FR2917982A1 - Pretreating natural gas having e.g. hydrocarbon, comprises separating liquid aqueous phase from cooled gas, contacting gas with liquid rich in hydrogen sulfide, separating into permeate and retentate, using membrane, and condensing - Google Patents

Pretreating natural gas having e.g. hydrocarbon, comprises separating liquid aqueous phase from cooled gas, contacting gas with liquid rich in hydrogen sulfide, separating into permeate and retentate, using membrane, and condensing Download PDF

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Abstract

Pretreating natural gas (I) having hydrocarbon, hydrogen sulfide (H 2S) and water, comprises (a) cooling (I) and introducing the cooled natural gas to a separation device (B1) to separate a liquid aqueous phase from (I); (b) contacting (I) with a liquid (11) rich in H 2S to obtain a gas (6) that is free of water and an effluent liquid (4); (c) separating the gas, obtained in step (b), to obtain a permeate (8) rich in H 2S and a retentate (7) free of H 2S; and (d) partially condensing the permeate by cooling to obtain a liquid (10) rich in H 2S, and a gas (12) that is free of H 2S. Pretreating natural gas (I) having hydrocarbon, hydrogen sulfide (H 2S) and water, comprises (a) cooling (I) and introducing the cooled natural gas to a separation device (B1) to separate a liquid aqueous phase from (I); (b) contacting (I) with a liquid (11) rich in H 2S, obtained in step (d), to obtain a gas (6) that is free of water and an effluent liquid (4) rich in water and H 2S; (c) separating the gas, obtained in step (b), through a membrane (M) to obtain a permeate (8) rich in H 2S and a retentate (7) free of H 2S; and (d) partially condensing the permeate by cooling to obtain a liquid (10) rich in H 2S, which is recycled to step (b), and a gas (12) that is free of H 2S.

Description

La présente invention concerne le domaine de la désacidification de gazThe present invention relates to the field of gas deacidification

naturel. Le document FR 2 814 378 décrit un procédé de prétraitement d'un gaz naturel, saturé en eau, contenant une quantité substantielle d'hydrogène sulfuré (H2S) et, éventuellement du dioxyde de carbone (CO2) et d'autres composés soufrés. Le procédé de prétraitement permet d'obtenir, à moindre coût, un gaz riche en méthane, appauvri en H2S et en eau. Parallèlement, on obtient un liquide aqueux appauvri en hydrocarbures, contenant une grande partie de l'H2S qui est généralement injectée dans un réservoir souterrain, par 1 o exemple un puits de production pétrolier. La présente invention propose un perfectionnement du procédé décrit par le document FR 2 814 378 en utilisant une séparation par membrane afin d'améliorer les performances de séparation de l'H2S.  natural. Document FR 2 814 378 describes a pretreatment process for a natural gas, saturated with water, containing a substantial amount of hydrogen sulphide (H2S) and, optionally, carbon dioxide (CO2) and other sulfur compounds. The pretreatment process makes it possible to obtain, at lower cost, a gas rich in methane, depleted of H2S and water. At the same time, an aqueous hydrocarbon-depleted liquid is obtained, containing a large part of the H 2 S which is generally injected into an underground reservoir, for example a petroleum production well. The present invention provides an improvement of the process described in FR 2,814,378 by using membrane separation to improve the separation performance of H 2 S.

