FR2892496A1 - Methode de productions conjointes d'au moins deux flux de vapeur de qualites distinctes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une méthode de production conjointe d'au moins deux flux de vapeurs d'eau de puretés distinctes à partir d'eau extérieure et d'eau de condensation provenant d'un procédé délivrant des fluides chauds, la méthode comportant au moins une étape de vaporisation de l'eau extérieure, par échange de chaleur avec des fluides chauds issus du procédé, pour produire une première vapeur, et une étape de vaporisation d'eau de condensation, par échange de chaleur avec la première vapeur pour produire une deuxième vapeur.L'invention concerne aussi un procédé pour la production de gaz de synthèse à partir d'un mélange d'hydrocarbures dans lequel on réalise en outre les productions conjointes d'au moins deux flux de vapeurs d'eau de puretés distinctes à partir d'une source d'eau extérieure et d'eau de condensation du procédé.

Description

La présente invention est relative à une méthode de productions conjointes

d'au moins deux flux de vapeurs d'eau de puretés distinctes à partir d'une première source d'eau d'une première composition et d'une seconde source d'eau d'une seconde composition, la seconde source contenant tout ou partie de l'eau de condensation provenant d'un procédé délivrant des fluides chauds. Elle s'applique notamment à la production de vapeurs associée à un procédé pour la production de gaz de synthèse. En effet, la méthode de l'invention permet alors la production d'une vapeur présentant la même qualité que celle de l'eau de la première source, et ceci même avec le recyclage de l'eau de condensation du procédé. Dans ce qui suit, on se réfèrera à la production de vapeurs de qualités (ou puretés) distinctes dans le cadre de la production de gaz de synthèse. Lors de la production de gaz de synthèse, on génère un mélange de gaz contenant essentiellement de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, de l'eau ainsi que du méthane, ce mélange étant appelé gaz de synthèse. Le gaz de synthèse peut être produit par différentes méthodes. On citera notamment le reformage de méthane à la vapeur (steam methane reforming ou SMR en langue anglaise), le reformage auto thermique (autothermic reforming ou ATR en langue anglaise), l'oxydation partielle catalytique ou non (partial oxidation ou PDX en langue anglaise), ainsi que le reformage utilisant un reformeur catalytique membranaire. Ces différents types de production de gaz de synthèse pouvant être combinés entre eux et/ou combinés avec un reformage de type GHR (gaz heated reforming en langue anglaise). Elles peuvent aussi être complétées par une réaction de déplacement (ou shift en langue anglaise) destinée à diminuer la production de CO au profit d'une production accrue d'H2 et de CO2. Le gaz de synthèse est produit à haute température, en général comprise entre 600 et 1000 C. Lors de la génération du gaz de synthèse, différents types de réaction sont mis en jeu, la réaction principale étant : CH4 + H2O --> CO+ 3H2 De grandes quantités de chaleur doivent être évacuées à la fois du produit obtenu afin d'abaisser suffisamment sa température pour pouvoir le traiter, ainsi que des gaz de combustion.

C'est pourquoi, afin de valoriser cette chaleur disponible et pour répondre à des besoins en vapeur existants, sur le site ou à proximité, une unité de production de gaz de synthèse fournit généralement à titre de produit secondaire de la vapeur d'eau en quantité variable.

Cette vapeur provient de l'eau contenue dans le gaz de synthèse qui est récupérée et recyclée, mais peut aussi provenir d'eau extérieure au procédé ; en effet la quantité de chaleur fournie par le procédé est telle qu'elle permet en général de produire un supplément de vapeur par rapport aux besoins du procédé, et de pouvoir ainsi exporter de la vapeur vers un ou plusieurs clients.

Il arrive souvent que les clients requièrent une vapeur de grande qualité, c'est à dire présentant des concentrations basses en impuretés telles que des gaz dissous comme du dioxyde de carbone, de l'ammoniac ou autres, ou des contaminants liquides comme du méthanol, de l'acide formique, des amines ou autres.

Dans les procédés mis en oeuvre lors de la production de gaz de synthèse, de l'eau est utilisée et/ou produite et se retrouve ensuite dans le gaz de synthèse produit. Par ailleurs des réactions secondaires ont aussi lieu (par exemple, mais non exclusivement lors des étapes catalysées) générant des impuretés telles que l'ammoniac, le méthanol, l'acide formique et des amines, lesquelles impuretés sont solubles dans l'eau. L'eau contenant les impuretés est éliminée du gaz produit par condensation, et l'eau condensée est recyclée. En conséquence, l'eau condensée est le foyer d'une contamination croissante en au moins les contaminants cités ci-dessus, et il est donc nécessaire de purifier cette eau de condensation avant de la réinjecter dans le système de génération de vapeur afin d'obtenir une vapeur de qualité suffisante. Les installations produisant du gaz de synthèse et de la vapeur d'eau comportent ainsi de façon classique un équipement additionnel destiné à traiter l'eau de condensation avant de l'injecter dans le système de génération de vapeur afin de pouvoir respecter les exigences de pureté du client.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des Figures 1 à 3 annexées dans lesquelles : la Fiqure 1 représente schématiquement une installation de production de vapeur à partir d'eau de condensation de procédé et d'une source extérieure selon l'art antérieur ; la Fiqure 2 représente une installation de production de vapeurs de puretés distinctes à partir d'eau de condensation de procédé et d'une source extérieure conformément à l'invention ; la Fiqure 3 représente un système de production de vapeurs à partir d'eau de condensation de procédé et d'une source extérieure selon un procédé alternatif à celui de l'invention.

