CA2592012C - Procede et installation de production de gaz naturel traite, d'une coupe riche en hydrocarbures en c3 + et courant riche en ethane - Google Patents

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Abstract

Ce procédé comprend le refroidissement du gaz naturel de départ (13) et son introduction dans une colonne (35) de récupération des hydrocarbures en C2 +. Il comprend la récupération du courant de tête (131) de la colonne (35) pour former le gaz naturel traité (15), et la récupération du courant de pied (171) de la colonne (35) pour son introduction à un niveau d'alimentation (P1) d'une colonne de fractionnement (61) munie d'un condenseur de tête (63). La colonne (61) produit en pied ladite coupe d'hydrocarbures en C3 + (17). Le procédé comprend la récupération du courant riche en éthane (19) à partir d'un niveau intermédiaire (P2) de la colonne (61), situé au-dessus dudit niveau d'alimentation (P1) et la production d'un courant de reflux secondaire (191) à partir dudit condenseur de tête (63) introduit en reflux en tête de la colonne de récupération (35).

Description

Procédé et installation de production de gaz naturel traité, d'une coupe riche en hydrocarbures en C3+ et d'un courant riche en éthane La présente invention concerne un procédé de production simultanée dé gaz naturel traité, d'une coupe riche en hydrocarbures en C3+ et, dans au moins certaines conditions de production, d'un courant riche en éthane, à-partir d'un gaz naturel de départ comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures en C3+, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- on refroidit et on condense partiellement le gaz naturel de départ ;
- on sépare le gaz naturel refroidi en un courant liquide et un cou-rant gazeux ;
- on détend et on introduit le courant liquide dans une colonne de récupération des hydrocarbures en C2+ à un premier niveau intermédiaire ;
= on sépare le courant gazeux en un courant d'alimentation de ladite colonne et un courant de reflux ;
- on détend le courant d'alimentation dans une turbine puis on l'introduit dans la colonne à un deuxième niveau intermédiaire ;
- on refroidit et on condense au moins partiellement le courant de reflux et, après détente, on l'introduit dans la colonne à un troisième niveau intermédiaire ;
- on récupère le courant de tête de la colonne pour former le gaz naturel traité et on récupère le courant de pied de la colonne pour former un courant liquide riche en hydrocarbures en C2+ ;
- on introduit ledit courant de pied à un niveau d'alimentation d'une colonne de fractionnement munie d'un condenseur de tête, la colonne de fractionnement produisant en tête le courant riche en éthane, et en pied la-dite coupe d'hydrocarbures en C3+ ; et - on introduit un courant de reflux primaire produit dans le conden-seur de tête en reflux dans la colonne de fractionnement.
Le procédé de la présente invention s'applique aux installations des-tinées à produire, à partir d'un gaz naturel extrait du sous-sol, un gaz naturel traité, éventuellement destiné à être liquéfié, une coupe d'hydrocarbures en C3+, et un courant riche en éthane de débit variable.
2 On connaît de l'article Next Generation Processes for NGL/LPG
Recovery de WILKINSON et al., présenté à la 77th Convention of the Gas Processor Association , Dallas, USA, le 16 mars 1998, et à la GPA
Europe Annual Conference Rome, Italie, le 25 septembre 2002, un procé-dé du type précité, désigné par le terme anglais Gas Subcooled Process (GSP).
Le procédé du type précité est optimisé pour extraire simultanément la quasi-totalité des hydrocarbures en C3" dans le gaz naturel de départ, et une proportion élevée d'éthane du gaz de départ. Ainsi, lorsque le taux d'extraction d'éthane est d'au moins 70%, le taux d'extraction de propane est proche de 99%.
Comme il est bien connu, le terme taux d'extraction désigne le rapport de la différence entre le débit molaire d'un constituant dans le gaz naturel de départ et le débit molaire du constituant dans le gaz naturel traité.
produit, au débit molaire du constituant dans le gaz naturel de départ.
Un tel procédé ne donne pas entière satisfaction. En effet, la de-mande en éthane sur le marché est très fluctuarite, alors que celle des cou-pes d'hydrocarbures en C3+ reste relativement constante et bien valorisée.