15 La présente invention décrit un procédé de prétraitement d'un gaz naturel comportant des hydrocarbures, de l'hydrogène sulfuré (H2S) et de l'eau, dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on refroidit le gaz naturel, puis on introduit le gaz naturel refroidi dans un dispositif de séparation de manière à séparer une phase aqueuse 20 liquide du gaz naturel, puis b) on met en contact dans une colonne de distillation le gaz naturel avec un liquide riche en H2S obtenu à l'étape d) de manière à obtenir un gaz appauvri en eau et un effluent liquide riche en eau et en H2S, c) on sépare le gaz obtenu à l'étape b) à travers une membrane de manière 25 à obtenir un perméat enrichi en H2S et un rétentat appauvri en H2S, d) on condense partiellement ledit perméat par refroidissement de manière à obtenir ledit liquide riche en H2S mis en oeuvre lors de l'étape b) et un gaz appauvri en hydrogène sulfuré.  The present invention describes a process for pretreating a natural gas comprising hydrocarbons, hydrogen sulfide (H2S) and water, wherein the following steps are performed: a) the natural gas is cooled, then introducing the cooled natural gas into a separation device so as to separate a liquid aqueous phase from the natural gas, then b) contacting a natural gas in a distillation column with a liquid rich in H2S obtained in step d ) so as to obtain a water-depleted gas and a liquid effluent rich in water and H 2 S, c) the gas obtained in step b) is separated through a membrane so as to obtain a permeate enriched in H 2 S and a retentate depleted in H2S, d) partially condensing said permeate by cooling so as to obtain said H2S-rich liquid used in step b) and a gas depleted of hydrogen sulfide.

Selon l'invention, la membrane peut être choisie de manière à être plus perméable à l'H2S qu'au méthane. La membrane peut présenter un rapport de perméabilité de l'H2S par rapport au méthane supérieur à 15. La membrane peut présenter une perméabilité par rapport à l'H2S comprise entre 10 Barrer et 105 Barrer. La membrane peut comporter un matériau polymère choisi parmi le groupe constitué par les polyéther-bloc-amides, les silicones imprégnés avec des solvants polaires, les silicones non imprégnés, les polymères vitreux. On peut imposer une différence de pression entre le rétentat situé en 1 o amont de la membrane et le perméat situé en aval de la membrane, la différence de pression étant supérieure à 5 bars. Le liquide obtenu à l'étape d) peut être comprimé avant d'être mis en oeuvre à l'étape b). Le gaz naturel peut comporter au moins 10% molaire d'hydrogène 15 sulfuré.  According to the invention, the membrane may be chosen so as to be more permeable to H2S than to methane. The membrane may have a permeability ratio of the H2S with respect to the methane greater than 15. The membrane may have a permeability relative to the H2S between 10 and 10 Barrer Barrer. The membrane may comprise a polymeric material selected from the group consisting of polyether-block-amides, silicones impregnated with polar solvents, non-impregnated silicones, vitreous polymers. It is possible to impose a pressure difference between the retentate located upstream of the membrane and the permeate situated downstream of the membrane, the pressure difference being greater than 5 bars. The liquid obtained in step d) can be compressed before being used in step b). The natural gas may comprise at least 10 mol% of hydrogen sulfide.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant à la figure 1 qui représente schématiquement le procédé selon 20 l'invention.  Other features and advantages of the invention will be better understood and will become clear from reading the description given below with reference to FIG. 1 which schematically represents the method according to the invention.

Sur la figure 1, le gaz naturel à traiter provenant d'un puits de production arrive par le conduit 1. En sortie de puits, le gaz naturel est principalement composé de 25 méthane, d'éthane, de propane, et de butane, et contient également des quantités plus faibles d'hydrocarbures plus lourds. Le gaz naturel contient par ailleurs différents composés acides, généralement du dioxyde de carbone (CO2), de l'hydrogène sulfuré (H2S), mais aussi de l'oxysulfure de carbone (COS) et des mercaptans (RSH). Les mercaptans consistent essentiellement en du méthylmercaptan (CH3SH) et de l'éthylmercaptan (C2H5SH), et éventuellement des mercaptans présentant des chaînes hydrocarbonées plus longues, pouvant atteindre six atomes de carbone. Le gaz naturel en sortie de puits est, de plus, saturé en eau.  In FIG. 1, the natural gas to be treated from a production well arrives via line 1. At the outlet of the well, the natural gas is mainly composed of methane, ethane, propane, and butane, and also contains lower amounts of heavier hydrocarbons. Natural gas also contains various acidic compounds, typically carbon dioxide (CO2), hydrogen sulphide (H2S), but also carbon oxysulphide (COS) and mercaptans (RSH). Mercaptans consist essentially of methyl mercaptan (CH3SH) and ethyl mercaptan (C2H5SH), and possibly mercaptans having longer hydrocarbon chains, up to six carbon atoms. The natural gas leaving the well is, moreover, saturated with water.

