FR2928563A1 - Procede de sechage et de demercaptanisation de melanges gazeux. - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de traitement d'un mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans, comprenant une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec une composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)n-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4.L'invention concerne également une composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)n-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4, utile pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Description
PROCEDE DE SECHAGE ET DE DEMERCAPTANISATION DE MELANGES GAZEUX DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de séchage et de démercaptanisation de mélanges gazeux, en particulier de mélanges gazeux à base d'hydrocarbures.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE Dans le cadre de la production de gaz naturel (contenant principalement du méthane) ou de gaz naturel liquéfié, il est nécessaire de purifier ledit gaz naturel issu d'un gisement d'un certain nombre de contaminants.
Ces contaminants sont notamment les gaz acides, les mercaptans et l'eau. Les gaz dits gaz acides sont le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d'hydrogène (H2S), le sulfure de carbonyle (COS) et le disulfure de carbone (CS2). On compte également parfois parmi eux les mercaptans. Les mercaptans sont les molécules de formule R-SH où R est un groupe alkyle. La quantité totale de mercaptans dans un mélange gaz naturel peut volume. Les deux méthylmercaptan gazeux issu d'un site de production représenter quelques centaines de ppm principaux mercaptans concernés sont et l'éthylmercaptan, mais d'autres de en le mercaptans (notamment les molécules de type C3SH à C6SH) peuvent également être présents, généralement à plus faible concentration.
De nombreuses méthodes existent actuellement pour désacidifier et démercaptaniser (simultanément ou séquentiellement) le gaz naturel, en utilisant des solvants susceptibles d'absorber chimiquement et / ou
R Brevets a(1Q ?749'-(I84, 11-texte dcpot der - Il mar, 2008 2 physiquement (par dissolution) les mercaptans et / ou les autres gaz acides. Parmi les procédés actuellement en vigueur à l'échelle industrielle, le procédé dit Sulfinol consiste à éliminer les gaz H2S, CO2, COS, CS2 et les mercaptans du gaz naturel en utilisant un solvant constitué d'un mélange de sulfolane, d'eau et d'une amine (telle que la diisopropanolamine ou la méthyldiéthanolamine).
Un autre exemple est le procédé dit Selexol , qui utilise un solvant à base de diméthyléther de polyéthylèneglycol. De nombreuses autres variantes ont été proposées, utilisant des solvants alternatifs. A titre d'exemple on peut citer les solvants à base d'alcanolpyridine (brevet US 4360363). Par ailleurs, la demande WO 2007/083012 décrit un mélange d'alcanolamine, de thioalcanol (notamment thiodiéthylène glycol) et d'eau adapté au traitement de mélanges gazeux contenant des gaz acides et des mercaptans. En ce qui concerne l'élimination de la majeure partie de l'eau contenue dans le mélange gazeux, principalement sous forme de vapeur d'eau (étape dite de séchage ou de déshydratation), celle-ci est requise afin d'éviter notamment les problèmes de formation d'hydrates, de corrosion, de gel (notamment dans les installations de réfrigération / liquéfaction), de perte de pouvoir calorifique...
Deux méthodes principales sont conventionnellement utilisées pour effectuer le séchage : d'une part l'utilisation de solvants à base d'un polymère d'éthylène glycol (par exemple diéthylène glycol et surtout triéthylène glycol), qui présentent une affinité pour l'eau ; et d'autre part l'utilisation de systèmes de dessiccation solides, au premier rang desquels les tamis moléculaires.
R Urevms .Iil1t .PP_-ü8(i31 I-tete depet duc- II mars 2008 Un problème posé par l'ensemble des techniques décrites ci-dessus est qu'une multiplicité d'étapes est souvent nécessaire afin de parvenir à abaisser à un niveau acceptable la teneur des divers contaminants.