Par suite, il est parfois nécessaire de diminuer la production d'éthane dans le procédé, en réduisant le taux d'extraction de ce composé dans la colonne de récupération. Dans ce cas, le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+
diminue également, ce qui réduit la rentabilité de l'installation.
Pour pallier ce probième, l'article précité (voir Figures 15 et 16) pro-pose d'installer dans l'installation existante, une unité secondaire optimisée pour la production d'hydrocarbures en C3+ lorsque l'extraction d'éthane est faible ou nulle. L'opérateur de l'installation envoie alors sélectivement, en fonction de la quantité d'éthane requise, le gaz naturel de départ dans l'unité
optimisée pour des taux d'extraction d'éthane élevés ou dans l'unité optimi-sée pour des taux d'extraction d'éthane faibles ou nuls. Le procédé est donc complexe en mettre en oruvre et coûteux, notamment en raison des coûts de maintenance de l'installation dans laquelle il est mis en oeuvre.
Un but de l'invention est de fournir un procédé du type précité, qui permet par des moyens simples et peu coûteux d'extraire sensiblement la
3 totalité des hydrocarbures en C3+ d'un courant de gaz naturel de départ, quelle que soit la quantité d'éthane produite par le procédé.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, ca-ractérisé en ce qu'on soutire le courant riche en éthane à partir d'un niveau intermédiaire de la colonne de fractionnement situé au-dessus dudit niveau d'alimentation de cette colonne ;
et en ce que, pour des taux d'extraction d'éthane inférieurs à un seuil prédéterminé, on produit au moins un courant de reflux secondaire à partir dudit condenseur de tête et on introduit en reflux ledit courant de reflux se-condaire en tête de la colonne de récupération.
Le procédé suivant l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinai-sons possibles : .
- on commande le débit du courant riche en éthane par le réglage du débit du courant de reflux secondaire et le réglage de la pression de la colonne de récupération ;
- la colonne de fractionnement comporte entre 1 et 7 plateaux théo-riques au-dessus dudit niveau intermédiaire ;
- on refroidit le courant de reflux secondaire par échange thermique avec au moins une première partie du courant de tête de la colonne de ré-cupération ;
- on refroidit le courant de reflux de la colonne de récupération par échange thermique avec au moins une deuxième partie du courant de tête de la colonne de récupération ;
- on produit le courant de reflux secondaire à partir d'un mélange d'un courant de gaz et d'un courant de liquide provenant du condenseur de tête ;
- on commande la teneur maximale en méthane et en propane dans le courant riche en éthane à l'aide d'un rebouilleur de fond monté sur la co-lonne de récupération ; et - la teneur en hydrocarbures en C5+ dans le gaz naturel traité est in-férieure à 1 ppm.
4 L'invention a en outre pour objet une installation de production si-multanée de gaz naturel traité et d'une coupe riche en hydrocarbures en C3*
et, dans au moins certaines conditions de production d'un courant riche en éthane, à partir d'un gaz naturel de départ comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures en C3+, l'installation comprenant :
- des moyens de refroidissement et de condensation partielle du -gaz naturel de départ ;
- des moyens de séparation du gaz naturel refroidi pour former un courant liquide et un courant gazeux ;
- une colonne de récupération des hydrocarbures en C2+;
- des moyens de détente et d'introduction du courant liquide dans la colonne de récupération, débouchant à un premier niveau intermédiaire de la colonne ; et - des moyens de séparation du courant gazeux pour former un cou-rant d'alimentation de la colonne et un courant de reflux ;
- une turbine de détente du courant d'alimentation, et des moyens d'introduction du courant issu de la turbine à un deuxième niveau intermé-diaire de la colonne de récupération ;
- des moyens de refroidissement et de condensation au moins par-tielle du courant de reflux, débouchant dans des moyens de détente du cou-rant de reflux refroidi, - des moyens d'introduction, à un troisième niveau de la colonne de récupération, du courant de reflux refroidi provenant des moyens de détente du courant de reflux refroidi ;
