FR2900841A1 - Procede de desacidification avec extraction des composes reactifs - Google Patents
Procede de desacidification avec extraction des composes reactifs Download PDFInfo
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Abstract
Procédé de désacidincation d'un effluent gazeux comportant de l'H2S ou du CO2, dans lequel on effectue les étapes suivantes :a) on met en contact l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant des composés réactifs de manière à obtenir un effluent gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides,b) on met en contact la solution absorbante chargée en composés acides avec un flux liquide de composés organiques de manière à obtenir un flux liquide de composés organiques enrichi en composés réactifs n'ayant pas réagi et une solution absorbante enrichie en composés acides,c) on régénère la solution absorbante enrichie en composés acides obtenue à l'étape b) de manière à libérer des composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée,d) on met en contact la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape c) avec le flux liquide obtenu à l'étape b) de manière à obtenir une solution absorbante régénérée enrichie en composés réactifs n'ayant pas réagi et un flux liquide de composés organique appauvri en composés réactifs n'ayant par réagi,e) on recycle la solution absorbante obtenue à l'étape d) à l'étape a) et on recycle le flux liquide obtenu à l'étape d) à l'étape b).
Description
La présente invention concerne le domaine de la désacidification d'un
effluent gazeux au moyen d'une solution absorbante. L'invention propose un nouveau mode de régénération de la solution absorbante. Le procédé selon l'invention permet de retirer les composés acides tels le dioxyde de carbone (CO2) et l'hydrogène sulfuré (H2S) contenu dans un effluent gazeux. Il peut s'appliquer au traitement d'un gaz naturel, d'un gaz de synthèse ou de fumées issues d'un processus de combustion.
La régénération de la solution absorbante chargée en composés acides 1 o est coûteuse, notamment sur le plan de la consommation d'énergie. Ceci représente un inconvénient important, notamment lorsque l'on met en oeuvre la solution absorbante pour capturer le CO2 présent dans des fumées de combustion. En effet si la chaleur nécessaire ;pour régénérer la solution absorbante est obtenue par combustion d'un combustible fossile, on peut être 15 amené à produire une quantité supplémentaire de CO2 importante qui pénalise d'autant la capture de ,CO2.
La présente invention propose d'extraire de la solution absorbante les composés qui n'ont pas réagi avec les composés acides et de ne régénérer par 20 distillation que la fraction qui est enrichie en composés acides afin de minimiser l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante.
De manière générale, l'invention propose un procédé de désacidification d'un effluent gazeux comportant au moins un composé acide du groupe 25 constitué par l'hydrogène sulfuré (H2S), le dioxyde de carbone (CO2), dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on met en contact l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant des composés réactifs de manière à obtenir un effluent
2 gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, b) on met en contact la solution absorbante chargée en composés acides avec un flux liquide de composés organiques de manière à obtenir un flux liquide de composés organiques enrichi en composés réactifs n'ayant pas réagi et une solution absorbante enrichie en composés acides, c) on régénère la solution absorbante enrichie en composés acides obtenue à l'étape b) de manière à libérer des composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée, d) on met en contact la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape c) avec le flux liquide obtenu à l'étape b) de manière à obtenir une solution absorbante régénérée enrichie en composés réactifs n'ayant pas réagi et un flux liquide de composés organique appauvri en composés réactifs n'ayant par réagi, e) on recycle à l'étape a) la solution absorbante obtenue à l'étape d) et on recycle à l'étape b) le flux liquide obtenu à l'étape d).
Selon l'invention, à l'étape c), on peut distiller la solution absorbante 20 enrichie en composés acides obtenue à l'étape b). La solution absorbante peut comporter les composés réactifs en phase aqueuse, les composés réactifs étant choisis dans le groupe constitué par : les amines, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les 25 borates de métaux alcalins. Les composés organiques peuvent être choisis dans le groupe constitué par des hydrocarbures, des alcools, des éthers de glycols, des éthers, des cétones, des esters, des éthers-esters et des phosphates d'alkyle.
3 L'effluent, gazeux peut être choisi dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse et les gaz de haut-fourneaux.
Dans le procédé selon l'invention, une partie de la solution absorbante issue de l'étape d'absorption, n'ayant pas réagi avec des composés acides est recyclée vers l'étape d'absorption, sans passage de l'état liquide à l'état vapeur. Ceci permet de réduire de manière importante les coûts associés à l'étape de régénération par distillation.