Ainsi, une unique étape de désacidification par lavage au moyen d'un solvant approprié (notamment solution à base d'amine) permet rarement d'abaisser de façon économique la teneur en mercaptans aux spécifications requises par les réglementations en vigueur. Par conséquent, à moins d'augmenter le débit de solvant ou le nombre d'étages des contacteurs de manière importante, une étape supplémentaire de finition doit être prévue pour achever la démercaptanisation. Ainsi, on effectue habituellement cette démercaptanisation supplémentaire de finition avec des tamis moléculaires, lesquels assèchent également le gaz. En effet, si l'on utilise un tamis moléculaire pour la déshydratation, les mercaptans sont retenus sur le tamis fonctionnant en absorption. Lors de la phase de régénération du tamis, le gaz de régénération produit en sortie contient donc des mercaptans et il faut alors purifier ce gaz jusqu'aux spécifications environnementales, par exemple au moyen d'un procédé Selexol ou Sulfinol. Ce traitement constitue une étape supplémentaire de démercaptanisation. Alternativement, dans le cadre des applications cryogéniques s'appliquant à un gaz préalablement déshydraté, le fractionnement concentre les mercaptans résiduels dans les coupes les plus lourdes. On procède alors à une démercaptanisation complémentaire de ces coupes, par exemple par lavage à la soude ou sur tamis moléculaires. Il existe donc un besoin de mettre au point un autre procédé de traitement de gaz naturel, ou plus généralement de mélanges gazeux contenant des mercaptans et de l'eau en tant que contaminants, permettant à la fois de démercaptaniser et de sécher lesdits mélanges
R Brevets 2,400 2%492--080;11-texte depot doc- Il mars 2008 4 gazeux de manière plus simple, plus efficace et plus économe, notamment avec un nombre réduit d'étapes.
RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne en premier lieu un procédé de traitement d'un mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans, comprenant une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec une composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CHZ-CHZ) n-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4. Selon un mode de réalisation, le thioalcanol en C2-C4 est le thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le composé diol est le triéthylène glycol.
Selon un mode de réalisation, la composition absorbante comprend : - de 60% à 90%, de préférence de 70% à 85%, en masse, du composé diol ; - de 10% à 40%, de préférence de 15% à 30%, en masse, du thioalcanol en C2-C4. Selon un mode de réalisation, le mélange gazeux est du gaz naturel. Selon un mode de réalisation, l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante est précédée d'une étape de mise en contact du mélange gazeux avec une solution de lavage susceptible d'abaisser la teneur en gaz acides et / ou en mercaptans du mélange gazeux. Selon un mode de réalisation, la solution de lavage comprend une alcanolamine, de préférence un mélange d'alcanolamine, d'eau et de thioalcanol en C2-C4, et de manière particulièrement préférée un mélange de diéthanolamine, d'eau, et de thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante, une étape de régénération de la composition absorbante par chauffage, permettant de recycler la composition absorbante.
R Brevets 274OO 2 7 192--0803 1 1-teste deput duc- I 1 mars 2008 Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante, une étape de séchage sur tamis moléculaire et une étape de refroidissement et de 5 liquéfaction du mélange gazeux. L'invention concerne d'autre part une composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(OCH2-CH2) n-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4.
Selon un mode de réalisation, le thioalcanol en C2- C4 est le thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le composé diol est le triéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, la composition absorbante comprend : de 60% à 90%, de préférence de 70% à 85%, en masse, du composé diol ; de 10% à 40%, de préférence de 15% à 30%, en masse, du thioalcanol en C2-C4.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de traitement de gaz naturel, ou plus généralement de mélanges gazeux contenant des mercaptans et de l'eau en tant que contaminants, permettant de démercaptaniser et de sécher lesdits mélanges gazeux de manière simple et efficace, notamment en un nombre réduit d'étapes. En l'occurrence, le séchage et la finition de la démercaptanisation sont effectués en une seule étape.
Ceci est accompli grâce à la mise au point d'une nouvelle composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2),-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4. Par rapport à un procédé dans lequel la déshydratation est effectuée par contact avec un solvant constitué du composé diol seul (par exemple triéthylène glycol), l'invention présente également l'avantage supplémentaire que la capacité calorifique de la
R'.Brevets`2002'492-_080211-tevr depotdoc-1I mars 2008 6 composition absorbante selon l'invention est inférieure à celle du composé diol seul. Ainsi, pour un même débit de solvant, on réalise un gain énergétique lors de la régénération.