Ainsi, selon l'art antérieur, l'eau d'une source extérieure est dé-aérée, puis elle est vaporisée grâce à la chaleur récupérée à partir de la génération du gaz de synthèse -cette chaleur récupérée provient du gaz de synthèse, mais aussi des fumées de combustion- pour produire une vapeur dont une première partie constitue la vapeur propre produite par le système, tandis qu'une seconde partie est réintroduite dans le système de production de vapeur. L'eau de condensation récupérée dans le gaz de synthèse refroidi est purifiée par entraînement à la vapeur des impuretés dans une colonne d'entraînement, communément appelée stripper , utilisant pour cela la dite seconde partie de la vapeur provenant de la source d'eau extérieure. Cette vapeur devenue impure ou sale (elle contient l'ensemble des impuretés entraînées) est récupérée en haut du stripper . Elle constitue la seconde production de vapeur du système, production de vapeur sale qui est recyclée à l'étape de génération de gaz de synthèse. L'eau de condensation ainsi purifiée est récupérée en bas du stripper , elle est envoyée au dé-aérateur pour y être mélangée avec l'eau de la source extérieure et être vaporisée conformément à la description ci-dessus . Un inconvénient majeur de cette méthode de production de vapeur est que la qualité de la vapeur propre produite n'est pas indépendante de celle de l'eau de condensation (puisque l'eau de condensation purifiée est mélangée à l'eau de la source extérieure dans le dé-aérateur).

