FR2687992A1 - Procede et dispositif de purification d'eaux renfermant du methanol et eventuellement polluees par des hydrocarbures. - Google Patents
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Abstract
L'eau à traiter est amenée (7, 8) dans la partie supérieure (2) d'une colonne (1) de stripage et s'écoule vers sa partie inférieure (3). De la vapeur d'eau circule à contre-courant de l'eau à traiter et stripe le méthanol et, si présents, les hydrocarbures qu'elle contient. En tête de la colonne on évacue (5) une phase gazeuse à base de vapeur d'eau, méthanol et, si présents, hydrocarbures, que l'on condense pour former une phase liquide, qui après séparation des hydrocarbures (19) si présents, est évacuée (17) en totalité ou seulement en partie avec alors recyclage (23) de la partie restante dans l'eau (7) à traiter, la phase liquide évacuée consistant en une solution aqueuse de méthanol. En fond de colonne, on soutire (6) un courant d'eau purifiée.
Description
L'invention a trait à un procédé et à un dispositif de purification d'eaux renfermant du méthanol et éventuellement polluées par des hydrocarbures contenus dans ces eaux à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non.
Comme la plupart des industries, la production pétrolière et gazière est génératrice d'effluents qui peuvent contenir des polluants divers qu'il est nécessaire d'éliminer dans un contexte réglementaire. Les effluents aqueux doivent être, en général, collectés sélectivement compte tenu de leur nature, avant d'être traités par des installations adaptées, qui devront permettre de délivrer des eaux conformes à la réglementation sur les rejets.
Outre les hydrocarbures, très souvent présents, les eaux de production peuvent contenir des quantités plus ou moins importantes de méthanol. C'est en particulier le cas des champs d'hydrocarbures où l'on a recours à l'injection de méthanol pour combattre les risques de formation d'hydrates.
En fonction des configurations d'exploitation du champ et de traitement de ces eaux, la quantité de méthanol présente peut aller de quelques milliers de mg par litre à plusieurs dizaines de pourcents.
Ces eaux méthanolées ne peuvent donc pas être rejetées telles quelles dans le milieu naturel. Si leur rejet pour élimination ne peut pas être effectué dans des puits de rejet ou par réinjection dans le champ d'hydrocarbures pour maintenir la pression, il faut les soumettre à un traitement de purification pour en extraire le méthanol et ainsi les rendre conformes à la réglementation sur les rejets.
Lorsqu'en plus du méthanol, les eaux à purifier renferment également des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non, le traitement de purification passe également par une étape d'élimination des hydrocarbures.
L'invention propose un procédé de purification d'eaux renfermant du méthanol par stripage à la vapeur d'eau, qui permet de traiter des eaux méthanolées pouvant renfermer jusqu'à 70% en poids de méthanol et d'abaisser la teneur en méthanol de ces eaux à quelques mg par litre, ledit procédé permettant également d'éliminer en même temps les hydrocarbures éventuellement présents dans ces eaux. En outre, le procédé selon l'invention permet, si besoin est, d'extraire simultanément une phase méthanol à faible teneur en eau, que l'on peut recycler et réutiliser pour le traitement anti-hydrates.
Le procédé selon l'invention pour la purification d'eaux renfermant du méthanol par stripage à la vapeur d'eau, se caractérise en ce que l'on introduit un courant de l'eau à traiter dans la partie supérieure d'une colonne de stripage, qui comporte une partie supérieure et une partie inférieure communiquant par une partie intermédiaire renfermant 2 à 20 et de préférence 5 à 15 étages théoriques de contact gaz/liquide, ledit courant d'eau s'écoulant vers la partie inférieure de la colonne en traversant la partie intermédiaire de cette dernière, on fournit au liquide contenu dans la partie inférieure de la colonne de stripage une énergie calorifique suffisante pour générer une quantité de vapeur d'eau circulant à contre-courant du courant d'eau à traiter et effectuant ainsi le stripage du méthanol qu'il contient, on maintient en tête de la colonne une pression comprise entre 1 et 3 bars absolus, on évacue en tête de la colonne une phase gazeuse formée de vapeur d'eau et du méthanol stripé par la vapeur d'eau et on refroidit ladite phase gazeuse pour la transformer en une phase condensée liquide ayant une température inférieure ou égale à 30"C et de préférence inférieure ou égale à 20"C, on évacue ladite phase liquide qui est constituée d'une solution aqueuse de méthanol ayant une concentration en méthanol supérieure à celle de l'eau à traiter et l'on soutire en fond de colonne de stripage un courant d'eau purifiée, en effectuant ce soutirage avec un débit molaire sensiblement égal à la différence entre le débit molaire de l'eau du courant d'eau à traiter et le débit molaire de l'eau de la phase condensée liquide évacuée.
Dans une forme de mise en oeuvre préférée, on évacue seulement une fraction de la phase condensée liquide et recycle la fraction restante de ladite phase dans le courant d'eau à traiter, avant l'introduction de ce dernier dans la colonne de stripage, et l'on effectue le soutirage du courant d'eau purifiée avec un débit molaire sensiblement égal à la différence entre le débit molaire de l'eau du courant d'eau à traiter, avant recyclage de la fraction de phase condensée liquide dans ce courant, et le débit molaire de l'eau de la fraction de phase condensée liquide évacuée, la phase condensée liquide étant d'autant plus riche en méthanol que le volume de la fraction de phase condensée liquide évacuée est plus faible.