De préférence, on applique le procédé selon l'invention à des gaz fortement acides, c'est-à-dire comportant plus de 10% molaire d'H2S, et pouvant comporter du CO2, par exemple entre 0 et 10% molaire de CO2. La pression du gaz naturel brut peut être adaptée, par compression ou par détente dans l'organe P, pour atteindre une valeur comprise entre 40 bars et 100 bars, de préférence entre 60 et 80 bars. Ensuite le gaz naturel est refroidi par l'échangeur de chaleur El à une température comprise entre 15 C et 40 C. La température de refroidissement est choisie notamment de manière à éviter les problèmes liés à la formation d'hydrates de gaz dans la zone B1 et Cl. Le refroidissement permet de condenser une fraction de l'eau contenue dans le gaz naturel. Puis le gaz naturel est introduit dans le dispositif de séparation gaz/liquide B1, par exemple un ballon séparateur, dans lequel l'eau condensée est séparée du gaz. L'eau condensée est évacuée en fond du ballon B1 par le conduit 3. Le gaz naturel saturé en eau est évacué en tête du ballon B1 par le conduit 2.  Preferably, the process according to the invention is applied to strongly acidic gases, that is to say with more than 10 mol% of H 2 S, and which may comprise CO 2, for example between 0 and 10 mol% of CO 2. . The pressure of the raw natural gas may be adapted, by compression or expansion in the member P, to reach a value between 40 bar and 100 bar, preferably between 60 and 80 bar. Then the natural gas is cooled by the heat exchanger E1 at a temperature of between 15 ° C. and 40 ° C. The cooling temperature is chosen in particular so as to avoid the problems related to the formation of gas hydrates in the zone B1. and Cl. Cooling makes it possible to condense a fraction of the water contained in the natural gas. Then the natural gas is introduced into the gas / liquid separation device B1, for example a separator flask, in which the condensed water is separated from the gas. The condensed water is discharged at the bottom of the flask B1 via the duct 3. The natural gas saturated with water is discharged at the top of the flask B1 via the duct 2.

Le gaz circulant par le conduit 2 est introduit dans la zone de mise en contact Cl pour être mis en contact avec le liquide riche en H2S arrivant par le conduit 11. Le gaz circulant dans le conduit 2 peut être chauffé par l'échangeur El' afin d'éviter ou de limiter la formation d'hydrates dans la zone Cl. Dans la zone de mise en contact Cl, le liquide riche en H2S arrivant par le conduit 11 permet, par absorption, de capter et d'entraîner l'eau résiduelle contenue dans le gaz naturel arrivant par le conduit 11. Ainsi, on évacue en tête de la zone Cl un gaz appauvri en eau et en H2S et on soutire en fond de la zone Cl un liquide aqueux riche en H2S.  The gas flowing through the duct 2 is introduced into the contacting zone C1 so as to be brought into contact with the liquid rich in H2S arriving via the duct 11. The gas flowing in the duct 2 can be heated by the exchanger El '. in order to avoid or limit the formation of hydrates in the zone C1. In the contacting zone C1, the liquid rich in H2S arriving via the conduit 11 allows, by absorption, to capture and entrain the water residual water contained in the natural gas arriving via the conduit 11. Thus, a gas depleted of water and H2S is removed at the head of the zone C1 and a H2S-rich aqueous liquid is withdrawn at the bottom of the zone C1.

