FR3034509A1 - Procede de traitement du gaz naturel pour minimiser la perte d'ethane - Google Patents

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Abstract

Procédé de traitement d'un courant gazeux (1) contenant au moins un gaz acide, de l'éthane et un gaz léger choisi parmi le méthane, le monoxyde de carbone, l'hydrogène et l'azote comprenant les étapes suivantes : Etape a) : alimentation avec ledit courant gazeux (1) d'une unité de séparation cryogénique (A) comprenant au moins une colonne à distiller (14) pour traiter ledit courant gazeux (1), le traitement comprenant l'élimination partielle du gaz acide dudit courant gazeux et la production d'un courant gazeux appauvri en gaz acide et ladite au moins une colonne à distiller (14) comprenant un moyen d'alimentation principale (33) d'un flux liquide ; Etape b) : prélèvement de l'unité (A) de séparation cryogénique d'au moins une portion (23) du courant gazeux traité appauvri en gaz acide ; Etape c) : alimentation avec au moins une portion du courant gazeux (23) traité appauvri en gaz acide d'une unité de séparation physique (29) séparant le gaz acide de l'éthane, dans laquelle ledit courant est séparé pour former un résidu enrichi en gaz léger et en éthane (31) et un courant (30), perméat, enrichi en gaz acide ; Etape d) : retour du courant (30) enrichi en gaz acide dans l'unité de séparation cryogénique (A) en l'introduisant séparément de l'alimentation définie à l'étape a) de l'unité (A) de séparation cryogénique et en dessous du moyen d'alimentation principale (33) de la colonne (14), afin d'extraire l'éthane d'une des au moins une colonne à distiller (14).

Description

1 La présente invention concerne un procédé pour minimiser la perte d'éthane lors du traitement de gaz naturel riche en CO2. Le gaz naturel est souhaitable pour une utilisation en tant que combustible destiné à être utilisé pour chauffer les bâtiments, afin de fournir de la chaleur pour des procédés industriels pour la production d'électricité, pour une utilisation comme matière première pour divers procédés de synthèse pour produire des oléfines, les polymères et similaires. Le gaz naturel est une ressource encore largement abondante. En revanche la quantité de gaz naturel conventionnel représente une part de plus en plus faible de la production. Plusieurs types de gaz non conventionnels existent. Un premier exemple est le gaz de schiste qui représente une part de plus en plus grande de la production. Un autre exemple : les champs de gaz acides, jusqu'alors inexploités à cause de leur forte teneur en CO2 ainsi qu'en H2S représentent une partie importante du gaz potentiellement exploitable.
L'emploi d'un procédé efficace et économique pour purifier le gaz naturel en composés acides (typiquement H2S et CO2) est donc d'une grande importance. L'efficacité d'un tel procédé peut notamment se mesurer en termes de pertes d'hydrocarbures dans le courant résiduaire. Ce rendement peut s'écrire de manière quantitative comme un rendement énergétique ou rendement HHV (défini comme le rapport de la valeur calorifique du gaz naturel traité par ledit procédé par la valeur calorifique du gaz naturel à purifier). Une méthode de séparation du CO2 du gaz naturel par voie cryogénique est connue et décrite dans la demande de brevet FR 2 959 512. Ce procédé permet d'épurer en CO2 un courant de gaz naturel au moyen 25 d'une première colonne produisant un courant de pied liquide contenant majoritairement du CO2 et une tête gazeuse contenant majoritairement du CH4. Cette colonne est munie d'un rebouilleur et d'un condenseur. Une partie du courant liquide de pied de cette première colonne est ensuite utilisée pour produire le froid nécessaire au procédé, au moyen de trois détentes à 30 trois pressions différentes suivies de la vaporisation de ces mêmes trois courants détendus. Les vaporisations successives étant partielles, les liquides résiduels (riches en CO2 mais contenant encore une quantité non négligeable d'hydrocarbures 3034509 2 ayant au moins deux atomes de carbone tels que l'éthane, le propane et le butane) sont récoltés, pompés à une certaine pression et envoyés dans une seconde colonne, munie cette fois uniquement d'un rebouilleur. Cette colonne permet de récupérer en tête un courant gazeux riche en CO2 5 purifié et en pied un courant liquide riche en hydrocarbures ayant au moins trois atomes de carbone tels que le propane et le butane. Le courant gazeux de tête est ensuite comprimé, condensé puis mélangé avec le courant liquide issu de la première colonne, avant que le mélange de ces deux courants ne soit pompé à la pression requise. 