EP2533879A1 - Procede de desacidification d'un gaz par une solution absorbante avec liberation d'un effluent gazeux a partir de la solution absorbante et lavage de cet effluent par la solution absorbante regeneree - Google Patents

Procede de desacidification d'un gaz par une solution absorbante avec liberation d'un effluent gazeux a partir de la solution absorbante et lavage de cet effluent par la solution absorbante regeneree

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Publication number
EP2533879A1
EP2533879A1 EP11708053A EP11708053A EP2533879A1 EP 2533879 A1 EP2533879 A1 EP 2533879A1 EP 11708053 A EP11708053 A EP 11708053A EP 11708053 A EP11708053 A EP 11708053A EP 2533879 A1 EP2533879 A1 EP 2533879A1
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EP
European Patent Office
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absorbent solution
liquid phase
compounds
acidic compounds
enriched
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11708053A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jérémy GAZARIAN
Pierre-Antoine Bouillon
Marc Jacquin
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
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    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide

Definitions

  • the present invention relates to the field of deacidification of a gaseous feed by means of an absorbent solution.
  • the process according to the invention makes it possible to remove acid compounds such as carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen sulphide (H 2 S) contained in a gaseous feedstock. It can be applied to the treatment of a natural gas, a synthesis gas or fumes resulting from a combustion process.
  • the document FR 2 898 284 proposes to implement a sixty absorbent solution which has the property of splitting when heating said absorbent solution loaded with acid compounds. The absorbent solution is brought into contact with the gaseous feed to be deacidified. During regeneration, the solution separates into two phases: a fraction rich in acidic compounds and a fraction poor in acidic compounds.
  • the method according to the document FR 2 898 284 proposes to regenerate by distillation only the fraction which is loaded with acidic compounds in order to minimize the energy necessary for the regeneration of the absorbing solution.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds is previously relaxed in a flask in order to salve a portion of the acidic compounds in gaseous form. as well as releasing co-absorbed natural gas, usually hydrocarbons. During this expansion step, a portion of the absorbent solution can be driven mechanically and thermodynamically by the flash gas.
  • the present invention provides a novel wash configuration of a gas released from an absorbent solution loaded with acidic compounds.
  • the process according to the invention has the advantage of avoiding the losses and discharges of the reactive compounds of the absorbing solution.
  • the invention describes a deacidification process for a gaseous feedstock comprising at least one acidic compound from the group consisting of hydrogen sulphide (H 2 S) and carbon dioxide (C0 2 ), in which one carries out the following steps:
  • said charge is brought into contact with an absorbent solution comprising at least one reactive compound so as to obtain a gaseous effluent depleted in acidic compounds and an absorbent solution loaded with acidic compounds, the absorbing solution being chosen for its property of forming two phases liquids when heated,
  • step (b) thermally regenerating at least a portion of the absorbent solution obtained in step (b) so as to release the acidic compounds in gaseous form and to obtain a regenerated absorbent solution
  • step (c) recycling at least a first fraction of the regenerated absorbent solution obtained in step (c) as an absorbent solution of step (a), e) separating at least a second fraction of the regenerated absorbent solution obtained in step (c) in a liquid phase enriched in water and a liquid phase enriched in reactive compounds,
  • step (b) contacting the gaseous effluent obtained in step (b) with said liquid phase enriched in water to obtain a gaseous effluent depleted of reactive compounds.
  • step (b) can be carried out by heating the absorbent solution loaded with acidic compounds.
  • the method according to the invention may comprise a step of separating the heated absorbent solution into a liquid phase depleted of acidic compounds and a liquid phase enriched in acidic compounds; the liquid phase enriched in acidic compounds can be recycled in step (c) and the liquid phase depleted in acidic compounds can be recycled in step (d).
  • the heating step can be carried out at a temperature of between 50 ° C. and 150 ° C.
  • step (b) can be carried out by relaxing the absorbent solution loaded with acidic compounds.
  • the process according to the invention may comprise, before step (f), a washing step in which the gaseous effluent is brought into contact with the liquid phase.
  • a washing step in which the gaseous effluent is brought into contact with the liquid phase.
  • enriched in reactive compounds obtained in step (e) mixed with the water-enriched liquid phase from step (f) to obtain a gaseous effluent depleted of acidic compounds.
  • the liquid phase enriched with water can be recovered at the end of step (f).
  • step (f) it is possible to recycle in step (f) a fraction of the water-enriched liquid phase which has been obtained at the end of the washing step (f).
  • a fraction of the water-enriched liquid phase which has been obtained at the end of the washing step (f) can be recycled in step (d) of the process.
  • the separation steps can be carried out according to one of the following separation techniques: decantation, centrifugation or filtration.
  • At least one reactive compound of the absorbent solution may be chosen from the group consisting of amines, alkanolamines, polyamines, amino acids, alkaline salts of amino acids, amides, ureas, phosphates, carbonates and borates of alkali metals.
  • said gaseous feedstock may be chosen from the group consisting of natural gas, synthesis gas, combustion fumes, refinery gases, gases obtained at the bottom of the Claus process, and biomass fermentation gases. .
  • FIG. 2 shows a deacidification process of a gas by an absorbent solution according to the prior art.
  • FIG. 3 illustrates a demixing phenomenon of an absorbent solution used in the process according to the invention.
  • FIG. 4 illustrates a variant of the method according to the invention.
  • the gaseous feedstock to be deacidified circulating in line 1 is brought into contact in column C1 with the absorbent solution arriving via line 4.
  • Column C1 is equipped with gas / liquid contacting internals. , for example distillation trays, a structured packing or arranged in bulk.
  • Column C1 can operate at a temperature of between 30 ° C and 90 ° C, preferably between 40 ° C and 70 ° C, and at a pressure of between 2 and 100 bar absolute, preferably between 20 and 80 bar absolute.
  • the deacidification process according to the invention can be applied to different gaseous feeds.
  • the method can decarbonate combustion fumes, deacidify natural gas or tail gas from the Claus process.
  • the process also makes it possible to remove the acid compounds contained in the synthesis gases, in the conversion gases, in the gases of integrated combustion plants of coal or natural gas, and in the gases resulting from the fermentation of biomass.
  • the term "acidic compounds" means CO 2 and / or H 2 S.
  • the reactive compounds of the absorbent solution react with the acidic compounds to be captured so as to form a soluble salt in the solution.
  • the gas depleted in acidic compounds is discharged at the top of the section via the duct 2.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds, in the form of salts dissolved in water, is removed from the column C1 in the bottom by the conduit 3.
