Equilibres de co-adsorption de mélanges gazeux : application au stockage du gaz naturel

par Olivier Pupier

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Vincent Goetz et de André Guillot.

Soutenue en 2004

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .


  • Résumé

    La connaissance et la compréhension des phénomènes de co-adsorption présents dans de nombreux procédés industriels ont guidé la réalisation de ce mémoire. Dans une première partie, et dans le cadre de la problématique des véhicules fonctionnant au gaz naturel (VGN) avec la technologie Gaz Naturel Adsorbé (GNA), l'importance de ces phénomènes de co-adsorption a pu être mise en évidence. Une série de 730 cycles de chargement - déchargement d'un réservoir de stockage avec du GN a été réalisée. Celle-ci a permis de quantifier une diminution globale de la capacité de stockage du réservoir de l'ordre de 50 %. De plus, par analyse chromatographique, l'influence spécifique de chacun des constituants du GN a été déterminée. Dans une deuxième partie, un banc de volumétrie dynamique, développé au laboratoire pour l'acquisition d'isothermes de co-adsorption de mélanges binaires, a été présenté. A partir de mesures réalisées sur un charbon actif commercial pour le binaire CH4 - CO2, ce montage a pu être validé à 273 et 298 K, et pour des pressions allant jusqu'à 1 MPa. Le modèle de co-adsorption IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory), en utilisant les isothermes expérimentales des gaz purs, a été confronté aux résultats du binaire CH4 - CO2 : un écart inférieur à 5 % a été observé entre valeurs calculées et expérimentales. Le modèle MPD (Myers-Prausnitz-Dubinin), intégrant la modélisation des isothermes d'adsorption des gaz purs selon le formalisme de DA (Dubinin - Asthakov) dans le modèle IAST, a également été testé et permet d'obtenir une bonne adéquation entre valeurs calculées et expérimentales. Ce modèle MPD constitue un outil de travail particulièrement intéressant et fiable.

  • Titre traduit

    Co-adsorption equilibrium of gas mixtures: application to natural gas storage


  • Résumé

    The knowledge and the comprehension of the co-adsorption's phenomena present in many industrial processes, guided the realization of this memory. In a first part, and framework of NGV's topic with ANG technology, the importance of these phenomena of co-adsorption is highlighted. A series of 730 cycles of loading - unloading of a storage tank with NG was carried out. This one made it possible to quantify a total loss in the storage capacity of the tank of about 50 %. Moreover, by chromatographic analysis, the specific influence of each component of the GN was given. In a second part, a dynamic volumetry device, developed at the laboratory for the acquisition of co-adsorption isotherms of binary mixtures, was presented. From measurements carried out on a commercial activated carbon for the binary CH4 - CO2, this apparatus has been validated to 273 and 298 K, and for pressures going up to 1 MPa. The co-adsorption model IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory), while using experimental isotherms of pure gases, was confronted with the results of the binary CH4 - CO2 : a lower deviation than 5 % was observed between computed values and experimental. The model MPD (Myers-Prausnitz-Dubinin), integrating the modeling of the isotherms of adsorption of pure gases according to the formalism of DA (Dubinin - Asthakov) in model IAST, was also tested and gives a good adequacy between computed values and experimental. This model MPD constitutes a particularly interesting and reliable working tool which could be easily integrated in simulation's models of industrial processes.

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Informations

  • Détails : 223 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 85-88, 169-172

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Perpignan Via Domitia. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2004 PUP
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