Cette forme de mise en oeuvre avec recyclage permet de produire une phase condensée liquide à concentration élevée en méthanol, qui peut être ensuite réutilisée, entre autres, pour le traitement anti-hydrates pratiqué sur les champs de production d'hydrocarbures.
Avantageusement, le courant d'eau à traiter est préchauffé, avant son introduction dans la colonne de stripage, par échange indirect de chaleur avec le courant d'eau purifiée soutiré en fond de ladite colonne. Dans cette forme de mise en oeuvre, le recyclage de la fraction de phase condensée liquide non évacuée, dans le courant d'eau à traiter, est réalisé, de préférence, en amont du préchauffage du courant d'eau à traiter.
Lorsque l'eau à traiter, outre le méthanol, renferme également des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non, le procédé selon l'invention permet encore de purifier une telle eau en réalisant le stripage simultané du méthanol et des hydrocarbures qu'elle renferme. Dans ce cas, la phase gazeuse évacuée en tête de la colonne de stripage est constituée de vapeur d'eau et du méthanol et des hydrocarbures stripés du courant d'eau à traiter par la vapeur d'eau et la phase condensée liquide à température inférieure ou égale à 30"C et de préférence inférieure ou égale à 20"C, qui est issue du refroidissement de cette phase gazeuse et consiste de ce fait en une solution aqueuse de méthanol renfermant des hydrocarbures, est séparée par gravité en une phase hydrocarbonée et en une phase aqueuse et lesdites phases hydrocarbonée et aqueuse sont ensuite évacuées séparément, la phase aqueuse pouvant être évacuée en totalité ou bien encore une fraction seulement de cette phase aqueuse étant évacuée et la fraction restante étant recyclée dans le courant d'eau à traiter, avant l'introduction de ce dernier dans la colonne de stripage, et l'on effectue le soutirage du courant d'eau purifiée avec un débit molaire sensiblement égal à la différence entre le débit molaire de l'eau du courant d'eau à traiter, avant recyclage de la fraction de phase aqueuse dans ce courant, et le débit molaire de l'eau de la fraction de phase aqueuse évacuée, la phase aqueuse étant d'autant plus riche en méthanol que le volume de la fraction de phase aqueuse évacuée est plus faible. Lorsque le courant d'eau à traiter est préchauffé avant son introduction dans la colonne de stripage, par échange indirect de chaleur avec le courant d'eau purifiée soutiré en fond de ladite colonne, le recyclage de la fraction de phase aqueuse non évacuée, dans le courant d'eau à traiter, est réalisé, de préférence, en amont du préchauffage du courant d'eau à traiter.
Pour réaliser le contact dans la partie intermédiaire de la colonne de stripage, aux fins de stripage du méthanol et, si présents, des hydrocarbures, entre le courant d'eau à traiter et la vapeur d'eau générée par vaporisation du liquide dans la partie inférieure de la colonne de stripage, ladite partie intermédiaire est généralement équipée de plateaux de contact gaz/liquide ou d'une hauteur équivalente d'un garnissage approprié.
L'ensemble desdits plateaux, respectivement la hauteur équivalente de garnissage, correspondent à un certain nombre d'étages théoriques de contact gaz/liquide, respectivement à une certaine hauteur théorique équivalente de garnissage.
Par "étage théorique" de contact gaz/liquide, on entend une zone de contact idéal gaz/liquide pour laquelle les phases gazeuses et/ou liquides qui en sortent sont à l'équilibre thermodynamique.
Le nombre np de plateaux réels de contact gaz/liquide, respectivement la hauteur hR équivalente de garnissage réel, sont liés au nombre nT d'étages théoriques, respectivement à la hauteur hT théorique équivalente de garnissage, par les relations nT=k np et hT=m hR, dans lesquelles k et m sont des coefficients positifs inférieurs à 1, qui représentent l'efficacité du contact gaz/liquide pour les plateaux, respectivement pour le garnissage utilisés.
L'apport d'énergie calorifique au liquide contenu dans la partie inférieure de la colonne de stripage, pour générer la vapeur d'eau servant d'agent de stripage du méthanol et, si présents, des hydrocarbures, peut être réalisé en faisant appel à toute technique connue et avantageusement en utilisant la technique du rebouillage.
Le procédé selon l'invention est utilisable pour traiter des eaux de diverses provenances qui renferment du méthanol en concentration variable pouvant atteindre 70% en poids et qui peuvent éventuellement contenir des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non, lesdits hydrocarbures pouvant être des hydrocarbures aromatiques, par exemple tels que benzène, toluène, éthylbenzène, xylènes, des hydrocarbures paraffiniques, des hydrocarbures cycloaliphatiques, des hydrocarbures naphténiques, des mélanges de tels hydrocarbures ou autres. Ledit procédé permet de traiter des eaux qui renferment 0,2% à 70% en poids de méthanol et peuvent éventuellement contenir jusqu'à 1% en poids d'hydrocarbures, avec obtention, d'une part, d'eaux purifiées dont les teneurs respectives en méthanol et, s'ils étaient présents, en hydrocarbures sont inférieures aux seuils fixés par les réglementations en matière de rejet, et, d'autre part, de solutions aqueuses de méthanol pouvant être très concentrées en méthanol si l'étape de recyclage est utilisée. En particulier, le procédé selon l'invention s'applique efficacement à l'élimination du méthanol et, si présents, des hydrocarbures contenus dans les eaux résiduaires méthanolées générées en production pétrolière et gazière dans le traitement anti-hydrates appliqué aux puits des champs de production d'hydrocarbures, avec obtention d'eaux purifiées conformes à la réglementation en matière de rejet et également production de solutions aqueuses très concentrées en méthanol réutilisables pour le traitement anti-hydrates.