10 Le principal inconvénient du procédé objet de l'invention décrite dans FR 2 959 512 concerne le fait que seul le liquide non vaporisé lors des trois vaporisations successives est traité dans la seconde colonne : les hydrocarbures ayant au moins deux atomes de carbone tels que l'éthane, le propane et le butane contenus dans les phases gazeuses sont donc envoyés vers le CO2 et ainsi non 15 valorisé dans le gaz naturel. En particulier, un tel procédé a nécessairement une perte d'éthane très importante (typiquement au moins 50%). En effet l'éthane et le dioxyde de carbone sont très difficiles à séparer comme le montre la courbe de la figure 1 (binaire éthane C2-0O2 à 30 bars). La courbe de la figure 1 illustre que la séparation entre l'éthane et le dioxyde 20 de carbone est difficile : - Les deux courbes sont très proches l'une de l'autre surtout lorsque la teneur en CO2 est élevée. - La courbe présente un azéotrope, ce qui montre qu'il est impossible sans dispositif particulier de faire une distillation totale dans une simple colonne à distiller avec condenseur et rebouilleur. Par ailleurs, il est connu de séparer de manière relativement efficace le CO2 et l'éthane par séparation membranaire. En revanche la séparation membranaire seule ne permet pas de séparer le CO2 du méthane de manière très efficace (il y a beaucoup de pertes de méthane dans le CO2).
Les inventeurs de la présente invention ont alors mis au pont une solution permettant de résoudre les problèmes soulevés ci-dessus. Un but de la présente invention est de séparer de manière efficace tout mélange contenant à la fois au moins du CO2, de l'éthane et un composé léger tel 3034509 3 que du méthane, de l'azote, du CO ou de l'hydrogène tout en évitant les inconvénients mentionnés pus haut. L'invention peut plus largement s'appliquer à la séparation d'un mélange d'au moins trois gaz : un gaz acide, un gaz léger et un gaz peu perméable. Le gaz 5 acide pouvant être du dioxyde de carbone ou du sulfure d'hydrogène, le gaz léger du méthane et le gaz peu perméable de l'éthane. Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux lorsque la séparation cryogénique du gaz peu perméable et du gaz acide sont difficiles. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'un courant 10 gazeux contenant au moins un gaz acide, de l'éthane et un gaz léger choisi parmi le méthane, le monoxyde de carbone, l'hydrogène et l'azote comprenant les étapes suivantes : a) Alimentation avec ledit courant gazeux d'une unité de séparation cryogénique comprenant au moins une colonne à distiller pour 15 traiter ledit courant gazeux, le traitement comprenant l'élimination partielle du gaz acide dudit courant gazeux et la production d'un courant gazeux appauvri en gaz acide et ladite au moins une colonne à distiller comprenant un moyen d'alimentation principale d'un flux liquide ; b) Prélèvement de l'unité de séparation cryogénique d'au moins 20 une portion du courant gazeux traité appauvri en gaz acide ; c) Alimentation avec au moins une portion du courant gazeux traité appauvri en gaz acide d'une unité de séparation physique séparant le gaz acide de l'éthane, dans laquelle ledit courant est séparé pour former un résidu enrichi en gaz léger et en éthane et un courant, perméat, 25 enrichi en gaz acide ; d) Retour du courant enrichi en gaz acide dans l'unité de séparation cryogénique afin d'extraire l'éthane d'une des au moins une colonne à distiller en l'introduisant séparément de l'alimentation définie à l'étape a) de l'unité de séparation cryogénique et en dessous du moyen 30 d'alimentation principale de la colonne. Par séparation cryogénique on entend séparation opérée à une température inférieure à -30°C et supérieure à -100°C, lorsque la pression est comprise entre 5 bara (bar absolu) et 100 bara. De préférence, la température de la séparation 3034509 4 cryogénique est comprise entre -40°C et -60°C pour une pression comprise entre 10 bara et 70 bara. Par séparation physique on entend séparation par un des moyens suivants : -Séparation membranaire ; ou 5 -Séparation par adsorption (par exemple par modulation de pression - PSA ou par modulation de température - TSA) De préférence, la température de la séparation physiqueest comprise entre 5°C et 100°C lorsque la pression est comprise entre 1,5 bara et 90 bara. Le procédé proposé peut comprendre en outre au moins les caractéristiques 10 suivantes : Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape e) : récupération, à partir de l'unité de séparation cryogénique, d'un courant contenant plus de 90% du gaz acide initialement présent dans le courant gazeux à traiter.