Par rapport à un procédé dans lequel la démercaptanisation (et une partie de la déshydratation) est effectuée au moyen du solvant Selexol, le procédé selon l'invention permet d'éliminer une plus grande proportion d'eau et de mercaptans de sorte que l'on atteint des spécifications plus basses, qui peuvent par exemple rendre inutile une déshydratation supplémentaire en aval. La co-absorption des hydrocarbures est également mieux maîtrisée. Par rapport à un procédé dans lequel on utilise un tamis moléculaire pour effectuer simultanément le séchage et la démercaptanisation de finition du gaz, l'invention permet d'éviter d'avoir a prevoir un traitement supplémentaire (nécessaire pour l'effluent du tamis fonctionnant en régénération), tout en gardant des performances satisfaisantes en termes de purification.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 représente de façon schématique un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
La figure 2 représente de façon schématique un exemple d'unité destinée à mettre en oeuvre l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante de l'invention. Les figures 3 à 5 représentent de façon schématique 30 des modes de réalisation alternatifs de l'invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Composition absorbante R Brevet 27100 27402--080311-teste depot doc- I I nar,'ttoS 35 7 L'invention fait emploi d'une nouvelle composition d'absorption, dans un procédé classique d'absorption / régénération. La composition absorbante selon l'invention comporte 5 de façon générale : - de 60% à 90% (avantageusement de 70% à 85%) en masse d'un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)n- OH, où n est un entier compris entre 1 et 4 ; et - de 10% à 40% (avantageusement de 15% à 30%) en 10 masse d'un thioalcanol en C2-C4. Le composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)ä-OH est un polymère d'éthylène glycol. Cette formule générale recouvre l'éthylène glycol (n=l), le diéthylène glycol (n=2), le triéthylène glycol (n=3) et le tétraéthylène 15 glycol (n=4). Le triéthylène glycol (ou TEG) est le composé préféré. De manière générale, le thioalcanol en C2-C4 a pour formule R-S-CL_4-OH, où R est un groupement quelconque, 20 par exemple un groupement alkyle ou un groupement alcool ou un groupement thiol ou un groupement alkylthioalcanol, le groupement contenant notamment jusqu'à 6 atomes de carbone. Selon un mode de réalisation particulier, le 25 thioalcanol en C2-C4 est une molécule dimère. Un exemple de thioalcanol en C2-C4 pouvant être utilisé selon l'invention est l'éthylène-dithioéthanol, de formule (HO-CH2-CH2) -S-(CH2-CH2) -S- (CH2-CH2-OH) . Le thiodiéthylène glycol ou thiodiglycol (TDG) est 30 le composé de formule S (CH2-CH2-OH) 2, qui est le thioalcanol préféré. Outre le TDG, d'autres thioalcanols en C2-C4 peuvent encore être utilisés selon l'invention, notamment le méthylthioéthanol. On peut également utiliser un mélange des composés ci-dessus. 35 La combinaison du diéthylène glycol (DEG) et du TDG est préférée. La combinaison du triéthylène glycol (TEG) et du TDG est encore davantage préférée.
R Brevets 27400 27-192--080:1 1-teste depot dot:- Il nims 2008 8 La composition absorbante selon l'invention présente l'avantage d'être moins visqueuse que le composé diol (notamment TEG seul) à haute température. Par ailleurs, la température de dégradation du thioalcanol, en particulier la température de dégradation du TDG, est compatible avec les paramètres de fonctionnement du procédé selon l'invention.
Procédé de traitement L'invention permet le traitement de mélange gazeux, et notamment selon un mode de réalisation préféré, du gaz naturel. Celui-ci contient des mercaptans, notamment le méthylmercaptan et / ou l'éthylmercaptan, en des quantités volumiques variant de 0 à 400 ppm.
L'invention utilise un procédé comprenant une étape classique de traitement / régénération analogue à la déshydratation au TEG telle que pratiquée dans l'art antérieur, mais au moyen de la nouvelle composition d'absorption décrite ci-dessus.
