Thèse soutenue

Etude du captage du CO2 par la cristallisation des hydrates de gaz : Application au mélange CO2-N2

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Auteur / Autrice : Amina Bouchemoua
Direction : Jean-Michel Herri
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Genie des procédés
Date : Soutenance le 16/07/2012
Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Herri, Nicolas Von Solms, Didier Dalmazzone, Eric Chassefière, Ana Alexandra Dos Santos Nicolau Esteves Cameirão, Yamina Ouabbas
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Von Solms, Didier Dalmazzone

Résumé

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Le captage du CO2 représente un enjeu industriel majeur et scientifique du siècle. Il existe différentes méthodes de séparation et de captage du CO2, telles que, l'absorption aux amines et l’adsorption. Bien que ces processus soient bien développés au niveau industriel, ils sont très consommateurs d’énergie. Le procédé de captage du CO2 par formation d’hydrates de gaz consomme moins d’énergie et semble être très prometteur pour la séparation du CO2 Les hydrates de gaz sont des composés cristallins de la famille des clathrates dans lesquels des molécules d'eau se relient entre elles par des liaisons hydrogène pour former des cavités qui peuvent contenir des molécules de gaz. La formation d'hydrates de gaz est favorisée par une haute pression et basse température.Cette étude est menée dans le cadre du projet ANR SECOHYA. L'objectif est d'étudier les conditions thermodynamiques et cinétiques du procédé de captage du CO2 par cristallisation d'hydrates de gaz.Premièrement, nous avons développé un dispositif expérimental pour réaliser des expériences afin de déterminer les conditions thermodynamiques et cinétiques de formation des hydrates mixtes CO2-N2 dans l'eau comme phase liquide. Nous avons montré que la pression opératoire peut être très élevée et la température très basse. Pour la faisabilité du projet, nous avons utilisé le TBAB (TétraButylAmmonium Bromure) en tant qu'additif thermodynamique dans la phase liquide. L'utilisation du TBAB peut réduire considérablement la pression opératoire.Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons présenté un modèle thermodynamique, basé sur le modèle de van der Waals et Platteeuw. Ce modèle permet de prédire les conditions d'équilibre thermodynamique de formation des hydrates de gaz. Des données expérimentales d'équilibre de mélanges CO2-CH4 et de CO2-N2 sont présentées et comparées à des résultats théoriques.