EP0186555A1 - Nouveau procédé autoréfrigéré d'extraction de fractions lourdes d'hydrocarbures - Google Patents

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EP0186555A1
EP0186555A1 EP85402339A EP85402339A EP0186555A1 EP 0186555 A1 EP0186555 A1 EP 0186555A1 EP 85402339 A EP85402339 A EP 85402339A EP 85402339 A EP85402339 A EP 85402339A EP 0186555 A1 EP0186555 A1 EP 0186555A1
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EP
European Patent Office
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gas
solvent
fraction
phase
heavy
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EP85402339A
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German (de)
English (en)
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EP0186555B1 (fr
Inventor
Joseph Larue
Alexandre Rojey
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
    • C10G5/04—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas with liquid absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1025—Natural gas

Definitions

  • the present invention relates to a new self-cooled process, based on the principle of absorption-desorption in a solvent and making it possible to extract hydrocarbons of which the number of carbon atoms is at least equal to two, for example from 2 to 6 , of a gas which contains them.
  • This process can find applications in field gas treatment if the gas to be treated is for example a natural gas or an associated gas, and / or in refining and petrochemicals.
  • Gas expansion is the simplest of the processes; it has the drawback of greatly lowering the pressure of the gas and leads to a low recovery rate.
  • the gas is brought into contact with a solvent, in which the heaviest constituents of the gas are absorbed preferentially; the enriched solvent is then subjected to expansion and / or heating to be regenerated and to release the absorbed constituents; certain stages of these processes, in particular the absorption and recovery of heavy fractions, can be refrigerated by an external refrigeration cycle.
  • the most conventional method consists in cooling the gas using an external refrigerating machine; it allows working in a wide range of temperature and pressure and leads to significant recovery.
  • the present process applies in particular to the treatment of a gas containing a light fraction and a heavy fraction, the light fraction containing at least one light constituent of the group comprising hydrogen, nitrogen and hydrocarbons having from 1 to 2 carbon atoms and the heavy fraction containing at least one heavy constituent from the group comprising hydrocarbons having from 2 to 6 carbon atoms, provided that, when the light fraction contains a hydrocarbon containing 2 carbon atoms, the heavy fraction contains at least a hydrocarbon having 3 to 6 carbon atoms.
  • Non-distillable means that the major part, and preferably at least 90%, most often at least 98%, of the liquid phase is not vaporized under the operating conditions of the process.
  • majority (or selective) absorption of the heavy fraction it is meant that the relative proportion of heavy fraction absorbed is greater than the relative proportion of light fraction absorbed.
  • the majority lowering of the heavy fraction gas content means that the relative lowering of the heavy fraction gas content is greater than the relative lowering of the light fraction gas content.
  • the condensate in step (g), can receive heat not only from absorption (step a), but also from condensation (step f) and circulating fluids: depleted solution of the step (e) and separate gas in step (b).
  • the absorption (step a) is carried out in two stages: the mixture of gas and liquid phase yields heat first to a medium external to the process and then to the condensate of step (g).
  • step f it is preferable to carry out the condensation (step f) in two stages: the gaseous phase releases heat first towards the external medium then towards the condensate expanded in step (g).
  • the heavy fraction desorbed may come out entirely vaporized or only partially vaporized.
  • a liquid / vapor fractionation will make it possible to collect a cordensate, for example butane, and the remaining gaseous fraction may be either collected or recycled to be again treated as a mixture with the fresh gas.
  • steps (a) and / or (f) can advantageously take place at least partially at a temperature below room temperature thanks to the cold produced in step (g) .
  • the gas to be treated arrives via line 1; it is mixed with a gas flow coming from line 13; the total gas flow, flowing in line 23, is brought into contact with a solvent phase coming from line 8, and an addition of solvent coming from line 24.