Un autre inconvénient est que cela implique des coûts supplémentaires, à la fois en investissement et en opération. L'invention a donc pour but -en marge d'un procédé principal P fournissant de l'eau de condensation et de la chaleur- de produire des vapeurs de qualités distinctes et indépendantes, à partir d'eau d'une source extérieure au procédé P pour la première, et d'eau de condensation provenant du procédé P pour la seconde. Les puretés de ces vapeurs sont liées pour la première à celle de la source d'eau extérieure au procédé, et pour la seconde dépendante de celle de l'eau de condensation du procédé dont elle est issue et de celle de l'eau de la source extérieure, et ceci sans coûts additionnels de purification. A cet effet, l'invention a pour objet une méthode de productions conjointes d'au moins deux flux de vapeurs d'eau S1 et S2 de puretés distinctes à partir d'une source Cl d'eau d'une première composition et d'une source C2 d'eau d'une seconde composition qui contient tout ou partie de l'eau de condensation provenant d'un procédé P délivrant des fluides chauds, comportant au moins : - une étape de vaporisation V1 du flux d'eau provenant de la source Cl, par échange de chaleur avec des fluides chauds issus du dit procédé P, pour la production d'un flux de vapeur S1, - une étape de vaporisation V2 du flux d'eau provenant de la source C2 d'eau de condensation, par échange de chaleur de ladite eau de condensation avec de la vapeur issue de l'étape de vaporisation V1, pour la production d'un flux de vapeur S2, caractérisée en ce qu'une partie S1A du flux de vapeur S1 est recyclée dans le flux d'eau issu de la source Cl, et en ce que l'étape de vaporisation V2 est réalisée par échange de chaleur sans contact direct entre le flux d'eau de condensation provenant de C2 et ladite partie recyclée du flux de vapeur S1. Cette méthode peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. La source Cl est une source d'eau déminéralisée, tout ou partie de la vapeur S1 provenant de la source Cl est exportée, le procédé P utilise de la vapeur, et tout ou partie du flux de vapeur S2 produit est ensuite introduit dans le procédé P, -* au moins une partie du flux de vapeur S1 produit est mélangé au flux de vapeur S2 pour être ensuite introduit dans le procédé P, le procédé P est un procédé pour la production de gaz de synthèse. L'invention a également pour objet un procédé pour la production de gaz de synthèse à partir d'un mélange d'hydrocarbures, comportant au moins : - une étape de génération de gaz de synthèse contenant de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau, ainsi que des impuretés, à partir dudit mélange d'hydrocarbures, - une étape de refroidissement du gaz de synthèse avec récupération de la chaleur disponible, - une étape de condensation de la vapeur d'eau et des impuretés condensables contenues dans le gaz de synthèse pour l'obtention d'eau de condensation et l'alimentation d'une source C2 d'eau de condensation, caractérisé en ce qu'on réalise en outre les productions conjointes d'au moins deux flux de vapeurs d'eau S1 et S2 de puretés distinctes à partir d'une source Cl d'eau d'une première composition et de la source C2 d'eau de condensation suivant l'une quelconque des méthodes décrites ci-dessus. Ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. L'étape de vaporisation V1 du flux d'eau provenant de la source Cl comprend tout ou partie des étapes suivantes: - une étape (a) de dé-aération dudit flux d'eau provenant de la source Cl dans un dé-aérateur, - une étape (b) de compression du flux d'eau quittant le dé-aérateur pour l'obtention d'un flux d'eau dé-aéré et comprimé, - une étape (c) de pré-chauffage du flux comprimé par au moins un échange de chaleur avec le gaz de synthèse pour l'obtention d'un flux d'eau chauffée dite eau de chaudière, - une étape (d) de chauffage du dit flux d'eau de chaudière par au moins un échange de chaleur avec le gaz de synthèse et/ou par passage dans des fumées, pour l'obtention d'un flux de vapeur S1, - une étape (e) de séparation d'une partie S1A du flux de vapeur S1, - une étape (f) d'incorporation de la dite partie S1A condensée au flux liquide provenant de la source C1, au niveau du dé-aérateur, caractérisé en ce qu'après l'étape (e), et avant l'étape (f), le flux de vapeur S1A est soumis à une étape (g) d'échange de chaleur avec le flux liquide provenant de la source C2 par passage des dits flux dans un échangeur liquide-vapeur sans contact direct entre les deux fluides, durant lequel le flux de vapeur S1A est condensé, tandis que le flux liquide provenant de C2 est vaporisé pour l'obtention du flux de vapeur S2. L'étape de vaporisation V2 de l'eau de condensation provenant de la source C2 comprend, préalablement à l'étape (g), tout ou partie des étapes suivantes : - une étape (h) de compression du flux d'eau de condensation provenant de C2 pour l'obtention d'un flux d'eau de condensation comprimé, - une étape (i) de préchauffage de l'eau de condensation par échange de chaleur avec le flux S1A condensé issu de l'étape (e). -* Tout ou partie du flux de vapeur S1 provenant de la source Cl est exporté. Le flux de vapeur S1, après séparation de la partie S1A, est chauffé pour la production d'un flux de vapeur S1 surchauffée. Tout ou partie du flux de vapeur S2 produit est envoyé à l'étape de génération du gaz de synthèse. Au moins une partie du flux de vapeur S1 produit est mélangé au flux de vapeur S2 pour être ensuite envoyé à l'étape de génération du gaz de synthèse. Par introduction dans le procédé P, ou envoi à l'étape de génération, on entend, selon le procédé P mis en oeuvre, l'envoi à une étape de reformage de méthane à la vapeur (steam methane reforming ou SMR en langue anglaise), à une étape de reformage auto thermique (autothermic reforming ou ATR en langue anglaise), à une étape d'oxydation partielle catalytique ou non (partial oxidation ou PDX en langue anglaise), ainsi qu'à une étape de reformage utilisant un reformeur catalytique membranaire. Ces différents types de production de gaz de synthèse pouvant être combinés entre eux et/ou combinés avec un reformage de type GHR (gaz heated reforming en langue anglaise) et/ou être complétées par une réaction de déplacement (ou shift en langue anglaise), il est par ailleurs entendu que lorsque plusieurs modes de génération de gaz de synthèse sont utilisés, la vapeur produite pourra être envoyée à une ou plusieurs des étapes correspondantes. L'échangeur de l'étape (g) peut être d'un type quelconque ; en particulier, l'échangeur de l'étape (g) peut être du type échangeur à plaques, -* l'échangeur de l'étape (g) peut être du type échangeur tubulaire. L'échangeur de l'étape (i) peut être d'un type quelconque ; en particulier, l'échangeur de l'étape (i) peut être du type échangeur à plaques, l'échangeur de l'étape (i) peut être du type échangeur tubulaire. On citera notamment parmi les échangeurs tubulaires, ceux du type reboiler ou du type thermosyphon. Selon un autre objet de l'invention, il est proposé une installation pour la production de gaz de synthèse à partir d'un mélange d'hydrocarbures comprenant : - une source d'hydrocarbures, - un module de génération de gaz de synthèse contenant de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau ainsi que des impuretés, à partir du mélange d'hydrocarbures, - des moyens aptes à refroidir le gaz de synthèse et à fournir la chaleur récupérée pour chauffer des flux d'eau liquide ou sous forme vapeur, - un module de condensation de la vapeur d'eau et des impuretés condensables contenues dans le gaz de synthèse pour l'obtention d'eau de condensation alimentant une source C2, - une source Cl d'eau extérieure au procédé, - un échangeur liquide-vapeur, - un échangeur liquide-liquide, - un dé-aérateur, - deux circuits de conduites aptes à véhiculer des flux d'eau et/ou de vapeur entre les différents dispositifs précédents, où : le premier circuit de conduites comprend : • une conduite reliant la source Cl d'eau extérieure au dé-aérateur, • une conduite reliant le dé-aérateur aux moyens de refroidissement du gaz de synthèse, • une conduite reliant les moyens de refroidissement du gaz de synthèse à l'extérieur de l'installation pour la fourniture de vapeur à exporter, au module de génération du gaz de synthèse, et à l'échangeur liquide-vapeur, • une conduite reliant l'échangeur liquide-vapeur, l'échangeur liquide-liquide et l'échangeur et le dé-aérateur, le deuxième circuit de conduites comprend : • une conduite reliant le module de condensation à l'échangeur liquide-liquide et l'échangeur liquide-vapeur, • une conduite reliant l'échangeur liquide-vapeur au module de génération du gaz de synthèse, Cette installation peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. L'échangeur liquide-vapeur est du type échangeur à plaques. L'échangeur liquide-vapeur est du type échangeur tubulaire.