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 à la figure 1 représentant un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
Sur la figure 1, l'effluent gazeux circulant dans le conduit 1 est mis en contact dans la colonne d'absorption Cl avec la solution absorbante arrivant par le conduit 4. Le procédé de désacidification selon l'invention peut être appliqué à 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 ]es centrales intégrées de combustion du charbon ou du gaz naturel, et dans les gaz issus de la fermentation de biomasse. Dans la colonne Cl, les composés réactifs de la solution absorbante réagissent avec les composés acides à capturer de façon à former un sel soluble dans une phase aqueuse. Le gaz appauvri en composés acides est évacué de Cl par le conduit 2. La solution absorbante enrichie en composés acides, sous
4 forme de sels dissous clans l'eau, est évacuée de Cl par le conduit 3. Cette solution absorbante enrichie en composés acides comporte néanmoins une proportion, qui peut être importante, de composés réactifs n'ayant pas réagi. La solution absorbante est une solution aqueuse comportant un ou plusieurs composés réactifs ou présentant une affinité physico-chimique avec les composés acides. De préférence, on choisit une solution absorbante qui comporte des composés qui réagissent de manière réversible avec les composés acides H2S et CO2. La nature des composés réactifs peut être choisie en fonction de la 1 o nature du ou des composés acides à traiter pour permettre une réaction chimique réversible avec le ou les composés acides à traiter. La structure chimique des composés réactifs peut aussi être choisie de manière à obtenir par ailleurs une stabilité accrue de la solution absorbante dans les conditions d'utilisation. 15 Les composés réactifs peuvent être par exemple et de façon non limitative des amines (primaires, secondaires, tertiaires, cycliques ou non, aromatiques ou non, saturées ou non), des alcanolamines, des polyamines, des acides aminés, des sels alcalins d'acides aminés, des amides, des urées, des phosphates, des carbonates ou des borates de métaux alcalins. 20 Les composés réactifs comportant une fonction amine ont de préférence la structure suivante : R' N (CR3R4) R5 R2/ n ~-n R dans laquelle : - X représente une fonction amine (N-R6) ou un atome d'oxygène (0) ou un atome de soufre (S) ou un disulfure (S-S) ou une fonction carbonyl 25 (C=0) ou une fonction carboxyl (O=C-O) ou une fonction amide (O=C-N- R6) ou un phényt ou une fonction nitrile (CN) ou un groupement nitro (NO2), - n et m sont des nombres entiers. n peut prendre toutes les valeurs entre 0 et 8, de préférence entre 0 et 6, et m toutes les valeurs entre 1 et 7, de préférence entre 1 et 5,
- R5 représente soit un atome d'hydrogène soit une chaîne hydrocarbonée, ramifiée ou non, saturée ou non, comportant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone. R5 est absent lorsque X représente une fonction nitrile (CN) ou un groupement nitro (NO2),
- R1, R2, R3, R4 et R6 représentent soit un atome d'hydrogène soit une chaîne hydrocarbonée, ramifiée ou non, saturée ou non, comportant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone, soit ont la structure suivante : +(cR'R') û~ l R5 n p dans laquelle: - n et p sont des nombres entiers. n peut prendre toutes les valeurs entre 0 et 8, de préférence entre 0 et 6, et p toutes les valeurs entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, - X, R3, R4 et R' ont les mêmes définitions que précédemment, ils 20 peuvent respectivement être identiques ou de nature différente des X, R3, R4 et R5 définissant la structure du composé réactif comportant une fonction amine, - R', R2, R", R4, R5 et R6 sont définis de manière à éventuellement être liés par une liaison chimique afin de constituer des cycles ou des 25 hétérocycles, saturés ou non, aromatiques ou non.15
