| Titre : | ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION DES SYSTEMES (EAU + ACIDE CARBOXYLIQUE + SOLVANTS) |
| Auteurs : | mebarka Timedjeghdine, Auteur ; Abdel Malek Hasseine, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Note générale : | Équilibre liquide-liquide, Coefficient de distribution et facteur de séparation, Algorithme Génétique, Optimisation par Essaim Particulaire (PSO). |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
RESUME :
Les données d’équilibre liquide-liquide pour les systèmes ternaires (eau + acide formique + solvant (acétate de butyle, acétate d'éthyle et l'alcool iso amylique)) et les systèmes quaternaires (eau + acide acétique + solvant mixte (dichlorométhane + méthyle isobutyle cétone)) ont été déterminées expérimentalement à 291,15 et 301.15 K respectivement et à 1 atm. L'indice de réfraction a été utilisé pour mesurer la concentration de tous les constituants dans chaque phase. Les données d’équilibres (conodales) ont été corrélées en utilisant le modèle de NRTL. En outre, les paramètres d'interaction binaires de ce modèle ont été obtenus grâce à deux techniques d'évolution: l'algorithme génétique (GA) et l’optimisation par essaim particulaire (PSO). De plus, la fiabilité des données d’équilibres a été vérifiée par les corrélations d’Othmer-Tobias et Hand. Enfin, les coefficients de distribution et les facteurs de séparation ont été déterminés pour évaluer la capacité des solvants pour extraire les acides carboxyliques à partir de l'eau. ABSTRACT : Liquid-Liquid Equilibrium (LLE) data for the ternary systems {water + formic acid + solvent (butyl acetate, ethyl acetate and isoamyl alcohol)} and quaternary system {water + acetic acid +mixed solvent (dichloromethane + methyl isobutyl ketone)} have been determined experimentally at 291.15 and 301.15 K respectively and at 1 atm. Refractive index measurement was employed to determine the concentration of all species in each phase. The tie-line data were correlated using the NRTL model. Moreover, the binary interaction parameters of this model were obtained thanks to two evolutionary techniques: the Genetic Algorithm (GA) and the Particle Swarm Optimization (PSO). In addition, the reliability of the experimental tie-line data was checked by the Othmer–Tobias method as well as the Hand correlation. Finally, the distribution coefficients and separation factors have been measured in order to evaluate the ability of the solvents to extract carboxylic acid from water. |
| Sommaire : |
RESUMES……………………………………………………...……………………….. I
ABSTRACT……………………………………………………...……………………… II ملخص ……………………………………………………...…………………………..... III SOMMAIRE……………………………………………………...…………………….. IV NOMENCLATURE I X LISTE DES FIGURES ……………………………………………………...….............. X LISTE DES TABLEAUX ……………………………………………………................ XIII INTRODUCTION GENERALE ……………………………………………….............. 1 CHAPITRE I ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE I.1. GENERALITE SUR LES ACIDES CARBOXYLIQUES…………………………. 4 I.1.1. Définition et nomenclature ………………………………………..…............ 4 I.1.2. Caractères physiques des acides carboxyliques……………………………... 5 I.1.3. Réactivité des acides carboxyliques………………………………………..... 6 I.1.3.1. Propriétés acido-basiques…………………………………………... 6 I.1.3.2. Décarboxylation……………………………………………………. 7 I.1.4. synthèse des acides carboxyliques…………………………………………… 7 I.1.5. Les acides carboxyliques utilisés dans ce travail……………………………. 9 I.1.5.1. Acide formique……………………………………………………... 9 I.1.5.1.1. Description et utilisation………………………………… 9 I.1.5.1.2. Production……………………………………………….. 9 I.1.5.1.3. Propriétés physico-chimique…………………………….. 11 I.1.5.2. Acide acétique……………………………………………………… 12 I.1.5.2.1. Description et utilisation………………………………… 12 I.1.5.2.2. Production……………………………………………….. 13 I.1.5.2.3. Propriétés physico-chimique…………………………….. 13 I.2. ELEMENTS BIBLIOGRAPHIQUES……………………………………………… 14 I.3. CONCLUSION …………………………………………………………………….. CHAPITRE II SOMMAIRE V EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE II.1. INTRODUCTION…………………………………………………………………. 22 II.2. PRINCIPE DE L’EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE………………………….. 22 II.3.LES PARAMETRES CARACTERISANT L’EFFICACITE DE L’EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE ……………………………………………………………………. 24 II.3.1. Coefficient de distribution………………………………………………….. 24 II.3.2. Sélectivité…………………………………………………………………... 25 II.3.3. Facteur de séparation……………………………………………………….. 26 II.4. CLASSIFICATION DES SOLVANTS……………………………………………. 26 II.5. CRITERE DE CHOIX DE SOLVANT …………………………………………… 27 II.5.1. Efficacité de solvant………………………………………………………... 27 II.5.2. Régénération du solvant……………………………………………………. 27 II.5.3. Propriétés physico-chimique……………………………………………….. 28 II.5.4. Propriétés environnementales……………………………………………… 28 II.5.5. Propriétés économiques……………………………………………………. 