EP3846922A1 - Procédé et installation d'épuration d'un gaz brut par un solvant liquide - Google Patents

Procédé et installation d'épuration d'un gaz brut par un solvant liquide

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EP3846922A1
EP3846922A1 EP19762157.6A EP19762157A EP3846922A1 EP 3846922 A1 EP3846922 A1 EP 3846922A1 EP 19762157 A EP19762157 A EP 19762157A EP 3846922 A1 EP3846922 A1 EP 3846922A1
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EP
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gas
solvent
purifier
pressure
column
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EP19762157.6A
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Pierre Douineau
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    • B01D53/1406—Multiple stage absorption
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
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    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to the purification of a raw gas, mainly composed of useful compounds such as methane and undesirable compounds such as carbon dioxide, and condensable compounds such as water vapor, with a view mainly to extracting raw gas the useful compound on the one hand and the undesirable compounds on the other hand.
  • the concentration of less soluble gas, the first gas increases by the disappearance in gaseous form of the soluble element.
  • a purified gas is thus recovered, largely freed from the second gas.
  • the solubility of the second gas decreases and the latter is released from the solvent in gaseous form. The solvent can then be reused in a loop and the second gas recycled, reused or eliminated.
  • the compressed gas is introduced into the scrubber at the bottom of the column. It is guaranteed that the gas circulates in the purifier against the current of the solvent.
  • the recycling stage involves putting under pressure of the solvent by a first pump operating at a third predefined constant pressure, the compression step effecting a mixture of the raw gas and the solvent in an ejector in which the solvent from the first pump is used as a working fluid so as to suck up the raw gas and compress it.
  • the ejector is a static device in which the liquid is propelled into a nozzle which opens into a duct along the axis of the duct. The liquid entrains the gas which arrives through the conduit around the nozzle and mixes with it, forming a two-phase mixture, that is to say a mist. It is this mist which is introduced into the purifier.
  • the flow of solvent is directed towards the purifier by an expansion valve slaved to maintaining the pressure upstream of the raw gas.
  • the action on the expansion valve determines the part of the solvent which goes on the one hand towards the purifier, and on the other hand towards the mixing stage.
  • the operation of the process is adapted to the quantity of raw gas arriving, maintaining its pressure level. If this level increases, the pressure level regulated by the expansion valve is increased, which increases the flow of solvent to the mixing stage and the quantity of raw gas admitted.
  • the second pressure in the regulator is supplied by a depressant which extracts the polluting gas. It is thus possible to reach a second very low pressure, so as to optimize the efficiency of the regeneration, namely the extraction of the dissolved gas.
  • the solvent is cooled in an exchanger.
  • the first gas is methane
  • the second gas is carbon dioxide
  • the solvent is water.
  • the raw gas is for example biogas from a methanizer. This biogas contains mainly methane, but also carbon dioxide, which is much more soluble in water than methane. It is thus possible to eliminate carbon dioxide and obtain a high concentration of methane so as to value it in an attractive manner. Carbon dioxide can also be used in gaseous or liquefied form.
  • the first gas is an inerting gas
  • the raw gas further comprising a plurality of light hydrocarbons as the second gas, the solvent being a mixture of heavier hydrocarbons than light hydrocarbons.
  • the subject of the invention is also a double-stage purification process in which the process as described above is applied in a first stage, and in a second stage as previously described with the compound from the regenerator of the first as crude gas stage, a polluting gas enriched in the first gas coming from the purifier of the second stage being recycled in the purifier of the first stage. It is thus possible to recover part of the less soluble gas which would however have dissolved and would have passed into the polluting gas.
  • the invention also relates to an installation for purifying a raw gas in the form of a gaseous compound comprising at least a first and a second gas, characterized in that it comprises: means for compressing the raw gas for perform a compression step in which the raw gas is pressurized; a material transfer column forming a scrubber, to receive the raw gas under pressure, the purifier comprising an expansion valve at the head of the column provided for maintaining the purifier under a first pressure and for extracting a purified gas essentially comprising the first gas, means for circulating a liquid solvent in the 'purifier against the flow of raw gas so that the second gas dissolves in the solvent;
  • regenerator-forming material transfer column receiving the solvent withdrawn from the scrubber
  • a depressant extracting the gas forming a polluting gas at the top of the regenerator column, and maintaining the regenerator under a second pressure lower than the first pressure so that the second gas dissolved in the solvent volatilizes in the regenerator;
  • a first pump to supply the solvent from the regenerator to the scrubber at the head of the column
  • Figure 1 is a flow diagram of fluids illustrating the method according to a first embodiment.
  • FIG. 2 presents a diagram of the circulation of fluids illustrating the treatment of polluting gases according to a third embodiment.