- des moyens de récupération du courant de tête de la colonne pour former le gaz naturel traité ;
- des moyens de récupération du courant de pied de la colonne pour former un courant liquide riche en hydrocarbures en C2+ ;
-.une colonne de fractionnement munie d'un condenseur de téte ;
- des moyens d'introduction dudit coûrant de pied à un niveau d'alimentation de la colonne de fractionnement ;
- des moyens de récupération du courant riche en éthane, situés en tête de la colonne de fractionnement, et des moyens de récupération de la-dite coupe d'hydrocarbures en C3+ situés en pied de la colonne de fraction-nement ; et - des moyens d'introduction d'un courant de reflux primaire produit dans le condenseur de tête comme reflux dans la colonne de fractionne-
5 ment ;
caractérisée en ce que les moyens de récupération d'un courant ri-che en éthane sont piqués à un niveau intermédiaire de la colonne de frac-tionnement situé au-dessus dudit niveau d'alimentation de cette colonne ;
et en ce que l'installation comprend des moyens de production, pour des taux d'extraction d'éthane du gaz naturel de départ inférieurs à un seuil prédéterminé, d'un courant de reflux secondaire provenant du condenseur de tête, et des moyens d'introduction de ce courant de reflux secondaire en reflux dans la colonne de récupération.
L'installation selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :
- elle comprend des moyens de commande du débit du courant ri-che en éthane comprenant des moyens de réglage du débit du courant de reflux secondaire et des moyens de réglage de la pression dans la colonne de récupération ;
- la colonne de fractionnement comporte entre 1 et 7 plateaux théo-riques au-dessus dudit niveau intermédiaire ;
- elle comprend des moyens de refroidissement du courant de reflux secondaire qui mettent ce courant en relation d'échange thermique avec au moins une partie du courant de tête de la colonne de récupération ;
- elle comprend des moyens de refroidissement du courant de reflux de la colonne de récupération qui mettent ce courant en relation d'échange thermique avec au moins une partie du courant de tête de la colonne de ré-cupération ;
- les moyens de production du courant de reflux secondaire compor-tent des moyens de mélange d'un courant de gaz et d'un courant de liquide provenant du condenseur de tête ; et
6 - elle comprend des moyens de commande de la teneur maximale en méthane et en propane dans le courant riche en éthane comportant un rebouilleur de fond monté sur la colonne de récupération.
Des exemples de mise en osuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard de la Figure unique annexée, qui représente un schéma synoptique fonctionnel d'une installation selon l'invention.
L'installation 11 représentée sur la Figure est destinée à la production simultanée, à partir d'une source 13 de gaz naturel de départ, désulfuré, sec, et au moins partiellement décarbonaté, d'un gaz naturel traité 15 comme produit principal, d'une coupe 17 d'hydrocarbures en C3+, et d'un courant.19 riche en éthane, de débit réglable.
Le terme au moins partiellement décarbonaté signifie que la te-neur en dioxyde de carbone dans le gaz de départ 13 est avantageusement inférieure ou égale à 50 ppm lorsque le gaz naturel traité 15 doit être liqué-fié. Cette teneur est avantageusement inférieure à 3% lorsque le gaz naturel traité 15 est envoyé directement à un réseau de distribution de gaz.
Cette installation 11 comprend une unité 21 de récupération des hy-drocarbures en C2+, et une unité 23 de fractionnement de ces hydrocarbu-res en CZ+.
Dans tout ce qui suit, on désignera par une même référence un flux de liquide et la conduite qui le véhicule, les pressions considérées sont des pressions absolues, et les pourcentages considérés sont des pourcentages molaires.
L'unité 21 de récupération des hydrocarbures en C2+ comprend suc-cessivement, en aval de la source 13, un premier échangeur de chaleur 25, un premier ballon séparateur 27, une turbine 29 accouplée à un premier compresseur 31, un premier échangeur de chaleur 33 de tête, et une co-lonne 35 de récupération munie d'un rebouilleur latéral 37 supérieur, d'un rebouilleur latéral 39 inférieur et d'un rebouilleur de fond 41.
