FR2743069A1 - Process for regenerating a liquid glycol after dehydrating natural gas - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz. Method for regenerating a liquid compound of the glycol family, used in the dehydration of a gas.
La présente invention concerne un procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz, notamment de gaz naturel. The present invention relates to a process for regenerating a liquid compound of the glycol family, used in the dehydration of a gas, in particular natural gas.
I1 est connu que le gaz naturel venant de production est saturé en eau et que la présence d'eau dans le gaz présente de sérieux inconvénients. En particulier
- elle peut entraîner une corrosion des canalisations du réseau de transport du gaz
- elle peut également conduire à la formation d'hydrates solides, susceptibles d'obturer les vannes de contrôle, les instruments de mesure, voire les canalisations.It is known that the natural gas coming from production is saturated with water and that the presence of water in the gas has serious drawbacks. In particular
- it can cause corrosion of the pipelines of the gas transport network
- it can also lead to the formation of solid hydrates, capable of blocking the control valves, the measuring instruments, or even the pipes.
Une étape essentielle du traitement du gaz naturel est par conséquent la déshydratation de celui-ci et l'un des procédés couramment utilisés dans ce but emploie un glycol tel que le triéthylène glycol -ci-après désigné, en abrégé, par le terme glycol- qui présente un grand pouvoir d'absorption vis-à-vis de l'eau et qui permet d'abaisser la teneur en eau du gaz traité jusqu'à la valeur désirée. Dans ce but, le glycol très concentré, de l'ordre de 99 à 99,95 % en masse (dans ce qui suit les concentrations de glycol seront données systématiquement en % en masse) est mis en contact avec le gaz naturel dans une colonne d'absorption, où le glycol se charge en eau. An essential step in the treatment of natural gas is therefore the dehydration of it and one of the methods commonly used for this purpose employs a glycol such as triethylene glycol - hereinafter designated, abbreviated by the term glycol - which has a high absorption capacity with respect to water and which makes it possible to lower the water content of the treated gas to the desired value. For this purpose, the highly concentrated glycol, of the order of 99 to 99.95% by mass (in what follows the glycol concentrations will be given systematically in% by mass) is brought into contact with natural gas in a column. absorption, where the glycol is loaded with water.
Le glycol circule en circuit fermé et il doit donc être régénéré avant d'être réutilisé. The glycol circulates in a closed circuit and must therefore be regenerated before being reused.
Divers procédés de régénération ont été proposés dans ce but, mais en général, on commence par procéder à une distillation du glycol à la pression atmosphérique (voir, par exemple, US-A-3 105 748). Various regeneration methods have been proposed for this purpose, but in general, one begins by carrying out a distillation of the glycol at atmospheric pressure (see, for example, US-A-3,105,748).
On obtient ainsi du glycol à une concentration de 99 %, à une température de 2040C au rebouilleur. En effet, en raison des risques de dégradation thermique du glycol, il n'est pas possible de le chauffer au-delà de 2040C, ni, par conséquent, d'obtenir par régénération thermique une concentration supérieure à 99 % à la pression atmosphérique. Glycol is thus obtained at a concentration of 99%, at a temperature of 2040C in the reboiler. Indeed, because of the risks of thermal degradation of the glycol, it is not possible to heat it beyond 2040C, nor, consequently, to obtain by thermal regeneration a concentration greater than 99% at atmospheric pressure.
I1 a donc été proposé de jouer sur les pressions de distillation pour améliorer ce procédé (voir, par exemple,
US-A-3 824 177) ou de faire appel à des agents azéotropiques tels que le benzène, le toluène ou le xylène, pour mieux éliminer l'eau (voir US-A-3 349 544).It has therefore been proposed to play on the distillation pressures to improve this process (see, for example,
US-A-3,824,177) or to use azeotropic agents such as benzene, toluene or xylene, to better remove water (see US-A-3,349,544).
