Evaluation of CO2 and Ch4 Solubilities in Pvdf by Molecular Simulation: a Comparison of Various Methods

Évaluation par simulation moléculaire des solubilités de CO2 et CH4 dans le PVDF : comparaison de diverses méthodes

Institut Français du Pétrole

Corresponding author: emmanuel.behar@ifp.fr

Abstract

Molecular simulation techniques were compared to evaluate the solubilities of CO2 and CH4 and mixtures in polyvinylidene fluoride (PVDF), a fluorinated semicrystalline polymer, in various T and P conditions. We have used commercial tools available from Accelrys Inc. However, it was necessary to develop a specific simulation protocol in order to get reliable results. These results compare well with experiments. We discuss finally the nature of interactions which determine the solubilization of CO2 and CH4 in PVDF, an important issue for the design of armoured flexible pipelines dedicated to oil and gas production fluids in extreme conditions.

Résumé

Cet article présente une comparaison des techniques de simulation moléculaire permettant d'évaluer les solubilités de CO2, CH4 et leurs mélanges, à diverses températures et pressions, dans un polymère semi-cristallin fluoré, le fluorure de polyvinylidène (PVDF). Nous avons utilisé des outils de simulation commerciaux fournis par la société Accelrys Inc. Nous avons toutefois dû développer des protocoles de simulation spécifiques afin d'obtenir des résultats fiables. Ces résultats sont en bon accord avec l'expérience. Enfin, nous discutons la nature des interactions qui déterminent la solubilisation de CO2 et CH4 dans le PVDF, phénomène important à prendre en compte pour la conception de lignes flexibles composites destinées au transport de fluides de production pétroliers et gaziers en conditions extrêmes.