WO2008132338A2 - Procede de desacidification d'un gaz avec fractionnement par diffusion thermique de la solution absorbante chargée en composés acides - Google Patents

Procede de desacidification d'un gaz avec fractionnement par diffusion thermique de la solution absorbante chargée en composés acides Download PDF

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WO2008132338A2
WO2008132338A2 PCT/FR2008/000324 FR2008000324W WO2008132338A2 WO 2008132338 A2 WO2008132338 A2 WO 2008132338A2 FR 2008000324 W FR2008000324 W FR 2008000324W WO 2008132338 A2 WO2008132338 A2 WO 2008132338A2
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absorbent solution
compounds
fraction
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Patrick Briot
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide

Definitions

  • the present invention relates to the field of deacidification of a gaseous effluent.
  • the deacidification of gaseous effluents such as, for example, natural gas, synthesis gases, combustion fumes, refinery gases, bottoms gases from the Claus process, and fermentation gases from biomass, is generally carried out by washing with an absorbent solution.
  • the absorbent solution makes it possible to absorb the acidic compounds present in the gaseous effluent.
  • the physico-chemical characteristics of this solution are closely related to the nature of the gas to be treated: expected specification on the treated gas, selective removal of an impurity, thermal and chemical stability of the solution vis-à-vis the various compounds present in the gaseous effluent to be treated.
  • the document FR 2 877 858 proposes to take advantage of the demixing phenomenon observed for certain absorbent solutions, following the absorption of acidic compounds.
  • the gas to be treated is contacted with an absorbent solution containing a molecule reactive with the acidic compounds and a solvation compound.
  • the reaction between the acid compounds and the reactive molecules gives rise to ionic species.
  • the reactive molecule is selected for its ability, after being transformed into said ionic species, to separate from the solvation compound.
  • the absorbent solution loaded with acid compounds following the contacting step contains two separable phases by demixing. A first phase contains most of the unconverted reactive molecules. A second phase contains the essential reactive molecules converted to ionic species.
  • the regeneration costs of the absorbent solution are reduced because only the phase rich in ionic species is subjected to thermal regeneration.
  • the present invention proposes to regenerate only a portion of the absorbent solution, by implementing an effective physical separation operation that is applicable to various conventional absorbent solutions.
  • the invention describes a process for the deacidification of a gaseous effluent comprising at least one of the following acidic compounds CO 2 and H 2 S, in which the following steps are carried out: a) contact is made with the gaseous effluent with an absorbent solution so as to obtain a gas depleted of acidic compounds and an absorbent solution loaded with acidic compounds, b) a thermal gradient is applied to the absorbent solution loaded with acidic compounds so as to separate, by thermal diffusion, said solution in two fractions: a first fraction depleted in acidic compounds and a second fraction enriched in acidic compounds, c) is removed and recycled said first fraction depleted in acidic compounds in step a), d) is taken and regenerated said second fraction enriched in acidic compounds so as to release the acidic compounds in gaseous form and to obtain a second regenerated fraction which is is recycled in step a).
  • the thermal gradient may be greater than 300 ° C / m.
  • the charged solution of acidic compounds can be circulated in a space between a cold plate and a hot plate.
  • the cold plate and the hot plate can be constituted by two substantially coaxial and vertical tubes.
  • step b) the absorbent solution loaded with acidic compounds obtained in step a) can be released in order to release acidic compounds in gaseous form.
  • the absorbent solution may comprise reactive compounds which are converted, by reaction, with said acidic compounds into ionic species.
  • the gaseous effluent may be one of the following gases: natural gas, synthesis gas, combustion fumes, refinery gases, bottoms gases from the Claus process, biomass fermentation gases.
  • the method according to the invention has the advantage of minimizing regeneration costs while being able to operate with different types of absorbent solutions which are usually used, for example in natural gas deacidification processes.
  • FIG. 1 schematizes the method according to the invention
  • FIG. a thermal diffusion separator
  • the gaseous effluent to be deacidified arrives via line 1.
  • the deacidification process shown schematically in FIG. 1 can be applied to the treatment of different gaseous effluents.
  • the method can decarbonate combustion fumes, deacidify natural gas or tail gas from the Claus process.
