FR2956038A1

FR2956038A1 - Procede de desacidification d'un gaz par une solution absorbante avec liberation d'un effluent gazeux a partir de la solution absorbante et lavage de cet effluent par la solution absorbante regeneree

Info

Publication number: FR2956038A1
Application number: FR1000492A
Authority: FR
Inventors: Jeremy Gazarian; Pierre Antoine Bouillon; Marc Jacquin
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-12
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: EP2533879A1; WO2011095703A1; US20130015406A1; FR2956038B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de désacidification d'une charge gazeuse comportant des composés acides. On met en contact dans C1 la charge gazeuse avec une solution absorbante de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée. Puis on libère un effluent gazeux à partir de la solution absorbante chargée en composés acides. On régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante chargée en composés acides et on sépare au moins une fraction de la solution absorbante régénérée en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs. On utilise la phase liquide enrichie en eau pour laver l'effluent gazeux libéré à partir de la solution absorbante enrichie en composés acides afin d'obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs.

Description

La présente invention concerne le domaine de la désacidification d'une charge gazeuse au moyen d'une solution absorbante.

Le procédé selon l'invention permet de retirer les composés acides tels le dioxyde de carbone (CO2) et l'hydrogène sulfuré (H2S) contenus dans une charge gazeuse. Il peut s'appliquer au traitement d'un gaz naturel, d'un gaz de synthèse ou de fumées issues d'un processus de combustion.

Le document FR 2 898 284 propose de mettre en oeuvre une solution absorbante démixante qui présente la propriété de se fractionner lorsqu'on chauffe ladite solution absorbante chargée en composés acides. La solution absorbante est mise en contact avec la charge gazeuse à désacidifier. Lors de la régénération, la solution se sépare en deux phases : une fraction riche en composés acides et une fraction pauvre en composés acides. Ainsi, le procédé selon le document FR 2 898 284 propose de ne régénérer par distillation que la fraction qui est chargée en composés acides afin de minimiser l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante. Dans les cas où l'absorption s'effectue sous haute pression, comme par exemple dans le cas du traitement du gaz naturel, la solution absorbante chargée en composés acides est préalablement détendue dans un ballon afin de relarguer une partie des composés acides sous forme gazeuse, ainsi que de libérer du gaz naturel co-absorbé, en général des hydrocarbures. Au cours de cette étape de détente, une portion de la solution absorbante peut être entraînée de façon mécanique et thermodynamique par le gaz de détente.

La présente invention propose une nouvelle configuration de lavage d'un gaz libéré à partir d'une solution absorbante chargée en composés acides. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'éviter les pertes et rejets des composés réactifs de la solution absorbante. De manière générale, l'invention décrit un procédé de désacidification d'une charge gazeuse comportant au moins un composé acide du groupe constitué par l'hydrogène sulfuré (H2S) et le dioxyde de carbone (CO2), dans lequel on effectue les étapes suivantes :30 a) on met en contact ladite charge avec une solution absorbante comprenant au moins un composé réactif de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée, b) on libère un effluent gazeux comprenant des composés acides à partir de la solution absorbante chargée en composés acides, puis c) on régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante obtenue à l'étape (b) de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée, d) on recycle au moins une première fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en tant que solution absorbante de l'étape (a), e) on sépare au moins une deuxième fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs, f) on met en contact l'effluent gazeux obtenu à l'étape (b) avec ladite phase liquide enrichie en eau pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs. Selon l'invention, l'étape (b) peut s'effectuer par chauffage de la solution 20 absorbante chargée en composés acides. En outre, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de séparation de la solution absorbante chauffée en une phase liquide appauvrie en composés acides et une phase liquide enrichie en composés acides; la phase liquide enrichie en composés acides peut être recyclée dans l'étape (c) et la phase liquide appauvrie en composés 25 acides peut être recyclée dans l'étape (d). Avantageusement, l'étape de chauffage peut être effectuée à une température comprise entre 50°C et 150°C. Selon une autre variante de l'invention, l'étape (b) peut s'effectuer par une détente de la solution absorbante chargée en composés acides. 30 En outre, le procédé selon l'invention peut comprendre avant l'étape (f) une étape de lavage dans laquelle on met en contact l'effluent gazeux avec la phase liquide enrichie en composés réactifs obtenue à l'étape (e) mélangée à la phase liquide enrichie en eau issue de l'étape (f) pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides. Par ailleurs, dans le procédé selon l'invention, on peut récupérer à l'issue de 35 l'étape (f), la phase liquide enrichie en eau.