L'invention concerne encore un dispositif pour la purification d'eaux renfermant du méthanol par stripage à la vapeur d'eau, ledit dispositif se caractérisant en ce qu'il comprend une colonne de stripage comportant une partie supérieure et une partie inférieure communiquant par une partie intermédiaire renfermant 2 à 20 et de préférence 5 à 15 étages théoriques de contact gaz/liquide, ladite colonne étant pourvue, en tête, d'un conduit d'évacuation de vapeurs et, en fond, d'un conduit de soutirage d'eau purifiée et étant équipée d'un conduit d'amenée de l'eau à traiter débouchant dans sa partie supérieure et, dans sa partie inférieure, d'un système de chauffage, et un condenseur présentant une entrée, connectée au conduit d'évacuation de vapeurs de la colonne de stripage, et une sortie munie d'un conduit d'évacuation de liquide, ledit condenseur étant agencé pour produire, à partir des vapeurs qu'il reçoit, une phase condensée liquide ayant une température égale ou inférieure à 30"C et de préférence égale ou inférieure à 20"C.
Selon une forme de réalisation, le conduit d'évacuation de liquide du condenseur est connecté au conduit d'amenée de l'eau à traiter à la colonne de stripage par un conduit de recyclage pourvu de moyens de recyclage, et un système de vanne associé au conduit d'évacuation de liquide du condenseur et au conduit de recyclage assure, à la demande, une coupure de la liaison fluidique entre les deux conduits ou au contraire l'établissement de cette liaison avec un débit ajustable.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte encore un échangeur indirect de chaleur, dont le circuit froid est monté en série sur le conduit amenant l'eau à traiter à la colonne de stripage et le circuit chaud est placé en série sur le conduit de soutirage d'eau purifiée monté en fond de la colonne de stripage. Dans cette forme de réalisation du dispositif, la connexion entre le conduit de recyclage, lorsqu'il est présent, et le conduit d'amenée de l'eau à traiter à la colonne de stripage est de préférence réalisée en amont de l'échangeur indirect de chaleur.
Selon une forme de réalisation adaptée au traitement d'eaux qui en plus du méthanol renferment également des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non, le dispositif selon l'invention comporte un séparateur opérant par gravité et présentant une entrée, une sortie pour les hydrocarbures et une sortie pour une phase liquide aqueuse, ledit séparateur étant monté en série sur le conduit d'évacuation de liquide du condenseur de telle sorte qu'une partie dudit conduit d'évacuation connecte la sortie du condenseur à l'entrée du séparateur et que l'autre partie du conduit d'évacuation soit montée à la sortie du séparateur prévue pour la phase liquide aqueuse et, lorsque le dispositif selon l'invention est équipé d'un conduit de recyclage connectant le conduit d'évacuation de liquide du condenseur au conduit amenant l'eau à traiter à la colonne de stripage, le séparateur est disposé en amont de la connexion entre ledit conduit d'évacuation de liquide et ledit conduit de recyclage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de deux de ses formes de mise en oeuvre données en référence au dessin annexé, sur lequel
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention pour la purification d'eaux renfermant du méthanol et des hydrocarbures; et
- la figure 2 schématise un dispositif selon l'invention pour la purification d'eaux renfermant seulement du méthanol à titre de polluant.
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention pour la purification d'eaux renfermant du méthanol et des hydrocarbures; et
- la figure 2 schématise un dispositif selon l'invention pour la purification d'eaux renfermant seulement du méthanol à titre de polluant.
