Brevet FR2904869A1 — publié le 20080215

Les unités pouvant déazoter du gaz naturel peuvent être de conceptions variées, répondant à différents besoins. Le gaz de charge peut être à basse pression de sorte qu'il faut à la fois le déazoter et le comprimer pour ses utilisations futures. Un type d'unité pouvant correspondre à ce besoin est un procédé à pompe où le gaz de charge est surpressé au-delà de la pression de fourniture, ce faisant, il devient possible de pomper le liquide riche en méthane et de le vaporiser à la pression de fourniture en face de la condensation du gaz de charge surpressé. La pression de vaporisation du produit (qui est, aux pertes de charge près, celle de fourniture) va définir la plage de température minimale de condensation du gaz de charge. A teneur en azote donnée, cela est équivalent à donner la pression à laquelle il faut surpresser le gaz de charge, définissant ainsi la machine située en amont de l'unité. Si la teneur en azote est amenée à fluctuer au cours du temps (changement de la teneur d'azote du gaz extrait du champ) ou cycliquement en fonction du procédé produisant ce gaz de charge (voir exemple plus loin), la pression de compression du gaz de charge devra être dimensionnée sur la teneur maximale d'azote. Dans le cas contraire, lorsque la teneur en azote sera plus importante qu'au design, il ne sera plus possible de vaporiser le produit à la bonne pression et un compresseur devra être prévu en aval de l'unité. Selon l'invention, une façon d'éviter ce sur-dimensionnement coûteux en énergie et en équipements (surface d'échange plus importante, pressions de calcul plus élevées, etc...), consiste à profiter du premier compresseur de gaz de charge : l'idée est de recycler une partie du gaz riche en méthane avant pompage dans le gaz de charge pour abaisser la teneur en azote. Cela est possible grâce à la faible pression à laquelle est disponible le gaz de charge. L'invention nécessite d'installer des passages dans la ligne d'échange cryogénique pour vaporiser à basse pression le produit déazoté. Ensuite, il faut adapter la machine de compression du gaz de charge pour qu'elle puisse comprimer ce gaz recyclé (entrée intermédiaire éventuellement et capacité de traitement plus importante). Selon un objet de l'invention, il est prévu une unité de déazotation d'un mélange gazeux comprenant au moins du méthane et de l'azote comprenant un 2904869 2 appareil de déazotation dans lequel le mélange est séparé pour former un gaz enrichi en azote et un liquide enrichi en méthane, des moyens pour vaporiser une partie du liquide enrichi en méthane pour former un gaz riche en méthane et des moyens pour recycler au moins une partie du gaz riche en méthane au 5 mélange gazeux à séparer. De préférence l'unité comprend un compresseur et des moyens pour envoyer le mélange gazeux à séparer et le gaz riche en méthane recyclé au compresseur. Eventuellement elle comprend des moyens de régulation du débit de 10 gaz riche en méthane recyclé. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de déazotation d'un mélange gazeux comprenant au moins du méthane et de l'azote dans lequel le mélange est séparé pour former un gaz enrichi en azote et un liquide enrichi en méthane et une partie du liquide enrichi en méthane est 15 vaporisée pour former un gaz riche en méthane et au moins une partie du gaz riche en méthane est recyclée au mélange gazeux à séparer si la teneur en azote du mélange à séparer dépasse un certain seuil. De préférence on comprime le mélange gazeux à séparer et la partie du gaz riche en méthane recyclée dans un compresseur commun en amont de 20 l'étape de déazotation. On peut aussi réguler le débit de gaz riche en méthane recyclé en fonction de la teneur en azote du mélange gazeux. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui montre schématiquement une unité selon l'invention. 25 Le gaz de charge 1 est une purge d'un train de liquéfaction de gaz naturel : en amont de ce train, des bouteilles de dessiccation (non-illustrées) peuvent être régénérées avec de l'azote sec, ce qui implique des pics d'azote dans le gaz d'alimentation du train lors des phases de régénération. Ces pics n'ont que peu d'impact sur le fonctionnement du train lui-même, et l'appareil de 30 liquéfaction du gaz produit va donc produire de façon cyclique un gaz résiduaire 1 plus riche en azote. Ce gaz résiduaire doit dans certains cas être à son tour déazoté partiellement dans un appareil de déazotation 3 pour valoriser les molécules de méthane qui auront été emportées avec celles d'azote du flux 2904869 3 principal de gaz naturel liquéfié. C'est donc pour ce gaz résiduaire 1, disponible à basse pression, que l'on pourra mettre en oeuvre l'invention. En dehors de la période de régénération des bouteilles, le gaz résiduaire 1 est envoyé à l'appareil de déazotation qui fonctionne par distillation 5 cryogénique, tel que décrit dans Separation of Gases d'Isalski, page 190-197, par exemple. L'appareil produit un gaz riche en azote 5 qui peut être mis à l'air et un liquide enrichi en méthane. Tout le liquide est pompé par la pompe 9 et envoyé au client. Pendant la période de régénération des bouteilles, une partie 13 du 10 liquide est vaporisée dans un vaporiseur 15, par exemple par échange de chaleur avec un débit de vapeur 17. Le gaz ainsi produit est mélangé avec le gaz résiduaire 1 et le mélange produit est comprimé par un compresseur 2. La quantité de liquide recyclé peut varier en fonction de la quantité 15 d'azote présente dans le mélange à séparer 1. La commande de l'envoi de liquide recyclé sera réglée en utilisant des moyens 19 en fonction de la teneur en azote du mélange 1 à séparer ou en fonction du temps d'écoulement du cycle de régénération. 20 REVENDICATIONS 1. Unité de déazotation d'un mélange gazeux comprenant au moins du méthane et de l'azote comprenant un appareil de déazotation (3) dans lequel le mélange (1) est séparé pour former un gaz (5) enrichi en azote et un liquide (7) enrichi en méthane, des moyens (15) pour vaporiser une partie (13) du liquide enrichi en méthane pour former un gaz riche en méthane et des moyens pour recycler au moins une partie du gaz riche en méthane au mélange gazeux à séparer. 2. Unité selon la revendication 1 comprenant un compresseur (2) et des moyens pour envoyer le mélange gazeux à séparer et le gaz riche en méthane recyclé au compresseur. 3. Unité selon la revendication 1 ou 2 comprenant des moyens (19) de régulation du débit de gaz riche en méthane recyclé. 4. Procédé de déazotation d'un mélange gazeux comprenant au moins du méthane et de l'azote dans lequel le mélange (1) est séparé pour former un gaz enrichi en azote (5) et un liquide (7) enrichi en méthane et une partie (13) du liquide enrichi en méthane est vaporisée pour former un gaz riche en méthane et au moins une partie (13) du gaz riche en méthane est recyclée au mélange gazeux à séparer si la teneur en azote du mélange à séparer dépasse un certain seuil. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel on comprime le mélange gazeux à séparer (1) et la partie du gaz riche en méthane recyclée (13) dans un compresseur commun (2) en amont de l'étape de déazotation. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel on régule le débit de gaz riche en méthane recyclé en fonction de la teneur en azote du mélange gazeux.