  • GR rich gas
  • the mixture circulating in line 21 enters the exchanger A in which it is cooled by heat exchange with an external fluid entering through the line 25 and emerging through line 26; during this heat exchange, part of the heaviest components of the gas is absorbed in the solvent; the mixture leaves the exchanger A via line 2, and enters the heat exchanger E2 in which it cools; another fraction of the heaviest components of the gas is absorbed in the solvent; the mixture leaves the exchanger E2 via line 17 and enters the tank B2 in which the gas and the liquid are separated; the gas, depleted in heavy constituents, called lean gas (GP), leaves the cylinder B2 via line 19, enters the exchanger E2 in which it heats up by heat exchange and leaves the process through line 16.
  • GP lean gas
  • the liquid phase leaves the balloon B2 via line 18, passes through pump P which raises the pressure, enters via line 20 in exchanger E2 in which it heats up by heat exchange, exits through line 3, enters heat exchanger El in which it heats up through heat exchange, exits through line 4, enters heat exchanger G in which it heats up through heat exchange with a fluid external hot which enters the exchanger G via the line 29 and leaves it via the line 30.
  • SR rich solution
  • SP solvent
  • LPG vapor phase
  • the at least partially condensed fluid leaves the exchanger C via the line 10 enters the exchanger E2 in which it cools, which causes total condensation and / or sub-cooling, exits through the line 15, is expanded in valve V1, enters via line 11 into exchanger E1 in which it vaporizes by heat exchange producing cold, exits through line 12 partially vaporized, and enters balloon B3 in which the two liquid phases and steam are separated; the liquid phase, which contains heavy constituents extracted from the treated gas, leaves the process via line 14, the vapor phase leaves the flask B3 through line 13 and is mixed with the gas to be treated coming from line 1.
  • the absorption of the heavy constituents of the treated gas in the solvent is carried out partially at low temperature; on the other hand, the condensation of the desorbed heavy fractions can be completely carried out at a temperature close to ambient, that is to say that the flow leaving the exchanger C via line 10 can be completely in the liquid state if the pressure in this area of the process is high enough.
  • the rich gas which can be treated by the process according to the invention is a petroleum gas which can come from a production field (natural gas or associated gas) or be a refinery gas or from a petrochemical unit.
  • This gas can contain hydrocarbons, saturated or not, straight chain, branched or cyclic, such as for example methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, ethylene, propylene, butene, acetylene. Heavier constituents may be present, for example heptane, octane, nonane and decane.
  • the proportions of hydrocarbons present are lower as their number of carbon atoms is larger.
  • the method according to the invention makes it possible to recover at least one part of the hydrocarbons other than methane.
  • the gas may also contain some constituents which are not part of the hydrocarbon family and which are not recovered by the process, such as for example hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, hydrogen sulfide, l 'water.
  • the solvent used in the process according to the invention is chosen so as to allow the absorption of the heavy constituents of the gas; it is preferably characterized by a boiling point at least 50 ° C and preferably at least 100 ° C higher than that of the heaviest component of the heavy fraction of the gas; it can be a pure body or a mixture. It can be chosen from hydrocarbons; in this case the number of carbon atoms is at least equal to 6; the hydrocarbons can be paraffinic, aromatic or naphthenic, and can be chosen, for example, from oils.
  • the external cooling fluid circulating in the exchangers A and C can be water or ambient air or a fluid coming from a refrigeration machine external to the process.
  • certain exchangers can be of multiple flow: 3 for E1, 5 for E2, but it is also possible to exchange between fluids in pairs.
  • the method according to the invention can treat gases whose pressure is preferably between 0.1 and 20 MPa.
  • Pressure from stages (a, b and g) is preferably within the same domain and that of stages (c, d and f) preferably between 0.2 and 20 MPa, with the additional condition that the pressure of stages (c, d and f) is greater by at least 0.1 MPa, preferably by at least 0.5 MPa, than that of steps (a, b and g).
  • the cooling can precede or follow the pressure reduction: the pressure from step (d) is then passed to that of step (a).
  • the heat supplied to the process in the exchanger G, to carry out the desorption of the absorbed constituents, is at a temperature level preferably between 100 and 300 ° C.
  • the cold produced by the vaporization of a part of the absorbed constituents and which serves to cool the absorption of a part of the heavy constituents of the rich gas and / or to condense said heavy constituents reseparated from the solvent is at a temperature level preferably between 10 and -50 ° C.
