Thèse soutenue

Investigation de la cristallisation hors-équilibre des clathrates hydrates de gaz mixtes : une étude expérimentale comparée à la modélisation thermodynamique avec et sans calculs flash

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Auteur / Autrice : Quang-Du Le
Direction : Jean-Michel Herri
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des Procédés
Date : Soutenance le 09/03/2016
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département PROcédés Poudres, Interfaces, Cristallisation et Ecoulements
Jury : Président / Présidente : Ryo Ohmura
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Herri, Ryo Ohmura, Karine Ballerat-Busserolles, Eric Chassefière, Baptiste Bouillot, Pierre Duchet-Suchaux
Rapporteurs / Rapporteuses : Ryo Ohmura, Karine Ballerat-Busserolles

Résumé

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L’activité scientifique du sujet porte sur l’acquisition de données expérimentales et la modélisation de la composition des clathrates hydrates de gaz. Les domaines d’application concernent la séparation et le stockage de gaz, la purification de l’eau, et le stockage d’énergie par matériaux à changement de phase.L’équipe a mis en évidence il y a quelques années que la composition des hydrates de gaz était sensible aux conditions de cristallisation, et que le phénomène de formation se produisait en dehors de l’équilibre thermodynamique.Le travail de thèse a permis d’explorer plusieurs modes de cristallisation à partir de solutions de même composition initiale pour observer les différences concernant l’état final, compositions notamment, et les relier à la vitesse de cristallisation. Suivant le mode de cristallisation, lent ou rapide, l’acquisition des données expérimentales peut prendre de quelques jours à plusieurs semaines. Les expériences sont réalisées en réacteur pressurisé dans lequel nous mesurons en ligne la composition de la phase gaz et de la phase liquide, pour calculer par bilan de matière la composition de la phase hydrate.Nous avons bien mis en évidence des variations dans la composition de la phase hydrate suivant le mode de cristallisation. Nous avons dû établir un modèle thermodynamique donnant la composition de la phase hydrate à l’équilibre pour des mélanges de gaz qui n’avaient jamais été traité par la littérature, et qui ont donc nécessité des campagnes de mesure extrêmement lentes et donc longues pour être sûr de l’état thermodynamique à l’équilibre.Nous sommes en cours d’établir un modèle cinétique pour modéliser les écarts à cet état d’équilibre de référence pour nos expériences réalisées à vitesse de cristallisation rapide.