  • the process, object of the present invention, and as illustrated by FIG. 1, is a process for purifying gas with a solvent in four stages: in the first so-called mixing or suction-compression step, the raw gas is introduced into an ejector 1 to be sucked in, then compressed with the cold solvent as the working fluid necessary for the second step; in the second so-called purification step, the two-phase mixture from the ejector 1 is introduced into a purifier 2, which is a material transfer column, at the bottom of the column and from which the gas escapes at the head of the column purified by the expansion valve PCV2 provided to maintain the purifier 1 at a first pressure, with, as purifying liquid, the same solvent used in the ejector 1 and circulating in the purifier 2 against the flow of the raw gas;
  • a purifier 2 which is a material transfer column, at the bottom of the column and from which the gas escapes at the head of the column purified by the expansion valve PCV2 provided to maintain the purifier 1 at a first pressure, with, as
  • the solvent loaded with polluted gases is expanded under partial vacuum through the LCV1 level control valve, in a regenerator 3 which is a material transfer column from which escape at the top , polluting gases, drawn by a depressor 4 and which is equipped with a level control allowing the evacuation of any condensates by the level control valve LCV2;
  • the solvent from the regenerator 3 is pumped by a first pump 5 at a third predefined constant pressure, then cooled to a fixed temperature by a solvent cooler 6 associated with a cold group 7 and the control valve temperature TCV1, before being recycled to the raw gas ejector 1 and the raw gas purifier 2, with a distribution of the flows by the pressure control valve PCV1, throttling the flow sent to the purifier 2 for maintain a constant pressure at the suction of the ejector 1.
  • the gas to be treated is a bio gas resulting from the anaerobic fermentation of animal or vegetable waste and mainly comprises as the first gas of the methane (around 55%), and as the second gas carbon dioxide (around 38%, denoted C02 below), as well as water vapor (around 7%).
  • This biogas called here raw gas comes from a fermenter, not shown, at a slightly higher pressure at atmospheric pressure and around 40 ° C.
  • the two-phase mixture at the outlet of the ejector 1 is introduced at the base of the raw gas purifier 2 which is a material exchange column traversed from bottom to top by the raw gas and sprayed at the top with the same cold water than that introduced into the ejector 1 and migrating down the column.
  • the gas not dissolved in the water called purified gas leaves the upper part of the purifier 2 and comprises approximately 97% of methane, 0.8% of water vapor and 2.2% of CO2.
  • the pressure control valve PCV2 maintains the purifier 2 under pressure and the level control valve LCV1 evacuates the water charged with C02 and in condensed water called polluted solvent towards a regenerator 3 of solvent.
  • the solvent regenerator 3 is also a material transfer column operating under partial vacuum (approximately 0.3 bar absolute).
  • the vacuum is maintained by a depressor 4 slaved to maintaining the pressure in the solvent re-generator 3 at a second pressure; this depressant 4 may for example be a vacuum pump. Water at this pressure loses almost all of the dissolved C02 and can be recycled for a new use.
  • the gas drawn by the depressant 4, known as polluting gas comprises approximately 93% of CO 2, 0.5% of water vapor but also 6.5% of methane.
  • the solvent regenerator 3 is equipped with a level control allowing the evacuation of any condensates by the LCV2 level control valve.
  • the solvent from the regenerator 3 is pumped at the third predefined constant pressure (approximately 8 bar absolute), then cooled to a fixed temperature (around 4 ° C) by the solvent cooler 6 associated with a cold group 7 and the control valve temperature TCV1, before being recycled to the raw gas ejector 1 and the raw gas purifier 2, with a distribution of the flows by the pressure control valve PCV1, throttling the flow sent to the purifier 2 to maintain a constant pressure at the suction of the ejector 1 (approximately 5mbar).
  • the polluting gas is treated on the same principle as before to purify the polluting gas and approach a composition close to that raw gas.
  • the polluting gas is sucked in directly by a second ejector 1 ’instead of the depressor, supplied with solvent from a second circuit.
  • the two-phase mixture from the second ejector 1 ′ is produced in a second purifier 2 ′ at the bottom of the column and from which the enriched polluting gas escapes at the head of the column through the expansion valve PCV3 to maintain the second purifier 2 'under pressure, with, as purifying liquid, the same solvent used in the second ejector 1' and circulating in the second purifier 2 'against the flow of the polluting gas;
  • the solvent loaded with polluted gases is expanded under partial vacuum through the LCV3 level control valve, in a second regenerator 3 'from which the purified pollutant gases escape, led by a 4' depressor and which is equipped with a level control allowing the evacuation of any condensates by the LCV4 level control valve; in the recycling step, the solvent from the regenerator 3 'is pumped at a constant pressure predefined by a second pump 5', then cooled to a fixed temperature by a second cooler 6 'of solvent associated with the cold group 7 and the temperature control
  • the first and second embodiments of the invention are mainly intended for the industry for the treatment of agricultural, agrifood, water treatment or household waste, which wishes to recover the fermentation biogas for reinjection in a distribution network of natural gas and carbon dioxide to use it in the gaseous state or to liquefy it.