En se référant à la figure 1, le dispositif schématisé comprend une colonne 1 de stripage comportant une partie supérieure 2 et une partie inférieure 3 communiquant par une partie intermédiaire 4 renfermant un nombre de plateaux de contact gaz/liquide correspondant à un nombre d'étages théoriques de contact gaz/liquide allant de 2 à 20 et de préférence de 5 à 15. La colonne 1 est pourvue, en tête, d'un conduit 5 d'évacuation de vapeurs et, en fond, d'un conduit 6 de soutirage de liquide et, en outre, elle est équipée d'un conduit 7 d'amenée de l'eau à traiter, ledit conduit débouchant en 8 dans la partie supérieure de la colonne 1. Dans sa partie inférieure 3, la colonne 1 est associée, par des tubulures d'entrée 9 et de sortie 10, à un rebouilleur 11 chauffé par échange indirect d'énergie calorifique avec un fluide caloporteur à température appropriée circulant dans une tubulure 12. En variante, on pourrait également envisager un chauffage électrique ou par chaudière du rebouilleur 11. Sur le conduit 7, qui amène l'eau à traiter à la colonne 1, est monté en série le circuit froid d'un échangeur indirect de chaleur 13, dont le circuit chaud est placé en série sur le conduit 6 de soutirage du courant d'eau purifiée, dont est équipé le fond de la colonne 1. Un condenseur 14, qui possède une entrée 15 et une sortie 16 et qui est refroidi par un circuit frigoporteur, par exemple aéroréfrigérant ou circuit de fluide froid, pour produire une phase condensée liquide ayant une température égale ou inférieure à 30"C et de préférence égale ou inférieure à 20"C, a son entrée 15 connectée au conduit 5 d'évacuation de vapeurs de la colonne 1 de stripage et sa sortie 16 connectée, par un élément de conduit 17a, à l'entrée 18 d'un séparateur 19 du type séparateur par gravité, ledit séparateur présentant une sortie 20 pour les hydrocarbures qui est prolongée par un conduit d'évacuation 21, et une sortie 22 pour une phase aqueuse, laquelle sortie 22 est connectée, par un élément de conduit 17b à l'entrée d'une vanne 25 possédant une sortie prolongée par un conduit 17 d'évacuation d'une phase aqueuse et une sortie connectée, par un conduit 23 de recyclage muni de moyens de recyclage 24, consistant, par exemple, en une pompe, au conduit 7 d'amenée de l'eau à traiter à la colonne de stripage, ladite connexion étant réalisée en amont de l'échangeur indirect de chaleur 13 monté en série sur le conduit 7. La vanne 25 est agencée pour établir, à la demande, une liaison entre l'élément de conduit 17b et le seul conduit d'évacuation 17 ou bien une liaison de l'élément de conduit 17b avec, à la fois et avec des débits ajustables, le conduit d'évacuation 17 et le conduit de recyclage 23. Sur le schéma de la figure 1, on a représenté la sortie 20 pour les hydrocarbures dans la partie médiane du séparateur 19 et la sortie 22 pour la phase aqueuse dans la partie inférieure dudit séparateur. Cette disposition correspond au cas où la masse volumique des hydrocarbures à évacuer du séparateur est plus faible que celle de la phase aqueuse méthanolée. Dans le cas contraire, la sortie pour les hydrocarbures serait disposée dans la partie inférieure du séparateur et la sortie pour la phase aqueuse serait placée dans la partie médiane dudit séparateur. Une vanne de régulation, non représentée, est montée sur le conduit 5 ou sur le conduit 17a pour contrôler la pression en tête de la colonne 1 de stripage.
Le dispositif schématisé sur la figure 2 diffère seulement du dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 et dont la description vient d'être donnée, par le fait qu'il ne comporte pas de séparateur entre le condenseur 14 et la vanne 25. Dans le dispositif de la figure 2, le condenseur 14 a sa sortie 16 directement connectée, par un conduit 17a, à l'entrée de la vanne 25, les autres éléments du dispositif correspondant aux éléments de mêmes références apparaissant sur la figure 1.
Le fonctionnement de ces dispositifs peut être schématisé comme suit:
Le courant d'eau à traiter, dans le cas d'un traitement dans le dispositif de la figure 1 renferme du méthanol et également des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non et dans le cas d'un traitement dans le dispositif de la figure 2 il renferme seulement du méthanol à titre de polluant.
Le courant d'eau à traiter, dans le cas d'un traitement dans le dispositif de la figure 1 renferme du méthanol et également des hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou non et dans le cas d'un traitement dans le dispositif de la figure 2 il renferme seulement du méthanol à titre de polluant.
Le courant d'eau à traiter arrive par le conduit 7 et passe dans l'échangeur indirect de chaleur 13, où il est préchauffé par échange indirect de calories avec l'eau purifiée soutirée en fond de la colonne 1 de stripage par le conduit 6. Le courant préchauffé d'eau à traiter est alors introduit, par l'entrée 8, dans la partie supérieure 2 de la colonne de stripage. Dans cette colonne, le courant d'eau à traiter s'écoule par gravité vers la partie inférieure 3 de la colonne en traversant la partie intermédiaire 4 pourvue d'étages de contact gaz/liquide. Le liquide arrivant dans la partie inférieure 3 de la colonne 1 est soumis à un rebouillage par passage, à travers la tubulure 9, dans le rebouilleur 11 et retour, par la tubulure 10, dans la partie inférieure 3 de la colonne 1, de manière à générer une quantité appropriée de vapeur d'eau pour réaliser le stripage du méthanol et, si présents, des hydrocarbures. La pression en tête de ladite colonne 1 est maintenue entre 1 et 3 bars absolus par l'intermédiaire de la vanne de régulation de pression, non représentée, montée sur le conduit 5 ou sur le conduit 17a. L'énergie calorifique pour le rebouillage est fournie par échange indirect de chaleur avec un fluide caloporteur à température appropriée circulant dans la tubulure 12. La vapeur d'eau générée par le rebouillage circule dans la colonne 1, depuis la partie inférieure 3 vers la partie supérieure 2 en traversant la partie intermédiaire 4, c'est-à-dire à contre-courant du courant d'eau à traiter, et réalise le stripage du méthanol et, s'ils sont présents, des hydrocarbures que renferme ledit courant d'eau. En tête de la colonne 1, on évacue une phase gazeuse consistant en un mélange de vapeur d'eau et du méthanol et, si présents, des hydrocarbures stripés du courant d'eau à traiter par la vapeur d'eau générée par le rebouillage, ladite phase gazeuse étant refroidie dans le condenseur 14, par échange indirect de chaleur avec un fluide frigoporteur approprié, pour former une phase condensée liquide ayant une température égale ou inférieure à 30"C et de préférence égale ou inférieure à 20"C. Cette phase condensée liquide consiste en une solution aqueuse de méthanol qui selon le cas est exempte d'hydrocarbures ou renferme des hydrocarbures.