  • the process also makes it possible to remove the acidic compounds contained in the synthesis gases, in the gases of conversion in integrated combustion plants of coal or natural gas, and in gases resulting from the fermentation of biomass.
  • the typical composition of a gaseous effluent corresponds, in volume to 75% of nitrogen, 15% of carbon dioxide, 5% of oxygen and 5% of water.
  • Different impurities such as SO x , NO x , Ar and other particles are also present in smaller amounts, they generally represent less than 2% volume.
  • the temperature of these fumes is between 50 0 C and 180 ° C, the pressure is generally less than 15 bar.
  • Natural gas on the other hand, consists essentially of 25%
  • hydrocarbons mainly methane, accompanied by hydrocarbons generally having between 2 and 6 carbon atoms.
  • carbon dioxide in proportions between 1% and 75% vol. CO 2 is often observed.
  • Other impurities essentially sulfur compounds such as mercaptans, COS and I 1 H 2 S may be present in concentrations ranging from a few ppm up to 50% vol.
  • Natural gas is generally available at pressures between 20 and
  • the Claus tail gas their final treatment often involves hydrogenation and hydrolysis steps to convert all the sulfur species into hydrogen sulphide, in turn captured by a deacidification process using a solvent based alkanolamine.
  • the typical example of this process is the SCOT process.
  • the gases to be treated during the absorption phase are then available in this case at pressures often close to atmospheric pressure, and temperatures around 50 0 C, typically between 38 ° C and 55 ° C. These gases contain on average less than 5% vol. H 2 S, most often less than 2%, up to 50% of dioxide carbon, the rest of the gas being essentially composed of nitrogen.
  • These gases can be saturated with water, for example they can contain about 5% by volume of water.
  • gaseous effluents that need to be deacidified for reasons of safety, transport or depending on their use, such as synthesis gases, conversion gases in integrated combustion plants for coal or natural gas, gases From the fermentation of biomass, there are very different availability conditions depending on their origin, especially with regard to temperature, pressure, gas composition and acid gas concentrations.
  • the acid compounds to be removed from the gaseous effluent arriving via line 1 are hydrogen sulfide (H 2 S) and / or carbon dioxide (CO 2 ).
  • the process according to the invention can also remove other acidic compounds such as mercaptans, in particular methyl mercaptan and ethyl mercaptan, sulfur dioxide (SO 2 ), carbon oxysulfide (COS) and diisocyanate. carbon disulfide (CS 2 ).
  • acidic compounds are generally found in proportions of between a few ppm and several percent, for example up to 75% for CO 2 and H 2 S in natural gas.
  • the gaseous effluent arriving via line 1 may be available at pressures between atmospheric pressure for afterburning fumes and up to 150 bars for natural gas. In the case of gaseous effluents at low pressure, a compression phase may be considered in order to position itself in pressure ranges favorable to the implementation of the present invention.
  • the temperature of this effluent is generally between 0 ° C. and 300 ° C., preferably between 20 ° C. and 180 ° C., considering both a natural gas and a combustion smoke. It can however be controlled (by heating or cooling) in order to promote the capture of the acidic compounds by the absorbing solution.
  • the gaseous effluent arriving via the pipe 1 is brought into contact in the absorption zone ZA with the liquid absorbent solution arriving via the pipe 14.
  • the conventional techniques for bringing a gas and a liquid into contact can be brought into contact with each other. use: bubble column, plate column, packed column, bulk or structured, series agitated reactors, membrane contactors ...
  • An absorbent solution of chemical nature is chosen, that is to say that the absorbing solution comprises one or more compounds having the capacity to react reversibly with the acidic compounds contained in the gaseous effluent.
  • the reaction between the reactive compound and an acid compound generates an ionic species.
  • the reactive compounds may be chosen from any type of absorbent solution conventionally used for absorbing CO 2 or I 1 H 2 S.
  • amines primary, secondary, tertiary, cyclic or non-cyclic, aromatic or non-aromatic
  • alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine ...), amino acids, amides, ureas, phosphates, carbonates or borates of alkali metals.
  • the reactive compounds may be diluted in solvating compounds, for example glycols, glycol ethers, alcohols, sulfolane, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate or ionic liquids.
  • the absorbent solution may further contain water.
  • the absorbent solution captures the acidic compounds of the gaseous effluent.