L'échangeur liquide-liquide est du type échangeur à plaques. L'échangeur liquide-liquide est du type échangeur tubulaire. L'invention va maintenant être décrite en se référant aux figures 1 et 2. La Fiqure 1 représente schématiquement une installation de production de vapeurs selon l'art antérieur, associée à une production de gaz de synthèse. L'installation représentée à la Fiqure 1 est destinée à produire de la vapeur, pour exporter et pour alimenter une étape de reformage du mélange d'hydrocarbures pour la génération de gaz de synthèse, à partir d'eau de condensation provenant de ladite production de gaz de synthèse, et d'eau déminéralisée en provenance d'une source extérieure. Elle comprend essentiellement une alimentation en gaz naturel référencée 1, une alimentation 2 extérieure en eau déminéralisée, un module 3 pour la génération d'un gaz de synthèse 4, des échangeurs de chaleur 5i destinés essentiellement au chauffage d'eau de chaudière, ainsi qu'à la génération et à la surchauffe de vapeur, un condenseur 6 destiné à séparer l'eau de condensation du procédé 7 et le gaz de synthèse séché 8, une pompe 9, un échangeur de chaleur 10, une colonne 11 d'entraînement à la vapeur (stripper en langue anglaise), un dé-aérateur 12, une pompe 13 d'eau de chaudière, un ballon de chaudière 14, ainsi que des conduites, notamment pour l'alimentation du module de génération de gaz de synthèse en vapeur, et une conduite pour l'exportation de la vapeur. L'installation de la Fiqure 1 fonctionne de la manière suivante. Le module 3 génère un gaz de synthèse 4 à haute température, le gaz de synthèse 4 est refroidi par passages successifs dans au moins des échangeurs de chaleur 5i où il va céder sa chaleur à de l'eau pour produire de la vapeur à partir d'eau de chaudière, puis au fur et à mesure de son refroidissement, il va être utilisé pour chauffer et pré-chauffer l'eau de chaudière, et préférablement aussi l'eau déminéralisée. Le gaz de synthèse refroidi 4i alimente alors le condenseur 6 où il subit une étape de condensation/séparation de l'eau durant laquelle l'eau ainsi que les impuretés condensables sont condensées puis séparés du gaz de synthèse pour former l'eau de condensation du procédé 7. Le gaz de synthèse séché 8 est envoyé de préférence vers une unité de purification pouvant être du type par adsorption à modulation de pression pour la production d'hydrogène (PSA-H2), par membrane, par séparation cryogénique pour la production de CO, ou vers une combinaison de tout ou partie de ces unités de purification. L'eau de condensation 7 est ensuite comprimée à une pression généralement légèrement supérieure à celle du point de mélange ou mixed point (le point de mélange étant le point d'introduction de la vapeur dans le mélange d'hydrocarbures alimentant le module 3) par passage dans la pompe 9. Ils passent ensuite dans l'échangeur de chaleur 10 où ils sont chauffés jusqu'à une température proche de leur point d'ébullition (généralement inférieure de 5 à 10 C à celui-ci) par échange de chaleur avec l'eau de condensation purifiée 15 quittant le stripper 11. Les condensas chauffés sont introduits dans la colonne 11 (ou stripper) où les impuretés sont entraînées par la fraction 16A de la vapeur 16 générée dans le ballon de chaudière 14. La vapeur 17 récupérée en tête de la colonne 11, dite vapeur sale , contenant les impuretés est envoyée au module de génération du gaz de synthèse via le point de mélange 18. Débarrassée d'une partie des impuretés, l'eau de condensation propre 15 est récupérée en bas de la colonne 11. Elle passe alors dans l'échangeur de chaleur 10 où elle cède de la chaleur à l'eau de condensation sous pression entrant dans le stripper ainsi que décrit ci-dessus. L'eau propre 15 refroidie est ensuite envoyée au dé-aérateur où elle est mélangée avec de l'eau déminéralisée provenant de la source 2 extérieure au procédé par passage dans le dé-aérateur, l'eau est débarrassée du gaz contenu, éliminé via l'évent (non référencé). Le mélange 19 constitué par l'eau déminéralisée et de l'eau propre de condensation quitte le dé-aérateur pour être comprimé dans la pompe 13 et envoyé vers le système de génération de vapeur où il est d'abord préchauffé puis chauffé via les échangeurs 5i pour fournir de l'eau de chaudière qui sera vaporisée dans le ballon de chaudière 14. La vapeur 16 sortant du ballon de chaudière est fractionnée en au moins deux fractions 16A et 16B. La fraction 16A est envoyée vers la colonne 11, ainsi que décrit précédemment d'où elle ressortira en tant que vapeur sale 17. La fraction 16B de la vapeur produite est ensuite disponible pour l'exportation ; une partie 16C pouvant être utilisée pour alimenter l'étape de génération de gaz de synthèse en complément de la vapeur sale 17.

