CA1124488A - Procede d'extraction selective de h2s de melanges gazeux contenant du co2 - Google Patents

Procede d'extraction selective de h2s de melanges gazeux contenant du co2

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CA1124488A
CA1124488A CA338,581A CA338581A CA1124488A CA 1124488 A CA1124488 A CA 1124488A CA 338581 A CA338581 A CA 338581A CA 1124488 A CA1124488 A CA 1124488A
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Claude Blanc
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Abstract

: Procédé d'extraction sélective de H2S de mélanges gazeux réduisant la teneur en CO2 à environ 2 %. Ce procédé consiste à absorber le H2S du gaz brut à l'aide de lavages successifs à contre-courant, avec une solution aqueuse de méthyldiéthanolamine (MDEA) de concentration comprise entre 20 % et 50 % en poids, en choisissant un nombre de lavages successifs entre 3 et 18, dans un espace d'absorption placé sous une pression de 20 à 90 bars. Le nouveau procédé permet de délivrer un gaz à moins de 4 ppm en volume de H2S et de conserver CO2 dans la limite de 2%.

Description

4~38 L'invention concerne un procédé d'extraction sélective de l'hydrogène sulfuré degazcontenant de l'hydrogène sulfuré
à une teneur comprise entre 5 et 3000 parties par million en volume et du gaz carbonique à une teneur comprise entre 0,3 et 3 pour cent et des hydrocarbures. Par ce procédé, il est demandé
que le gaz épuré contienne moins de 4 parties par million en volume d'hydrogène sulfuré et moins de 2 % de gaz carbonique.
Tel est le problème posé par le traitement,des gaz naturels contenant plus d'H2S que la norme requise par les réseaux de distribution mais contenant du gaz carbonique à une temeur inférieure ou égale à la norme requise pour ce gaz. Tel est aussi le cas des gaz naturels que l'on doit épurer en H2S mais où l'on souhaite laisser une teneur en CO2 suffisante pour que le pouvoir calorifique soit proche de celui présenté par un gaz d'origine différente et avec lequel le même réseau de distribution est alimenté.
Tel est encore le cas de gaz avec teneur en CO2 dans la limite des normes et déjà épurés en H2S qui font l'objet d'un stockage souterrain; lors du déstockage ces gaz contiennent généralement du H2S avec une teneur comprise entre 5 et 3000 ppm, cet hydrogène sulfuré ayant été acquis pendant la période de stockage par le contact avec les roches poreuses et perméables constituant le réservoir naturel.
Il a été envisagé de traiter certains de ces gaz par des procédés connus qui reposent sur le principe de l'absorption totale à la fois de l'H2S et du CO2 à l'aide d'amines telles que la monoéthanolamine (MEA) ou la diéthanolamine (DEA). Mais ces procédés nécessitent dans ce cas de mettre en oeuvre un débit de liquide nettement plus important que celui nécessaire dans le procédé selonla présente invention, ce qui conduit au surdimensionnement de la colonne de régénération de l'amine et à une consommation proportionnellementaccruede vapeur de rebouillage, ce qui se traduit par des investissements très ~.Z~4~38 lourds et une consommation importante d'énergie au mètre cube de gaz traité.
La présente invention permet de pallier ces difficultés en proposant de traiter le gaz à l'aide d'un solvant qui, dans les conditions du procédé, retient sélectivement l'hydrogène sulfuré en laissant subsister une teneur en CO2 peu inférieure à 2% avec un débit de solvant nettement moins important que dans les procédés absorption totale.
Dans un procédé selon l'invention de désulfuration sélective d'un mélange gazeux à une pression comprise entre 20 et 90 bars, contenant 5 à 3000 ppm volume d'H2S et 0,3 a 3~
de CO2, en vue de réduire la teneur en H2S à moins de 4 ppm et de conserver le CO2 dans la limite de 2%:
- on met en contact, par une pluralité de lavages à
contre-courant le mélange gazeux avec une solution aqueuse d'a-mine tertiaire dans un espace d'absorption d'où est issu un effluent liquide chargé en H2S, - on traite l'effluent liquide de cet espace d'absorption dans~un espace de régénération par un apport de chaleur à une température et sous une pression telle que la solution bout à