6 A titre d'exemple et de façon non limitative, les composés réactifs comportant une fonction amine peuvent être choisis dans la liste suivante : la monoéthanolamine, la diéthanolamine, la triéthanolamine, le 2-(2-aminoéthoxy)éthanol (diglycolamine), le N,N-diméthylaminoéthoxyéthanol, le N,N,N'-triméthyl-N'-hydroxyéthyl-bisaminoéthyléther, la N,N-bis-(3-diméthylaminopropyl)-N-isopropanolamine, la N-(3-diméthylaminopropyl)-N,N-diisopropanolamine, la N,N-diméthyléthanolamine, la N-méthyléthanolam.ine, la N-méthyldiéthanolamine, la diisopropanolamine, la morpholine, la N-méthylmorpholine, la N-éthylmorpholine, la N,N-diméthyl1,3-propanediamine, la N,N,N-tris(3-diméthylaminopropyl)amine, la N,N,N',N'-tétraméthyl:iminobispropylamine, la N-(3-aminopropyl)morpholine, la 3-méthoxypropyla.mine, la N-(2-aminoéthyl)pipérazine, le bis-(2-diméthylaminoéthyl)éther, le 2,2-dimorpholin.odiéthyléther, la N,N'-diméthylpipérazine, la N,N,N',N',N"-pentaméthyldiéthylènetriamine, la N,N,N',N',N"-pentaméthyldipropylènetriamine, la N,N-Bis(2,2-diéthoxyéthyl)méthylamine, la 3-butyl-2-(1-éthylpentyl)oxazolidine, la 3-éthyl-2-méthyl-2-(3-méthylbutyl)oxazolidine, la 1,2,2,6,6-pentaméthyl-4-pipéridone, la 1-(2-méthylpropyl)-d-piperidone, la N,N,N',N'-tétraéthyléthylènediamine, la N,N,N',N'-tétraéthyliminobiséthylamine, la 1,1,4,7,10,10-hexaméthyltriéthylènetétramine, la 1-phénylpipérazine, la 1-formylpipérazine, le 1-pipérazinecarboxylate d'éthyl, la N,N'-di-tert-butyléthylènediamine, la 4-éthyl-2-méthyl-2-(3-méthylbutyl)oxazolidine, la téraéthylènepentamine, la triéthylènetétramine, la N,N-diéthyldiéthylènetriamine, la N'-isopropyldiéthylènetriamine, la N,N-diméthyldipropylènetriamine, la diéthylènetriamine, la N-(2-aminoéthyl)-1,3-propanediamine, la 2,2'-(éthylènedioxy)diéthylamine, la N-(2-aminoéthyl)morpholine, la 4-amino-2,2,6,6-tétraméthylpipéridine, le 1,2-diaminocyclohexane, la 2-pipéridinoéthylam:ine, la 2-(2-aminoéthyl)-1-méthylpyrrolidine, l'éthylènediamine, la N,N-diéthyléthylènediamine, la N-
7 phényléthylènediamine, la 4,9-dioxa--1,12-dodécanediamine, la 4,7,10-trioxa-1,13-tridécanediamine, la 1,2,4-triméthylpipérazine, la N,N'-diéthyl-N,N'-diméthyléthylènediamine, la N,N-diéthyl-N',N'-diméthyléthylènediamine, la 1,4,7-triméthyl-1.4,7-tri azacyclononane, la 1,4-diméthyl-1,4- diazacycloheptane, la N-(2-diméthylaminoéthyl)-N'-méthylpipérazine, la N,N,N',N'-tétraéthylpropylènediamine, la 1-[2-(1-pipéridinyl)éthyl)]pipéridine, la 4,4'-éthylènediinorpholine, la N,N,N',N'-tétraéthyl-N"-méthyldipropylènetriamine, la 4-(diméthylamino)-1,2,2,6,6-pentaméthylpipéridine, le 1,5,9-triméthyl-1,5,9-tri azacyclododécane, le 1,4,8,11-tétraméthyl-1,4,8,11- tétraazacyclotétradécane, la N,N'-difurfuryléthylènediamine, le 1,2-Bis(2-aminoéthyl)thioéthane, le Bis(2-aminoéthyl)disulfure, le Bis(2-diméthylaminoéthyl)sulfure, le 1-acéthyl-2-diéthylaminoéthane, le 1-amino-2- benzylaminoéthane, le 1-acéthyl-3-diméthylaminopropane, le 1- diméthylamino-3, 3-diphénylpropane, le 2-(diméthylaminométhyl)thiophène, la N,N,5-triméthylfurfurylamine, la N,N-Bis(tétrahydro-2-furanylméthyl)amine, la 2-(éthylsulfanyl)éthanamine, la thiomorpholine, le 2-[(2-aminoéthyl)sulfanyl] éth anol, le 3-thiomorpholinylméthanol, le 2-(butylamino)éthanethiol, le