  • the gas to be treated enters the process through line 1; its composition is given in Table I; its temperature is 35 ° C, its pressure is 0.15 MPa absolute, its flow rate is 1184 kg / h. It is mixed with the gas coming from line 13 whose flow rate is 1264 kg / h, and with the solvent coming from line 8 whose flow rate is 6650 kg / h; the makeup of solvent provided by line 24 is 27 kg / h.
  • the solvent used is a paraffinic oil whose normal boiling temperature is between 300 and 350 ° C.
  • the gas and solvent mixture passes through the exchanger A which is cooled by cooling water; at the outlet of the exchanger A, the mixture is at a temperature of 35 ° C. It enters the exchanger E2, in which it is cooled down to a temperature of -10 ° C.
  • the two liquid and vapor phases are separated in the flask B2; the gas which has not been absorbed, called lean gas and the composition of which is given in Table 1, leaves the cylinder B2 via line 19, passes through the exchanger E2, and leaves the process at a temperature of 30 ° C. via the line 16; its flow rate is 872 kg / h.
  • the solvent phase enriched in absorbed constituents called rich solution leaves the tank B2 via line 18, passes through the pump P which raises its pressure to 0.74 MPa; it enters the exchanger E2 in which it heats up, exits via line 3, enters the exchanger El in which it heats up, exits through line 4, enters the exchanger G in which it heats up by exchange thermal with a fluid external hot, comes out through line 5 at a temperature of 200 ° C, partially vaporized.
  • tank B1 The two liquid and vapor phases are separated in tank B1; the liquid phase, rich in solvent called lean solution, leaves tank B1 through line 6, enters exchanger E1 in which it cools, exits through line 7, crosses valve V2 undergoing a pressure loss which reduces its pressure substantially to the value of that of the rich gas at the inlet of the process and passes through line 8 to be brought back into contact with the gas to be treated.
  • the vapor phase of the flask B3 leaves through line 13 and is mixed with the rich gas.

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Abstract

Nouveau procédé de traitement d'un gaz renfermant une fraction légère et une fraction lourde, dans le but d'extraire au moins une partie de la fraction lourde. Le procédé est caractérisé en ce que le gaz à traiter (1) est mis en contact avec un solvant (8) de façon qu'une partie au moins de la fraction lourde du gaz s'absorbe préférentiellement dans le solvant; la fraction légère, non absorbée, est évacuée (16) et la solution de fraction lourde dans le solvant (18) est soumise à désorption (B1): le solvant (6) est recyclé et la fraction lourde évaporée (9) est condensée (C), détendue (V1) et évaporée au contact d'échange thermique (E2) avec le mélange de gaz à traiter et de solvant; la fraction lourde est évacuée (14). Le procédé peut trouver des applications en traitement de gaz sur champ (gaz associé, gaz naturel) et/ou en raffinage et pétrochimie.

Description

  • La présente invention concerne un nouveau procédé autoréfrigéré, basé sur le principe de l'absorption-désorption dans un solvant et permettant d'extraire des hydrocarbures dont le nombre d'atomes de carbone est au moins égal à deux, par exemple de 2 à 6, d'un gaz qui les renferme. Ce procédé peut trouver des applications en traitement de gaz sur champ si le gaz à traiter est par exemple un gaz naturel ou un gaz associé, et/ou en raffinage et pétrochimie.
  • Lorsqu'un gaz, par exemple un gaz de pétrole, est riche en composants lourds, c'est-à-dire en hydrocarbures facilement condensables et si ce gaz doit être transporté, il est nécessaire de le débarrasser d'une partie de ces composants pour éviter la formation de bouchons liquides qui perturberaient le transport. D'autre part, les produits récupérés peuvent-s'avérer intéressants financièrement.
  • Les procédés les plus utilisés pour réaliser ces séparations sont de trois types : la détente, l'absorption dans un solvant et la réfrigération.
  • La détente du gaz est le plus simple des procédés ; il présente l'inconvénient d'abaisser fortement la pression du gaz et conduit à un taux de récupération faible.
