities such as CO2 and N2O may solidify at the reboiler-condenser placed between the two distillation columns.The formed solid could provide an additional strength to the heat and material transfers, and increase the pressure drops in the distillation columns.Furthermore, the presence of a solid phase can promote the accumulation of light hydrocarbons which may form flammable mixtures with liquid oxygen.Therefore, the presence of solid phases must be controlled see avoided within the cryogenic air distillation process.The main issue of this thesis is to develop a suitable model for representing solid phases and their equilibrium with the liquid and vapor phases at the operating conditions of the process, and to obtain full phase diagrams which would improve the knowledge of phase equilibria and the control of the risks associated to the presence of solid phases

Cette thèse est financée par Total et par l’agence nationale de la recherche (ANR), elle s’inscrit dans le cadre du projet SIGARRR (simulation de l’impact des gaz annexes injectés avec le CO2 pendant le stockage géologique sur la réactivité des roches réservoirs). L’objectif de la thèse est d’acquérir expérimentalement des points de solubilité du CO2 dans des solutions aqueuses salées de chlorure de sodium et de chlorure de calcium dans des conditions de hautes températures (323K < T < 423K) et hautes pressions (5 MPa < P < 20 MPa) à des salinités élevées (1 à 6 mol/kg).Suite à une synthèse bibliographique sur les techniques expérimentales utilisées pour la détermination de la solubilité du dioxyde de carbone dans les solutions aqueuses, trois méthodes de caractérisation ont été expérimentées :  Analyse de la phase aqueuse par chromatographie ionique (analyse en ligne) Estimation de la solubilité à l’aide des bilans matière, des quantités de corps pures injectés initialement dans l’autoclave et des paramètres expérimentaux (masse volumique de la phase liquide, volume molaire de la phase gaz à l’équilibre, volume total de l’autoclave…). Piégeage d’un échantillon liquide dans la soude puis dosage. Une étude de sensibilité a été réalisée sur la méthode d’estimation de solubilité par bilan matière. Cette étude a permis d’identifier le niveau de précision de la mesure du volume de l’autoclave afin d’obtenir des estimations de solubilité fiables et précises à haute pression. Pour la dernière méthode expérimentée (piégeage dans la soude puis dosage), un protocole d’échantillonnage, et deux protocoles d’analyses (titrations) ont été développés ; les échantillons des systèmes CO2-H2O et CO2-H2O-NaCl ont été analysés par dosage pH-métrique et les échantillons des systèmes CO2-H2O-CaCl2 ont été analysés par dosage conductimétrique. 84 points de solubilité ont été obtenus au cours de ce travail dont 45 points complétement originaux. Les données expérimentales obtenues ont été comparées avec les résultats de simulations réalisées par le logiciel PHREEQC avec une base de données Pitzer.dat. Le ‘’salting out effect’’ observé a été évalué pour chaque système dans toutes les conditions de températures et pressions étudiées
This work was supported by Total and ‘’Agence National de la recherche’’ as a part of SIGARRR project (Simulation of the impact of annex gases co-injected with CO2 during its geological storage on the Reservoir-Rocks Reactivity. The aim of the thesis was to obtain experimental CO2 solubility data in salty aqueous solutions of sodium chloride and calcium chloride at different molalities (1, 3 and 6 mol/kg) under high temperature (323K < T < 423K) and high pressure (5 MPa < P < 20 MPa).Following a bibliographical study on experimental methods used for the carbon dioxide solubility determination, three characterization methods were tested: Aqueous phase analysis by ion chromatography Solubility estimation from mass balance, amounts of CO2 and liquid initially loaded into the cell and experimental parameters (density of liquid phase, molar volume of gas phase, and total volume of the equilibrium cell…). A liquid sample trapping in sodium hydroxide solution followed by a titrationA sensitivity study was carried out on the Solubility estimation method from mass balance. This study identified the level of accuracy of autoclave volume measurement to obtain reliable and accurate solubility data high-pressure.A sampling protocol was developed to withdraw aqueous samples and trap them into soda solution at high pressure. Two titration procedures were set up; liquid samples of CO2-H2O and CO2-H2O-NaCl systems were analyzed by potentiometric titration and samples of CO2-H2O-CaCl2 system were analyzed by conductimetric titration. 84 solubility data were obtained during this study, which include 45 new experimental data. Experimental measurement were compared to the results of simulation performed with PHREEQC software using a ‘’Pitzer.dat’’ database.The salting out effect observed was evaluated for each system under all temperature and pressure conditions