Dans une variante de l'invention, on peut recycler dans l'étape (f), une fraction de la phase liquide enrichie en eau qui a été obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f). Dans une autre variante de l'invention, une fraction de la phase liquide enrichie en eau qui a été obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f) peut être recyclée dans l'étape (d) du procédé. Avantageusement, les étapes de séparations peuvent s'effectuer selon l'une des techniques de séparation suivantes : décantation, centrifugation ou filtration. Selon l'invention, au moins un composé réactif de la solution absorbante peut être choisi dans le groupe constitué par les amines, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les borates de métaux alcalins. Selon l'invention, ladite charge gazeuse peut être choisie dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse.

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 aux dessins parmi lesquels : la figure 1 représente le procédé selon l'invention. la figure 2 représente un procédé de désacidification d'un gaz par une solution absorbante selon l'art antérieur. la figure 3 illustre un phénomène de démixtion d'une solution absorbante utilisée dans le procédé selon l'invention. la figure 4 illustre une variante du procédé selon l'invention.

En référence à la figure 1, la charge gazeuse à désacidifier circulant dans le conduit 1 est mise en contact dans la colonne Cl avec la solution absorbante arrivant par le conduit 4. La colonne Cl est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. La colonne Cl peut fonctionner à une température comprise entre 30°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et à une pression comprise entre 2 et 100 bars absolus, de préférence entre 20 et 80 bars absolus. Le procédé de désacidification selon l'invention peut être appliqué à différentes 35 charges gazeuses. Par exemple, le procédé permet de décarbonater des fumées de combustion, de désacidifier du gaz naturel ou un gaz obtenu en queue du procédé Claus. Le procédé permet également de retirer les composés acides contenus dans les gaz de synthèse, dans les gaz de conversion, dans les gaz de centrales intégrées de combustion du charbon ou du gaz naturel, et dans les gaz issus de la fermentation de biomasse. Par "composés acides", on entend au sens de la présente invention du CO2 et/ou de l'H2S. Dans la section d'absorption, les composés réactifs de la solution absorbante réagissent avec les composés acides à capter de façon à former un sel soluble dans la solution. Le gaz appauvri en composés acides est évacué en tête de la section via le conduit 2.

La solution absorbante chargée en composés acides, sous forme de sels dissous dans l'eau, est évacuée de la colonne Cl en fond par le conduit 3. La solution absorbante est une solution aqueuse comportant un ou plusieurs composés réactifs présentant une affinité physico-chimique avec les composés acides. On choisit une solution absorbante qui comporte des composés qui réagissent de manière réversible avec les composés acides, tels que l'H2S et le CO2. Selon l'invention, on choisit un ou plusieurs composés réactifs qui, en phase aqueuse, présentent la propriété de former deux phases liquides séparables lorsque la température est supérieure à une température critique. En d'autres termes, le ou les composés réactifs de la solution absorbante sont choisis de telle sorte que la solution absorbante régénérée est sous forme diphasique lorsque sa température dépasse une température critique de démixtion, c'est-à-dire un seuil de température. Le ou les réactifs sont choisis de manière à ce que la solution absorbante régénérée forme une phase liquide riche en composés réactifs et une phase liquide riche en eau lorsque la température de la solution absorbante régénérée dépasse la température critique de démixtion. La composition de la solution absorbante mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention est détaillée ci-après. Dans certains cas, une détente de la solution absorbante chargée en composés acides s'avère utile pour libérer une fraction des composés acides ainsi qu'une fraction de gaz éventuellement co-absorbés (hydrocarbures, hydrogène, etc.). La présente invention propose de récupérer les gaz co-absorbés libérés lors de l'étape de détente. Le flux 3 est alors détendu au travers de la vanne VI puis dirigé vers une un ballon de détente BFI via le conduit 3b. Le gaz libéré lors de la détente, appelé par la suite gaz de détente (16) est constitué d'une fraction de gaz comprenant des composés acides comme le CO2 ou l'H2S (ci-après appelé gaz acide). Lorsque la charge gazeuse est du gaz naturel, le gaz de détente est constitué, en outre, d'une fraction gazeuse d'hydrocarbures co-absorbés.

