Brevet FR3072162A1 — publié le 20190412

La présente invention concerne un procédé de production simultanée de gaz naturel traité à partir d'un gaz naturel de départ comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures en C3+, d'une coupe riche en hydrocarbures lourds. Cette coupe riche en hydrocarbures lourds contient les C3+ (c'est-à-dire ayant au moins trois atomes de carbone) et, dans au moins certaines conditions de production, contient également de l'éthane (au moins 5%mol). On connaît des procédés optimisés pour extraire simultanément la quasi-totalité des hydrocarbures en C3+ dans le gaz naturel de départ, et une proportion élevée d'éthane du gaz de départ. Ainsi, lorsque le taux d'extraction d'éthane est d'au moins 70%, le taux d'extraction de propane est proche de 99%. De tels procédés ne donnent pas entière satisfaction. En effet, la demande en éthane sur le marché est très fluctuante, alors que celle des coupes d'hydrocarbures en C3+ reste relativement constante et bien valorisée. Ensuite, il est parfois nécessaire de diminuer la production d'éthane dans le procédé, en réduisant le taux d'extraction de ce composé. Dans ce cas, le taux d'extraction des hydrocarbures en C3+ diminue également, ce qui réduit la rentabilité de l'installation. Le document US 7,484,385 décrit une solution pour séparer des C2+ du gaz naturel. Il est possible d'obtenir des rendements en éthane élevés selon certaines conditions de production. Cette solution ne permet pas, en revanche, une flexibilité 25 permettant d'avoir deux modes efficaces : un mode conçu pour obtenir un taux d'extraction d'éthane élevé, et un mode conçu pour obtenir un taux d'extraction d'éthane faible. Le document US 7,458,232 décrit une solution flexible pour récupérer soit les produits C2+, soit les produits C3+. En revanche, le procédé décrit ne permet qu'une 30 récupération d'éthane très modérée. Les inventeurs de la présente invention ont alors mis au point une solution permettant de résoudre les problème soulevés ci-dessus. Un but de la présente invention est de fournir un procédé qui permet par des moyens simples et peu coûteux d'extraire sensiblement la totalité des hydrocarbures 2 en ce d'un courant de gaz naturel de départ, quelle que soit la quantité d'éthane produite par le procédé et en assurant une récupération d'éthane plus élevée que dans la mise en oeuvre des procédés décrits dans l'art antérieur dans un mode "récupération d'éthane", combinée à une opération totalement flexible permettant 5 très peu de récupération d'éthane tout en gardant une récupération de propane élevée en mode "rejet d'éthane". La présente invention a pour objet un procédé de production simultanée de gaz naturel traité et d'un courant riche en propane à partir d'un gaz d'alimentation comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures ayant plus de trois 10 atomes de carbone, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : Etape a) : on refroidit et on condense partiellement le gaz d'alimentation ; Etape b) : on sépare le gaz refroidi issu de l'étape a) en un premier courant liquide et un premier courant gazeux à l'aide d'un premier pot séparateur de phases à une température T1 et une pression P1 ; 15 - Etape c) : on détend, à l'aide d'un moyen de détente, au moins une partie du premier courant gazeux issu de l'étape b) ; - Etape d) : on introduit le gaz détendu issu de l'étape c) dans une première colonne à distiller à un premier niveau intermédiaire N' ; - Etape e) : on récupère une coupe liquide en cuve de ladite première 20 colonne à distiller et on l'introduit dans une deuxième colonne à distiller à un niveau d'alimentation M1 ; caractérisé en ce qu'il comporte l'une ou l'autre des étapes suivantes en fonction du taux d'éthane désiré dans les courants produits : - Etape f) : pour obtenir des taux d'extraction d'éthane supérieurs à un premier seuil prédéterminé, on condense partiellement au moins une partie dudit premier courant gazeux issu de l'étape b) et on l'introduit dans un deuxième pot séparateur de phases à une pression P2 et une température T2 afin de produire un deuxième courant gazeux et un deuxième courant liquide, au moins une partie dudit deuxième courant gazeux est condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller à un niveau S1 supérieur au niveau N' ; - Etape g) : pour obtenir des taux d'extraction d'éthane inférieurs à un deuxième seuil prédéterminé, on récupère une coupe gazeuse en tête de ladite deuxième colonne à distiller, puis on la condense avant de l'introduire dans ladite première colonne à distiller au niveau S1 supérieur au niveau N'. 3 Selon d'autres modes de réalisation, l'invention a aussi pour objet : - Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que P2 est inférieure à P1 et T2 est inférieure à T1. - Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que l'étape f) 5 comprend en outre l'étape f1) : on condense partiellement au moins une partie dudit deuxième courant gazeux issu du deuxième pot séparateur de phases et on l'introduit dans un troisième pot séparateur de phases à une pression P3 et une température T3 afin de produire un troisième courant gazeux et un troisième courant liquide, au moins une partie dudit troisième courant gazeux est 10 condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller au niveau S1 supérieur au niveau N'. - Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que P1 REVENDICATIONS1. Procédé de production simultanée de gaz naturel traité (50) et d'un courant riche en propane (28) à partir d'un gaz d'alimentation (1) comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures ayant plus de trois atomes de carbone, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - Etape a) : on refroidit et on condense partiellement le gaz d'alimentation (1); - Etape b) : on sépare le gaz refroidi (5) issu de l'étape a) en un premier courant liquide (8) et un premier courant gazeux (7) à l'aide d'un premier pot séparateur de phases (6) à une température T1 et une pression P1; - Etape c) : on détend, à l'aide d'un moyen de détente (11), au moins une partie (10) du premier courant gazeux (7) issu de l'étape b) ; - Etape d) : on introduit le gaz détendu (12) issu de l'étape c) dans une première colonne à distiller (13) à un premier niveau intermédiaire