En faisant référence à la Figure 1, le gaz naturel 1 en provenance des unités de production subit un premier traitement au moyen d'une étape de désacidification 2, au cours de laquelle le gaz naturel est purifié de la majeure partie des gaz acides (et éventuellement d'une partie des mercaptans). L'étape de désacidification 2 peut être par exemple une étape conventionnelle de lavage au moyen d'un solvant approprié, par exemple solvant Selexol, solvant à base de dimethylether de polyethyleneglycol ou de préférence un solvant à base d'amine. Ainsi, on peut utiliser le solvant Sulfinol, mais également tout autre solvant approprié contenant une alcanolamine, par exemple la diéthanolamine (DEA), la monoéthanolamine (MEA), la triéthanolamine (TEA), la diisopropanolamine (DIPA) ou la méthyldiéthanolamine (MDEA), voire une méthyldiéthanolamine activée (par exemple méthyldiéthanolamine enrichie d'hydroxyéthylpipérazine ou
R 13rc'cis 27100 :7-192--08031 I-tevic depul duc- 11 finals 2008 9 de pipérazine), ou encore une amine stériquement encombrée. Avantageusement, on utilise en tant que solution de lavage la solution décrite dans la demande WO 2007/083012, qui comprend : environ 20 à environ 60% (avantageusement environ 30 à environ 45%) en masse d'une alcanolamine; environ 20 à environ 60% (avantageusement environ 30 à environ 50%) en masse d'eau ; et environ 10 à environ 40% (avantageusement environ 15 à environ 30%) en masse d'un thioalcanol en C2ùC4. La diéthanolamine (DEA) est le composé de formule HN (CH2-CH2OH) 2, qui est l' alcanolamine préférée ; et le TDG est le thioalcanol en C2ùC4 préféré. A l'issue de l'étape de désacidification 2, les gaz acides 3 sont orientés vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection, tandis que le gaz naturel prétraité 4 subit l'étape de déshydratation et démercaptanisation de finition 5 qui sera décrite plus en détail ci-dessous. A l'issue de l'étape de déshydratation et démercaptanisation 5, l'effluent contenant des mercaptans 6 est prélevé et orienté vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection tandis que le gaz naturel traité 7 peut être directement disponible en tant que gaz commercial. Il peut également subir des étapes ultérieures de traitement cryogénique en vue de produire du gaz naturel liquéfié (LNG), selon les procédés connus de l'homme du métier. Dans ce cas, un séchage supplémentaire au moyen d'un tamis moléculaire peut être souhaitable avant le refroidissement / la liquéfaction, compte tenu des spécifications très faibles en eau qui sont requises dans ce type d'application. L'étape de déshydratation et démercaptanisation de finition 5 décrite ci-dessus consiste principalement en
R Rre,ets 2 7 400 27492ù08031 I-teste depot doc- Il macs 2008 10 la mise en contact du gaz à traiter avec la composition absorbante selon l'invention, et de préférence, en la régénération de la composition absorbante à la suite de la mise en contact, afin d'opérer de manière continue.
L'étape de déshydratation et démercaptanisation de finition peut être mise en oeuvre au moyen d'une unité de déshydratation au glycol conventionnelle, en remplaçant le solvant conventionnel (DEG ou TEG) par la composition absorbante selon l'invention.
Plus précisément, en faisant référence à la Figure 2, le gaz naturel prétraité 11 est amené dans un séparateur gaz / liquide 12. La fraction liquide 13 est prélevée et traitée séparément, et la fraction gazeuse 14 alimente en pied une colonne d'absorption 15.