La gazéification de la biomasse par voie thermochimique constitue une ressource en énergie renouvelable ayant un grand potentiel de développement. Parmi les différentes techniques possibles, la voie cogénération Chaleur/bio-SNG (Substitute Natural Gaz) est proche de la maturité technologique. Un des verrous technologique de cette technologie est l’élimination des goudrons contenu dans le gaz issu du gazéifieur. Le présent travail de recherche constitue une contribution à la levée de ce verrou. La technique d’élimination des goudrons par lavage au moyen d’un solvant non miscible à l’eau ayant été sélectionnée pour un pilote de démonstration, le présent travail de recherche s’est principalement focalisé sur l’acquisition de données d’équilibre bi et triphasique des composés modèles des goudrons - eau – solvant de lavage. De telles données sont en effet indispensable pour la mise au point du modèle thermodynamique permettant la modélisation et l’optimisation du lavage. Les analyses des phases liquides en équilibre on été réalisées par CPG-FID ou CPG-SM. Dans certains cas les niveaux de concentration étaient particulièrement faibles. Les concentrations réciproque obtenues et les coefficients de partage qui s’en déduisent vérifie respectivement la corrélation empirique de Hands et la relation de Van’t Hoff. L’équilibre liquide-liquide-vapeur des binaires eau – solvant de lavage ont été étudiés par la méthode statique. Les concentrations des phases en équilibres ont été corrélées par les modèles NRTL et UNIQUAC au moyen du logiciel commercial ‘Simulis Thermodynamic’. Les paramètres d’interaction ainsi ajustés permettent une bonne restitution des données expérimentales
Gasification of biomass is a promising thermochemical renewable energy resource. Among all biomass conversion processes, gasification by heat cogeneration / bio-SNG (Substitute Natural Gas) is the promising one. But still, one of the deadlocks to be raised is the reduction of the high level of tar present in the product gas. The objective of this work is to perform a data base which will be useful at the operation of tar removal from aqueous medium. The present work has mainly focused on the acquisition of bi and triphasic equilibrium data model molecules of tars - water - washing solvent. Such data are indeed essential for the development of the thermodynamic model for the modeling and the optimization of the washing process. Analyses of liquid phases in equilibrium have been performed by GC-FID or GC-MS. In some cases the concentration levels were particularly low (up to 10-10 mole fraction of anthracene in the aqueous phase). Reciprocal concentrations obtained and the partition coefficients which are deduced from the empirical correlation satisfy each of Hands and the Van't Hoff relationship. Liquid-liquid-vapor equilibrium of binary systems (water-extracting solvent) was studied with the static method. The concentrations of the phases in equilibrium were correlated by the NRTL and UNIQUAC models using the commercial software 'Thermodynamic Simulis'. The interaction parameters adjusted allow a good reproduction of experimental data

Ce travail a été réalisé en partie dans le cadre d'une collaboration avec la société Prosernat. L'objectif de notre travail était d'étudier différents procèdes de séparation de systèmes contenant des hydrocarbures et de l'eau. La première partie décrit la mise au point d'un procède de séparation du système heptane toluène par membranes liquides émulsionnées (émulsions multiples) présentant une grande aire de surface d'échange. Ce mélange est difficile à séparer par distillation du fait de la faible différence des points d'ébullition des deux constituants. La différence des coefficients de diffusion et des solubilités des constituants dans l'eau permet de mettre en évidence la sélectivité de la séparation. L'analyse de composition des phases huileuses par chromatographie en phase gazeuse nous montre que le transfert du toluène est beaucoup plus important que celui de l'heptane. Nous avons constaté que la sélectivité augmente rapidement au cours des premières minutes et que la sélectivité diminue avec la concentration du toluène dans le mélange initial. La deuxième partie est consacrée à la séparation du système tri éthylène glycol-eau. Dans l'industrie du gaz naturel, l'eau qu'il contient pose souvent des problèmes, tels que la formation d'hydrates et l'augmentation du caractère corrosif du gaz. La déshydratation du gaz naturel est donc une étape essentielle dans le traitement du gaz. Un procède le plus répandu est la déshydratation par du tri éthylène glycol (teg) dans une colonne d'absorption. Le teg est ensuite régénère par distillation atmosphérique à 204°c ce qui permet d'obtenir une pureté massique du teg de 99% environ. Or la déshydratation du gaz naturel dépend de la concentration du teg et afin d'obtenir la spécification requise du gaz naturel de très basse teneur en eau, une concentration supérieure du teg est généralement nécessaire. Le travail confié par Prosernat a été réalisé de façon à étudier sur pilote une méthode de régénération du teg par séparation flash suivie d'une condensation de la phase vapeur riche en eau par pulvérisation du teg froid. Cette méthode permet d'obtenir une concentration du teg d'environ 99,6%. La teneur en eau est analyse par dosage coulométrique de Karl Fischer. Une étude de simulation a également été réalisée à l'aide d'un programme en langage pascal et du modèle unifac préalablement testé pour l'équilibre liquide-vapeur du binaire teg-eau. A partir des résultats de la simulation, on a constaté que la concentration du teg régénéré dépend du débit de teg à sécher.