  • the method is implemented on an installation also illustrated in FIG. 1.
  • the gas to be treated comes from a storage tank for a so-called light hydrocarbon or a mixture thereof (as for example pentane, hexane or toluene).
  • These highly volatile and highly flammable products are stored with an "inerting blanket" in the gaseous atmosphere of the storage tank, for example with nitrogen.
  • Raw gas comes from the tank at a pressure slightly higher than atmospheric pressure and at room temperature.
  • Raw gas is in our process composed of a first gas, nitrogen, and at least a second gas, a light hydrocarbon.
  • the raw gas is sucked and compressed to a pressure close to 6 bar absolute by the ejector 1, the working fluid of which is a hydrocarbon heavier than the vapors of hydrocardures, such as kerosene, and called solvent. It is used in the rest of the process to dissolve most of the light hydrocarbon (s).
  • the two-phase mixture at the outlet of ejector 1 is introduced at the base of the raw gas purifier 2 crossed from bottom to top by the raw gas and sprayed at the top with the same solvent introduced into the ejector 1 and migrating towards the bottom of the column.
  • the gas not dissolved in water, said purified gas contains approximately 99% nitrogen, 1% light hydrocarbon.
  • the PCV2 pressure control valve maintains the column at the first pressure and the LCV1 level control valve discharges the solvent loaded with light hydrocarbon called polluted solvent to the solvent regenerator 3.
  • the solvent regenerator 3 operates under partial vacuum (approximately 0.3 bar absolute).
  • the vacuum is maintained by a depressor 4 controlled by the maintenance of the second pressure in the regenerator 3 of solvent.
  • the solvent at this pressure loses almost all of the dissolved light hydrocarbon (s) and may be recycled for new use.
  • the gas drawn by the depressant 4, known as polluting gas contains approximately 99% of light hydrocarbons, and 1% of solvent.
  • the polluting gas can be recycled in the tank or destroyed by incineration or filtered by activated carbon.
  • the regenerator 3 of solvent is equipped with a level control allowing a top-up of solvent or the evacuation of surplus of solvent by the level control valve LCV2.
  • the solvent from the regenerator 3 is pumped at the third predefined constant pressure (approximately 8 bar absolute), then cooled to a fixed temperature (approximately 4 ° C.) by the solvent cooler 6, before being recycled to the ejector 1 of raw gas and the raw gas purifier 2, with a distribution of the flows by the pressure control valve PCV1, throttling the flow sent to the purifier 2 to maintain a constant pressure at the suction of the ejector 1 (5mbar about).
  • the present invention is mainly intended for any industry using light hydrocarbons in its transformation processes, such as industrial printing plants, industrial painting companies or the pharmaceutical industry.
  • this process can be supplemented by a second treatment of the polluting gases, on the same principle as explained above for recycling in the raw gas purifier 2 the components of the raw gas weakly dissolved in the solvent but keep in purified gas.
  • the invention is not limited to the embodiments which have just been described by way of example.
  • the first step can be carried out by a presser or fan.

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Abstract

Selon un procédé de purification d'un gaz brut, on utilise un solvant liquide circulant selon un circuit, le procédé comprenant: * on comprime le gaz brut est mis en pression; * on purifie le gaz comprimé en l'introduisant dans un épurateur (2), maintenu sous pression, le solvant étant mis en circulation dans l'épurateur (2) à contre-courant du gaz brut de telle sorte qu'un deuxième gaz se dissout dans le solvant, un gaz purifié comprenant essentiellement un premier gaz étant extrait de la tête de colonne; * on régénère le solvant prélevé dans l'épurateur (2) en le fournissant à un régénérateur (3) sous une pression inférieure, de telle sorte que le deuxième gaz dissous dans le solvant se volatilise et est extrait pour former un gaz polluant; * une étape de recyclage dans laquelle le solvant issu du régénérateur (3) est fourni à l'épurateur (2) en tête de colonne. Installation mettant en œuvre le procédé de purification.

Description

PROCÉDÉ ET INSTALLATION D’ÉPURATION D’UN GAZ BRUT PAR UN
SOLVANT LIQUIDE
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne l’épuration d’un gaz brut, composé princi palement de composés utiles comme le méthane et de composés indésirables comme le dioxyde de carbone, et de composés condensables comme la vapeur d’eau, en vue principalement d’extraire du gaz brut le composé utile d’une part et les composés indésirables d’autre part.