  • Dans les procédés à absorption, le gaz est mis en contact avec un solvant, dans lequel les constituants les plus lourds du gaz s'absorbent préférentiellement ; le solvant enrichi est ensuite soumis à une détente et/ou un chauffage pour être régénéré et libérer les constituants absorbés ; certaines étapes de ces procédés, en particulier l'absorption et la récupération des fractions lourdes, peuvent être réfrigérées par un cycle frigorifique externe.
  • Le procédé le plus classique consiste à refroidir le gaz à l'aide d'une machine frigorifique externe ; il permet de travailler dans une large gamme de température et de pression et conduit à une récupération importante.
  • Le présent procédé s'applique en particulier au traitement d'un gaz renfermant une fraction légère et une fraction lourde, la fraction légère contenant au moins un constituant léger du groupe comprenant l'hydrogène, l'azote et les hydrocarbures ayant de 1 à 2 atomes de carbone et la fraction lourde contenant au moins un constituant lourd du groupe comprenant les hydrocarbures ayant de 2 à 6 atomes de carbone, sous réserve que, lorsque la fraction légère renferme un hydrocarbure à 2 atomes de carbone, la fraction lourde renferme au moins un hydrocarbure ayant de 3 à 6 atomes de carbone.
  • Le procédé selon l'invention de traitement d'un gaz tel que défini plus haut, par extraction dans une phase liquide de solvant, la solubilité de la fraction lourde dans le solvant étant supérieure à celle de la fraction légère et la phase liquide de solvant étant substantiellement non-distillable dans les conditions du procédé, est caractérisé en ce que :
    • a) on met en contact le gaz avec la phase liquide de solvant, de manière à absorber majoritairement au moins une partie de la fraction lourde du gaz dans la phase liquide et à abaisser majoritairement la teneur du gaz en cette fraction lourde, et l'on évacue la chaleur résultante,
    • b) on fractionne le produit de l'étape (a) pour recueillir séparément la phase liquide résultante et le gaz non-absorbé,
    • c) on élève la pression de la phase liquide séparée à l'étape (b) et on élève suffisamment sa température pour qu'elle laisse se désorber au moins une partie du gaz qu'elle avait absorbé à l'étape (a),
    • d) on fractionne le produit de l'étape (c) pour recueillir séparément une solution appauvrie et une phase gazeuse désorbée,
    • e) on refroidit la solution appauvrie, on abaisse sa pression et on la renvoie à l'étape (a) pour y reconstituer au moins une partie de la phase liquide de solvant,
    • f) on refroidit la phase gazeuse désorbée de manière à en condenser au moins une partie et l'on recueille le condensat résultant,
    • g) on détend la pression du condensat et fournit de la chaleur au condensat détendu, de manière à en évaporer au moins une partie, et on recueille le produit résultant de cette évaporation au moins partielle, enrichi en constituant lourd, par rapport au gaz de départ,

    le procédé étant caractérisé en outre en ce que au moins une partie de la chaleur évacuée à l'étape (a) constitue au moins une partie de la chaleur fournie à l'étape (g).
  • Non-distillable signifie que la majeure partie, et de préférence au moins 90 %, le plus souvent au moins 98 %, de la phase liquide n'est pas vaporisée dans les conditions opératoires du procédé. Par absorption majoritaire (ou sélective) de la fraction lourde, on entend que la proportion relative de fraction lourde absorbée est supérieure à la proportion relative de fraction légère absorbée. L'abaissement majoritaire de la teneur du gaz en fraction lourde signifie que l'abaissement relatif de la teneur du gaz en fraction lourde est supérieur à l'abaissement relatif de la teneur du gaz en fraction légère.
  • Dans le procédé, à l'étape (g), le condensat peut recevoir de .la chaleur non seulement de l'absorption (étape a), mais aussi de la condensation (étape f) et des fluides circulants : solution appauvrie de l'étape (e) et gaz séparé à l'étape (b).
  • De préférence, l'absorption (étape a) est réalisée en deux stades : le mélange de gaz et de phase liquide cède de la chaleur d'abord à un milieu extérieur au procédé puis au condensat de l'étape (g).
