CA2796152A1 - Procede de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone - Google Patents

Procede de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone dans lequel : - le gaz naturel est séparé par un procédé cryogénique pour fournir d'une part un flux de dioxyde de carbone liquide, contenant des hydrocarbures, et d'autre part du gaz naturel purifié; - au moins une partie du gaz naturel est refroidie dans un premier échangeur de chaleur puis dans un deuxième échangeur de chaleur avant ledit procédé cryogénique et / ou avant un reflux vers ledit procédé cryogénique; - au moins une partie du flux de dioxyde de carbone liquide est récupérée pour fournir un flux de dioxyde de carbone recyclé; - le flux de dioxyde de carbone recyclé est divisé en une première portion et une deuxième portion; - la première portion est détendue puis est réchauffée dans le premier échangeur de chaleur, pour fournir un premier flux de dioxyde de carbone réchauffé; - la deuxième portion est refroidie, puis au moins une partie de la deuxième portion est détendue puis est réchauffée dans le deuxième échangeur de chaleur, pour fournir un deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé; - au moins une partie des hydrocarbures contenus dans le premier flux de dioxyde de carbone réchauffé et dans le deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé sont récupérés par séparation liquide / gaz. L'invention concerne également une installation adaptée à la mise en uvre de ce procédé.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS

    Procédé de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone dans lequel :
    - le gaz naturel est séparé par un procédé cryogénique pour fournir d'une part un flux de dioxyde de carbone liquide, contenant des hydrocarbures, et d'autre part du gaz naturel purifié ;
    - au moins une partie du gaz naturel est refroidie ~ dans un premier échangeur de chaleur ~ puis dans un deuxième échangeur de chaleur avant ledit procédé cryogénique ou avant un reflux vers ledit procédé
    cryogénique ;
    - au moins une partie du flux de dioxyde de carbone liquide est récupérée pour fournir un flux de dioxyde de carbone recyclé ;
    - le flux de dioxyde de carbone recyclé est divisé en une première portion et une deuxième portion ;
    - la première portion est détendue puis est réchauffée dans le premier échangeur de chaleur, pour fournir un premier flux de dioxyde de carbone réchauffé ;
    - la deuxième portion est refroidie, puis au moins une partie de la deuxième portion est détendue puis est réchauffée dans le deuxième échangeur de chaleur, pour fournir un deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé ;
    - au moins une partie des hydrocarbures contenus dans le premier flux de dioxyde de carbone réchauffé et dans le deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé sont récupérés par séparation liquide / gaz.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel - au moins une partie du gaz naturel est refroidie dans un troisième échangeur de chaleur avant le procédé cryogénique ou avant un reflux vers le procédé cryogénique ;
    - la deuxième portion du flux de dioxyde de carbone recyclé est divisée en une troisième portion et une quatrième portion ;
    - la troisième portion est détendue puis est réchauffée dans le deuxième échangeur de chaleur, pour fournir le deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé ;

    - la quatrième portion est refroidie puis détendue, puis elle est réchauffée dans le troisième échangeur de chaleur, pour fournir un troisième flux de dioxyde de carbone réchauffé ;
    - au moins une partie des hydrocarbures contenus dans le troisième flux de dioxyde de carbone réchauffé sont récupérés par séparation liquide / gaz.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur et le cas échéant le troisième échangeur de chaleur opèrent à des températures différentes, et de préférence le premier échangeur de chaleur opère à une température supérieure au deuxième échangeur de chaleur, et le cas échéant le deuxième échangeur de chaleur opère à une température supérieure au troisième échangeur de chaleur.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit procédé cryogénique est une distillation.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel - le refroidissement de la deuxième portion de flux de dioxyde de carbone recyclé est effectué dans le deuxième échangeur de chaleur ;
    - le refroidissement de la quatrième portion de flux de dioxyde de carbone recyclé, le cas échéant, est effectué dans le troisième échangeur de chaleur ; et - de préférence le flux de dioxyde de carbone recyclé est refroidi dans le premier échangeur de chaleur avant d'être divisé en la première portion et en la deuxième portion.
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le gaz naturel purifié est réchauffé, le cas échéant d'abord dans le troisième échangeur de chaleur, puis dans le deuxième échangeur de chaleur, puis dans le premier échangeur de chaleur.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel - le premier flux de dioxyde de carbone réchauffé subit une séparation liquide / gaz dans un premier ballon de séparation pour fournir une première phase gazeuse et une première phase liquide ;

