Détermination des coefficients de partage du benzène et du tétrahydrothiophène à l'état de traces entre phase gazeuse et phase aqueuse dans les conditions de stockage du gaz naturel

par Hervé Delepine

Thèse de doctorat en Sciences. Chimie analytique

Sous la direction de Jacques José.

Soutenue en 2001

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Jacques José.

mots clés

• Coefficient de partage (chimie)
• Benzène -- Solubilité
• Thiophène -- Dérivés -- Solubilité
• Gaz naturel
• Équilibre liquide-vapeur

Résumé

Le gaz naturel, en France, contient majoritairement du méthane mais aussi des composés aromatiques tel que le benzène, des paraffines et l'odorisant du gaz naturel : le TétraHydroThiophène. Dans les conditions de fond des stockages souterrains en nappes aquifères, la solubilité des constituants du gaz naturel dans l'eau génère une pollution et un problème environnemental lors de la cessation d'activité de ces stockages. Notre étude porte donc sur la détermination de la solubilité dans l'eau, eau salée et eau + méthanol du benzène et du tétrahydrothiophène contenus initialement à l'état de traces dans le méthane et l'azote de 298 K à 343 K et pour un domaine de pression compris entre 30 et 180 bar. Suite à une étude bibliographique des différentes techniques de saturation de l'eau à pression atmosphérique et sous pression, ainsi que des techniques d'analyse d'hydrocarbures présents à l'état de traces dans l'eau, nous avons conçu et réalisé un dispositif expérimental d'étude d'équilibre liquide-vapeur. Il permet la saturation de la phase aqueuse par passage à contre courant de la phase gazeuse et l'analyse en ligne de la phase aqueuse par chromatographie en phase gazeuse avec détection à ionisation de flamme. Ce dispositif, étalonné par une solution aqueuse saturée en benzène ou par des solutions de THT dans un mélange eau + méthanol, nous a permis de déterminer des solubilités comprises entre 0,3 et 15 ppm molaires. Nos résultats ont validé deux modèles prédictifs :une correlation simplifiée propre au benzène et THT dépendant uniquement de la pression et de la température ; un modèle combinant à la fois équation d'état modifiée de type Peng-Robinson et méthode de contribution de groupes (développé à l'Université de Marseille)

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