La Fiqure 2 représente une installation de production de vapeurs de puretés distinctes à partir d'eau de condensation de procédé et d'une source extérieure conformément à l'invention. Les vapeurs produites sont pour l'une destinée à alimenter l'étape de production de gaz de synthèse, la seconde étant apte à être exportée. Ces deux vapeurs sont obtenues, respectivement, à partir de l'eau de condensation issue de la génération de gaz de synthèse et à partir de la source d'eau extérieure au procédé (en général eau déminéralisée). Dans la description qui suit, un certain nombre d'éléments ne se différencient pas de ceux de l'art antérieur ; dans ce cas les références sont les mêmes pour les Figures 1 et 2. L'installation de la Fiqure 2 comprend une alimentation en gaz naturel référencée 1, une alimentation 2 en eau déminéralisée, un module 3 de génération de gaz de synthèse 4, des échangeurs de chaleur 5i destinés essentiellement au chauffage d'eau de chaudière, ainsi qu'à la génération et à la surchauffe de vapeur, un condenseur 6 destiné à séparer l'eau de condensation 7 et le gaz de synthèse séché 8, une pompe 9, un échangeur de chaleur 10, un échangeur de chaleur 21, un dé-aérateur 12, une pompe 13 d'eau de chaudière , un ballon de chaudière 14, ainsi que des conduites, destinées à véhiculer les différents fluides, notamment pour l'alimentation du module de génération de gaz de synthèse en vapeur, et une conduite pour l'exportation de la vapeur. L'installation de la Fiqure 2 fonctionne de la manière suivante. Le module 3, alimenté en gaz naturel provenant de la source 1, génère du gaz de synthèse 4 à haute température (600 à 1000 C), le gaz de synthèse 4 est refroidi par passages successifs dans des échangeurs de chaleur 5i où il va céder sa chaleur à de l'eau pour produire de la vapeur à partir d'eau de chaudière, puis au fur et à mesure de son refroidissement, il va être utilisé pour chauffer et pré-chauffer l'eau de chaudière, et préalablement également l'eau déminéralisée. Le gaz de synthèse refroidi 4i alimente alors le condenseur 6 où il subit une étape de condensation/séparation d'eau durant laquelle l'eau ainsi que les impuretés condensables sont condensées puis séparées du gaz de synthèse pour former l'eau de condensation du procédé 7. Le gaz de synthèse séché 8 est envoyé de préférence vers une unité de purification pouvant être du type par adsorption à modulation de pression pour la production d'hydrogène (PSA-H2), par membrane, par séparation cryogénique pour la production de CO, ou vers une combinaison de tout ou partie de ces unités de purification. L'eau de condensation 7 est alors comprimée à une pression choisie, par passage dans la pompe 9 ; cette pression est généralement choisie légèrement supérieure à celle au point de mélange 18. L'eau de condensation comprimée est ensuite chauffée en 10, puis vaporisée contre de la vapeur 26A en provenance du ballon de chaudière 14 par échange à contre-courant avec ladite vapeur 26A dans l'échangeur 21. Lors de son passage dans l'échangeur 21, la vapeur se condense, elle fournit de la chaleur dans l'échangeur 10 pour chauffer l'eau de condensation avant son entrée dans l'échangeur 21. Une partie de l'eau de condensation vaporisée dans I `échangeur 21 est préférablement purgée de manière à éviter, en cas de besoin, un enrichissement trop important en impuretés de l'eau de condensation en ébullition dans l'échangeur 21. La quantité d'eau purgée sera adaptée en fonction de la concentration en impuretés dans la phase liquide de l'eau de condensation en ébullition dans l'échangeur 21. Cette purge (non référencée) peut être située soit dans l'échangeur 21 lui-même, soit dans un pot séparateur en aval si la vaporisation de l'eau de condensation dans l'échangeur 21 n'est pas totale. Le mode de fonctionnement de la purge est alors le suivant : le liquide contenu dans la vapeur est séparé de la fraction vapeur dans le pot séparateur, la purge s'effectue alors sur la fraction liquide contenue dans le pot séparateur, le complément liquide est renvoyé vers l'échangeur 21 pour être vaporisé. La vapeur 27 issue de la vaporisation de l'eau de condensation 7 constitue la vapeur dite sale ; elle est envoyée au module 3 de génération du gaz de synthèse via le point de mélange 18. La vapeur condensée 25, résultant du transfert de chaleur dans les échangeurs 21 et 10 est envoyée au dé-aérateur 9 où elle est mélangée avec de l'eau déminéralisée provenant de l'alimentation 2. Par passage dans le dé-aérateur, l'eau est débarrassée du gaz contenu, éliminé via l'évent (non référencé). Le flux 28 ainsi constitué est un flux propre ; la composition de l'eau le constituant est identique à celle de l'eau provenant de la source extérieure 2. Ladite eau est alors comprimée dans la pompe 13 et envoyée vers le système de génération de vapeur où, par passage dans les échangeurs de chaleur 5i, elle est préchauffée puis chauffée pour fournir de l'eau de chaudière, avant d'être vaporisée dans le ballon de chaudière 10. La vapeur 26 ainsi produite est de la vapeur dite propre selon le procédé de l'invention. Une fraction 26A de la vapeur 26 est prélevée pour être envoyée vers l'échangeur 21 pour échanger sa chaleur avec l'eau de condensation ainsi que décrit ci-dessus. La fraction 26B restante de la vapeur propre produite est ensuite disponible pour l'exportation; une fraction 26C de la vapeur propre peut aussi être utilisée en complément de la vapeur 27 pour alimenter l'étape de génération de gaz de synthèse. En complément de la vapeur sale 27. On notera qu'un avantage essentiel de cet arrangement, par rapport à l'art antérieur, est que la pureté de la vapeur exportée est totalement indépendante de celle de la vapeur produite à partir de l'eau de condensation puisque les deux circuits de production de vapeur restent totalement séparés. Afin d'éliminer le risque de contamination de la vapeur propre par l'eau de condensation, en cas de fuite lors de l'échange de chaleur dans l'échangeur 21 ou dans l'échangeur 10, la pression des condensas de procédés avant vaporisation sera de préférence plus faible que celle de la vapeur propre. L'échangeur de chaleur 21 pourra être du type échangeur à plaques, échangeur tubulaire . Il est à noter qu'outre le gaz de synthèse (en sortie de reformage et/ou après une réaction de shift), des fumées de four ou une chaudière extérieure peuvent être utilisées pour chauffer l'eau, générer la vapeur et/ou la surchauffer . Les avantages du procédé selon l'invention sont donc multiples, on citera ainsi notamment: - séparer des circuits vapeur afin de pouvoir produire des vapeurs dont la qualité est la même que celle de l'eau dont elles sont issues, - supprimer des dispositifs coûteux, tels qu'un finisseur (polisher en langue anglaise) pour éliminer les impuretés restant dans l'eau de condensation propre 15 selon l'art antérieur lorsque la vapeur produite doit être de qualité comparable à celle de l'eau de la source extérieure (sourcel ), - éviter une pollution accidentelle de la vapeur propre produite s'il y a une fuite sur un des échangeurs dechaleur 21 ou 10 du fait que la pression de l'eau de condensation est plus faible que celle de la vapeur propre.