N' ; - Etape e) : on récupère une coupe liquide (19) en cuve (18) de ladite première colonne à distiller (13) et on l'introduit dans une deuxième colonne à distiller (24) à un niveau d'alimentation M1 ; caractérisé en ce qu'il comporte l'une ou l'autre des étapes suivantes en fonction du taux d'éthane désiré dans les courants produits : - Etape f) : pour obtenir des taux d'extraction d'éthane supérieurs à un premier seuil prédéterminé, on condense partiellement au moins une partie (9) dudit premier courant gazeux (7) issu de l'étape b) et on l'introduit dans un deuxième pot séparateur de phases (39) à une pression P2 et une température T2 afin de produire un deuxième courant gazeux (40) et un deuxième courant liquide (41), au moins une partie dudit deuxième courant gazeux (7) est condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller (13) à un niveau S1 supérieur au niveau N' ; - Etape g) : pour obtenir des taux d'extraction d'éthane inférieurs à un deuxième seuil prédéterminé, on récupère une coupe gazeuse (33) en tête de ladite deuxième colonne à distiller (24), puis on la condense avant de l'introduire dans ladite première colonne à distiller (13) au niveau S1 supérieur au niveau N'. 18 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que P2 est inférieure à P1 et T2 est inférieure à T1. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que 5 l'étape f) comprend en outre l'étape f1) : on condense partiellement au moins une partie dudit deuxième courant gazeux (40) issu du deuxième pot séparateur de phases (39) et on l'introduit dans un troisième pot séparateur de phases (45) à une pression P3 et une température T3 afin de produire un troisième courant gazeux (46) et un troisième courant liquide (47), au moins une partie dudit 10 troisième courant gazeux est condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller (13) au niveau S1 supérieur au niveau N'. 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que P1 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier seuil prédéterminé est supérieur ou égal à 80%. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 20 ledit deuxième seuil prédéterminé est inférieur ou égal à 20%. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit courant riche en propane (28) comprend au moins 99,5% du propane initialement contenu dans le courant d'alimentation (1). 25 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit courant riche en éthane comprend au moins 95% de l'éthane initialement contenu dans le courant d'alimentation. 30 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie (26) de la coupe gazeuse de la tête de la deuxième colonne à distiller (24) est condensée dans un échangeur de chaleur (30) par circulation d'une partie (31) du gaz (17) de tête de la première colonne à distiller (13). 19 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel : lors de l'étape a), le gaz d'alimentation (1) est au moins partiellement condensé dans un premier échangeur de chaleur (3) ; un courant liquide (51) est extrait de la 5 première colonne à distiller (13) à un niveau intermédiaire S2 plus bas que le niveau N" et est partiellement vaporisé dans un deuxième échangeur de chaleur (15) distinct dudit premier échangeur de chaleur (3) ; - ladite coupe liquide (19) récupérée lors de l'étape e) est pompée puis au moins partiellement vaporisée dans ledit deuxième échangeur de chaleur (15) ; et 10 - une fraction (4) du gaz d'alimentation (1) est refroidie dans ledit deuxième échangeur de chaleur (15). 11. Installation, pour la mise en oeuvre du procédé défini à l'une des revendications 1 à 10, de production simultanée de gaz naturel traité (50) et d'un 15 courant riche en propane (28) à partir d'un gaz d'alimentation (1) comprenant du méthane, de l'éthane et des hydrocarbures ayant plus de trois atomes de carbone, ledit procédé comprenant : - un premier échangeur de chaleur (3) pour refroidir de condenser un gaz d'alimentation (1); 20 - un premier pot séparateur de phases (6) pour séparer le gaz refroidi (5) dans le premier moyen de condensation (3) en un premier courant liquide (8) et un premier courant gazeux (7); - une première colonne à distiller (13) dans laquelle est introduite au moins une partie du premier courant gazeux (7) à un premier niveau intermédiaire N' ; 25 - une deuxième colonne à distiller (24) dans laquelle une coupe liquide (19) provenant de la cuve (18) de ladite première colonne à distiller (13) est introduite à au moins un niveau d'alimentation Ml, M2 ; / caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de production d'un courant, ayant un taux de récupération d'éthane supérieur à un seuil prédéterminé, 30 provenant d'un deuxième pot séparateur de phases (39), situé en an aval du premier pot séparateur de phases, produisant un deuxième courant gazeux (40) et un deuxième courant liquide (41), au moins une partie dudit deuxième courant gazeux (7) étant condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller (13) à un niveau S1 supérieur au niveau N' ; et 20 / caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de production d'un courant, ayant un taux de récupération d'éthane inférieur à un deuxième seuil prédéterminé, provenant d'une coupe gazeuse (33) en tête de ladite deuxième colonne à distiller (24), puis introduite dans ladite première colonne à distiller (13) 5 au niveau S1 supérieur au niveau N'. 12. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un troisième pot séparateur de phases (45), situé en aval du deuxième pot séparateur de phases, produisant un troisième courant gazeux (46) et un 10 troisième courant liquide (47), au moins une partie dudit troisième courant gazeux étant condensée et introduite dans ladite première colonne à distiller (13) au niveau S1 supérieur au niveau N'. 13. Installation selon l'une des revendication 11 ou 12, caractérisée en ce 15 qu'elle comporte un deuxième échangeur de chaleur (15) apte à et conçu pour : - partiellement vaporiser un courant liquide (51) extrait de la première colonne à distiller (13) à un niveau intermédiaire S2 plus bas que le niveau N" ainsi qu'une coupe liquide (19) récupérée en cuve (18) de ladite première colonne à distiller (13) ; et 20 - refroidir et au moins partiellement condenser une fraction (4) du gaz d'alimentation (1).