A titre de colonne, on peut utiliser tout type de colonne, notamment une colonne à garnissage, une colonne à plateaux perforés, une colonne à clapets ou une colonne à calottes. Au sein de cette colonne, la fraction gazeuse est mise en contact à contre-courant avec un flux de composition absorbante 16 selon l'invention entrant en tête de colonne. L'étape d'absorption est mise en oeuvre de préférence à une température comprise entre environ 25°C et environ 60°C. La pression dans la colonne est de préférence comprise entre 5 et 170 bar. Le gaz déshydraté et démercaptanisé 17 est récupéré en tête de la colonne. L'étape de régénération de la composition absorbante est mise en oeuvre classiquement par chauffage et séparation de l'eau, des mercaptans et autres composés co-absorbés (par exemple hydrocarbures) par rapport à la composition. A cette fin, la composition absorbante riche 18 (ayant absorbé l'eau, les mercaptans et éventuellement d'autres gaz) est prélevée en pied de la colonne d'absorption 15. Après passage dans un détendeur 19, cette composition passe par un ballon de détente flash
R i3re'ets27400:27492- 080.1 1 -terne depot do,.- 1 1 mat, 7003 11 20, qui permet de récupérer la majeure partie des hydrocarbures co-absorbés 21 pour être éventuellement utilisés comme fuel gas ou recyclés dans le procédé. En sortie du ballon 20, la composition riche 22 est réchauffée par un échangeur thermique 23, jusqu'à une température typique comprise entre 90 et 150°C, de préférence entre 130 et 150°C La composition réchauffée 24 alimente en tête un régénérateur 25, dont le fond est muni d'un rebouilleur 26. Le rebouilleur 26 génère de la vapeur qui remonte à contre-courant dans la colonne du régénérateur 25, entraînant les mercaptans et l'eau. Cette désorption est favorisée par la faible pression et la haute température régnant dans le régénérateur. Les conditions typiques de mise en oeuvre de la régénération sont une température comprise entre 180 et 220°C et une pression comprise entre 1 et 3 bara. Un système de reflux 27 conventionnel est prévu en tête du régénérateur 25. Les gaz de désorption 28 sont récupérés en tête du régénérateur 25 pour être par exemple recyclés avec les gaz acides issus de l'étape de désacidification. La composition absorbante régénérée 29 (appelée aussi composition pauvre) est ensuite recyclée pour fournir le flux de composition absorbante 16 alimentant la colonne d'absorption 15, après passage par l'échangeur thermique 23 (où la composition pauvre se refroidit en réchauffant la composition riche) puis par un refroidisseur supplémentaire 30.
Le procédé selon l'invention permet d'atteindre des performances de séparation appréciables, et en particulier d'abaisser la concentration en mercaptans dans le gaz naturel à une valeur inférieure à environ 30 ppm, de préférence à environ 10 ppm, et d'abaisser la concentration en eau dans le gaz naturel à une valeur inférieure à environ 100 ppm, de préférence à environ 60 ppm. De manière usuelle, le procédé selon l'invention permettra d'abaisser la concentration en eau dans le gaz
R 13revet. -NNi ' .19'-(~g(~?I I-iule Iepoi duc- 1 1 mari 2 H}S 12 naturel à une valeur inférieure à 20 kg H20/106 Sm3, de préférence inférieure à 5 kg H20/106 Sm3. Des configurations spécifiques permettront même de diminuer la teneur en eau jusqu'à des valeurs voisines de 1 kg H20/106 Sm3. Plus particulièrement, l'étape de déshydratation et de démercaptanisation de finition mise en ouvre selon l'invention permet d'opérer une réduction de 60%, de préférence de 90%, de la teneur volumique des mercaptans dans le gaz naturel.
Autres modes de réalisation Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de traitement d'un mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans, comprenant une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec un solvant constitué d'un thioalcanol en C2-C4. On entend par solvant constitué d'un thioalcanol en C2-C4 que le solvant comprend plus de 98% en masse, avantageusement plus de 99%, voire environ 100%, en masse, de thioalcanol en C2-C4. Selon un mode de réalisation, le thioalcanol en C2-C4 est le thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec le solvant, une étape de régénération du solvant par chauffage, permettant de recycler le solvant. Selon un mode de réalisation, le mélange gazeux est du gaz naturel.
Selon un mode de réalisation, l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec le solvant est précédée d'une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec une solution de lavage susceptible d'abaisser la teneur en gaz acides et / ou en mercaptans du mélange gazeux. Le mélange gazeux qui est mis en contact avec le solvant peut donc être qualifié de mélange gazeux lavé. Selon un mode de réalisation, la solution de lavage comprend une alcanolamine, de préférence un mélange
K Brevets "100 r19'--ORO?1I-tc te dcp,t I c- 1 I inu'OOR 13 d'alcanolamine, d'eau et de thioalcanol en C2-C4, et de manière particulièrement préférée un mélange de diéthanolamine, d'eau, et de thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la solution de lavage, une étape de régénération de la solution de lavage par chauffage, permettant de recycler la solution de lavage. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec le solvant, une étape de séchage sur tamis moléculaire et une étape de refroidissement et de liquéfaction du mélange gazeux. Selon un mode de réalisation alternatif, le mélange gazeux est un effluent de régénération de tamis moléculaire. Plus particulièrement, le procédé peut alors comprendre successivement . la mise en contact d'un effluent gazeux initial (par exemple du gaz naturel) contenant de l'eau et des mercaptans avec une solution de lavage afin d'obtenir un effluent lavé ; le passage de l'effluent afin d'obtenir un lavé sur tamis effluent lavé et
moléculaire et moléculaire séché ; la régénération du tamis 30 l'obtention en sortie du tamis moléculaire d'un mélange gazeux (effluent de régénération riche en mercaptans) ; la mise en contact du mélange gazeux avec le solvant susmentionné ; éventuellement le refroidissement et la liquéfaction de l'effluent lavé et séché. Un autre aspect de l'invention concerne un procédé 35 de traitement d'un mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans, comprenant une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec une composition absorbante constituée d'un mélange de thioalcanol en C2-C4 et d'eau.
