Développement d'une équation d'état applicable aux systèmes d'électrolytes eau-alcool-sels-hydrocarbures

Developpement of an equation of state applied to water-alcohol-saltshydrocarbons electrolyte systems

• Auteur / Autrice : Radia Inchekel
• Direction : Walter Furst
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodynamique statistique

Équations d'état

Méthanol

Hydrocarbures

Solutions d'électrolyte

Résumé

Les électrolytes changent considérablement les solubilités mutuelles des mélanges eau-hydrocarbures et la représentation des propriétés thermodynamiques devient alors plus délicate. Les modèles d'équilibre de phases qui sont capables. De décrire de tels mélanges sont habituellement de type hétérogène. La thèse proposée ici utilise des méthodes issues de la thermodynamique statistique pour développer une équation d'état, permettant de tenir compte des différentes interactions existantes (non-électrolyte, électrolyte). Nous avons utilisé une équation de type CPA (Cubic Plus Association) que nous avons combinée avec des termes spécifiques aux ions: MSA (Mean Spherical Approximation), le terme de Born et le terme de solvatation de Planche et Renon (SR2). La première partie de ce travail a été réalisée pour tester la capacité du modèle (CPA-E) à représenter les propriétés thermodynamiques (densité, coefficient d'activité et coefficient osmotique) de solutions électrolytiques simples tels que des solutions aqueuses de NaCI et de CaClz. Il a été ensuite, étendu en température, ainsi qu'à d'autres sels. Après cela, nous avons étudié les mélanges ternaires (eau-hydrocarbure-sel, eau-hydrocarbure-méthanol, eau-méthanol-sel), l'objectif étant de pouvoir traiter un système complet: eau-hydrocarbure-méthanol-sels.

The presence of electrolytes changes considerably the mutual solubilities of water-hydrocarbons mixtures and the representation of thermodynamic properties becomes more difficult. Often, heterogeneous models are used for these type pf problerns. Yet, this study proposes an equation of state based on methods derived from statistical thermodynamic approaches. In this work, we focus on the extension to electrolyte systems of the CP A equation of state. To account for electrolyte interactions an MSA (Mean Spherical Approximation), SR2 and Born terms contributions are used. In this thesis, we first validate the model (CAP-E) to represent the properties of electrolyte solutions (NaCI, CaCh), using density, osmotic coefficient and activity coefficient experimental data, and its temperature extension. The model was also extended to other salts. Then, the results of the model extension to ternary mixtures are presented (water-hydrocarbon-salt, waterhydrocarbon-methanol, water-methanol-salt), the aim being to allow the representation of the properties of the complete system: water-hydrocarbon-methanol-salts.