Brevet FR2498176A1 — publié le 19820723

Procédé de traitement d'un gaz naturel liquéfié. La présente invention concerne un procédé de traitement de gaz naturel liquéfié. Dans une demande antérieure de brevet relative à un procédé de gazéification de gaz naturel liquéfié conformément au cycle de Rankine d'un fluide mixte chaud, la demanderesse a proposé une méthode permettant d'utiliser efficacement le potentiel de froid du gaz naturel liquéfié en tant que source d'energie. Le fluide mixte chaud est constitué principalement par des hydrocarbures comportant 1-6 atomes de carbone. On détermine la composition du fluide mixte chaud de manière à rendre maximum le rendement de récupération d'énergie en fonction de la composition du gaz naturel liquéfié, de la pression d'alimentation du gaz naturel regazéifié, des conditions de température du fluide constituant la source a haute température, et analogue.Afin de mettre en oeuvre le cycle de Rankine mentionné ci-dessus, il faut préparer une quantité prédéterminée de fluide mixte chaud, d'une composition prédéterminée. Un procédé permettant de préparer le fluide mixte chaud a partir du gaz naturel liquéfié, qui est considéré comme étant l'objet de la gazéification, consiste à disposer plusieurs tours de fractionnement telles que des déméthaniseurs, des dééthaniseurs et des dépropaniseurs de manière à rectifier les composants respectifs du gaz naturel liquéfié et à les mélanger en vue de préparer le fluide. Cette méthode est connue pour la préparation d'un réfrigérant mixte dans le processus de liquéfaction d'un gaz naturel. Cependant, comme cette opération requiert plusieurs tours de fractionnement et un appareillage pour le stockage des composants respectifs, les couts de construction s'en trouvent accrus. Par conséquent cette méthode n'est pas rentable du point de vue économique. L'objet principal de la présente invention est de résoudre le problème mentionné ci-dessus et de fournir un procédé permettant de traiter un gaz naturel liquéfié avec une séparation et une récupération de chaque composant de ce dernier, comme cela est nécessaire, et permettant de préparer les composants du fluide mixte chaud au moyen d'un seul processus de distillation a moindre coût, lorsque les composants constituant le fluide mixte chaud font partie des composants du gaz naturel liquéfié devant être gazéifiés et ne sont pas obtenus sous la forme de corps simples en une grande quantité et à faible coût. Un autre objet de la presente invention est de fournir un procédé permettant de traiter un gaz naturel liquéfié et selon lequel un seul processus de distillat tion, c'est-a-dire une seule colonne de distillation commande de façon appropriée une température de hauffage ou analogue, avec une partie du gaz naturel liquéfié utilisée comme fluide de condensation, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un autre fluide spécial de condensation lorsque chaque composant du gaz naturel liquéfié est séparé et récupéré de manière à fournir un fluide mixte chaud et ml gaz forme de la vapeur du gaz naturel liquéfié. Ainsi, par rapport au proèdé classique, le procédé selon la présente invention requiert un équipement moins coû- teux. En outre, un autre avantage reside dans le fait qu'une composition du fluide mixte chaud peut être réglée arbitrairement, selon les besoins, lorsqu'il est nécessaire de changer cette composition par suite d'une modification de la composition du gaz naturel liquéfié devant être gazéifié ou analogue. En outre, par rapport au procédé consistant à préparer séparément chaque composant du fluide mixte chaud sous la forme de corps simples, chaque composant est preprlre en une grande quantité et a. un faible coût selon le présent procédé de traitement d'un gaz naturel liquéfié. Un autre objet de la présente invention consiste. à fournir un procédé permettant le traitement d'un gaz naturel liquéfié et confortant les phases opératoires suivantes - réglage des composants d'un liquide de reflux au moyen d'une sélection appropriée des conditions de distillation, telles que par exemple la température de chauffage ou analogue lors de la distillation; - soutirage du liquide de reflux dans les conditions spécifiées et stockage de ce liquide pour la