L'étape de détente s'effectue dans des conditions bien connues de l'homme du métier. La solution absorbante chargée en composés acides circulant dans le conduit (3b) peut être détendue à une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa, de préférence entre 0,5 et 1,5 MPa. En conséquence, le ballon de détente BF1 fonctionne à une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa, de préférence entre 0,5 et 1,5 MPa.

En référence à la figure 1, le ballon de détente BF1 est équipé d'une section de lavage A afin de réduire la proportion de composés acides dans le gaz de détente 16. La section de lavage A est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Le gaz de détente est lavé par contact éventuellement à contre courant par un mélange liquide (4b) qui sera décrit ci-après. On obtient un flux de gaz appauvri en composés acides (16a). Le gaz appauvri en composés acides (16a) peut contenir une quantité de composés réactifs non négligeable. En effet, en tête de la section de lavage A, le mélange liquide (4b) se trouve à contre courant d'un gaz circulant à une vitesse importante. Il résulte de ce contact un fort entraînement mécanique, par le gaz, d'une fraction des composés réactifs contenus dans ce mélange (4b). De plus, en fonction de la température à cet endroit de la zone de lavage, les composés réactifs peuvent également être entraînés thermodynamiquement dans le gaz appauvri en composés acides. Selon l'invention, une section de lavage L spécifique est mise en oeuvre pour éviter les pertes et les rejets de composés réactifs. La section de lavage L est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Dans la section L, le gaz (16a) est mis en contact avec la phase liquide enrichie en eau arrivant par le conduit 11 b. La phase liquide enrichie en eau est décrite ci-après. Elle permet de capter et de retirer les composés réactifs qui ont été entraînés par le gaz lors de son passage dans la section de lavage A. A l'issue de cette section de lavage L, on obtient une phase liquide enrichie en eau et en composés réactifs ainsi qu'un effluent gazeux appauvri en composés réactifs qui est évacué par le conduit (16b). La phase liquide enrichie en eau et en composés réactifs est ensuite mélangée à la phase liquide enrichie en composés réactifs de la solution absorbante régénérée issue du ballon BI et arrivant dans le ballon de détente BF1 par le conduit 10. Ces deux phases forment le mélange liquide (4b). Ce mélange (4b) est mis en contact avec le gaz de détente (16) dans la section de lavage A et permet de le laver. Le liquide obtenu en fond de BF1 est évacué par la conduite 5 vers l'échangeur El puis vers C2 pour être régénéré. Ce liquide est appelé dans la suite de l'invention, solution absorbante chargée en composés acides. La solution absorbante issue de El est introduite après détente par le conduit 6 dans la colonne C2 pour être régénérée thermiquement.

La régénération thermique peut être une distillation ou bien un entraînement des composés acides par la vapeur, opération couramment nommé "strippage". La colonne C2 est équipée d'un rebouilleur RI et d'internes de mise en contact gaz/liquide. La colonne C2 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 bar et 10 bars absolus, de préférence entre 1,5 bars et 7 bars absolus. Dans C2, les composés réactifs de la solution absorbante sont séparés des composés acides. Les composés acides sont libérés sous forme gazeuse et évacués de C2 par le conduit 7. Le flux 7 de vapeur d'eau riche en composés acides est partiellement condensé par refroidissement dans l'échangeur E5 et les condensats sont renvoyés en tête de C2 à titre de reflux. Une fraction de la solution absorbante est prélevée en fond de la colonne C2 par le conduit 8 pour être chauffée par le rebouilleur RI. La solution absorbante chauffée et éventuellement partiellement vaporisée dans R1 est introduite par le conduit 9 dans le fond de la colonne C2. Une autre fraction de la solution absorbante régénérée recueillie en fond de C2 est évacuée par le conduit 12 afin d'être réinjectée dans la colonne d'absorption Cl via le conduit 4. Selon l'invention, une autre fraction de la solution absorbante régénérée est envoyée de C2 par le conduit 8b dans le ballon de séparation B1. Suite au réchauffement subi dans C2, la solution absorbante régénérée est à une température supérieure à la température critique pour laquelle la solution absorbante régénérée se sépare en deux phases : une phase liquide riche en composés réactifs, une phase liquide riche en eau. La figure 3 illustre le phénomène de démixtion de la solution absorbante. La figure 3 montre un exemple d'évolution de la température critique T de démixtion en fonction de la concentration [C] en composé réactif TMHDA (N,N,N',N'- Tétraméthylhexane-1,6-diamine) pour une solution absorbante constituée de TMHDA en solution aqueuse et n'ayant pas absorbé de composés acides. Le domaine M indique les conditions de température et de concentration pour lesquelles la solution absorbante est monophasique. Le domaine D indique les conditions de température et de concentration pour lesquelles la solution absorbante est diphasique. A haute température, la solution absorbante de concentration globale [Co] en composés réactifs est diphasique (zone D) et se sépare en deux phases, l'une pauvre en composés réactifs (concentration [CI] en composé réactif), l'autre riche en composés réactifs (concentration [C2] en composés réactifs). Lorsque la solution absorbante est régénérée, la phase pauvre en composés réactifs est constituée essentiellement d'eau. Cette phase riche en eau est utilisée dans le cadre de la présente invention pour le lavage du gaz libéré à partir de la solution absorbante chargée en composés acides. Dans le dispositif B1, la solution absorbante régénérée peut être séparée par décantation, centrifugation ou filtration. B1 permet de séparer la phase liquide riche en eau de la phase liquide riche en composés réactifs. L'opération de séparation dans B1 peut éventuellement être effectuée à une pression différente de la pression dans C2 pour faciliter ladite étape de séparation. Par exemple, le ballon de séparation B1 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1,5 et 7 bars absolus.