    - la première phase liquide est détendue ;
    - le deuxième flux de dioxyde de carbone réchauffé et la première phase liquide détendue subissent une séparation liquide / gaz dans un deuxième ballon de séparation pour fournir une deuxième phase gazeuse et une deuxième phase liquide ; et, de préférence :
    ^~ la deuxième phase liquide est détendue ;
    ^~ le troisième flux de dioxyde de carbone réchauffé et la deuxième phase liquide détendue subissent une séparation liquide / gaz dans un troisième ballon de séparation pour fournir une troisième phase gazeuse et une troisième phase liquide.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la deuxième phase liquide, ou le cas échéant la troisième phase liquide, subit une étape de stabilisation des condensats pour fournir une phase liquide riche en hydrocarbures et une phase gazeuse riche en dioxyde de carbone, ladite phase gazeuse riche en dioxyde de carbone subissant de préférence une séparation liquide / gaz dans le deuxième ballon de séparation, ou le cas échéant dans le troisième ballon de séparation.
  9. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la première phase gazeuse, la deuxième phase gazeuse et le cas échéant la troisième phase gazeuse sont comprimées et refroidies pour fournir un flux de dioxyde de carbone de sortie, qui est éventuellement mélangé avec au moins une partie du flux de dioxyde de carbone liquide.
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel - une partie de la deuxième phase liquide est mélangée avec la deuxième portion du flux de dioxyde de carbone recyclé, ou le cas échéant une partie de la troisième phase liquide est mélangée avec la quatrième portion du flux de dioxyde de carbone recyclé ;
    et/ou - une partie du flux de dioxyde de carbone de sortie est mélangée avec le flux de dioxyde de carbone recyclé.
  11. 11. Installation de traitement de gaz naturel contenant du dioxyde de carbone comprenant :
    - une unité de séparation cryogénique (35), - au moins une ligne de gaz naturel (33, 34) connectée en entrée de l'unité de séparation cryogénique (35), - une ligne de dioxyde de carbone liquide (10) et une ligne de gaz naturel purifié (99) issues de l'unité de séparation cryogénique (35), - un premier échangeur de chaleur (36) traversé par au moins une des lignes de gaz naturel (33) connectées en entrée de l'unité de séparation cryogénique (35), - un deuxième échangeur de chaleur (37) traversé par au moins une des lignes de gaz naturel (33) connectées en entrée de l'unité
    de séparation cryogénique (35) ou par une ligne de gaz naturel (39) connectée en sortie de l'unité de séparation cryogénique (35) et alimentant un système de reflux (40, 41) ;
    - une ligne de dioxyde de carbone recyclé (12) issue de la ligne de dioxyde de carbone liquide (10) ;
    - une ligne de première portion (13) et une ligne de deuxième portion (42) issues de la ligne de dioxyde de carbone recyclé (12), ^ la ligne de première portion (13) étant pourvue de moyens de détente (43) et traversant ensuite le premier échangeur de chaleur (36) ;
    ^ la ligne de deuxième portion (42) étant pourvue de moyens de refroidissement ;
    - une ligne de troisième portion (16) issue de la ligne de deuxième portion (42), ladite ligne de troisième portion (16) étant pourvue de moyens de détente (45) et traversant ensuite le deuxième échangeur de chaleur (37) ;
    - des moyens de séparation gaz / liquide (47, 48) alimentés par la ligne de première portion (13) et la ligne de troisième portion (16).
  12. 12. Installation selon la revendication 11, dans laquelle :
    - l'installation comprend un troisième échangeur de chaleur (38) traversé par au moins une des lignes de gaz naturel (33) connectées en entrée de l'unité de séparation cryogénique (35) ou par une ligne de gaz naturel (39) connectée en sortie de l'unité de séparation cryogénique (35) et alimentant un système de reflux (40,41), - la ligne de deuxième portion (42) se divise en la ligne de troisième portion (16) et en une ligne de quatrième portion (19) ;

