Brevet FR2895067A1 — publié le 20070622

La presente invention est relative a un procede integre d'une premiere separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et d'une deuxieme separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et du methane et appareil integre pour la mise en ceuvre du procede. Dans bon nombre d'installations de production d'hydrocarbures dans le monde, de I'azote est ou pourrait titre injecte dans un champ de gaz naturel afin d'augmenter la production. Apres un temps certain de production, de I'azote finit par titre extrait avec le gaz naturel. Le melange d'azote et de gaz naturel est ensuite separe dans un appareil de distillation cryogenique que nous designons NRU. La production du froid est fournie par la compression et detente des molecules legeres ce qui pose probleme puisque la composition de ('alimentation du NRU varie avec le temps. Plus on produit de gaz naturel, plus it est contamine avec de I'azote. Quand la quantite de molecules d'azote est en dessous d'un seuil, le NRU n'aura pas suffisamment de reflux et la purete requise pour I'azote ne sera pas atteinte. Au contraire quand le gaz naturel contient beaucoup d'azote, la puissance frigorifique pour le NRU est plus elevee que celle requise. II est donc prevu d'integrer un autre appareil de separation cryogenique avec le NRU afin de minimiser la consommation energetique de celui-ci et d'augmenter la gamme de composition que le NRU peut traiter. Selon un objet de ('invention, it est prevu un procede integre d'une premiere separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote effectue dans un premier appareil de distillation cryogenique et d'une deuxieme separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et du methane effectue dans un deuxieme appareil de distillation cryogenique dans lequel si le pourcentage d'azote contenu dans le melange d'alimentation de la deuxieme separation depasse un seuil donne, un liquide riche en azote est envoye du deuxieme appareil au premier appareil et/ou si le pourcentage d'azote contenu dans le melange d'alimentation de la deuxieme separation est inferieur a un seuil donne, un liquide riche en azote est envoye du premier appareil au deuxieme appareil. Selon d'autres aspects facultatifs : - le premier appareil separe de ('air et produit au moins un gaz de ('air choisi dans le groupe : azote, oxygene, argon ; - le premier appareil separe un melange ayant pour composants principaux au moins du monoxyde de carbone et/ou de I'hydrogene et/ou du methane ; - de I'azote produit par premier appareil est envoye a un champ de gaz naturel et le melange contenant au moins de I'azote et du methane envoye au deuxieme appareil est derive de ce champ de gaz naturel. Selon un autre objet de ('invention, it est prevu un appareil adapte a mettre en ceuvre le procede tel que decrit ci-dessus comprenant un premier appareil de distillation cryogenique ou s'effectue une premiere separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote, un deuxieme appareil de distillation cryogenique ou s'effectue une deuxieme separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et du methane effectue et au moins une conduite pour transferer un liquide riche en azote du premier au deuxieme appareil et/ou du deuxieme au premier appareil. L'appareil peut comprendre des moyens pour envoyer le liquide riche en azote du deuxieme appareil au premier appareil si le pourcentage d'azote contenu dans le melange de la deuxieme separation depasse un seuil donne, et/ou des moyens pour envoyer le liquide riche en azote est envoye du premier appareil au deuxieme appareil si le pourcentage d'azote contenu dans le melange de la deuxieme separation est inferieur a un seuil donne. L'appareil peut comprendre des moyens pour envoyer de I'azote produit par le premier appareil a un champ de gaz naturel et des moyens pour deriver le melange contenant au moins de I'azote et du methane envoye au deuxieme appareil de ce champ de gaz naturel. L'invention sera decrite en plus de detail en se referant a la figure. Un premier appareil ASU est alimente par de ('air refroidi et epure et produit un debit 1 d'azote. Ce debit 1 est envoye apres compression dans un compresseur 7 a un puits 9 d'injection alimentant un champ de gaz naturel 13. Avec le temps, I'azote injecte migre vers un puits 17 de production et enrichit en azote le debit de gaz naturel impur 15. Le gaz naturel 15 est separe dans un deuxieme appareil NRU par distillation cryogenique pour produire du gaz naturel sans azote 21 et de I'azote 3. L'azote 3 peut titre recycle vers le puits d'injection 9. Si le pourcentage d'azote contenu dans le melange 15 alimentation le deuxieme appareil NRU depasse un seuil donne, un liquide 19 riche en azote est envoye du deuxieme appareil NRU au premier appareil ASU. Alternativement ou additionnellement si le pourcentage d'azote contenu dans le melange 15 de la deuxieme separation dans ('appareil NRU est inferieur a un seuil donne, un liquide riche en azote 19 est envoye du premier appareil ASU au deuxieme appareil NRU. II est a noter que le premier appareil n'est pas forcement un appareil de separation d'air mais peut titre un appareil de separation de gaz de synthese ou d'un autre melange contenant de I'azote avec par exemple du monoxyde de carbone ou de I'hydrogene comme composants principaux. Les deux appareils peuvent meme titre deux appareils d'epuration de gaz nature) contamine par de I'azote, alimentes par des debits de composition differentes.15 REVENDICATIONS 1. Procede integre d'une premiere separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote effectue dans un premier appareil de distillation cryogenique (ASU) et d'une deuxieme separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et du methane effectue dans un deuxieme appareil de distillation cryogenique (NRU) dans lequel si le pourcentage d'azote contenu dans le melange (15) d'alimentation de la deuxieme separation depasse un seuil donne, un liquide (19) riche en azote est envoye du deuxieme appareil au premier appareil et/ou si le pourcentage d'azote contenu dans le melange (15) d'alimentation de la deuxieme separation est inferieur a un seuil donne, un liquide riche en azote est envoye du premier appareil au deuxieme appareil. 2. Procede selon la revendication 1 dans lequel le premier appareil (ASU) separe de I'air et produit au moins un gaz de I'air (1) choisi dans le groupe : azote, oxygene, argon. 3. Procede selon la revendication 1 dans lequel le premier appareil 20 (ASU) separe un melange ayant pour composants principaux au moins du monoxyde de carbone et/ou de I'hydrogene et/ou du methane. 4. Procede selon la revendication 2 ou 3 dans lequel de I'azote (1) produit par le premier appareil (ASU) est envoye a un champ de gaz naturel 25 (13) et le melange (15) contenant au moins de I'azote et du methane envoye au deuxieme appareil (NRU) est derive de ce champ de gaz naturel. 5. Appareil adapte a mettre en ceuvre le procede de la revendication 1 comprenant un premier appareil de distillation cryogenique (ASU) ou s'effectue 30 une premiere separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote, un deuxieme appareil de distillation cryogenique (NRU) ou s'effectue une deuxieme separation cryogenique d'un melange contenant au moins de I'azote et du methane effectue et au moins une conduite pour transferer unliquide (19) riche en azote du premier au deuxieme appareil et/ou du deuxieme au premier appareil. 6. Appareil selon la revendication 5 comprenant des moyens pour envoyer le liquide riche en azote du deuxieme appareil au premier appareil si le pourcentage d'azote contenu dans le melange de la deuxieme separation depasse un seuil donne, et/ou des moyens pour envoyer le liquide riche en azote est envoye du premier appareil au deuxieme appareil si le pourcentage d'azote contenu dans le melange de la deuxieme separation est inferieur a un seuil donne. 7. Appareil selon la revendication 5 ou 6 comprenant des moyens pour envoyer de I'azote produit par le premier appareil (ASU) a un champ de gaz naturel (13) et des moyens pour deriver le melange contenant au moins de I'azote et du methane envoye au deuxieme appareil (NRU) de ce champ de gaz naturel.