Lorsque la phase condensée liquide ne renferme pas d'hydrocarbures, elle est amenée, par l'élément de conduit 17a, directement à la vanne 25 (cas de la figure 2), pour être soit évacuée en totalité par le conduit d'évacuation 17, soit évacuée en partie par ledit conduit d'évacuation 17 et pour le reste recyclée, par le conduit de recyclage 23, dans le courant d'eau à traiter arrivant par le conduit 7, en effectuant ce recyclage en amont de l'échangeur de chaleur 13.
Lorsque la phase condensée liquide renferme des hydrocarbures, elle est amenée (cf. figure 1), par le conduit 17a, au séparateur 19, dans lequel elle se sépare en une phase hydrocarbonée, que l'on évacue par le conduit 21, et en une phase aqueuse consistant en une solution aqueuse de méthanol, que l'on amène, par l'élément de conduit 17b, à la vanne 25 pour être soit évacuée en totalité par le conduit d'évacuation 17, soit évacuée en partie par ledit conduit d'évacuation 17 et pour le reste recyclée, par le conduit de recyclage 23, dans le courant d'eau à traiter arrivant par le conduit 7, en effectuant ce recyclage en amont de l'échangeur de chaleur 13.
En fond de colonne 1, on soutire un courant d'eau purifiée, par le conduit 6, en effectuant ce soutirage avec un débit molaire sensiblement égal à la différence entre le débit molaire de l'eau du courant d'eau à traiter et le débit molaire de l'eau de la phase condensée liquide évacuée par le conduit 17.
La teneur molaire en méthanol de la solution aqueuse de méthanol évacuée par le conduit 17 augmente en même temps que le débit et la concentration molaire en méthanol de l'eau à traiter, amenée par le conduit 7 avant la phase de recyclage par le conduit 23, et augmente également quand le débit de la solution de méthanol, évacuée par ledit conduit d'évacuation 17, diminue. Ladite teneur molaire sera donc d'autant plus grande que ce dernier débit, qui est ajustable par le biais du recyclage par le conduit 23, est plus faible. Le procédé selon l'invention utilisant le recyclage par le conduit 23 d'une partie de la phase condensée liquide permet de soutirer par le conduit 17 une solution de méthanol qui peut être fortement concentrée en méthanol.
Ceci présente un grand intérêt lorsque l'eau à traiter est une eau résiduaire du traitement anti-hydrates par le méthanol pratiqué sur les champs de production d'hydrocarbures, car la solution concentrée en méthanol, que l'on peut obtenir par le conduit 17, peut être réutilisée dans le traitement anti-hydrates.
Pour compléter la description du procédé selon l'invention, qui vient d'être présentée, on donne ci-après, à titre non limitatif, des exemples concrets de mise en oeuvre de ce procédé.
EXEMPLE 1
On opérait en faisant appel à un dispositif analogue à celui décrit en référence à la figure 2 du dessin annexé et comportant une colonne de stripage ayant un diamètre intérieur de 30cm et renfermant, dans sa partie intermédiaire 4, vingt plateaux perforés de contact gaz/liquide ayant chacun un coefficient d'efficacité k égal à 0,6, ce qui équivaut à la présence de 12 étages théoriques de contact gaz/liquide dans ladite partie intermédiaire, la vanne 25 assurant, dans cet exemple, uniquement la liaison entre les conduits 17a et 17, sans aucun recyclage par le conduit 23.
On opérait en faisant appel à un dispositif analogue à celui décrit en référence à la figure 2 du dessin annexé et comportant une colonne de stripage ayant un diamètre intérieur de 30cm et renfermant, dans sa partie intermédiaire 4, vingt plateaux perforés de contact gaz/liquide ayant chacun un coefficient d'efficacité k égal à 0,6, ce qui équivaut à la présence de 12 étages théoriques de contact gaz/liquide dans ladite partie intermédiaire, la vanne 25 assurant, dans cet exemple, uniquement la liaison entre les conduits 17a et 17, sans aucun recyclage par le conduit 23.
On traitait une eau résiduaire renfermant 3,5% en poids de méthanol.
Le courant d'eau à traiter arrivait par le conduit 7 avec un débit de 3,8 m3/heure et, après préchauffage dans l'échangeur indirect de chaleur, l'eau introduite dans la colonne 1 de stripage, par l'entrée 8, avait une température égale à 98"C.
On maintenait en tête de la colonne 1 une pression égale à 1,25 bar absolu, ce qui correspond à une température en fond de cette colonne égale à 107"C et l'on fournissait au rebouilleur 11 une puissance calorifique égale à 370 kW.