  • the gaseous effluent depleted in acidic compounds is discharged at the top of ZA via line 2.
  • the absorbent solution loaded with acid compounds is discharged at the bottom of ZA via line 3.
  • the absorbent solution charged with acidic compounds may undergo one or more detents so as to release a part of the acidic compounds or co-absorbed compounds in the solution during the gas / liquid contact made in ZA.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds is introduced via line 3 into the expansion tank BS1. Under the effect of the expansion, a gaseous fraction of the acidic compounds and possibly other co-absorbed compounds is discharged through line 4.
  • the relaxed absorbent solution is discharged from the flask BS1 via line 5.
  • the absorbent solution is introduced through the duct 5 in the separation column S, which implements a separation based on the Soret effect.
  • column S the absorbent solution is subjected to a high thermal gradient between two walls, one hot, the other cold. Under the effect of the temperature gradient, the molecules making up the absorbing solution will separate by thermal diffusion.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds consists of molecules reacted with the acidic compounds and molecules unreacted with the acidic compounds. These different molecules have very different densities, molecular weights and molecular volumes. These distinct physicochemical characteristics allow their separation using the Soret effect.
  • the different molecules of the absorbing solution diffuse under the effect of the temperature gradient. In general, lower molecular weight molecules tend to concentrate toward the cold wall. In the case of a mixture of molecules having the same identical weight, the molecules with the lowest molecular volume tend to migrate to the cold wall. In the case of molecules of the same molecular weight and molecular volume, the molecules with the smallest molecular surface tend to concentrate towards the cold wall.
  • the cold wall can be cooled by heat exchange with cold water.
  • the temperature of the cold wall can be between 20 0 C and 150 0 C depending on the temperature of the hot wall.
  • the hot wall may be heated by steam or electrical resistances, for example at a temperature between 50 0 C and 300 0 C.
  • the distance between the walls may be between 0.1 mm and 10 cm.
  • the temperature difference between the cold wall and the hot wall may be between 30 0 C and 300 0 C.
  • the absorbent solution is subjected to a thermal gradient which may be greater than 300 ° C / m.
  • FIG. 2 represents an exemplary embodiment of the separator S.
  • the absorbent solution loaded with acidic compounds is introduced into the annular space situated between the two tubes T 1 and T 2 of vertical axis AA '.
  • the level of introduction of the solution is located halfway up the annular space E.
  • the tube T2 is cooled by a fluid circulating in the internal volume of T2 through the conduit 20 and discharged through the conduit 21.
  • the tube T1 is heated by the electrical resistors R arranged on the entire outer surface of T1.
  • the absorbent solution fraction enriched in acidic compounds flowing in the duct 6 is preheated in the heat exchanger E1 before being introduced via the conduit 8 into the regeneration column RE.
  • This column may be a distillation column or any other technique well known to those skilled in the art.
  • the temperature in the RE column is fixed by the bottom reboiler and the introduction of reflux at the top of RE.
  • the acidic compounds are released in gaseous form into RE and are discharged through line 10.
  • the regenerated absorbent solution is removed from RE via line 9, cooled by heat exchange in exchanger E1 and then sent to the STO storage tank. .
  • the fraction of absorbent solution separated in S and discharged through line 7 is also introduced into the storage tank STO.
  • the absorbent solution of the reservoir STO is sent to the zone ZA via the conduits 12, 13 and 14, using the pump P1.
  • a heat exchanger E2 optionally makes it possible to control the temperature of the solvent introduced into ZA via the conduit 14. .
  • the two solvent fractions brought by the conduits 7 and 11 can be recycled separately in the absorption section ZA.
  • the injection levels of these two fractions in ZA depend on the compositions of each of the fractions and the expected specifications on the gas treated in ZA.

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Abstract

Le procédé permet de désacidifîer un effluent gazeux comportant au moins l'un des composés acides suivants CO2 et H2S, en effectuant les étapes suivantes : a) on met en contact dans ZA l'efïluent gazeux 1 avec une solution absorbante 14 de manière à obtenir un gaz appauvri en composés acides 2 et une solution absorbante chargée en composés acides 3, b) on applique, dans le séparateur S, un gradient thermique à la solution absorbante chargée en composés acides de manière à séparer, par diffusion thermique, ladite solution en deux fractions : une première fraction appauvrie en composés acides 7 et une deuxième fraction enrichie en composés acides 6, c) on prélève et on recycle ladite première fraction appauvrie en composés acides 7 à l'étape a), d) on prélève et on régénère ladite deuxième fraction enrichie en composés acides 6 de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse 10 et à obtenir une deuxième fraction régénérée 9 qui est recyclée à l'étape a).