Selon l'invention, en référence à la figure 1, la phase liquide riche en eau est évacuée de B1 par le conduit 11 pour être introduite dans la section de lavage L par le conduit 11 b. Éventuellement, la phase liquide enrichie en eau circulant dans le conduit 11 peut être refroidie dans l'échangeur de chaleur E3 à une température comprise entre 10°C et 70°C, de préférence entre 10°C et 50°C. La phase liquide enrichie en eau récupérée par le conduit 11 est pauvre en amines et en composés acides. Cette phase liquide est donc d'excellente qualité pour effectuer le lavage du gaz 16a afin de récupérer les composés réactifs entraînés par ce gaz.

La chaleur libérée par le refroidissement de la solution absorbante récupérée en fond de la colonne C2 peut être récupérée pour chauffer différents flux devant être régénérés. Par exemple, en référence à la figure 1, la solution absorbante circulant dans le conduit 12 permet de réchauffer, dans l'échangeur de chaleur El, la solution absorbante chargée en composés acides circulant par le conduit 5. Ensuite, cette solution circulant dans le conduit 12 est refroidie par l'échangeur E2 à la température de fonctionnement de la colonne Cl, puis elle est introduite dans Cl par le conduit 4. Selon une autre variante de l'invention non représentée, un plateau P peut être mis en oeuvre entre les sections d'absorption A et de lavage L afin de récupérer la phase liquide enrichie en eau à l'issue de la section de lavage L. Cette phase contient les composés réactifs qui ont été entrainés par le gaz. Elle est évacuée par une pompe vers un bac de stockage afin d'y être mélangée efficacement avec la phase liquide enrichie en composés réactifs issue de BI et circulant dans le conduit 10. Un système d'agitation peut éventuellement être mis en place dans le bac de stockage pour faciliter le mélange. La solution absorbante ainsi constituée est envoyée dans la zone de lavage A. Dans une autre variante de l'invention, une fraction de la phase liquide enrichie en eau issue de la section de lavage L peut être recyclée en tête de la section de lavage L après avoir été refroidie dans un échangeur. Le recyclage de la phase liquide enrichie en eau issue de l'étape de lavage (L) permet d'augmenter le débit d'eau dans la section L afin de garantir un lavage efficace du gaz épuré. Le plateau P peut être un plateau de distribution, bien connu de l'homme du métier. Le procédé schématisé à la figure 1 est bien adapté pour la désacidification d'un gaz. Par exemple, ce procédé est adapté à la désacidification du gaz naturel. La nature des composés réactifs de la solution absorbante peut être choisie en fonction de la nature du ou des composés acides à traiter pour permettre une réaction chimique réversible avec le ou les composés acides à traiter. La structure chimique des composés réactifs peut aussi être choisie de manière à obtenir, par ailleurs, une stabilité accrue de la solution absorbante dans les conditions d'utilisation. Le ou les composés réactifs peuvent être, par exemple et de façon non limitative, des amines (primaires, secondaires, tertiaires, cycliques ou non, aromatiques ou non, saturées ou non), des alcanolamines, des polyamines, des acides aminés, des sels alcalins d'acides aminés, des amides, des urées, des phosphates, des carbonates ou des borates de métaux alcalins. Par exemple, on peut utiliser le composé réactif suivant : N, N, N',N'-tétraméthylhexane-1,6-diamine, couramment nommé TMHDA. Le ou les composés réactifs peuvent être en concentration variable dans la solution aqueuse. Par exemple, cette concentration est comprise entre 10% et 90% poids, de préférence entre 15% et 60% poids, de manière très préférée entre 20% et 50% poids. La solution absorbante peut contenir entre 10% et 90% poids d'eau, de préférence entre 40 % et 85 % poids d'eau, de manière encore plus préféré entre 50% et 25 80% poids d'eau. Dans un mode de réalisation, le ou les composés réactifs de la solution absorbante peuvent être mélangés avec une autre amine, contenant au moins une fonction amine primaire ou secondaire afin de jouer un rôle d'activateur. La solution absorbante peut contenir de l'activateur jusqu'à une concentration de 20% poids, de 30 préférence inférieure à 15% poids, de préférence inférieure à 10% poids. Ce type de formulation est particulièrement intéressant dans le cas du captage du CO2 dans les fumées industrielles, ou le traitement du gaz naturel contenant du CO2 au dessus de la spécification désirée. En effet, pour ce type d'applications, on cherche à augmenter la cinétique de captage du CO2, afin de réduire la taille des équipements.