La zone de mise en contact Cl peut fonctionner à une pression comprise entre 45 bars et 75 bars, de préférence entre 60 bars et 75 bars. Les niveaux de pression de la zone de contact Cl et la température du liquide circulant dans le conduit 11 sont choisis de manière à déshydrater et désacidifier le gaz naturel en dehors de la plage thermodynamique de formation d'hydrates. La fraction liquide riche en eau et en H2S obtenue en fond de Cl est évacuée par l'intermédiaire du conduit 4, de la pompe P1 et du conduit 5. La zone Cl peut être un simple ballon de mise en contact sans système de contrôle de la température. De préférence, la zone Cl peut également être une colonne de distillation munie d'internes, par exemple de plateaux, de garnissages vracs ou structurés, et équipée en fond d'un rebouilleur R, telle que schématisée par la figure 1. Le rebouilleur permet de maintenir la température en fond de la colonne Cl à un niveau suffisant de manière à limiter les pertes d'hydrocarbures dans la fraction liquide évacuée par le conduit 4. Selon l'invention, le gaz déshydraté obtenu en tête de la zone Cl est introduit par le conduit 6 dans le dispositif S de séparation par membrane pour séparer le méthane de l'H2S. Le dispositif S consiste en une enceinte fermée dont l'espace intérieur est séparé en deux compartiments par la membrane M. Selon l'invention, on choisit une membrane qui est plus perméable à l'H2S qu'au méthane, c'est-à-dire que la capacité de la membrane à laisser passer l'H2S est supérieure à sa capacité à laisser passer le méthane. En général, la perméabilité d'une membrane correspond au débit de matière traversant une membrane de section et d'épaisseur données, la membrane étant soumise à une différence de pression donnée. Par exemple, on choisit une membrane dont le rapport de perméabilité de l'H2S par rapport au méthane est supérieur à 15. Une excellente valeur de ce rapport de perméabilité de l'H2S par rapport au méthane, de la membrane, est supérieure à 30 ou 40. De plus, on peut choisir une membrane dont la perméabilité par rapport à l'HZS est comprise entre 10 et 105 Barrer (1 Barrer = 10-10Ncm3.cm/cm2.s.cmHg). La différence de pression entre les deux compartiments tend à faire migrer à travers la membrane l'HZS contenu dans le gaz arrivant par le conduit 6. Le méthane est retenu en amont de la membrane. Ainsi, on évacue du dispositif S, d'une part un rétentat gazeux appauvri en H2S par le conduit 7 et, d'autre part, un perméat gaz riche en H2S par le conduit 8. On choisit la surface de la membrane notamment en fonction du débit de gaz naturel à traiter. La différence de pression entre les deux compartiments peut être supérieure à 5 bars, une excellente valeur de différence de pression étant comprise entre 30 et 150 bars. La membrane M peut être réalisée en matériaux polymères offrant une sélectivité de l'HZS par rapport au méthane. On peut utiliser des élastomères, des polymères dit "block", ou des polymères vitreux.  The contacting zone C1 can operate at a pressure of between 45 bars and 75 bars, preferably between 60 bars and 75 bars. The pressure levels of the contact zone C1 and the temperature of the liquid flowing in the conduit 11 are chosen so as to dehydrate and deacidify the natural gas outside the thermodynamic range of hydrate formation. The liquid fraction rich in water and H2S obtained at the bottom of Cl is discharged via the conduit 4, the pump P1 and the conduit 5. The zone C1 can be a simple contacting flask without a control system. temperature. Preferably, the zone C1 may also be a distillation column provided with internals, for example trays, loose or structured packings, and equipped at the bottom of a reboiler R, as shown schematically in FIG. 1. The reboiler allows to maintain the temperature at the bottom of the column C1 at a sufficient level so as to limit the losses of hydrocarbons in the liquid fraction discharged through the conduit 4. According to the invention, the dehydrated gas obtained at the head of the zone C1 is introduced through line 6 in the membrane separation device S to separate the methane from the H2S. The device S consists of a closed chamber whose inner space is separated into two compartments by the membrane M. According to the invention, a membrane is chosen which is more permeable to H2S than to methane, that is to say that is, the ability of the membrane to pass H2S is greater than its ability to pass methane. In general, the permeability of a membrane corresponds to the flow of material passing through a membrane of given section and thickness, the membrane being subjected to a given pressure difference. For example, a membrane is chosen whose permeability ratio of H2S to methane is greater than 15. An excellent value of this ratio of permeability of H2S with respect to methane, of the membrane, is greater than 30. or 40. In addition, one can choose a membrane whose permeability with respect to HZS is between 10 and 105 Barrer (1 Barrer = 10-10Ncm3.cm/cm2.s.cmHg). The pressure difference between the two compartments tends to migrate through the membrane the HZS contained in the gas arriving via the conduit 6. The methane is retained upstream of the membrane. Thus, the device S is evacuated, on the one hand, a gaseous retentate depleted in H2S via line 7 and, on the other hand, a gas permeate rich in H2S via line 8. The surface of the membrane is chosen in particular according to the flow of natural gas to be treated. The pressure difference between the two compartments may be greater than 5 bar, an excellent pressure difference value being between 30 and 150 bar. The membrane M may be made of polymeric materials offering a selectivity of HZS with respect to methane. It is possible to use elastomers, "block" polymers, or vitreous polymers.

