FR2641542A1 - Procede de decarbonatation et de degazolinage simultanes d'un melange gazeux constitue principalement d'hydrocarbures consistant en methane et hydrocarbures en c2 et plus et renfermant egalement co2 - Google Patents
Procede de decarbonatation et de degazolinage simultanes d'un melange gazeux constitue principalement d'hydrocarbures consistant en methane et hydrocarbures en c2 et plus et renfermant egalement co2 Download PDFInfo
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Abstract
Le mélange gazeux à traiter 1 est lavé 5 entre 0 degre(s)C et - 45 degre(s)C au moyen d'un solvant 6 du CO2 et des hydrocarbures en C3 et plus pour produire un courant de méthane 8 renfermant au plus 2 % molaire de CO2 et une phase liquide 11 riche en CO2 et renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus du mélange gazeux 1. La phase liquide 11 est soumise à une déméthanisation 12, 17 produisant un solvant riche déméthanisé 27 et une phase gazeuse riche en méthane 22, puis le solvant riche 27 est traité 55 pour produire un courant de gaz acide 44 riche en CO2 et renfermant, exprimé en équivalent méthane, moins de 10 % molaire d'hydrocarbures, une coupe d'hydrocarbures en C2 et plus 48 renfermant plus de 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux 1 et un solvant régénéré 34, que l'on recycle dans la zone 5 de lavage.
Description
i L'invention concerne un procédé de décarbonatation et de dégazolinage
simultanés d'un mélange gazeux constitué principalement d'hydrocarbures consistant en méthane et hydrocarbures en C2 et plus et renfermant également C02 et éventuellement un ou plusieurs composés non sulfurés à bas
point d'ébullition tels que H2, CO,N2 et argon.
Le procédé selon l'invention permet de séparer directement un mélange gazeux du type précité en trois composantes, à savoir: 1o - un gaz traité consistant principalement en méthane et hydrocarbures en C2 et dont la teneur molaire en C02 est au plus égale à 2 %, - une coupe d'hydrocarbures contenant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter, et - un courant de gaz acide consistant en C02 renfermant moins de 10 % molaire d'hydrocarbures, exprimés en
équivalent méthane, par rapport au C02. -
On connaît plusieurs procédés, utilisés industriellement, pour le traitement de mélanges gazeux tels que définis plus haut et dont les principaux exemples sont représentés par les divers gaz naturels, qui comportent une opération de décarbonatation, c'est-à-dire une élimination du C02, et une opération de dégazolinage, c'est-à-dire une séparation des hydrocarbures lourds par exemple en C3 et plus, du mélange gazeux et permettent de réaliser le fractionnement dudit mélange gazeux en les trois composantes mentionnées ci-dessus. Ces opérations de décarbonatation et de dégazolinage sont généralement mises en oeuvre de manière séparée et font partie d'une succession d'opérations réalisées sur le mélange gazeux à traiter et comportant principalement une élimination du gaz acide C02 un séchage, une adsorption de l'eau sur un solide approprié tel qu'un tamis moléculaire, une séparation par distillation cryogénique entre -301C et -90 C associée ou non à une extraction par un solvant afin d'obtenir la coupe de liquide de gaz naturel, et enfin un réchauffage du gaz traité jusqu'à la température ambiante pour, généralement,
alimenter le réseau de gaz commercial.
Dans un tel schéma de traitement d'un mélange gazeux du type gaz naturel renfermant les constituants précités, l'abaissement de la température du mélange gazeux est imposé par la seule production de la coupe de liquide de gaz naturel, aucune autre opération n'étant effectuée à ce
niveau de température.
Dans ce type de schéma de traitement, la réalisation en série d'opérations, qui s'appuient sur des principes très différents et sont conduites à des niveaux de température divers, présente de sérieux inconvénients. Il n'y a que peu de possibilité d'intégration thermique, ce qui rend ledit schéma de traitement extrêmement onéreux au plan
énergétique et au plan des investissements.
On connaît également des procédés de traitement de mélanges gazeux du type des gaz naturels, qui permettent de réaliser simultanément l'élimination du CO2 contenu dans le mélange gazeux et la production d'hydrocarbures gazeux et d'hydrocarbures liquides et dont le type est le procédé connu sous le nom de procédé RYAN-HOLMES et décrit, notamment, par J. RYAN et F. SCHAFFERT dans la revue
CHEMICAL ENGINEERING PROGRESS, Octobre 1984, pages 53 à 56.
Dans un tel procédé, le gaz naturel à traiter, après avoir été déshydraté de manière conventionnelle puis réfrigéré, est soumis à une distillation à basse température mise en oeuvre en trois ou quatre étapes successives. Dans le mode de réalisation en trois étapes, le gaz naturel déshydraté et réfrigéré est séparé, dans une première colonne (déméthaniseur) en tête de laquelle est injecté un additif consistant en une fraction liquide d'hydrocarbures en C4 et plus, en une phase gazeuse renfermant le méthane et les composés plus légers et une fraction liquide contenant les hydrocarbures en C2 et plus et le CO2. Cette fraction liquide est séparée, dans une deuxième colonne (dé-éthaniseur) dans laquelle on introduit également une certaine quantité de l'additif, en une fraction de tête consistant en CO2 et en une fraction de queue renfermant les
hydrocarbures en C2 et plus.
Ladite fraction de queue est ensuite séparée, dans une troisième colonne, en une fraction de tête consistant en une coupe liquide d'hydrocarbures en C2 à C4 et en une fraction de queue consistant en une coupe liquide d'hydrocarbures en C4 et plus, qui contient la majeure partie des butanes et des hydrocarbures supérieurs présents dans le gaz naturel traité et dont on prélève la quantité appropriée pour constituer l'additif injecté dans les première et seconde colonnes. L'utilisation de cet additif évite la cristallisation de CO2 en tête du déméthaniseur et assure la rupture de l'azéotrope qui se forme entre l'éthane et C02 et facilite la séparation de ces composés dans le dé-éthaniseur. Le procédé précité repose donc pour
l'essentiel sur des opérations de distillation en série.
L'invention propose un procédé de décarbonatation et de dégazolinage simultanés de mélanges gazeux, qui sont disponibles sous une pression absolue supérieure à 0,5 Mpa et sont constitués principalement d'hydrocarbures consistant en méthane et hydrocarbures en C2 et plus et renferment également CO2 et éventuellement un ou plusieurs composés non sulfurés. bas point d'ébullition tels que H2, CO, N2 et argon, de tels mélanges gazeux étant par exemple du type des gaz naturels, ledit procédé permettant d'atteindre plus facilement et à moindre coût, en comparaison aux procédés connus, l'objectif d'une séparation du mélange gazeux en les trois composantes, à savoir gaz traité consistant principalement en méthane, coupe liquide d'hydrocarbures à majorité d'hydrocarbures en C3 et plus et renfermant selon les besoins une quantité plus au moins importante d'éthane et courant de C02, qui ont les spécifications définies plus haut. Le procédé selon l'invention est du type dans lequel on met le mélange gazeux en contact, dans une zone de lavage, avec un solvant consistant en un liquide qui dissout CO2 et les hydrocarbures en C2 et plus et qui possède d'une part, à la pression atmosphérique, une température d'ébullition supérieure à 40 C et d'autre part, à - 30 C, une viscosité inférieure à 0,1 Pa.s et l'on effectue une régénération du solvant renfermant le CO2 et les hydrocarbures et autres composés absorbés, puis on recycle le solvant régénéré vers la zone de lavage et il se caractérise en ce que ladite mise en contact du mélange gazeux avec le solvant est réalisée à une température suffisamment basse et avec un rapport des débits de mélange gazeux à traiter et de solvant tel que l'on produise, d'une part, un gaz traité consistant principalement en méthane et présentant une teneur molaire en CO2 au plus égale à 2 % et, d'autre part, une phase liquide appelée solvant riche et formée du solvant enrichi en CO2 et en une fraction d'hydrocarbures en C2 et plus renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter, en ce que l'on soumet le solvant riche à un traitement de déméthanisation au moins partielle pour produire un phase liquide appauvrie en méthane et appelée solvant riche déméthanisé et une phase gazeuse riche en méthane, qui peut être éventuellement réunie au mélange gazeux à traiter avant la mise en contact de ce dernier avec le solvant, et en ce que l'on soumet le solvant riche déméthanisé à un traitement produisant un courant de gaz acide, qui renferme la quasi- totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et contient, exprimé en équivalent méthane, moins de 10 % molaire d'hydrocarbures par rapport au CO2, produisant également un mélange d'hydrocarbures en C2 et plus appelé coupe d'hydrocarbures et renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux a traiter et produisant enfin le
solvant régénéré, qui est recyclé vers la zone de lavage.