R Rre ers 2"-100 2?-192--(180711-teste derua duc- 11 mars 2008 14 On entend par composition absorbante constituée d'un mélange de thioalcanol en C2-C4 et d'eau que la composition absorbante comprend plus de 98% en masse, avantageusement plus de 99%, voire environ 100 %, en masse, de mélange de thioalcanol en C2-C4 et d'eau. De préférence la teneur de la composition absorbante en eau est inférieure ou égale à 40 % en masse, plus particulièrement est inférieure ou égale à 15 % en masse. De préférence la teneur de la composition absorbante en thioalcanol est supérieure ou égale à 60 % en masse, plus particulièrement est supérieure ou égale à 85 % en masse. La présence d'eau dans la composition absorbante permet de réduire la viscosité de la composition et d'améliorer le transfert des mercaptans dans la composition. Selon un mode de réalisation, le thioalcanol en C2-C4 est le thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante, une étape de régénération de la composition absorbante par chauffage, permettant de recycler la composition absorbante. Selon un mode de réalisation, le mélange gazeux est 25 du gaz naturel. Selon un mode de réalisation, l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante est précédée d'une étape de mise en contact du mélange gazeux avec une solution de lavage susceptible d'abaisser 30 la teneur en gaz acides et / ou en mercaptans du mélange gazeux. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la solution de lavage, une étape de régénération de 35 la solution de lavage par chauffage, permettant de recycler la solution de lavage. Selon un mode de réalisation, la solution de lavage comprend une alcanolamine, de préférence un mélange
R 13revets 27100 27492ù08031 I-texte depot doc- I I mars 2008 d'alcanolamine, d'eau et de thioalcanol en C2-C4, et de manière particulièrement préférée un mélange de diéthanolamine, d'eau et de thiodiéthylène glycol. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend successivement : la mise en contact du mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans avec une solution de lavage afin d'obtenir un mélange gazeux lavé ; la mise en contact du mélange gazeux lavé avec la composition absorbante afin d'obtenir un mélange gazeux lavé, démercaptanisé et éventuellement séché; éventuellement si le mélange gazeux lavé démercaptanisé et séché nécessite une déshydratation supplémentaire, le passage du mélange gazeux lavé, démercaptanisé et séché sur tamis moléculaire afin d'obtenir un mélange gazeux lavé, démercaptanisé et surséché ; éventuellement la régénération du tamis moléculaire et la récupération en sortie du tamis d'un effluent de régénération ; éventuellement le refroidissement et la liquéfaction du mélange gazeux lavé, démercaptanisé et surséché. 25 Selon un mode de réalisation alternatif, le mélange gazeux est un effluent de régénération de tamis moléculaire. Plus particulièrement, le procédé peut alors comprendre successivement . la mise en contact d'un effluent gazeux initial (par exemple du gaz naturel) contenant de l'eau et des mercaptans avec une solution de lavage afin d'obtenir un effluent lavé ; le passage de l'effluent lavé sur tamis moléculaire afin d'obtenir un effluent lavé et séché ; la régénération du tamis moléculaire et l'obtention en sortie du tamis moléculaire d'un
R13revels.2 7 4 0027492ù08031 1-teste depol doc.- Il mars 2008 20 30 35 16 mélange gazeux (effluent de régénération riche en mercaptans) ; - la mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante ; -éventuellement le refroidissement et la liquéfaction de l'effluent lavé et séché. Les autres modes de réalisation décrits de façon générale ci-dessus sont à présent décrits de façon plus détaillée ci-dessous au travers d'illustrations concrètes. Selon un premier mode de réalisation alternatif, et en faisant référence à la figure 3, l'invention propose un procédé de traitement de mélange gazeux (du gaz naturel pour les besoins de la présente description) contenant des mercaptans et de l'eau, dans lequel le gaz naturel 101 en provenance des unités de production subit un premier traitement au moyen d'une étape de désacidification 102, au cours de laquelle le gaz naturel est purifié de la majeure partie des gaz acides (et éventuellement d'une partie des mercaptans). A l'issue de l'étape de désacidification 102, les gaz acides 103 sont orientés vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection, tandis que le gaz naturel