Experimental determination of phase diagram and modeling: Application to refrigerant mixtures

Accurate knowledge of phase diagrams is an essential step for optimized chemical engineering design and effective solution of engineering-related problem. As an example of the use of phase diagrams we have selected a topic at global concern which arose upon the discovery of the ozone depletion. In 1987, the Montreal protocol prohibited world-wide use and production of ChloroFluoroCarbons (CFCs) and of HydroChloroFluoroCarbons (HCFCs), while HydroFluoroCarbons (HFCs) were proposed as alternative refrigerants. Thus, the need arose for information required in the optimization of refrigerant production processes, particularly in the field of phase equilibria. These data can provide better evaluation of refrigerant production processes, especially with the aim of reducing global warning effects.In this communication, we present VLE equipments and the obtained phase diagrams concerning several binary systems involving R32, R290, R116, R744, R116, R134a, R227ea and other refrigerants. Cubic equations of state combining with modern mixing rules based on Gibbs excess models are used for the determination of phase diagrams.

RésuméLa connaissance des diagrammes de phases est essentielle, en génie des procédés, pour permettre aux ingénieurs de déterminer la meilleure façon de procéder afin de trouver les solutions les plus efficaces et les plus performantes. Comme exemple d'utilisation des diagrammes de phases nous avons choisi le sujet traitant du problème mondial qui est survenu lorsque le trou dans la couche d'ozone a été découvert. Les ChloroFluoroCarbures (CFC's) et HydroChloroFluoroCarbures (HCFC's) ont été bannis lors du protocole de Montréal en 1987 au profit des HydroFluoroCarbures (HFC's) proposés comme solutions alternatives. Ces derniers ont un pouvoir de réchauffement climatique non négligeable et il est nécessaire de disposer du maximum d'informations pour l'optimisation de leurs procédés de fabrication. Nous présentons les équipements expérimentaux utilisés et les diagrammes de phases obtenus pour plusieurs systèmes binaires comprenant R32, R290, R116, R744, R116, R134a, R227ea, et pour d'autres réfrigérants. Les équations d'état cubiques, couplées à des règles de mélange utilisant les modèles GE, sont utilisées pour la détermination des diagrammes de phases.