  • De même il est préférable de réaliser la condensation (étape f) en deux stades : la phase gazeuse libère de la chaleur d'abord vers le milieu extérieur puis vers le condensat détendu à l'étape (g).
  • Selon le degré d'évaporation à l'étape (g), la fraction lourde désorbée pourra sortir entièrement vaporisée ou seulement partiellement vaporisée. Dans ce dernier cas, un fractionnement liquide/vapeur permettra de recueillir un cordensat, par exemple du butane, et la fraction gazeuse restante pourra être soit recueillie, soit recyclée pour être à nouveau traitée en mélange avec le gaz frais.
  • Dans le procédé selon l'invention, l'une au moins des étapes (a) et/ou (f) peut avantageusement avoir lieu au moins partiellement à une température inférieure à la température ambiante grâce au froid produit à l'étape (g).
  • Un exemple du procédé selon l'invention est illustré par la figure. Le gaz à traiter, dénommé gaz riche (GR), arrive par la conduite 1 ; il est mélangé avec un flux gazeux venant de la conduite 13 ; le flux gazeux total, circulant dans la conduite 23, est mis en contact avec une phase solvant venant de la conduite 8, et un appoint de solvant provenant de la conduite 24. Le mélange circulant dans la conduite 21 entre dans l'échangeur A dans lequel il est refroidi par échange thermique avec un fluide externe entrant par la conduite 25 et ressortant par la conduite 26 ; au cours de cet échange de chaleur, une partie des constituants les plus lourds du gaz s'absorbe dans le solvant ; le mélange sort .de l'échangeur A par la conduite 2, et entre dans l'échangeur de chaleur E2 dans lequel il se refroidit ; une autre fraction des constituants les plus lourds du gaz s'absorbe dans le solvant ; le mélange sort de l'échangeur E2 par la conduite 17 et entre dans le ballon B2 dans lequel le gaz et le liquide sont séparés ; le gaz, appauvri en constituants lourds, dénommé gaz pauvre (GP), sort du ballon B2 par la conduite 19, entre dans l'échangeur E2 dans lequel il se réchauffe par échange thermique et sort du procédé par la conduite 16. La phase liquide, dénommée solution riche (SR), constituée de solvant et des constituants lourds absorbés, sort du ballon B2 par la conduite 18, passe dans la pompe P qui en élève la pression, entre par la conduite 20 dans l'échangeur E2 dans lequel elle se réchauffe par échange thermique, sort par la conduite 3, entre dans l'échangeur El dans lequel elle se réchauffe par échange thermique, sort par la conduite 4, entre dans l'échangeur G dans lequel elle se réchauffe par échange thernique avec un fluide externe chaud qui entre dans l'échangeur G par la conduite 29 et en ressort par la conduite 30. Le mélange ressort de l'échangeur G par la conduite 5 partiellement vaporisé ; la phase liquide est séparée de la phase vapeur dans le ballon Bl ; la phase liquide, constituée principalement de solvant, dénommée solution pauvre (SP), sort du ballon B1 par la conduite 6, entre dans l'échangeur El dans lequel elle se refroidit par échange thermique, sort par la conduite 7, traverse la vanne V2 en subissant une baisse de pression, et arrive par la conduite 8 pour être à nouveau mise en contact avec le gaz ; la phase vapeur (GPL), constituée principalement des constituants absorbés par le solvant, sort du ballon B1 par la conduite 9, entre dans l'échangeur El dans lequel elle se refroidit par échange thermique, sort par la conduite 22, entre dans le condenseur C dans lequel elle se refroidit par échange thermique avec un fluide externe froid entrant par la conduite 27 et ressortant par la conduite 28 ; au cours de ce refroidissement une condensation au moins partielle se produit. Le fluide au moins partiellement condensé sort de l'échangeur C par la conduite 10, entre dans l'échangeur E2 dans lequel il se refroidit, ce qui provoque une condensation totale et/ou un sous-refroidissement, ressort par la conduite 15, est détendu dans la vanne V1, entre par la conduite 11 dans l'échangeur E1 dans lequel il se vaporise par échange thermique en produisant du froid, ressort par la conduite 12 partiellement vaporisé, et entre dans le ballon B3 dans lequel les deux phases liquide et vapeur sont séparées ; la phase liquide, qui contient des constituants lourds extraits du gaz traité, sort du procédé par la conduite 14, la phase vapeur sort du ballon B3 par la conduite 13 et est mélangée au gaz à traiter provenant de la conduite 1.
  • Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'absorption des constituants lourds du gaz traité dans le solvant est réalisée partiellement à basse température ; par contre, la condensation des fractions lourdes désorbées peut être totalement réalisée à une température proche de l'ambiante, c'est-à-dire que le flux sortant de l'échangeur C par la conduite 10 peut être totalement à l'état liquide si la pression dans cette zone du procédé est suffisamment élevée.
  • Le gaz riche qui peut être traité par le procédé selon l'invention est un gaz de pétrole qui peut provenir d'un champ de production (gaz naturel ou gaz associé) ou être un gaz de raffinerie ou d'unité pétrochimique. Ce gaz peut contenir des hydrocarbures, saturés ou non, à chaîne droite, ramifiée ou cyclique, tels que par exemple le méthane, l'éthane, le propane, le butane, le pentane, l'hexane, l'éthylène, le propylène, le butène, l'acétylène. Des constituants plus lourds peuvent être présents, par exemple l'heptane, l'octane, le nonane et le décane. Les proportions d'hydrocarbures présents sont d'autant plus faibles que leur nombre d'atomes de carbone est plus grand. Le procédé selon l'invention permet de récupérer une partié au moins des hydrocarbures autres que le méthane. Le gaz peut également contenir quelques constituants qui ne font pas partie de la famille des hydrocarbures et qui ne sont pas récupérés par le procédé, tels que par exemple l'hydrogène, l'azote, le dioxyde de carbone, l'hydrogène sulfuré, l'eau.
  • Le solvant utilisé dans le procédé selon l'invention est choisi de manière à permettre l'absorption des constituants lourds du gaz ; il est de préférence caractérisé par un point d'ébullition supérieur d'au moins 50 °C et de préférence d'au moins 100 °C à celui du constituant le plus lourd de la fraction lourde du gaz ; il peut être un corps pur ou un mélange. Il peut être choisi parmi les hydrocarbures ; dans ce cas le nombre d'atomes de carbone est au moins égal à 6 ; les .hydrocarbures peuvent être paraffiniques, aromatiques ou naphténiques, et peuvent être choisis, par exemple, parmi les huiles. Un ou plusieurs atomes d'hydrogène peuvent être substitués par d'autres atomes tels que F, Cl, Br et le solvant peut comporter des fonctions alcool, aldéhyde, cétone, ester, éther, acide carboxylique ayant notamment les formules R-CH20H, R-CHOH-R', RR'R"C-OH, R-CHO, RR'C=0, R-C00-R', R-O-R', R-COOH dans lesquelles R, R' et R" désignent des radicaux hydrocarbonés qui peuvent eux-mêmes être partiellement substitués.
  • Dans le procédé selon l'invention, le fluide externe de refroidissement circulant dans les échangeurs A et C peut être l'eau ou l'air ambiant ou un fluide provenant d'une machine frigorifique externe au procédé.
  • Dans le procédé selon l'invention, certains échangeurs peuvent être à flux multiples : 3 pour El, 5 pour E2, mais on peut également procéder à des échanges entre fluides deux par deux.
  • Le procédé selon l'invention peut traiter des gaz dont la pression est de préférence comprise entre 0,1 et 20 MPa. La pression des étapes (a, b et g) est de préférence comprise dans le même domaine et celle des étapes (c, d et f) de préférence entre 0, 2 et 20 MPa, avec la condition supplémentaire que la pression des étapes (c, d et f) est supérieure d'au moins 0,1 MPa, de préférence d'au moins 0,5 MPa, à celle des étapes (a, b et g). A l'étape (e) le refroidissement peut précéder ou suivre l'abaissement de pression : on passe alors de la pression de l'étape (d) à celle de l'étape (a).