prétraité 104 subit l'étape de déshydratation et démercaptanisation de finition 105. Cette étape est effectuée de manière similaire à ce qui a été décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2, à la différence que la composition absorbante utilisée peut être une composition pure ou quasi-pure de thioalcanol en C2-C4, sans composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)r,-OH. De préférence, la composition absorbante est constituée de TDG, qui réalise seul les fonctions de démercaptanisation de finition et de déshydratation. A l'issue, on récupère séparément le gaz naturel traité 107 et l'effluent contenant l'eau et les mercaptans 106. Selon un deuxième mode de réalisation alternatif, et en faisant référence à la figure 4, l'invention propose
R' Brevets` 2;400'27492--0803 1 1-texte depotdoc- Il mars 2008 17 un procédé de traitement de mélange gazeux (du gaz naturel pour les besoins de la présente description) contenant des mercaptans et de l'eau, dans lequel le gaz naturel 201 en provenance des unités de production subit un premier traitement au moyen d'une étape de désacidification 202, au cours de laquelle le gaz naturel est purifié de la majeure partie des gaz acides (et éventuellement d'une partie des mercaptans). A l'issue de l'étape de désacidification 202, les gaz acides 203 sont orientés vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection, tandis que le gaz naturel prétraité 204 subit une étape de déshydratation et démercaptanisation de finition 205.
Cette étape de déshydratation et démercaptanisation de finition 205 est mise en oeuvre au moyen d'un tamis moléculaire. Le flux de sortie du tamis fonctionnant en absorption 206 constitue le gaz naturel traité pouvant servir de gaz commercial ou pouvant subir des étapes ultérieures de cryogénie pour fournir du LNG. Le flux de sortie du tamis fonctionnant en régénération 207 est traité au moyen d'une étape supplémentaire de démercaptanisation 208. Cette étape supplémentaire de démercaptanisation 208 est effectuée de manière similaire à ce qui a été décrit ci-dessus au sujet de l'étape de déshydratation et de démercaptanisation de finition en référence aux figures 1 et 2, à la différence que la composition absorbante utilisée peut être une composition pure ou quasi-pure de thioalcanol en C2-C4 sans composé diol de formule H-(OCH2-CH2)r,-OH. De préférence, la composition absorbante est constituée de TDG. La composition absorbante peut également être un mélange d'eau et de thioalcanol en C2-C4, de préférence un mélange d'eau et de TDG. La teneur. en eau peut être ajustée pour contrôler la co-absorption des hydrocarbures. A l'issue de l'étape supplémentaire de démercaptanisation 208, on récupère d'une part un
R Brevets 27400 27492ù08031 l-telle depot dot:- Il nlats 2008 effluent 209 contenant les mercaptans et une portion d'hydrocarbures co-absorbés, ledit effluent devant être orienté vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection ; et d'autre part un effluent d'hydrocarbures 210 qui peut servir de fuel gas ou même être utilisé en tant que gaz commercial. Selon un troisième mode de réalisation alternatif, et en faisant référence à la figure 5, l'invention propose un procédé de traitement de mélange gazeux (du gaz naturel pour les besoins de la présente description) contenant des mercaptans et de l'eau, dans lequel le gaz naturel 301 en provenance des unités de production subit un premier traitement au moyen d'une étape de désacidification 302, au cours de laquelle le gaz naturel est purifié de la majeure partie des gaz acides (et éventuellement d'une partie des mercaptans). A l'issue de l'étape de désacidification 302, les gaz acides 303 sont orientés vers une étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection, tandis que le gaz naturel prétraité 304 subit une étape de démercaptanisation de finition 305. Cette étape de démercaptanisation de finition 305 est effectuée de manière similaire à ce qui a été décrit ci-dessus au sujet de l'étape de déshydratation et de démercaptanisation de finition en référence aux figures 1 et 2, à la différence que la composition absorbante utilisée peut être une composition pure ou quasi-pure de thioalcanol en C2ùC4 sans composé diol de formule H-(OCH2-CH2)n-OH. De préférence, la composition absorbante est constituée de TDG. La composition absorbante peut également être un mélange d'eau et de thioalcanol en C2-C4, de préférence un mélange d'eau et de TDG.