  • the absorbent solution is an aqueous solution comprising one or more reactive compounds having a physicochemical affinity with the acidic compounds.
  • An absorbing solution is selected which comprises compounds which reversibly react with acidic compounds, such as H 2 S and CO 2 .
  • one or more reactive compounds are chosen which, in the aqueous phase, have the property of forming two separable liquid phases when the temperature is higher than a critical temperature.
  • the reactive compound or compounds of the absorbent solution are chosen so that the regenerated absorbent solution is in two-phase form when its temperature exceeds a critical demixing temperature, ie a temperature threshold.
  • the reagent (s) are selected so that the regenerated absorbent solution forms a liquid phase rich in reactive compounds and a liquid phase rich in water when the temperature of the regenerated absorbent solution exceeds the critical demixing temperature.
  • the composition of the absorbent solution used in the process according to the invention is detailed below.
  • a relaxation of the absorbent solution loaded with acidic compounds proves useful for releasing a fraction of the acid compounds and a fraction of possibly co-absorbed gases (hydrocarbons, hydrogen, etc.).
  • the present invention proposes to recover the co-absorbed gases released during the expansion step.
  • the flow 3 is then expanded through the valve V1 and then directed to an expansion tank BF1 via the conduit 3b.
  • the gas released during the expansion subsequently called the expansion gas (16) is consisting of a gas fraction comprising acidic compounds such as CO2 or PH2S (hereinafter referred to as acid gas).
  • the gaseous feedstock is natural gas
  • the flash gas further comprises a gaseous fraction of co-absorbed hydrocarbons.
  • the relaxation step is carried out under conditions well known to those skilled in the art.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds circulating in the conduit (3b) can be expanded to a pressure of between 0.2 and 5 MPa, preferably between 0.5 and 1.5 MPa.
  • flash drum BF1 operates at a pressure of between 0.2 and 5 MPa, preferably between 0.5 and 1.5 MPa.
  • the expansion flask BF1 is equipped with a washing section A in order to reduce the proportion of acidic compounds in the expansion gas 16.
  • the washing section A is equipped with internal contacting elements. gas / liquid, eg distillation trays, structured packing or loose packing.
  • the flash gas is washed by contact optionally against the current by a liquid mixture (4b) which will be described below. A gas stream depleted of acid compounds (16a) is obtained.
  • the acid-depleted gas (16a) may contain a significant amount of reactive compounds. Indeed, at the head of the washing section A, the liquid mixture (4b) is against the current of a gas flowing at a high speed. This contact results in a strong mechanical drive, by the gas, of a fraction of the reactive compounds contained in this mixture (4b). In addition, depending on the temperature at this point in the wash zone, the reactive compounds can also be thermodynamically entrained in the acid-depleted gas. According to the invention, a specific washing section L is implemented to prevent losses and rejections of reactive compounds.
  • the washing section L is equipped with internal gas / liquid contacting, for example distillation trays, a structured packing or arranged in bulk.
  • the gas (16a) is brought into contact with the liquid phase enriched with water arriving via line 11b.
  • the liquid phase enriched with water is described below. It makes it possible to capture and remove the reactive compounds which have been entrained by the gas as it passes through the washing section A.
  • a liquid phase enriched in water and in compounds is obtained. reagents and a gaseous effluent depleted of reactive compounds which is discharged through the conduit (16b).
  • the liquid phase enriched with water and reactive compounds is then mixed with the liquid phase enriched in reactive compounds of the regenerated absorbent solution from the flask B1 and arriving in the expansion flask BF1 via the duct 10. These two phases form the liquid mixture (4b).
  • This mixture (4b) is brought into contact with the flash gas (16) in the washing section A and allows it to be washed.
  • the liquid obtained in the background BF1 is evacuated via line 5 to the exchanger E1 and then to C2 to be regenerated.
  • This liquid is called in the rest of the invention, an absorbent solution loaded with acidic compounds.
  • the absorbent solution from E1 is introduced after expansion via line 6 in column C2 to be thermally regenerated.
  • Thermal regeneration can be a distillation or a drive of the acidic compounds by steam, operation commonly called "stripping".
  • Column C2 is equipped with a reboiler R1 and internal gas / liquid contact.
  • Column C2 may operate at a temperature of between 80 ° C. and 200 ° C., preferably between 100 ° C. and 160 ° C., and at a pressure of between 1 bar and 10 bar absolute, preferably between 1.5 bar and 7 absolute bars.
  • the reactive compounds of the absorbent solution are separated from the acidic compounds.
  • the acidic compounds are liberated in gaseous form and discharged from C2 via line 7.
  • Stream 7 of water vapor rich in acid compounds is partially condensed by cooling in exchanger E5 and the condensates are returned to the top of C2 for of reflux.
  • a fraction of the absorbent solution is taken from the bottom of column C2 through line 8 to be heated by reboiler R1.
  • the absorbent solution heated and optionally partially vaporized in R1 is introduced through line 9 into the bottom of column C2.
  • Another fraction of the regenerated absorbent solution collected at the bottom of C2 is discharged through line 12 in order to be reinjected into the absorption column C1 via line 4.
  • another fraction of the regenerated absorbent solution is sent from C2 through line 8b into the separation flask B1.
  • the regenerated absorbent solution is at a temperature above the critical temperature for which the regenerated absorbent solution separates into two phases: a liquid phase rich in reactive compounds, a liquid phase rich in water.
  • FIG. 3 illustrates the demixing phenomenon of the absorbent solution.
  • FIG. 3 shows an example of evolution of the demixing critical temperature T as a function of the concentration [C] of the TMHDA reactive compound ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylhexane-1, 6-diamine) for a solution absorbent consisting of TMHDA in aqueous solution and not absorbing acidic compounds.
  • Domain M indicates the temperature and concentration conditions for which the absorbent solution is monophasic.
  • Domain D indicates the temperature and concentration conditions for which the absorbing solution is two-phase.
  • the absorbent solution of global concentration [C 0 ] in reactive compounds is biphasic (zone D) and separates into two phases, one poor in reactive compounds (concentration [Ci] in reactive compound), the other rich in reactive compounds (concentration [CJ in reactive compounds].
  • the phase that is poor in reactive compounds consists essentially of water. This water-rich phase is used in the context of the present invention for washing the gas released from the absorbent solution loaded with acidic compounds.
  • the regenerated absorbent solution can be separated by decantation, centrifugation or filtration.