Par "équivalent méthane", on désigne suivant l'invention autant de pseudomolécules à un seul atome de carbone qu'il y a d'atomes de carbone dans la molécule
considérée d'hydrocarbure.
Le solvant, qui est défini généralement ci-dessus pour la mise en contact avec le mélange gazeux à traiter aux fins d'absorption du CO2 et des hydrocarbures en C2 et plus,
possède de préférence une viscosité inférieure à 0,05 Pa.s.
Le solvant suivant l'invention peut consister en particulier en un ou plusieurs absorbants liquides sélectifs du CO2 et utilisés sous forme anhydre ou en mélange avec de l'eau, le ou lesdits solvants étant choisis parmi les amines de formules
1 CH3 0
1 H-CON/ et CH -CON, les aldéhydes de formule R3-C H
R2 CH3 H
O O
les esters de formules H-C et CH3 - C, les alcanols
OR OR
en C1 à C4, les diéthers de formule CH3 0 C2H4O n- CH3, les diéthers alcools de formule R90 - C2H4 - O - C2H4 -OH, les'lactones de formule O = C (CpH2p) et le carbonate de propylène, avec dans ces formules R1 et R2, identiques ou différents, désignant un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle en C1 ou C2, R3 étant un radical alcoyle en C3 ou C4, R6 étant un radical alcoyle en C2à C4 ou un radical -- C2H4O] n R8 avec R8 désignant un radical alcoyle en C ou C2 et n étant égal à 1 ou 2, R7 étant un radical alcoyle en C1 ou C2 ou un radical C2H40]n---R8, R9 désignant un radical alcoyle en C1 à C4 et p étant un nombre entier
allant de 2 à 4.
Des exemples non limitatifs d'absorbants organiques liquides répondant aux formules ci-dessus sont tels que N,N-diméthylformamide, N,Ndiméthylacétamide, diméthoxyméthane, diéthoxyméthane, diméthoxy-l,1 éthane, méthanol, éthanol, diméthyléther de l'éthylène glycol, dim4thyléther du diéthylèneglycol, monométhyléther de l'éthylèneglycol, butyrolactone, propiolactone et carbonate
de propylène.
La température de mise en contact du mélange gazeux à traiter avec le solvant, dans la zone de lavage,
est de préférence comprise entre 0 C et -45 C.
La zone de lavage consiste avantageusement en une ou plusieurs colonnes de lavage renfermant le nombre approprié d'étages théoriques de lavage, lesdites colonnes étant, par exemple, du type des colonnes à plateaux ou encore des colonnes à garnissage. Avantageusement on maintient substantiellement constante la température dans chacune des colonnes de lavage par échange indirect de chaleur, effectué en un ou plusieurs points de la colonne considérée, entre le milieu fluide contenu dans cette
colonne et un fluide réfrigérant.
Le traitement de déméthanisation appliqué au solvant riche est réalisé, en particulier, en deux étapes, à savoir une première étape dans laquelle ledit solvant riche est soumis à une première détente à une pression intermédiaire propre à libérer une fraction importante du méthane dissous dans ledit solvant à déméthaniser et à produire un premier gaz riche en méthane et un fluide prédéméthanisé et une seconde étape dans laquelle le fluide prédéméthanisé est soumis à une seconde détente puis à une distillation de manière à produire un second gaz riche en méthane et le solvant riche déméthanisé, le second gaz riche en méthane étant comprimé jusqu'à la pression du premier gaz riche en méthane puis mélangé à ce dernier pour constituer
la phase gazeuse riche en méthane.
La phase gazeuse riche en méthane, résultant du traitement de déméthanisation appliqué au solvant riche, est avantageusement comprimée jusqu'à la pression du mélange gazeux à traiter, puis elle est refroidie et mélangée au mélange gazeux à traiter avant la mise en contact de ce
dernier avec le solvant dans la zone de lavage.
Selon une première forme de mise en oeuvre, le traitement auquel on soumet le solvant riche déméthanisé consiste en une régénération dudit solvant produisant le solvant régénéré et un mélange gazeux contenant le C02 ainsi que les hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé, puis en un traitement dudit mélange gazeux pour produire le courant de gaz acide riche en C02 et
la coupe d'hydrocarbures.
En particulier, le traitement du mélange gazeux contenant le C02 et les hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé consiste en un lavage dudit mélange gazeux par mise en contact de ce mélange gazeux avec un solvant hydrocarboné en C5 et plus dans un espace de lavage opérant à basse température de manière à produire le courant de gaz acide riche en CO2 et un solvant hydrocarboné riche contenant la presque totalité des hydrocarbures en C2 et plus contenu dans ledit mélange gazeux et pratiquement exempt de CC2, ledit lavage étant suivi d'une régénération du solvant hydrocarboné riche pour produire la coupe d'hydrocarbures en C2 et plus et un solvant hydrocarboné régénéré que l'on recycle vers l'espace
de I&vage.
Avantageusement la régénération du solvant riche déméthanisé est mise en oeuvre en réchauffant ledit solvant jusqu'à une température proche de l'ambiante, en partageant le solvant réchauffé en un premier et un second courants, en dirigeant le premier courant directement vers une zone de régénération, en dirigeant le second courant vers ladite zone de régénération après l'avoir réchauffé par échange indirect de chaleur avec le solvant régénéré, et en soumettant le solvant à une distillation dans la zone de régénération. La dite distillation peut être effectuée en présence d'un courant de gaz inerte, par exemple azote,
injecté dans la zone de régénération.
Selon une seconde forme de mise en oeuvre, le traitement auquel on soumet le solvant riche déméthanisé consiste en une séparation sous forme liquide des hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé de manière à produire un solvant purifié renfermant la quasi- totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et ayant une teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, inférieure à 10 % molaire par rapport au CO2' puis en une régénération du solvant purifié pour produire d'une part le solvant régénéré, qui est recyclé vers la zone de lavage du mélange gazeux à traiter, et d'autre part une fraction gazeuse formant le courant de gaz acide riche en CO2, qui contient la presque totalité du CO2 contenu dans le solvant purifié et dont la teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, est
inférieure à 10 % molaire par rapport au CO2.
La séparation sous forme liquide des hydrocarbures en C2 et plus contenu dans le solvant riche déméthanisé pour produire le solvant purifié peut être réalisée par extraction en mettant en contact, dans une zone d'extraction, ledit solvant riche déméthanisé, soumis préalablement à une réfrigération, avec un solvant hydrocarboné injecté en fond de la zone d'extraction de manière à produire le solvant purifié et un solvant hydrocarboné enrichi en hydrocarbures en C2 et plus, ledit solvant hydrocarboné riche étant ensuite fractionné par distillation en une fraction d'hydrocarbures en C2 et plus, constituant la coupe d'hydrocarbures en C2 et plus produite par le procédé, et en le solvant hydrocarboné régénéré, qui
est recyclé vers la zone d'extraction.