L'unité 21 comprend en outre un deuxième compresseur 43 entraîné
par une source d'énergie externe et un premier réfrigérant 45. L'unité 21 comprend également une pompe 47 de fond de colonne.
7 PCT/FR2005/003186 L'unité de fractionnement 23 comprend une colonne de fractionne-ment 61. La colonne 61 comporte en tête un condenseur de tête 63, et en pied un rebouilleur 65.
Le condenseur de tête 63 comprend un deuxième réfrigérant 67 et un deuxième ballon séparateur 69 associé à une pompe de reflux 71 et à un deuxième échangeur de tête 73 de la colonne 35.
Un exemple de mise en uvre du procédé selon l'invention va main-tenant être décrit.
La composition molaire initial du flux 13 de gaz naturel de départ dé-sulfuré, sec, et au moins partiellement décarbonaté, est donnée dans le ta-bleau 1 ci-après.

Fraction molaire en % -Hélium 0,0713 C02 0,0050 Azote 1,2022 Méthane 85,7828 Ethane 10,3815 Propane 2,1904 i-butane 0,1426 n-butane 0,1936 i-pentane 0,0204 n-pentane 0,0102 Hexane 0,0000 Total 100,0000 Le gaz de départ 13 est séparé en un courant principal 101 et un cou-rant secondaire 103. Le rapport du débit du courant secondaire 103 au débit du gaz de départ 13 est par exemple compris entre 20 % et 40 %.
Le courant principal 101 est refroidi dans le premier échangeur de chaleur 25 pour former un courant de gaz refroidi 105. Le courant se-condaire 103 est refroidi successivement dans des échangeurs de chaleur
8 respectifs 107, 109 des rebouilleurs latéraux inférieur 39 et supérieur 37, pour former un courant secondaire refroidi 111 qui est mélangé au courant principal refroidi 105.
Le mélange 113 obtenu est introduit dans le ballon séparateur 27 dans lequel s'effectue une séparation entre une phase gazeuse 115 et une phase liquide 117. "La phase liquide 117 forme, après passage dans une vanne de détente 119, une phase liquide détendue 120 qui est introduite à
un premier niveau intermédiaire NI de la colonne de récupération 35 situé
dans la région supérieure de la colonne, au-dessus des rebouilleurs latéraux 37 et 39. Par niveau intermédiaire , on entend un emplacement compor-tant des moyens de distillation au-dessus et au-dessous de ce niveau.
La fraction gazeuse 115 est séparée en un courant d'alimentation 121 et un courant de reflux 123. Le courant d'alimentation 121 est détendu dans la turbine 29 pour donner un courant d'alimentation détendu 125, lequel est introduit dans la colonne de récupération 35 à un deuxième niveau intermé-diaire N2, situé au-dessus du premier niveau intermédiaire N1.
Le courant de reflux 123 est partiellement condensé dans le premier échangeur de tête 33, puis détendu dans une vanne de détente 127, pour former un courant de reflux détendu 128. Ce courant 128 est introduit dans la colonne de récupération 35 à un troisième niveau intermédiaire N3, situé
au-dessus du niveau intermédiaire N2.
La pression de la colonne de récupération 35 est par exemple com-prise entre 15 et 40 bars.
La colonne de récupération 35 produit un courant de tête 131 qui est séparé en une fraction majoritaire 133 et une fraction minoritaire 135. La fraction majoritaire 133 est réchauffée dans le premier échangeur de tête 33 par échange thermique avec le courant de reflux 123 pour former une frac-tion majoritaire réchauffée 137. Le rapport du débit de la fraction minoritaire 135 à la fraction majoritaire 133 est par exemple inférieur à 20%.
La fraction minoritaire 135 est réchauffée dans le deuxième échan-geur de tête 73 pour former une fraction réchauffée 136. Cette fraction 136 est mélangée à la fraction majoritaire réchauffée 137 pour former un courant de gaz traité réchauffé 139.