Bis(2-diéthylaminoéthyl)éther, le 1-diméthylamino-2-éthylméthylaminoéthoxyéthane, le 1,2,3-triaminopropane, le N-1--(2-aminopropyl)-1,2-propanediamine, la N-méthylbenzylamine, la N-éthylbenzylamine, la N-propylbenzylamine, la N-isopropylbenzylamine, la N-butylbenzylamine, la N-tertiobutylbenzylamine, la N-benzylpipéridone, la 1,2,3,4-tétrahydroisoqu:inoline, la 1-(2-méthoxyphé:nyl)pipérazine, la 2-méthyl-1-(3-méthylphényl)pipérazine, la 1-(2-pyridinyl)pipérazine, la benzhydrylamine, la N-benzyl-N',N'-diméthyléthylènediamine, le 3-(méthylamino)propionitrile, le 3-(éthylamino)propionitrile, le 3-(propylamino)propionitrile, le 3-(butyla.mino)propionitrile, 3-(tertiobutylamino )prop:Lonitrile, le 3-(pentylamino)propionitrile, le 3-aminopropionitrile, le 3-(1-pipéridino)propionitrile, la 1-hexanamine, la 1-
8 heptanamine, la 1-octanamine, la N-propyl-1-propanamine, la N,N-dibutyl-1,2-éthanediamine, la N,N,N',N'-tétraméthyl-1,6-hexanediamine, la N,N'-dibutyl-1,3-propanediamine, la N,N,N',N'-tétraméthyléthylènediamine, la N,N,N',N'-tétraméthylpropylènedi amine, la N,N-diéthyl.propylènediamine et la N,N,N',N'-tétraméthyl-1,3-butanediamine. Les composés réactifs peuvent représenter de 10 à 100% poids de la solution absorbante, préférentiellement de 25 à 90% poids. La solution absorbante peut éventuellement contenir, en outre, un ou plusieurs activateurs pour favoriser l'absorption des composés à traiter. Il 1 o s'agit par exemple d'amines, d'acides aminés, de sels alcalins d'acides aminés, de phosphates, de carbonates ou de borates de métaux alcalins. Les activateurs comportant une fonction amine peuvent avoir de préférence la structure suivante : R' R2 dans laquelle : 15 - X représente une fonction amine (N-R6) ou un atome d'oxygène (0) ou un atome de soufre (S) ou un disulfure (S-S) ou une fonction carbonyl (C=0) ou une fonction carboxyl (O=C-O) ou une fonction amide (0=C-NR6) ou un phényl ou une fonction nitrile (CN) ou un groupement nitro (NO2), 20 - n et m sont des nombres entiers. n peut prendre toutes les valeurs de 0 à 8, de préférence de 0 à 6, et m toutes les valeurs de 1 à 7, de préférence de 1 à 5, - R5 représente soit un atome d'hydrogène soit une chaîne hydrocarbonée, ramifiée ou non, saturée ou non, comportant de 1 à 12 25 atomes de carbone, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone. R5 est N4(CR'R4) _X1_ R5 n , m absent lorsque X représente une fonction cyano (CN) ou un groupement nitro (NO2),
- R1, R2, R3, R4 et R6 représentent soit un atome d'hydrogène soit une chaîne hydrocarbonée, ramifiée ou non, saturée ou non, comportant de 1 à
12 atomes de carbone, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone, soit ont la structure suivante : 4(CR3R4) _XR5 n p dans laquelle :
- n et p sont des nombres entiers. n peut prendre toutes les valeurs entre 0 et 8, de préférence entre 0 et 6, et p toutes les valeurs entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5,
- X, R3, R4 et R5 ont les mêmes définitions que précédemment, ils peuvent respectiv ement être identiques ou de nature différente des X, R3, R4 et R5 définissant la structure de l'activateur comportant la fonction amine,
- R1, R2, R", R4, R5 et R6 sont définis de manière à éventuellement être liés par une liaison chimique afin de constituer des cycles ou des hétérocycles, saturés ou non, aromatiques ou non,
- R', R2 et R6 sont définis de telle manière qu'au moins l'un d'eux représente un atome d'hydrogène.
La concentration en activateur est comprise entre 0 et 30% poids, de préférence entre 0 et 15% poids de la solution absorbante.