15 Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire : Récupération, à partir de l'unité de séparation physique, d'un courant gazeux contenant plus de 95% du gaz léger initialement présent dans le courant gazeux à traiter et plus de 45% de l'éthane initialement présent dans le courant gazeux à 20 traiter. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le gaz acide est choisi parmi le CO2 et le H2S. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le gaz acide est le dioxyde de carbone et le gaz léger est le méthane.
25 Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le courant gazeux à traiter comprend de 10% molaire à 75% molaire de méthane, de 25% molaire à 90% molaire de dioxyde de carbone et de 0,1% molaire à 15% molaire d'éthane. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que ledit courant 30 gazeux à traiter comprend en outre du sulfure d'hydrogène et hydrocarbures ayant au moins trois atomes de carbone. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que, à une pression comprise entre 5 bara et 100 bara, la température dans l'unité de séparation 3034509 5 cryogénique est inférieure à - 30°C et de préférence comprise entre - 40°C et - 60°C. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que l'unité de séparation physique est une unité de séparation membranaire comprenant au 5 moins une membrane. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que ladite au moins une membrane est une membrane polymère. Procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que l'unité de séparation physique est une unité d'adsorption par modulation de pression (PSA).
10 La présente invention traite en particulier de la purification en CO2 d'un courant de gaz naturel au moyen d'une unité cryogénique suivie d'une séparation membranaire, permettant de maximiser le rendement HHV en minimisant la perte d'hydrocarbures dans le CO2, et plus particulièrement la perte de méthane et d'éthane dans le CO2, tirant profit à la fois des avantages de la séparation 15 cryogénique et de la séparation membranaire. Un objet de la présente invention est donc un procédé de séparation de CO2 de gaz naturel pour obtenir un courant riche en méthane et un courant de CO2 sans méthane (typiquement moins de 1% en volume méthane, préférentiellement moins de 0,5% de méthane). Ce procédé utilise la séparation cryogénique 20 (typiquement condensation partielle et/ou distillation autour de -40°C à -60°C) et la séparation membranaire dans un second temps pour à la fois appauvrir en CO2 le courant riche en méthane et produire un courant de CO2 appauvri en éthane pour que celui-ci soit recyclé vers la séparation cryogénique. A titre de remarque, il peut par exemple un pot séparateur opérant à -20°C 25 ou -30°C avant la distillation dans une colonne peut être présent. Le procédé comprend typiquement les étapes suivantes : 1) Séchage d'un gaz d'alimentation comprenant du méthane, du dioxyde de carbone et de l'éthane. 2) Premier refroidissement dans un échangeur de chaleur et 30 condensation partielle pour obtenir un premier liquide et un premier gaz. 3) Refroidissement du premier gaz dans un échangeur de chaleur et condensation partielle pour obtenir un deuxième liquide et un deuxième gaz enrichi en méthane. 3034509 6 4) Mélange des deux liquides et détente du mélange dans une vanne pour l'introduire dans une première colonne de distillation. 