9 Ce courant 139 est à nouveau réchauffé dans le premier échangeur de chaleur 25 par échange thermique avec le courant principal 101 du gaz naturel prétraité.
Le gaz naturel traité réchauffé 139 est ensuite comprimé dans le premier compresseur 31, puis dans le deuxième compresseur 43, et refroidi dans le premier réfrigérant 45 pour former le gaz naturel traité 15.
Le gaz traité 15 contient 0,0755 % molaire d'hydrogène, 0,0049% de dioxyde de carbone, 1,2735 % molaire d'azote, 90,8511 % molaire de mé-thane, 7,7717 % molaire d'hydrocarbures en C2, 0,0232% molaire d'hydrocarbures en C3 et une teneur en hydrocarbures en C4 inférieure à 1 ppm. Ce gaz traité comprend une teneur en hydrocarbures en C6+ inférieure à 1 ppm, une teneur en eau inférieure à 1 ppm, avantageusement inférieure à 0,1 ppm, une teneur en dioxyde de soufre inférieure à 4 ppm, et une te-neur en dioxyde de carbone inférieure à 50 ppm. Le gaz traité 15 peut donc être envoyé directement à un train de liquéfaction pour produire du gaz natu-rel liquéfié.
Des courants de rebouilleur 163, 161 sont extraits de la colonne 35 et sont réintroduits dans la colonne 35 après réchauffage dans les échangeurs respectifs 109, 107 des rebouilleurs supérieur et inférieur 37 et 39, par échange thermique avec le courant minoritaire 111 du gaz naturel d'entrée.
Un courant de rebouilleur de fond 165 est extrait au voisinage du pied de la colonne 35. Ce courant 165 passe dans un échangeur de chaleur de fond 167 dans lequel il est réchauffé par échange thermique avec un cou-rant de réchauffage 169 à température réglable. Le courant de rebouilleur réchauffé est ensuite réintroduit dans la colonne 35.
Un courant de fond 171 riche en hydrocarbures en CZ+ est extrait du pied de la colonne de fractionnement 35 pour former une coupe d'hydrocarbures en C2+.
Le courant de fond 171 est pompé par la pompe de fond de cuve 47 et introduit à un niveau intermédiaire P1 de la colonne de fractionnement 61.
Dans l'exemple représenté, la colonne de fractionnement 61 opère une pression comprise entre 20 et 42 bars. Dans cet exemple, la pression de la colonne de fractionnement 61 est supérieure d'au moins 1 bar à la pression de la colonne de récupération 35.
Un courant de pied 181 est extrait de la colonne de fractionnement 61 pour former la coupe 17 d'hydrocarbures en C3+
5 Le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+ dans le procédé est supérieur à 99%. Dans tous les cas, le taux d'extraction de propane est su-périeur à 99% et le taux d'extraction des hydrocarbures en C4+ est supérieur à 99,8%.
Le rapport molaire de l'éthane au propane dans la coupe 17 est infé-
10 rieur à 2 % et notamment sensiblement égal à 0,5%.
Le courant riche en éthane 19 est soutiré directement à un niveau in-termédiaire P2 situé dans la région supérieure de la colonne de fractionne-ment 61.
Ce courant comprend 0,57% de méthane, 97,4% d'éthane, 2% de propane et 108 ppm de dioxyde de carbone.
Le nombre de plateaux théoriques entre la tête de la colonne 61 et le niveau supérieur P2 est par exemple compris entre 1 et 7. Le niveau P2 est supérieur au niveau d'alimentation P1.
La teneur en méthane et en propane dans le courant de fond 171, et donc dans le courant 19, est réglée notamment par la température du cou-rant de réchauffage 169 du rebouilleur de fond. Ces teneurs sont de. préfé-renc e inférieures respectivement à 1% et à 2%.
Un courant de tête 183 est extrait de la tête de la colonne 61 puis re-froidi dans le deuxième réfrigérant 67 pour former un courant de tête 185 refroidi et condensé au moins partiellement. Ce courant 185 est introduit dans le deuxième ballon séparateur 69 pour produire une fraction liquide 187.
