Brevet FR2061524A1 — publié le 19710625

La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné de dégazolinage de gaz naturel. Le dégazolinage de gaz naturel est en général effectué par lavage à l'huile du gaz à une température plus ou moins basse, suivant le degré de dégazolinage que l'on désire atteindre ou par condensation et distillation à basse température. La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné de dégazolinage de gaz naturel par condensation partielle et distillation à basse température. Elle se rapporte. également à toute installation pour la conduite de ce procédé. Par gaz naturel on entend dans la présente description, tout gaz naturel refroidi à la température ambiante et purifié des impuretés telles H2S, C02, H20, etc. qu'il contient. On connait des procédés de dégazolinage dans lesquels le gaz naturel est refroidi et condensé, dans un ou plusieurs échangeurs de chaleur, à contre-courant des produits sortants, puis subit une détente dans laquelle les phases liquide et vapeur sont séparées. La vapeur constitue une première fraction de gaz dégazoliné; le liquide, traité dans une colonne de séparation, est séparé en une fraction légère constituant le reste de gaz dégazoliné et une fraction lourde, extraite en cuve, contenant l'ensemble des hydrocarbures retirés du gaz. On connait également des procédés de dégazolinage dans lesquels le gaz naturel est refroidi et en partie condensé dans un ou plusieurs échangeurs, à contre-courant des produits sortants, puis les phases liquide et vapeur sont ensuite séparées. La phase vapeur, au point de rosée ou après un léger réchauffage, est détendue dans une machine de détente, -en général dans une turbine-, réunie éventuellement à la phase liquide détendue à la même pression, -le cas échéant au préalable refroidie-. le mélange ainsi obtenu subit une nouvelle séparation conduisant à une phase vapeur et à une phase liquide. La phase vapeur constitue une première fraction de gaz épuré; la phase liquide est traitée dans une colonne de distillation d'où les fractions légères qui s'échappent constituent le reste du gaz dégazoliné. Ces procédés connus présentent toutefois certains inconrénienQg Ainsi, dans le premier procédé, la consommation d'énergie est très importante du fait que l'écart de température dans 1' échangeur le plus froid augmente considérablement lorsqu'on atteint l'extrémité froide; dans le second procédé, le gaz, détendu à une pression relativement basse,-nécessite une recompression conteuse. La turbine permet de récupérer une partie de l'énergie, toutefois, la présence de machines de forte puissance installée est nécessaire. De plus, ce dernier procédé présente l'inconvénient qu'en cas de non fonctionnement de la turbine, le fonctionnement de toute l'installation est interrompu. Le procédé perfectionné de dégazolinage de gaz naturel suivant la présente invention permet de supprimer-les inconvénients cidessus. En effet, d'une part la consommation d'énergie est réduite et, d'autre part, le fonctionnement de l'installation ne dépend pas uniquement du fonctionnement d'une turbine, l'installation pouvant fonctionner sans cette machine avec une dépense d'énergie légère- ment augmentée. En outre, la puissance installée est bien moindre que dans l'installation connue comportant une turbine. Le procédé perfectionné de dégazolinage de gaz naturel suivant la présente invention consiste à refroidir et en partie condenser le gaz naturel, à.contre-courant des fractions sortantes, à séparer les phases liquide et vapeur dans un premiestéparateur et à traiter la phase liquide, après détente, dans une installation de séparation située en aval, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une partie de la phase vapeur subit une détente modérée dans une turbine, jusqu'à la pression de la phase liquide détendue, tandis que l'autre partie de cette phase vapeur est partiellement condensée par échange thermique, dans un second échangeur par exemple, puis détendue à ladite pression par l'intermédiaire d'une vanne. Dans ce cas, la turbine n'a pas pour but la production massive de frigories et son rôle se limite à décharger le second échangeur par exemple, et donc à diminuer l'écart de température entre fluide froid et fluide chaud dans l'échangeur utilisé. Suivant un mode de réalisation de la présente invention, la partie de la phase vapeur partiellement condensée puis détendue est, après la détente., séparée de la phase condensée. La phase vapeur constitue .une partie du gaz épuré de la production. Suivant un autre mode de réalisation de la présente invention la phase liquide ainsi séparée est amenée à la colonne de séparation dont elle forme le reflux. Suivant un autre mode encore de réalisation de la présente invention, une partie seulement de cette phase liquide assure le reflux de la colonne de séparation, l'autre partie étant introduite dans la colonne à l'état vaporisé, la vaporisation ayant lieu dans ledit second échangeur par exemple. Suivant une forme d'exécution de la présente invention, le ou les échangeurs sont éventuellement refroidis par une source frigorifique auxiliaire. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de l'exemple suivant et du schéma d'une installation, donnés à titre non limitatif. L'installation représentée comporte deux échangeurs 2 et 3, deux séparateurs 5 et 9, une colonne de séparation Il et une machine de détente, dans ce cas une turbine 10. le gaz à traiter à une pression de 70 bars et à une température de 250C est amené par la conduite 1 à l'échangeur 2 dans lequel il est refroidi, à contre-courant du gaz épuré, à une température de -40 C environ. Par la induite 4, le gaz est ensuite amené au séparateur 5. Le débit du gaz traité est de 200 000 m3/h. Dans le séparateur 5 on sépare la phase condensée (environ 15% du gaz introduit) de la phase restée à l'état de vapeur. La phase vapeur, environ 170 000 m3/h, quitte le séparateur 5 par la conduite 6 et est divisée en deux parties. Une partie de cette phase, environ 130 000 m /h, est amenée par la conduite 7 à l'échangeur 3 dans lequel elle est refroidie, à contrecourant du gaz épuré, à -65 C environ. Cette partie, à -650C, est ensuite détendue dans la vanne 12 saune pression de 40 bars puis est amenée dans le séparateur 9. L'autre partie de cette phase, environ 40.000 m3/h, est amenée par la conduite 8 à la colonne de séparation 11 après passage dans la turbine 10 et détente à une pression de 40 bars. La phase condensée séparée dans le séparateur 5 est retirée de ce séparateur par la conduite13 et, détendue dans la vanne 14 à une pression de 40 bars, est introduite dans la partie médiane de la colonne de séparation 11 par la conduite 150 Dans le séparateur 9, les phases liquide et vapeur détendues, à une température de -750C, sont séparées; la phase liquide est retirée du séparateur 9 par la conduite 16. Cette phase liquide con tient approximativement 25 % de C2H6, C3E8 et C#.Une partie de 4 cette phase liquide, deux tiers environ, est amenée par la conduite 17 à la colonne 11 dont elle assure le reflux0 Le tiers restant, à -75 C environ, est conduit par la conduite 18 à l'échangeur 3 qu' il quitte à -450C puis est réuni par la conduite 19 à la fraction détendue de la conduite 13 et introduit par la conduite 15 dans la partie médiane de la colonne 11. La phase vapeur recueillie dans le séparateur 9, environ 105 000 m3/h, est réunie par la conduite 20 à la phase vapeur quittant la colonne 11 par la conduite 21 (environ 82 000 m3/h) Le gaz épuré ainsi obtenu est passé par la conduite 22 successivement dans les échangeurs 3 et 2 et quitte l'installation à une température de 200C environ. L'échangeur 3 peut éventuellement être refroidi par un cycle frigorifique auxiliaire (non représenté). Les hydrocarbures lourds- quittent la colonne 11 par la conduite 23 à une température de +600C environ0 La phase vapeur quittant l'installation par la conduite 22 a approximativement la composition suivante : 96 - 97 % C Hd 3- 4% 02 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, elle est susceptible Ae nombreuses variantes suivant les applications envisagées, sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. il est notamment du domaine de l'homme de l'art d'obtenir du gaz épuré ayant une teneur en CH4 plus élevées REVENDiCATiONS L'invention a pour objet 1) Un procédé perfectionné de dégazolinage de gaz naturel consistant à refroidir et en partie condenser le gaz naturel, à contrecourant des fractions sortantes, à séparer les phases liquide et vapeur dans un premier séparateur et à traiter la phase liquide, après détente, dans une installation de séparation située en aval, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une partie de la phase vapeur subit une détente modérée dans une turbine, jusqu'à la pression de la phase liquide détendue, tandis que l'autre partie de cette phase vapeur est partiellement condensée par échange thermique, dans un sécond échangeur par exemple, puis détendue à ladite pression par l'intermédiaire d'une vanne. 2)Un procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la partie de la phase vapeur partiellement condensée puis détendue est, après la détente, séparée de la phase condensée. 3) Un procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la phase liquide ainsi séparée est amenée à la colonne de séparation dont elle forme le reflux. 4) Un procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu' une partie seulement de cette phase liquide assure le reflux de la colonne de séparation, l'autre partie étant introduite dans la colonne à l'état vaporisé, la vaporisation ayant lieu dans ledit second échangeur par exemple. 5) Un procédé suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou les échangeurs sont éventuellement refroidis par une source frigorifique auxiliaire. 6) Une installation de dégazolinage de gaz naturel pour la mise en oeuvre du procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 5. 7) Le gaz naturel dégazoliné obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 5.