Description

PROCEDE DE DESACIDIFICATION D'UN GAZ AVEC FRACTIONNEMENT PAR DIFFUSION THERMIQUE DE LA SOLUTION ABSORBANTE CHARGÉE EN COMPOSÉS ACIDES
La présente invention concerne le domaine de la désacidification d'un efïluent gazeux.
La désacidification des efïluents gazeux tels que par exemple le gaz naturel, les 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, est généralement réalisée par lavage par une solution absorbante. La solution absorbante permet d'absorber les composés acides présents dans l'effluent gazeux. Les caractéristiques physico-chimiques de cette solution sont étroitement liées à la nature du gaz à traiter : spécification attendue sur le gaz traité, élimination sélective d'une impureté, stabilité thermique et chimique de la solution vis-à-vis des différents composés présents dans l'effluent gazeux à traiter.
Le document FR 2 877 858 propose de tirer partie du phénomène de démixtion observé pour certaines solutions absorbantes, suite à l'absorption de composés acides. Le gaz à traiter est mis en contact avec une solution absorbante contenant une molécule réactive avec les composés acides et un composé de solvatation. La réaction entre les composés acides et les molécules réactives donne naissance à des espèces ioniques. La molécule réactive est choisie pour sa capacité, après avoir été transformée en ladite espèce ionique, à se séparer du composé de solvatation. La solution absorbante chargée en composés acides suite à l'étape de mise en contact contient deux phases séparables par démixtion. Une première phase contient l'essentiel des molécules réactives non converties. Une deuxième phase contient l'essentiel des molécules réactives converties en espèces ioniques. Les coûts de régénération de la solution absorbante sont réduits car seule la phase riche en espèces ioniques est soumise à une régénération thermique.
La présente invention propose de ne régénérer qu'une portion de la solution absorbante, en mettant en oeuvre une opération de séparation physique efficace qui est applicable aux différentes solutions absorbantes conventionnelles.
De manière générale, l'invention décrit un procédé de désacidification d'un efïluent gazeux comportant au moins l'un des composés acides suivants CO2 et H2S, dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on met en contact l'effluent gazeux avec une solution absorbante de manière à obtenir un gaz appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, b) on applique un gradient thermique à la solution absorbante chargée en composés acides de manière à séparer, par diffusion thermique, ladite solution en deux fractions : une première fraction appauvrie en composés acides et une deuxième fraction enrichie en composés acides, c) on prélève et on recycle ladite première fraction appauvrie en composés acides à l'étape a), d) on prélève et on régénère ladite deuxième fraction enrichie en composés acides de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une deuxième fraction régénérée qui est recyclée à l'étape a).
Selon l'invention, le gradient thermique peut être supérieur à 300°C/m.
A l'étape b), on peut faire circuler la solution chargée en composés acides dans un espace situé entre une plaque froide et une plaque chaude. La plaque froide et la plaque chaude peuvent être constituées par deux tubes sensiblement co-axiaux et verticaux.
Avant l'étape b), on peut détendre la solution absorbante chargée en composés acides obtenue à l'étape a) de manière à libérer des composés acides sous forme gazeuse.
La solution absorbante peut comporter des composés réactifs qui se transforment, par réaction, avec lesdits composés acides en espèces ioniques.
L'effluent gazeux peut être l'un des gaz suivants : 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.
Le procédé selon l'invention présente l'avantage de minimiser les coûts de régénération tout en pouvant fonctionner avec différents types de solutions absorbantes qui sont habituellement utilisées, par exemple dans les procédés de désacidification de gaz naturel.
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 schématise le procédé selon l'invention, la figure 2 représente un séparateur par diffusion thermique.
Sur la figure 1, l'effluent gazeux à désacidifier arrive par le conduit 1. Le procédé de désacidification schématisé par la figure 1 peut être appliqué au traitement de différents effluents gazeux. 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 centrales intégrées de combustion du charbon ou du gaz naturel, et dans les gaz issus de la fermentation de biomasse.
