Séparation de phase : Méthane et CO2

[invitec81e4905]

Bonjour,
Je souhaiterais connaitre le temps de séparation de phase d'un mélange de méthane et CO2 (50%, 50%), sachant que le méthane est plus léger que le CO2. Le mélange est situé dans une cuve de 7 m de hauteur.
Pourriez vous me dire si mes calculs sont bons ?

Je vais étudier l'équilibre des forces d'une molécule de CH4 situé en bas de la cuve :
F (m) - F (g) = ma
avec F(m) le poids de la molécule et F(g) la poussée d’Archimède
Mg - rho x V x g = Ma
g- rho x V x g / M = a
gt - (rho x V x g / M)t = v
(1/2)gt² - (1/2)(rho x V x g / M)t² = z
t² = z / ((1/2)g - (1/2)(rho x V x g / M))
t² = 7 / ((1/2)x9,81 - (1/2)((44/22,4) x (22,4/1000) x 9,81 / 16))
t = 1,19 s

Ce temps de remonté de la molécule me semble très très court
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
La poussée d'Archimède est le résultat de la différence de pression hydrostatique entre le bas et le haut des objets plongés dans un fluide.
Elle ne s'applique en aucune façon au niveau moléculaire.
Par contre à ce niveau vous avez des forces de diffusion et les chocs au hasard avec d'autres molécules.
Il n'est même pas sur qu'il y ait une séparation même à long terme. Pas plus qu'il y a séparation dans l'atmosphère des différents gaz qui la composent.
Au revoir.

[invitec81e4905]

En pratique nous observons bien la séparation du CO2 et CH4 (biogaz) lorsque le mélange n est plus soumis à un flux.
Comment modéliser ce phénomène ?

Merci

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne sais pas.
J'ai de doutes qu'une fois le mélange fait il y ait séparation. Si on ajoute du CO2 par le bas il est possible qu'il reste longtemps en bas et même si on fait buller du méthane il est possible qu'une partie du gaz des bulles traverse le CO2 pour s'accumuler en haut. Là, c'est bien Archimède qui joue.

Mais sur un mélange les forces de diffusion qui on tendance à pousser un gaz vers la zone où il est moins concentré n'ont que la gravité pour les contrer. Et les forces de diffusion sont très rapides sur des courtes distances (comme dans les synapses) et d'une lenteur géologique des que les distances deviennent macroscopiques.
Attendons d'autres avis.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
J'ai regardé un peu sur le web ["kinetic theory of gases" "gas mixture" separation] et je n'ai pas trouvé grand chose de disponible. Il y a bien des bouquins et des articles à acheter comme celui-ci:
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&...57155469,d.d2k
Il vous donnera un peu de vocabulaire pour continuer à chercher.
Au revoir.

[mach3]

Vous ne précisez pas dans quelles conditions vous travaillez, j'ai supposé que c'était les conditions ambiantes et dans ce cas, toutes les vapeurs étant miscibles entre-elles, vous ne pouvez pas avoir de séparation de phases car il n'y aura toujours qu'une phase, c'est comme attendre une séparation entre de l'eau et de l'éthanol dans les conditions ambiantes, cela n'arrivera jamais.
Le mieux que vous pourrez avoir est un gradient de composition sur la hauteur (les molécules de méthane étant plus légère, il y en a un tout petit peu plus qui arrive en haut de la cuve que de molécule de CO2), cependant sur 7m ce gradient sera très faible, vraiment très très faible...

La gravitation terrestre ne peut pas suffire, en tout cas sur 7m, pour avoir une "séparation" significative des deux gaz, mais si vous travaillez sous pression et/ou à froid, une partie de la vapeur pourra être liquéfiée et il y aura effectivement séparation de phase car il y aura une phase vapeur et une phase liquide de compositions différentes (l'une sera enrichie en méthane, l'autre en CO2, sans pour autant être pures).

m@ch3

[invitec81e4905]

Nous travaillons sous 20 à 30 °C, sous une pression relative de + 50 mbarg