Le condenseur 14, refroidi par circulation d'eau, délivrait une phase condensée liquide ayant une température de 15"C et consistant en une solution aqueuse de méthanol renfermant 17,5% en poids de méthanol, ladite solution passant dans le conduit 17a et étant évacuée, à travers la vanne 25, par le conduit d'évacuation 17 avec un débit de 0,66 m3/heure.
Par le conduit 6, on soutirait en fond de la colonne 1 de stripage 2,96 m3/heure d'un courant d'eau purifiée renfermant 6 mg/l de méthanol, ledit courant, après passage dans l'échangeur de chaleur 13, étant dirigé vers le lieu de rejet.
EXEMPLE 2
On opérait dans un dispositif analogue à celui utilisé dans l'exemple 1, avec toutefois utilisation d'une puissance calorifique égale à 530 kW pour le rebouillage et positionnement de la vanne 25 de manière à recycler, par le conduit 23, une fraction de la phase liquide condensée, issue du condenseur 14, dans le courant d'eau à traiter arrivant par le conduit 7.
On opérait dans un dispositif analogue à celui utilisé dans l'exemple 1, avec toutefois utilisation d'une puissance calorifique égale à 530 kW pour le rebouillage et positionnement de la vanne 25 de manière à recycler, par le conduit 23, une fraction de la phase liquide condensée, issue du condenseur 14, dans le courant d'eau à traiter arrivant par le conduit 7.
L'eau à traiter renfermait 7,5% en poids de méthanol et arrivait par le conduit 7 avec un débit, dont la valeur, mesurée en amont du conduit de recyclage 23, était égale à 3,13 m3/heure, ladite eau ayant, après préchauffage dans l'échangeur de chaleur 13, une température égale à 95"C. La température en fond de la colonne de stripage avait une valeur de 107"C et la pression en tête de ladite colonne était égale à 1,25 bar absolu
Le condenseur 14, refroidi par circulation d'eau, délivrait une phase condensée liquide ayant une température de 15"C et consistant en une solution aqueuse de méthanol renfermant, en poids, 60,3% de méthanol. Par le conduit 17, on évacuait 0,415 m3/heure de ladite solution de méthanol et par le conduit 23, on recyclait 0,69 m3/heure de cette solution de méthanol dans le courant d'eau à traiter passant dans le conduit 7.
Le condenseur 14, refroidi par circulation d'eau, délivrait une phase condensée liquide ayant une température de 15"C et consistant en une solution aqueuse de méthanol renfermant, en poids, 60,3% de méthanol. Par le conduit 17, on évacuait 0,415 m3/heure de ladite solution de méthanol et par le conduit 23, on recyclait 0,69 m3/heure de cette solution de méthanol dans le courant d'eau à traiter passant dans le conduit 7.
Par le conduit 6, on soutirait en fond de la colonne 1 de stripage 2,67 m3/heure d'un courant d'eau purifiée renfermant 5 mg/l de méthanol, lequel courant, après passage dans l'échangeur de chaleur 13, était dirigé vers le lieu de rejet.
EXEMPLE 3
On opérait en faisant appel à un dispositif analogue à celui décrit en référence à la figure 1 du dessin annexé et comportant une colonne de stripage ayant un diamètre intérieur de 30 cm et renfermant, dans sa partie intermédiaire 4, vingt plateaux perforés de contact gaz/liquide ayant chacun un coefficient d'efficacité k égal à 0,6, ce qui équivaut à la présence de 12 étages théoriques de contact gaz/liquide dans ladite partie intermédiaire, la vanne 25 assurant, dans cet exemple, uniquement la liaison entre les conduits 17b et 17, sans aucun recyclage par le conduit 23.
On opérait en faisant appel à un dispositif analogue à celui décrit en référence à la figure 1 du dessin annexé et comportant une colonne de stripage ayant un diamètre intérieur de 30 cm et renfermant, dans sa partie intermédiaire 4, vingt plateaux perforés de contact gaz/liquide ayant chacun un coefficient d'efficacité k égal à 0,6, ce qui équivaut à la présence de 12 étages théoriques de contact gaz/liquide dans ladite partie intermédiaire, la vanne 25 assurant, dans cet exemple, uniquement la liaison entre les conduits 17b et 17, sans aucun recyclage par le conduit 23.
On traitait une eau résiduaire renfermant 30,6% en poids de méthanol et 7250 mg/l d'hydrocarbures constitués d'un mélange de 20% en poids d'hydrocarbures en C3 à C11, consistant pour le huitième environ en hydrocarbures aromatiques et pour le reste en hydrocarbures paraffiniques et cycloparaffiniques, et de 80% en poids d'hydrocarbures paraffiniques en C12 à C39.
Le courant d'eau à traiter arrivait par le conduit 7 avec un débit de 4,3 m3/heure et, après préchauffage dans l'échangeur indirect de chaleur, l'eau introduite dans la colonne 1 de stripage, par l'entrée 8, avait une température égale à 92"C.
On maintenait en tête de la colonne 1 une pression égale à 1,25 bar absolu, ce qui correspond à une température en fond de cette colonne égale à 107"C et l'on fournissait au rebouilleur 11 une puissance calorifique égale à 590 kW.