La séparation sous forme liquide des hydrocarbures en C2 et plus contenu dans le solvant riche déméthanisé pour produire le solvant purifié peut être encore réalisée en refroidissant ledit solvant riche déméthanisé à une température suffisamment inférieure à la température régnant dans la zone de lavage pour provoquer une démixtion dudit solvant riche déméthanisé en une fraction liquide inférieure, qui constitue le solvant purifié, et en une fraction liquide supérieure, qui constitue la coupe d'hydrocarbures en C2 et plus produite par le procédé, puis en séparant la coupe d'hydrocarbures du solvant purifié. La température, inférieure à la température régnant dans la zone de lavage, à laquelle on refroidit le solvant riche déméthanisé pour réaliser sa démixtion est plus
particulièrement comprise entre -25 C et -80 C.
La régénération du solvant purifié produit selon l'une ou l'autre des formes d'exécution précitées, qui conduit & la production du courant de gaz acide riche en CO2 et présentant, exprimée en équivalent méthane, une teneur en hydrocarbures inférieure à 10 % molaire par rapport au CO2, peut être réalisée par tout traitement permettant de libérer les composés gazeux dissous dans un liquide. En particulier, la régénération du solvant purifié peut être effectuée par détente dudit solvant purifié jusqu'à une pression supérieure & 100 kPa et par exemple comprise entre 150 kPa et 300 kPa et par stripage au moyen d'un gaz inerte tel que l'azote associé éventuellement à un réchauffage du solvant purifié dans la zone de régénération. La régénération du solvant purifié peut encore être réalisée en réchauffant ledit solvant purifié jusqu'à une température proche de l'ambiante, en partageant le solvant réchauffé en un premier et un second courants, en dirigeant le premier courant -25 directement vers une zone de régénération, en dirigeant le second courant vers cette zone de régénération après l'avoir réchauffé par échange indirect de chaleur avec le solvant purifié régénéré, et en soumettant le solvant à une distillation dans la zone de régénération aux fins de produire le solvant régénéré et le courant de gaz acide
riche en C02 fourni par le procédé.
Lorsque le mélange gazeux à traiter renferme de l'eau et/ou des hydrocarbures en C5 et plus, il est avantageusement soumis à un prétraitement destiné à éliminer tout ou partie de ces composés avant d'être mis en contact
avec le solvant dans la zone de lavage.
Ce prétraitement peut consister en une distillation réalisée éventuellement en présence de solvant, prélevé sur le solvant injecté dans la zone de lavage, pour produire le mélange gazeux prétraité présentant une teneur en hydrocarbures en C6 et plus inférieure à 0,1 % en poids, une fraction d'hydrocarbures dits lourds renfermant la quasi- totalité des hydrocarbures en C6 et plus et tout ou partie des hydrocarbures en C5 et, éventuellement, un liquide consistant en un mélange de solvant et d'eau. Ladite distillation du mélange gazeux est effectuée à une température au moins égale à la température régnant dans la
zone de lavage.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description donnée ci-après de plusieurs de ses formes de
mise en oeuvre faisant appel aux installations schématisées
sur les figures 1 à 4 du dessin annexé.
En se référant à la figure 1, le mélange gazeux à traiter, arrivant par un conduit 1, est introduit à la partie inférieure d'une colonne 5 de lavage, par exemple du type colonne à plateaux, dans laquelle il est mis en contact, à contre-courant, avec un solvant injecté dans la partie supérieure de la colonne 5 par un conduit 6, cette mise en contact étant effectuée à une température comprise, par exemple, entre 0 C et -45 C. En tête de la colonne 5 on recueille, par un conduit 8, un gaz traité consistant principalement en méthane et appauvri en CO2, tandis qu'en fond de ladite colonne on soutire, par un conduit 11, une phase liquide formée du solvant enrichi en CO2 et autres composés absorbés et appelée solvant riche. On réalise la mise en contact du mélange gazeux à traiter avec le solvant dans la colonne 5 à une température appropriée dans l'intervalle 0 C à -45 C et avec un rapport des débits de mélange gazeux à traiter et de solvant tel que d'une part le gaz traité recueilli, par le conduit 8, en tête de la colonne 5 ait une teneur molaire en CO2 au plus égale à 2 % et que d'autre par le solvant riche, passant dans le conduit 11, renferme au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3
et plus présents dans le mélange gazeux à traiter.
Le contr8le du profil de température dans la colonne 5 est réalisé par l'intermédiaire des réfrigérants 7 parcourus par
le milieu liquide contenu dans la colonne 5.
Le solvant riche circulant dans le conduit 11 est introduit, après passage à travers une vanne 12 de détente, dans la partie supérieure d'une colonne 17 de déméthanisation, consistant en une colonne de distillation à rebouillage 18 et dans laquelle le solvant riche est fractionné en une phase gazeuse riche en méthane, que l'on évacue en tète de la colonne 17 par un conduit 22, et en une phase liquide appauvrie en méthane, appelée solvant riche déméthanisé, qui est soutirée en fond de la colonne 17 par
un conduit 27.
Le solvant riche déméthanisé est ensuite amené dans une enceinte 55 de traitement dans laquelle, comme il sera indiqué plus en détail en se référant aux figures 2 à 4, il est soumis à un traitement ou une série de traitements produisant courant 44 de gaz acide riche en C02, qui renferme la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et contient, exprimé en équivalent méthane, moins de 10 % molaire d'hydrocarbures par rapport au CO2, produisant également un mélange d'hydrocarbures en C2 et plus appelé coupe d'hydrocarbures 48 et renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter et produisant enfin le solvant régénéré 34, qui est recyclé à travers une pompe 37
vers la colonne de lavage 5 par le conduit 6.
Le gaz traité, recueilli par le conduit 8 à la température régnant dans la colonne de lavage 5, peut être livré au réseau de distribution après réchauffage ou subir au préalable, le cas échéant, un ou plusieurs traitements
additionnels pour parfaire sa purification.
En se référant à la figure 2, le mélange gazeux & traiter arrivant par le conduit 1 est introduit dans la partie inférieure d'une colonne 2 de distillation, dans laquelle ledit mélange gazeux est distillé éventuellement en présence de solvant prélevé, par un conduit 41 débouchant dans la partie supérieure de la colonne 2, sur le solvant régénéré 38 amené à la colonne 5 de lavage, avant passage dudit solvant dans une zone 39 de réfrigération montée sur le conduit 6 d'injection du solvant régénéré dans ladite colonne 5 de lavage, de manière à produire d'une part un mélange gazeux séché, évacué de la colonne 2 par un conduit 3 et dont la teneur en hydrocarbures en C6 et plus est inférieure à 0,1 % en poids, et d'autre part une coupe hydrocarbonée renfermant la quasitotalité des hydrocarbures en C6 et plus et éventuellement tout ou partie des hydrocarbures en C5, soutirée de la colonne 2 par un conduit 4 et éventuellement un liquide soutiré de la colonne 2 par un conduit 54 et consistant en un mélange de solvant et l'eau. Le mélange gazeux séché sortant de la colonne 2 par le conduit 3 est introduit dans la partie inférieure d'une colonne 5 de lavage, par exemple du type colonne à plateaux, dans laquelle il est mis en contact, à contre-courant, avec du solvant froid régénéré injecté dans la partie supérieure de la colonne 5 par le conduit 6, après passage dans le réfrigérant 39, cette mise en contact étant effectuée à une température comprise, par exemple, entre O C et -45 C, ladite température étant contrôlée par passage du milieu liquide contenu dans la colonne 5 dans des réfrigérants 7. En tête de la colonne 5 on évacue, par un conduit 8, un gaz traité consistant principalement en méthane et appauvri en CO2, ledit gaz traité étant réchauffé dans un système 9 de réchauffage puis dirigé, par un conduit , vers une zone d'utilisation, tandis qu'en fond de ladite colonne 5 on soutire, par un conduit 11, une phase liquide constituée du solvant enrichi en CO2 et autres composés
absorbés et appelée solvant riche.