Dans le cadre de la décarbonatation des fumées de combustion, la composition typique d'un effluent gazeux correspond, en volume à 75 % d'azote, 15 % de dioxyde de carbone, 5 % d'oxygène et 5 % d'eau. Différentes impuretés telles que des SOx, NOx, Ar et autres particules sont aussi présentes en quantités moindres, elles représentent en général moins de 2 % volume. La température de ces fumées est comprise entre 500C et 180°C, la pression est quant à elle généralement inférieure à 15 bars. Le gaz naturel, quant à lui, est essentiellement constitué de 25 % à
99 % vol. d'hydrocarbures, essentiellement du méthane, accompagné d'hydrocarbures possédant généralement entre 2 et 6 atomes de carbone. La présence de dioxyde de carbone, dans des proportions comprises entre 1 % et 75 % vol. de CO2 est souvent observée. D'autres impuretés, essentiellement des composés soufrés tels que les mercaptans, le COS et I1H2S peuvent être présentes dans des concentrations allant de quelques ppm jusqu'à 50 % vol. Le gaz naturel est généralement disponible à des pressions comprises entre 20 et
100 bars et des températures comprises entre 20°C et 600C. Les conditions de transport, température et pression, définissent la teneur en eau de cet effluent gazeux.
Concernant les gaz de queue de Claus, leur traitement final implique souvent des étapes d'hydrogénation et d'hydrolyse pour transformer l'ensemble des espèces soufrées en hydrogène sulfuré, à son tour capté par un procédé de désacidification mettant en œuvre un solvant à base d'alcanolamine. L'exemple type de ce procédé est le procédé SCOT. Les gaz à traiter lors de la phase d'absorption sont alors disponibles dans ce cas à des pressions souvent voisines de la pression atmosphérique, et des températures avoisinant 500C, classiquement comprises entre 38°C et 55°C. Ces gaz contiennent en moyenne moins de 5 % vol. d'H2S, le plus souvent moins de 2 %, jusqu'à 50 % de dioxyde de carbone, le reste du gaz étant essentiellement composé d'azote. Ces gaz peuvent être saturés en eau, par exemple ils peuvent contenir environ 5 % en volume d'eau.
Les autres effluents gazeux nécessitant d'être désacidifïés pour des raisons de sécurité, de transport ou en fonction de leur utilisation, tels que les gaz de synthèse, les gaz de conversion dans les centrales intégrées de combustion du charbon ou du gaz naturel, les gaz issus de la fermentation de biomasse présentent quant à eux des conditions de disponibilité très variables selon leur origine, notamment en ce qui concerne la température, la pression, la composition du gaz et ses concentrations en gaz acides.
De manière générale, les composés acides à retirer de l'effluent gazeux arrivant par le conduit 1 sont l'hydrogène sulfuré (H2S) et/ou le dioxyde de carbone (CO2). Eventuellement, le procédé selon l'invention peut également retirer d'autres composés acides tels que les mercaptans, notamment le méthylmercaptan et l'éthylmercaptan, le dioxyde de soufre (SO2), l'oxysulfure de carbone (COS) et le di-sulfure de carbone (CS2). Ces composés acides sont généralement rencontrés dans des proportions comprises entre quelques ppm et plusieurs pourcents, par exemple jusqu'à 75% pour le CO2 et l'H2S dans le gaz naturel. L'effluent gazeux arrivant par le conduit 1 peut être disponible à des pressions comprises entre la pression atmosphérique pour les fumées de postcombustion et pouvant atteindre 150 bars pour le gaz naturel. Dans le cas des effluents gazeux à basse pression, une phase de compression peut être envisagée afin de se positionner dans des domaines de pression favorables à la mise en œuvre de la présente invention. La température de cet effluent est généralement comprise entre O0C et 300 0C, de préférence entre 200C et 1800C en considérant aussi bien un gaz naturel qu'une fumée de combustion. Elle peut cependant être contrôlée (par chauffage ou refroidissement) afin de favoriser la capture des composés acides par la solution absorbante. L'efïluent gazeux arrivant par le conduit 1 est mis en contact dans la zone d'absorption ZA avec la solution absorbante liquide arrivant par le conduit 14. Les techniques classiques de mise en contact d'un gaz et d'un liquide peuvent être mises en oeuvre : colonne à bulles, colonne à plateaux, colonne à garnissage, vrac ou structuré, réacteurs agités en série, contacteurs membranaires...