  • B1 makes it possible to separate the liquid phase rich in water from the liquid phase rich in reactive compounds.
  • the separation operation in B1 can optionally be performed at a pressure different from the pressure in C2 to facilitate said separation step.
  • the separating flask B1 can be operated at a temperature between 80 ° C and 200 ° C, preferably between 100 ° C and 160 ° C, and at a pressure of between 1 and 10 bar absolute, preferably between 1 and 10 bar. , 5 and 7 absolute bars.
  • the liquid phase rich in water is discharged from B1 through line 11 to be introduced into the washing section L via line 11b.
  • the water-enriched liquid phase flowing in the conduit 11 may be cooled in the heat exchanger E3 to a temperature between 10 ° C and 70 ° C, preferably between 10 ° C and 50 ° C.
  • the liquid phase enriched with water recovered via line 11 is poor in amines and in acidic compounds. This liquid phase is therefore of excellent quality for washing the gas 16a in order to recover the reactive compounds entrained by this gas.
  • the heat released by cooling the absorbent solution recovered at the bottom of the column C2 can be recovered to heat different streams to be regenerated.
  • the absorbent solution circulating in the duct 12 makes it possible to heat up, in the heat exchanger E1, the absorbent solution loaded with acidic compounds flowing through the duct 5. Then, this solution circulating in the duct 12 is cooled by exchanger E2 to the operating temperature of column C1, then it is introduced into C1 through line 4.
  • a plate P can be implemented between the absorption sections A and washing L to recover the liquid phase enriched with water at the end of the washing section L.
  • This phase contains the reactive compounds that have been entrained by the gas. It is evacuated by a pump to a storage tank in order to be effectively mixed with the liquid phase enriched in reactive compounds from B1 and circulating in the conduit 10.
  • a stirring system may possibly be put in place in the storage bin to facilitate mixing.
  • the absorbent solution thus formed is sent to the washing zone A.
  • a fraction of the liquid phase enriched with water from the washing section L may be recycled at the top of the washing section L after being cooled in an exchanger.
  • the recycling of the water-enriched liquid phase from the washing step (L) makes it possible to increase the flow of water in the section L in order to guarantee an efficient washing of the purified gas.
  • the tray P may be a distribution tray, well known to those skilled in the art.
  • the process shown schematically in Figure 1 is well suited for the deacidification of a gas. For example, this process is suitable for the deacidification of natural gas.
  • the nature of the reactive compounds of the absorbent solution can be chosen according to the nature of the acid compound (s) to be treated to allow a reversible chemical reaction with the acidic compound (s) to be treated.
  • the chemical structure of the reactive compounds can also be chosen so as to obtain, moreover, an increased stability of the absorbent solution under the conditions of use.
  • the reactive compound (s) may be, for example and without limitation, amines (primary, secondary, tertiary, cyclic or non-aromatic, whether or not aromatic, saturated or unsaturated), alkanolamines, polyamines, amino acids, salts alkaline amino acids, amides, ureas, phosphates, carbonates or borates of alkali metals.
  • amines primary, secondary, tertiary, cyclic or non-aromatic, whether or not aromatic, saturated or unsaturated
  • alkanolamines polyamines
  • amino acids amino acids
  • salts alkaline amino acids amides, ureas
  • phosphates carbonates or borates of alkali metals.
  • TMHDA N, N, N ', N'-tetramethylhexane-1,6-diamine
  • the reactive compound (s) may be in variable concentration in the aqueous solution.
  • this concentration is between 10% and 90% by weight, preferably between 15% and 60% by weight, very preferably between 20% and 50% by weight.
  • the absorbent solution may contain between 10% and 90% by weight of water, preferably between 40% and 85% by weight of water, even more preferably between 50% and 80% by weight of water.
  • the reactive compound (s) of the absorbent solution may be mixed with another amine containing at least one primary or secondary amine function to act as an activator.
  • the absorbent solution may contain activator up to a concentration of 20% by weight, preferably less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight.
  • This type of formulation is particularly interesting in the case of the capture of C0 2 in industrial fumes, or the treatment of natural gas containing C0 2 above the desired specification. Indeed, for this type of application, it sought to increase the uptake kinetics of C0 2, to reduce the size of equipment.
  • the activator may be selected from the group consisting of monoethanolamine (MEA), aminoethylethanolamine (AEEA), diglycolamine (DGA), piperazine, N- (2-hydroxyethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, N-propylpiperazine, 1,6-hexanediamine, 1,1,9,9-tetramethyldipropylenetriamine, morpholine piperidine, 3- (metylamino) propylamine, N-methylbenzylamine and 1,2,3,4-tetrahydrydrolisoquinoline.
  • MEA monoethanolamine
  • AEEA aminoethylethanolamine
  • DGA diglycolamine
  • piperazine N- (2-hydroxyethyl) piperazine
  • N- (2-aminoethyl) piperazine N-methylpiperazine
  • N-ethylpiperazine N-prop
  • the absorbent solution in particular an absorbent solution based on N.N.N'.N'-tetramethylhexane-l .e-diamine, may also contain other organic compounds.
  • the absorbent solution according to the invention may contain organic compounds which are not reactive with respect to acidic compounds (commonly called "physical solvent"), and which make it possible to increase the solubility of at least one or more acidic compounds. the gaseous effluent.
  • the absorbent solution may comprise between 5% and 50% by weight of physical solvent such as alcohols, glycol ethers, lactams, N-alkylated pyrrolidones, N-alkylated piperidones, cyclotetramethylenesulfone, N-alkylformamides. , N-alkylacetamides, ethers-ketones or alkyl phosphates and their derivatives.
  • physical solvent such as alcohols, glycol ethers, lactams, N-alkylated pyrrolidones, N-alkylated piperidones, cyclotetramethylenesulfone, N-alkylformamides. , N-alkylacetamides, ethers-ketones or alkyl phosphates and their derivatives.
  • it may be methanol, tetraethyleneglycoldimethylether sulfolane or N-formyl morpholine.
  • a section for washing a gas with a water-enriched liquid phase of the regenerated absorbent solution can be implemented in a process for deacidification of a gaseous feedstock, said process operating at low pressure .
  • This process is shown in FIG. 4.
  • the absorbing solution then has the particularity of being diphasic when it has absorbed acid compounds and is heated.
  • a step of separating the absorbent solution upstream of the column C2 then makes it possible to partially regenerate the absorbent solution loaded with acid compounds.
  • the invention can also be implemented in the case of a conventional process, where the absorbent solution heated in the feed / effluent heat exchanger is monophasic when it has absorbed a large amount of acidic compounds.