On réalise la mise en contact du mélange gazeux séché avec le solvant dans la colonne 5 de lavage à une température appropriée dans l'intervalle O C à -45 C et avec un rapport des débits de mélange gazeux à traiter et de solvant tel que d'une part le gaz traité recueilli, par le conduit 8, en tête de la colonne 5 ait une teneur molaire en CO2 au plus égale à 2 % et que d'autre part le solvant riche, s'écoulant par le conduit 11, renferme au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux
séché introduit dans la colonne 5.
Le solvant riche circulant dans le conduit 11 est introduit, après passage à travers la vanne 12 de détente, dans la partie supérieure d'un ballon de détente 13 dans lequel se sépare un premier gaz riche en méthane, que l'on évacue en tête du ballon 13 par un conduit 14, et un solvant riche prédéméthanisé, que l'on soutire en fond du ballon 13 par un conduit 15. Ledit solvant riche prédéméthanisé est soumis à une seconde détente à travers une vanne de détente 16 suivie d'une distillation dans une colonne 17 de distillation pourvue d'un rebouilleur 18, de manière à produire un second gaz riche en méthane, que l'on évacue en tête de la colonne 17 par un conduit 19, et une phase liquide appauvrie en méthane, appelée solvant riche déméthanisé, qui est soutirée en fond de la colonne 17 par un conduit 27. Le second gaz riche en méthane circulant dans le conduit 19 est amené à passer dans un compresseur 20 d'o il sort, par un conduit 21, à une pression sensiblement égale & celle du premier gaz riche en méthane passant dans le conduit 14, puis ces deux gaz riches en méthane sont mélangés dans le conduit 22 et la phase gazeuse résultant de ce mélange est recyclée, par l'intermédiaire d'un compresseur 23 dont la sortie est prolongée par un conduit 24, un réfrigérant 25 et un conduit 26, dans le conduit 3
d'amenée du mélange gazeux séché à la colonne 5 de lavage.
Le solvant riche déméthanisé, soutiré de la colonne 17 par le conduit 27, traverse une vanne de détente 29 puis un système 28 de réchauffage, dans lequel il est amené à une température proche de l'ambiante, puis il est amené à une colonne 33 de régénération pourvue d'un rebouilleur 40 après avoir été partagé en un premier courant , qui est introduit directement dans la colonne 33 de régénération, et un second courant 31, qui est introduit dans ladite colonne de régénération après avoir été réchauffé dans un échangeur indirect de chaleur 35. La régénération peut être réalisée en présence d'un courant de gaz inerte, notamment un courant d'azote, injecté dans la partie inférieure de la colonne 33 par un conduit 43. Ladite régénération produit, d'une part, un solvant régénéré soutiré en fond de la colonne 33, par un conduit 34, et utilisé dans l'échangeur de chaleur 35, pour réchauffer le second courant 31 de solvant riche déméthanisé à régénérer, avant d'être recyclé, par la pompe 37 et le conduit 38, vers la colonne 5 de lavage, et d'autre part un mélange gazeux évacué en tête de la colonne 33, par un conduit 42, et contenant le CO2 ainsi que les hydrocarbures en C2 et plus
présents dans le solvant riche déméthanisé.
Le mélange gazeux passant dans le conduit 42 est lavé à contre-courant, dans une tour de lavage 47 munie d'un réfrigérant 46 en tête et d'un rebouilleur 70 en fond et opérant à basse température, au moyen d'un solvant hydrocarboné en C5 et plus amené à la tour de lavage 47 par un conduit 53, ledit lavage produisant, d'une part, un courant 44 de gaz acide riche en CO2, qui renferme la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et possède, exprimée en équivalent méthane, uneteneur en hydrocarbures inférieure à 10 % molaire par rapport au CO2, et, d'autre part, un solvant hydrocarboné riche 45 pratiquement exempt de CO2 et contenant la presque totalité des hydrocarbures en C2 et plus présents dans le
mélange gazeux arrivant par le conduit 42.
Le solvant hydrocarboné riche 45 est amené à une colonne 49 de régénération dans laquelle ledit solvant 45 est soumis & une distillation pour produire, d'une part, une fraction d'hydrocarbures 48 constituant la coupe d'hydrocarbures en C2 et plus renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus contenus dans le gaz à traiter amené à la colonne 5 de lavage par le conduit 3, et, d'autre part, un solvant hydrocarboné 50 régénéré, qui est recyclé, par la pompe 51, à la colonne 47 de régénération après réfrigération dans le système 52 et
passage dans le conduit 53.
Le mode de réalisation du procédé selon l'invention, qui est illustré par la figure 3, diffère du mode de réalisation illustré par la figure 2 uniquement par le traitement du solvant riche déméthanisé disponible à la sortie de la vanne de détente 29 montée sur le conduit 27 par lequel le solvant riche déméthanisé est soutirée de la colonne 17 de déméthanisation. Les opérations réalisées dans la colonne 2, de même que les opérations de mise en contact du gaz à traiter avec le solvant dans la colonne 5 de lavage et de déméthanisation du solvant riche sont donc identiques
à celles décrites en référence à la figure 2.
Le solvant riche déméthanisé, détendu par passage dans la vanne 29 de détente, est réfrigéré dans le système réfrigérant 40 avec comme résultat la démixtion dudit solvant en deux phases liquides, à savoir une phase supérieure hydrocarbonée et une phase inférieure constituée du solvant renfermant la majorité du CO2 et une certaine quantité d'hydrocarbures. L'ensemble est introduit dans une tour d'extraction 56, dans laquelle il est mis en contact, à contre-courant, avec un solvant hydrocarboné réfrigéré injecté, par un conduit 57, dans la partie inférieure de la tour d'extraction et avec un courant de solvant régénéré introduit dans la tour 56 par un conduit 63, de manière à produire,' d'une part, un solvant purifié renfermant la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé, ledit solvant purifié étant soutiré en fond de la tour d'extraction 56 par un conduit 58 sur lequel est monté une vanne de détente 60, et, d'autre part, un solvant hydrocarboné enrichi en hydrocarbures en C2 et plus renfermant peu de CO2, ledit solvant étant évacué en tête de
la tour d'extraction 56 par un conduit 59.
Le solvant hydrocarboné enrichi 59 est introduit dans un colonne 49 de régénération dans laquelle ledit solvant est fractionné par distillation en une fraction d'hydrocarbures en C2 et plus, qui est évacuée en tête de ladite colonne 49 par un conduit 48 et constitue la coupe d'hydrocarbures en C2 et plus renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus contenus dans le gaz à traiter amené à la colonne 5 de lavage par le conduit 3, et en un solvant hydrocarboné régénéré soutiré de la colonne 49 par un conduit 50, lequel solvant hydrocarboné régénéré est recyclé par la pompe 51, à travers le système
réfrigérant 61 et le conduit 57, à la tour d'extraction 56.
A la sortie de la vanne de détente 60, le solvant purifié circulant dans le conduit 58 est introduit à la partie supérieure d'une colonne 62 de régénération pourvue d'un réchauffeur 69, dans laquelle ledit solvant purifié est soumis à une régénération comportant un stripage à l'aide d'un courant de gaz inerte, par exemple un courant d'azote, injecté à la partie inférieure de la colonne 62 par un conduit 43. Ladite régénération produit, d'une part, un solvant régénéré 34, qui est recyclé au moyen d'une pompe 37 et d'un conduit 38 à la colonne de lavage 5 à travers l'échangeur de chaleur 39 et le conduit 6, et, d'autre part, un courant 44 de gaz acide riche en CO2, qui renferme la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et possède, exprimée en équivalent méthane, une teneur en hydrocarbures inférieure à 10 % molaire par rapport au CO2. Une partie du solvant régénéré froid passant dans le conduit 38 est dérivée par un conduit 63 pour être injectée dans la tour d'extraction 56 en un point de cette tour situé au-dessus du point d'injection du solvant riche
déméthanisé circulant dans le conduit 27.
Le mode de réalisation du procédé selon l'invention, qui est illustré par la figure 4, comporte des étapes de mise en contact du mélange gazeux à traiter avec le solvant dans la colonne 5 de lavage et de déméthanisation du solvant riche, qui sont identiques à celles décrites en
référence à la figure 1.