ART ANTERIEUR
Les principaux procédés connus actuellement utilisent des techniques de perméation au travers de membranes ou bien l’absorption dans des colonnes de transfert de matière par des solutions aqueuses comportant des produits chimiques permettant des réactions d’associations sélectives, ou encore des procédés d’adsorption sur des charbons actifs ou sur des « tamis moléculaires ».
Ces technologies présentent l’inconvénient d’être onéreuses à mettre en œuvre, gourmandes en énergie ou génèrent des déchets à retraiter.
OBJECTIFS DE L’INVENTION
C’est un objectif de l’invention de fournir un procédé et une installation de purification d’un gaz brut qui soit peu onéreux et peu gourmand en énergie. C’est un autre objectif que le procédé génère peu de déchets.
DESCRIPTION DE L’INVENTION Procédé de purification d’un gaz brut sous la forme d’un composé gazeux comprenant au moins un premier et un deuxième gaz, caractérisé en ce qu’on utilise un solvant liquide circulant selon un circuit, le procédé comprenant : une étape de compression dans laquelle le gaz brut est mis en pression ; une étape de purification dans laquelle le gaz comprimé est introduit dans une colonne de transfert de matière formant épurateur (2), mainte nue sous une première pression, le solvant étant mis en circulation dans l’épurateur (2) à contre-courant du gaz brut de telle sorte que le deuxième gaz se dissout dans le solvant, un gaz purifié comprenant essentiellement le premier gaz étant extrait de la tête de colonne ;
une étape de régénération dans laquelle le solvant prélevé dans l’épurateur
(2) est fourni à une colonne de transfert de matière formant régénérateur
(3) sous une deuxième pression inférieure à la première pression, de telle sorte que le deuxième gaz dissous dans le solvant se volatilise et est extrait en tête de colonne pour former un gaz polluant ;
une étape de recyclage dans laquelle le solvant issu du régénérateur (3) est fourni à l’épurateur (2) en tête de colonne.
En passant le solvant dans deux enceintes séparées avec des conditions de pression distinctes, on permet de dissoudre puis de volatiliser le gaz le plus soluble, donc de manière sélective. Dans l’épurateur, la concentration en gaz moins soluble, le premier gaz, augmente par la disparition sous forme gazeuse de l’élément soluble. On récupère ainsi un gaz purifié, débarrassé en grande partie du deuxième gaz. Dans le régénérateur, du fait de la plus faible pression, la solubilité du deuxième gaz diminue et celui-ci est libéré du solvant sous forme gazeuse. Le solvant peut alors être réutilisé en boucle et le deuxième gaz recyclé, réutilisé ou éliminé.
Selon une disposition constructive, le gaz comprimé est introduit dans l’épu rateur en bas de colonne. On garantit que le gaz circule dans l’épurateur à contre-courant du solvant.
Selon une disposition constructive, l’étape de recyclage comporte la mise sous pression du solvant par une première pompe fonctionnant à une troisième pression constante prédéfinie, l’étape de compression effectuant un mélange du gaz brut et du solvant dans un éjecteur dans lequel le solvant issu de la première pompe est utilisé comme fluide moteur de manière à aspirer le gaz brut et le comprimer. L’éjecteur est un dispositif statique dans lequel le liquide est propulsé dans une buse qui débouche dans un conduit selon l’axe du conduit. Le liquide entraîne le gaz qui arrive par le conduit autour de la buse et se mélange avec lui en formant un mélange diphasique, c’est-à-dire un brouillard. C’est ce brouillard qui est introduit dans l’épurateur. Par cette technique dans laquelle les seules pièces mobiles sont dans la première pompe, on réalise une aspiration et une compression du gaz brut de manière économique et fiable. De plus, le gaz brut est mis en contact finement avec le solvant de manière à accélérer la dissolution du gaz dans le solvant.
Selon une autre disposition constructive, on régule le débit de solvant se dirigeant vers l’épurateur par une vanne de détente asservie au maintien de la pression en amont du gaz brut. L’action sur la vanne de détente détermine la part du solvant qui se dirige d’une part vers l’épurateur, et d’autre part vers l’étape de mélange. Par le moyen de la régulation, on adapte le fonctionnement du procédé à la quantité de gaz brut qui arrive, en maintenant son niveau de pression . Si ce niveau augmente, on augmente le niveau de pression régulé par la vanne de détente, ce qui augmente le débit de solvant vers l’étape de mélange et la quantité de gaz brut admis.
Selon un perfectionnement, à l’étape de régénération, on extrait un ex cédent de liquide dû à des condensats. On peut ainsi réguler la quantité de solvant en circulation.
Selon une autre disposition constructive, la deuxième pression dans le régé nérateur est fournie par un dépresseur qui extrait le gaz polluant. On peut ainsi atteindre une deuxième pression très basse, de manière à optimiser l’efficacité de la régénération, à savoir l’extraction du gaz dissous.