La fraction liquide 187 est alors séparée en un courant de reflux pri-maire 189 et un courant de reflux secondaire 191.
Le courant de reflux primaire 189 est pompé pour être introduit comme reflux dans la colonne de fractionnement 35, à un niveau de tête P3 situé au dessus du niveau P2.
11 Le courant de reflux secondaire 191 est introduit dans le deuxième échangeur de tête 73, où il est refroidi par échange thermique avec le cou-rant 135 puis détendu dans une vanne 193 et introduit en reflux au niveau de tête N4 de la colonne de récupération 35.
Le courant 191 contient 1,64% de méthane, 97,75% d'éthane, 0,59%
de propane et 216 ppm de dioxyde de carbone.
Le taux d'extraction d'éthane, et par suite le débit d'éthane produit dans l'installation 11, est commandé en réglant le débit du courant de reflux secondaire 191 circulant à travers la vanne de détente 193, d'une part, et en réglant la pression dans la colonne de récupération 35, à l'aide des com-presseurs 43 et 31 qui sont du type à vitesse variable, d'autre part.
Comme le montre le tableau 2 ci-dessous, le débit du courant riche en éthane est réglable, pratiquement sans affecter le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+
Le procédé selon l'invention permet donc, par des moyens simples et peu coûteux, d'obtenir un débit variable et facilement réglable d'un courant riche en éthane 19 extrait du gaz naturel de départ 13, en maintenant le taux d'extraction de propane supérieur à 99%. Ce résultat est obtenu sans modi-fication importante de l'installation dans laquelle le procédé est- mis en oeu-vre.

Puissance Pression Taux Taux Taux Débit totale Colonne d'extraction d'extraction d'extraction 35 d'éthane de C3 de C4+ courant 19 compres-(bar) (%) (00) % (kg/h) sion (kM
28,5 0,11 99,0 100,0 0 16367 27,7 9,87 99,0 100,0 11961 16874 26,8 19,60 99,0 100,0 23888 17672 25,2 29,33 99,0 100,0 35830 18951 24,0 39,05 99,0 100,0 47759 20086 22,0 48,77 99,0 100,0 59697 22405 20,0 58,47 99,2 100,0 71626 25485
12 Les valeurs des pressions, des températures et débits dans le cas où
le taux de récupération d'éthane est égal à 29,33% sont données dans le tableau 3 ci-dessous.

Débit Pression Température Courant (kmol/h) (bar) ( C)
13 38000 50;0 20,0 15 35872 50,0 40,0 19 1183 33,5 15,9 111 8500 49,0 -30,6 113 38000 49,0 -43,0 115 36690 49,0 -43,0 120 1310 25,4 -60,2 125 31690 25,4 -68,1 128 5000 25,4 -92,8 131 35873 24,7 -75,5 136 1545 25,2 3,9 137 34328 25,2 -62,5 139 35873 24,7 - 59,8 171 2856 25,4 18,3 181 944 33,0 91,1 183 3581 33,0 13,7 191 728 33,0 10,9 La composition du courant de reflux secondaire 191, plus riche en méthane que le courant d'éthane 19 soutiré de la colonne de fractionnement 61, permet notamment d'obtenir ce résultat.
De plus, lorsque le débit du courant riche en éthane 19 est réduit, la puissance totale de compression est également fortement réduite.
Par ailleurs, les récupérations de frigories au sein des échangeurs de chaleur 107, 109 des rebouilleurs latéraux 37, 39 de la colonne de récupéra-tion 35 s'adaptent de manière autonome, sans qu'il soit nécessaire de piloter les débits de fluide passant par ces échangeurs, et ce quel que soit le débit.du courant riche en éthane 19 produit.

L'installation 11 selon l'invention ne requiert par ailleurs pas d'utilisation impérative d'échangeurs multiflux. II est ainsi possible d'utiliser uniquement des échangeurs à tubes et calandre, qui augmentent la fiabilité
de l'installation et diminuent le risque de bouchage.