Le solvant riche déméthanisé, que l'on soutire de la colonne 17 de déméthanisation par le conduit 27, est amené dans une zone 64 de réfrigération, dans laquelle il est refroidi à une température comprise, par exemple, entre -25'C et -80"C et suffisamment inférieure ' la température régnant dans la zone 5 de lavage pour provoquer une démixtion dudit solvant riche déméthanisé en deux fractions, qui se séparent, dans un séparateur 65, en une fraction liquide inférieure soutirée du séparateur par un conduit 66, ladite fraction étant appelée solvant purifié et consistant en le solvant renfermant la quasi-totalité du C02 présent dans le solvant riche déméthanisé et ayant une teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, inférieure à 10 % molaire par rapport au C02, et en une fraction liquide supérieure, appelée coupe d'hydrocarbures en C2 et plus et renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter arrivant par le conduit 1, ladite coupe d'hydrocarbures étant évacuée du
séparateur 65 par un conduit 48.
Le solvant purifié circulant dans le conduit 66 estintroduit, après passage dans une vanne de détente 67, dans la partie supérieure d'une colonne 68 de régénération pourvue d'un réchauffeur 69, dans laquelle ledit solvant purifié est soumis à une régénération par stripage à l'aide d'un courant de gaz inerte, par exemple un courant d'azote, injecté à la partie inférieure de la colonne 68 par un conduit 43. Ladite régénération produit, d'une part, un solvant régénéré 34, qui est recyclé au moyen d'une pompe 37 et d'un conduit 38 à la colonne de lavage 5 à travers un échangeur de chaleur 39 et le conduit 6, et, d'autre part, un courant 44 de gaz acide riche en C02, qui renferme la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et possède une teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, inférieure à 10 % molaire par rapport
au CO2.
Le mode de réalisation illustré par la figure 4 pourrait être également adapté pour inclure les étapes de prétraitement du mélange gazeux à traiter et de déméthanisation en deux stades, que comportent les modes de
réalisation illustrés par les figures 2 et 3.
Pour compléter la description qui précède, on
donne ci-après, à titre non limitatif, deux exemples de mise
en oeuvre du procédé selon l'invention.
EXEMPLE 1:
En faisant appel à une installation analogue à celle schématisée sur la figure 2 du dessin annexé et fonctionnant comme décrit précédemment, on traitait un mélange gazeux ayant la composition molaire suivante:
* CO2 18 %
Méthane: 71,5 % 20. Ethane: 5,1 % Propane: 1,8 % Butane: 1,8 % Hexane: 1, 8 % Le mélange gazeux à traiter, arrivant par le conduit 1 avec un débit de 10 000 kmoles/h, une température de 30 C et une pression de 5 000 kPa était introduit dans la
colonne 2 d'élimination des hydrocarbures en C6 et plus.
Dans cet exemple, le mélange gazeux à traiter étant sec, aucune addition de solvant n'était réalisée par le conduit 41. Par le conduit 4 de la colonne 2, on évacuait 352 kmoles/h d'une coupe hydrocarbonée lourde ayant une pression de 5 000 kPa et une température égale à 30 C, ladite coupe ayant la composition suivante: 5. Co2: 9,26 % Méthane: 18 % - Ethane: 5,01 % Propane: 4,71 % Butane: 12,05 % 10. Hexane: 50,97 % Par le conduit 3 en tête de la colonne 2 on évacuait 9648 kmoles/h d'un mélange gazeux prétraité ayant une températeur de -20 C et une pression de 4950 kPa, ledit mélange gazeux prétraité ayant la composition molaire suivante 1 o C2: 18,32 % Méthane: 73,45 % À Ethane: 5,10 % Propane: 1,69 % 20. Butane: 1,43 % Hexane: 0,01 % Le mélange gazeux prétraité était mis en contact avec 6000 kmoles/h de solvant consistant en un mélange de méthanol et d'eau dans un rapport molaire égal à 95:5 et présentant une pression de 5000 kPa et une température égale à -30 C, ladite mise en contact étant réalisée dans une colonne 5 de lavage comportant 14 plateaux et opérant à -30 C sous une pression de 4900 kPa. Les réfrigérants 7 équipant la colonne 5 de lavage permettaient de maintenir la
température dans ladite colonne à la valeur désirée.
En tête de la colonne 5, on évacuait, par le conduit 8, 7405 kmoles/h d'un gaz traité ayant une pression de 4900 kPa et une température de - 30 C, ledit gaz traité ayant la composition molaire suivante:
35. CO2: 1,42 %
Méthane: 95,67 % Ethane: 2,90 % Méthanol: 0,01 % En fond de la colonne 5 de lavage, on soutirait, par le conduit 11, 9182 kmoles/h de solvant riche ayant une température de -30 C et une pression de 4900 kPa, ledit solvant riche ayant la composition molaire ci-après: 5. Co2: 21,15 % Méthane: 6,11 % Ethane: 3,99 % Propane: 1,88 % Butane: 1,52 % 10. Méthanol: 62,07 % Eau: 3,27 % Le gaz traité, évacué par le conduit 8, était réchauffé jusqu'à température ambiante dans le système échangeur de chaleur 9, ce qui permet d'assurer la réfrigération du solvant dans le réfrigérant 39. Le gaz traité réchauffé est dirigé par le conduit 10 vers un
gazoduc d'expédition.
La déméthanisation du solvant riche comportait tout d'abord une première détente dudit solvant à une pression de 3000 kPa, le solvant riche détendu alimentant le ballon 13 de détente dans lequel on produisait 362 kmoles/h d'un premier gaz renfermant 68 % molaire de méthane, que l'on évacuait en tête du ballon 13 par le conduit 14, et un solvant riche prédéméthanisé soutiré dudit ballon par le conduit 15 et dont la teneur molaire en méthane a été réduite de 6,11 % à 3,57 %. Le solvant riche prédéméthanisé, dont la température était égale à -33,6 C, était détendu dans la vanne 16 et alimentait ensuite la colonne 17 de
distillation comportant 10 plateaux et opérant à 1800 kPa.
La colonne 17 produisait 577 kmoles/h d'un second gaz riche en méthane, évacué par le conduit 19 sous une pression de 1800 kPa et une température de -37 C, et un solvant riche déméthanisé soutiré de la colonne 17 par le conduit 27 avec un débit de 8243 kmoles/h, une pression de 1800 kPa et une
température de -8,2 C.
Le solvant riche déméthanisé avait la composition molaire suivante: Co2: 20,16 % À Méthane: 0,03 % 5. Ethane: 3,37 % Propane: 1,98 % Butane: 1,67 % Méthanol: 69,13 % Eau: 3,64 % Le second gaz riche en méthane était comprimé, dans le compresseur 20, jusqu'à la pression du premier gaz riche en méthane, à savoir 3000 kPa. Le gaz comprimé sortant du compresseur 20, par le conduit 21, était mélangé au premier gaz riche en méthane pour constituer la phase gazeuse riche en méthane 22, qui était ensuite comprimée, dans le compresseur 23, jusqu'à la pression du mélange gazeux à traiter, à savoir 5000 kPa, ladite phase gazeuse comprimée étant ajoutée à travers le conduit 24, le réfrigérant 25 et le conduit 26, au mélange gazeux prétraité
circulant dans le conduit 3.
La phase gazeuse comprimée riche en méthane passant dans le conduit 26 avait une température de -20 C,
une pression de 5 000 kPa et un débit de 938 kmoles/h.