  • the column C1 may operate at a temperature of between 30 ° C. and 90 ° C., preferably between 40 ° C. and 70 ° C., and at a pressure of between 1 and 100 bars absolute, preferably between 1 and 3 absolute bars.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds obtained at the bottom of C1 flowing in the pipe 3 is reheated in the exchanger E1. It exits the exchanger E1 through line 6 at a higher temperature.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds is heated to above the critical temperature at which the solution loaded with acid compounds forms two separable liquid phases: a liquid phase rich in acidic compounds and a liquid phase that is poor in compounds acids.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds is heated to a temperature between 50 ° C and 150 ° C, preferably between 70 ° C and 120 ° C.
  • some of the acid compounds is released in gaseous form.
  • the three phases of the fluid flowing in the duct 6 are separated in the separation flask BS1.
  • the two liquid phases are separated in the BS1 flask by decantation, centrifugation or filtration.
  • the separating flask BS1 can be operated at a temperature between 80 ° C and 200 ° C, preferably between 100 ° C and 160 ° C, and at a pressure between 1 and 10 bar absolute, preferably between 1 and 5 7 absolute bars.
  • the gaseous fraction at the top of the flask BS1 is extracted through line 14.
  • the gas stream 14 may contain reactive compounds driven thermodynamically and mechanically in the gas comprising acidic compounds.
  • a washing zone L2 a device (for example a column) separated from the balloon BS1. The gas stream 14 is then brought into contact with the water-enriched liquid phase of the regenerated absorbent solution in the washing zone L2.
  • This liquid phase enriched with water arrives via line 13 and comes from the flask B1 after cooling in the exchanger E6.
  • the ball B1 may be operated at a temperature between 80 ° C and 200 ° C,. preferably between 100 ° C and 160 ° C, and at a pressure between 1 and 10 bar absolute, preferably between 1, 5 and 7 bar absolute.
  • Zone L2 is equipped with internal gas / liquid contact, for example distillation trays, a structured packing or arranged in bulk.
  • the liquid phase enriched in acidic compounds from the separation flask BS1 that is to say enriched with reactive compounds reacted with the acidic compounds, is sent through line 17 into the regeneration column C2.
  • Column C2 may operate at a temperature of between 80 ° C.
  • the liquid phase depleted in acidic compounds is discharged from the separation flask BS1 via line 18 and cooled in exchanger E4 before being recycled with the regenerated absorbent solution 4.
  • all of the liquids obtained in the flask BS1 is sent via the conduit 17 to C2, the duct 18 and the heat exchanger E4 being eliminated.
  • the liquid phase enriched with water recovered at the end of the washing zone L2 circulates in the conduit (15) and is introduced into the column C1. It is premixed with the fraction of the absorbent solution flowing in the pipe 4.
  • the schematized process of FIG. 4 is, for example, well adapted to the capture of the CO2 contained in the combustion fumes.
  • Example 1 Deacidification process without washing with a liquid phase enriched with water of the regenerated absorbent solution:
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds leaves the column C1 by the stream 3 and is then directed to the BF1 flask through the expansion valve V1.
  • Table 2 shows the streams 3 and 3b arriving in the balloon BF1 to be relaxed.
  • Example 1 implements a step of expansion of the flow 3b with washing of the flash gas by the regenerated absorbent solution arriving via the flow 4b in order to respect the acid gas content of the relaxing gas. There is no washing section (L) of the gas with a liquid phase enriched with water of the absorbing solution. Table 3 shows the losses of TMHDA in the flash gas in this case.
  • Example 2 Deacidification process according to the invention comprising a washing section (L) with a liquid phase enriched with water of the absorbing solution:
  • Example 2 implements the process according to the invention illustrated in FIG. 1. After washing the expansion gas with the mixture (4b), the gas washed in section (A) is washed a second time in the section ( L) by the water-enriched liquid phase of the regenerated absorbent solution circulating in the conduit (11b) and coming from the balloon B1. Washing in section (L) reduces the amine content in the gas.
  • Table 4 clearly shows the advantage of the invention.
  • the content of TMHDA in the flash gas increased from 59 ppm to 0.27 ppm.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de désacidification d'une charge gazeuse comportant des composés acides. On met en contact dans C1 la charge gazeuse avec une solution absorbante de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée. Puis on libère un effluent gazeux à partir de la solution absorbante chargée en composés acides. On régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante chargée en composés acides et on sépare au moins une fraction de la solution absorbante régénérée en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs. On utilise la phase liquide enrichie en eau pour laver l'effluent gazeux libéré à partir de la solution absorbante enrichie en composés acides afin d'obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs.

Description

PROCÉDÉ DE DÉSACIDIFICATION D'UN GAZ PAR UNE SOLUTION ABSORBANTE
AVEC LIBERATION D'UN EFFLUENT GAZEUX A PARTIR DE LA SOLUTION ABSORBANTE ET LAVAGE DE CET EFFLUENT PAR LA SOLUTION ABSORBANTE
RÉGÉNÉRÉE
La présente invention concerne le domaine de la désacidification d'une charge gazeuse au moyen d'une solution absorbante.
Le procédé selon l'invention permet de retirer les composés acides tels le dioxyde de carbone (C02) et l'hydrogène sulfuré (H2S) contenus dans une charge gazeuse. Il peut s'appliquer au traitement d'un gaz naturel, d'un gaz de synthèse ou de fumées issues d'un processus de combustion. Le document FR 2 898 284 propose de mettre en œuvre une solution absorbante démixante qui présente la propriété de se fractionner lorsqu'on chauffe ladite solution absorbante chargée en composés acides. La solution absorbante est mise en contact avec la charge gazeuse à désacidifier. Lors de la régénération, la solution se sépare en deux phases : une fraction riche en composés acides et une fraction pauvre en composés acides. Ainsi, le procédé selon le document FR 2 898 284 propose de ne régénérer par distillation que la fraction qui est chargée en composés acides afin de minimiser l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante.
Dans les cas où l'absorption s'effectue sous haute pression, comme par exemple dans le cas du traitement du gaz naturel, la solution absorbante chargée en composés acides est préalablement détendue dans un ballon afin de relarguer une partie des composés acides sous forme gazeuse, ainsi que de libérer du gaz naturel co-absorbé, en général des hydrocarbures. Au cours de cette étape de détente, une portion de la solution absorbante peut être entraînée de façon mécanique et thermodynamique par le gaz de détente.