Les élastomères sont des matériaux possédant des chaînes polymères souples à température ambiante, c'est-à-dire que la température de transition vitreuse de ces matériaux est inférieure à la température ambiante, en général inférieure à 20 C. Par exemple, on peut utiliser des élastomères de type "hydrophobes" en silicone, tel que le PDMS (polydiméthylsiloxane) ou du PTMSP (polytriméthylsilylpropyne). On peut également utiliser des élastomères apolaires à base de silicone imprégnés de solvants polaires. La membrane peut ainsi être est réalisée, par exemple, à base de silicones imprégnés de polyéthylène glycol et éventuellement de glycérol. L'adjonction de ces solvants polaires, présentant une affinité forte pour l'hydrogène sulfuré, dans la matrice silicone contribue à la sélectivité élevée de ces membranes vis-à-vis de l'HZS. Par exemple, on utilise des élastomères de type polaire tels que le poly(étheruréthaneurée) ou polyphosphazènes.  Elastomers are materials having flexible polymer chains at room temperature, that is to say that the glass transition temperature of these materials is below room temperature, generally below 20 C. For example, it is possible to use silicone "hydrophobic" type elastomers, such as PDMS (polydimethylsiloxane) or PTMSP (polytrimethylsilylpropyne). It is also possible to use silicone-based apolar elastomers impregnated with polar solvents. The membrane can thus be made, for example, based on silicones impregnated with polyethylene glycol and optionally with glycerol. The addition of these polar solvents, which have a strong affinity for hydrogen sulfide, in the silicone matrix contributes to the high selectivity of these membranes with respect to HZS. For example, use is made of polar-type elastomers such as poly (ether-urethane) or polyphosphazenes.

