Masse volumique et viscosité dynamique sous haute pression de mélanges alcool+hydrocarbures et mise au point d'un conductimètre électrique haute pression

Density and dynamic viscosity under pressure of alcohol + hydrocarbon mixtures and development of high pressure electrical conductimeter.

• Auteur / Autrice : Guillaume Watson
• Direction : Christian Boned, Antoine Baylaucq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pression

Eaux saumâtres

Conductivité électrique

Hydrocarbures

Viscosité

Densité

Alcool

Résumé

Ce travail porte sur l'étude sous haute pression de la masse volumique et de la viscosité dynamique des mélanges alcool + hydrocarbure, et sur le développement d'un conductimètre électrique haute pression. La masse volumique des 3 binaires éthanol + n-heptane, (n-butanol ou n-propanol) + toluène, a été mesurée en fonction de la pression (jusqu'à 65 MPa), de la température (de 293 à 353 K) et de la composition (5 corps purs et 7 mélanges par binaire), soit 2638 points expérimentaux. Avec les données supplémentaires de la littérature sur les 2 binaires éthanol + (méthylcyclohexane ou toluène), il a été possible de discuter des propriétés volumiques de 5 binaires, et d'évaluer le modèle prédictif PC-SAFT. Ensuite la viscosité dynamique des 2 binaires éthanol + (toluène ou n-heptane) a été mesurée en fonction de la pression (jusqu'à 100 MPa), de la température (de 293 à 353 K) et de la composition (3 corps purs et 7 mélanges par binaire), soit 394 points expérimentaux. Ces données ont permis de discuter de la validité de divers modèles prédictifs : lois de mélange, les modèles de sphères dures, du volume libre, de théorie de friction et de dynamique moléculaire. Un conductimètre électrique a été développé pour mesurer la conductivité électrique élevée (jusqu'à 2000 mS. Cm-1) des saumures pétrolières sous haute pression et haute température. Suite à une étude bibliographique, la technique de mesure par contact direct à 4 électrodes en courant alternatif a été choisie. Les mesures sur 10 solutions aqueuses de KCl et LiCl, concentrées de 0,1 à 4,5 Molal, jusqu'à 100 MPa et à 298 K, ont permis de valider l'appareillage dans ce domaine de mesure avec une précision de ± 3 %.

This work is related to the study of density and dynamic viscosity under pressure of alcohol + hydrocarbon mixtures, and development of high pressure electrical conductimeter. Density of ethanol + n-heptane and (n-butanol or n-propanol) + toluene binaries has been measured as a function of the pressure (up to 65 MPa), the temperature (from 293 to 353 K) and the composition (5 pure compounds and 7 mixtures by binary), resulting on 2638 experimental points. With supplementary data from the literature on the 2 binaries ethanol + (methylcyclohexane or toluene), it has been possible to discuss on the volumic properties of the 5 binaries and on evaluation of predictive model PC-SAFT. Dynamic viscosity of ethanol + (toluene or n-heptane) binaries has been measured as a function of the pressure (up to 100 MPa), the temperature (from 293 to 353 K) and the composition (3 pure compounds and 7 mixtures by binary), resulting on 394 experimental points. These data have been analysed with some predictive models: mixing laws, models of hard spheres, free volume, friction theory and molecular dynamic. An electrical conductimeter has been developed in order to measure high electrical conductivity of petroleum brine (up to 2000 mS. Cm-1) under high pressure and high temperature. Bibliographic study has allowed to choose the direct contact method with 4 electrodes and alternative current. Measurements of KCl and LiCl aqueous solutions, with concentration from 0. 1 to 4. 5 Molal, up to 100 MPa and at 298 K, have permitted to valid the device in this range of measurement, with a precision of ± 3 %.