Dans la pratique, dans une seconde étape, on soumet simplement à un strippage le glycol ayant préalablement subi une distillation, en le faisant circuler à contre-courant d'un gaz dans une colonne de strippage. I1 est ainsi possible d'obtenir une concentration en glycol comprise entre 99 et 99,95 %, en fonction du débit de gaz de strippage utilisé (voir, par exemple, US-A-3 105 748). In practice, in a second step, the glycol having previously undergone distillation is simply subjected to stripping, by circulating it against the flow of a gas in a stripping column. It is thus possible to obtain a glycol concentration of between 99 and 99.95%, depending on the flow rate of stripping gas used (see, for example, US-A-3,105,748).
Cette phase de strippage pose cependant des problèmes de pollution, du fait du rejet à l'atmosphère d'hydrocarbures, notamment de composés aromatiques, ou de gaz carbonique, lequel contribue à l'effet de serre de l'atmosphère terrestre. This stripping phase poses pollution problems, however, due to the rejection to the atmosphere of hydrocarbons, in particular aromatic compounds, or carbon dioxide, which contributes to the greenhouse effect of the Earth's atmosphere.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de régénération du glycol qui ne comporte pas de phase de strippage et minimise par conséquent les rejets de gaz nuisibles dans l'atmosphère, tout en conduisant à un glycol régénéré présentant une concentration supérieure à 99 %. The present invention aims to remedy this drawback by proposing a glycol regeneration process which does not include a stripping phase and therefore minimizes the discharge of harmful gases into the atmosphere, while leading to a regenerated glycol having a higher concentration. 99%.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz, notamment de gaz naturel, procédé dans lequel on soumet le glycol à une phase de déshydratation préalable par distillation atmosphérique, ce procédé étant caractérisé en ce que le glycol provenant de l'étape de distillation est ensuite soumis à une étape de purification par pervaporation membranaire. To this end, the subject of the invention is a process for regenerating a liquid compound of the glycol family, used in the dehydration of a gas, in particular natural gas, process in which the glycol is subjected to a phase of prior dehydration by atmospheric distillation, this process being characterized in that the glycol coming from the distillation step is then subjected to a purification step by membrane pervaporation.
Au sens de le présente invention, on désigne par glycol un composé choisi dans le groupe constitué par l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol et le tétraéthylène glycol. For the purposes of the present invention, the term “glycol” denotes a compound chosen from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol.
La pervaporation membranaire est une technique bien connue de l'homme de l'art. Dans la présente application, elle présente l'avantage de ne donner lieu à aucun rejet de polluants à l'atmosphère, contrairement au strippage. Membrane pervaporation is a technique well known to those skilled in the art. In the present application, it has the advantage of not giving rise to any discharge of pollutants to the atmosphere, unlike stripping.
Le module de pervaporation utilisé pourra comprendre une ou plusieurs membranes. The pervaporation module used may include one or more membranes.
Le glycol provenant de la pervaporation membranaire aura une teneur en glycol supérieure à 99 % et pouvant atteindre 99,95%. The glycol from membrane pervaporation will have a glycol content greater than 99% and up to 99.95%.
Le rejet d'hydrocarbures à l'atmosphère sera ainsi minimisé avec le procédé conforme à l'invention, qui n'utilise pas de strippage. The discharge of hydrocarbons to the atmosphere will thus be minimized with the process according to the invention, which does not use stripping.
Dans une forme de mise en oeuvre préférée de l'invention, le perméat de la phase de pervaporation sera condensé et la fraction liquide ainsi obtenue sera mélangée à la charge à traiter en amont de la phase de distillation de celle-ci. In a preferred embodiment of the invention, the permeate from the pervaporation phase will be condensed and the liquid fraction thus obtained will be mixed with the feed to be treated upstream of the distillation phase thereof.
La distillation du glycol pourra être effectuée à la pression atmosphérique, à une température appropriée au type de glycol utilisé, par exemple à 2040C dans le cas du triéthylène glycol. The distillation of the glycol may be carried out at atmospheric pressure, at a temperature suitable for the type of glycol used, for example at 2040C in the case of triethylene glycol.
