Mesure des équilibres de phases sous pression - Méthodes en circuit ouvert

De nombreux procédés faisant appel aux hautes pressions, il est indispensable de disposer des comportements de phases dans ces conditions. Il est bien connu que la pression est l'une des variables d'état qui conditionne l'équilibre thermodynamique et par là même la composition des phases en présence. Comme nous l'avons constaté dans le dossier [J 1 030], des variations de pression et/ou de température peuvent induire des séparations de phases. La connaissance de l'effet de la pression est donc de la plus haute importance dans le cadre de la conception et de l'optimisation des procédés chimiques et de séparation sous haute pression comme les réactions sous haute pression, la production des polymères, la récupération assistée du pétrole, le traitement du pétrole et du gaz naturel, la capture et la séquestration du gaz carbonique, les applications en fluides supercritiques, la réfrigération, etc... De nouvelles voies de procédés sous hautes pressions sont maintenant à l'honneur : il s'agit des fluides ioniques et des hydrates.

De nos jours, la conception de procédés fait appel à des simulateurs qui se nourrissent de données d'équilibres thermodynamiques qui se doivent d'être les plus fiables et les plus précises possibles. En effet, pour des séparations délicates, facteur de séparation voisin de 1, il suffit d'une faible imprécision des données d'équilibre pour conduire à de graves défauts de conception ayant un impact extrême aussi bien sur le plan économique que sur le plan des spécifications des produits finaux.

Il est à noter que bien que les méthodes numériques prédictives aient fait de sérieux progrès, il encore loin le temps où elles pourront se substituer aux déterminations expérimentales (lire pour s'en convaincre les citations accessibles sur le site : http://www.drichon.wix.com/thermoadvices). Ainsi pour l'instant, il faut encore s'appuyer sur le travail expérimental afin de fournir des données aux théoriciens chargés du développement de modèles et aux industriels chargés de la conception de leurs procédés à partir des simulateurs. Il y a ainsi une synergie à entretenir entre expérimentateur, théoricien et utilisateur final par exemple dans le cadre d'un réseau international à construire en priorité. En effet, l'utilisateur final emploie un simulateur contenant des modèles développés et adaptés par des théoriciens grâce aux donnés thermodynamiques issues de l'expérimentation.

De nombreuses méthodes expérimentales sont décrites dans la littérature, chacune avec ses avantages, ses inconvénients et ses précisions spécifiques. Nous distinguons les méthodes en circuit fermé (mélange contenu dans une cellule d'équilibre), cf. [J 1 030], des méthodes en circuit ouvert (un des composés du mélange entre dans la cellule d'équilibre et en ressort en continu) qui font l'objet de ce dossier. Ainsi, parmi la multitude des méthodes qui s'offrent à lui, l'expérimentateur doit choisir celle qui est la plus appropriée à son étude : domaines de température et de pression, propriétés physiques des composés des mélanges concernés, grandeurs à déterminer, incertitude tolérée etc. Pour cela, il est bien évidemment nécessaire que l'expérimentateur dispose de la connaissance suffisante et d'une bonne compréhension des diverses méthodes pour faire le choix le plus en adéquation avec le cahier des charges. Le but du présent dossier est de lui fournir l'aide nécessaire.