LU82772A1 - Procede de decarbonatation des gaz - Google Patents

Description

k "Procédé pour la décarbonatation des gaz."

La présente Invention concerne un procédé pour la décarbonatation des gaz.

Un grand nombre de procédés pour la décarbonatation 5 des gaz sont connus dans l'art et ceux qui sont les plus largement utilisés actuellement sont basés sur l’utilisation d'une solution de carbonates de métaux alcalins ou d'une solution d'alcanolamines.

Dans la technique sont également connus des procédés 10 combinés dans lesquels existent à la fois un stade de décarbonatation avec une solution de carbonates de métaux alcalins et un stade de décarbonatation avec une solution d'alcanolamines.

Le procédé combiné est particulièrement avantageux 15 chaque fois que l'on désire ramener la teneur en anhydride , carbonique dans le gaz traité à quelques parties par million en volume, en utilisant au mieux les propriétés différentes des deux solutions absorbantes.

Le procédé combiné comprend deux stades successifs 20 de décarbonatation : le premier est un lavage avec une solution chaude de carbonates de métaux alcalins qui permet d'obtenir un gaz contenant environ 2% en volume de CO^, et le second stade est un lavage avec une solution froide d'alcanolamines qui réduit encore la quantité de C0o dans le gaz à quelques 25 parties par million en volume.

Le gaz à décarbonater entre dans le bas d'une première colonne d'absorption sous pression, monte dans la colonne en contre-courant d'une solution chaude de carbonates alcalins, sort par le haut de la colonne et entre, après avoir 30 été refroidi à 40&C, dans le bas d'une seconde colonne d'absorption sous pression qui est alimentée par le haut avec une solution d'alcanolamines,plus particulièrement de (mono)-étha-nolamine.

Les solutions de carbonates et d'alcanolamines épui-35 sées qui sont recueillies au bas de la première et de la seconde colonnes d'absorption, respectivement, passent .directement / dans les colonnes de régénération respectives qui fonctionnent à la pression atmosphérique, puis sont recyclées par pompage.

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Une turbine hydraulique, insérée dans la canalisation d’alimentation prévue pour la solution de carbonates épuisée, permet d’utiliser la différence de pression existant entre la colonne d'absorption et la colonne de régénération, ce qui 5 permet de récupérer une partie de la demande d'énergie des pompes.

La régénération de la solution d'alcanolamines et de la solution de carbonates (chaude) est effectuée en fournissant de la chaleur. Le procédé combiné constitue un pro-10 grès considérable par rapport aux procédés utilisant une seule solution d'absorption, mais il pose toutefois des problèmes de coûts d'exploitation en rapport avec la régénération des solutions absorbantes.

D'une façon tout à fait surprenante, les auteurs de 15 la présente invention ont maintenant découvert que les coûts de régénération des solutions absorbantes peuvent être consi-» dérablement diminuées en utilisant convenablement la chaleur disponible.

Un objet de la présente invention est la fourniture 20 d'un procédé pour la décarbonatation d’un gaz en deux stades d'absorption avec une solution d'alcanolamines et des solutions de carbonates de métaux alcalins, respectivement, caractérisé par le fait que la solution d'alcanolamines épuisée est envoyée en vue de sa régénération dans une première colon-25 ne où l'anhydride carbonique est éliminé en fournissant de la chaleur à partir d'une source extérieure; tandis que la solution de carbonates de métaux alcalins épuisée est envoyée en vue de sa régénération dans une seconde colonne où l'anhydride carbonique est éliminé en utilisant la chaleur directe des 30 vapeurs de tête de ladite première colonne, et la chaleur d'un courant d'air saturé d'eau qui a été chauffé par échange de chaleur indirecte avec le fluide qui est eonaensé au sommet de la seconde colonne, et qui est constitué essentiellement par de l'eau. La seconde colonne est placée avantageusement au-35 dessus de la première colonne, selon une réalisation préférée de la présente invention.

! C'est un fait surprenant de pouvoir utiliser pour v/ régénérer la solution de carbonates de métaux alcalins l'air 3 saturé d'eau à une température qui est inférieure à celle nécessaire pour la régénération, en utilisant la chaleur à basse température récupérée à partir du réfrigérant de tête.

Le procédé de la présente invention sera maintenant 5 décrit en détail en se référant à la figure unique ci-jointe, qui est un schéma simplifié d'une installation de décarbona-, tation.

Le gaz à décarbonater qui, dans le cas examiné, est essentiellement composé de et avec 18,2$ de C-O^ entre, *10 saturé d'eau, à la température de 120°C et sous une pression de 30 bars dans le bas de la colonne d'absorption 25 par le tuyau 1 et monte le long de la colonne en contre-courant d'une solution chaude de carbonate de potassium à 25$ en poids.

Le gaz sort par la tête de la colonne 25 avec envi-15 ron 2% en volume de C0o et arrive, en passant par le tuyau 2, dans le réfrigérant 2b où il est refroidi à A0°C et, après * séparation de l'eau condensée en 27, arrive par le tuyau 3 dans le bas de la seconde colonne d'absorption 28.

