Développement d'une méthode de contributions de groupes pour le calcul du coefficient d'interaction binaire de l'équation d'état de Peng-Robinson et mesures d'équilibres liquide-vapeur de systèmes contenant du CO2

Agroup contribution method to calculate the binary interaction parmeter of the Peng-Robinson equation of state and vapor-liquid equilibria measurements for systems containing CO2

• Auteur / Autrice : Stéphane Vitu
• Direction : Danielle Barth
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 06/11/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Pironon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Neau, Jean-Luc Daridon, Danielle Barth, Jean-Noel Jaubert, François Montel, Olivier Baudoin, Pascal Mougin, Jacques Pironon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyne Neau, Jean-Luc Daridon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Changement d'état (physique)

Équilibre liquide-vapeur

Mots clés libres

Equation d'état

Equilibre liquide-vapeur

Modèle prédictif

Méthode de contributions de groupes

Coefficient d'interaction binaire

Lieu de points critiques

Cellule haute pression

Equation of state

Vapor-liquid equilibrium

Predictive model

Group contribution method

Binary interaction parameter

Critical locus

High pressure cell

Résumé

Nous avons développé une méthode de contributions de groupes permettant d'estimer, en fonction de la température, le coefficient d'interaction binaire (kij) de l'équation d'état de Peng Robinson. Notre approche rend cette équation d'état prédictive. Douze groupes sont définis et il est possible d'estimer les kij pour n'importe quel mélange renfermant des alcanes, des aromatiques, des naphtènes et du CO2. Les diagrammes de phase et lieux des points critiques des systèmes binaires sont bien prédits par le modèle baptisé PPR78 (Predictive 1978, Peng Robinson equation of state). Ce modèle permet également de traiter efficacement les mélanges multiconstituants comme les pétroles bruts et les gaz naturels. A l'aide d'une cellule haute pression, des mesures d'équilibres liquide - vapeur ont été réalisées pour la première fois sur deux systèmes binaires : CO2 méthylcyclopentane et CO2 isopropylcyclohexane. Des mesures ont également été faites sur un mélange renfermant du CO2 et cinq hydrocarbures

A group contribution method allowing the estimation of the temperature dependent binary interaction parameter (kij) for the Peng Robinson equation of state is proposed. Doing so, a new predictive thermodynamic model is born. Twelve groups are defined and it is now possible to estimate the kij for any mixture containing alkanes, aromatics, naphthenes and CO2, whatever the temperature. The model, called PPR78 (Predictive 1978, Peng Robinson equation of state), gives a good description of the phase diagrams and critical locus of binary systems. This predictive model can be successfully employed for the simulation of many mixtures such as natural gases and petroleum fluids. Using a high pressure visual cell, vapor liquid equilibria measurements were made for two binary systems: CO2 methylcyclopentane and CO2 isopropylcyclohexane. For these two systems, no literature data were available. Finally, we measured bubble and dew points on a five component hydrocarbon mixture in the presence of CO2