Le gaz naturel traité 15 comporte des teneurs sensiblement nulles en hydrocarbures en C5', par exemple inférieures à 1 ppm. Par suite, si la te-neur en dioxyde de carbone dans le gaz traité 15 est inférieure à 50 ppm, ce gaz 15 peut être liquéfié sans traitement ou fractionnement complémentaire.
Dans une première variante, représentée en pointillés sur la Figure, le courant de tête 183 de la colonne de fractionnement n'est pas totalement condensé dans le réfrigérant 67. Le flux gazeux 201 issu du ballon sépara-teur 69 est alors mélangé au courant de reflux secondaire 191, avant son passage dans le deuxième échangeur de tête 73.
Dans une autre variante (non représentée), lorsque la pression du gaz naturel de départ est très élevée, par exemple supérieure à 100 bars, la pression dans la colonne de récupération 35 est supérieure à la pression dans la colonne de fractionnement 61. Dans ce cas, le courant de fond 171 de la colonne de récupération 35 est amené dans la colonne de fractionne-ment 61 à travers une vanne de détente. Par ailleurs, le courant de reflux secondaire 191 est alors pompé jusqu'à la tête de la colonne de récupéra-tion 35.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1.
Procédé de production simultanée de gaz naturel traité, d'une coupe riche en hydrocarbures en C3+ et, dans au moins certaines conditions de production, d'un courant riche en éthane, à partir d'un gaz naturel de départ comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures en C3+, le procédé comprenant les étapes suivantes:
- on refroidit et on condense partiellement le gaz naturel de départ;
- on sépare le gaz naturel refroidi en un courant liquide et un courant gazeux;
- on détend et on introduit le courant liquide dans une colonne de récupération des hydrocarbures en C2+ à un premier niveau intermédiaire (N1);
- on sépare le courant gazeux en un courant d'alimentation de ladite colonne et un courant de reflux;
- on détend le courant d'alimentation dans une turbine puis on l'introduit dans la colonne à un deuxième niveau intermédiaire (N2);
- on refroidit et on condense au moins partiellement le courant de reflux et, après détente, on l'introduit dans la colonne à un troisième niveau intermédiaire (N3);
- on récupère le courant de tête de la colonne pour former le gaz naturel traité, et on récupère le courant de pied de la colonne pour former un courant liquide riche en hydrocarbures en C2+;
- on introduit ledit courant de pied à un niveau d'alimentation (P1) d'une colonne de fractionnement munie d'un condenseur de tête, le condenseur de tête comprenant un ballon séparateur produisant une fraction liquide, la colonne de fractionnement produisant en tête le courant riche en éthane, et en pied ladite coupe d'hydrocarbures en C3+; et - pour des taux d'extraction d'éthane inférieurs à un seuil prédéterminé, on produit au moins un courant de reflux secondaire à partir dudit condenseur de tête par séparation de la fraction liquide en un courant de reflux primaire et en le courant de reflux secondaire;
- on introduit un courant de reflux primaire produit dans le condenseur de tête en reflux dans la colonne de fractionnement;
caractérisé en ce qu'on soutire le courant riche en éthane à partir d'un niveau intermédiaire (P2) de la colonne de fractionnement situé au-dessus dudit niveau d'alimentation (P1) de cette colonne;
et en ce qu'on introduit en reflux ledit courant de reflux secondaire produit par séparation de la fraction liquide en tête de la colonne de récupération.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on commande le débit du courant riche en éthane par le réglage du débit du courant de reflux secondaire et le réglage de la pression de la colonne de récupération, pour obtenir un débit d'éthane compris entre une valeur nulle et une valeur non nulle pratiquement sans affecter le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la colonne de fractionnement comporte entre 1 et 7 plateaux théoriques au-dessus dudit niveau intermédiaire (P2).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on refroidit le courant de reflux secondaire par échange thermique avec au moins une première partie du courant de tête de la colonne de récupération.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on refroidit le courant de reflux de la colonne de récupération par échange thermique avec au moins une deuxième partie du courant de tête de la colonne de récupération.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on produit le courant de reflux secondaire à partir d'un mélange d'un courant de gaz et d'un courant de liquide provenant du condenseur de tête.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on commande la teneur maximale en méthane et en propane dans le courant riche en éthane à l'aide d'un rebouilleur de fond monté sur la colonne de récupération.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la teneur en hydrocarbures en C5+ dans le gaz naturel traité est inférieure à 1 ppm.