la température choisie, - on renvoie enfin la solution d'amine régénérée et con-tenant moins de 1 gramme de H2S par litre en tête de l'espace d'absorption.
De façon préférentielle, l'amine tertiaire utilisée est la méthyldiéthanolamine, en abrégé MDEA. Comme il est connu de l'art antérieur, les amines tertiaires sont sélectives pour l'extraction de l'H2S par rapport au CO2, la sélectivité étant d'origine cinétique. Dans ce cas, l'hydrogène sulfuré réagit rapidement avec l'amine pour la neutraliser.
Le gaz carbonique ne peut pas, contrairement aux amines primaires et secondaires, réagir directement avec l'amine. Il doit d'abord réagir avec l'eau pour former de l'acide carbonique ~.z~4ai8 selon la réaction (1) :

C2 + H20~ C3H2 (1)ou encore réagir avec les ions OH présents dans le milieu aqueux selon la réaction (2) :
C2 + OH- c__~ CO3H- (2) Il faut ensuite que l'acide carbonique ou l'ion bicar-bonate réagisse avec l'amine selon une réaction acide-base pour neutraliser cette dernière. Mais les réactions (1) et (2) sont lentes comparées à la vitesse de neutralisation de l'amine par l'hydrogène sulfuré, si bien qu'il est possible dans un absorbeur convenablement dimensionné d-'éliminer l'hydrogène sulfuré pres-que totalement tout en laissant une partie importante du gaz carbonique dans le gaz. Toutefois, la vitesse des réactions (1) et (2) dépend de la pression partielle du CO2 dans le gaz de charge, si bien qu'il est nécessaire de procéder à une étude particulière concernant le débit de liquide et le nombre d'éta-ges de lavage pour que, à partir d'un gaz ayant une composition donnée en H2S et en CO2, on parvienne à une épuration presque totaIe de l'H2S tout en limitant l'absorption du CO2. Si le nombre d'étages de lavage est trop petit, il faudra augmenter démesurément le débit de liquide pour parvenir à l'épuration souhaitée. Si à l'inverse, le nombre d'étages de lavage est trop élevé, on constate alors queL'absorption du CO2 devient importante. Il y a donc un certain domaine de débit de liquide et de nombre d'étages de lavage compatible avec le procédé mais variable avec la composition de la charge en H2S et en CO2 ainsi qu'avec les teneurs désirées de ces deux constituants dans le gaz épure.

La concentration de la solution d'amine peut varier dans de larges limites. En général, on utilise une concentration comprise entre 20 et 50% en poids par rapport à la solution:

~)~Z~38 - au-dessous de 20~, il faut augmenter le débit de liquide de façon considérable, - au-dessus de 50%, la viscosité croît considérablement.
Une des caractéristiques du procédé est de pousser la régénération de l'amine de façon qu'elle contienne moins de 0,5 gramme d'H2S par litre lors de son injection au sommet de la tour de lavage. Différents moyens sont utilisés pour cela dépendant en particulier des quantités d'H2S et CO2 dissoutes dans la solution d'amine lorsqu'elle quitte la tour de lavage.
On citera la température du rebouilleur, la pression en tête de colonne de régénération, le rapport du nombre de moles d'eau qui quittent la tour de régénération au nombre de moles de gaz acide désorbées, le nombre de plateaux de ce régénérateur et la température d'entrée de l'amine chargée au régénérateur.
L'invention sera mieux comprise dans le commentaire de la figure, donnée à titre non limitatif, d'un schéma d'instal-lation industrielle de traitement de gaz selon l'invention.
En se référant à cette figure, on trouve une conduite 10 d'amenée de gaz à traiter à un séparateur d'entrée 11 d'où sont issues une conduite 12 pour les condensats et une conrluite 13 pour la phase gazeuse. La conduite 13 débouche à la partie in-férieured'une colonne 14 de mise en contact, ladite colonne 14 contenant une pluralité de plateaux de mise en contact tels que 15.
Le dispositif de mise en contact est un récipient de mise `
en contact d'un gaz avec un liquide et peut contenir tout agence-ment approprié de divers types de plateaux, de chicanes et de ga~rnitures, suivant les besoins pour parvenir au meilleur contact entre le liquide et le gaz.
A la partie supérieure de la colonne 14, débouche une conduite 16 reliée à un moyen d'alimentation en solution.