Les polymères de type "bloc" développés notamment par la société MTR sont des polymères de type polyéther-bloc-amide (commercialisés sous la marque PEBAX par la société Arkema). Les chaînes de ces polymères sont constituées d'une succession de segments rigides comportant des fonctions amide, et de segments souples comportant des fonctions éther, qui présentent une affinité élevée pour l'H2S. Les polymères vitreux sont principalement des polymères rigides serrés caractérisés par une température de transition vitreuse supérieure à la température ambiante et plus particulièrement supérieure à 100 C. Lesdits polymères rigides, le plus souvent de nature polaire, présentent des propriétés de tamisage moléculaire, par exemple les polyimides, les polysulfones, et l'acétate de cellulose. On peut mettre en oeuvre diverses géométries de membranes. Par exemple, les membranes sont en forme de fibres creuses, le gaz issu de la colonne de distillation Cl circulant à l'intérieur des fibres. Le dispositif de séparation par membrane S peut également présenter une géométrie de type spirale : la membrane en forme de feuille mince est disposée entre deux compartiments minces dans lesquelles circulent le rétentat et le perméat, cet assemblage étant enroulé en spirale de manière à obtenir un dispositif plus compact et moins encombrant. Le perméat riche en H2S est envoyé par le conduit 8 dans l'échangeur de chaleur E2 pour être partiellement condensé par refroidissement. Le mélange gaz et liquide est envoyé par le conduit 9 dans le dispositif B2 de séparation gaz/liquide, par exemple un ballon. B2 permet de séparer le condensat riche en H2S du gaz riche en méthane. Le condensat est évacué en fond de B2 par le conduit 10, puis pressurisé par la pompe P2 et envoyé par l'intermédiaire du conduit 11 dans la colonne Cl. Le gaz obtenu en tête de B2 peut être comprimé dans l'organe K puis rassemblé avec le gaz riche en méthane circulant dans le conduit 7. Les fractions gazeuses riches en méthane circulant dans 7 et 13 peuvent être réunies pour circuler dans le conduit 14. Cet assemblage de gaz peut ensuite être désacidifié par un procédé mettant en oeuvre une solution absorbante, par exemple un des procédés décrits par les documents FR 2 605 241 et FR 2 636 857.  The polymers of "block" type developed in particular by MTR are polyether-block-amide type polymers (sold under the trade name PEBAX by Arkema). The chains of these polymers consist of a succession of rigid segments comprising amide functions, and of flexible segments comprising ether functions, which have a high affinity for H2S. The vitreous polymers are mainly tight rigid polymers characterized by a glass transition temperature greater than ambient temperature and more particularly greater than 100 ° C. These rigid polymers, most often of a polar nature, exhibit molecular sieving properties, for example the polyimides, polysulfones, and cellulose acetate. Various membrane geometries can be used. For example, the membranes are in the form of hollow fibers, the gas from the distillation column C1 flowing inside the fibers. The membrane separation device S may also have a spiral-type geometry: the thin-film membrane is disposed between two thin compartments in which the retentate and the permeate circulate, this assembly being wound in a spiral so as to obtain a device more compact and less bulky. The permeate rich in H2S is sent through line 8 into the heat exchanger E2 to be partially condensed by cooling. The gas and liquid mixture is sent through line 9 into the gas / liquid separation device B2, for example a balloon. B2 makes it possible to separate the condensate rich in H2S from the gas rich in methane. The condensate is discharged at the bottom of B2 via line 10, then pressurized by pump P2 and sent via line 11 into column Cl. The gas obtained at the top of B2 can be compressed in organ K and then collected. with the methane-rich gas circulating in the pipe 7. The methane rich gas fractions circulating in 7 and 13 can be combined to circulate in the conduit 14. This gas assembly can then be deacidified by a process using an absorbent solution. , for example one of the processes described by the documents FR 2 605 241 and FR 2 636 857.

Le fait de combiner la séparation par distillation et la séparation par membrane, tel que proposé par la présente invention, permet d'optimiser simultanément le fonctionnement de la membrane et le fonctionnement de la colonne de distillation. 1 o En effet, la colonne de distillation Cl permet notamment d'appauvrir le gaz naturel en eau et en hydrocarbures lourds. Or, la présence d'eau accélère significativement l'hydrolyse du matériau membranaire M et les hydrocarbures lourds, par exemple les C5+, peuvent conduire à un gonflement du matériau membranaire conduisant à une perte de sélectivité de la 15 membrane M. En conséquence, la membrane qui est mise en oeuvre pour traiter le flux issu en tête de la colonne de distillation Cl n'est pas ou peu affectée par ces inconvénients. Le fonctionnement et la durée de vie de la membrane M sont améliorés par l'opération de distillation effectuée dans Cl. L'étape de séparation par membrane permet de concentrer l'H2S dans 20 le reflux qui est introduit en tête de la colonne de distillation Cl. Or, dans Cl, c'est la nature hygroscopique de l'H2S contenu dans le reflux qui conditionne l'épuisement progressif en eau contenu dans le gaz naturel : plus le reflux est riche en H2S, plus la teneur en eau du gaz issu en tête de Cl est faible, et par conséquent, l'hydrolyse de la membrane en est limitée. 25 Par conséquent, le dispositif de séparation par membrane S est intimement lié à la colonne de distillation Cl et ils fonctionnent en synergie.  The combination of the separation by distillation and the membrane separation, as proposed by the present invention, makes it possible simultaneously to optimize the operation of the membrane and the operation of the distillation column. 1 o Indeed, the distillation column Cl allows in particular to deplete the natural gas in water and heavy hydrocarbons. However, the presence of water significantly accelerates the hydrolysis of the membrane material M and heavy hydrocarbons, for example C5 +, can lead to swelling of the membrane material leading to a loss of selectivity of the membrane M. As a result, the membrane that is implemented to treat the flow from the top of the distillation column Cl is not or not affected by these disadvantages. The operation and the lifetime of the membrane M are improved by the distillation operation carried out in Cl. The membrane separation step makes it possible to concentrate the H 2 S in the reflux which is introduced at the top of the distillation column. Cl. In Cl, it is the hygroscopic nature of the H2S contained in the reflux which conditions the progressive exhaustion in water contained in the natural gas: the more the reflux is rich in H2S, the more the water content of the gas at the top of Cl is weak, and therefore the hydrolysis of the membrane is limited. Therefore, the membrane separation device S is closely related to the distillation column C1 and they work synergistically.

