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Article

1 - CIRCULATION FORCÉE DU MÉLANGE

2 - CIRCULATION OUVERTE DE LA PHASE VAPEUR

3 - DISCUSSION CRITIQUE DES DIVERSES MÉTHODES

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : J1031 v1

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

Auteur(s) : Dominique RICHON

Date de publication : 10 déc. 2012

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RÉSUMÉ

Ce dossier paraît à la suite du dossier [J1030] "Mesure des Équilibres de Phases sous Pression. Méthodes en circuit fermé" et s´intéresse ici aux différentes variantes des méthodes en circuit ouvert. Une discussion critique des diverses méthodes permet a l'expérimentateur de choisir la méthode en circuit ouvert ou fermée adaptée à son étude.

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ABSTRACT

This paper is continuation of the description of high pressure equipment for Phase equilibrium measurements initiated in the review « Techniques de l´Ingénieur » with the following paper entitled : "Mesure des Équilibres de Phases sous Pression. I – Méthodes en Circuit Fermé". It addresses the various open circuit methods and presents them through a critical description way.

Auteur(s)

  • Dominique RICHON : Ancien Directeur de recherche à MINES ParisTech - Ancien responsable du laboratoire de thermodynamique et des équilibres de phases (TEP) à MINES ParisTech - Professeur invité « Otto Mønsted professor », Technical University of Denmark, Lyngby, Danemark - Professeur à temps partiel à l'université KwaZulu Natal, Durban, Afrique du Sud - Professeur émérite « Finland Distinguished Professor », Aalto University, Aalto Finlande

INTRODUCTION

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.

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KEYWORDS

experimental techniques   |   sampling

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j1031


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4. Conclusion

La connaissance précise des équilibres de phases est un prérequis dans de nombreux domaines et son utilité s'étend de la compréhension scientifique jusqu'au développement et à l'optimisation de procédés en vue de l'amélioration de leurs performances en terme de qualité des produits finis et de la réduction, à la fois de leurs coûts (investissement et fonctionnement) et de leurs possibles actions négatives sur l'environnement. Une étude publiée en 2010  par la Fédération européenne de génie chimique sur les besoins de l'industrie concernant les propriétés thermodynamiques et de transport a conduit leurs auteurs à affirmer qu'il y a un besoin considérable de laboratoires expérimentés possédant un personnel bien rôdé en vue de la production de données de grande qualité. Cette étude faisait suite aux résultats d'une discussion, dans le cadre d'une table ronde regroupant industriels et universitaires sur ce même sujet, présentés en 2009 par Richon .

Afin d'aider les laboratoires à s'équiper des techniques appropriées à leur besoin, deux manuscrits ont été préparés. Ils présentent les diverses méthodes existantes ainsi que leurs avantages et inconvénients. Le premier dossier ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SIMNICK (J.J.), LAWSON (C.C.), LIN (H.M.), CHAO (K.C.) -   Vapor-liquid-equilibrium of hydrogen-tetralin system at elevated-temperatures and pressures.  -  AIChE. J., 23, p. 469 (1977).

  • (2) - LIN (H.M.), KIM (H.), LEET (W.A.), CHAO (K.C.) -   New vapor liquid equilibrium apparatus for elevated-temperatures and pressures.  -  Ind. Eng. Chem. Fundam., 24, p. 260 (1985).

  • (3) - NIESEN (V.), PALAVRA (A.), KIDNAY (A.J.), YESAVAGE (V.F.) -   An apparatus for vapor-liquid-equilibrium at elevated-temperatures and pressures and selected results for the water ethanol and methanol ethanol systems.  -  Fluid Phase Equilib., 31, p. 283 (1986).

  • (4) - GILBERT (M.L.), PAULAITIS (M.E.) -   Gas-liquid equilibrium for ethanol water carbon-dioxide mixtures at elevated pressures.  -  J. Chem. Eng. Data, 31, p. 296 (1986).

  • (5) - HOUZELLE (C.), LEGRET (D.), RICHON (D.), RENON (H.) -   Vapor liquid equilibria of corrosive components using a dynamic method – A new flow apparatus.  -  Fluid Phase Equilib., 11, p. 179 (1983).

  • ...

1 Sites Internet

ThermoData Engine (TDE). Expert Thermodynamic Data Correlation, Evaluation, and Prediction http://www.trc.nist.gov/tde.html

Page personnelle Dominique Richon http://www.drichon.wix.com/thermoadvices

Thermophysical Data for Process Design http://www.ddbst.com/

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2 Brevets

WO 2004090508 (A2) – 2004-10-21 – Method and device for taking micro-samples of a pressurised fluid held in a container ; Richon Dominique [FR] – (ARMINES Association pour la Recherche et le développement de méthodes et processus industriels, Association loi de 1901 [FR])

PCT FR 04000803, FR 2 853 414 – A1 – 2003-04-01 – Procédé et dispositif pour prélever des micro-échantillons d'un fluide sous pression contenu dans un container ; Richon Dominique [FR] – (ARMINES Association pour la Recherche et le développement de méthodes et processus industriels, Association loi de 1901 [FR])

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