Adsorption de mélanges de gaz en lit fixe, modulée en température et en pression : expérience, modélisation, simulations

par Hocine Kabir

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Chimie

Sous la direction de Georges Grévillot.

Soutenue en 1993

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Interface gaz solide
• Adsorption gaz solide
• Lit fixe
• Tamis moléculaire
• Hydrocarbure
• Alcane
• Adsorption modulée pression
• Simulation numérique
• Gas solid interface
• Gas solid adsorption
• Fixed bed
• Molecular sieve
• Hydrocarbon
• Alkane
• Pressure swing adsorption
• Numerical simulation
• Adsorption
• Tamis moléculaires
• Alcanes

Résumé

Cette étude concerne les procédés d'adsorption de gaz pour lesquels la régénération de l'adsorbant est effectuée principalement par augmentation de la température. Les adsorbants sont des tamis moléculaires et les gaz utilisés expérimentalement sont essentiellement des alcanes et du dioxyde de carbone. En vue de modéliser de tels procédés, on effectue une description détaillée des différents phénomènes impliqués. Ainsi, on propose des modèles thermodynamiques pour décrire les équilibres multiconstituants gaz-solide à partir de mesures des isothermes des gaz purs ou de mesures de perturbations chromatographiques, ainsi que les méthodes expérimentales associées. On considère que le transfert de matière gaz-solide est représenté par une diffusion interne au grain uniquement. Le transfert de chaleur est étudié tant au niveau du grain d'adsorbant qu'au niveau de la colonne pour laquelle on envisage les trois cas : isotherme, adiabatique et intermédiaire. On étudie également le cas d'un mélange contenant un gaz condensable. La résolution numérique des équations conduit à un logiciel de simulation. Les simulations réalisées permettent d'explorer l'influence des paramètres opératoires sur l'histoire des concentrations en sortie de colonne, en saturation et en régénération, notamment l'influence du transfert de matière, du transfert de chaleur gaz-adsorbant, des pertes de chaleur a la paroi, de la température du gaz de régénération dans le cas d'une espèce condensable.

Titre traduit

Multicomponent fixed bed temperature and pressure swing adsorption : experiments, modelization, simulation

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