Cristallisation des hydrates de gaz de CO₂/N₂ en émulsion cyclopentane/eau : Etude expérimentale et modélisation de la cristallisation

Aurélie Galfré (1, 2, 3) , Ana Cameirão (1, 2, 3) , Baptiste Bouillot (1, 2, 3) , Jean-Michel Herri (1, 2, 3)

1 SPIN-ENSMSE - Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels
2 PROPICE-ENSMSE - Département PROcédés Poudres, Interfaces, Cristallisation et Ecoulements
3 LGF-ENSMSE - Laboratoire Georges Friedel

Une nouvelle voie de captage du CO₂ par cristallisation d'hydrates de gaz dans une émulsion CP/eau à partir d'une fumée de combustion est proposée dans cette étude. Les premières expériences se sont focalisées sur l'étude des équilibres quadri phasiques (Gaz CO₂/N₂, eau liquide, cyclopentane liquide et Hydrate). Le cyclopentane est un promoteur thermodynamique de cristallisation et permet d'abaisser la pression d'équilibre des hydrates mixtes jusqu'à 97%, par rapport à la pression d'équilibre des hydrates de gaz formés sans promoteur. La sélectivité de captage du CO₂ dans les hydrates mixtes (CP/CO₂/N₂) est augmentée. La capacité de stockage du gaz est d'environ 40 m³gaz/m³ hydrate (STP : Conditions Standards Température Pression). La modélisation cinétique de la cristallisation repose tout d'abord sur la recherche du régime limitant. Les constantes cinétiques de solubilisation des gaz dans l'eau pure et en émulsion ont été déterminées. La phase dispersée (cyclopentane) ne semble pas affecter le transfert gaz/liquide qui est contrôlé par la diffusion du gaz au sein de la phase porteuse (l'eau) puis au sein des gouttes. En régime permanent, la cristallisation est limitée par la diffusion du gaz à l'interface gaz/liquide. En régime non permanent, au démarrage de la cristallisation, on observe que l'apport du réactif gazeux est pris dans le gaz dissout dans le liquide. Une sonde de mesure granulométrique (Focused Beam Reflectance Measurements) a été ajoutée à l'appareillage et permet de visualiser la cristallisation et l'apparition de l'agglomération des hydrates mixtes.

Mots clés: Hydrates de gaz; émulsion; thermodynamique; cinétique; cristallisation

Domaines: Génie des procédés

Aurélie Galfré, Ana Cameirão, Baptiste Bouillot, Jean-Michel Herri. Cristallisation des hydrates de gaz de CO₂/N₂ en émulsion cyclopentane/eau : Etude expérimentale et modélisation de la cristallisation. Cristal 7, May 2013, Toulouse & Albi, France. pp.N° Article- 1 à 8. ⟨hal-00850099⟩