5) Séparation de la plus grande partie du méthane restant dans ladite colonne de distillation, afin d'obtenir un liquide appauvri en éthane en 5 pied de colonne. 6) Détente du liquide de la première colonne de distillation pour l'introduire dans une seconde colonne de distillation à plus basse pression. 7) Compression du courant issu de la tête des deux colonnes pour le recycler vers le gaz d'alimentation. 10 8) Vaporisation du liquide appauvri en méthane, préférentiellement à plusieurs niveaux de pression (par exemple environ 5,5 bars, environ 11 bars et environ 16 bars) pour fournir au moins une partie des frigories nécessaires aux étapes 2) et 3) pour obtenir au moins un gaz à basse pression, et éventuellement un gaz à moyenne pression et 15 un gaz à haute pression. 9) Compression du gaz à basse pression, et éventuellement du gaz à moyenne pression pour mélanger tous les gaz issus du liquide appauvri en méthane afin d'obtenir un gaz à haute pression appauvri en méthane. 20 10) Introduction du gaz enrichi en méthane dans une unité de perméation membranaire afin d'obtenir un gaz produit et un gaz enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en éthane que l'on comprime jusqu'à la pression de la première colonne de distillation et introduit au moins en partie en cuve de la première colonne de distillation pour rebouillir et 25 extraire l'éthane de la première colonne de distillation par stripping. Cette (ces) introduction(s) du (des) courant(s) appauvri(s) peut se faire avant ou après un passage dans un échangeur en étant mélangé ou non à un autre courant. L'invention utilise un courant enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en 30 éthane pour extraire par stripping l'éthane de la première colonne de distillation et ainsi minimiser la perte d'éthane dans le dioxyde de carbone produit. Ceci est possible par la nature du procédé de séparation additionnel (séparation membranaire) qui est très sélectif entre le dioxyde de carbone et l'éthane.
3034509 7 Plusieurs modes de réalisation sont possibles : - Le perméat des membranes chargé en dioxyde de carbone et appauvri en éthane peut être refroidi et partiellement condensé dans un pot séparateur dédié. Le liquide formé peut être envoyé directement détendu et 5 envoyé à la seconde colonne de distillation puisqu'il est appauvri en éthane. Le gaz est utilisé comme gaz injecté dans la première colonne pour extraire par stripping l'éthane de la première colonne. - Plusieurs membranes en série peuvent être employées. Une première membrane est utilisée avec un perméat à la pression de la 10 première colonne de distillation. La quantité de perméat étant ajustée en fonction de la quantité d'éthane à extraire par stripping. Le résidu de cette membrane étant envoyé dans une membrane. Le nombre de membranes en série peut être augmenté pour obtenir différents perméats injectés à différents niveaux dans la colonne à distiller. L'avantage de cette variante 15 est d'obtenir des perméats très faiblement chargés en éthane puisque les rendements de perméation à travers ces membranes sont faibles. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant à la figure 2 qui illustre un procédé selon l'invention. Un courant d'alimentation de gaz 1, par exemple de gaz naturel, est introduit 20 dans une unité de pré-traitement 2 afin d'éliminer les impuretés dudit courant d'alimentation. Le courant gazeux 1 comprend par exemple du méthane, de l'éthane et du dioxyde de carbone. L'unité de pré-traitement 2, comporte typiquement au moins un d'adsorption 25 34 pour retirer l'eau. Le courant gazeux 3 ainsi prétraité est refroidi dans un échangeur de chaleur 4 à une température inférieure à -20°C et à pression d'environ 50 bara (ou par exemple approximativement la pression du gaz d'alimentation). De préférence la température reste supérieure à -60°C. Le courant gazeux 5 ainsi refroidi est 30 partiellement condensé, par exemple dans un pot séparateur de phase 6, afin d'obtenir un premier courant liquide 7 et un flux de gaz 8. Ce flux de gaz 8 est ensuite refroidi à une température inférieure à - 45°C dans un échangeur de chaleur 9, puis partiellement condensé dans un pot séparateur 10 afin de produire 3034509 8 un deuxième courant liquide 11 et un flux gazeux 23 enrichi en méthane et appauvri en dioxyde de carbone. Le premier courant liquide 7 et le deuxième courant liquide 11 sont mélangés. Ce mélange 12 est ensuite détendu à une pression comprise entre 10 bara et 30 bara, par exemple à l'aide d'une vanne 13, 5 afin d'être introduit dans une première colonne à distillation 14 via l'alimentation principale 33 de ladite colonne 14. Un courant liquide 15 appauvri en éthane est recueilli en pied de colonne 14 (c'est-à-dire en dessous de l'étage le plus bas de la colonne 14). Le courant liquide 15 est détendu, par exemple à l'aide d'une vanne 16, à une pression comprise entre 5 bara et 15 bara, puis introduit dans une 10 seconde colonne de distillation 17. Les flux gazeux 18 et 19 recueillis en tête des colonnes 14 et 17, sont introduits dans un échangeur de chaleur 4 puis comprimés à l'aide d'un ou plusieurs compresseurs 20 avant d'être recyclés à environ la pression du gaz d'alimentation en courant gazeux d'alimentation vers le courant gazeux initial prétraité 3.
15 Un liquide appauvri en méthane 21 est recueilli en pied de la deuxième colonne de distillation 17, puis est vaporisé pour produire un courant gazeux 22. De préférence, ledit liquide 21 est vaporisé à plusieurs niveaux de pression (par exemple environ 5,5 bars, environ 11 bars et environ 16 bars) pour fournir au moins une partie des frigories nécessaires aux étapes précédemment décrites 20 pour obtenir au moins un gaz à basse pression, et éventuellement un gaz à moyenne pression et un gaz à haute pression. Le courant gazeux 22 est comprimé à l'aide d'un compresseur 24 jusqu'à une pression comprise entre 10 bara et 50 bara pour produire un gaz dit « haute pression » appauvri en méthane 25.
25 Ce gaz 25 peut ensuite faire l'objet d'un traitement dans une unité de traitement 26 contenant au moins une colonne de distillation afin de séparer le dioxyde de carbone ainsi produit 27 des hydrocarbures lourds 28 ayant plus de trois atomes de carbone, tels que le propane et le butane, initialement contenus dans le courant gazeux 1 à traiter.
30 Le courant gazeux enrichi en méthane 23 est introduit dans une unité de séparation physique 29. Une telle unité 29 est par exemple une unité de séparation membranaire comprenant au moins une membrane permettant une bonne séparation du dioxyde de carbone et de l'éthane. Le traitement du courant 3034509 9 gazeux 23 par l'unité 29 permet de produire un courant gazeux 30 enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en éthane et un courant gazeux 31 enrichi en méthane et en éthane pouvant éventuellement être mélangé ultérieurement au courant gazeux d'hydrocarbures lourds 28.