Par exemple, les activateurs peuvent être choisis dans la liste suivante : la monoéthanolamine, la diéthanolamine, le 2-(2-aminoéthoxy)éthanol (diglycolamine), la N-méthyléthanolamine, la N-
éthyléthanolamine, la N-propyléthanolamine, la N-butyléthanolamine, la N-(2-aminoéthyl)éthanolarnine, la diisopropanolamine, le 3-amino-1-propanol, la morpholine, la N,N-diméthyl-1,3-propanediamine, la N,N,N',N'-
10 tétraméthyliminobispropylamine, la N-(3-aminopropyl)morpholine, la 3-méthoxypropylamine, la 3-éthoxypropylamine, la N-(2-aminoéthyl)pipérazine, la N-(3-aminopropyl)pipérazine, la N,N,N',N'-tétraéthyliminobiséthylamine, la 1-phénylpipérazine, la 1-formylpipérazine, le 1-pipérazinecarboxylate d'éthyl, la N,N'-di-tert-butyléthylènediamine, la 4-éthyl-2-méthyl-2-(3-méthylbutyl)oxazolidine, la tétraéthylènepentamine, la triéthylènetétramine, la N,N-diéthyldiéthylènetriamine, la N-1--isopropyldiéthylènetriamine, la N,N-diméthyldipropylènetriamine, la dipropylènetriamine, la diéthylènetriamine, la N-(2-aminoéthyl)-1,3-propanediamine, la 2,2'- (éthylènedioxy)diéthylamine, la N-(2-aminoéthyl)morpholine, la 4-amino-2,2,6,6-tétraméthylpipéridine, la N-(2-aminoéthyl)pipéridine, la N-(3-aminopropyl)pipéridine, le 1,2-diaminocyclohexane, la N-cyclohexyl-1,3-propanediamine, la 2-pipéridinoéthylamine, la 2-(2-aminoéthyl)-1-méthylpyrrolidine, l'éthylènediamine, la N,N-diéthyléthylènediamine, la N-phényléthylènediamine, la 4,9-dioxa-1,12-dodécanediamine, la 4,7,10-trioxa-1,13-tridécanediamine, la furfurylamine, la N,N'-difurfuryléthylènediamine, le 1,2-Bis(2-aminoéthyl)thioéthane, le Bis(2-aminoéthyl)disulfure, le Bis(aminoéthyl)sulfure, le 1-amino-2-benzylaminoethane, le 2- (aminométhyl)thiophène, la N,N-Bis(tétrahydro-2-furanylméthyl)amine, la 2-(éthylsulfanyl)éthanannine, la thiomorpholine, le 2-[(2-aminoéthyl)sulfanyl] éthanol, le 2-(butylamino)éthanethiol, le 1,2,3-triaminopropane, le 1,3-diaminopropane, le 1,4-diaminobutane, le 1,5-diaminopentane, l'hexainéthylènediamine, la 1,2-propanediamine, la 2-méthyl-1,2-propanediamine, la 2-méthylpipérazine, la N-2-,N-2--diméthyl-1,2- propanediamine, la N--1-,N-1--diméthyl-1,2-propanediamine, la 2,6-diméthylpipérazine, la 1-éthyl-3-pipéridinamine, la N--1--(2-aminopropyl)-1,2-propanediamine, la décahydroquinoxaline, la 2,3,5,6-tétraméthylpipérazine, la N,N-diméthyl(2-pipéridi nyl)méthanamine, la 1-(2-pipéridinylméthyl)pipÉridine, la 2,2-diméthyl-1,3-propanediamine, la
11 N--1-,N--3-,2-tri:méthyl-1,3-propanediamine, la 2-(aminométhyl)-2-méthyl-1,3-propanediamine, la N--1--,N-1-,2,2-tétraméthyl•-1,3-propanediamine, la 1-méthoxy-2-propa:namine, la tétrahydro-2-furanylméthylamine, la 2,6-diméthylmorpholine, la N-méthyl(tétrahydro-2-fiiranyl)méthanamine, la N- méthylbenzylamine, la N-éthylbenzylamine, la N-propylbenzylamine, la N-isopropylbenzylamine, la N-butylbenzylamine, la 1,2,3,4-tétrahydroisoquinoline, la 1-(2-méthoxyphényl)pipérazine, la 2-méthyl-l-(3-méthylphényl)pipérazine, la 1-(2-pyridinyl)pipérazine, la benzhydrylamine, la N-benzyl-N',N'-diméthyléthylènediamine, le 3-(méthylamino)propionitrile, le 3-(éthylamino)propionitrile, le 3-(propylamino)propionitrile, le 3- (butylamino)propionitril e, 3-(tertiobutylamino)propionitrile, le 3-(pentylamino)propionitrile, le 