28 II.6. APPLICATIONS DE L’EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE …………………... 29 II.7.AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L’EXTRACTION LIQUIDELIQUIDE……………………………………………………………………………….. 30 II.7.1. Avantages…………………………………………………………………… 30 II.7.2.Inconvénients et solutions…………………………………………………… 31 II.8.DIAGRAMMES DE PHASE TERNAIRE ET PSEUDO-TERNAIRE …………… 32 II.8.1. Règle des phases…………………………………………………………… 32 II.8.2. Diagramme ternaire…………………………………………………………. 32 II.8.3. Diagramme pseudo-ternaire…………………………………………........... 34 II.8.4. Type de diagrammes……………………………………………………… 35 CHAPITRE III ETUDE LA MODELISATION THERMODYNAMIQUE DES EQUILIBRES LIQUIDE-LIQUIDE III.1. RAPPELS THERMODYNAMIQUES SUR LES ÉQUILIBRES LIQUIDELIQUIDE ….………………………………………………………………………….. 39 III.1.1. Potentiel chimique et l’enthalpie libre……………………………………. 39 III.1.2. Condition d’équilibre liquide-liquide…………………………………….. 40 SOMMAIRE VI III.1.3. Activité chimique et coefficient d’activité………………………………... 41 III.2. LES MODELES DE COEFFICIENT D’ACTIVITE ……………..……..………. 42 III.2.1. Modèle NRTL…………………………………………………………….. 42 III.2.2. Modèle UNIQUAC ……………..……………..………………………… 43 III.2.3. Modèle UNIFAC ……………..………………..………………………... 45 III.3. MODÉLISATION DES ÉQUILIBRES LIQUIDE-LIQUIDE ……………..…… 46 III.3.1. Estimation des paramètres d’interaction du modèle NRTL………………. 46 III.3.2. Optimisation des paramètres d’interaction du modèle NRTL……………. 47 III.3.2.1. Méthode d’algorithme génétique…………………………………... 47 III.3.2.1.1. Description des Algorithmes Génétiques…………................ 48 a) Le codage des données………… ……………............................. 48 b) Génération de la population initiale…………………………… 49 c) Fonction d’adaptation (Fitness)………………………………… 49 d) Sélection………………………………………………………… 50 e) Recombinaison………………………………………………….. 50 f) Critère d’arrêt …………………………………………………… 52 III.3.2.2. Méthode d’Optimisation par Essaim Particulaire…………………… 52 III.3.2.2.1. Principe général…………………………………................... 52 III.3.2.2.2. Formalisation………………………………………………... 54 CHAPITRE IV ETUDE EXPERIMENTALES IV.1. PRODUITS UTILISES ……………..………………..………..………………… 57 IV.1.1. Les solvants utilisés………………………………………………………. 57 IV.1.2. Les acides carboxyliques utilisés…………………………………………. 61 IV.2. APPAREILLAGES ……………..………………..…………..………………….. 62 IV.3. TECHNIQUE EXPÉRIMENTALE……………..……………………………….. 62 IV.3.1. Détermination des équilibres liquide-liquide des systèmes ternaires……. 62 IV.3.1.1. Courbe d’étalonnage ……………..…..…………………………. 62 IV.3.1.2. Détermination de la courbe binodale ………………………....... 62 IV.3.1.3. Détermination des droites d’équilibres ……………………......... 63 IV.3.2. Détermination des équilibres liquide-liquide des systèmes quaternaire…… 64 IV.3.2.1. Courbe d’étalonnage ……………..……..………………………. 64 SOMMAIRE VII IV.3.2.2. Détermination de la courbe binodale.……..…………………….. 64 IV.3.2.3. Détermination des droites d’équilibres.……..….………………. 64 CHAPITRE V RESULTATS ET DISCUSSION V.1. RESULTATS EXPERIMENTAUX.……..…………………..……………………. 66 V.1.1. Systèmes ternaires.……..…………… .……..……………………………... 66 V.1.1.1. Système eau + acide formique + acétate de butyle ……………… 66 V.1.1.2. Système eau + acide formique + acétate d’éthyle ……………….. 6 8 V.1.1.3. Système eau + acide formique + alcool iso amylique……………. 70 V.1.1.4. Evaluation de la capacité d’extraction liquide-liquide………...…. 73 V.1.1.4.1. Coefficient de distribution.……..……………………. 7 3 V.1.1.4.2. Facteur de séparation.……..…………………………. 73 V.1.1.5. Fiabilité des données d’équilibres...……..……………………….. 75 V.1.2. Systèmes quaternaires.……..…………… .……………………………….. 77 V.1.2.1. Système eau + acide acétique + (0% DCM + 100% MIBK)……. 77 V.1.2.2. Système eau + acide acétique + (25% DCM + 75% MIBK)……. 7 9 V.1.2.3. Système eau + acide acétique + (50% DCM + 50% MIBK)……. 8 1 V.1.2.4. Système eau + acide acétique + (75% DCM + 25% MIBK)……. 83 V.1.2.5. Système eau + acide acétique + (100% DCM + 0% MIBK)……. 85 V.1.2.6. Evaluation de la capacité d’extraction liquide-liquide.………….. 8 7 V.1.2.6.1. Coefficient de distribution.…………………………... 8 7 V.1.2.4.2. Facteur de séparation.……..…………… .…………... 88 V.1.2.7. Fiabilité des données d’équilibres……………………………….. 90 V.2. RESULTATS THEORIQUES……………………………………………………... 92 V.2.1. Paramètres d’interaction du modèle NRTL pour les systèmes ternaires…... 92 V.2.1.1. Application de l’algorithme génétique.……..……………………. 93 V.2.1.2. Application de PSO.……..…………… .……..………………….. 94 V.2.2. Paramètres d’interaction du modèle NRTL pour les systèmes quaternaires 9 5 V.2.2.1. Application de l’algorithme génétique (GA) ……..………….….. 95 CONCLUSION GENERALE…………………………………………………………… 99 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES………………………………………………... 102 ANNEXE………………………………………………................................................... 111 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0743 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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