On choisit une solution absorbante à caractère chimique, c'est-à-dire que la solution absorbante comporte un ou plusieurs composés ayant la capacité de réagir de façon réversible avec les composés acides contenus dans l'efïluent gazeux. La réaction entre le composé réactif et un composé acide engendre une espèce ionique. Les composés réactifs peuvent être choisis parmi tout type de solution absorbante classiquement utilisée pour absorber le CO2 ou I1H2S. Par exemple, on utilise des aminés (primaires, secondaires, tertiaires, cycliques ou non, aromatiques ou non), des alcanolamines (telles que la MonoEthanolamine, la Diethanolamine, la Methyldiethanolamine...), des acides aminés, des amides, des urées, des phosphates, des carbonates ou des borates de métaux alcalins. Les composés réactifs peuvent être dilué dans des composés de solvatation, par exemple des glycols, des éthers de glycols, des alcools, du sulfolane, de la N-méthylpyrrolidone, du carbonate de propylène ou des liquides ioniques. La solution absorbante peut contenir en outre de l'eau.
Dans ZA, la solution absorbante capte les composés acides de l'effluent gazeux. L'effluent gazeux appauvri en composés acides est évacué en tête de ZA par le conduit 2. La solution absorbante chargée en composés acides est évacuée en fond de ZA par le conduit 3. Selon le niveau de pression de la section ZA, la solution absorbante chargée en composés acides peut subir une ou plusieurs détentes de façon à libérer une partie des composés acides ou des composés co-absorbés dans la solution au cours du contact gaz/liquide réalisé dans ZA. Par exemple, comme représenté sur la figure 1, la solution absorbante chargée en composés acides est introduite par le conduit 3 dans le ballon de détente BSl. Sous l'effet de la détente, une fraction gazeuse des composés acides et éventuellement d'autres composés co-absorbés est évacuée par le conduit 4. La solution absorbante détendue est évacuée du ballon BSl par le conduit 5. La solution absorbante est introduite par le conduit 5 dans la colonne de séparation S, qui met en oeuvre une séparation basée sur l'effet Soret. Dans la colonne S, la solution absorbante est soumise à un fort gradient thermique entre deux parois, l'une chaude, l'autre froide. Sous l'effet du gradient de température, les molécules composant la solution absorbante vont se séparer par diffusion thermique.
En effet la solution absorbante chargée en composés acides est constituée de molécules ayant réagi avec les composés acides et de molécules n'ayant pas réagi avec les composés acides. Ces différentes molécules possèdent des densités, des masses moléculaires et des volumes moléculaires très différents. Ces caractéristiques physico-chimiques distinctes permettent leur séparation en utilisant l'effet Soret. Les différentes molécules de la solution absorbante diffusent sous l'effet du gradient de température. En général, les molécules de plus faible masse moléculaire tendent à se concentrer vers la paroi froide. Dans le cas d'un mélange de molécules possédant un même poids identique, les molécules ayant le plus faible volume moléculaire tendent à migrer vers la paroi froide. Dans le cas de molécules de même poids moléculaire et de même volume moléculaire, les molécules possédant la surface moléculaire la plus faible tendent à se concentrer vers la paroi froide.
La paroi froide peut être refroidie par échange de chaleur avec de l'eau froide. La température de la paroi froide peut être comprise entre 200C et 1500C en fonction de la température de la paroi chaude. La paroi chaude peut être chauffée par de la vapeur ou des résistances électriques, par exemple à une température comprise entre 500C et 3000C. La distance entre les parois peut être comprise entre 0,1 mm et 10 cm. L'écart de température entre la paroi froide et la paroi chaude peut être compris entre 300C et 3000C. Ainsi, la solution absorbante est soumise à un gradient thermique qui peut être supérieur à 300°C/m.
