Méthodologie pour la caractérisation de propriétés thermodynamiques dans des systèmes microfluidiques

Abstract

Aujourd’hui, les connaissances et l’accès à des données thermodynamiques expérimentales dans des conditions de haute pression et de haute température sont un enjeu majeur dans l’industrie. Connaitre et anticiper le comportement d’un fluide concernant son état, sa viscosité ou encore sa densité est crucial par exemple dans le secteur de l’extraction pétrolière ou dans les procédés de transformation de la matière (raffinage, séparation, conversion,…).Ce travail de thèse s’inscrit dans cette problématique avec la volonté de développer des outils pour l’expérimentation haut débit permettant l’acquisition rapide de données expérimentales dans un souci d’améliorer la précision, la sécurité des opérateurs et l’impact environnemental en utilisant de faibles quantités de produits.Dans ce contexte, un banc expérimental microfluidique et des méthodologies ont été développés pour la construction de diagrammes de phases de mélanges de fluides. L’approche expérimentale est basée sur la détection optique du point de bulle et du point de rosée en condition de haute pression et de haute température (jusqu’à 100 bar et 350 °C). Nous présentons également les résultats obtenus avec des puces microfluidiques silicium-Pyrex, sur des systèmes idéaux (CO2 + pentane, CO2 + MEG) et non idéaux (eau + n-propanol). Les travaux ont permis de mettre en évidence les avantages et les limitations actuelles des approches microfluidiques pour la caractérisation des équilibres de phases. Mis en comparaison avec lesdonnées expérimentales de la littérature et avec les données issues de modèles thermodynamiques, ce travail de thèse est un premier pas vers le développement de méthodologies adaptées à des systèmes plus complexes pour des applications notamment dans le domaine de l’énergie.