préparation d'un fluide mixte chaud; - répétition de la séquence des phases opératoires ci-dessus conformément à la composition du fluide mixte chaud requis; - apport de méthane au liquide de reflux stocké, selon les besoins, en introduisant le gaz naturel liquéfié sans utiliser une autre substance et en récupérant le fluide chaud mixte;; - mise en oeuvre d'un cycle de Rankine en utilisant le fluide mixte chaud obtenu afin de gazéifier le gaz naturel liquéfié et de récupérer de l'énergie à partir du potentiel de froid, les composants du fluide mixte chaud étant choisis dans le groupe des hydrocarbures comportant 1-6 atomes de carbone ou comportant 1-6 atomes de carbone et de l'azote; - condensation de la vapeur du fluide mixte chaud, produite par l'apport de chaleur au réservoir de stockage du fluide mixte chaud, dans un condenseur, dans lequel l'autre partie du gaz naturel liquéfié est utilisée en tant que réfrigérant dans la colonne de distillation; et - liquéfaction de la vapeur pour un retour au fluide mixte chaud. De cette manière on ne gaspille pas le produit et on effectue une importante économie d'énergie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure représente un organigramme de mise en oeuvre d'une forme de réalisation du procédé conformément à la présente invention. On va décrire de façon détaillée le procédé selon la présente invention en se référant à sa forme de mise en oeuvre. Cependant la présente invention ne s'y trouve en aucune façon limitée. Un exemple des compositions d'un gaz naturel liquéfié et d'un fluide mixte chaud est indiqué ci après (a) Composition du gaz naturel liquéfié C1 89,85 % en moles C2 5,89 % en moles C3 2,92 % en moles i-C4 0,56 % en moles n-C4 0,74 % en moles i-C5 0,04 % en moles 100 % en moles (b) Composition du fluide mixte chaud Cl 25,35 % en moles C2 53,16 % en moles C3 15,10 % en moles n-C4 6,39 % en moles 100 % en moles Dans l'exemple mentionné ci-dessus, le composant principal du gaz naturel liquéfié est le méthane, tandis que le composant principal du fluide mixte chaud est l'éthane. On va, ci-après, décrire la méthode de préparation du fluide mixte chaud a partir du gaz naturel liquéfié indiqué ci-dessus, en se référant à l'organigramme de mise en oeuvre du processus, représenté sur le dessin. Un gaz naturel liquéfié introduit à partir d'un réservoir 8 de gaz naturel liquéfié, par l'intermédiaire d'une canalisation a, est amené a la base d'une colonne de distillation 1 alors que la gaz naturel liquéfié est également envoyé, en tant que réfrigérant, par l'intermédiaire d'une canalisation b a un condenseur situé a l'intérieur de la colonne. Le fluide du bas de la colonne, situé dans un rebouilleur 2 est chauffé au bas de la colonne et ceci provoque le déclenchement de l'opération de distillation. Au début, seul le méthane est distillé par condensation partielle et est évacué au niveau du sommet de la colopne par l'intermédiaire d'une canalisation c. Le gaz naturel liquéfié est amené en permanence par la canalisation a, avec mesure simultanée du niveau du fluide dans la partie du bas de la colonne.Lors de cette phase opératoire, la composition du fluide dans la colonne s'enrichit en éthane et en composants plus lourds que l'éthane. On mesure les variations de la composition au moyen de la pression intérieure dans la colonne et au moyen de la température du bas de la colonne. Lorsque la concentration d'éthane devient égale à 50 % pour une pression intérieure de 2,1 kg/cm2G dans la colonne et pour une température de -1100C (la concentration du méthane est d'environ 15 %), on arrête l'alimentation de gaz naturel liquéfié et on met en oeuvre la phase opératoire dite "de rectification" pour le méthane résiduel. Lorsque le méthane est complètement éliminé, l'éthane commence a remonter depuis le bas de la colonne jusqu'au condenseur 3 et à subir l'opération de condensation totale dans le condenseur 3. Une partie du fluide de reflux est retirée d'une tubulure au niveau du plateau 10 de la colonne, par l'intermédiaire d'une canalisation d, et est stockée dans un réservoir 4 de stockage du fluide mixte chaud.Au début, le distillat contient du méthane en une concentration d'environ 5 %. Cependant la concentration de la fraction formée par