Référence est faite maintenant à la Fiqure 3. Il est rappelé que la Fiqure 3 représente un système de production de vapeurs à partir d'eau de condensation de procédé et d'une source extérieure selon un procédé alternatif à l'invention. Pour cela, l'appareil comporte un ballon de chaudière 31 divisé en deux sections pour la production de deux vapeurs, deux circuits 32 de vaporisation pour la production de vapeur par échange de chaleur avec des fluides chauds dans des échangeurs de chaleur 33, des conduites destinées à véhiculer les vapeurs produites dans le ballon vers les points d'utilisation . Le ballon de chaudière 31 est divisé en deux sections 31A et 31 B, chacune des sections est destinée à produire de la vapeur et comporte : - au dessus du niveau du liquide : une alimentation en liquide 34, une sortie pour évacuer la vapeur produite 35, une arrivée de vapeur 36 en provenance d'un circuit de vaporisation 32, et - dans le liquide : une sortie de liquide en fond de cuve 37 vers le circuit de vaporisation 32. A la section A sont associés les éléments d'appareillage 31A, 32A, 33A, 34A, 35A, 36A ; à la section B sont associés les éléments d'appareillage 31 B, 32B, 33B, 34B, 35B, 36B. Ces éléments constitutifs de l'appareillage ne seront affectés d'un indice A ou B dans la description qui suit que lorsqu'il sera utile de les différencier. La division du ballon 31 est réalisée par deux parois de séparation 38 et 39. La paroi de séparation 38, dite de séparation des phases liquides divise le fond du ballon en deux compartiments et assure une totale indépendance des deux milieux liquides. La paroi de séparation 39, dite de séparation des phases gazeuses divise le ciel du ballon (situé dans la partie supérieure du ballon, au dessus de la phase liquide, le ciel contient la phase gazeuse). La base de la paroi 39 doit être plus basse que le haut de la paroi 38.Un espace est ménagé entre les deux parois 38 et 39 . L'appareil de la Fiqure 3 fonctionne de la manière suivante : L'eau de condensation du procédé est introduite dans la section A du ballon 31 via l'alimentation 34A, elle quitte le ballon par la sortie 37A et passe dans le circuit de vaporisation 32A .