3-aminopropionitrile, la 1-hexanamine, la 1-heptanamine, la 1-octanamine, la N-propyl-1-propanamine, la N,N-dibutyl-1,2- éthanediamine, la N,N'-dibutyl-1,3-propanediamine et la N,N- diéthylpropylènediamine. La solution absorbante peut également comporter un composé supplémentaire, par exemple un sel. Ces sels peuvent être par exemple et de façon non limitative des sels d'alcalin, d'alcalino-terreux, de métaux, d'amines, d'acides aminés ou un mélange. L'anion associé peut être par exemple et de façon non limitative un halogénure, un phosphate, un pyrophosphate, un sulfite, un sulfate, un hypochlorite, un nitrate, un nitrite, un phosphite, un carboxylate ou un mélange. La ou les amines éventuellement utilisées pour faire ces sels peuvent être l'une ou plusieurs des amines qui sont présentes dans la solution absorbante en tant que composés réactifs avec les composés acides, ou en tant qu'activateur, et qui sont partiellement neutralisées par un ou plusieurs acides plus forts que les acides présents dans l'effluent gazeux traité. Les acides utilisés peuvent être par exemple et de façon non limitative de l'acide phosphorique, de l'acide pyrophosphorique, de l'acide phosphoreux, de l'acide hypochloreux, de l'acide nitreux, de l'acide oxalique, de l'acide acétique, de l'acide formique, de l'acide propanoique, de l'acide butanoique, de l'acide nitrique, de l'acide sulfurique, de l'acide sulfureux, de l'acide chlorhydrique, des acides aminés ou un mélange. D'autres types d'amines neutralisées par de tels acides peuvent aussi être ajoutées à la solution absorbante, par exemple sous forme de sels d'ammonium ou d'autres sels d'amines ou un mélange de sels d'amine. On citera à titre d'exemple le sulfate d'ammonium, le phosphate d'ammonium ou le sulfite d'ammonium. Ces sels peuvent aussi résulter de la dégradation partielle de la solution absorbante, par exemple suite à la réaction des composés réactifs avec une impureté dans le gaz traité. Les sels peuvent également être obtenus suite à l'introduction de soude ou de potasse pour neutraliser des acides formés dans l'unité de mise en oeuvre du procédé. Par ailleurs, l'ajout de sels peut éventuellement être évité dans les cas où les activateurs, les composés réactifs ou tout autre additif sont par nature des sels. La concentration en sels peut être adaptée en fonction de la pression partielle et de la nature du ou des composés acides présents dans la charge gazeuse à traiter, ainsi qu'aux conditions de mise en oeuvre.
La solution absorbante circulant dans le conduit 3 comporte des produits de la réaction des composés réactifs avec des composés acides, ainsi que des composés réactifs n'ayant pas réagi. Elle peut être détendue à travers l'organe de détente VI, puis introduite dans BS1.. En fonction du niveau de pression obtenu lors de la détente, il est possible de réaliser une régénération partielle de la solution absorbante. Ce phénomène conduit à libérer une fraction de gaz acide qui peut être évacuée par le conduit 7 en tête de la colonne de distillation C2. Alternativement, la fraction gazeuse obtenue dans BS1 peut être riche en hydrocarbure et être utilisée comme combustible. La fraction liquide obtenue en fond de BS1 est envoyée par le conduit 5 dans la colonne C3.