l'éthane augmente progressivement jus qu'à 95-100 %. Par conséquent la composition du fluide dans le réservoir de stockage 4 finit par posséder une concentration de 98 % d'étane. Dans la phase opératoire, au cours de laquelle le distillat est stocké dans le réservoir de stockage 4, la vapeur produite par l'apport de chaleur naturelle au réservoir de stockage 4 est renvoyée a la phase vapeur au niveau le plus élevé de la colonne de distillation, par l'intermédiaire d'une canalisation e de raccordement de la phase gazeuse, et est à nouveau condensée. Dès que la distillation de la fraction formée par l'éthane est terminée, conformément aux mesures de la pression et de la température à l'intérieur de la colonne, une distillation de la fraction formée par le propane commence. Le rapport du pourcentage de propane par rapport au pourcentage d'éthane dans le gaz naturel liquéfié est égal au double de ce même rapport dans le fluide mixte chaud, de sorte que la frac tion formée par le propane est distillée en la quantité requise. L'excès de propane est soutiré en tant que fluide résiduel au bas de la colonne. Par conséquent, on peut réduire la quantité de propane devant être ajoutée au fluide mixte chaud. Comme lors de la distillation de l'éthane, le propane et le butane sont distillés et mélangés de façon permanente dans le réservoir de stockage 4. On compense le manque dune fraction formée par le méthane par une introduction du gaz naturel liqué- fié, dont le méthane est le composant principal, dans le réservoir de stockage 4, par l'intermédiaire de la canalisation f. Avec l'opération mentionnée ci-dessus, la composition résultante avoisille le composition requise du fluide mixte chaud. Le fluide situé a 1 'intérieur du réservoir de stockage est bien mélangé au moyen d'une pompe 5 d'amenée de fluide par l'intermédiaire d'une canalisation g, dans le fonctionnement a écoulement minimum. Du fluide d'échantillonnage est soutiré par 1' intermédiaire d'une canalisation h et sa composition est mesurée. S'il est encre necessaire d'introduire la fraction formée par le méthane, on envoie du gaz naturel li- quéfié par l'intermédiaire de la canalisation f.S'il est encore nécessaire d'ajouter d'autres composants possédant un point d'ébullition supérieur a celui de méthane, on les ajoute au moyen du cycle de distillation fractionnée mentionnée ci-dessus en vue d'obtenir finalement la composition requise pour le fluide mixte chaud. Dans le processus indiqué ci-dessus, la vapeur évacuée au sommet de la colonne de distillation, la vapeur évaporez en tant que réfrigérant au niveau du condenseur et le fluide résiduel provenant de la base de la colonne de distillation sont complètement gazéifiés au moyen d'un gazéificateur de purge 6. Ils sont envoyés a, et récupérés dans, un système 9 de récupération de gaz a l'état de vapeur du réservoir de stockage du gaz naturel liquéfie, de sorte qu'il ne se produit aucune perte. Lorsqu'un cycle de Rankine 7 pour le fluide mixte chaud est arrêté ou en fonctionnement, la vapeur produite par l'apport de chaleur dans le réservoir de stockage 4 est condensée par le condenseur 3 de la colonne de distillation 1. Par conséquent, on peut empêcher toute perte du fluide mixte chaud au cours du fonctionnement ou pendant la période d'arret. Dans le cycle de distillation discontinue de l'éthane ou analogue, le composant présent au sommet de la colonne de distillation possède un point d'ébullition supérieur à celui du gaz naturel liquéfié, de sorte que l'on obtient une condensation adéquate par suite de la différence existant entre la température de condensation des composants au sommet de la colonne de distillation et la température de vaporisationdugaz naturel liquéfié servant de réfrigérant. D'autre part, si l'envoi du fluide mixte chaud ou d'un composant spécifié est requis pendant que le cycle 7 de Rankine pour le fluide mixte chaud est en fonctionnement, on ferme la vanne de la canalisation e de manière à séparer la colonne de distillation 1 du réservoir de stockage du fluide, et le cycle de distillation discontinue fractionnée, mentionné ci-dessus, est effectué. Une fois que les composants non nécessaires ont été évacués au sommet de la colonne de distillation, on ouvre la