L'exemple numérique présenté dans le tableau 1 ci-après permet d'illustrer le fonctionnement du procédé selon l'invention. On met en oeuvre une membrane à base de PEBA 4011, commercialisée par la société Arkema, offrant un rapport de perméabilité de l'H2S par rapport au CH4 de 30 et une perméabilité au méthane de 5.10-6Ncm3/cm2.s.cmHg La membrane présente une surface d'échange de 200 m2 et fonctionne avec une différence de pression entre les deux faces de la membrane de 70 bars. Charge Gaz sortie Fond Liquide _ 1 14 5 N de conduit P (bar) 80 80 80 T ( C) 30 17 72 _ Composition 64 88.6 9.1 (%mol.) Méthane H2S 30 8.6 78.0 CO2 - - - Ethane 2 2.1 1.8 Butane 2 0.9 4.4 Propane 2 0.03. 6.4 H70 1000 ppm mol < 1 ppm mol 0.3 Débit (kmol/h) 100 69.4 30.6 Tableau 1  The numerical example presented in Table 1 below illustrates the operation of the method according to the invention. A membrane based on PEBA 4011, sold by the company Arkema, offering a permeability ratio of H2S with respect to the CH4 of 30 and a methane permeability of 5 × 10 -6 Ncm 3 / cm 2 .s.cmHg is used. has an exchange surface of 200 m2 and operates with a pressure difference between the two sides of the membrane of 70 bar. Load Gas outlet Bottom Liquid _ 1 14 5 N of duct P (bar) 80 80 80 T (C) 30 17 72 _ Composition 64 88.6 9.1 (% mol.) Methane H2S 30 8.6 78.0 CO2 - - - Ethane 2 2.1 1.8 Butane 2 0.9 4.4 Propane 2 0.03. 6.4 H70 1000 ppm mol <1 ppm mol 0.3 Flow rate (kmol / h) 100 69.4 30.6 Table 1

Dans les conditions de fonctionnement identiques à celles présentées en relation avec le tableau 1, le tableau 2 permet de comparer le procédé selon l'invention par rapport au procédé selon l'art antérieur (voir document FR 2 814 378) fonctionnant sans séparateur à membrane.  Under the operating conditions identical to those presented in relation with Table 1, Table 2 compares the process according to the invention with the method according to the prior art (see document FR 2 814 378) operating without membrane separator .

Procédé selon Procédé selon l'invention l'art antérieur Elimination H9S (%) 80.0 64.0 Pertes méthane (%) 3.9 3.9 Tplateau ( C) 20.0 20.1 Q condenseur (kW) 144 152 Q pompe (kW) 1.8 - Q compression (kW) 15 - Gaz acides contenus 6.0 10.6 dans le gaz prétraité (kmollh) Tableau 2  Process according to the process according to the invention prior art Elimination H9S (%) 80.0 64.0 Methane losses (%) 3.9 3.9 Tplateau (C) 20.0 20.1 Q condenser (kW) 144 152 Q pump (kW) 1.8 - Q compression (kW) 15 - Acidic gases contained 6.0 10.6 in the pretreated gas (kmollh) Table 2