De l'eau déminéralisée -en provenance d'une source extérieure- est introduite dans la section B du ballon 31 via l'alimentation 34B, elle passe dans le circuit de vaporisation 32B via la sortie 37B. Dans chacun des circuits de vaporisation 32A et 32B, la vapeur est généralement produite à partir d'au moins deux échangeurs ; ceux-ci sont arrangés de telle sorte que la quantité de chaleur apportée à la section A destinée à la vaporisation de l'eau de condensation de procédé est supérieure à la quantité requise pour vaporiser la seule eau de condensation du procédé, mais est inférieure à celle qui serait nécessaire pour produire la quantité de vapeur à renvoyer au procédé. Ainsi, cela amène deux déficits, un déficit en eau dans la section A et un déficit en vapeur provenant de la section A: 1) Le déficit en eau de la section A est comblé par un trop plein à partir de la section B. Ce trop plein génère un flux permanent d'eau L, de la section B traitant l'eau déminéralisée vers la section A, via l'espace ménagé entre les deux parois 38 et 39. Ce flux permanent L de B vers A isole la section B de la section A et la protège de toute pollution en provenance de l'eau de condensation contenue dans la dite section A. Il isole de même les phases gazeuses par un effet de bouchon liquide. 2) Le déficit en vapeur à envoyer vers le procédé en provenance de la section A est comblé de la manière suivante. La vapeur issue de la section A est envoyée vers le procédé via les conduites 38 puis 39 ; un flux V de vapeur en provenance de la section B via la conduite 40, puis la conduite d'équilibrage 41 apporte le complément de vapeur nécessaire. Le flux permanent V de vapeur véhicule de la vapeur propre en provenance de la section B vers la vapeur polluée issue de la section A. Il assure ainsi, comme le flux L pour le liquide, la protection de la vapeur propre venant de B, la vapeur polluée circulant dans les conduites 38 et 39 étant empêchée de s'écouler vers les conduites 40 et 41. Les impuretés provenant de l'eau de condensation du procédé sont ainsi recyclées vers le point de mélange, elles seront dissociées lors de l'étape de reformage. La purge du ballon de chaudière devra être installée au niveau de la section A puisque la section B transfère en permanence de l'eau vers A (assurant ainsi la dé-concentration des polluants).

Le contrôle des niveaux dans le ballon 31 est obtenu par celui du niveau de liquide dans la section A. Il contrôle l'alimentation en eau déminéralisée de la section B. Le niveau de la section A devra être géré de telle sorte qu'il soit toujours situé en dessous de l'extrémité supérieure de la séparation 38. Le niveau de la section B devra resté constant à une hauteur fonction de la limite supérieure de la séparation 38 et de la perte de charge dans les conduites 35B et 41. Le système de production de vapeur de la figure 3 présente ainsi les mêmes avantages que celui de l'invention ; un résultat équivalent serait obtenu en utilisant deux ballons distincts pour vaporiser les deux qualités d'eau plutôt que le ballon à compartiments séparés de la Fiqure 3.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Méthode pour la production conjointe d'au moins deux flux de vapeurs d'eau S1 et S2 de puretés distinctes à partir d'une source Cl d'eau d'une première composition et d'une source C2 d'eau d'une seconde composition, contenant tout ou partie de l'eau de condensation provenant d'un procédé P délivrant des fluides chauds, comportant au moins : - une étape de vaporisation V1 du flux d'eau provenant de la source Cl, par échange de chaleur avec des fluides chauds issus du dit procédé P, pour la production d'un flux de vapeur S1, - une étape de vaporisation V2 du flux d'eau provenant de la source C2 d'eau de condensation, par échange de chaleur de ladite eau de condensation avec de la vapeur issue de l'étape de vaporisation V1, pour la production d'un flux de vapeur S2, caractérisée en ce qu'une partie S1A du flux de vapeur S1 est recyclée dans le flux d'eau issu de la source Cl, et en ce que l'étape de vaporisation V2 est réalisée par échange de chaleur sans contact direct entre le flux d'eau de condensation provenant de C2 et ladite partie recyclée du flux de vapeur S1.

2. Méthode selon la revendication 1 dans laquelle la source Cl est une source d'eau déminéralisée.

3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle tout ou partie de la vapeur S1 provenant de la source Cl est exporté.

4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle le procédé P utilise de la vapeur, et tout ou partie du flux de vapeur S2 produit est ensuite introduit dans le procédé P.

5. Méthode selon la revendication 4 dans laquelle au moins une partie du flux de vapeur S1 produit est mélangé au flux de vapeur S2 pour être ensuite introduit dans le procédé P.

6. Méthode selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le procédé P est un procédé pour la production de gaz de synthèse.