La présente invention propose une nouvelle configuration de lavage d'un gaz libéré à partir d'une solution absorbante chargée en composés acides. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'éviter les pertes et rejets des composés réactifs de la solution absorbante. De manière générale, l'invention décrit un procédé de désacidification d'une charge gazeuse comportant au moins un composé acide du groupe constitué par l'hydrogène sulfuré (H2S) et le dioxyde de carbone (C02), dans lequel on effectue les étapes suivantes :
a) on met en contact ladite charge avec une solution absorbante comprenant au moins un composé réactif de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée,
b) on libère un effluent gazeux comprenant des composés acides à partir de la solution absorbante chargée en composés acides, puis
c) on régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante obtenue à l'étape (b) de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée,
d) on recycle au moins une première fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en tant que solution absorbante de l'étape (a), e) on sépare au moins une deuxième fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs,
f) on met en contact l'effluent gazeux obtenu à l'étape (b) avec ladite phase liquide enrichie en eau pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs.
Selon l'invention, l'étape (b) peut s'effectuer par chauffage de la solution absorbante chargée en composés acides.
En outre, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de séparation de la solution absorbante chauffée en une phase liquide appauvrie en composés acides et une phase liquide enrichie en composés acides; la phase liquide enrichie en composés acides peut être recyclée dans l'étape (c) et la phase liquide appauvrie en composés acides peut être recyclée dans l'étape (d).
Avantageusement, l'étape de chauffage peut être effectuée à une température comprise entre 50°C et 150°C.
Selon une autre variante de l'invention, l'étape (b) peut s'effectuer par une détente de la solution absorbante chargée en composés acides.
En outre, le procédé selon l'invention peut comprendre avant l'étape (f) une étape de lavage dans laquelle on met en contact l'effluent gazeux avec la phase liquide enrichie en composés réactifs obtenue à l'étape (e) mélangée à la phase liquide enrichie en eau issue de l'étape (f) pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides.
Par ailleurs, dans le procédé selon l'invention, on peut récupérer à l'issue de l'étape (f), la phase liquide enrichie en eau.
Dans une variante de l'invention, on peut recycler dans l'étape (f), une fraction de la phase liquide enrichie en eau qui a été obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f).
Dans une autre variante de l'invention, une fraction de la phase liquide enrichie en eau qui a été obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f) peut être recyclée dans l'étape (d) du procédé.
Avantageusement, les étapes de séparations peuvent s'effectuer selon l'une des techniques de séparation suivantes : décantation, centrifugation ou filtration.
Selon l'invention, au moins un composé réactif de la solution absorbante peut être choisi dans le groupe constitué par les aminés, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les borates de métaux alcalins.
Selon l'invention, ladite charge gazeuse peut être choisie dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant aux dessins parmi lesquels :
- la figure 1 représente le procédé selon l'invention.
- la figure 2 représente un procédé de désacidification d'un gaz par une solution absorbante selon l'art antérieur.
la figure 3 illustre un phénomène de démixtion d'une solution absorbante utilisée dans le procédé selon l'invention.
la figure 4 illustre une variante du procédé selon l'invention.
En référence à la figure 1 , la charge gazeuse à désacidifier circulant dans le conduit 1 est mise en contact dans la colonne C1 avec la solution absorbante arrivant par le conduit 4. La colonne C1 est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. La colonne C1 peut fonctionner à une température comprise entre 30°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et à une pression comprise entre 2 et 100 bars absolus, de préférence entre 20 et 80 bars absolus.
Le procédé de désacidification selon l'invention peut être appliqué à différentes charges gazeuses. Par exemple, le procédé permet de décarbonater des fumées de combustion, de désacidifier du gaz naturel ou un gaz obtenu en queue du procédé Claus. Le procédé permet également de retirer les composés acides contenus dans les gaz de synthèse, dans les gaz de conversion, dans les gaz de centrales intégrées de combustion du charbon ou du gaz naturel, et dans les gaz issus de la fermentation de biomasse. Par "composés acides", on entend au sens de la présente invention du C02 et/ou de l'H2S.
Dans la section d'absorption, les composés réactifs de la solution absorbante réagissent avec les composés acides à capter de façon à former un sel soluble dans la solution. Le gaz appauvri en composés acides est évacué en tête de la section via le conduit 2.
La solution absorbante chargée en composés acides, sous forme de sels dissous dans l'eau, est évacuée de la colonne C1 en fond par le conduit 3. La solution absorbante est une solution aqueuse comportant un ou plusieurs composés réactifs présentant une affinité physico-chimique avec les composés acides. On choisit une solution absorbante qui comporte des composés qui réagissent de manière réversible avec les composés acides, tels que l'H2S et le C02. Selon l'invention, on choisit un ou plusieurs composés réactifs qui, en phase aqueuse, présentent la propriété de former deux phases liquides séparables lorsque la température est supérieure à une température critique. En d'autres termes, le ou les composés réactifs de la solution absorbante sont choisis de telle sorte que la solution absorbante régénérée est sous forme diphasique lorsque sa température dépasse une température critique de démixtion, c'est-à-dire un seuil de température. Le ou les réactifs sont choisis de manière à ce que la solution absorbante régénérée forme une phase liquide riche en composés réactifs et une phase liquide riche en eau lorsque la température de la solution absorbante régénérée dépasse la température critique de démixtion. La composition de la solution absorbante mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est détaillée ci-après.
Dans certains cas, une détente de la solution absorbante chargée en composés acides s'avère utile pour libérer une fraction des composés acides ainsi, qu'une fraction de gaz éventuellement co-absorbés (hydrocarbures, hydrogène, etc.). La présente invention propose de récupérer les gaz co-absorbés libérés lors de l'étape de détente. Le flux 3 est alors détendu au travers de la vanne V1 puis dirigé vers une un ballon de détente BF1 via le conduit 3b. Le gaz libéré lors de la détente, appelé par la suite gaz de détente (16) est constitué d'une fraction de gaz comprenant des composés acides comme le C02 ou PH2S (ci-après appelé gaz acide). Lorsque la charge gazeuse est du gaz naturel, le gaz de détente est constitué, en outre, d'une fraction gazeuse d'hydrocarbures co-absorbés. L'étape de détente s'effectue dans des conditions bien connues de l'homme du métier. La solution absorbante chargée en composés acides circulant dans le conduit (3b) peut être détendue à une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa, de préférence entre 0,5 et 1 ,5 MPa. En conséquence, le ballon de détente BF1 fonctionne à une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa, de préférence entre 0,5 et 1 ,5 MPa.