A l'issue de cette étape de démercaptanisation de finition 305, on récupère d'une part un effluent 306 contenant les mercaptans et une portion d'hydrocarbures co-absorbés, ledit effluent devant être orienté vers une
R I4rc^ets27400 27492--08031 I-teste depot do.- II mars 2008 19 étape de conversion (par exemple au moyen d'une unité Claus) ou vers une étape de réinjection ; et d'autre part le gaz naturel démercaptanisé 307, qui subit par la suite une étape de déshydratation 308.
L'étape de déshydratation 308 est mise en oeuvre de façon conventionnelle dans le domaine, par exemple au moyen d'un tamis moléculaire ou au moyen d'un solvant DEG ou TEG. A l'issue de cette étape de déshydratation 308, on récupère du gaz naturel commercial 309, et, au cas où l'on utilise un tamis moléculaire, un flux de sortie du tamis fonctionnant en régénération 310 qui peut être directement utilisé comme fuel gas .
k Brescis 117-10(^ 2 i-192--OS( 1 I-teste depot duc- Il mars 7008
Claims (13)
1. Procédé de traitement d'un mélange gazeux contenant de l'eau et des mercaptans, comprenant une étape de mise en contact dudit mélange gazeux avec une composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2)r,-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le thioalcanol en C2-C4 est le thiodiéthylène glycol.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le composé diol est le triéthylène glycol. 20
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la composition absorbante comprend : de 60% à 90%, de préférence de 70% à 85%, en masse, du composé diol ; 25 de 10% à 40%, de préférence de 15% à 30%, en masse, du thioalcanol en C2-C4.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le mélange gazeux est du gaz 30 naturel.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante 35 est précédée d'une étape de mise en contact du mélange gazeux avec une solution de lavage susceptible d'abaisser la teneur en gaz acides et / ou en mercaptans du mélange gazeux. RI3re ets27400 27192--080311-tcyte depot doc- I I mars 2008 15 21
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la solution de lavage comprend une alcanolamine, de préférence un mélange d'alcanolamine, d'eau et de thioalcanol en C2- C4, et de manière particulièrement préférée un mélange de diéthanolamine, d'eau, et de thiodiéthylène glycol.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante, une étape de régénération de la composition absorbante par chauffage, permettant de recycler la composition absorbante.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant, à la suite de l'étape de mise en contact du mélange gazeux avec la composition absorbante, une étape de séchage sur tamis moléculaire et une étape de refroidissement et de liquéfaction du mélange gazeux.
10. Composition absorbante comprenant un composé diol de formule H-(O-CH2-CH2) r,-OH, où n est un entier compris entre 1 et 4, et un thioalcanol en C2-C4.
11. Composition absorbante selon la revendication 10, dans laquelle le thioalcanol en C2-C4 est le thiodiéthylène glycol.
12. Composition absorbante selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle le composé diol est le triéthylène glycol. R Brevets 27400'27492ù08031 1-te'ie depot doc- Il mats '2008 5
13. Composition absorbante selon l'une des revendications 10 à 12 comprenant : de 60% à 90%, de préférence de 70% à 85%, en masse, du composé diol ; de 10% à 40%, de préférence de 15% à 30%, en masse, du thioalcanol en C2-C4. R 13re,ets 2'100 2 i )2--11X()+I I-Ieyte depot doc- 1 1 mar> 200
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