La composition molaire de ladite phase gazeuse riche en méthane circulant dans le conduit 26 était la suivante:
CO2:29,80 %
-. Méthane:59,50 % Ethane: 9,45 % 30. Propane 0,97 % Butane: 0,26 % Méthanol: 0,02 % Le solvant riche déméthanisé, après détente dans la vanne 29 et réchauffage dans le système 28 de réchauffage, avait une température de 10 C et une pression de 800 kPa. Ledit solvant réchauffé était alors partagé en un premier courant 30 ayant un débit de 4533 kmoles/h, qui était dirigé directement vers la colonne 33 de régénération, et en un second courant 31, qui était réchauffé à 70 C dans l'échangeur de chaleur 35 avant d'être acheminé vers la colonne de régénération 33. Cette colonne opérait sous une pression de 700 kPa et comportait 18 plateaux, les courants 30 et 31 étant injectés respectivement au niveau des
plateaux 8 et 12, comptés à partir du sommet de la colonne.
La colonne de régénération 33 produisait en tête un mélange gazeux renfermant CO2 et les hydrocarbures en C et plus, qui était évacué par le conduit 42 avec une température de -14 C, une pression de 700 kPa et un débit de 2244 kmoles/h et en fond un solvant régénéré soutiré de la
colonne de régénération 33 par le conduit 34.
Le mélange gazeux passant dans le conduit 42 avait la composition molaire suivante:
15. CO2: 74,07 %
Méthane: 0,12 % Ethane: 12,36 % Propane: 7,28 % Butane: 6,13 % Hexane: 0, 04 % Le solvant régénéré est refroidi par passage dans l'échangeur de chaleur 35, puis recomprimé à une pression de 5000 kPa par la pompe 37, et il est ensuite dirigé par le conduit 38 d'une part en quantité majeure vers la colonne 5
de lavage, à travers le réfrigérant 39 et le conduit 6.
Le mélange gazeux passant dans le conduit 42 était lavé à contre courant dans la tour de lavage 47 à l'aide
d'un solvant hydrocarboné consistant en majorité en hexane.
La tour 47 comportait 35 plateaux et opérait sous une pression de 700 kPa avec une température de -30 C en tête au niveau du réfrigérant 46. L'alimentation de la tour 47 en solvant, par le conduit 53, et en mélange gazeux, par le conduit 42, était effectuée respectivement sur le premier
plateau et sur le plateau 21 de ladite tour.
La tour de lavage 47 produisait en tête un courant de gaz acide 44 riche en CO2 et ayant une teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, inférieure à 10 % molaire par rapport au CO,, ledit courant de gaz acide ayant une température de -30 C, une pression de 650 kPa et un débit de 1685 kmoles/h, et en fond un solvant hydrocarboné 45 à teneur réduite en CO2 ayant une température de 95,8 C, une
pression de 730 kPa et un débit de 5059 kmoles/h.
La composition molaire du courant de gaz acide 44 était la suivante:
CO2: 98,65 %
Méthane: 0,15 % Ethane: 0,98 % Butane: 0,05 % 15. Hexane: 0,17 % Le solvant riche hydrocarboné 45 avait la composition molaire suivante: Ethane: 5,16 % Propane: 3,23 % 20. Butane: 3,69 % Hexane: 67,91 % Le fractionnement du solvant riche hydrocarboné 45 dans la colonne 49 pourvue de 28 plateaux et opérant sous une pression de 600 kPa produisait en tête 561 kmoles/h d'une coupe d'hydrocarbures 48 en C2 et plus ayant une température de 18 C et une pression de 600 kPa et en fond 4500 kmoles/h de solvant hydrocarboné régénéré ayant une température de 142, 7 C et une pression de 670 kPa, ledit solvant renfermant, en mole, 98,89 % d'hexane et 1,11 % de butane. La-composition molaire de la coupe d'hydrocarbures 48 en C2 et plus était la suivante: ÀO2
C 2: 0,02 %
Ethane: 46,49 % -. Propane: 29,10 % Butane: 24,37 % -Hexane: 0,02 %
EXEMPLE 2:
En faisant appel à une installation analogue à celle schématisée sur la figure 3 du dessin annexé et fonctionnant comme décrit précédemment, on traitait un mélange gazeux ayant les mêmes composition, température,
pression et débit que le mélange gazeux de l'exemple 1.
Le prétraitement dudit mélange gazeux, dans la colonne 2, pour en éliminer les hydrocarbures en C6 et plus était réalisé dans les conditions de l'exemple 1 et l'on évacuait de ladite colonne 2 d'une part, par le conduit 3, un mélange gazeux prétraité et d'autre part, par le conduit 4, une coupe hydrocarbonée lourde présentant les mêmes caractéristiques de composition, température, pression et débit que celles du mélange gazeux prétraité et de la coupe
hydrocarbonée lourde obtenus dans l'exemple 1.
Le mélange gazeux prétraité était mis en contact avec 11500 kmoles/h de solvant ayant une température de -20 C et une pression de 5000 kPa et renfermant, en mole, 82,34 % de méthanol, 14,67 % d'eau et 2,88 d'hexane, ladite 2 mise en contact étant réalisée dans une colonne 5 de lavage comportant 14 plateaux et opérant à -20 C sous une pression de 4900 kPa. Les réfrigérants 7 équipant la colonne 5 de lavage permettaient de maintenir la température dans la dite
colonne à la valeur désirée.
En tête de la colonne 5, on évacuait, par le conduit 8, 7499 kmoles/h d'un gaz traité ayant une pression de 4900 kPa et une température de - 20 C, ledit gaz traité ayant la composition molaire suivante:
* C2: 1,68 %
Méthane: 94,44 % Ethane: 3,78 % Méthanol: 0,02 % Le gaz traité, évacué par le conduit 8, était réchauffé jusqu'à température ambiante dans le système échangeur de chaleur 9, le gaz traité réchauffé étant
dirigé, par le conduit 10, vers un gazoduc d'expédition.
En fond de la colonne de lavage, on soutirait, par le conduit 11, 14655 kmoles/h de solvant riche ayant une température de -20 C et une pression de 4900 kPa, ledit solvant riche ayant la composition molaire ci-après:
5. CO2: 13,64 %
Méthane: 3,70 % Ethane: 2,10 % Propane: 1,23 % Butane: 0,98 % 10. Hexane: 2,24 % Méthanol: 64,61% Eau: 11,51% La déméthanisation du solvant riche comportait tout d'abord une première détente dudit solvant à une pression de 3000 kPa, le solvant riche détendu alimentant le ballon 13 de détente dans lequel on produisait 401 kmoles/h d'un premier gaz renfermant 64 % molaire de méthane, que l'on évacuait en tête du ballon 13 par le conduit 14, et un solvant riche prédéméthanisé soutiré dudit ballon par le conduit 15 et dont la teneur molaire en méthane a été réduite de 3,70 à 2, 01 %. Le solvant riche prédéméthanisé, dont la température était égale à 22,5 C, était détendu dans la vanne 16 et alimentait ensuite la colonne 17 de
distillation comportant 10 plateaux et opérant à 1800 kPa.
La colonne 17 produisait 604 kmoles/h d'un second gaz riche en méthane, évacué par le conduit 19 sous une pression de 1800 kPa et à une température de -25 C, et un solvant déméthanisé soutiré de la colonne 17, par le conduit 27, avec un débit de 13649 kmoles/h, une température de 1 C et
une pression de 1800 kPa.
Le solvant riche déméthanisé passant dans le conduit 27 avait la composition molaire suivante: * Co2: 12,11 % Méthane: 0,03 % 5. Ethane: 1, 53 % Propane: 1,20 % Butane: 1,01 % Hexane: 2,39 % Méthanol: 69,37 % 10. Eau: 12,36 % Le second gaz riche en méthane était comprimé, dans le compresseur 20, jusqu'à la pression du premier gaz riche en méthane, à savoir 3000 kPa. Le gaz comprimé sortant du compresseur 20, par- le conduit 21, était mélangé au premier gaz riche en méthane pour constituer la phase gazeuse riche en méthane 22, qui était ensuite comprimée, dans le compresseur 23, jusqu'à la pression du mélange gazeux à traiter, à savoir 5000 kPa, ladite phase gazeuse comprimée étant ajoutée à travers le conduit 24, le réfrigérant 25 et le conduit 26, au mélange gazeux prétraité
circulant dans le conduit 3.