De la colonne 14 de la mise en contact sont issues, de .24~38 la partie supérieure, une confuite 17 d'évacuation de la phase gazeuse et de la partie inférieure, une conduite 18 d'évacuation de la phase liquide. La conduite 18, après passage dans un échangeur 19 est prolongée par une conduite 21, débouchant à
la partie supérieure d'une colonne de régénération 20 contenant une pluralité de plateaux 22.
La colonne de régénération 20 comporte à sa partie in-férieure un bouilleur 23 généralement constitué par un échangeur tubulaire relié à une source de vapeur d'eau, non représentée.
De la partie inférieure de la colonne de régénération 20 est issue une conduite 24, cette conduite 24, après passage dans l'échangeur 19 est prolongée par la conduite 16 qui débouche à
la partie supérieure de la colonne 14 après passage à travers le réfrigérant 24 A.
De la partie supérieure de la colonne de régénération 20 est issue une conduite 25 débouchant dans un condenseur 26.
Du condenseur sont issues une conduite haute 27 pour effluent gazeux et une conduite basse 25' pour condensat. La conduite 25' aboutit à un réservoir 28 d'où sont issues deux conduites, à savoir une conduite 29 débouchant à la partie haute de la colonne de régénération 20 et une conduite 30 aboutissant à une décharge.
Le fonctionnement d'une telle installation est le suivant :
On traite le gaz naturel contenant l'H2S et le CO2 en l'admettant par la conduite 10 dans le séparateur d'entrée 11 dans lequel on élimine du gaz naturel une certaine quantité
d'eau et d'hydrocarbures lourds. Le gaz naturel quitte le som-met du séparateur par la conduite 13 et pénètre dans la section inférieure d'un dispositif de mise en contact à contre-courant 14 contenant une série de plateaux 15.

Ce dispositif a pour but de parvenir à un contact ~L~.2~4~8 intime entre le liquide et le gaz et: peut contenir tout agencement favorable: plateaux, chicanes, garnissage...
La solution d'amine est introduite dans la section supérieure du dispositif de mise en contact par la conduite 16.
Le gaz naturel épuré quitte le sommet du dispositif par la con-duite 17. Il satisfait à ce stade à la spécification en H2S et peut être, après séchage, utilisé directement.
La solution d'amine riche, quittant le dispositif de mise en contact par la conduite 18 est chauffée en passant à travers un échangeur 19 avant de pénétrer dans la colonne de régénération 20 par la conduite 21. Le régénérateur contient une série de plateaux 22 et comporte à sa partie inférieure un rebouilleur 23 pour créer la vapeur d'eau servant à régénérer la solution d'amine. La solution d'amine régénérée chaude quitte le fond du régénérateur par la conduite 24, elle est ensuite refroidie par l'échangeur 19 puis par le réfrigérant 24 A avant d'être recyclée dans la colonne 14 par la conduite 16. Les gaz acides quittent le régénérateur par la conduite 25 et passent à travers le condenseur 26. L'eau et l'amine récupérées dans le conden-seur 26 sont recueillies dans le réservoir 28 servant d'accumu-lateur et recyclées dans le régénérateur afin de limiter les - pertes en eau et en amine. On n'a pas représenté pour plus de clarté les multiples appareils ; pompes, soupapes, réservoirs, ;~ etc.... dont l'utilisation est évidente pour le spécialiste.
~` Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent les conditions de marche et les compositions des différents effluents gazeux et liquide, obtenus sur des unités utilisant le procédé selon l'invention.
Exemple 1 Un mélange gazeux acide contenant 0,7 % de CO2, 15 ppm volume d'H2S, le complément étant des hydrocarbures, principale-ment du méthane, parvient au séparateur d'entrée sous une ~i~,2~3~