5 Un courant de gaz naturel 31 enrichi en méthane, éthane et hydrocarbures lourds mais appauvri en dioxyde de carbone et autres gaz acides est ainsi produit par la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. En effet, le courant gazeux 30 enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en éthane est comprimé à l'aide d'un ou plusieurs compresseurs 20. Cette pression 10 est celle du courant alimentant la première colonne de distillation 14. Le courant gazeux 30 ainsi comprimé est introduit au moins en partie en pied 32 de la première colonne de distillation 14. Le pied 32 de la colonne 14 est situé en dessous de l'alimentation 33 principale. Ceci permet de produire une fonction de rebouilleur pour cette première colonne 14 et en particulier d'extraire par stripping 15 l'éthane de cette première colonne 14 car le courant gazeux montant dans la colonne est très pauvre en éthane (typiquement en dessous de 0,1°A mol d'éthane et au plus cinq fois moins d'éthane que dans le gaz d'alimentation), vers le flux gazeux 18 extrait en tête de la colonne 14. Cette introduction 32 du gaz appauvri en éthane 30 dans la colonne 14 peut être effectuée avant ou après un passage 20 dans un échangeur de chaleur, ledit gaz étant mélangé ou non à un autre courant. Une autre partie du courant gazeux 30 enrichi en dioxyde de carbone ainsi comprimé est directement mélangé au flux gazeux 3 pour produire un mélange 3' introduit dans l'échangeur 4. Sur la figure 2, l'unité de séparation cryogénique (A) comprend au moins les 25 éléments 4, 6, 9, 10, 13, 14, 17. L'invention ne se limite pas à seulement à cette configuration de purification cryogénique. Quelques exemples de modifications pour lesquelles l'invention peut toujours s'appliquer sont listés ci-dessous : - Nombre d'échangeurs différent : les échangeurs 9 et 4 pourraient 30 éventuellement être combinés en un seul échangeur ou en au moins trois échangeurs. 3034509 10 -Nombre de colonnes de distillation différent : l'invention s'applique également à des procédés ne comportant qu'une colonne de distillation, quelque soit la pression. - Nombre de pots séparateurs : l'invention peut s'appliquer lorsqu'il y a 5 au moins trois pots séparateurs mais elle peut également s'appliquer avec un, voir aucun pot séparateur. -Système de réfrigération différent : la figure 2 représente un schéma auto-réfrigéré, c'est-à-dire un schéma où la réfrigération est fournie par détente du CO2 liquide. Il serait possible de ne pas détendre le CO2 liquide, 10 par exemple, et au contraire de le pomper, cela en utilisant un système de réfrigération externe (cycle CO2, cycle propane ou tout autre cycle de réfrigération). Le tableau 1 ci-dessous résume le bilan de matière effectué tout au long du procédé illustré par la figure 2.
15 Les numéros des « courants » (première colonne du tableau) sont les numéros de la figure 2 courant CH4 CO2 H2S C2 C3 iC4 nC4 1 16 818 10 412 891 686 342 200 51 3' 28 464 17 235 1 257 1 553 435 220 54 23 20 624 4 464 229 498 42 6 1 18 11 646 6 824 365 867 92 20 3 21 0 10 934 971 222 350 234 61 19 1 019 3 961 223 241 63 14 2 27 0 9 862 850 207 14 4 0 31 16 818 552 41 479 328 196 51 Tableau 1 : Bilan matière associé (en Nm3/h).
20 Les colonnes de distillation mises en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont par exemple des colonnes choisies selon l'un des deux types suivants : colonne à plateaux ou colonne à garniture (structurée ou non). 3034509 11 - Le rôle de la colonne de distillation est de favoriser les échanges de matière et d'énergie entre la phase gaz et la phase liquide, ce qui augmente le pouvoir séparateur de la colonne. - Les colonnes de distillation utilisent la différence de volatilité des 5 composants d'un mélange pour les séparer. Pour améliorer la séparation, une grande surface d'échange entre la phase gazeuse et la phase liquide est nécessaire. Pour augmenter cette dernière, des éléments sont ajoutés dans la colonne, tels des plateaux ou des garnissages, ces derniers pouvant être structurés ou non. En plus de la colonne et de son garnissage, 10 deux échangeurs de chaleur peuvent permettre d'apporter/retirer l'énergie nécessaire pour la séparation : un bouilleur situé en bas de colonne où le mélange est chauffé jusqu'à ébullition et le condenseur en tête de colonne qui permet de liquéfier les vapeurs afin de récupérer le produit purifié sous forme liquide. Une partie des condensats est souvent réinjectée dans la 15 colonne pour augmenter la pureté du produit désiré, il s'agit du reflux. Dans le cas du CO2, il peut souvent arriver, comme c'est le cas dans l'exemple de la figure 2 qu'il n'y ait pas de condenseur en tant que tel, car la