Brevet FR2754736A1 — publié le 19980424

PROCEDE DE REGENERATION D'UN COMPOSE LIQUIDE DE LA FAMILLE DES GLYCOLS, UTILISE DANS LA DESHYDRATATION D'UN GAZ. La présente invention concerne un procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz, notamment de gaz naturel. I1 est connu que le gaz naturel venant de production est saturé en eau et que la présence de cette eau dans le gaz présente de sérieux inconvénients.En particulier - elle peut entraîner une corrosion des canalisations du réseau de transport du gaz - elle peut également conduire à la formation d'hydrates solides, susceptibles d'obturer les vannes de contrôle, les instruments de mesure, voire les canalisation. Une étape essentielle du traitement du gaz naturel est, par conséquent, la déshydratation de celui-ci et l'un des procédés couramment utilisés dans ce but emploie un glycol tel que le triéthylène glycol - ci-après désigné, en abrégé, par le terme glycol - qui présente un grand pouvoir d'absorption vis-à-vis de l'eau et qui permet d'abaisser la teneur en eau du gaz traité jusqu'à la valeur désirée. Dans ce but, le glycol très concentré, de l'ordre de 99 à 99,95 % en masse (dans ce qui suit, les concentrations de glycol seront données systématiquement en % en masse) est mis en contact avec le gaz naturel dans une colonne d'absorption, où le glycol se charge en eau, mais aussi en hydrocarbures et, notamment, en composés aromatiques tels que le benzène, le toluène et le xylène. Le glycol circule en circuit fermé et il doit donc être régénéré avant d'être réutilisé. Divers procédés ont été proposés dans ce but et, dans les unités les plus couramment utilisées, la régénération est généralement accomplie en deux étapes (voir, par exemple, US-A-3 105 748). Dans une première étape, on procède à une distillation du glycol à la pression atmosphérique, avec une température limite de fonctionnement du rebouilleur égale à celle au-delà de laquelle le glycol se dégrade thermiquement. Pour le triéthylène glycol, par exemple, cette température limite est de 2040C, ce qui correspond à une concentration maximum de 99,0 % pour le glycol sortant du rebouilleur. Dans une deuxième étape, on fait passer le glycol régénéré à contre-courant d'un gaz, dans une colonne de strippage, ce qui permet d'amener la concentration du glycol à une valeur comprise entre 99 et 99,95 %, en fonction du débit de gaz utilisé. Cette phase de strippage pose cependant des problèmes de pollution, du fait du rejet d'hydrocarbures, notamment de composés aromatiques, ou de gaz carbonique, lequel contribue à l'effet de serre de l'atmosphère terrestre, lorsque les effluents de la colonne à distiller et de la colonne de strippage sont brûlés à l'atmosphère. Pour remédier à cet inconvénient, la Demanderesse à proposé, dans sa demande de brevet français NO 96 00022, de remplacer l'étape de strippage du glycol provenant de la phase de distillation atmosphérique par une étape de pervaporation membranaire. Dans ce procédé, le perméat provenant de la phase de pervaporation membranaire peut être avantageusementcondensé et condense et la fraction liquide ainsi obtenue être mélangée à la charge de glycol à traiter, en amont de la phase de distillation. Le glycol ainsi obtenu a une concentration supérieure à 99 %, et l'élimination de la phase de strippage permet de minimiser le rejet d'hydrocarbures à l'atmosphère. La présente invention vise, elle aussi, à supprimer, dans le procédé de régénération du glycol, la phase de strippage du glycol provenant de la distillation atmosphérique, mais en lui substituant une phase plus simple et plus facile à mettre en oeuvre que la perméation membranaire. L'invention a par conséquent pour objet un procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz, notamment de gaz naturel, procédé dans lequel on soumet le glycol à une phase de déshydratation préalable par distillation atmosphérique, ce procédé étant caractérisé en ce que le glycol constituant le résidu de l'étape de distillation atmosphérique est ensuite soumis à une étape de détente sous vide. Dans cette définition de l'invention, on désigne par le terme "glycol" un composé choisi dans le groupe constitué par l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol et le tétraéthylène glycol. La phase vapeur provenant de l'étape de détente sous vide et constituée essentiellement d'eau et de glycol sera avantageusement mélangée à la charge de glycol à traiter, en amont de l'étape de distillation, en vue d'éviter les pertes de glycol. De préférence, la phase liquide riche en glycol en provenance de la phase de détente sous vide s'écoulera par simple gravité en direction d'une enceinte de stockage disposée à un niveau inférieur. Les vapeurs provenant de la distillation atmosphérique du glycol à traiter seront de préférence condensées, au moins partiellement, le condensat étant séparé en une phase légère, contenant les hydrocarbures présents et notamment les composés aromatiques, qui pourront ainsi être évacués pour un traitement ultérieur, sans être rejetés à l'atmosphère, et une phase lourde, constituée d'eau et de traces de glycol, qui pourra être recyclée au moins partiellement à la phase de distillation, pour assurer le reflux externe nécessaire au bon fonctionnement de la colonne. Une forme de mise en oeuvre de l'invention va être décrite ci-après plus en détail, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est un diagramme illustrant les différentes phases de traitement du glycol. La charge de glycol à traiter, en provenance par exemple d'un dispositif de déshydratation de gaz naturel, c'est-àdire du glycol à forte teneur en eau, arrive par la ligne 1 au ballon de dégazage 2, où une partie des hydrocarbures absorbés par le glycol est libérée sous forme de gaz par une dépressurisation partielle. Le gaz libéré est évacué par la ligne 30. Sortant du ballon 2 par la ligne 3, la charge est envoyée à l'échangeur de chaleur 4, où elle est réchauffée par le glycol régénéré arrivant par la ligne 12. La charge quitte l'échangeur 4 par la ligne 5 et alimente une colonne de distillation 7 par la ligne 6. La colonne de distillation fonctionne à pression atmosphérique, de même que le rebouilleur 8 et le ballon de stockage du glycol 14. Afin de favoriser le transfert de matière entre les phases liquide et vapeur circulant à contre-courant, la colonne de distillation est munie soit de plateaux, soit de garnissage en vrac, soit encore de garnissage structuré. Le bain contenu dans le rebouilleur 8 est chauffé par échange de chaleur en 9 à une température qui dépend du type de glycol utilisé, par exemple 2040C dans le cas du triéthylène glycol. Le bain du rebouilleur peut être réchauffé de diverses façons, par exemple, en faisant circuler un fluide caloporteur, en utilisant un ou plusieurs tubes à feu, ou encore en utilisant des réchauffeurs électriques. La majeure partie de l'eau ainsi que les produits plus volatils que le glycol (dont les composés aromatiques) sont vaporisés au rebouilleur. La charge régénérée à une concentration de 99 %, dans le cas du triéthylène glycol chauffé à 2040C à pression atmosphérique, s'écoule dans la ligne 10, par différence de pression, jusqu'à une colonne 11 maintenue sous vide partiel par une pompe à vide 20. En raison du vide, une partie de la charge liquide qui alimente la colonne 11 se vaporise, ce qui a pour conséquence d'augmenter la concentration en glycol de la phase liquide. La concentration finale du glycol dépend de la qualité du vide appliqué à la colonne 11, la concentration augmentant avec l'intensité du vide. La colonne sous vide 11 contient du garnissage en vrac (ou, éventuellement, du garnissage structuré), afin de faciliter la vaporisation de la charge. La phase liquide, dont la concentration en glycol est supérieure à celle de la charge alimentant la colonne 11, s'écoule gravitairement par la ligne 12. Pour permettre l'écoulement gravitaire, la colonne sous vide 11 est placée au-dessus du niveau du liquide dans le ballon de stockage 14, à une hauteur qui dépend du vide appliqué à la colonne 11. Plus le vide est poussé, plus la différence de niveau entre la colonne 11 et le ballon de stockage 14 augmente. Le glycol régénéré, à plus de 99 %, dans le cas du triéthylène glycol, s'écoule par la ligne 12, réchauffe la charge de glycol riche à régénérer par l'intermédiaire de l'échangeur 4 et est évacué vers le ballon de stockage 14. Le glycol