Le condenseur 14, refroidi par circulation d'un liquide frigoporteur, délivrait une phase condensée liquide ayant une température de 15"C et consistant en une solution aqueuse de méthanol renfermant également des hydrocarbures, laquelle solution était introduite dans le séparateur 19, où elle se séparait en une phase supérieure hydrocarbonée et en une phase inférieure formée d'une solution aqueuse de méthanol.
Par le conduit 21, on évacuait 31 kg/heure de phase hydrocarbonée et par le conduit 17 on évacuait 2,13 m3/heure d'une solution
Le courant d'eau à traiter arrivait par le conduit 7 avec un débit, mesuré avant le recyclage par le conduit 23, égal à 1,66 m3/heure et, après préchauffage dans l'échangeur indirect de chaleur 13, l'eau introduite dans la colonne 1 de stripage, par l'entrée 8, avait une température de 84"C.
La température en fond de la colonne de stripage avait une valeur de 107"C et la pression dans ladite colonne était égale à 1,25 bar absolu.
Le condenseur 14, refroidi par circulation d'un liquide frigoporteur, délivrait une phase condensée liquide ayant une température de 15"C et consistant en une solution aqueuse de méthanol renfermant des hydrocarbures, laquelle solution était introduite dans le séparateur 19, où elle se séparait en une phase inférieure hydrocarbonée et en une phase supérieure formée d'une solution aqueuse concentrée de méthanol.
Par le conduit 21, on évacuait 2,35 kg/heure de phase hydrocarbonée et par le conduit 17b on recueillait 3,05 m3/heure de solution aqueuse de méthanol renfermant 87% en poids de méthanol. Par le conduit 17, on évacuait 0,69 m3/heure de ladite solution de méthanol et par le conduit 23, on recyclait 2,36 m3/heure de cette solution de méthanol dans le courant d t eau à traiter passant dans le conduit 7.
Par le conduit 6, on soutirait en fond de la colonne 1 de stripage 0,932 m3/heure d'un courant d'eau purifiée renfermant 8 mg/l de méthanol et 24 mg/l d'hydrocarbures, lequel courant, après passage dans l'échangeur 13 de chaleur, était dirigé vers le lieu de rejet.
Claims (15)
1 - Procédé de purification d'eaux renfermant du méthanol
par stripage à la vapeur d'eau, caractérisé en ce que
l'on introduit un courant de l'eau à traiter dans la
partie supérieure d'une colonne de stripage, qui
comporte une partie supérieure et une partie inférieure
communiquant par une partie intermédiaire renfermant 2 à
20 étages théoriques de contact gaz/liquide, ledit
courant d'eau s'écoulant vers la partie inférieure de la
colonne en traversant la partie intermédiaire de cette
dernière, on fournit au liquide contenu dans la partie
inférieure de la colonne de stripage une énergie
calorifique suffisante pour générer une quantité de
vapeur d'eau circulant à contre-courant du courant d'eau
à traiter et effectuant ainsi le stripage du méthanol
qu'il contient, on maintient en tête de la colonne une
pression comprise entre 1 et 3 bars absolus, on évacue
en tête de la colonne une phase gazeuse formée de vapeur
d'eau et du méthanol stripé par la vapeur d'eau et on
refroidit ladite phase gazeuse pour la transformer en
une phase condensée liquide ayant une température
inférieure ou égale à 30"C et de préférence inférieure
ou égale à 20"C, on évacue ladite phase liquide qui est
constituée d'une solution aqueuse de méthanol ayant une
concentration en méthanol supérieure à celle de l'eau à
traiter et l'on soutire en fond de colonne de stripage
un courant d'eau purifiée, en effectuant ce soutirage
avec un débit molaire sensiblement égal à la différence
entre le débit molaire de l'eau du courant d'eau à
traiter et le débit molaire de l'eau de la phase
condensée liquide évacuée.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la partie intermédiaire de la colonne de stripage
comporte 5 à 15 étages théoriques de contact
gaz/liquide.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce
que l'eau à traiter renferme 0,2% à 70%, en poids, de
méthanol.
4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le courant d'eau à traiter est
préchauffé, avant son introduction dans la colonne de
stripage, par échange indirect de chaleur avec le
courant d'eau purifiée soutiré en fond de ladite
colonne.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que l'on évacue seulement une fraction
de la phase condensée liquide et recycle la fraction
restante de ladite phase dans le courant d'eau à
traiter, avant l'introduction de ce dernier dans la
colonne de stripage, et l'on effectue le soutirage du
courant d'eau purifiée avec un débit molaire
sensiblement égal à la différence entre le débit molaire
de l'eau du courant d'eau à traiter, avant recyclage de
la fraction non évacuée de phase condensée liquide dans
ce courant, et le débit molaire de l'eau de la fraction
de phase condensée liquide évacuée, la phase condensée
liquide étant d'autant plus riche en méthanol que le
volume de la fraction de phase condensée liquide évacuée
est plus faible.
6 - Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en
ce que le recyclage de la fraction de phase condensée
liquide non évacuée, dans le courant d'eau à traiter,
est réalisé en amont du préchauffage du courant d'eau à
traiter.