Une forme de mise en oeuvre de l'invention va être décrite ci-après plus en détail en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est un diagramme illustrant les différentes phases de traitement du glycol. An embodiment of the invention will be described below in more detail with reference to the single figure of the accompanying drawing, which is a diagram illustrating the different phases of glycol treatment.
La charge de glycol à forte teneur en eau à traiter arrive par la ligne 1 dans un échangeur thermique 2, alimenté par ailleurs par la ligne 16, comme on le verra ciaprès, en glycol chaud régénéré à une concentration supérieure à 99 %, qui réchauffe la charge à traiter et l'amène à une température d'environ 700C. The charge of glycol with a high water content to be treated arrives via line 1 in a heat exchanger 2, supplied moreover by line 16, as will be seen below, in hot glycol regenerated at a concentration greater than 99%, which heats the load to be treated and brings it to a temperature of around 700C.
Cette charge est ensuite transférée par la ligne 3 à un ballon de dégazage 4, soumis à une pression de l'ordre de 5 bar absolus (5.105 Pa absolus) , de manière à libérer sous forme de gaz une partie des hydrocarbures contenus dans le glycol liquide. This charge is then transferred by line 3 to a degassing flask 4, subjected to a pressure of the order of 5 bar absolute (5.105 Pa absolute), so as to release in the form of gas part of the hydrocarbons contained in the glycol liquid.
La charge sortant du ballon 4 est envoyée par la ligne 5 à un échangeur 6, où elle est réchauffée à une température d'environ 1430C par du glycol régénéré à 99 %, alimentant l'échangeur 6 par une ligne 7, comme on le verra ci-après. The load leaving the tank 4 is sent by line 5 to an exchanger 6, where it is heated to a temperature of around 1430C by 99% regenerated glycol, feeding the exchanger 6 by a line 7, as we will see below.
La charge quitte l'échangeur 6 par une ligne 8 et vient alimenter une colonne de distillation 9, où elle est soumise à une régénération préliminaire, par élimination sous forme de vapeurs d'une fraction de l'eau qu'elle contient. La colonne 9 fonctionne à pression atmosphérique, de même que le rebouilleur 10 associé et le ballon de stockage 11, vers lequel la charge ainsi enrichie à 99 % en glycol est évacuée par la ligne 7, après avoir traversé l'échangeur thermique 6, où elle réchauffe la charge à régénérer. The charge leaves the exchanger 6 via a line 8 and feeds a distillation column 9, where it is subjected to a preliminary regeneration, by elimination in the form of vapors of a fraction of the water which it contains. Column 9 operates at atmospheric pressure, as does the associated reboiler 10 and storage tank 11, to which the charge thus enriched with 99% glycol is discharged through line 7, after passing through the heat exchanger 6, where it heats the charge to be regenerated.
Dans le rebouilleur 10, la majeure partie de l'eau et des produits plus volatils que le glycol est vaporisée et évacuée en tête de la colonne 9 par la ligne 12, tandis que la charge enrichie en glycol est évacuée par gravité dans le conduit 7. Le bain contenu dans le rebouilleur 10 de la colonne de distillation 9 est chauffé à une température adaptée au glycol utilisé, par exemple à 2040C dans le cas du triéthylène glycol, par échange thermique avec une ligne 13 dans laquelle circule un fluide caloporteur, la ligne 13 étant noyée dans le bain du rebouilleur 10. D'autres façons de chauffer le bain de glycol consistent à utiliser des tubes à feu ou des réchauffeurs électriques. In the reboiler 10, most of the water and products more volatile than the glycol are vaporized and evacuated at the head of the column 9 by line 12, while the charge enriched in glycol is evacuated by gravity in the conduit 7 The bath contained in the reboiler 10 of the distillation column 9 is heated to a temperature suitable for the glycol used, for example at 2040C in the case of triethylene glycol, by heat exchange with a line 13 in which circulates a heat transfer fluid, the line 13 being embedded in the reboiler bath 10. Other ways of heating the glycol bath consist in using fire tubes or electric heaters.