Le dispositif de séparation par membrane S selon l'invention permet d'augmenter la quantité d'H2S éliminé en fond de la zone Cl et donc de minimiser la quantité d'H2S contenue dans le gaz traité 14. L'augmentation de performance du procédé selon l'invention est obtenue moyennant un faible apport énergétique supplémentaire et sans préjudice d'éventuelles pertes supplémentaires de méthane.  The membrane separation device S according to the invention makes it possible to increase the amount of H2S eliminated at the bottom of the zone C1 and thus to minimize the amount of H2S contained in the treated gas. The increase in process performance according to the invention is obtained with a low additional energy intake and without prejudice to possible additional loss of methane.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1) Procédé de prétraitement d'un gaz naturel comportant des hydrocarbures, de l'hydrogène sulfuré (H2S) et de l'eau, dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on refroidit le gaz naturel puis on introduit le gaz naturel refroidi dans un dispositif de séparation (B1) de manière à séparer une phase aqueuse liquide du gaz naturel, puis b) on met en contact le gaz naturel avec un liquide riche en H2S (11) obtenu à l'étape d) de manière à obtenir un gaz appauvri en eau (6) et un effluent liquide riche en eau et en H2S (4), c) on sépare le gaz obtenu à l'étape b) à travers une membrane (M) de manière à obtenir un perméat enrichi en H2S (8) et un rétentat appauvri en H2S (7), d) on condense partiellement ledit perméat (8) par refroidissement de manière à obtenir ledit liquide riche en H2S (10) mis en oeuvre lors de l'étape b) et un gaz appauvri en hydrogène sulfuré (12).  1) Process for the pretreatment of a natural gas comprising hydrocarbons, hydrogen sulphide (H2S) and water, in which the following steps are carried out: a) the natural gas is cooled and then the cooled natural gas is introduced; in a separation device (B1) so as to separate a liquid aqueous phase from the natural gas, then b) the natural gas is contacted with a liquid rich in H2S (11) obtained in step d) so as to obtain a gas depleted in water (6) and a liquid effluent rich in water and H2S (4), c) the gas obtained in step b) is separated through a membrane (M) so as to obtain a permeate enriched with H2S (8) and an H2S-depleted retentate (7), d) partially condensing said permeate (8) by cooling to obtain said H2S-rich liquid (10) implemented in step b) and a hydrogen sulphide depleted gas (12). 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel la membrane est choisie de manière à être plus perméable à l'H2S qu'au méthane.  2) The method of claim 1, wherein the membrane is selected to be more permeable to H2S than methane. 3) Procédé selon la revendication 2, dans lequel la membrane présente un 25 rapport de perméabilité de l'H2S par rapport au méthane supérieur à 15.  3. The process according to claim 2, wherein the membrane has a permeability ratio of H2S to methane greater than 15. 4) Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel la membrane présente une perméabilité par rapport à l'H2S comprise entre 10 Barrer et 105 Barrer.  4) Method according to one of claims 2 and 3, wherein the membrane has a permeability relative to the H2S between 10 Barrer and 105 Barrer. 5) Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la membrane comporte un matériau polymère choisi parmi le groupe constitué par les polyéther-bloc-amides, les silicones imprégnés avec des solvant polaires, les silicones non imprégnés, les polymères vitreux.  5) Method according to one of claims 2 to 4, wherein the membrane comprises a polymeric material selected from the group consisting of polyether-block-amides, silicones impregnated with polar solvents, non-impregnated silicones, glassy polymers . 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on impose une différence de pression entre le rétentat situé en amont de la membrane et le perméat situé en aval de la membrane, la différence de pression étant supérieure à 5 bars.  6) Method according to one of the preceding claims, wherein imposes a pressure difference between the retentate located upstream of the membrane and the permeate downstream of the membrane, the pressure difference being greater than 5 bar. 7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape a), on utilise un ballon ou une colonne de distillation pour mettre en contact le gaz naturel avec le liquide riche en H2S.  7) Method according to one of the preceding claims, wherein in step a), a flask or a distillation column is used to contact the natural gas with the H 2 S rich liquid. 8) Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le liquide obtenu à l'étape d) est comprimé avant d'être mis en oeuvre à l'étape b).  8) Method according to the preceding claim, wherein the liquid obtained in step d) is compressed before being implemented in step b). 9) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le gaz 20 naturel comporte au moins 10% molaire d'hydrogène sulfuré.15  9) Method according to one of the preceding claims, wherein the natural gas comprises at least 10 mol% of hydrogen sulfide.
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