7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que l'eau à traiter, outre le
méthanol, renferme également des hydrocarbures à l'état
dissous ou/et à l'état de suspension du type émulsion ou
non, la phase gazeuse évacuée en tête de la colonne de
stripage étant constituée de vapeur d'eau et du méthanol
et des hydrocarbures stripés du courant d'eau à traiter
par la vapeur d'eau et la phase condensée liquide à
température égale ou inférieure à 30"C et de préférence
égale ou inférieure à 20"C, qui est issue du
refroidissement de cette phase gazeuse, consistant en
une solution aqueuse de méthanol renfermant des
hydrocarbures, en ce que l'on sépare ladite phase
condensée liquide, par gravité, en une phase
hydrocarbonée et en une phase aqueuse que l'on évacue
séparément, l'évacuation de la phase aqueuse étant
réalisée de manière soit à évacuer ladite phase aqueuse
en totalité soit à évacuer seulement une fraction de
ladite phase aqueuse et à recycler la fraction restante
non évacuée dans le courant d'eau à traiter, avant
l'introduction de ce dernier dans la colonne de
stripage, et l'on effectue le soutirage du courant d'eau
purifiée avec un débit molaire sensiblement égal à la
différence entre le débit molaire de l'eau du courant
d'eau à traiter, avant recyclage, s'il est réalisé, de
la fraction de la phase aqueuse non évacuée dans ce
courant, et le débit molaire de l'eau de la fraction de
phase aqueuse évacuée, la phase aqueuse étant d'autant
plus riche en méthanol que le volume de la fraction de
phase aqueuse évacuée est plus faible.
8 - Procédé selon les revendications 4 et 7, caractérisé en
ce que l'on recycle une fraction de phase aqueuse dans
le courant d'eau à traiter, en réalisant ce recyclage en
amont du préchauffage du courant d'eau à traiter.
9 - Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce
que l'eau à traiter renferme jusqu'à 1% en poids
d'hydrocarbures.
10- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que l'eau à traiter est une eau
résiduaire du traitement anti-hydrates appliqué aux
puits des champs de production d'hydrocarbures.
11- Dispositif pour la purification d'eaux renfermant du
méthanol par stripage à la vapeur, caractérisé en ce
qu'il comprend une colonne (1) de stripage comportant
une partie supérieure (2) et une partie inférieure (3)
communiquant par une partie intermédiaire (4) renfermant
2 à 20 et de préférence 5 à 15 étages théoriques de
contact gaz/liquide, ladite colonne étant pourvue, en
tête, d'un conduit (5) d'évacuation de vapeurs et, en
fond, d'un conduit (6) de soutirage d'eau purifiée et
étant équipée d'un conduit (7) d'amenée de l'eau à
traiter débouchant dans sa partie supérieure et, dans sa
partie inférieure, d'un système de chauffage (11), et un
condenseur (14) présentant une entrée (15), connectée au
conduit (5) d'évacuation de vapeurs de la colonne de
stripage, et une sortie (16) munie d'un conduit (17a,
17) d'évacuation de liquide, ledit condenseur étant
agencé pour produire, à partir des vapeurs qu'il reçoit,
une phase condensée liquide ayant une température égale
ou inférieure à 30"C et de préférence égale ou
inférieure à 20"C.
12- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce
que le conduit d'évacuation de liquide (17) du
condenseur est connecté au conduit d'amenée (7) de l'eau
à traiter à la colonne de stripage par un conduit (23)
de recyclage pourvu de moyens (24) de recyclage, et en
ce qu'un système de vanne (25) associé au conduit
d'évacuation (17) de liquide du condenseur et au conduit
(23) de recyclage assure, à la demande, une coupure de
la liaison fluidique entre les deux conduits ou au
contraire l'établissement de cette liaison avec un débit
ajustable.
13- Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé
en ce qu'il comporte encore un échangeur indirect de
chaleur (13), dont le circuit froid est monté en série
sur le conduit (7) amenant l'eau à traiter à la colonne
de stripage et le circuit chaud est placé en série sur
le conduit (6) de soutirage d'eau purifiée monté en fond
de la colonne de stripage.
14- Dispositif selon les revendications 12 et 13,
caractérisé en ce que la connexion entre le conduit (23)
de recyclage et le conduit (7) d'amenée de l'eau à
traiter à la colonne de stripage est réalisée en amont
de l'échangeur indirect de chaleur (13).
15- Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14,
caractérisé en ce que, pour permettre le traitement
d'eaux qui en plus du méthanol renferment également des
hydrocarbures à l'état dissous ou/et à l'état de suspension de type émulsion ou non, il comporte encore un séparateur (19) opérant par gravité et présentant une entrée (18), une sortie (20) pour les hydrocarbures et une sortie (22) pour une phase liquide aqueuse, ledit séparateur étant monté en série sur le conduit d'évacuation (17) de liquide du condenseur de telle sorte qu'une partie (17a) dudit conduit d'évacuation connecte la sortie (16) du condenseur (14) à l'entrée (18) du séparateur (19) et que l'autre partie (17b) du conduit d'évacuation (17) soit montée à la sortie (22) du séparateur prévue pour la phase liquide aqueuse et, lorsque le dispositif est équipé d'un conduit (23) de recyclage connectant le conduit (17) d'évacuation de liquide du condenseur au conduit (7) amenant l'eau à traiter à la colonne de stripage, le séparateur (19) est disposé en amont de la connexion entre ledit conduit (17) d'évacuation de liquide et ledit conduit (23) de recyclage.
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Citations (4)
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