In this work, we present a novel microfluidic-based approach for investigating the thermodynamics of multicomponent systems at high pressures and temperatures, such as determining miscibility diagrams and critical coordinates of complex mixtures. The developed method is primarily based on (i) bubble and dew point detection through optical characterization and (ii) the use of a so-called dynamic stop-flow measurement mode for fast screening of the diagram parameters, mainly P, T and composition. Our strategy was validated through the studies of model binary CO2-alkane mixtures. The obtained results were then compared to PREOS-calculated and literature data. We later applied this strategy for determining ternary and quaternary mixtures critical coordinates. This approach has equal accuracy compared to conventional high-pressure optical cell methods but allows for a much faster phase diagram determination, taking advantage of improved heat and mass transfers on the microscale and of the dynamic stop-flow approach.
Résumé -Intensification de la production de paraxylène à l'aide du lit mobile simulé réactif -Les réacteurs multifonctionnels, qui associent une étape de séparation et une étape de réaction dans une seule et même unité, constituent un axe de développement important dans le domaine de l'éco-conception des procédés afin de réduire les coûts énergétiques et environnementaux. Ils permettent de réduire, voire d'éliminer, les flux de recyclage et la taille des unités afin d'obtenir des procédés moins coûteux et plus sûrs. Cet article présente l'étude d'un réacteur multifonctionnel couplant une réaction d'isomérisation et une séparation par adsorption : le Lit Mobile Simulé Réactif (LMSR). Ce procédé est appliqué à la séparation réactive des xylènes. Le procédé actuel permet de produire du paraxylène (PX) pur (à plus de 99,7 %) à partir d'un mélange d'isomères grâce à une étape de séparation par Lit Mobile Simulé (LMS) et une étape d'isomérisation en phase gaz. La majeure partie de l'alimentation du LMS provient du recyclage des isomères du paraxylène qui sont transformés dans le réacteur. La séparation réactive, en intégrant l'isomérisation dans le LMS, devrait permettre de réduire ce flux de recyclage et les utilités associées. La séparation des xylènes s'effectuant en phase liquide, la première étape de cette étude a donc été de vérifier la faisabilité de la réaction en phase liquide. Ces tests ont permis de valider l'utilisation de la zéolithe HZSM-5 comme catalyseur de la réaction et du toluène comme désorbant pour la séparation (à la place du paradiéthylbenzène, plus classiquement utilisé, mais qui s'isomérise au contact de ce catalyseur). Les données expérimentales ont permis d'estimer des paramètres cinétiques pour un modèle d'isomérisation en phase liquide des xylènes. Ce modèle a été ajouté à un modèle de séparation par Lit Mobile Vrai (LMV) pour obtenir un simulateur de Lit Mobile Vrai Réactif (LMVR). Grâce à ce simulateur de LMVR, les conditions de fonctionnement du procédé LMSR ont pu être déterminées. Ces conditions de fonctionnement montrent qu'il est possible de réduire le flux de recyclage de plus de 40 % tout en conservant la même productivité. Une étude comparative des deux schémas de production de PX dans leur globalité permet d'espérer une réduction des coûts d'investissement et des coûts opératoires grâce au procédé LMSR. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 65 (2010) Abstract -Intensification of Paraxylene Production using a Simulated Moving Bed ReactorMultifunctional reactors, which combine a reaction step and a separation step in one single unit, constitute an important advance in design of sustainable processes to save energy and reduce environmental impact. They allow reductions of recycle flows and size units in order to have more safety and less expansive processes. This paper deals with separation by adsorption and reaction coupled in a Simulated Moving Bed reactor (SMBR) for paraxylene (PX) production. In the current industrial process, the major part of th...
Thermophysical properties of fluid systems under high pressure and high temperature conditions are highly desirable as they are used in many industrial processes both from a chemical engineering point of view and to push forward the development of modeling approaches.
International audienceAccessing fluids thermophysical properties is crucial in chemical engineering for they are required inmost of process parameter calculations. Nevertheless, these are not always available in the literature. Inthe present paper, we propose a fast and efficient microfluidic approach for simultaneously accessingdensity and viscosity of homogeneous fluids mixtures. In comparison with classical set-ups, microfluidicdevices exhibit higher heat transfer capability and small volumes, resulting in an easy control of tem-perature, fast conditions screening and improved operation safety. A set-up was designed based on thesubtraction of two pressures: capillary and bypass lines. The devices use a capillary system with a diam-eter of 73.6 µm (±0.5%). The proposed set-up can work in a wide range of pressures (10 < P(bar) < 200)and temperatures (30 < T(◦C) < 227). The developed strategy was applied to pure fluids (CO2and N2), andto mixtures (CYC + CO2and CO2+ H2)
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