13 Après détente, la solution absorbante est mise en contact dans la zone de mise en contact C3 avec des composés organiques arrivant par le conduit 12. Les composés organiques permettent d'extraire les composés réactifs de la solution absorbante qui n'ont pas réagi avec des composés acides dans Cl. Le flux riche en composés organiques et en composés réactifs n'ayant pas réagi est extrait de C3 par le conduit 13. La solution absorbante appauvrie en composés réactifs n'ayant pas réagi et chargée en produits de la réaction des composés réactifs avec des composés acides, est évacuée de C3 par le conduit 8. Les composés organiques sont tous les composés non miscibles ou peu miscibles avec l'eau dans les conditions de mise en oeuvre du procédé de l'invention. De préférence, on choisit les composés organiques dans la liste suivante : des hydrocarbures, ramifiés ou non, cycliques ou non, aromatiques ou non, halogénés ou non, par exemple de l'heptane ou de l'octane, des alcools, par exemple le 2-butanol ou le 2-butoxyéthanol, des éthers de glycols, par exemple un éther de polyéthylèneglycol, des éthers, des cétones, des esters, des éthers-esters, des phosphates d'alkyle, par exemple le tributylphosphate. On peut également utiliser un mélange de plusieurs composés organiques différents.
La solution absorbante circulant dans le conduit 8 est envoyée dans la colonne de distillation C2 pour être régénérée. La colonne C2 est équipée d'un rebouilleur. Dans C2, les composés réactifs de la solution absorbante sont séparés des composés acides. Les composés acides sont vaporisés et évacués de C2 par le conduit 9. Le gaz est refroidi dans le condenseur EC1 de manière à être partiellement liquéfié. Le ballon de séparation BS2 permet de recueillir la fraction liquide qui est pompée par la pompe P3 pour être introduite par le conduit 11 en tête de la colonne C2 à titre de reflux. La fraction vapeur est évacuée de BS2 par le conduit 10. La solution absorbante régénérée est recueillie en fond de la colonne C2 par le conduit 14.
14 La chaleur libérée par le refroidissement de la solution absorbante récupérée en fond de la colonne C2 peut être récupérée pour chauffer différents flux devant être régénérés. Par exemple, la solution absorbante circulant dans le conduit 14 peut être utilisée pour réchauffer la fraction liquide issue de C3 par le conduit 8. La solution absorbante circulant dans le conduit 14 est mise en contacte dans la zone de mise en contact C4 avec le flux riche en composés organiques et en composés réactifs n'ayant pas réagi provenant de C3 par le conduit 13. Cette mise en contact permet de séparer les composés organiques 1 o des composés réactifs. Le contact direct effectué dans la zone C4 entre la solution absorbant régénérée et le flux riche en composés organiques et en composés réactifs n'ayant pas réagi., permet également d'effectuer un transfert de chaleur et de refroidir la phase aqueuse sortant de C2. Le transfert des composés réactifs est 15 facilité par le fait que le coefficient de partage exprimé comme le rapport à l'équilibre de la concentration de composés réactifs dans la solution absorbante issue de C2 sur la concentration de composés réactifs dans le flux de composés organiques augmente avec la température. La température de la solution absorbante à l'entrée de C4, qui peut être proche de 90 C, étant supérieure à la 20 température du flux de composés organiques issu de C3, qui peut être proche de 50 C, on favorise le transfert des composés réactifs. On peut ainsi opérer la zone C4 dans un contacteur de taille réduite. Un liquide riche en composés organiques est évacué de C4 par le conduit 12, puis réinjecté par la pompe P2 dans C3. Une solution absorbante 25 appauvrie en composés organiques est évacuée de C4 par le conduit 15. Cette solution absorbante est composée des composés réactifs régénérés dans C2 ainsi que des composés réactifs extraits dans C3 par les composés organiques. Puis, la solution absorbante circulant dans le conduit 15 est refroidie par l'échangeur E2 à la température de fonctionnement de la colonne Cl. La solution absorbante est stockée dans le bac de stockage B1, d'où elle est reprise par la pompe Pl pour être introduite par le conduit 4 dans la colonne Cl. Par conséquent, la présente invention permet de minimiser l'énergie nécessaire à la régénération de la solution absorbante car seule la partie de solution absorbante évacuée par 8 est régénérée. L'autre partie de solution absorbante extraite par les composés organiques dans C3 est recyclée à l'étape d'absorption sans subir l'étape de régénération.