  • La chaleur fournie au procédé dans l'échangeur G, pour réaliser la désorption des constituants absorbés, est à un niveau de température de préférence compris entre 100 et 300 °C.
  • Le froid produit par la vaporisation d'une partie des constituants absorbés et qui sert à refroidir l'absorption d'une partie des constituants lourds du gaz riche et/ou à condenser lesdits constituants lourds reséparés du solvant est à un niveau de température de préférence compris entre 10 et -50 °C.
  • Le procédé selon l'invention est illustré par l'exemple suivant :
    • Exemple
  • Dans cet exemple, on procède selon le schéma représenté sur la figure.
  • Le gaz à traiter, dénommé gaz riche, entre dans le procédé par la conduite 1 ; sa composition est donnée sur le Tableau I ; sa température est de 35 °C, sa pression est de 0,15 MPa absolu, son débit est de 1184 kg/h. Il est mélangé au gaz provenant de la conduite 13 dont le débit est de 1264 kg/h, et au solvant provenant de la conduite 8 dont le débit est de 6650 kg/h ; l'appoint de solvant apporté par la conduite 24 est de 27 kg/h. Le solvant utilisé est une huile paraffinique dont la température d'ébullition normale est comprise entre 300 et 350 °C.
    Figure imgb0001
  • Le mélange gaz et solvant traverse l'échangeur A qui est refroidi par de l'eau de refroidissement ; à la sortie de l'échangeur A, le mélange est à une température de 35 °C. Il entre dans l'échangeur E2, dans lequel il est refroidi jusqu'à une température de -10 °C. Les deux phases liquide et vapeur sont séparées dans le ballon B2 ; le gaz qui n'a pas été absorbé dénommé gaz pauvre et dont la composition est donnée sur le Tableau 1 sort du ballon B2 par la conduite 19, traverse l'échangeur E2, et sort du procédé à une température de 30 °C par la conduite 16 ; son débit est de 872 kg/h. La phase solvant enrichie en constituants absorbés dénommée solution riche, sort du bac B2 par la conduite 18, passe dans la pompe P qui élève sa pression jusqu'à 0,74 MPa ; elle entre dans l'échangeur E2 dans lequel elle se réchauffe, ressort par la conduite 3, entre dans l'échangeur El dans lequel elle se réchauffe, sort par la conduite 4, entre dans l'échangeur G dans lequel elle se réchauffe par échange thermique avec un fluide externe chaud, ressort par la conduite 5 à une température de 200 °C, partiellement vaporisée. Les deux phases liquide et vapeur sont séparés dans le bac B1 ; la phase liquide, riche en solvant dénommée solution pauvre, sort du bac B1 par la conduite 6, entre dans l'échangeur E1 dans lequel elle se refroidit, ressort par la conduite 7, traverse la vanne V2 en subissant une perte de pression ce qui ramène sa pression sensiblement à la valeur de celle du gaz riche à l'entrée du procédé et passe par la conduite 8 pour être à nouveau mise en contact avec le gaz à traiter. La phase gazeuse du bac B1, sort par la conduite 9, entre dans l'échangeur E1 dans lequel elle se refroidit, sort par la conduite 22, entre dans le condenseur C dans lequel elle se refroidit jusqu'à 35 °C par échange thermique avec de l'eau de refroidissement ; à la sortie du condenseur C, le fluide est entièrement condensé, il entre dans l'échangeur E2 dans lequel il est sous refroidi jusqu'à -11 °C, détendu dans la vanne V1, jusqu'à 0,15 MPa environ et vaporisé partiellement dans l'échangeur El en produisant du froid, ressort par la conduite 12 à une température de 30 °C, et entre dans le ballon B3 où les deux phases liquide et vapeur sont séparées ; la phase liquide constituée principalement de constituants extraits du gaz riche, sort du procédé par la conduite 14, sa composition est donnée sur le Tableau I. La phase vapeur du ballon B3 sort par la conduite 13 et est mélangée avec le gaz riche.