La phase gazeuse comprimée riche en méthane passant dans le conduit 26 avait une température de -20 C, une pression de 5000 kPa et un débit de 1006 kmoles/h. La composition molaire de ladite phase gazeuse riche en méthane circulant dans le conduit 26 était la suivante: * Co2: 34,31 % Méthane: 53,50 % Ethane: 9,84 % 30. Propane: 1,70 % Butane: 0,53 % Hexane: 0,09 % Méthanol: 0,03 % Le solvant riche déméthanisé, détendu dans la vanne 29 et réfrigéré à -40 C dans le système réfrigérant , était mis en contact, à contre-courant, dans la tour 56 d'extraction liquide/liquide avec un solvant hydrocarboné réfrigéré à teneur majoritaire en hexane, ledit solvant hydrocarboné-étant constitué, en mole, de 95,77 % d'hexane, 1,11 % de butane et 3,12 % de méthanol. La tour 56 d'extraction comportait 31 plateaux et était alimentée sur le premier plateau par 5000 kmoles/h de solvant régénéré amené par le conduit 63 avec une température de -40 C, sur le plateau 21 par le solvant riche déméthanisé issu du système de réfrigération 40 et sur le plateau 31 par le solvant hydrocarboné réfrigéré à base d'hexane amené par le conduit 57 avec un débit de 1600 kmoles/h. Cette extraction produisait 2079 kmoles/h d'un solvant hydrocarboné riche ayant une température de -40 C et une pression de 1200 kPa, ledit solvant hydrocarboné riche étant évacué en tête de la tour 56 par le conduit 59, et 18069 kmnoles/h de solvant épuré soutiré en fond de ladite tour, par le conduit 58, à
une température de -40 C et sous une pression de 1200 kPa.
La composition molaire du solvant hydrocarboné riche passant dans le conduit 59 était la suivante: Co2: 0,14 % Méthane: 0,13 % Ethane: 9,19 % Propane: 7,79 % Butane: 6,62 % Hexane: 73,72 % Méthanol: 2,40 % La composition molaire du solvant purifié passant dans le conduit 58 était la suivante: * Co2: 9,16 % Méthane: 0,01 % À Ethane: 0,10 % Propane: 0,01 % Hexane: 2,42 % Méthanol. 74,91 % Eau: 13,40 % Par fractionnement du solvant hydrocarboné enrichi 59 dans la colonne 49 de régénération comportant 28 plateaux et opérant à 700 kPa, on produisait d'une part, en tête de la colonne 49, 497 kmoles/h d'une coupe d'hydrocarbures en C2 et plus ayant une température de 28 C et une pression de 700 kPa, que l'on évacuait par le conduit 48, et d'autre part, en fond de ladite colonne, 1600 kmoles/h de solvant hydrocarboné régénéré ayant une température de 142,7 C et une pression de 670 kPa, que l'on soutirait par le conduit 50. La coupe d'hydrocarbures en C2 et plus, évacuée par le conduit 48, avait la composition molaire suivante: * Co2 0,59 % Méthane: 0,54 % Ethane: 38, 40 % Propane: 32,58 % Butane: 27,67 % Hexane: 0,20 %
Méthanol: 0,02 %.
Le solvant hydrocarboné régénéré passant dans le conduit 50 renfermait, en mole, 95,77 % d'hexane, 1,11 % de butane et 3,12 % de méthanol. Ledit solvant était amené, dans la pompe 51, jusqu'à une pression de 1200 kPa, puis réfrigéré à -40 C dans le système réfrigérant 61 avant d'être recyclé, par le conduit 57, à la tour 56 d'extraction. Le solvant purifié issu, par le conduit 58, de la tour 56 d'extraction est détendu à une pression de 200 kPa dans la vanne de détente 60, puis il est introduit dans la colonne de régénération 62 aux fins de régénération. Ladite colonne 62, comportant 14 plateaux et opérant sous une pression de 200 kPa, est alimentée sur le premier plateau par le solvant purifié à régénérer et sur le dernier plateau par un courant d'azote amené, par le conduit 43, avec un débit de 650 kmoles/h. Le réchauffeur 69, dont est munie
onne 62, était situ sur le septième plateau.
ladite colonne 62, était situé sur le septième plateau.
La régénération du solvant purifié produisait, d'une part, 2289 kmoles/h d'un courant de gaz acide riche en C02, ledit courant étant évacué par le conduit 44 en tête de la colonne 62 et, d'autre part, un solvant régénéré soutiré
en fond de la colonne 62 par le conduit 34.
Le courant de gaz acide riche en CO2 évacué par le conduit 44 avait une pression de 200 kPa et une température de -47,5 C et il présentait la composition molaire suivante: Co2: 71,64 % 10. Méthane: 0,05 % À Ethane: 0,77 % Propane: 0,04 % À Hexane: 0,40 % Méthanol: 0,06 %
15. Azote: 27,04 %.
Le solvant régénéré circulant dans le conduit 34 était porté à la pression de 5000 kPa par passage dans la pompe 37, puis partagé en deux parties, à savoir une majeure partie recyclée vers la colonne de lavage 5 après passage dans le système échangeur de chaleur 39 et le conduit 6 et une partie amenée dans la tour 56 d'extraction par le
conduit 63.
Claims (14)
1 - Procédé de décarbonatation et de dégazolinage simultanés d'un mélange gazeux, qui possède une pression absolue supérieure à 0,5 MPa et renferme principalement des hydrocarbures consistant en méthane et hydrocarbures en C2 et plus et comporte également CO2 et éventuellement un ou plusieurs composés non sulfurés à bas point d'ébullition tels que H2, CO, N2 et Ar, ledit procédé étant du type dans lequel on met le mélange gazeux en contact, dans une zone de lavage (5) avec un solvant (6) consistant en un liquide, qui dissout préférentiellement CO2 et les hydrocarbures en C3 et plus et qui possède d'une part, à la pression atmosphérique, une température d'ébullition supérieure à 40 C et d'autre part, à -30 C, une viscosité inférieure à 0,1 Pa.s, et l'on effectue une régénération du solvant renfermant le CO2 et les hydrocarbures et autres composés absorbés, puis on recycle le solvant régénéré vers la zone de lavage et se caractérisant en ce que ladite mise en contact du mélange gazeux avec le solvant est réalisée à une température suffisamment basse et avec un rapport des débits de mélange gazeux à traiter et de solvant tel que l'on produise, d'une part, un gaz traité (8) consistant principalement en méthane et présentant une teneur molaire en CO2 au plus égale à 2 % et, d'autre part, une phase liquide appelée solvant riche (11) et formée du solvant enrichi en CO2 et en une fraction d'hydrocarbures en C2 et plus renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter, en ce que l'on soumet le solvant riche à un traitement de déméthanisation au moins partielle (12, 17) pour produire une phase liquide appauvrie en méthane et appelée solvant riche déméthanisé (27) et une phase gazeuse riche en méthane (22) et en ce que l'on soumet le solvant riche déméthanisé à un traitement (55) produisant un courant de gaz acide (44), qui renferme la quasi-totalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et contient, exprimé en équivalent méthane, moins de 10 % molaire d'hydrocarbures par rapport au C02, produisant également un mélange d'hydrocarbures en C2 et plus appelé coupe d'hydrocarbures (48) et renfermant au moins 80 % molaire des hydrocarbures en C3 et plus présents dans le mélange gazeux à traiter et produisant enfin le solvant régénéré (34), qui est recyclé vers la
zone (5) de lavage.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant mis en contact avec le mélange gazeux à traiter a une viscosité, à -30 C, inférieure à 0,05 Pa.s. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le solvant mis en contact avec le mélange gazeux à traiter dans la zone (5) de lavage consiste en un ou plusieurs absorbants organiques liquides, utilisés sous forme anhydre ou en mélange avec l'eau, le ou lesdits absorbants étant choisis parmi les amides de Ri CH formules H - CON et CH3 - CON, les
R2 CH3
O aldéhydes de formule R3 - C/, les esters de formules H
O O
H - C/ et CH - C, les alcanols en C1 à C4,
OR6 OR7
les diéthers de formule CH3 0 -±C2 H40 --CH3, les diéthers alcools de formule R90 - C2H4 - - C C2H4 -OH,
/71
les lactones de formule O = C (CP H2p) et le P 2 carbonate de propylène, avec dans ces formules R1 et R2, identiques ou différents, désignant un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle en C1 ou C2, R3 étant un radical alcoyle en C3 ou C4, R6 étant un radical alcoyle en C2 à C4 ou un radical +C2H40-8 avec R8 désignant un radical alcoyle en C1 ou C2 et n représentant 1 ou 2, R7 étant un radical alcoyle en C1 ou C2 ou un radical -- C2H40- - R8, R9 désignant un radical alcoyle en C1 à C4 et p étant un nombre entier
allant de 2 à 4.