vanne de la canalisation e. Par consé- quent, les fractions nécessaires peuvent être envoyées au réservoir 4 de stockage du fluide. I1 est difficile d'obtenir l'éthane pur à un faible coût, à l'échelle industrielle. Etant donné que la gaz naturel liquéfié contient habituellement de l'éthane, on peut utiliser la présente invention pour séparer, à faible coût, l'éthane du gaz naturel liquéfié. REVENDICATIONS 10) - Procédé pour effectuer le traitement de gaz naturel liquéfié (8) dans le cycle de distillation discontinue (1) du gaz naturel liquéfié, caractérisé par le fait qu'il se compose des phases opératoires suivantes - condensation (3) d'une vapeur montante par une autre partie (b) du gaz naturel liquéfié et séparation du gaz naturel li quéfié en une première fraction contenant des composants gazeux à bas point d'ébullition, qui comprennent principalement du méthane obtenu par condensation partielle, et en des secondes fractions contenant de l'éthane et des composants plus lourds que l'éthane; - récupération de ladite première fraction et de la partie gazéifiée du gaz naturel liquéfié à partir d'un condenseur (3), et gazéification complète pour récupérer ladite partie sous la forme d'une vapeur (c) du gaz naturel liquéfié;; - mise en oeuvre d'une opération de condensation totale (3), au cours de laquelle lesdites secondes fractions sont condensées de façon séquentielle par ladite partie (b) du gaz naturel liquéfié, ce qui permet une récupération séquentielle (d) de chacun des composants dans chacune desdites secondes fractions, de manière à fournir un fluide mixte chaud (4) pour un cycle de Rankine (7). 2 ) - Procédé pour effectuer le traitement de gaz naturel liquéfié (8), caractérisé par le fait qu'il comporte les phases opératoires suivantes a) Condensation (3) d'une vapeur montante par une autre partie (b) dudit gaz naturel liquéfié dans un cycle de distillation discontinue (1) de ce dernier, évacuation (c) d'une première fraction contenant des composants à bas point d'ébullition, qui comprennent principalement du méthane, et stockage (4) des secondes fractions contenant de l'éthane et des compo sants plus lourds que l'éthane. b) Arrêt de l'envoi du gaz naturel liquéfié (a) à la colonne de distillation (1), mise en oeuvre d'une opération de con densation totale, au cours de laquelle lesdites secondes fractions sont condensées séquentiellement (3) par ladite partie (b) du gaz naturel liquéfié, en vue de récupérer séquentiellement et de mélanger (4) les différents compo sants contenus dans lesdites secondes fractions, adjonction de gaz naturel liquéfié (f) en tant que composant contenant du méthane audit mélange récupéré des composants et prépa ration d'un fluide mixte chaud constitué par. des composants choisis parmi des hydrocarbures contenant 1-6 atomes de carbone ou des hydrocarbures contenant 1-6 atomes de carbone et de l'azote, et stockage (4) dudit fluide mixte chaud. c) Condensation (3) réalisée par ladite partie (b) du gaz natu rel liquéfié, d'une vapeur (e) du fluide mixte chaud pro duite par suite d'un apport de chaleur audit fluide mixte chaud stocké (4). et renvoi (d) de cette vapeur condensée audit fluide mixte chaud sotcké. d) Récupération (c) et gazéification (6) complète de ladite première fraction contenant des composants a bas point d'ébullition et ladite partie (bj du gaz naturel liquéfié gazéifiée a partir du condenseur (3) de manière à fournir un gaz formé d'une vapeur du gaz naturel liquéfié; et e) Gazéification du gaz naturel liquéfié selon un cycle de Rankine (7) dudit fluide mixte chaud (4 > . 3 ) - Procédé pour réaliser le traitement de gaz naturel liquéfié selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit cycle de distillation (1) est combiné audit cycle de Rankine (7), dans lequel le fluide.mixte chaud stocké (4) est directement envoyé. 40) - Procédé pour réaliser le traitement de gaz naturel liquéfié selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une partie des composants dudit fluide mixte chaud (4) ou tous-les composants de ce dernier sont fournis ou modifiés au moyen de l'adjonction d'une partie du distillat ou de l'ensemble du distillat obtenu au cours du cycle de distillation lors de la mise en oeuvre dudit cycle de Rankine (7).