En référence à la figure 1 , le ballon de détente BF1 est équipé d'une section de lavage A afin de réduire la proportion de composés acides dans le gaz de détente 16. La section de lavage A est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Le gaz de détente est lavé par contact éventuellement à contre courant par un mélange liquide (4b) qui sera décrit ci-après. On obtient un flux de gaz appauvri en composés acides (16a).
Le gaz appauvri en composés acides (16a) peut contenir une quantité de composés réactifs non négligeable. En effet, en tête de la section de lavage A, le mélange liquide (4b) se trouve à contre courant d'un gaz circulant à une vitesse importante. Il résulte de ce contact un fort entraînement mécanique, par le gaz, d'une fraction des composés réactifs contenus dans ce mélange (4b). De plus, en fonction de la température à cet endroit de la zone de lavage, les composés réactifs peuvent également être entraînés thermodynamiquement dans le gaz appauvri en composés acides. Selon l'invention, une section de lavage L spécifique est mise en œuvre pour éviter les pertes et les rejets de composés réactifs. La section de lavage L est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Dans la section L, le gaz (16a) est mis en contact avec la phase liquide enrichie en eau arrivant par le conduit 11 b. La phase liquide enrichie en eau est décrite ci-après. Elle permet de capter et de retirer les composés réactifs qui ont été entraînés par le gaz lors de son passage dans la section de lavage A. A l'issue de cette section de lavage L, on obtient une phase liquide enrichie en eau et en composés réactifs ainsi qu'un effluent gazeux appauvri en composés réactifs qui est évacué par le conduit (16b). La phase liquide enrichie en eau et en composés réactifs est ensuite mélangée à la phase liquide enrichie en composés réactifs de la solution absorbante régénérée issue du ballon B1 et arrivant dans le ballon de détente BF1 par le conduit 10. Ces deux phases forment le mélange liquide (4b). Ce mélange (4b) est mis en contact avec le gaz de détente (16) dans la section de lavage A et permet de le laver. Le liquide obtenu en fond de BF1 est évacué par la conduite 5 vers l'échangeur E1 puis vers C2 pour être régénéré. Ce liquide est appelé dans la suite de l'invention, solution absorbante chargée en composés acides. La solution absorbante issue de E1 est introduite après détente par le conduit 6 dans la colonne C2 pour être régénérée thermiquement.
La régénération thermique peut être une distillation ou bien un entraînement des composés acides par la vapeur, opération couramment nommé "strippage". La colonne C2 est équipée d'un rebouilleur R1 et d'internes de mise en contact gaz/liquide. La colonne C2 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 bar et 10 bars absolus, de préférence entre 1 ,5 bars et 7 bars absolus. Dans C2, les composés réactifs de la solution absorbante sont séparés des composés acides. Les composés acides sont libérés sous forme gazeuse et évacués de C2 par le conduit 7. Le flux 7 de vapeur d'eau riche en composés acides est partiellement condensé par refroidissement dans l'échangeur E5 et les condensats sont renvoyés en tête de C2 à titre de reflux.
Une fraction de la solution absorbante est prélevée en fond de la colonne C2 par le conduit 8 pour être chauffée par le rebouilleur R1. La solution absorbante chauffée et éventuellement partiellement vaporisée dans R1 est introduite par le conduit 9 dans le fond de la colonne C2. Une autre fraction de la solution absorbante régénérée recueillie en fond de C2 est évacuée par le conduit 12 afin d'être réinjectée dans la colonne d'absorption C1 via le conduit 4.
Selon l'invention, une autre fraction de la solution absorbante régénérée est envoyée de C2 par le conduit 8b dans le ballon de séparation B1. Suite au réchauffement subi dans C2, la solution absorbante régénérée est à une température supérieure à la température critique pour laquelle la solution absorbante régénérée se sépare en deux phases : une phase liquide riche en composés réactifs, une phase liquide riche en eau.
La figure 3 illustre le phénomène de démixtion de la solution absorbante. La figure 3 montre un exemple d'évolution de la température critique T de démixtion en fonction de la concentration [C] en composé réactif TMHDA (Ν,Ν,Ν',Ν'- Tétraméthylhexane-1 ,6-diamine) pour une solution absorbante constituée de TMHDA en solution aqueuse et n'ayant pas absorbé de composés acides. Le domaine M indique les conditions de température et de concentration pour lesquelles la solution absorbante est monophasique. Le domaine D indique les conditions de température et de concentration pour lesquelles la solution absorbante est diphasique. A haute température, la solution absorbante de concentration globale [C0] en composés réactifs est diphasique (zone D) et se sépare en deux phases, l'une pauvre en composés réactifs (concentration [Ci] en composé réactif), l'autre riche en composés réactifs (concentration [CJ en composés réactifs). Lorsque la solution absorbante est régénérée, la phase pauvre en composés réactifs est constituée essentiellement d'eau. Cette phase riche en eau est utilisée dans le cadre de la présente invention pour le lavage du gaz libéré à partir de la solution absorbante chargée en composés acides.
Dans le dispositif B1 , la solution absorbante régénérée peut être séparée par décantation, centrifugation ou filtration. B1 permet de séparer la phase liquide riche en eau de la phase liquide riche en composés réactifs. L'opération de séparation dans B1 peut éventuellement être effectuée à une pression différente de la pression dans C2 pour faciliter ladite étape de séparation. Par exemple, le ballon de séparation B1 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1 ,5 et 7 bars absolus. Selon l'invention, en référence à la figure 1 , la phase liquide riche en eau est évacuée de B1 par le conduit 11 pour être introduite dans la section de lavage L par le conduit 11 b. Éventuellement, la phase liquide enrichie en eau circulant dans le conduit 11 peut être refroidie dans Péchangeur de chaleur E3 à une température comprise entre 10°C et 70°C, de préférence entre 10°C et 50°C. La phase liquide enrichie en eau récupérée par le conduit 1 1 est pauvre en aminés et en composés acides. Cette phase liquide est donc d'excellente qualité pour effectuer le lavage du gaz 16a afin de récupérer les composés réactifs entraînés par ce gaz.
La chaleur libérée par le refroidissement de la solution absorbante récupérée en fond de la colonne C2 peut être récupérée pour chauffer différents flux devant être régénérés. Par exemple, en référence à la figure 1 , la solution absorbante circulant dans le conduit 12 permet de réchauffer, dans l'échangeur de chaleur E1 , la solution absorbante chargée en composés acides circulant par le conduit 5. Ensuite, cette solution circulant dans le conduit 12 est refroidie par l'échangeur E2 à la température de fonctionnement de la colonne C1 , puis elle est introduite dans C1 par le conduit 4.