L'activateur peut être choisi dans le groupe formé par de la monoéthanolamine (MEA), de l'aminoéthyléthanolamine (AEEA), de la diglycolamine (DGA), de la pipérazine, de la N-(2-hydroxyéthyl)pipérazine, de la N-(2-aminoéthyl)pipérazine, de la N-méthylpipérazine, de la N-éthylpipérazine, de la N-propylpipérazine, de la 1,6- hexanediamine, de la 1,1,9,9-tétraméthyldipropylènetriamine, de la morpholine, de la pipéridine, de la 3-(métylamino)propylamine, de la N-méthylbenzylamine et de la 1,2,3,4-tétrahydrydrolisoquinoline. Dans un mode de réalisation, la solution absorbante, en particulier une solution absorbante à base de N,N,N',N'-tétraméthylhexane-1,6-diamine, peut aussi contenir d'autres composés organiques. Ainsi, la solution absorbante selon l'invention peut contenir des composés organiques non réactifs vis-à-vis des composés acides (couramment nommé "solvant physique"), et qui permettent d'augmenter la solubilité d'au moins un ou plusieurs composés acides de l'effluent gazeux. Par exemple, la solution absorbante peut comporter entre 5% et 50% poids de solvant physique tel que des alcools, des éthers de glycol, des lactames, des pyrrolidones N-alkylées, des pipéridones N-alkylées, des cyclotétraméthylènesulfone, des N-alkylformamides, des N-alkylacétamides, des ethers-cétones ou des phosphates d'alkyles et leurs dérivés. A titre d'exemple et de façon non limitative, il peut s'agir du méthanol, du tétraéthylèneglycoldiméthyléther du sulfolane ou de la N-formyl morpholine.