La charge partiellement régénérée à 99 % et stockée dans le ballon 11 est évacuée de celui-ci par la ligne 14, qui l'achemine vers un module de pervaporation 15, à une ou plusieurs membranes. La charge liquide à traiter circule d'un côté de la membrane, tandis que de l'autre côté de la membrane est maintenu un vide partiel de l'ordre de 0,2 bar absolu (0,2.105 Pa absolu) par une pompe à vide 23 (voir ciaprès). Sous l'effet de la dépression, l'eau contenue dans le glycol est absorbée par la membrane, diffuse dans celleci et désorbe de l'autre côté. The partially regenerated charge at 99% and stored in the balloon 11 is evacuated from it by line 14, which routes it to a pervaporation module 15, to one or more membranes. The liquid charge to be treated circulates on one side of the membrane, while on the other side of the membrane is maintained a partial vacuum of the order of 0.2 bar absolute (0.2.105 Pa absolute) by a pump empty 23 (see below). Under the effect of depression, the water contained in the glycol is absorbed by the membrane, diffuses into it and desorb on the other side.
Le glycol ainsi purifié à plus de 99 % est évacué du module 15 par la ligne 16 vers l'échangeur 2, où il préchauffe la charge à régénérer, et peut ensuite être recyclé au dispositif dans lequel le glycol est utilisé, par exemple pour déshydrater du gaz naturel. The glycol thus purified to more than 99% is evacuated from module 15 by line 16 to exchanger 2, where it preheats the charge to be regenerated, and can then be recycled to the device in which the glycol is used, for example to dehydrate natural gas.
Le perméat sortant du module de pervaporation 15 par la ligne 17 passe dans l'échangeur de chaleur 18, agissant comme condenseur, puis est introduit par la ligne 19 dans un séparateur 20. The permeate leaving the pervaporation module 15 via line 17 passes through the heat exchanger 18, acting as a condenser, then is introduced through line 19 into a separator 20.
Le liquide récupéré par la ligne 21 à la base du séparateur 20 est mélangé au glycol circulant dans la ligne 8, pour être traité dans la colonne de distillation 9. Les vapeurs sortant en tête du séparateur 10 par la ligne 22 sont refoulées par la pompe à vide 23 vers une ligne d'évacuation 24. The liquid recovered by line 21 at the base of separator 20 is mixed with the glycol circulating in line 8, to be treated in the distillation column 9. The vapors exiting at the top of separator 10 by line 22 are discharged by the pump vacuum 23 to an evacuation line 24.
Les vapeurs sortant de la colonne de distillation 9 par la ligne 12 passent par un échangeur de chaleur 25, qui assure leur condensation partielle ou totale, et le flux sortant de cet échangeur est amené par la ligne 26 à un séparateur 27. Les vapeurs sont évacuées en tête de cet échangeur par la ligne 28, tandis qu'une fraction du liquide est évacuée à la partie inférieure par la ligne 29, le reste du liquide étant renvoyé par la ligne 30 à la colonne de distillation 9 pour assurer le reflux nécessaire au bon fonctionnement de cette colonne. The vapors leaving the distillation column 9 through the line 12 pass through a heat exchanger 25, which ensures their partial or total condensation, and the flow leaving this exchanger is brought by the line 26 to a separator 27. The vapors are evacuated at the head of this exchanger by line 28, while a fraction of the liquid is evacuated at the bottom by line 29, the rest of the liquid being returned by line 30 to the distillation column 9 to ensure the necessary reflux to the proper functioning of this column.
Bien que l'invention ait été décrite dans son application à la régénération du triéthylène glycol, elle s'applique à l'évidence à la régénération d'autres composés liquides de la famille des glycols, notamment au monoéthylène glycol, au diéthylène glycol et au tétraéthylène glycol. Although the invention has been described in its application to the regeneration of triethylene glycol, it obviously applies to the regeneration of other liquid compounds of the glycol family, in particular monoethylene glycol, diethylene glycol and tetraethylene glycol.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060929 |