pression totale de 80 bars avec un débit de 50 000 Nm3/h. Ce gaz est lavé à contre-courant dans un dispositif analogue à
celui décrit précédemment, par une solution de méthyldiéthano-lamine à une concentration de 3 moles par litre (36% poids), qui après avoir été régénéré à moins que 0,5 gramme par litre d'H2S par rebouillage à la vapeur d'eau effectué à une tempéra-ture comprise entre 100 et 130C, est introduite en tête d'ab-sorbeur. Le débit de solution aqueuse d'amine est de 2 m3/h.
La colonne d'absorption est pourvue dans ce cas de 9 plateaux.
Dans ces conditions, le gaz épuré quittant la tour de lavage ne contient plus que 0,7 ppm d'H2S et 0,64 % de CO2.
Exemple 2 Dans ce cas, le gaz à épurer a un débit de 25 000 Nm3/h.
Il parvient au séparateur d'entrée à une pression de 60 bars.
Sa composition est 1,6 ~ de CO2, 35 ppm d'H2S, le complément à
100 étant du méthane. Il est lavé à contre-courant dans une tour comprenant 7 plateaux par une solution aqueuse de MDEA à
une concentration de 3,4 moles par litre, ayant un débit de 1,5 m3/h. Dans ces conditions, le gaz épuré ne contient plus 20 que 2,5 ppm d'H2S et 1,4 % de CO2.

Claims (5)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définie conne il suit :
1. Procédé de désulfuration sélective d'un mélange gazeux à une pression comprise entre 20 et 90 bars, contenant 5 à 3000 ppm volume d'H2S et 0,3 à 3 % de CO2, en vue de réduire la teneur en H2S à moins de 4 ppm et de conserver le CO2 dans la limite de 2 %, dans lequel:
- on met en contact, par une pluralité de lavages à
contre-courant, le mélange gazeux avec une solution aqueuse d'amine tertiaire dans une espace d'absorption d'où est issu un effluent liquide chargé en H2S, - on traite l'effluent liquide de cet espace d'absorp-tion dans un espace de régénération par un apport de chaleur à
une température et sous une pression telles que la solution bout à la température choisie, - on renvoie enfin la solution d'amine régénérée et contenant moins de 1 gramme de H2S par litre en tête de l'espace d'absorption.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'amime tertiaire utilisée est la méthyldiéthanolamine, en abrégé MDEA.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la teneur en H2S de l'amine régénérée est de moins de 0,5 gr de H2S par litre.
4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le nombre de lavages est choisi entre 3 et 18, nombre croissant en fonction des teneurs de la charge en H2S et en fonction de la température de l'espace d'absorption.
5. Procédé selonla revendication 1 dans lequel la concentration en amine de la solution est comprise entre 20 %
et 50 % en poids.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1132170B (it) * 1980-07-04 1986-06-25 Snam Progetti Processo di separazione selettiva di idrogeno solforato da miscele gassose contenenti anche anidride carbonica
US4610467A (en) * 1981-07-06 1986-09-09 Dril-Quip, Inc. Connector
NL8600030A (nl) * 1986-01-09 1987-08-03 Shell Int Research Verwijderen van zure gassen uit een gasmengsel.
US9468883B2 (en) 2013-03-29 2016-10-18 The University Of Kentucky Research Foundation Solvent and method for removal of an acid gas from a fluid stream
US9409125B2 (en) 2013-03-29 2016-08-09 The University Of Kentucky Research Foundation Method of increasing mass transfer rate of acid gas scrubbing solvents
US9266102B2 (en) 2013-03-29 2016-02-23 The University Of Kentucky Research Foundation Catalysts and methods of increasing mass transfer rate of acid gas scrubbing solvents

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489506A (en) * 1965-04-19 1970-01-13 Bechtel Int Corp Method of removing carbon dioxide from gases
DE1903065A1 (de) * 1969-01-22 1970-08-27 Basf Ag Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus Gasgemischen
US4085192A (en) * 1973-05-11 1978-04-18 Shell Oil Company Selective removal of hydrogen sulfide from gaseous mixtures
FR2328657A1 (fr) * 1975-10-21 1977-05-20 Elf Aquitaine Procede d'enrichissement en h2s des gaz acides
SE424815B (sv) * 1975-10-30 1982-08-16 Union Carbide Corp Forfarande for kontinuerlig selektiv absorption av svavelvete fran ett gasramaterial
US4297329A (en) * 1977-12-22 1981-10-27 Union Carbide Corporation Vapor-liquid contacting system

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Publication number Publication date
IT7926801A0 (it) 1979-10-26
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ES485327A1 (es) 1980-05-16
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DE2943434A1 (de) 1980-05-08
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GB2034746A (en) 1980-06-11
NL7907895A (nl) 1980-04-29

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