En remontant le long de la colonne 28, le gaz entre 20 en contact avec une solution de DEA (diéthanolamine) à 20 $ en poids qui ramène encore le teneur du gaz en CO^ à une quantité d'environ 100 ppm (parties par million). Le gaz contenant environ 100 ppm de C02 sort par le haut de la colonne 28 et, en passant par le tuyau A, est envoyé à l'utilisa-25 tlon.

La solution de DEA épuisée sortant par le bas de la colonne 28 passe directement par le tuyau 7 dans l'échangeur 29 où elle est préchauffée puis, en passant par le tuyau 8, arrive à la tête de la colonne de régénération 30 qui fonction--30 ne sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique et au bas de laquelle elle est recueillie, réchauffée convenablement et régénérée.

Le réchauffage est effectué en fournissant la chaleur indirecte sous la forme d'une vapeur ou de gaz chauds éven-35 tuellement disponibles au réchauffeur 31.

La solution de DEA régénérée est envoyée depuis le / bas de la colonne 30, par la pompe 32 et par le tuyau 9, d'abord dans l'échangeur 29 où elle est partiellement refroi- i i il die, puis, en passant par le tuyau 10, dans le réfrigérant 33 où elle est encore refroidie à i<0oC et, éventuellement en passant par le tuyau 11, vers la tête de la colonne d'absorp-tion 28.

!j La solution chaude de carbonate de potassium épuisée • ^ j qui a été recueillie au bas de la colonne d'absorption 2t> traverse le tuyau 5 en direction de la turbine hydraulique 34 s j et en y étant détendue, permet d'obtenir une partie de l'éner- tj ί gie nécessaire aux pompes, après quoi elle arrive, en passant | J 10 par le tuyau 6, dans la tête de la colonne de régénération 35.

i La régénération de la solution de carbonate dans la ? colonne 35 est effectuée d’une façon adiabatique en utilisant j les vapeurs chaudes de la tête de la colone 30 ainsi qu'un | courant d'air chaud saturé.

15 L'air est comprimé par le ventilateur 36 et, après ! avoir été réchauffé et saturé simultanément dans le réfrigé- i * rant de tête 37 de la colonne 35, il est envoyé dans le bas de la colonne 35 en passant par le tuyau 22; il est ainsi devenu possible de récupérer une fraction de la chaleur de con-: 20 densation de l'eau contenue dans les vapeurs de tête de la ! colonne de régénération 35, chaleur qui, à cause du faible niveau thermique de ces vapeurs, ne peut pas être récupérée i - autrement.

La solution de carbonates régénérée est prélevée au ; 25 bas de la colonne de régénération 35.

Les vapeurs de tête de la colonne 35 arrivent, par ; ' le tuyau 1? dans l'échangeur 37 où une fraction de l'eau conte- : nue dans lesdites vapeurs est condensée et recueillie en 39, soutirée, par le tuyau 13, par la pompe 40 et envoyée, en par-50 tie Par Ie tuyau 20 dans la tête de la colonne 30 et, en partie par le tuyau 19, dans l’échangeur 37 en même temps que l'air provenant du ventilateur 3ό par le tuyau 21.

Les vapeurs sortant du séparateur 39 traversent le tuyau 14 en direction du réfrigérant 41 où elles sont refroi-: 35 dies à 50°C puis arrivent dans le séparateur prévu pour le î condensât 42 avant d'être éliminées dans l'atmosphère par le i j tuyau 16.

L'eau condensée recueillie en 42 est soutirée à - L_ 5 travers le tuyau 15 par la pompe 43 et envoyée, en partie par le tuyau 17, aux extrémités de l'installation, en partie par le tuyau 18 au bas de la colonne 35 et le reste par le tuyau 23 est envoyé sous forme d'un courant de reflux vers 5 la colonne 30.

Les tableaux 1, 2 et 3 ci-après donnent les résul-, tats d'une réalisation pratique et non limitative de la présente invention en se référant à la figure unique ci-jointe .qui est un schéma d'une installation de décarbonatation.

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Claims (1)

1. Procédé pour la décarbonatation des gaz en deux stades, par absorption avec des solutions de carbonates de métaux alcalins et des solutions d'alcanolamines, respective-5 ment, comprenant le stade de la régénération par chauffage des solutions absorbantes, caractérisé par le fait que la * chaleur pour la régénération de la solution de carbonates de métaux alcalins est la chaleur directe des vapeurs de tête de la colonne de régénération de la solution d1alcanolamines, 10 plus la chaleur d’un courant d’air saturé d’eau qui a été réchauffé par l'échange de chaleur indirecte avec le fluide qui a été condensé dans la tête de la colonne de régénération de la solution de carbonates de métaux alcalins. ?. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 15 par le fait que la régénération de la solution de carbonates de métaux alcalins est effectuée dans une colonne qui est placée au-dessus de la colonne de régénération de la solution d'alcanolamines . / V C / / /