Selon une autre variante de l'invention non représentée, un plateau P peut être mis en œuvre entre les sections d'absorption A et de lavage L afin de récupérer la phase liquide enrichie en eau à l'issue de la section de lavage L. Cette phase contient les composés réactifs qui ont été entraînés par le gaz. Elle est évacuée par une pompe vers un bac de stockage afin d'y être mélangée efficacement avec la phase liquide enrichie en composés réactifs issue de B1 et circulant dans le conduit 10. Un système d'agitation peut éventuellement être mis en place dans le bac de stockage pour faciliter le mélange. La solution absorbante ainsi constituée est envoyée dans la zone de lavage A. Dans une autre variante de l'invention, une fraction de la phase liquide enrichie en eau issue de la section de lavage L peut être recyclée en tête de la section de lavage L après avoir été refroidie dans un échangeur. Le recyclage de la phase liquide enrichie en eau issue de l'étape de lavage (L) permet d'augmenter le débit d'eau dans la section L afin de garantir un lavage efficace du gaz épuré. Le plateau P peut être un plateau de distribution, bien connu de l'homme du métier. Le procédé schématisé à la figure 1 est bien adapté pour la désacidification d'un gaz. Par exemple, ce procédé est adapté à la désacidification du gaz naturel.
La nature des composés réactifs de la solution absorbante peut être choisie en fonction de la nature du ou des composés acides à traiter pour permettre une réaction chimique réversible avec le ou les composés acides à traiter. La structure chimique des composés réactifs peut aussi être choisie de manière à obtenir, par ailleurs, une stabilité accrue de la solution absorbante dans les conditions d'utilisation.
Le ou les composés réactifs peuvent être, par exemple et de façon non limitative, des aminés (primaires, secondaires, tertiaires, cycliques ou non, aromatiques ou non, saturées ou non), des alcanolamines, des polyamines, des acides aminés, des sels alcalins d'acides aminés, des amides, des urées, des phosphates, des carbonates ou des borates de métaux alcalins. Par exemple, on peut utiliser le composé réactif suivant : N,N,N',N'-tétraméthylhexane-1 ,6-diamine, couramment nommé TMHDA.
Le ou les composés réactifs peuvent être en concentration variable dans la solution aqueuse. Par exemple, cette concentration est comprise entre 10% et 90% poids, de préférence entre 15% et 60% poids, de manière très préférée entre 20% et 50% poids.
La solution absorbante peut contenir entre 10% et 90% poids d'eau, de préférence entre 40 % et 85 % poids d'eau, de manière encore plus préféré entre 50% et 80% poids d'eau.
Dans un mode de réalisation, le ou les composés réactifs de la solution absorbante peuvent être mélangés avec une autre aminé, contenant au moins une fonction aminé primaire ou secondaire afin de jouer un rôle d'activateur. La solution absorbante peut contenir de l'activateur jusqu'à une concentration de 20% poids, de préférence inférieure à 15% poids, de préférence inférieure à 10% poids.
Ce type de formulation est particulièrement intéressant dans le cas du captage du C02 dans les fumées industrielles, ou le traitement du gaz naturel contenant du C02 au dessus de la spécification désirée. En effet, pour ce type d'applications, on cherché à augmenter la cinétique de captage du C02, afin de réduire la taille des équipements.
L'activateur peut être choisi dans le groupe formé par de la monoéthanolamine (MEA), de l'aminoéthyléthanolamine (AEEA), de la diglycolamine (DGA), de la pipérazine, de la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine, de la N-(2-aminoéthyl)pipérazine, de la N- méthylpipérazine, de la N-éthylpipérazine, de la N-propylpipérazine, de la 1 ,6- hexanediamine, de la 1 ,1 ,9,9-tétraméthyldipropylènetriamine, de la morpholine, de la pipéridine, de la 3-(métylamino)propylamine, de la N-méthylbenzylamine et de la 1 ,2,3,4- tétrahydrydrolisoquinoline.
Dans un mode de réalisation, la solution absorbante, en particulier une solution absorbante à base de N.N.N'.N'-tétraméthylhexane-l .e-diamine, peut aussi contenir d'autres composés organiques. Ainsi, la solution absorbante selon l'invention peut contenir des composés organiques non réactifs vis-à-vis des composés acides (couramment nommé "solvant physique"), et qui permettent d'augmenter la solubilité d'au moins un ou plusieurs composés acides de l'effluent gazeux. Par exemple, la solution absorbante peut comporter entre 5% et 50% poids de solvant physique tel que des alcools, des éthers de glycol, des lactames, des pyrrolidones N-alkylées, des pipéridones N-alkylées, des cyclotétraméthylènesulfone, des N-alkylformamides, des N- alkylacétamides, des ethers-cétones ou des phosphates d'alkyles et leurs dérivés. A titre d'exemple et de façon non limitative, il peut s'agir du méthanol, du tétraéthylèneglycoldiméthyléther du sulfolane ou de la N-formyl morpholine.