7. Procédé pour la production de gaz de synthèse à partir d'un mélange d'hydrocarbures, comportant au moins : - une étape de génération de gaz de synthèse contenant de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau ainsi que des impuretés, à partir dudit mélange d'hydrocarbures, - une étape de refroidissement dudit gaz de synthèse avec récupération de la chaleur disponible, - une étape de condensation de la vapeur d'eau et des impuretés condensables contenues dans le gaz de synthèse pour l'obtention d'eau de condensation et l'alimentation d'une source C2 d'eau de condensation, caractérisé en ce qu'on réalise en outre les productions conjointes d'au moins deux flux de vapeurs d'eau S1 et S2 de puretés distinctes à partir d'une source Cl d'eau d'une première composition et de la source C2 d'eau de condensation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.

8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel l'étape de vaporisation V1 du flux d'eau provenant de la source Cl comprend tout ou partie des étapes suivantes: - une étape (a) de dé-aération dudit flux d'eau provenant de la source Cl dans un dé-aérateur, - une étape (b) de compression du flux d'eau quittant le dé-aérateur pour l'obtention d'un flux d'eau dé-aéré et comprimé, - une étape (c) de pré-chauffage du flux comprimé par au moins un échange de chaleur avec le gaz de synthèse pour l'obtention d'un flux d'eau chauffée dite eau de chaudière, - une étape (d) de chauffage du dit flux d'eau de chaudière par au moins un échange de chaleur avec le gaz de synthèse et/ou par passage dans des fumées, pour l'obtention d'un flux de vapeur S1, - une étape (e) de séparation d'une partie S1A du flux de vapeur S1, - une étape (f) d'incorporation de la dite partie S1A condensée au flux liquide provenant de la source C1, au niveau du dé-aérateur,caractérisé en ce qu'après l'étape (e), et avant l'étape (f), le flux de vapeur S1A est soumis à une étape (g) d'échange de chaleur avec le flux liquide provenant de la source C2 par passage des dits flux dans un échangeur liquide-vapeur sans contact direct, durant lequel le flux de vapeur S1A est condensé, tandis que le flux liquide provenant de C2 est vaporisé pour l'obtention du flux de vapeur S2.

9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'étape de vaporisation V2 de l'eau de condensation provenant de la source C2 comprend, préalablement à l'étape (g), tout ou partie des étapes suivantes : - une étape (h) de compression du flux d'eau de condensation provenant de C2 pour l'obtention d'un flux d'eau de condensation comprimé, - une étape (i) de préchauffage de l'eau de condensation par échange de chaleur avec le flux S1A condensé issu de l'étape (e).

10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9 dans lequel tout ou partie de la vapeur S1 provenant de la source Cl est exporté.

11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10 dans lequel le flux de vapeur S1, après séparation de la partie S1A, est chauffé pour la production d'un flux de vapeur S1 surchauffé.

12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11 dans lequel tout ou partie du flux de vapeur S2 produit est envoyé à l'étape de génération du gaz de synthèse.

13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12 dans lequel au moins une partie du flux de vapeur S1 produit est mélangé au flux de vapeur S2 pour être ensuite envoyé à l'étape de génération de gaz de synthèse.

14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisé en ce que au moins l'un des échangeurs de l'étape (g) et/ou de l'étape (i) est du type échangeur à plaques.

15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisé en ce que au moins l'un des échangeurs de l'étape (g) et/ou de l'étape (i) est du type échangeur tubulaire.

16. Installation pour la production de gaz de synthèse à partir d'un mélange d'hydrocarbures comprenant :- une source d'hydrocarbures, - un module de génération d'un gaz de synthèse contenant de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau ainsi que des impuretés à partir desdits hydrocarbures, - des moyens aptes à refroidir le gaz de synthèse et à fournir la chaleur récupérée pour chauffer des flux d'eau sous forme liquide ou sous forme vapeur, - un module de condensation de la vapeur d'eau et des impuretés condensables contenues dans le gaz de synthèse pour l'obtention d'eau de condensation alimentant une source C2, - une source Cl d'eau extérieure au procédé, un échangeur liquide-vapeur, - un échangeur liquide-liquide, - un dé-aérateur, - deux circuits de conduites aptes à véhiculer des flux d'eau et/ou de vapeur entre les différents dispositifs précédents, où : le premier circuit de conduites comprend : • une conduite reliant la source Cl d'eau extérieure au dé-aérateur, • une conduite reliant le dé-aérateur aux moyens de refroidissement du gaz de synthèse, • une conduite reliant les moyens de refroidissement du gaz de synthèse à l'extérieur de l'installation pour la fourniture de vapeur à exporter, au module de génération du gaz de synthèse, et à l'échangeur liquide-vapeur, • une conduite reliant l'échangeur liquide-vapeur, l'échangeur liquide- liquide et le dé-aérateur, le deuxième circuit de conduites comprend : • une conduite reliant le module de condensation à l'échangeur liquide-liquide et l'échangeur liquide-vapeur, 20 • une conduite reliant l'échangeur liquide-vapeur au module de génération du gaz de synthèse.

17. Installation selon la revendication 16 dans laquelle au moins l'un des échangeurs liquide-liquide et/ou liquide-vapeur est du type échangeur à plaques.

18. Installation selon la revendication 16 dans laquelle au moins l'un des échangeurs liquide-liquide et/ou liquide-vapeur est du type échangeur tubulaire.