4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que la température de mise en contact du mélange gazeux à traiter avec le solvant, dans la
zone (5) de lavage, est comprise entre 0 C et -45 C.
5 - Procédé selon l'.une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que le traitement de déméthanisation appliqué au solvant riche (11) est réalisé en deux étapes, à savoir une première étape dans laquelle ledit solvant riche est soumis à une première détente (12, 13) propre à libérer une fraction importante du méthane dissous dans ledit solvant et à produire un premier gaz riche en méthane (14) et un fluide prédéméthanisé (15) et une seconde étape dans laquelle le fluide prédéméthanisé est soumis à une seconde détente (16) puis à une distillation (17) de manière à produire un second gaz riche en méthane (19) et le solvant riche déméthanisé (27), le second gaz riche en méthane étant comprimé jusqu'à la pression du premier gaz riche en méthane puis mélangé à ce dernier pour constituer la
phase gazeuse (22) riche en méthane.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que la phase gazeuse (22) riche en méthane est comprimée jusqu'à la pression du mélange gazeux à traiter, puis elle est refroidie (25) et mélangée au mélange gazeux à traiter avant la mise en contact de ce dernier avec le solvant dans la zone de
lavage (5).
7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que le traitement auquel on soumet le solvant riche déméthanisé consiste en une régénération (33) dudit solvant produisant le solvant régénéré (34) et un mélange gazeux (42) contenant le CO2 ainsi que les hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé (27), puis en un traitement (47, 49) dudit mélange gazeux (42) pour produire le courant de gaz acide (44) riche en CO2 et la coupe
d'hydrocarbures (48).
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le traitement du mélange gazeux (42) consiste en un lavage dudit mélange gazeux par mise en contact de ce mélange gazeux avec un solvant hydrocarboné en C5 et plus dans un espace de lavage (47) opérant à basse température de manière à produire le courant de gaz acide (44) riche en CO_ et un solvant hydrocarboné riche (45) contenant la presque totalité des hydrocarbures en C2 et plus contenu dans le mélange gazeux (42), ledit lavage étant suivi d'une régénération (49) du solvant hydrocarboné riche pour produire la coupe d'hydrocarbures (48) en C2 et plus et un solvant hydrocarboné régénéré (50) que l'on recycle
vers l'espace de lavage après l'avoir réfrigéré (52).
9 - Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la régénération du solvant riche déméthanisé (27) est mise en oeuvre en réchauffant (28) ledit solvant jusqu'à une température proche de l'ambiante, puis en partageant le solvant réchauffé en un premier (30) et un second (31) courants, en dirigeant le premier courant (30) directement vers une zone de régénération (33), en dirigeant le second courant (31) vers ladite zone de régénération après l'avoir réchauffé par échange indirect de chaleur (35) avec le solvant régénéré (34) et en soumettant le solvant à une
distillation dans la zone (33) de régénération.
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la distillation du solvant dans la zone (33) de régénération s'effectue en présence d'un courant de gaz inerte (43), par exemple azote, injecté dans ladite zone.
11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que le traitement auquel on soumet le solvant riche déméthanisé consiste en une séparation sous forme liquide (56, 49) des hydrocarbures en C2 et plus présents dans ledit solvant riche déméthanisé de manière à produire un solvant purifié (58) renfermant la quasitotalité du CO2 présent dans le solvant riche déméthanisé et ayant une teneur en hydrocarbures, exprimée en équivalent méthane, inférieure à 10 % molaire par rapport au C02, puis en une régénération (62) du solvant purifié pour produire d'une part le solvant régénéré (34) et d'autre part le courant de gaz
acide (44) riche en CO2.
12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la séparation sous forme liquide des hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé pour produire le solvant purifié est réalisée par extraction en mettant en contact, dans une zone d'extraction (56), ledit solvant riche déméthanisé (27), soumis préalablement à une réfrigération (40), avec un solvant hydrocarboné (57), de manière à produire le solvant purifié (58) et un solvant hydrocarboné enrichi (59) en hydrocarbures en C2 et plus, puis en fractionnant ledit solvant hydrocarboné enrichi par distillation (49) en une fraction d'hydrocarbures en C2 et plus constituant la coupe d'hydrocarbures (48) et en le solvant hydrocarboné régénéré (50), qui est recyclé, après réfrigération
(61), vers la zone (56) d'extraction.
13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la séparation sous forme liquide des hydrocarbures en C2 et plus présents dans le solvant riche déméthanisé pour produire le solvant purifié est réalisée en refroidissant ledit solvant riche déméthanisé à une température suffisamment inférieure à la température régnant dans la zone de lavage (5) pour provoquer une démixtion (64, 65) dudit solvant riche démdthanisé en une fraction liquide inférieure (66), qui forme le solvant purifié, et en une fraction liquide supérieure, qui constitue la coupe
d'hydrocarbure (48) en C2 et plus.
14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la température, inférieure à la température régnant dans la zone de lavage, à laquelle on refroidit le solvant riche déméthanisé pour provoquer sa démixtion
est comprise entre -25 C et -80 C.
- Procédé selon l'une des revendications 11 à 14,
caractérisé en ce que la régénération du solvant -purifié est réalisée par détente dudit solvant jusqu'à une pression supérieure à 100 kPa, en particulier entre kPa et 300 kPa et par stripage (43) au moyen d'un gaz inerte tel que l'azote associé éventuellement à un réchauffage (69) du solvant purifié dans la colonne de
régénération.
16 - Procédé selon l'une des revendications 11 à 15,
caractérisé en ce que la régénération du solvant purifié (58) consiste à réchauffer (28) ledit solvant jusqu'à une température proche de l'ambiante, à partager le solvant réchauffé en un premier (30) et un second (31) courants, à diriger le premier courant (30) directement vers une zone de régénération (33), à diriger le second courant (31) vers cette zone de régénération après l'avoir réchauffé par échange indirect de chaleur (35) avec le solvant purifié régénéré (34) et à soumettre le solvant purifié à une distillation dans la zone de régénération (33) aux fins de produire le courant de gaz acide (44) riche en CO2
et le solvant régénéré (34).
17 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 16,
caractérisé en ce que, le mélange gazeux à traiter renfermant de l'eau et/ou des hydrocarbures en C5 et plus, ledit mélange gazeux est soumis à un prétraitement consistant en une distillation (2) effectuée à une température au moins égale à celle régnant dans la zone (5) de lavage et, éventuellement, en présence de solvant, prélevé sur le solvant amené à la zone (5) de lavage, pour produire une fraction (4) d'hydrocarbures dits lourds et renfermant la quasi-totalité des hydrocarbures en C6 et plus et éventuellement tout ou partie des hydrocarbures en C5, un mélange gazeux prétraité (3) présentant une teneur en hydrocarbures en C6 et plus inférieure à 0,1 % en poids et, éventuellement, un liquide (54) consistant en
un mélange de solvant et d'eau.
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