température de tête de colonne est trop proche de la température à laquelle le CO2 pourrait se solidifier. Dans l'exemple de la figure 2, l'échangeur 9 et 20 le pot séparateur 10 tiennent en quelques sortes le rôle de condenseur. Le procédé objet de la présente invention permet principalement de minimiser la perte d'hydrocarbures. Cet avantage est illustré ci-dessous en considérant un schéma classique où le courant provenant de l'unité de séparation membranaire est simplement mélangé au gaz d'alimentation et en le comparant au procédé 25 objet de la présente invention et par l'exemple décrit dans la figure 2. Schéma classique Schéma selon l'exemple de l'invention illustré figure 2 Rendement C2 45%-47% 70% Rendement PCS 93%-94% 95,4% 3034509 12 Le rendement C2 est défini comme le ratio de la quantité molaire d'éthanedans le produit final par la quantité molaire d'éthane dans le gaz d'alimentation. Le rendement PCS est défini comme le ratio de Qfinal par Qalim où Qfinal est le produit du pouvoir calorifique supérieur (en J/Nm3) du produit final multiplié par le 5 débit molaire du produit final et Qalim est le produit du pouvoir calorifique supérieur (en J/Nm3) du gaz d'alimentation multiplié par le débit molaire du gaz d'alimentation.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'un courant gazeux (1) contenant au moins un gaz acide, de l'éthane et un gaz léger choisi parmi le méthane, le monoxyde de carbone, l'hydrogène et l'azote comprenant les étapes suivantes : Etape a) : alimentation avec ledit courant gazeux (1) d'une unité de séparation cryogénique (A) comprenant au moins une colonne à distiller (14) pour traiter ledit courant gazeux (1), le traitement comprenant l'élimination partielle du gaz acide dudit courant gazeux et la production d'un courant gazeux appauvri en gaz acide et ladite au moins une colonne à distiller (14) comprenant un moyen d'alimentation principale (33) d'un flux liquide ; Etape b) : prélèvement de l'unité (A) de séparation cryogénique d'au moins une portion (23) du courant gazeux traité appauvri en gaz acide ; Etape c) : alimentation avec au moins une portion du courant gazeux (23) traité appauvri en gaz acide d'une unité de séparation physique (29) séparant le gaz acide de l'éthane, dans laquelle ledit courant est séparé pour former un résidu enrichi en gaz léger et en éthane (31) et un courant (30), perméat, enrichi en gaz acide ; Etape d) : retour du courant (30) enrichi en gaz acide dans l'unité de séparation cryogénique (A) en l'introduisant séparément de l'alimentation définie à l'étape a) de l'unité (A) de séparation cryogénique et en dessous du moyen d'alimentation principale (33) de la colonne (14), afin d'extraire l'éthane d'une des au moins une colonne à distiller (14).
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend l'étape e) : récupération, à partir de l'unité de séparation cryogénique (A), d'un courant contenant plus de 90% du gaz acide initialement présent dans le courant gazeux _à traiter.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire : f) Récupération, à partir de l'unité de séparation physique (29), d'un courant gazeux contenant plus de 95% du gaz léger initialement présent dans le courant gazeux à traiter et plus de 45% de l'éthane initialement présent dans le courant gazeux à traiter (1). 3034509 14
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le gaz acide est choisi parmi le CO2 et le H2S.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le gaz acide est le dioxyde de carbone et le gaz léger est le 5 méthane.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le courant gazeux à traiter (1) comprend de 10% molaire à 75% molaire de méthane, de 25% molaire à 90% molaire de dioxyde de carbone et de 0,1% molaire à 15% molaire d'éthane. 10
  7. 7. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit courant gazeux à traiter (1) comprend en outre du sulfure d'hydrogène et hydrocarbures ayant au moins trois atomes de carbone.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, à une pression comprise entre 5 bara et 100 bara, la 15 température dans l'unité de séparation cryogénique (A) est inférieure à - 30°C et de préférence comprise entre - 40°C et - 60°C.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de séparation physique (29) est une unité de séparation membranaire comprenant au moins une membrane. 20
  10. 10. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite au moins une membrane est une membrane polymère.
  11. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'unité de séparation physique (29) est une unité d'adsorption par modulation de pression (PSA). 25
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