Selon une variante de l'invention, une section de lavage d'un gaz avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée peut être mise en œuvre dans un procédé de désacidification d'une charge gazeuse, ledit procédé fonctionnant à basse pression. Ce procédé est représenté sur la figure 4. La solution absorbante présente alors, la particularité d'être diphasique lorsqu'elle a absorbé des composés acides et qu'elle est chauffée. Une étape de séparation de la solution absorbante en amont de la colonne C2 permet alors de régénérer partiellement la solution absorbante chargée en composés acides. Néanmoins, l'invention peut également être mise en application dans le cas d'un procédé conventionnel, où la solution absorbante chauffée dans l'échangeur de chaleur charge/effluent est monophasique lorsqu'elle a absorbée une quantité importante de composés acides. Le flux 18 et l'échangeur de chaleur E4 sont alors absents du schéma. Les références de la figure 4 identiques à celles de la figure 1 désignent les mêmes éléments. En référence à la figure 4, la colonne C1 peut fonctionner à une température comprise entre 30°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et à une pression comprise entre 1 et 100 bars absolus, de préférence entre 1 et 3 bars absolus. La solution absorbante chargée en composés acides obtenue en fond de C1 circulant dans le conduit 3 est réchauffée dans l'échangeur E1. Elle ressort de l'échangeur E1 par le conduit 6 à une température plus élevée. Dans l'échangeur E1 , la solution absorbante chargée en composés acides est chauffée jusqu'à dépasser la température critique à laquelle la solution chargée en composés acides forme deux phases liquides séparables: une phase liquide riche en composés acides et une phase liquide pauvre en composés acides. Par exemple, la solution absorbante chargée en composés acides est chauffée à une température comprise entre 50°C et 150°C, de préférence entre 70°C et 120°C. De plus, sous l'effet de la hausse de température, une partie des composés acides est libérée sous forme gazeuse. Les trois phases du fluide circulant dans le conduit 6 sont séparées dans le ballon de séparation BS1. Par exemple, les deux phases liquides sont séparées dans le ballon BS1 par décantation, centrifugation ou filtration. Le ballon de séparation BS1 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1 ,5 et 7 bars absolus. La fraction gazeuse issue en tête du ballon BS1 est extraite par le conduit 14. En fonction de la température à cet endroit, le flux gazeux 14 peut contenir des composés réactifs entraînés thermodynamiquement et mécaniquement dans le gaz comprenant des composés acides. Selon l'invention, on met en œuvre une zone de lavage L2 un dispositif (par exemple une colonne) séparé du ballon BS1. Le flux gazeux 14 est alors mis en contact avec la phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée dans la zone de lavage L2. Cette phase liquide enrichie en eau arrive par le conduit 13 et provient du ballon B1 après refroidissement dans l'échangeur E6. Le ballon B1 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de. préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1 ,5 et 7 bars absolus. La zone L2 est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Par ailleurs, la phase liquide enrichie en composés acides issue du ballon de séparation BS1 , c'est-à-dire enrichie en composés réactifs ayant réagi avec les composés acides, est envoyée par le conduit 17 dans la colonne de régénération C2. La colonne C2 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1 ,5 et 7 bars absolus. La phase liquide appauvrie en composés acides, c'est-à-dire enrichie en composés réactifs n'ayant pas réagi, est évacuée du ballon de séparation BS1 par le conduit 18 et refroidie dans l'échangeur E4 avant d'être recyclée avec la solution absorbante régénérée circulant dans le conduit 4. Dans une variante de l'invention, la totalité des liquides obtenus dans le ballon BS1 est envoyée par le conduit 17 dans C2, le conduit 18 et l'échangeur de chaleur E4 étant supprimés. La phase liquide enrichie en eau récupérée à l'issue de la zone de lavage L2 circule dans le conduit (15) et est introduite dans la colonne C1. Elle est préalablement mélangée avec la fraction de la solution absorbante circulant dans le conduit 4. Le procédé schématisé de la figure 4 est, par exemple, bien adapté au captage du C02 contenu dans les fumées de combustion.
Le procédé selon la présente invention et ses avantages sont illustrés par l'exemple de fonctionnement présenté ci-dessous. Exemples:
Les exemples ci dessous concernent la désacidification d'un gaz naturel dont les caractéristiques sont montrées dans le tableau 1 , par une solution absorbante contenant de la TMHDA à 35%pds.
Tableau 1
Exemple 1: Procédé de désacidification sans lavage avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée:
Après absorption du gaz acide, la solution absorbante chargée en composés acides sort de la colonne C1 par le flux 3 puis est dirigée vers le ballon BF1 au travers de la vanne de détente V1. Le tableau 2 montre les flux 3 et 3b arrivant dans le ballon BF1 pour être détendus.
Tableau 2
Selon l'art antérieur illustré à la figure 2, l'exemple 1 met en œuvre une étape de détente du flux 3b avec lavage du gaz de détente par la solution absorbante régénérée arrivant par le flux 4b afin de respecter la teneur en gaz acide du gaz de détente. Il n'y a pas de section de lavage (L) du gaz avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante. Le tableau 3 montre les pertes en TMHDA dans le gaz de détente dans ce cas de figure.
Tableau 3
Exemple 2: Procédé de désacïdifîcation selon l'invention comprenant une section de lavage (L) avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante : L'exemple 2 met en œuvre le procédé selon l'invention illustré à la figure 1. Après lavage du gaz de détente par le mélange (4b), le gaz lavé dans la section (A) est une seconde fois lavé dans la section (L) par la phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée circulant dans le conduit (11 b) et étant issue du ballon B1. Le lavage dans la section (L) permet de diminuer la teneur en aminé dans le gaz.
Tableau 4 On voit ici clairement l'avantage de l'invention. La teneur en TMHDA dans le gaz de détente est passée de 59 ppm à 0,27 ppm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de désacidification d'une charge gazeuse comprenant au moins composé acide selon les étapes suivantes :
a) on met en contact ladite charge avec une solution absorbante comprenant au moins un composé réactif de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée,
b) on libère un effluent gazeux comprenant des composés acides à partir de la solution absorbante chargée en composés acides, puis
c) on régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante obtenue à l'étape (b) de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée,
d) on recycle au moins une première fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en tant que solution absorbante de l'étape (a),
e) on sépare au moins une deuxième fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs,
f) on met en contact l'effluent gazeux obtenu à l'étape (b) avec ladite phase liquide enrichie en eau pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape (b) s'effectue par chauffage de la solution absorbante chargée en composés acides.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de séparation de la solution absorbante chauffée en une phase liquide appauvrie en composés acides et une phase liquide enrichie en composés acides et dans lequel la phase liquide enrichie en composés acides est recyclée dans l'étape (c) et la phase liquide appauvrie en composés acides est recyclée dans l'étape (d).
4. Procédé selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape de chauffage s'effectue à une température comprise entre 50°C et 150°C.
5. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape (b) s'effectue par une détente de la solution absorbante chargée en composés acides.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre avant l'étape (f) une étape de lavage dans laquelle on met en contact l'effluent gazeux avec la phase liquide enrichie en composés réactifs obtenue à l'étape (e) mélangée à la phase enrichie liquide en eau issue de l'étape (f) pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides.
7. Procédé selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'on récupère la phase liquide enrichie en eau à l'issue l'étape de lavage (f).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on recycle dans l'étape (f), une fraction de la phase liquide enrichie en eau obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f).
9. Procédé selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on recycle dans l'étape (d), une fraction de la phase liquide enrichie en eau obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de séparations s'effectuent selon l'une des techniques de séparation suivantes : décantation, centrifugation ou filtration.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un composé réactif de la solution absorbante est choisi dans le groupe constitué par les aminés, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les borates de métaux alcalins.
12. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite charge gazeuse est choisie dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse.
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