En régime continu, le déséquilibre de température et de composition au sein de la solution absorbante entre les parois chaude et froide dans la colonne S crée des courants de convection qui font que les molécules les plus légères se déplacent vers le haut de la colonne, tandis que les molécules les plus lourdes se déplacent vers le bas de la colonne. Ainsi, on évacue en tête de la colonne S par le conduit 7 une fraction de solution absorbante appauvrie en composés acides. Cette fraction n'a pas besoin d'être régénérée et peut être directement envoyée vers la colonne de mise en contact ZA. On évacue en fond de la colonne S par le conduit 6 une fraction de solution absorbante enrichie en composés acides. Cette fraction est envoyée vers l'étape de régénération thermique. La figure 2 représente un exemple de réalisation du séparateur S. La solution absorbante chargée en composés acides est introduite dans l'espace annulaire situé entre les deux tubes Tl et T2 d'axe AA' vertical. Le niveau d'introduction de la solution est situé à mi-hauteur de l'espace annulaire E. Le tube T2 est refroidi par un fluide circulant dans le volume intérieur de T2 par le conduit 20 et évacué par le conduit 21. Le tube Tl est chauffé par les résistances électriques R disposées sur toute la surface extérieure de Tl.
Pour pouvoir traiter d'important débit de solution absorbante, on peut faire fonctionner en parallèle plusieurs appareils décrits en référence à la figure 2. En référence à la figure 1, la fraction de solution absorbante enrichie en composés acides circulant dans le conduit 6 est préchauffée dans l'échangeur de chaleur El avant d'être introduite par le conduit 8 dans la colonne de régénération RE. Cette colonne peut être une colonne de distillation ou tout autre technique bien connue de l'homme de l'art. La température dans la colonne RE est fixée par le rebouilleur en fond et l'introduction d'un reflux en tête de RE. Les composés acides sont libérés sous forme gazeuse dans RE et sont évacués par le conduit 10. La solution absorbante régénérée est évacuée de RE par le conduit 9, refroidie par échange de chaleur dans l'échangeur El, puis envoyée dans le réservoir de stockage STO.
La fraction de solution absorbante séparée dans S et évacuée par le conduit 7 est également introduite dans le réservoir de stockage STO.
La solution absorbante du réservoir STO est envoyée dans la zone ZA par les conduits 12, 13 et 14, à l'aide de la pompe Pl. Un échangeur de chaleur E2 permet éventuellement de contrôler la température du solvant introduit dans ZA par le conduit 14.
Alternativement, les deux fractions de solvants amenées par les conduits 7 et 11 peuvent être recyclées de façon séparée dans la section d'absorption ZA. Les niveaux d'injection de ces deux fractions dans ZA dépendent des compositions de chacune des fractions et des spécifications attendues sur le gaz traité dans ZA.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de désacidifîcation d'un effluent gazeux comportant au moins l'un des composés acides suivants CO2 et H2S, dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on met en contact l'efïluent gazeux (1) avec une solution absorbante (14) de manière à obtenir un gaz appauvri en composés acides (2) et une solution absorbante chargée en composés acides (3), b) on applique un gradient thermique à la solution absorbante chargée en composés acides (3) de manière à séparer, par diffusion thermique, ladite solution en deux fractions : une première fraction appauvrie en composés acides (7) et une deuxième fraction enrichie en composés acides (6), c) on prélève et on recycle ladite première fraction appauvrie en composés acides (7) à l'étape a), d) on prélève et on régénère ladite deuxième fraction enrichie en composés acides (6) de manière à libérer les composés acides sous forme gazeuse (10) et à obtenir une deuxième fraction régénérée (9) qui est recyclée à l'étape a).
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel le gradient thermique est supérieur à 300°C/m.
3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel à l'étape b) on fait circuler la solution chargée en composés acides dans un espace situé entre une plaque froide (T2) et une plaque chaude (Tl). 4) Procédé selon la revendication 3, dans lequel la plaque froide (T2) et la plaque chaude (Tl) sont constituées par deux tubes sensiblement co-axiaux et verticaux.
5) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel avant l'étape b), on détend la solution absorbante chargée en composés acides (3) obtenue à l'étape a) de manière à libérer des composés acides sous forme gazeuse (4).
6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comporte des composés réactifs qui se transforment, par réaction, avec lesdits composés acides en espèces ioniques.
7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'effluent gazeux est l'un des gaz suivants : 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.
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