    - la ligne de quatrième portion (19) est pourvue de moyens de refroidissement, de moyens de détente (46), et traverse ensuite le troisième échangeur de chaleur (38) ; et - l'installation comprend des moyens de séparation gaz / liquide (49) alimentés par la ligne de quatrième portion (19).
  13. 13. Installation selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle :
    - les moyens de refroidissement sur la ligne de deuxième portion (42) sont constitués par le deuxième échangeur de chaleur (37) ;
    - le cas échéant les moyens de refroidissement sur la ligne de quatrième portion (19) sont constitués par le troisième échangeur de chaleur (38) ; et - de préférence la ligne de dioxyde de carbone recyclé (12) est pourvue de moyens de refroidissement constitués par le premier échangeur de chaleur (36), avant de se diviser en la ligne de première portion (13) et la ligne de deuxième portion (42).
  14. 14. Installation selon l'une des revendications 11 à 13, dans laquelle l'unité de séparation cryogénique (35) est une unité de distillation.
  15. 15. Installation selon l'une des revendications 11 à 14, dans laquelle la ligne de gaz naturel purifié (99) traverse le cas échéant le troisième échangeur de chaleur (38), puis le deuxième échangeur de chaleur (37), puis le premier échangeur de chaleur (36).
  16. 16. Installation selon l'une des revendications 11 à 15, dans laquelle :
    - les moyens de séparation gaz / liquide (47, 48) comprennent un premier ballon de séparation (47) et un deuxième ballon de séparation (48) ;
    - le premier ballon de séparation (47) est alimenté par la ligne de première portion (13) ;
    - une ligne de première phase gazeuse (15) et une ligne de première phase liquide (14) sont connectées en sortie du premier ballon de séparation (47) ;
    - la ligne de première phase liquide (14) est pourvue de moyens de détente (58) ;

    - le deuxième ballon de séparation (48) est alimenté par la ligne de troisième portion (16) et par la ligne de première phase liquide (14), - une ligne de deuxième phase gazeuse (18) et une ligne de deuxième phase liquide (17) sont connectées en sortie du deuxième ballon de séparation (48), et de préférence :
    .cndot. la ligne de deuxième phase liquide (17) est pourvue de moyens de détente (59) ;
    .cndot. la ligne de quatrième portion (19) et la ligne de deuxième phase liquide (17) alimentent un troisième ballon de séparation (49) ;
    .cndot. une ligne de troisième phase gazeuse (19) et une ligne de troisième phase liquide (20) sont connectées en sortie du troisième ballon de séparation (49).
  17. 17. Installation selon la revendication 16, dans laquelle la ligne de deuxième phase liquide (17), ou le cas échéant la ligne de troisième phase liquide (20), alimente une unité de stabilisation de condensats (55), en sortie de laquelle sont connectées une ligne de phase liquide riche en hydrocarbures (21) et une ligne de phase gazeuse riche en dioxyde de carbone (22), ladite ligne de phase gazeuse riche en dioxyde de carbone (22) alimentant de préférence le deuxième ballon de séparation (48), ou le cas échéant le troisième ballon de séparation (49).
  18. 18. Installation selon la revendication 16 ou 17, dans laquelle la ligne de première phase gazeuse (15), la ligne de deuxième phase gazeuse (18) et le cas échéant la ligne de troisième phase gazeuse (23) alimentent des moyens de compression (50, 51, 52) et se rejoignent en une ligne de sortie de dioxyde de carbone (26), ladite ligne de sortie de dioxyde de carbone (26) étant de préférence pourvue de moyens de refroidissement (53) et rejoignant de préférence une ligne de dioxyde de carbone non recyclé (11) issue de la ligne de dioxyde de carbone liquide (10), pour former une ligne de dioxyde de carbone final (27).
  19. 19. Installation selon l'une des revendications 16 à 18, comprenant :

    - une ligne de complément d'hydrocarbures (44) pourvue de moyens de pompage, connectée en sortie du deuxième ballon de séparation (48) et retournant vers la ligne de deuxième portion (42) en amont du deuxième échangeur de chaleur (37), ou le cas échéant connectée en sortie du troisième ballon de séparation (49) et retournant vers la ligne de quatrième portion (19) en amont du troisième échangeur de chaleur (38) ; et / ou - une ligne de complément en dioxyde de carbone (54) pourvue d'une vanne, allant de la ligne de sortie de dioxyde de carbone (26) à la ligne de dioxyde de carbone recyclé (12).
  20. 20. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, mis en oeuvre dans une installation selon l'une des revendications 11 à 19.
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