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Chimie et Physico-chimie appliquées

L’oxygène en équations

En 1910, J.D. van der Waals recevait le prix Nobel de physique pour son équation décrivant l’état des liquides et des gaz. Cette "équation d’état", très largement utilisée dans le monde pétrolier, perd cependant beaucoup de sa capacité prédictive pour les fluides contenant des corps oxygénés.

En effet, la présence de molécules oxygénées modifie profondément les interactions au sein des fluides. Les forces de polarité sont beaucoup plus importantes et la formation de multimères est observée via la liaison hydrogène.

Jean-Charles de Hemptinne

 

Jean-Charles de Hemptinne
 Direction Chimie et Physico-chimie appliquées
 j-charles.de-hemptinne@ifpen.fr

Comment incorporer de telles spécificités dans une équation d’état ?

Le développement des outils de mécanique statistique a permis de décrire le comportement de chaque interaction intermoléculaire, et donné lieu au développement de la famille d’équations nommée SAFT ( Statistical Associating Fluid Theory).

IFPEN développe une version de cette équation depuis quelques années :

  • en proposant une méthode de contribution de groupes qui permet de paramétrer l’équation pour un grand nombre de familles chimiques ;
  • en y adjoignant un terme spécifique pour la polarité.

En outre,  l’extension de l’équation aux électrolytes a été récemment entreprise.

Grâce à ces travaux, menés en collaboration avec l’université Paris XIII sur l’ équation d’état GC-PPC-SAFT 1, les chercheurs d’IFPEN disposent d’ un outil pouvant être couplé avec des simulateurs de procédés, et capable de reproduire le comportement de phases comportant des produits oxygénés. La complexité des espèces moléculaires rencontrées dans les fluides biosourcés nécessite de poursuivre le raffinement de la description des interactions.

De nouveaux développements visent notamment à décrire leur solubilité dans des solvants “verts” contenant des sels. Ces travaux sont effectués dans le cadre de la chaire de la Fondation Tuck “Thermodynamique pour les carburants issus de la biomasse”.

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1  Group Contribution - Polar - Perturbed Chain -Statistical Association Fluid Theory

Publications

  • D. Nguyen-Huynh,  J.P. Passarello,  P. Tobaly,  J.C. De Hemptinne ; Fluid Phase Equilibria, 2008, 264, n°12, p. 62-75.
     >> DOI: 10.1016/j.fluid.2007.10.019
  • D. NguyenHuynh,  J-C. de Hemptinne,  R. Lugo,  J.P. Passarello,  P. Tobaly ; Modeling LiquidLiquid and LiquidVapor Equilibria of Binary Systems Containing Water with an Alkane, an Aromatic Hydrocarbon, an Alcohol or a Gas (Methane, Ethane, CO2 or H2S), Using Group Contribution Polar Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory, 2011, I&EC Research – Vol. 50, n°12, pp 7467-7483
     >> DOI: 10.1021/ie102045g
  • D. NguyenHuynh,  J.P. Passarello,  J-C. de Hemptinne,  P. Tobaly ; Extension of GC-SAFT to systems containing some oxygenated components: application to ethers, aldehydes and ketones, 2011, Fluid Phase Equilibria – Vol. 307, n°2, pp 142-159
     >> DOI: 10.1016/j.fluid.2011.04.009
  • N. Ferrando,  J-C. de Hemptinne,  P. Mougin,  J-P. Passarello ; Prediction of the PC-SAFT Associating Parameters by Molecular Simulation, 2012, J. Phys. Chem. B – Vol. 116, pp 367-377
     >> DOI: 10.1021/jp209313a
  • J. Rozmus,  J-C. de Hemptinne,  P. Mougin ; Isobaric Vapor−Liquid Equilibria of Tertiary Amine and n Alkane/Alkanol Binary Mixtures: Experimental Measurements and Modeling with GC-PPC-SAFT, 2012, J. Chem. Eng. Data – Vol. 57, issue 11, pp2915-2922
     >> DOI: 10.1021/je300568h
  • M. Nala,  E. Auger,  I. Gedik,  N. Ferrando,  M. Dicko,  P. Paricaud,  F. Volle,  J-P. Passarello,  J-C. de Hemptinne,  P. Tobaly,  P. Stringari,  C. Coquelet,  D. Ramjugernath,  P. Naidoo,  R. Lugo ; Vapour–liquid equilibrium (VLE) for the systems furan + n-hexane and furan + toluene. Measurements, data treatment and modeling using molecular models, 2013, Fluid Phase Equilibria – Vol. 337, pp234-245
     >> DOI: 10.1016/j.fluid.2012.08.005
  • T.B. Nguyen,  J-C. de Hemptinne,  B. Creton,  G. Kontogeorgis ; GC-PPC-SAFT Equation of State for VLE and LLE of Hydrocarbons and Oxygenated Compounds. Sensitivity Analysis, 2013, I&EC Research – Vol. 52; p 7014-7029
     >> DOI: 10.1021/ie3028069
  • G. Kontogeaorgis,  J-C. de Hemptinne,  J-N. Jaubert ; Éditorial - Colloque sur l’application industrielle de la thermodynamique moléculaire (InMoTher), 2013, OGST, vol 68, n°2, p. 187-215
     >> DOI: 10.2516/ogst/2013
  • R. Torres,  J-C. de Hemptinne,  I. Machin ; Improving the Modeling of Hydrogen Solubility in Heavy Oil Cuts Using an Augmented Grayson Streed (AGS) Approach, 2013, OGST – Vol. 68, n°2, p. 217-233
     >> DOI: 20.2516/ogst/2012061
  • J. Rozmus,  J-C. de Hemptinne,  A. Galindo,  S. Dufal,  P. Mougin ; Modeling of strong electrolytes with ePPC-SAFT up to high temperatures, 2013, I&EC Research – Vol. 52, p9979-9994
     >> DOI: 10.1021/ie303527j
  • L. Grandjean,  J-C. de Hemptinne,  R. Lugo ; Application of GC-PPC-SFAT EoS to ammonia and its mixtures, 2014, Fluid Phase Equilibria – Vol. 367, p159-172
     >> DOI: 10.1016/j.fluid.2014.01.025
  • T.B. Nguyen,  J-C. de Hemptinne,  B. Creton,  G. Kontogeorgis ; Improving GC-PPC-SAFT equation of state for LLE of hydrocarbons and oxygenated compounds with water, 2014, Fluid Phase Equilibria – Vol. 372, p 113-125
     >> DOI: 10.1016/j.fluid.2014.03.028

 

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