Contribution à la modélisation dynamqiue simplifiée d'un procédé d'adsorption modulée en pression (P.S.A.) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Contribution to the simplified dynamic modeling of a Pressure Swing Adsorption process (P.S.A.)

Contribution à la modélisation dynamqiue simplifiée d'un procédé d'adsorption modulée en pression (P.S.A.)

Résumé

One of the objectives of this study was to build a model able to predict the transient comportment and to quickly estimate the state of the Pressure Swing Adsorption (P.S.A.) processes at the cyclic steady state. Computing time problems are still encountered today, whereas a fast and reliable simulator is necessary for the process,optimal dimensioning and even for its control. Two approaches were so adopted. The first one consists in accelerating the simulation of each step of the cycle by simplifying the model of bidispersed pellet of adsorbent. The approach used to simplify the pellet model is close to the one used to establish the traditional model of «~Linear Driving Force~». The influence on the model structure of the state variables choice, as well as the influence of space distribution of resistances to the mass transfer in the pellet have been studied . The column global model based on this pellet model led to simulations of breakthrough curves in good agreement with those in the literature. The second approach is based on the approximation of the cyclic process by an equivalent continuous process. The simulator obtained can estimate almost instantly the transient comportment and the cyclic steady state of the system. For kinetic separations, simulations using this model are in good agreement with those obtained using a traditional cyclic model. The other objective of this work was to design a P.S.A. pilot, entirely controlled by computer, which allows to follow the outlet compositions, as well as temperature profiles in each column. An experimental study has been done on this pilot. It relates to the separation of methane and carbon dioxide mixtures on a zeolite 5A. This study, associated with the experimental results in the literature, validates our first model.
L'un des objectifs de cette étude était de proposer un modèle capable de prédire le régime transitoire et d'estimer rapidement l'état des procédés cycliques de séparation de gaz par adsorption modulée en pression (P.S.A.) en régime établi. En effet, des problèmes de temps de calcul se posent encore de nos jours, alors qu'un simulateur rapide et fiable est nécessaire au dimensionnement optimal du procédé, voire son contrôle. Dans ce but, deux approches ont été adoptées. La première consiste à accélérer la simulation de chacune des étapes du cycle en simplifiant le modèle de grains d'adsorbant bidisperses. La démarche suivie pour simplifier le modèle intra-granulaire est proche de celle employée pour établir le modèle classique de « Linear Driving Force ». Une étude a été menée concernant le choix des variables d'état et la répartition spatiale des résistances au transfert de matière dans le grain. Ces deux paramètres ont en effet tous deux une influence sur la structure du modèle. Le modèle global de colonne basé sur ce modèle intra-granulaire conduit à des simulations de courbes de perçage en bon accord avec celles de la littérature. La seconde approche repose sur l'approximation du procédé cyclique par un procédé continu équivalent. Le simulateur basé sur ce modèle permet d'estimer à la fois la mise en régime et l'état du système en régime établi de façon quasi-instantanée. Pour des séparations de type cinétique, les simulations obtenues avec ce modèle sont en bon accord avec celles obtenues avec un modèle cyclique classique. L'autre objectif de ce travail était de concevoir un pilote de procédé P.S.A. intégralement contrôlé par informatique, permettant de suivre les compositions de sortie, ainsi que les profils de température dans chaque colonne. Une étude expérimentale a été menée sur ce pilote. Elle porte sur la séparation de mélanges de méthane et de dioxyde de carbone sur une zéolithe 5A. Cette étude, associée aux résultats expérimentaux de la littérature, permet de valider notre premier modèle.
Fichier principal
Vignette du fichier
tel-00008325.pdf (6.87 Mo) Télécharger le fichier
tel-00008210.pdf (1.2 Mo) Télécharger le fichier
Format : Autre

Dates et versions

tel-00008325 , version 1 (02-02-2005)
tel-00008325 , version 2 (06-12-2005)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00008325 , version 1

Citer

Damien Leinekugel-Le-Cocq. Contribution à la modélisation dynamqiue simplifiée d'un procédé d'adsorption modulée en pression (P.S.A.). Autre. Université Claude Bernard - Lyon I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00008325v1⟩
191 Consultations
2906 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More