Selon un perfectionnement, à l’étape de recyclage, le solvant est refroidi dans un échangeur. On peut ainsi évacuer les calories qui seraient apportées par le gaz brut. De plus, le solvant en étant froid, il est dans un état permettant d’absorber la plus grande quantité de gaz à dissoudre. En effet, il est connu que la dissolubilité des gaz diminue avec la température. Dans un premier mode de réalisation, le premier gaz est du méthane, le deuxième gaz est du dioxyde de carbone et le solvant est de l’eau . Le gaz brut est par exemple du biogaz issu d’un méthaniseur. Ce biogaz contient essen tiellement du méthane, mais aussi du dioxyde de carbone, lequel est beaucoup plus soluble dans l’eau que le méthane. On peut ainsi éliminer le dioxyde de carbone et obtenir une forte concentration de méthane de manière à le valoriser de manière intéressante. Le dioxyde de carbone est également utilisable sous forme gazeuse ou liquéfiée.
Dans un autre mode de réalisation, le premier gaz est un gaz d’inertage, le gaz brut comprenant en outre une pluralité d’hydrocarbures légers comme deuxième gaz, le solvant étant un mélange d’hydrocarbure plus lourds que les hydrocarbures légers.
L’invention a aussi pour objet un procédé de purification à double étage dans lequel on applique dans un premier étage le procédé tel que décrit précé demment, et dans un deuxième étage tel que décrit précédemment avec comme gaz brut le composé issu du régénérateur du premier étage, un gaz polluant enrichi en premier gaz issu de l’épurateur du deuxième étage étant recyclé dans l’épurateur du premier étage. On peut ainsi récupérer une partie du gaz moins soluble qui se serait toutefois dissous et serait passé dans le gaz polluant.
L’invention a aussi pour objet une installation de purification d’un gaz brut sous la forme d’un composé gazeux comprenant au moins un premier et un deuxième gaz, caractérisée en ce qu’elle comporte : des moyens de compression du gaz brut pour réaliser une étape de com pression dans laquelle le gaz brut est mis en pression ; une colonne de transfert de matière formant épurateur, pour recevoir le gaz brut sous pression, l’épurateur comportant une vanne de détente en tête de colonne prévue pour maintenir l’épurateur sous une première pres sion et pour extraire un gaz purifié comprenant essentiellement le premier gaz, des moyens pour faire circuler un solvant liquide dans l’épurateur à contre-courant du gaz brut de telle sorte que le deuxième gaz se dissout dans le solvant ;
une colonne de transfert de matière formant régénérateur recevant le solvant prélevé dans l’épurateur ;
un dépresseur extrayant le gaz formant un gaz polluant en tête de colonne du régénérateur, et maintenant le régénérateur sous une deuxième pression inférieure à la première pression de telle sorte que le deuxième gaz dissous dans le solvant se volatilise dans le régénérateur ;
une première pompe pour fournir le solvant issu du régénérateur à l’épu rateur en tête de colonne ;
et en ce qu’elle met en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.
DESCRIPTION DES FIGURES
Les avantages et l’invention et d’autres objets de l’invention apparaîtront dans la description détaillée qui suit, en lien avec les dessins qui l’accompagnent et parmi lesquels :
la figure 1 est un schéma de circulation des fluides illustrant le procédé selon un premier mode de réalisation.
la figure 2 présente un schéma de circulation des fluides illustrant le trai tement de gaz polluants selon un troisième mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE
Le procédé, objet de la présente invention, et tel qu’illustré par la figure 1, est un procédé de purification de gaz avec un solvant en quatre étapes : dans la première étape dite de mélange, ou d’aspiration-compression, le gaz brut est introduit dans un éjecteur 1 pour être aspiré, puis comprimé avec comme fluide moteur le solvant froid nécessaire à la deuxième étape ; dans la deuxième étape dite de purification, le mélange diphasique issu de l’éjecteur 1 est introduit dans un épurateur 2, qui est une colonne de transfert de matière, en bas de colonne et d’où s’échappe en tête de colonne le gaz purifié par la vanne de détente PCV2 prévue pour maintenir à une première pression l’épurateur 1, avec, comme liquide épurateur, le même solvant utilisé dans l’éjecteur 1 et circulant dans l’épurateur 2 à contre-courant du gaz brut ;
dans la troisième étape dite de régénération, le solvant chargé en gaz pollués est détendu sous vide partiel au travers de la vanne de contrôle de niveau LCV1, dans un régénérateur 3 qui est une colonne de transfert de matière d’où s’échappent en tête, les gaz polluants, tirés par un dépres- seur 4 et qui est équipé d’un contrôle de niveau permettant l’évacuation d’éventuels condensats par la vanne de contrôle de niveau LCV2 ;
dans la quatrième étape dite de recyclage, le solvant issu du régénérateur 3 est pompé par une première pompe 5 à une troisième pression constante prédéfinie, puis refroidi à température fixe par un refroidisseur 6 de solvant associé à un groupe froid 7 et la vanne de contrôle de température TCV1, avant d’être recyclé vers l’éjecteur 1 de gaz brut et l’épurateur 2 de gaz brut, avec une répartition des débits par la vanne de contrôle de pression PCV1, étranglant le débit envoyé vers l’épurateur 2 pour maintenir une pression constante à l’aspiration de l’éjecteur 1.