L'exemple numérique présenté ci-après permet d'illustrer la présente 10 invention. On considère une solution à 4,28 kmol/m.3 de MDEA dans l'eau, soit une concentration en poids de 48,5% dans l'eau. La phase solvant sort de l'étape d'absorption à une température de 40 C, à une concentration de 1 mole de CO2 par mole de MDEA, correspondant à un équilibre avec une pression 15 partielle de CO2 de 10 bars. A une pression de régénération de 1,2 bar et une température de 80 C, la teneur de CO2 dans la phase solvant est de 0,4 mole de CO2 par mole de MDEA, ce qui signifie qu'une fraction d'environ 60 % de la MDEA n'est pas combinée avec le CO2 sous forme de sel et peut être directement recyclée. On peut ainsi en utilisant la disposition représentée sur 20 la figure 1, envoyer vers la colonne de distillation une solution à 24 % poids de MDEA dans l'eau et recycler directement l'amine qui n'est pas combinée au CO2 sous forme de sel.
La mise en oeuvre du procédé selon l'invention est particulièrement 25 intéressante dans le cas d'une faible teneur en composés acides dans la solution absorbante. C'est par exemple le cas lorsque l'on doit traiter ungaz contenant une teneur en H2S réduite, par exemple de 100 ppm, pour la ramener, par exemple, à 3 ppm. Dans ce cas, on envoie à la colonne de régénération essentiellement la fraction formée par l'eau contenue dans la
16 solution absorbante de départ. Ceci permet de n'avoir à régénérer qu'une fraction relativement faible de la solution absorbante. En outre, dans ce cas, on peut opérer le rebouilleur de la colonne de régénération à une température relativement basse, proche de 100 C. Ceci permet d'utiliser pour effectuer ce rebouillage de la chaleur à relativement bas niveau, provenant par exemple de rejets thermiques. Il est également possible d'augmenter la pression à laquelle est effectuée la régénération, pour obtenir des gaz acides sous pression, en réduisant ainsi le coût et la consommation d'énergie de l'installation de compression des gaz acides, lorsque ceux-ci doivent être réinjectés dans le sous-sol. La présente invention est également intéressante dans le cas du traitement d'un gaz fortement acide, lorsque l'amine utilisée peut être au moins en partie régénérée par simple détente. Dans ce cas l'amine ne formant pas de sel peut être au moins en partie séparée, ce qui permet de ne pas l'envoyer à la colonne de régénération.
Claims (5)
1) Procédé de dé, acidification d'un effluent gazeux comportant au moins un composé acide du groupe constitué par l'hydrogène sulfuré (H2S), le dioxyde de carbone (CO2), dans lequel on effectue les étapes suivantes : a) on met en contact l'effluent gazeux avec une solution absorbante comportant des composés réactifs de manière à obtenir un effluent 1 o gazeux appauvri en composés acides et une solution absorbante chargée en composés acides, b) on met en contact la solution absorbante chargée en composés acides avec un flux liquide de composés organiques de manière à obtenir un flux liquide de composés organiques enrichi en composés réactifs 15 n'ayant pas réagi et une solution absorbante enrichie en composés acides, c) on régénère la solution absorbante enrichie en composés acides obtenue à l'étape b) de manière à libérer des composés acides sous forme gazeuse et à obtenir une solution absorbante régénérée, 20 d) on met en contact la solution absorbante régénérée obtenue à l'étape c) avec le flux liquide obtenu à l'étape b) de manière à obtenir une solution absorbante régénérée enrichie en composés réactifs n'ayant pas réagi et un flux liquide de composés organique appauvri en composés réactifs n'ayant par réagi, 25 e) on recycle à l'étape a) la solution absorbante obtenue à l'étape d) et on recycle à l'étape b) le flux liquide obtenu à l'étape d).
2) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape c), on distille la solution absorbante enrichie en composés acides obtenue à l'étape b).
3) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la solution absorbante comporte les composés réactifs en phase aqueuse, les composés réactifs étant choisis dans le groupe constitué par : les amines, les alcanolamines, les polyamines, les acides aminés, les sels alcalins d'acides aminés, les amides, les urées, les phosphates, les carbonates et les borates de métaux alcalins.
4) Procédé selon l'une des revendication précédente, dans lequel les composés organiques sont choisis dans le groupe constitué par des hydrocarbures, des alcools, des éthers de glycols, des éthers, des cétones, des esters, des éthers-esters et des phosphates d'alkyle.
5) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'effluent gazeux est choisi dans le groupe constitué par le gaz naturel, le gaz de synthèse, les fumées de combustion, les gaz de raffinerie, les gaz obtenus en queue du procédé Claus, les gaz de fermentation de biomasse et les gaz de haut-fourneaux.
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