Etude thermodynamique des équilibres liquide-vapeur des systèmes complexes CO2-eau-impuretés à haute pression. Expérimentation et modélisation.

Thermodynamic study of vapour liquid equilibria in the carbon dioxide-water-impurities system at high pressure. Measurement and modelling.

• Auteur / Autrice : Floriane Lucile
• Direction : Pierre Cézac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 31/10/2012
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sciences -- Expériences

Thermodynamique

Dioxyde de carbone

Solubilité

Captage et stockage du dioxyde de carbone

Mots clés libres

Oxycombustion

Solubilité

CO2

Expérimentation

Modélisation

Oxy fuel combustion

Solubility

CO2

Experimental

Modeling

Résumé

Le dioxyde de carbone, provenant de la combustion d’énergies fossiles, est l’un plus important gaz à effet de serre. La réduction des émissions de CO2 à l’atmosphère s’imposant, une solution consiste en la capture et la séquestration du CO2 par oxy-combustion. Avant l’étape de séquestration, le CO2 doit être purifié. Les procédés de séparation des gaz nécessitent une bonne connaissance des propriétés thermodynamiques des équilibres entre phases. C’est pourquoi un nouvel appareil expérimental, permettant l’étude de la solubilité d’un mélange de gaz (CO2, O2, NOx, SO2) dans des solutions aqueuses, a été développé. Dans un premier temps, l’étude du système CO2-eau a permis de valider l’appareil expérimental pour les domaines de température et de pression de l’étude (293 ,15-393,15 K, jusqu’à 5 MPa). Ensuite, les données sur le système CO2-eau-NaOH étant rares dans la littérature, ce système a été étudié. Les données expérimentales obtenues ont été comparées à un modèle développé dans l’étude. Les modèles de coefficient d’activité de Pitzer et de NRTL électrolyte sont comparés. La dernière étape de l’étude est l’optimisation des paramètres du modèle NRTL-e par ajustement sur les données expérimentales.

Production of carbon dioxide from burning fossil fuel participates in the global warming. This issue generates a growing interest for CO2 capture and storage from oxy fuel combustion. Before the sequestration step, the CO2 has to be purified from impurities. Separation processes require a good knowledge of thermodynamics properties of phase equilibria. In this context a new experimental device was designed and set up in the LaTEP to allow the study of the solubility of gas mixture involved in CO2 capture and storage processes (CO2, O2, NOx, SO2). The apparatus was, first, validated by studying the CO2-water system in the temperature range from 293.15 K to 393.15 K and at pressure up to 5 MPa. Then, the CO2-water-NaOH was studied because few data are available in the scientific literature. Experimental data obtained was compared with a model developed in this work. This model is based on a thermodynamic description of physical chemical phenomena occuring in a vapour liquid system. Two model of activity coefficient are compared (Pitzer and electrolyte-NRTL). The last step of this study is the parameter optimization for e-NRTL.