Selon un premier mode de réalisation, le procédé est mis en œuvre sur une installation telle qu’illustrée sur la figure 1. Le gaz à traiter est un bio gaz issu de la fermentation anaérobique de déchets animaux ou végétaux et comporte principalement comme premier gaz du méthane (55% environ), et comme deuxième gaz du dioxyde de carbone (38% environ, noté C02 par la suite), ainsi que de la vapeur d’eau (7% environ). Ce biogaz appelé ici gaz brut est issu d’un fermenteur, non représenté, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique et à environ 40°C.
Il est dans notre procédé, aspiré et comprimé à la première pression voisine de 6 bar absolu par un éjecteur 1 dont le fluide moteur est l’eau froide servant par la suite à dissoudre la majeure partie du C02 et à condenser la vapeur d’eau contenus dans le gaz brut.
Le mélange diphasique en sortie d’éjecteur 1 est introduit à la base de l’épurateur 2 de gaz brut qui est une colonne d’échange de matière traversée de bas en haut par le gaz brut et arrosé en partie haute par la même eau froide que celle introduite dans l’éjecteur 1 et migrant vers le bas de la colonne. Le gaz non dissous dans l’eau dit gaz purifié sort en partie haute de l’épurateur 2 et comporte environ 97% de méthane, 0,8% de vapeur d’eau et 2,2% de C02. La vanne de contrôle de pression PCV2 maintient l’épurateur 2 en pression et la vanne de contrôle de niveau LCV1 évacue l’eau chargée en C02 et en eau condensée dite solvant pollué vers un régénérateur 3 de solvant. Le régénérateur 3 de solvant est également une colonne de transfert de matière fonctionnant sous vide partiel (0,3 bar absolu environ). Le vide est maintenu par un dépresseur 4 asservi au maintien de la pression dans le ré générateur 3 de solvant à une deuxième pression ; ce dépresseur 4 peut-être par exemple une pompe à vide. L’eau à cette pression perd la quasi-totalité du C02 dissous et peut-être recyclée pour un nouvel usage. Le gaz tiré par le dépresseur 4 dit gaz polluant, comporte environ 93% de C02, 0,5% de vapeur d’eau mais aussi 6,5% de méthane. Le régénérateur 3 de solvant est équipé d’un contrôle de niveau permettant l’évacuation d’éventuels condensats par la vanne de contrôle de niveau LCV2. Le solvant issu du régénérateur 3 est pompé à la troisième pression constante prédéfinie (8 bar absolu environ), puis refroidi à température fixe (4°C envi ron) par le refroidisseur 6 de solvant associé à un groupe froid 7 et la vanne de contrôle de température TCV1, avant d’être recyclé vers l’éjecteur 1 de gaz brut et l’épurateur 2 de gaz brut, avec une répartition des débits par la vanne de contrôle de pression PCV1, étranglant le débit envoyé vers l’épurateur 2 pour maintenir une pression constante à l’aspiration de l’éjecteur 1 (5mbar environ).
Selon un deuxième mode de réalisation, mis en œuvre par une installation telle qu’illustrée sur la figure 2, le gaz polluant est traité sur le même principe que précédemment pour purifier le gaz polluant et s’approcher d’une compo sition proche de celle du gaz brut. Le gaz polluant est aspiré directement par un deuxième éjecteur 1’ à la place du dépresseur, alimenté par du solvant d’un deuxième circuit. Le mélange diphasique issu du deuxième éjecteur 1’ est in troduit dans un deuxième épurateur 2’ en bas de colonne et d’où s’échappe en tête de colonne le gaz polluant enrichi à travers la vanne de détente PCV3 pour maintenir le deuxième épurateur 2’ sous pression, avec, comme liquide épurateur, le même solvant utilisé dans le deuxième éjecteur 1’ et circulant dans le deuxième épurateur 2’ à contre-courant du gaz polluant ; le solvant chargé en gaz pollués est détendu sous vide partiel au travers de la vanne de contrôle de niveau LCV3, dans un deuxième régénérateur 3’ d’où s’échappent en tête les gaz polluants purifiés, tirés par un dépresseur 4’ et qui est équipé d’un contrôle de niveau permettant l’évacuation d’éventuels condensats par la vanne de contrôle de niveau LCV4 ; dans la l’étape de recyclage, le solvant issu du régénérateur 3’ est pompé à une pression constante prédéfinie par une deuxième pompe 5’, puis refroidi à température fixe par un deuxième refroi- disseur 6’ de solvant associé au groupe froid 7 et la vanne de contrôle de température TCV2, avant d’être recyclé vers le deuxième éjecteur 1’ de gaz brut et le deuxième épurateur 2’, avec une répartition des débits par la vanne de contrôle de pression PCV4, étranglant le débit envoyé vers le deuxième épurateur 2’ pour maintenir une pression constante à l’aspiration du deuxième éjecteur 1’. Le gaz polluant issu de la tête de colonne de l’épurateur 2’ du deuxième étage, enrichi en premier gaz, est introduit dans le bas de l’épurateur 2 du premier étage, pour que le premier gaz soit récupéré.