9. Installation de production simultanée de gaz naturel traité et d'une coupe riche en hydrocarbures en C3+ et, dans au moins certaines conditions de production d'un courant riche en éthane, à partir d'un gaz naturel de départ comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures en C3+, l'installation comprenant:
- des moyens de refroidissement et de condensation partielle du gaz naturel de départ;
- des moyens de séparation du gaz naturel refroidi pour former un courant liquide et un courant gazeux;
- une colonne de récupération des hydrocarbures en C2+;
- des moyens de détente et d'introduction du courant liquide dans la colonne de récupération, débouchant à un premier niveau (N1) intermédiaire de la colonne;
et - des moyens de séparation du courant gazeux pour former un courant d'alimentation de la colonne et un courant de reflux;

- une turbine de détente du courant d'alimentation, et des moyens d'introduction du courant issu de la turbine à un deuxième niveau intermédiaire (N2) de la colonne de récupération;
- des moyens de refroidissement et de condensation au moins partielle du courant de reflux, débouchant dans des moyens de détente du courant de reflux refroidi;
- des moyens d'introduction, à un troisième niveau (N3) de la colonne de récupération, du courant de reflux refroidi provenant des moyens de détente du courant de reflux refroidi;
- des moyens de récupération du courant de tête de la colonne pour former le gaz naturel traité;
- des moyens de récupération du courant de pied de la colonne pour former un courant liquide riche en hydrocarbures en C2+;
- une colonne de fractionnement munie d'un condenseur de tête le condenseur de tête comprenant un ballon séparateur produisant une fraction liquide;
- des moyens d'introduction dudit courant de pied à un niveau d'alimentation (P1) de la colonne de fractionnement;
- des moyens de récupération du courant riche en éthane, situés en tête de la colonne de fractionnement, et des moyens de récupération de ladite coupe d'hydrocarbures en C3+ situés en pied de la colonne de fractionnement; et - des moyens de production, pour des taux d'extraction d'éthane du gaz naturel de départ inférieurs à un seuil prédéterminé, d'un courant de reflux secondaire provenant du condenseur de tête par séparation de la fraction liquide en un courant de reflux primaire et en le courant de reflux secondaire;
- des moyens d'introduction d'un courant de reflux primaire produit dans le condenseur de tête comme reflux dans la colonne de fractionnement;

caractérisée en ce que les moyens de récupération d'un courant riche en éthane sont piqués à un niveau intermédiaire (P2) de la colonne de fractionnement situé au-dessus dudit niveau d'alimentation (P1) de cette colonne;
et en ce que l'installation comprend des moyens d'introduction du courant de reflux secondaire produit par séparation de la fraction liquide en reflux dans la colonne de récupération.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de commande du débit du courant riche en éthane comprenant des moyens de réglage du débit du courant de reflux secondaire et des moyens de réglage de la pression dans la colonne de récupération, les moyens de commande étant propres à régler le débit du courant riches en éthane entre une valeur nulle et une valeur non nulle pratiquement sans affecter le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+.
11. Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la colonne de fractionnement comporte entre 1 et 7 plateaux théoriques au-dessus dudit niveau intermédiaire (P2).
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement du courant de reflux secondaire qui mettent ce courant en relation d'échange thermique avec au moins une partie du courant de tête de la colonne de récupération.
13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement du courant de reflux de la colonne de récupération qui mettent ce courant en relation d'échange thermique avec au moins une partie du courant de tête de la colonne de récupération.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que les moyens de production du courant de reflux secondaire comportent des moyens de mélange d'un courant de gaz et d'un courant de liquide provenant du condenseur de tête.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de commande de la teneur maximale en méthane et en propane dans le courant riche en éthane comportant un rebouilleur de fond monté sur la colonne de récupération.
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