Claims (8)

1 - Procédé de traitement d'un gaz renfermant une fraction légère et une fraction lourde,dans le but d'extraire au moins une partie de la fraction lourde, la fraction légère contenant au moins un constituant léger du groupe comprenant l'hydrogène, l'azote et les hydrocarbures ayant de 1 à 2 atomes de carbone et la fraction lourde contenant au moins un constituant lourd du groupe comprenant les hydrocarbures ayant de 2 à 6 atomes de carbone, sous réserve que, lorsque la fraction légère renferme un hydrocarbure à 2 atomes de carbone, la fraction lourde renferme au moins un hydrocarbure ayant de 3 à 6 atomes de carbone, ledit procédé mettant en oeuvre une extraction dans une phase liquide de solvant. choisi de telle manière que la solubilité de la fraction lourde dans le solvant soit supérieure à celle de la fraction légère, et la phase liquide de solvant soit substantiellement non-distillable dans les conditions du procédé, et étant caractérisé en ce que :
a) on met en contact le gaz avec la phase liquide de solvant, de manière à absorber majoritairement au moins une partie de la fraction lourde du gaz dans la phase liquide et à abaisser. majoritairement la teneur du gaz en cette fraction lourde, et l'on évacue la chaleur résultante,
b) on fractionne le produit de l'étape (a) pour recueillir séparément la phase liquide résultante et le gaz non-absorbé,
c) on élève la pression de la phase liquide séparée à l'étape (b) et on élève suffisamment sa température pour qu'elle laisse se désorber au moins une partie du gaz qu'elle avait absorbé à l'étape (a),
d) on fractionne le produit de l'étape (c) pour recueillir séparément une solution appauvrie et une phase gazeuse désorbée,
e) on refroidit la solution appauvrie, on abaisse sa 'pression et on la renvoie à l'étape (a) pour y reconstituer au moins une partie de la phase liquide de solvant,
f) on refroidit la phase gazeuse désorbée de manière à en condenser au moins une partie et l'on recueille le condensat résultant,
g) on détend la pression du condensat et fournit de la chaleur au condensat détendu, de manière à en évaporer au moins une partie, et on recueille le produit résultant, enrichi en constituant lourd par rapport au gaz de départ, le procédé étant caractérisé en outre en ce que au moins une partie de la chaleur évacuée à l'étape (a) constitue au moins une partie de la chaleur fournie à l'étape (g).
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape (a) est mise en oeuvre en évacuant la chaleur d'abord, et en partie, vers un fluide de refroidissement extérieur, puis, pour au moins une fraction de la partie restante, vers l'étape (g).
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évaporation de l'étape (g) est partielle et en ce qu'on recueille. une phase liquide non évaporée relativement lourde et une phase gazeuse évaporée relativement légère.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la phase gazeuse relativement légère est renvoyée à l'étape (a) pour y être à nouveau contactée avec la phase liquide de solvant.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le solvant est un hydrocarbure paraffinique, aromatique ou naphténique dont le nombre d'atomes de carbone est au moins égal à 6, une huile hydrocarbonée, un hydrocarbure halogéné, un alcool de formule R-CH2 -OH, R-CHOH-R', ou RR'R"C-OH, un aldéhyde de formule R-CHO, une cétone de formule RR'C = 0, un ester de formule R-COO-R', un éther de formule R-O-R', un acide organique de formule R-COOH, R,R',R" désignant des radicaux hydrocarbonés qui peuvent être eux-mêmes partiellement substitués, ledit solvant pouvant être constitué d'un mélange de plusieurs de ces produits.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la pression des étapes (a, b et g) est comprise entre 0,1 et 20 MPa, et la pression des étapes (c, d et f) est comprise entre 0,2 et 20 MPa, avec la condition supplémentaire que la presssion des étapes (c, d et f) est supérieure d'au moins 0,1 MPa à celle des étapes (a, b et g).
7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la température de l'étape (c) est comprise entre 100 et 300 °C.
8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la température de vaporisation de l'étape (g) est comprise entre +10 et -50 °C.
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