Ainsi la quasi-totalité du méthane est récupérée et le C02 obtenu est plus pur. Le premier et le deuxième mode de réalisation de invention sont principa lement destinés à l’industrie du traitement des déchets agricoles, agroalimen taires, de station de traitement d’eau ou d’ordures ménagères, qui souhaite récupérer le biogaz de fermentation pour le réinjecter dans un réseau de dis- tribution de gaz naturel et le dioxyde de carbone pour l’utiliser à l’état gazeux ou le liquéfier.
Selon un troisième mode de réalisation, le procédé est mis en œuvre sur une installation également illustrée par la figure 1. Le gaz à traiter est issu de réservoir de stockage d’un hydrocarbure dit léger ou d’un mélange de ceux-ci (comme par exemple du pentane, de l’hexane ou du toluène). Ces produits très volatils et hautement inflammables sont stockés avec dans le ciel gazeux du réservoir de stockage une « couverture d’inertage », par exemple avec de l’azote.
Au moment où on le remplit de liquide, un gaz s’en échappe et il comporte principalement de l’azote (75% environ), et des vapeurs d’hydrocarbures. Ce gaz appelé ici gaz brut est issu du réservoir à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique et à température ambiante. Le gaz brut est dans notre procédé composé d’un premier gaz, l’azote, et d’au moins un deuxième gaz, un hydrocarbure léger. Le gaz brut est aspiré et comprimé à une pression voisine de 6 bar absolu par l’éjecteur 1 dont le fluide moteur est un hydrocarbure plus lourd que les vapeurs d’hydrocardures, tel que du pétrole lampant, et appelé solvant. Il sert dans la suite du procédé à dissoudre la majeure partie du ou des hydrocarbures légers.
Le mélange diphasique en sortie d’éjecteur 1 est introduit à la base de l’épurateur 2 de gaz brut traversé de bas en haut par le gaz brut et arrosé en partie haute par le même solvant introduit dans l’éjecteur 1 et migrant vers le bas de la colonne. Le gaz non dissous dans l’eau dit gaz purifié comporte environ 99% d’azote, 1% d’hydrocarbure léger. La vanne de contrôle de pression PCV2 maintient la colonne à la première pression et la vanne de contrôle de niveau LCV1 évacue le solvant chargée en hydrocarbure léger appelé solvant pollué vers le régénérateur 3 de solvant.
Le régénérateur 3 de solvant fonctionne sous vide partiel (0,3 bar absolu environ). Le vide est maintenu par un dépresseur 4 asservi au maintien de la deuxième pression dans le régénérateur 3 de solvant. Le solvant à cette pression perd la quasi-totalité du ou des hydrocarbures légers dissous et peut- être recyclée pour un nouvel usage. Le gaz tiré par le dépresseur 4 dit gaz polluant, comporte environ 99% d’hydrocarbures légers, et 1% de solvant. Le gaz polluant peut être recyclé dans le réservoir ou détruit par incinération ou filtré par un charbon actif. Le régénérateur 3 de solvant est équipé d’un contrôle de niveau permettant un appoint de solvant ou l’évacuation de surplus de solvant par la vanne de contrôle de niveau LCV2.
Le solvant issu du régénérateur 3 est pompé à la troisième pression constante prédéfinie (8 bar absolu environ), puis refroidi à température fixe (4°C environ) par le refroidisseur 6 de solvant, avant d’être recyclé vers l’éjecteur 1 de gaz brut et l’épurateur 2 de gaz brut, avec une répartition des débits par la vanne de contrôle de pression PCV1, étranglant le débit envoyé vers l’épurateur 2 pour maintenir une pression constante à l’aspiration de l’éjecteur 1 (5mbar environ).