régénéré, s'écoulant ensuite par la ligne 15, est généralement refroidi par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur 16, avant d'être recyclé vers le dispositif de déshydratation du gaz naturel par la ligne 17. La phase vapeur obtenue par la détente sous vide dans la colonne 11 contient de l'eau et du glycol, qui sont aspirés par la pompe à vide 20 dans la ligne 19. Le flux est ensuite refoulé par la pompe à vide 20 dans la ligne 21, puis mélangé à la charge de glycol riche circulant dans la ligne 5, avant introduction dans la colonne de distillation 7. Ce recyclage permet ainsi d'éviter les pertes de glycol. Les vapeurs issues de la colonne de distillation 7 sont évacuées par la ligne 22 et sont envoyées à l'échangeur de chaleur 23, où elles sont partiellement ou totalement condensées. Le flux sortant de l'échangeur 23 est amené par la ligne 24 au séparateur 25. Les vapeurs éventuelles sortent du séparateur par la ligne 29. La phase liquide légère (condensats d'hydrocarbures, en particulier condensats des composés aromatiques cités précédemment) est évacuée par la ligne 28. Une partie de la phase liquide lourde (eau et traces de glycol) est renvoyée à la colonne de distillation par la ligne 26, pour assurer le reflux externe nécessaire au bon fonctionnement de la colonne, l'autre partie de la phase liquide lourde étant évacuée de la boucle de régénération du glycol par la ligne 27. L'étape de condensation des vapeurs sortant de la colonne de distillation 7 permet de condenser la plus grande partie des composés aromatiques et de les séparer de la phase aqueuse lourde dans le séparateur 25 pour un traitement ultérieur, minimisant ainsi le problème de rejet des composés aromatiques à l'atmosphère. Il est ainsi possible de régénérer le glycol à une concentration élevée, supérieure ou égale à la concentration obtenue à la pression atmosphérique et à la température limite de dégradation thermique, avec une température de bain au rebouilleur (8) inférieure à la température limite de dégradation thermique. Bien que l'invention ait été décrite dans son application à la régénération du triéthylène glycol, elle s'applique aussi, comme indiqué ci-dessus, à la régénération d'autres composés de la famille des glycols, c'est-à-dire, au monoéthylène glycol, au diéthylène glycol et au tétraéthylène glycol. REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'un composé liquide de la famille des glycols, utilisé dans la déshydratation d'un gaz, notamment de gaz naturel, procédé dans lequel on soumet le glycol à une phase de déshydratation préalable par distillation atmosphérique (en 7), ce procédé étant caractérisé en ce que le glycol constituant le résidu de l'étape de distillation atmosphérique est ensuite soumis à une étape de détente sous vide (en 11). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase vapeur provenant de l'étape de détente sous vide (11) est mélangée à la charge de glycol à régénérer, en amont de l'étape de distillation. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la phase liquide riche en glycol provenant de l'étape de détente sous vide (11) est évacuée par simple gravité en direction d'une enceinte de stockage (14) disposée à un niveau inférieur. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les vapeurs provenant de la distillation atmosphérique (7) sont condensées au moins partiellement (en 25), le condensat étant séparé en une phase légère, contenant les hydrocarbures présents, et une phase lourde, contenant de l'eau et du glycol. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la phase légère du condensat est traitée en vue d'éliminer les hydrocarbures présents, notamment les composés aromatiques. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la phase lourde du condensat est recyclée au moins partiellement à l'étape de distillation (7), pour y assurer un reflux externe. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le glycol est régénéré à une concentration élevée, supérieure ou égale à la concentration obtenue à la pression atmosphérique et à la température limite de dégradation thermique, avec une température de bain au rebouilleur (8) inférieure à la température limite de dégradation thermique.