Selon une variante de l'invention, une section de lavage d'un gaz avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée peut être mise en oeuvre dans un procédé de désacidification d'une charge gazeuse, ledit procédé fonctionnant à basse pression. Ce procédé est représenté sur la figure 4. La solution absorbante présente alors, la particularité d'être diphasique lorsqu'elle a absorbé des composés acides et qu'elle est chauffée. Une étape de séparation de la solution absorbante en amont de la colonne C2 permet alors de régénérer partiellement la solution absorbante chargée en composés acides. Néanmoins, l'invention peut également être mise en application dans le cas d'un procédé conventionnel, où la solution absorbante chauffée dans l'échangeur de chaleur charge/effluent est monophasique lorsqu'elle a absorbée une quantité importante de composés acides. Le flux 18 et l'échangeur de chaleur E4 sont alors absents du schéma. Les références de la figure 4 identiques à celles de la figure 1 désignent les mêmes éléments. En référence à la figure 4, la colonne Cl peut fonctionner à une température 35 comprise entre 30°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et à une pression comprise entre 1 et 100 bars absolus, de préférence entre 1 et 3 bars absolus. La solution absorbante chargée en composés acides obtenue en fond de Cl circulant dans le conduit 3 est réchauffée dans l'échangeur E1. Elle ressort de l'échangeur El par le conduit 6 à une température plus élevée. Dans l'échangeur El, la solution absorbante chargée en composés acides est chauffée jusqu'à dépasser la température critique à laquelle la solution chargée en composés acides forme deux phases liquides séparables: une phase liquide riche en composés acides et une phase liquide pauvre en composés acides. Par exemple, la solution absorbante chargée en composés acides est chauffée à une température comprise entre 50°C et 150°C, de préférence entre 70°C et 120°C. De plus, sous l'effet de la hausse de température, une partie des composés acides est libérée sous forme gazeuse. Les trois phases du fluide circulant dans le conduit 6 sont séparées dans le ballon de séparation BS1. Par exemple, les deux phases liquides sont séparées dans le ballon BS1 par décantation, centrifugation ou filtration. Le ballon de séparation BS1 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1,5 et 7 bars absolus. La fraction gazeuse issue en tête du ballon BS1 est extraite par le conduit 14. En fonction de la température à cet endroit, le flux gazeux 14 peut contenir des composés réactifs entraînés thermodynamiquement et mécaniquement dans le gaz comprenant des composés acides. Selon l'invention, on met en oeuvre une zone de lavage L2 un dispositif (par exemple une colonne) séparé du ballon BS1. Le flux gazeux 14 est alors mis en contact avec la phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée dans la zone de lavage L2. Cette phase liquide enrichie en eau arrive par le conduit 13 et provient du ballon B1 après refroidissement dans l'échangeur E6. Le ballon BI peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1,5 et 7 bars absolus. La zone L2 est équipée d'internes de mise en contact gaz/liquide, par exemple des plateaux de distillation, un garnissage structuré ou disposé en vrac. Par ailleurs, la phase liquide enrichie en composés acides issue du ballon de séparation BS1, c'est-à-dire enrichie en composés réactifs ayant réagi avec les composés acides, est envoyée par le conduit 17 dans la colonne de régénération C2. La colonne C2 peut fonctionner à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 160°C, et à une pression comprise entre 1 et 10 bars absolus, de préférence entre 1,5 et 7 bars absolus. La phase liquide appauvrie en composés acides, c'est-à-dire enrichie en composés réactifs n'ayant pas réagi, est évacuée du ballon de séparation BS1 par le conduit 18 et refroidie dans l'échangeur E4 avant d'être recyclée avec la solution absorbante régénérée circulant dans le conduit 4. Dans une variante de l'invention, la totalité des liquides obtenus dans le ballon BS1 est envoyée par le conduit 17 dans C2, le conduit 18 et l'échangeur de chaleur E4 étant supprimés. La phase liquide enrichie en eau récupérée à l'issue de la zone de lavage L2 circule dans le conduit (15) et est introduite dans la colonne Cl. Elle est préalablement mélangée avec la fraction de la solution absorbante circulant dans le conduit 4. Le procédé schématisé de la figure 4 est, par exemple, bien adapté au captage du CO2 contenu dans les fumées de combustion.

Le procédé selon la présente invention et ses avantages sont illustrés par l'exemple de fonctionnement présenté ci-dessous.

Exemples: Les exemples ci dessous concernent la désacidification d'un gaz naturel dont les caractéristiques sont montrées dans le tableau 1, par une solution absorbante contenant de la TMHDA à 35%pds. N° flux 1 Débit (kmole/h) 13 695 Température (°C) 35 Pression (bar a) 60,2 Composistion (%mol) CO2 5,5 H2S 12 CH4 81,7 H2O 0 Tableau 1

Exemple 1: Procédé de désacidification sans lavaqe avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée: Après absorption du gaz acide, la solution absorbante chargée en composés acides sort de la colonne Cl par le flux 3 puis est dirigée vers le ballon BF1 au travers de la vanne de détente VI. Le tableau 2 montre les flux 3 et 3b arrivant dans le ballon BF1 pour être détendus.

N° flux 3 3b Débit (kmole/h) 41 865,2 41 865,2 Température (°C) 41,1 40,9 Pression (bar a) 60,2 8 Phase L L+V Composistion (%mol) CO2 1,8 1,8 H2S 4,17 4,17 CH4 0,2 0,2 H2O 89,23 89,23 TMHDA 4,6 4,6 Tableau 2

Selon l'art antérieur illustré à la figure 2, l'exemple 1 met en oeuvre une étape de détente du flux 3b avec lavage du gaz de détente par la solution absorbante régénérée arrivant par le flux 4b afin de respecter la teneur en gaz acide du gaz de détente. II n'y a pas de section de lavage (L) du gaz avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante. Le tableau 3 montre les pertes en TMHDA dans le gaz de détente dans ce cas de figure.