La présente invention est principalement destinée à toute industrie utili- sant des hydrocarbures légers dans ses procédés de transformation, comme les imprimeries industrielles, les entreprises de peinture industrielle ou l’industrie pharmaceutique.
Selon un mode particulier de l’invention, ce procédé peut être complété par un deuxième traitement des gaz polluants, de même principe qu’exposé précédemment pour recycler dans l’épurateur 2 de gaz brut les composants du gaz brut faiblement dissous dans le solvant mais à conserver dans le gaz purifié.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d’être décrits à titre d’exemple. La première étape pourra être réalisée par un com- presseur ou un ventilateur.

Claims

Revendications
1. Procédé de purification d’un gaz brut sous la forme d’un composé ga zeux comprenant au moins un premier et un deuxième gaz, caractérisé en ce qu’on utilise un solvant liquide circulant selon un circuit, le procédé comprenant : une étape de compression dans laquelle le gaz brut est mis en pres sion ; une étape de purification dans laquelle le gaz comprimé est intro duit dans une colonne de transfert de matière formant épurateur (2), maintenue sous une première pression, le solvant étant mis en cir culation dans l’épurateur (2) à contre-courant du gaz brut de telle sorte que le deuxième gaz se dissout dans le solvant, un gaz purifié comprenant essentiellement le premier gaz étant extrait de la tête de colonne ; une étape de régénération dans laquelle le solvant prélevé dans l’épu rateur (2) est fourni à une colonne de transfert de matière formant régénérateur (3) sous une deuxième pression inférieure à la première pression, de telle sorte que le deuxième gaz dissous dans le solvant se volatilise et est extrait en tête de colonne pour former un gaz polluant ; une étape de recyclage dans laquelle le solvant issu du régénérateur (3) est fourni à l’épurateur (2) en tête de colonne.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le gaz comprimé est introduit dans l’épurateur (2) en bas de colonne.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de recyclage com porte la mise sous pression du solvant par une première pompe (5) fonc tionnant à une troisième pression constante prédéfinie, l’étape de com pression effectuant un mélange du gaz brut et du solvant dans un éjecteur (1) dans lequel le solvant issu de la première pompe (5) est utilisé comme fluide moteur de manière à aspirer le gaz brut et le comprimer.
4. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on régule le débit de solvant se dirigeant vers l’épurateur (2) par une vanne de détente asservie au maintien de la pression en amont du gaz brut.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape de régénération, on extrait un excédent de liquide dû à des condensats.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la deuxième pression dans le régénérateur (3) est fournie par un dépresseur (4) qui extrait le gaz polluant.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l’étape de recyclage, le solvant est refroidi dans un échangeur.
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le premier gaz est du méthane, le deuxième gaz est du dioxyde de carbone et le solvant est de l’eau.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, selon lequel le premier gaz est un gaz d’inertage, le gaz brut comprenant en outre une pluralité d’hy drocarbures légers comme deuxième gaz, le solvant étant un mélange d’hydrocarbure plus lourds que les hydrocarbures légers.
10. Procédé de purification à double étage dans lequel on applique dans un premier étage le procédé selon l’une des revendications précédentes, et dans un deuxième étage le procédé selon l’une des revendications pré cédentes avec comme gaz brut le composé issu du régénérateur (3) du premier étage, un gaz polluant enrichi en premier gaz issu de l’épura teur (2’) du deuxième étage étant recyclé dans l’épurateur (2) du premier étage.
11. Installation de purification d’un gaz brut sous la forme d’un composé gazeux comprenant au moins un premier et un deuxième gaz, caractérisée en ce qu’elle comporte : des moyens de compression (1) du gaz brut pour réaliser une étape de compression dans laquelle le gaz brut est mis en pression ; > une colonne de transfert de matière formant épurateur (2), pour re cevoir le gaz brut sous pression, l’épurateur comportant une vanne de détente (PCV2) en tête de colonne prévue pour maintenir l’épurateur
(2) sous une première pression et pour extraire un gaz purifié com- prenant essentiellement le premier gaz, des moyens pour faire circuler un solvant liquide dans l’épurateur (2) à contre-courant du gaz brut de telle sorte que le deuxième gaz se dissout dans le solvant ;
une colonne de transfert de matière formant régénérateur (3) recevant le solvant prélevé dans l’épurateur (2) ;
un dépresseur (4) extrayant le gaz formant un gaz polluant en tête de colonne du régénérateur (3), et maintenant le régénérateur (3) sous une deuxième pression inférieure à la première pression de telle sorte que le deuxième gaz dissous dans le solvant se volatilise dans le régénérateur (3) ;
une première pompe (5) pour fournir le solvant issu du régénérateur
(3) à l’épurateur (2) en tête de colonne ;
et en ce qu’elle met en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes.
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