N° flux 3b 16 16a 4b Débit (kmole/h) 41 865,2 73,2 72,93 50 Température (°C) 40,9 40,9 46,6 45 Pression (bar a) 8 8 7,9 7,9 Phase L+V V V L Composistion (%mol) CO2 1,8 0,425 0,002 - H2S 4,17 0,549 0,0066 - CH4 0,2 98,1 98,7 - H2O 89,23 0,925 1,278 95,1 TMHDA 4,6 0,00028 0,0059 4,9 Tableau 3

Exemple 2: Procédé de désacidification selon l'invention comprenant une section 15 de lavasse (L) avec une phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante :

L'exemple 2 met en oeuvre le procédé selon l'invention illustré à la figure 1. Après lavage du gaz de détente par le mélange (4b), le gaz lavé dans la section (A) est une seconde fois lavé dans la section (L) par la phase liquide enrichie en eau de la solution absorbante régénérée circulant dans le conduit (11 b) et étant issue du ballon B1. Le lavage dans la section (L) permet de diminuer la teneur en amine dans le gaz. N°flux 3b 16 16a 4b 16b 11b Débit (kmole/h) 41 865,2 73,2 72,93 50 72,93 50 Température (°C) 40,9 40,9 46,6 45 45 45 Pression (bar a) 8 8 7,9 7,9 7,9 7,9 Phase L+V V V L V Composistion (%mol) CO2 1,8 0,425 0,002 - 0,002 - H2S 4,17 0,549 0,0066 - 0,0066 - CH4 0,2 98,1 98,7 - 98,7 - H20 89,23 0,925 1,278 95,1 1,278 100 TMHDA 4,6 0,00028 0,0059 4,9 2,7e-5 - Tableau 4

On voit ici clairement l'avantage de l'invention. La teneur en TMHDA dans le gaz de détente est passée de 59 ppm à 0,27 ppm.10

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de désacidification d'une charge gazeuse comprenant au moins un composé acide selon les étapes suivantes : a) on met en contact ladite charge avec une solution absorbante comprenant au moins un composé réactif de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, la solution absorbante étant choisie pour sa propriété de former deux phases liquides lorsqu'elle est chauffée, b) on libère un effluent gazeux comprenant des composés acides à partir de la solution absorbante chargée en composés acides, puis c) on régénère thermiquement au moins une partie de la solution absorbante obtenue à l'étape (b) de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée, d) on recycle au moins une première fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en tant que solution absorbante de l'étape (a), e) on sépare au moins une deuxième fraction de la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape (c) en une phase liquide enrichie en eau et une phase liquide enrichie en composés réactifs, f) on met en contact l'effluent gazeux obtenu à l'étape (b) avec ladite phase liquide enrichie en eau pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés réactifs.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (b) s'effectue par chauffage de la solution absorbante chargée en composés acides.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de séparation de la solution absorbante chauffée en une phase liquide appauvrie en composés acides et une phase liquide enrichie en composés acides et dans lequel la phase liquide enrichie en composés acides est recyclée dans l'étape (c) et la phase liquide appauvrie en composés acides est recyclée dans l'étape (d).
4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de chauffage s'effectue à une température comprise entre 50°C et 150°C.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (b) s'effectue par une détente de la solution absorbante chargée en composés acides.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre avant l'étape (f) une étape de lavage dans laquelle on met en contact l'effluent gazeux avec la phase liquide enrichie en composés réactifs obtenue à l'étape (e) mélangée à la phase enrichie liquide en eau issue de l'étape (f) pour obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides.
7. Procédé selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'on récupère la phase liquide enrichie en eau à l'issue l'étape de lavage (f).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on recycle dans l'étape (f), une fraction de la phase liquide enrichie en eau obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f).
9. Procédé selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on recycle dans l'étape (d), une fraction de la phase liquide enrichie en eau obtenue à l'issue de l'étape de lavage (f).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de séparations s'effectuent selon l'une des techniques de séparation suivantes : décantation, centrifugation ou filtration.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un composé réactif de la solution absorbante est choisi dans le groupe constitué par les amines, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les borates de métaux alcalins.
12. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite charge gazeuse est choisie dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz deraffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse.