FR2555601A1 - Carbon di:oxide transferred from one fuel gas stream to another - Google Patents

Abstract

A CO2-rich gas (I) at superatmospheric pressure and a CO2-lean gas (II) contg. sulphur cpds. as impurities are processed in conjuction by: (i) contacting (I) with a solvent able to remove CO2 and S cpds.; (ii) sepg. CO2-contg. solvent from solvent contg. S cpds.; (iii) contacting (II) with the CO2-contg. solvent, so that the S cpds. are dissolved but CO2 is stripped into the gas; and (iv) sepg. desulphurised (II) from the solvent. Process and appts. are claimed.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de désulfuration de gaz combustible. The present invention relates to a method and an apparatus for desulfurization of combustible gas.

La création d'énergie électrique à partir des combustibles fossiles est étudiée avec soin dans son impact sur l'environnement. Cet impact peut être mesuré sous forme des émissions de chaleur et de polluants dans la biosphère. L'émission des chaleurs perdues est un résultat inévitable de la thermodynamique, mais la quantité spécifique de chaleur émise par kilowatt d'électricité créée peut être réduite au minimum par augmentation du rendement thermique du cycle de création d'énergie. Les émissions de polluants peuvent être réduites au minimum de préférence par traitement des combustibles avant la combustion, bien qu'un traitement postérieur à la combustion soit aussi possible techniquement et parfois d'une manière rentable. The creation of electrical energy from fossil fuels is carefully studied in its impact on the environment. This impact can be measured in the form of heat and pollutant emissions to the biosphere. The emission of waste heat is an inevitable result of thermodynamics, but the specific amount of heat emitted per kilowatt of electricity created can be minimized by increasing the thermal efficiency of the energy creation cycle. Pollutant emissions can be minimized preferably by treating the fuels before combustion, although post-combustion treatment is also technically possible and sometimes cost effective.

Bien qu'on considère que le charbon, et en particulier les charbons à teneurs élevées en soufre et en cendres, soit en fait une source de pollution potentiellement élevée, une meilleure technologie de transformation du charbon en gaz désulfuré et sans cendres est possible pour éviter des émissions nuisibles. Although it is considered that coal, and in particular coal with high sulfur and ash contents, is in fact a potentially high source of pollution, better technology for converting coal into desulfurized and ashless gas is possible to avoid harmful emissions.

La mise au point de cette technologie se poursuit. Les procédés utilisés à cet effet sont destinés à l'extraction du soufre du gaz brut et à la récupération des composés du soufre sous forme de soufre élémentaire. Les cendres sont récupérées sous forme pulvérulente ou de laitier granulé, ne laissant qu'un gaz propre qui n'a qu'un impact pratiquement insignifiant sur l'environnement lorsqu'il est utilisé comme combustible.The development of this technology continues. The processes used for this purpose are intended for the extraction of sulfur from raw gas and for the recovery of sulfur compounds in the form of elemental sulfur. The ashes are recovered in powder or granulated slag form, leaving only a clean gas which has only a practically insignificant impact on the environment when it is used as fuel.

La gazéification du charbon produit normalement un gaz brut qui contient en grande quantité d'oxyde de carbone et de l'hydrogène, mélangé à de moindres quantités d'anhydride carbonique et de méthane. En outre, des composés gazeux du soufre, notamment H2S et
COS avec de l'ammoniac, de l'azote élémentaire, de l'acide cyanhydrique et de l'argon existent à des concen trations relativement faibles. L'enlèvement des composés du soufre, de l'ammoniac et de l'acide cyanhydrique peut être réalisé de manière rentable, évitant l'émis- sion des composés du soufre et réduisant la quantité d'oxydes d'azote dans les gaz brûlés.Gasification of coal normally produces a raw gas which contains a large amount of carbon monoxide and hydrogen, mixed with lesser amounts of carbon dioxide and methane. In addition, gaseous sulfur compounds, including H2S and
COS with ammonia, elemental nitrogen, hydrocyanic acid and argon exist at relatively low concentrations. Removal of sulfur, ammonia and hydrocyanic acid compounds can be carried out cost-effectively, avoiding the emission of sulfur compounds and reducing the amount of nitrogen oxides in the flue gases.

Le rendement thermique d'un cycle générateur d'énergie peut être notablement accru par combinaison de la turbine de combustion de gaz, dans un cycle supérieur, à une turbine à vapeur d'eau, à cycle inférieur. The thermal efficiency of an energy generating cycle can be notably increased by combining the gas combustion turbine, in an upper cycle, with a steam steam turbine, with a lower cycle.

La turbine à vapeur d'eau peut être à condensation totale, partielle ou nulle, suivant les possibilités de l'ensemble de l'installation à utiliser de la vapeur d'eau à basse pression.The steam turbine can be fully, partially or zero condensing, depending on the possibilities of the entire installation to use low pressure steam.

Alors qu'une installation dans laquelle l'énergie électrique est le seul produit ne présente que des utilisations relativement faibles pour la vapeur d'eau extraite, une installation à de nombreux produits peut trouver de nombreuses utilisations de la vapeur d'eau à des pressions de 14 bars ou même moins. Des exemples d'applications de vapeur à basse pression existent dans les installations chimiques et les raffineries de pétrole dans lesquelles de grandes quantités sont utilisées comme chaleur de traitement.En consé-quence, la combinaison du cycle combiné à turbine à gaz et à vapeur d'eau, avec génération simultanée de vapeur d'eau à pression modérée à faible destinée à être utilisée comme chaleur de traitement, permet l'augmentation au maximum du rendement thermique aux extrémités chaude aussi bien que froide du cycle, avec en conséquence un impact thermique minimal sur l'environnement. While an installation in which electrical energy is the only product has only relatively small uses for the water vapor extracted, an installation with many products can find many uses for water vapor at pressures 14 bars or even less. Examples of low pressure steam applications exist in chemical plants and petroleum refineries in which large quantities are used as process heat. As a result, the combination of the combined gas turbine and steam cycle water, with simultaneous generation of steam at moderate to low pressure intended to be used as process heat, allows the maximum increase in thermal efficiency at the hot as well as the cold ends of the cycle, with consequently a thermal impact minimal on the environment.

Manifestement, il serait souhaitable de disposer une usine chimique ou une raffinerie de pétrole à proximité ou près d'une centrale afin de réduire la distance sur laquelle la vapeur d'eau doit être transportée. Cependant, en plus de la vapeur d'eau, les usines chimiques et les raffineries de pétrole peuvent utiliser un gaz de synthèse qui contient normalement de l'oxyde decarbone et de l'hydrogène, débarrassé des composés du soufre. Un tel gaz de synthèse peut être utilisé directement ou peut être transformé en hydrogène par une réaction de transposition de l'oxyde de carbone et par extraction d'anhydride carbonique. Obviously, it would be desirable to have a chemical plant or an oil refinery near or near a power station in order to reduce the distance over which water vapor must be transported. However, in addition to water vapor, chemical plants and petroleum refineries can use a synthesis gas which normally contains carbon monoxide and hydrogen, free of sulfur compounds. Such a synthesis gas can be used directly or can be transformed into hydrogen by a reaction of transposition of carbon monoxide and by extraction of carbon dioxide.

Le fonctionnement combiné de création d'énergie et d'une usine chimique ou d'une raffinerie de pétrole présente des avantages importants tels que
1. une augmentation importante du rendement thermique,
2. une augmentation de la rentabilité étant donné la plus grande échelle utilisée dans les installations de gazéification et de purification du gaz,
3. l'augmentation de la rentabilité globale due à l'augmentation du rendement et aux économies sur les investissements, et
4. la réduction de l'impact sur l'environnement.The combined operation of power generation and a chemical plant or petroleum refinery has significant advantages such as
1. a significant increase in thermal efficiency,
2. increased profitability given the larger scale used in gasification and gas purification plants,
3. the increase in overall profitability due to the increase in yield and savings on investments, and
4. reducing the impact on the environment.

L'invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés de fabrication d'un gaz désulfuré à partir de la gazéification du charbon, dans lesquels une fraction importante au moins de la totalité du gaz est utilisée pour la création d'énergie à cycle combiné et une autre fraction est utilisée pour la transformation en gaz de synthèse ou en hydrogène. Dans ces conditions particulières, deux courants gazeux au moins doivent être purifiés afin que l'anhydride carbonique et/ou des composés du soufre soient éliminés.Par exemple, le gaz destiné à être utilisé comme combustible contient des concentrations relativement faibles d'anhydride carbonique alors que le gaz destiné à être dirigé vers la synthèse contient une concentration relativement élevée d'anhydride carbonique étant donné la transformation d'une partie ou de la totalité de l'oxyde de carbone en hydrogène et en anhydride carbonique. L'invention concerne une utilisation avantageuse de cette différence. The invention relates to an improved process and apparatus for producing a desulfurized gas from the gasification of coal, in which at least a large fraction of the total gas is used for the creation of combined cycle energy and a another fraction is used for transformation into synthesis gas or hydrogen. Under these special conditions, at least two gas streams must be purified in order for carbon dioxide and / or sulfur compounds to be removed. For example, the gas intended to be used as fuel contains relatively low concentrations of carbon dioxide then that the gas intended to be directed to the synthesis contains a relatively high concentration of carbon dioxide given the conversion of part or all of the carbon monoxide into hydrogen and carbon dioxide. The invention relates to an advantageous use of this difference.

L'anhydride carbonique et l'hydrogène sulfuré sont tous deux des gaz acides et ils sont donc absorbés non sélectivement dans des absorbants alcalins lorsque l'installation est destinée à fonctionner en approchant de l'équilibre chimique. Dans le cas des solvants physiques tels que le méthanol, la N-méthylpyrrolidone, le diméthyléther de polyéthylèneglycol ou les composés de structure analogue, la situation est fondamentalement différente. Dans le cas des solvants physiques, l'anhydride carbonique présente souvent une solubilité à l'équilibre nettement plus faible que celle de l'hydro- gène sulfuré ou du sulfure de carbonyle.Ainsi, l'hydro- gène sulfuré, bien qu'étant absorbé, peut déplacer l'anhydride carbonique d'un solvant physique riche en anhydride carbonique
Dans les installations d'absorption de gaz acides dans lesquelles un solvant physique est utilisé pour l'extraction de l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride carbonique qui sont présents comme impuretés, l'hydrogène sulfuré est absorbé en premier. Dans les installations dans lesquelles l'absorption est réalisée dans une tour à contre-courant destinée à absorber à la fois l'hydrogène sulfuré et l'anhydride carbonique, avec un gaz impur transmis à la partie inférieure et une solution pauvre à la partie supérieure, l'enlèvement pratiquement total de l'hydrogène sulfuré est réalisé par exemple juste dans la partie inférieure de la colonne. En conséquence, la solution qui est au contact du gaz dans la colonne au-dessus de la zone d'absorption de H2S est débarrassée de H2S.Carbon dioxide and hydrogen sulphide are both acid gases and are therefore absorbed non-selectively in alkaline absorbents when the installation is intended to operate near chemical equilibrium. In the case of physical solvents such as methanol, N-methylpyrrolidone, polyethylene glycol dimethyl ether or compounds of similar structure, the situation is fundamentally different. In the case of physical solvents, carbon dioxide often has a much lower equilibrium solubility than that of hydrogen sulfide or carbonyl sulfide. Thus, hydrogen sulfide, despite being absorbed, can displace carbon dioxide from a physical solvent rich in carbon dioxide
In acid gas absorption plants in which a physical solvent is used for the extraction of hydrogen sulfide and carbon dioxide which are present as impurities, hydrogen sulfide is absorbed first. In installations in which absorption is carried out in a counter-current tower intended to absorb both hydrogen sulphide and carbon dioxide, with an impure gas transmitted to the lower part and a lean solution to the upper part , the practically total removal of the hydrogen sulphide is carried out for example just in the lower part of the column. As a result, the solution that is in contact with the gas in the column above the H2S absorption zone is freed from H2S.

Le principe mis en oeuvre selon l'invention, compte tenu du fait que le gaz préparé pour la synthèse est plus riche en anhydride carbonique que le gaz combustible, est le suivant
1. la réalisation d'une colonne d'absorption physique destinée à l'extraction des gaz acides d'un gaz de synthèse brut, riche en CO2 et contenant H2S,
2. l'extraction d'une partie de la solution riche de la colonne d'absorption au-dessus de la zone d'absorption de H2S, et le renvoi du reste de la solution riche dans la colonne afin qu'il forme le solvant pour l'enlèvement de H2S, et
3. la transmission du solvant riche en- CO2 provenant de la colonne d'absorption à une seconde colonne d'absorption destinée à extraire H2S du gaz combustible pauvre en'COL. The principle implemented according to the invention, taking into account the fact that the gas prepared for the synthesis is richer in carbon dioxide than the combustible gas, is the following
1. the production of a physical absorption column intended for the extraction of acid gases from a crude synthesis gas, rich in CO2 and containing H2S,
2. extracting part of the rich solution from the absorption column above the H2S absorption zone, and returning the rest of the rich solution to the column so that it forms the solvent for the removal of H2S, and
3. the transmission of the solvent rich in -CO2 coming from the absorption column to a second absorption column intended to extract H2S from the combustible gas poor in'COL.

Les avantages tirés du mode proposé de fonctionnement sont les suivants
1. C02 est retiré de la solution riche par le gaz pauvre en CO2. Cette quantité de -CO2 est transmise dans le gaz combustible sous pression et augmente les possibilités de création d'énergie par la turbine à gaz étant donné le débit massique accru ou l'économie d'énergie nécessaire à la compression d'un excès d'air de combustion qui est lui même nécessaire au maintien de la température des gaz brûlés au-dessous d'une limite maximale déterminée par les matériaux utilisés dans la turbine.The advantages of the proposed mode of operation are as follows:
1. C02 is removed from the rich solution by the gas poor in CO2. This quantity of -CO2 is transmitted in the pressurized combustible gas and increases the possibilities of creation of energy by the gas turbine given the increased mass flow or the energy saving necessary for the compression of an excess of combustion air which is itself necessary to maintain the temperature of the burnt gases below a maximum limit determined by the materials used in the turbine.

2. Comme la partie de C02 est transmise dans le gaz combustible, une plus faible quantité est absorbée dans le solvant et une plus faible quantité est donc séparée du solvant avec H2S. La concentration de H2S dans le gaz acide transmis à l'installation de séparation du soufre (Claus) est accrue si bien que le rendement de l'installation Claus est accru. Simultanément, la demande d'énergie de régénération est réduite dans l'installation d'extraction des gaz acides. 2. As the part of CO2 is transmitted in the fuel gas, a smaller amount is absorbed in the solvent and a smaller amount is therefore separated from the solvent with H2S. The concentration of H2S in the acid gas transmitted to the sulfur separation plant (Claus) is increased so that the efficiency of the Claus installation is increased. At the same time, the demand for regenerative energy is reduced in the acid gas extraction installation.

3. Comme une partie du solvant est utilisée deux fois, la circulation totale du solvant est réduite si bien que l'énergie de pompage est économisée. 3. Since part of the solvent is used twice, the total circulation of the solvent is reduced so that pumping energy is saved.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 824 766 et 4 332 598 concernent la désulfuration des gaz combustibles. U.S. Patents 3,824,766 and 4,332,598 relate to the desulphurization of fuel gases.

Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n0 3 824 766 décrit un procédé "adiabatique" de purifi cation d'hydrocarbures gazeux contenant C02 et des composés du soufre constituant des impuretés. Pendant le procédé, un solvant physique chargé de CO2 est utilisé pour l'extraction des composés du soufre du courant de gaz impur. Après l'extraction des composés du soufre, le courant gazeux partiellement purifié parvient à une turbine de détente dans laquelle du travail est produit, et le gaz, qui contient toujours CO2, est refroidi mais il est alors à une température qui est inférieure à celle du gaz impur. Le gaz refroidi est mis au contact du solvant tiède pauvre.Le solvant est donc refroidi et partiellement saturé de CO2, et le solvant chargé de CO2 est alors pompé vers le dispositif principal d'absorption afin que les composés du soufre soient extraits du courant de gaz impur. The aforementioned US Patent No. 3,824,766 describes an "adiabatic" process for the purification of gaseous hydrocarbons containing CO2 and sulfur compounds that constitute impurities. During the process, a physical solvent loaded with CO2 is used to extract sulfur compounds from the impure gas stream. After the sulfur compounds have been extracted, the partially purified gas stream reaches an expansion turbine in which work is produced, and the gas, which still contains CO2, is cooled but it is then at a temperature which is lower than that impure gas. The cooled gas is brought into contact with the lean lukewarm solvent. The solvent is therefore cooled and partially saturated with CO2, and the solvent charged with CO2 is then pumped to the main absorption device so that the sulfur compounds are extracted from the impure gas.

Le procédé est mis en oeuvre sans aucun fluide externe de refroidissement ou sans aucune source d'énergie. Toute l'énergie nécessaire au refroidissement et au pompage est obtenue par détente du gaz dans le dispositif de détente. Cette caractéristique qui est manifestement précieuse et souhaitable dans les utilisations dans les régions arides, impose aussi une restriction à la concentration de C02 et des composés du soufre présents dans le gaz, et peut rendre le procédé inapplicable au gaz riche en C02 et H2S qui serait obtenu par transposition du gaz provenant d'une oxydation partielle d'un combustible liquide ou de charbon. The process is carried out without any external cooling fluid or without any source of energy. All the energy required for cooling and pumping is obtained by expanding the gas in the expansion device. This characteristic which is obviously precious and desirable in the uses in arid regions, also imposes a restriction on the concentration of C02 and the sulfur compounds present in the gas, and can make the process inapplicable to the gas rich in C02 and H2S which would be obtained by transposition of the gas coming from a partial oxidation of a liquid fuel or of coal.

Une autre restriction est due au rapport de détente qui peut être utilisé dans le dispositif de détente. Par exemple, si le gaz traité doit avoir la pression du gaz d'alimentation ou à peu près cette pression, le procédé n'est plus "adiabatique". Another restriction is due to the expansion ratio which can be used in the expansion device. For example, if the treated gas must have the pressure of the supply gas or about this pressure, the process is no longer "adiabatic".

Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n0 4 332 598 met aussi en oeuvre un solvant physique chargé de CO2 pour l'extraction de l'essentiel des composés du soufre d'un gaz impur. Le gaz partiellement purifié est alors mis au contact d'un solvant totalement régénéré afin que C02 soit extrait de même que lescomposés restants du soufre, essentiellement COS. La seconde absorption forme le solvant chargé de C02 dont une partie est utilisée pour l'extraction de l'essentiel du soufre. Le reste est transmis à un organe de séparation de C02 dans lequel un courant riche en CO2 et un solvant régénéré sont récupérés séparément. Le courant riche en C02 est alors fractionné dans les conditions cryogéniques afin qu'il donne C02 pur qui peut être utilisé dans la synthèse de l'urée.Le solvant riche provenant du premier dispositif d'absorption, contenant l'essentiel des composés du soufre, est régénéré dans un dispositif d'absorption ou d'entrainement afin qu'un concentré gazeux des composés du soufre et une solution pauvre qui peut être utilisée dans le dispositif d'absorption de CO2 soient séparés. Le concentré des composés du soufre peut être transformé en soufre élémentaire dans une installation Claus. The aforementioned US Patent No. 4,332,598 also uses a physical solvent loaded with CO2 for the extraction of most of the sulfur compounds from an impure gas. The partially purified gas is then brought into contact with a completely regenerated solvent so that C02 is extracted as well as the remaining sulfur compounds, essentially COS. The second absorption forms the solvent charged with C02, part of which is used for the extraction of most of the sulfur. The rest is sent to a CO 2 separation device in which a stream rich in CO2 and a regenerated solvent are recovered separately. The current rich in C02 is then fractionated under cryogenic conditions so that it gives pure C02 which can be used in the synthesis of urea. The rich solvent coming from the first absorption device, containing most of the sulfur compounds , is regenerated in an absorption or entrainment device so that a gaseous concentrate of the sulfur compounds and a lean solution which can be used in the CO2 absorption device are separated. The concentrate of sulfur compounds can be transformed into elemental sulfur in a Claus installation.

L'invention concerne essentiellement un procédé et un appareil de fabrication d'un gaz désulfuré à partir de la gazéification du charbon, dans lesquels une fraction importante de la totalité du gaz peut être utilisée pour la création d'énergie en cycle combiné et une autre fraction peut être utilisée pour la transformation en gaz de synthèse ou en hydrogène. The invention relates essentially to a method and an apparatus for manufacturing a desulfurized gas from the gasification of coal, in which a large fraction of the total gas can be used for the creation of energy in combined cycle and another fraction can be used for transformation into synthesis gas or hydrogen.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est un schéma d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention
la figure 2 est analogue à la figure 1 mais représente un autre mode de réalisation de l'invention et
la figure 3 est un schéma d'un perfectionnement d'une zone d'absorption de l'appareil de la figure 2.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a diagram of an apparatus according to an embodiment of the invention
FIG. 2 is similar to FIG. 1 but represents another embodiment of the invention and
FIG. 3 is a diagram of an improvement of an absorption zone of the device of FIG. 2.

L'invention concerne donc un perfectionnement des procédés d'extraction d'un gaz acide par un solvant. The invention therefore relates to an improvement in the methods of extracting an acid gas with a solvent.

Elle ne repose pas sur un solvant particulier mais nécessite du solvant une sélectivité préférentielle pour l'hydrogène sulfuré par rapport à l'anhydride carbonique.It is not based on a particular solvent but requires a preferential selectivity for the solvent for hydrogen sulphide compared to carbon dioxide.

Ainsi, le méthanol, la N-méthylpyrrolidone et l'éther diméthylique du polyéthylènegYycol,de préférence ayant 3 à 8 motifs éthylène, ont une solubilité à l'équilibre bien supérieure pour l'hydrogène sulfuré que pour l'anhydride carbonique. Des solutions d'éthanolamine tertiaire dans de l'eau ont une vitesse d'absorption de H2S bien supérieure à celle de C02 et ce comportement cinétique peut aussi être utilisé pour l'absorption sélective de H2S.Thus, methanol, N-methylpyrrolidone and the dimethyl ether of polyethylene glycol, preferably having 3 to 8 ethylene units, have a much higher equilibrium solubility for hydrogen sulfide than for carbon dioxide. Solutions of tertiary ethanolamine in water have an absorption rate of H2S much higher than that of CO2 and this kinetic behavior can also be used for the selective absorption of H2S.

Le procédé selon l'invention est appliqué avantageusement aux cas dans lesquels le projet nécessite le traitement des gaz bruts dont un gaz au moins nécessite seulement une désulfuration et l'autre nécessite l'extraction à la fois des composés du soufre et de l'anhydride carbonique. Des exemples de tels projets sont ceux dans lesquels la gazéification du charbon ou d'une huile combustible est utilisée pour la formation d'un gaz combustible destiné à alimenter une turbine à gaz, avec ou sans combinaison à une turbine à vapeur d'eau, et un gaz est destiné à être utilisé pour une synthèse chimique. Dans ces conditions, il est courant en pratique de diviser le gaz brut destiné à la synthèse en deux parties, dont l'une parvient à un réacteur de transposition destiné à transformer la plus grande partie, par exemple 75 % ou plus, de l'oxyde de carbone présent en hydrogène par la réaction de transposition
CO + H20 = C02 + H2
Après traitement de retrait des impuretés (y compris CO2), le gaz transformé qui est riche en hydrogène et le gaz non transformé qui est riche en oxyde de carbone peuvent être mélangés afin qu'ils donnent le rapport de l'hydrogène à l'oxyde de carbone qui est nécessaire pour la synthèse. La synthèse du méthanol nécessite par exemple un rapport de l'hydrogène à l'oxyde de carbone égal à 2. Le méthane nécessite un rapport de 3.L'ammoniac nécessite uniquement de l'hydrogène qui peut être mélangé à de l'azote purifié provenant d'une source externe afin qu'un gaz convenable de synthèse ayant un rapport hydrogène/azote de 3 soit formé.The method according to the invention is advantageously applied to cases in which the project requires the treatment of raw gases of which at least one gas only requires desulfurization and the other requires the extraction of both sulfur and anhydride compounds carbonic. Examples of such projects are those in which the gasification of coal or a combustible oil is used for the formation of a combustible gas intended to supply a gas turbine, with or without combination with a steam turbine, and a gas is intended to be used for chemical synthesis. Under these conditions, it is common practice to divide the raw gas intended for synthesis into two parts, one of which reaches a transposition reactor intended to transform the largest part, for example 75% or more, of the carbon monoxide present in hydrogen by the transposition reaction
CO + H20 = C02 + H2
After removal of impurities (including CO2), the transformed gas which is rich in hydrogen and the unprocessed gas which is rich in carbon monoxide can be mixed so that they give the ratio of hydrogen to oxide of carbon which is necessary for synthesis. The synthesis of methanol requires for example a ratio of hydrogen to carbon monoxide equal to 2. Methane requires a ratio of 3. Ammonia only requires hydrogen which can be mixed with purified nitrogen from an external source so that a suitable synthesis gas having a hydrogen / nitrogen ratio of 3 is formed.

Lorsque le produit voulu est un gaz combustible, le gaz brut doit être seulement désulfuré. L'anhydride carbonique peut - avantageusement être laissé dans le gaz purifié et, lorsque le gaz combustible doit être utilisé dans une turbine à gaz à cycle isolé ou en combinaison avec une turbine à vapeur d'eau, l'enrichissement du combustible de la turbine avec CO2, avec extraction du composé du soufre, augmente la puissance récupérée et réduit les émission de NOX.  When the desired product is a combustible gas, the raw gas should only be desulphurized. Carbon dioxide can advantageously be left in the purified gas and, when the combustible gas is to be used in an isolated cycle gas turbine or in combination with a steam turbine, the enrichment of the fuel of the turbine with CO2, with extraction of the sulfur compound, increases the power recovered and reduces the NOX emissions.

Les compositions approximatives suivantes sont des exemples de gaz bruts tirés d'un charbon par gazéification à température- élevée. Les deux colonnes indiquent l'effet de la transposition. The following approximate compositions are examples of raw gases taken from coal by gasification at elevated temperature. The two columns indicate the effect of the transposition.

TABLEAU
Gaz sans transposition Gaz après transposition
CO, Mol% 47,0 5,4
H2 35,5 55,7 CO2 15,0 39,1
CH4 0,2 0,15
H20 0,2 0,15 H2S 1,2 0,9
COS 0,1 (0,02)
N2 + Ar 0,8 0,6
100,0 100,00
Pression absolue, bars 35-56 35-56
Température, OC 38 38
La purification des gaz dépend de leur utilisation finale. Par exemple, si le gaz doit être utilisé comme combustible, un gaz sans transposition est alors utilisé, et l'extraction des composés du soufre doit dépasser 90 % ou plus du soufre présent. Le niveau exact de désulfuration nécessaire dépend des règlements locaux concernant l'environnement. Dans le cas d'un gaz combustible, comme indiqué précédemment, il n'est pas nécessaire que l'anhydride carbonique soit retiré.BOARD
Gas without transposition Gas after transposition
CO, Mol% 47.0 5.4
H2 35.5 55.7 CO2 15.0 39.1
CH4 0.2 0.15
H20 0.2 0.15 H2S 1.2 0.9
COS 0.1 (0.02)
N2 + Ar 0.8 0.6
100.0 100.00
Absolute pressure, bars 35-56 35-56
Temperature, OC 38 38
The purification of gases depends on their end use. For example, if the gas is to be used as fuel, a gas without transposition is then used, and the extraction of sulfur compounds must exceed 90% or more of the sulfur present. The exact level of desulfurization required depends on local environmental regulations. In the case of a combustible gas, as indicated above, it is not necessary for the carbon dioxide to be removed.

Des gaz après transposition et sans transposition peuvent être mélangés afin qu'ils donnent un rapport de N2 à CO de 2 et le mélange peut être purifié, lors d'une application à la synthèse de méthanol. Par exemple, dans la synthèse du méthanol à "basse pression", les teneurs en soufre doivent être réduites à moins 1 pmm en volume, et les teneurs en CO2 doivent être réduites à environ 5 moles pour cent dans le gaz d'alimentation de la synthèse du méthanol. Gases after transposition and without transposition can be mixed so that they give an N2 to CO ratio of 2 and the mixture can be purified, when applied to the synthesis of methanol. For example, in the methanol synthesis at "low pressure", the sulfur contents must be reduced to minus 1 pmm by volume, and the CO2 contents must be reduced to approximately 5 mole percent in the feed gas of the methanol synthesis.

Le gaz, lorsqu'il doit être utilisé comme hydrogène, doit subir une transposition autant que possible en pratique, et deux ou plusieurs étages de réaction avec refroidissement intermédiaire, peuvent être nécessaires. Par exemple, une désulfuration est réalisée jusqu'à 1 ppm ou moins, et CO2 est retiré jusqu a moins de 1 mole pour cent en vue de la méthanation finale destinée à transformer les oxydes de carbone restants en méthane. Dans le cas de l'ammoniac, les critères de purification sont semblables, mais l'étape finale peut être un lavage par l'azote liquide à la place d'une méthanation. Le rapport molaire voulu de l'hydrogène à l'azote, égal à 3, peut être réglé dans cette étape. The gas, when to be used as hydrogen, must undergo transposition as much as possible in practice, and two or more reaction stages with intermediate cooling may be necessary. For example, desulfurization is carried out to 1 ppm or less, and CO2 is removed to less than 1 mole percent for the final methanation to convert the remaining carbon oxides to methane. In the case of ammonia, the purification criteria are similar, but the final step may be washing with liquid nitrogen instead of methanation. The desired molar ratio of hydrogen to nitrogen, equal to 3, can be adjusted in this step.

Lorsque du gaz naturel constitue le produit voulu, le rapport H2/CO doit être de 3 comme l'indique la stochoemétrie de la réaction
CO + 3H2 = CH4 + H2O
Cependant, dans le cas de la synthèse du méthane, une autre réaction est aussi mise en oeuvre
4CO + 2H20 = CH4 + 3C02
La combinaison convenable des réactions précédentes en présence d'un catalyseur convenable permet la synthèse de méthane sans opération séparée de transposition.When natural gas constitutes the desired product, the H2 / CO ratio must be 3 as indicated by the stochoemetry of the reaction
CO + 3H2 = CH4 + H2O
However, in the case of methane synthesis, another reaction is also carried out
4CO + 2H20 = CH4 + 3C02
The suitable combination of the preceding reactions in the presence of a suitable catalyst allows the synthesis of methane without a separate transposition operation.

La figure 1 représente une installation mettant en oeuvre le procédé perfectionné selon l'invention, appliqué au traitement de gaz ayant subi une transposition et ne l'ayant pas subie, lors de la préparation d'un combustible désulfuré, enrichi en CO2, et d'un gaz de synthèse chimique débarrassé de soufre et ayant une faible teneur en- C02, l'installation portant la référence 10. FIG. 1 represents an installation implementing the improved process according to the invention, applied to the treatment of gases having undergone a transposition and not having undergone it, during the preparation of a desulfurized fuel, enriched in CO2, and d '' a chemical synthesis gas freed from sulfur and having a low content of -CO2, the installation bearing the reference 10.

Comme l'indique la figure 1, l'ensemble 10 comprend un conduit 12 qui transmet un gaz refroidi essentiellement dépourvu de particules, ayant une composition représentée approximativement par la colonne du tableau correspondant au gaz sans transposition, à une première tour d'absorption 14. Un second conduit 16 transmet du gaz représenté par l'analyse du transposition du tableau, à une seconde tour 18 d'absorption, et un troisième conduit 20 transmet le gaz sans transposition à une troisième tour 22 d'absorption. Les tours 14 et 18 sont destinées à purifier le gaz lui même utilisé dans la synthèse alors que la tour 22 est destinée à désulfurer le gaz combustible et à l'enrichir en CO2.  As indicated in FIG. 1, the assembly 10 comprises a conduit 12 which transmits a cooled gas essentially free of particles, having a composition represented approximately by the column of the table corresponding to the gas without transposition, to a first absorption tower 14 A second conduit 16 transmits gas represented by the analysis of the transposition of the table, to a second absorption tower 18, and a third conduit 20 transmits the gas without transposition to a third absorption tower 22. The towers 14 and 18 are intended to purify the gas itself used in the synthesis while the tower 22 is intended to desulfurize the combustible gas and to enrich it with CO2.

La tour 14 reçoit, par l'intermédiaire d'un conduit 24, une solution pauvre refroidie et, dans certains cas, réfrigérée d'absorption. Comme indiqué précédemment, la solution d'absorption peut être le méthanol et dans ce cas, elle peut être refroidie à - 290C ou moins, ou il peut s'agir de l'éther diméthylique du polyéthylèneglycol refroidi par exemple à environ 40C, ou il peut s'agir de N-méthylpyrrolidone, refroidie à 380C environ. Enfin, il peut s'agir d'une solution aqueuse d'un absorbant alcalin qui présente une vitesse d'absorption de H2S nettement accrue, par exemple une éthanolamine tertiaire, notamment la triéthanolamine ou méthyldiéthanolamine. Les débits de solvant dépendent du volume et de la composition du gaz, mais ces relations peuvent être déterminées empiriquement.  The tower 14 receives, via a conduit 24, a lean solution which is cooled and, in certain cases, refrigerated for absorption. As indicated previously, the absorption solution can be methanol and in this case, it can be cooled to - 290C or less, or it can be dimethyl ether of polyethylene glycol cooled for example to about 40C, or it may be N-methylpyrrolidone, cooled to about 380C. Finally, it may be an aqueous solution of an alkaline absorbent which has a significantly increased H2S absorption rate, for example a tertiary ethanolamine, in particular triethanolamine or methyldiethanolamine. Solvent flow rates depend on the volume and composition of the gas, but these relationships can be determined empirically.

Compte tenu des corrélations qui s'appliquent, les débits convenables de solvant peuvent être calculés par les procédés classiques connus des hommes du métier.Given the correlations that apply, the suitable solvent flow rates can be calculated by the conventional methods known to those skilled in the art.

L'invention s'applique de toute manière à tous les solvants indiqués, car ils assurent une absorption sélective des composés du soufre.The invention applies in any case to all the solvents indicated, because they ensure selective absorption of the sulfur compounds.

Le solvant transmis à la tour 14 d'absorption par le conduit 24 descend dans la tour tout en étant au contact du gaz n'ayant pas subi la transposition et remontant à contre-courant du solvant. L'anhydride carbonique est absorbé par le solvant dans la partie supérieure de la tour. Du solvant riche en CO, est collecté au niveau du "plateau à calottes" 14a et est retiré de la tour 14 sous forme d'un solvant semi-riche pratiquement dépourvu de composés du soufre, par un conduit 26. Une partie du solvant semi-riche est refroidie dans un dispositif 28 de refroidissement et est renvoyée dans la tour 14 au-dessous de son plateau à calottes et elle vient à nouveau au contact du gaz ascendant, à contre-courant.Dans cette partie inférieure de la tour, pratiquement la totalité de H2S et des autres composés du soufre sont extraits du gaz avec une partie relativement faible d'anhydride carbonique. The solvent transmitted to the absorption tower 14 via the conduit 24 descends into the tower while being in contact with the gas which has not undergone the transposition and rising counter-current to the solvent. Carbon dioxide is absorbed by the solvent at the top of the tower. Solvent rich in CO, is collected at the level of the "cap plate" 14a and is removed from the tower 14 in the form of a semi-rich solvent practically free of sulfur compounds, by a conduit 26. Part of the semi solvent -rich is cooled in a cooling device 28 and is returned to tower 14 below its cap plate and it again comes into contact with the rising gas, against the current. In this lower part of the tower, practically all of H2S and the other sulfur compounds are extracted from the gas with a relatively small part of carbon dioxide.

Le refroidissement du solvant semi-riche est préférable mais n'est pas primordial ; le refroidissement accroît la solubilité de H2S et extrait de la chaleur créée par absorption de CO2 dans la partie supérieure de la tour. Cooling the semi-rich solvent is preferable but is not essential; cooling increases the solubility of H2S and extracts heat created by absorption of CO2 in the upper part of the tower.

Une partie de la solution semi-riche passe en dérivation du dispositif 28 de refroidissement et parvient à la tour 18 d'absorption par un conduit 30. Part of the semi-rich solution passes bypass from the cooling device 28 and reaches the absorption tower 18 through a conduit 30.

Cette disposition qui n'est pas essentielle pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, permet l'utilisation de la solution semi-riche de la tour 14 dans la tour 18 dans laquelle elle traite le gaz qui est bien plus riche en C02 que le gaz de la tour 14.This arrangement, which is not essential for the implementation of the method according to the invention, allows the use of the semi-rich solution from tower 14 in tower 18 in which it treats the gas which is much richer in C02 as the gas from tower 14.

La solution riche contenant pratiquement la totalité des composés du soufre, transmise par le conduit 12, est retirée de la tour 14 par un conduit 32 et parvient à un réservoir 60 de distillation éclair. Le gaz traité, pratiquement dépourvu de soufre et essentiellement débarrassé de CO2, quitte la tour 14 par un conduit 36 et parvient à une installation de synthèse par l'intermédiaire d'un conduit 38 avec un débit qui est réglé par l'analyseur incorporé 56a et le calculateur 56 de "réglage de composition" et par une soupape 40 de réglage de débit montée en série avec les conduits 36 et 38. Le réglage du débit donne la quantité convenable de gaz purifié riche en CO correspondant au rapport H2/oe nécessaire dans l'unité de synthèse. The rich solution containing practically all of the sulfur compounds, transmitted through line 12, is withdrawn from tower 14 through line 32 and reaches a tank 60 for flash distillation. The treated gas, practically free of sulfur and essentially freed of CO2, leaves the tower 14 via a conduit 36 and reaches a synthesis installation via a conduit 38 with a flow rate which is regulated by the incorporated analyzer 56a and the calculator 56 for "composition adjustment" and by a flow adjustment valve 40 mounted in series with the conduits 36 and 38. The adjustment of the flow gives the appropriate quantity of purified gas rich in CO corresponding to the required H2 / oe ratio in the synthesis unit.

Il faut noter, à propos de la tour 18, que le gaz ayant subi la transposition, ayant de façon générale la composition indiquée par la colonne correspondante du tbleau, parvient à la tour 18 par le conduit 16. Ce gaz est riche en hydrogène et en anhydride carbonique et pauvre en oxyde de carbone. Au contraire, le gaz traité dans la tour 14 est relativement pauvre en anhydride carbonique et riche en oxyde de carbone. It should be noted, with regard to tower 18, that the gas which has undergone the transposition, generally having the composition indicated by the corresponding column of the panel, reaches tower 18 via line 16. This gas is rich in hydrogen and carbon dioxide and poor in carbon monoxide. On the contrary, the gas treated in tower 14 is relatively poor in carbon dioxide and rich in carbon monoxide.

Pour cette raison, la solution semi-riche retirée du tronçon d'absorption de C02 de la tour 14 a une capacité restante importante d'absorption de C02 supplémentaire, à la concentration élevée de C02 du dispositif d'absorption du gaz ayant subi la transposition.For this reason, the semi-rich solution withdrawn from the C02 absorption section of the tower 14 has a significant remaining capacity for additional C02 absorption, at the high C02 concentration of the gas absorption device having undergone transposition. .

Du solvant pauvre totalement régénéré et refroidi est transmis à la partie supérieure de la tour 18 par un conduit 42 afin que l'extraction de CO2 soit totale. Lean solvent completely regenerated and cooled is transmitted to the upper part of the tower 18 through a conduit 42 so that the CO2 extraction is complete.

Il peut être avantageux, lors du traitement d'un gaz riche en C02, d'utiliser un dispositif auxiliaire supplémentaire de refroidissement (non représenté) afin qu'il extraie la chaleur d'absorption de CO2 et augmente son taux d'extraction. Ce détail peut être évalué d'après des critères particuliers comme le savent les hommes du métier.It may be advantageous, when treating a gas rich in CO2, to use an additional auxiliary cooling device (not shown) so that it extracts the heat of absorption of CO2 and increases its extraction rate. This detail can be evaluated according to particular criteria as those skilled in the art know.

Comme dans la tour 14, un "plateau à calottes" 18a est destiné à piéger la solution riche en CO2. As in tower 14, a "cap plate" 18a is intended to trap the CO2-rich solution.

Une partie de ce courant est transmise par un conduit 44 à un dispositif 46 d'extraction de C02, be reste est refroidi dans un échangeur de chaleur 48 et, parmi ce reste, une partie est renvoyée à la colonne, au-dessous du plateau 18a afin que les composés du soufre soient extraits du gaz ayant subi la transposition. Le reste est transmis par un conduit 50 à la tour 22.Part of this current is transmitted via a conduit 44 to a device 46 for extracting C02, the remainder is cooled in a heat exchanger 48 and, among this remainder, part is returned to the column, below the plate 18a so that the sulfur compounds are extracted from the gas having undergone the transposition. The rest is transmitted through a conduit 50 to tower 22.

Le gaz ayant subi la transposition est purifié, essentiellement formé d'hydogène, et transporté de la tour 18 au conduit 36 par un conduit 52, par l'intermédiaire d'une soupape de régulation 54 qui règle la quantité d'hydrogène nécessaire au respect du rapport hydrogène/CO du gaz de synthèse. La composition du gaz de synthèse est déterminée par l'analyseur incorporé 56a, et le débit dans la soupape 54 est réglé par un système à ordinateur. Le gaz de synthèse purifié est transmis à l'installation de synthèse par le conduit 38. The gas having undergone the transposition is purified, essentially formed of hydrogen, and transported from the tower 18 to the conduit 36 by a conduit 52, by means of a regulating valve 54 which regulates the quantity of hydrogen necessary for compliance the hydrogen / CO ratio of the synthesis gas. The composition of the synthesis gas is determined by the built-in analyzer 56a, and the flow rate in the valve 54 is controlled by a computer system. The purified synthesis gas is transmitted to the synthesis installation via line 38.

La solution riche en CO2 et H2S est transmise de la tour 18 à un réservoir 58 de distillation éclair dans lequel lazpression est réduite à la moitié environ de la valeur absolue dans la tour 18. Le liquide ainsi traité parvient alors à un réservoir 60 par l'intermé- diaire d'un conduit 62, dans lequel la pression est comprise entre le quart et le tiers environ de celle de la tour 18. Lorsque la pression dans la tour 18 est très élevée, par exemple de 56 à 70 bars, un troisième réservoir de détente ou de distillation éclair peut être utilisé. The solution rich in CO2 and H2S is transmitted from tower 18 to a flash distillation tank 58 in which the pressure is reduced to about half of the absolute value in tower 18. The liquid thus treated then reaches a tank 60 per liter. intermediate of a conduit 62, in which the pressure is between a quarter and about a third of that of the tower 18. When the pressure in the tower 18 is very high, for example from 56 to 70 bars, a third flash tank or flash distillation tank can be used.

La tour 22 d'absorption de gaz combustible assure seulement l'extraction des composés du soufre du gaz qui n'a pas subi la transposition. Il faut noter que le solvant d'absorption transmis à la tour 22 par le conduit 50 est saturé en C02 à une pression partielle qui est un multiple élevé de la pression partielle de CO2 dans le gaz n'ayant pas subi la transposition, transmis à la tour 22, et il est évident qu'une partie importante de CO2 dissous est entraînée hors du solvant par le gaz n'ayant pas subi la transposition. Simultanément, H2S et d'autres composés du soufre présents dans le gaz sont absorbés préférentiellement. La tour 22 a aussi un plateau à calottes 22a qui peut être utilisé avec un dispositif 64 de chauffage ou de refroidissement d'un courant auxiliaire.Dans la plupart des cas, un refroidissement du courant auxiliaire est superflu étant donné le - refroidissement adiabatique dû à la désorption de CO2 dissous qui suffit au maintien de la température à la valeur voulue. The fuel gas absorption tower 22 only extracts the sulfur compounds from the gas which has not been transposed. It should be noted that the absorption solvent transmitted to tower 22 via line 50 is saturated with C02 at a partial pressure which is a high multiple of the partial pressure of CO2 in the gas which has not undergone transposition, transmitted to tower 22, and it is obvious that a significant portion of dissolved CO2 is entrained out of the solvent by the gas which has not undergone transposition. Simultaneously, H2S and other sulfur compounds present in the gas are preferentially absorbed. The tower 22 also has a domed plate 22a which can be used with a device 64 for heating or cooling an auxiliary current. In most cases, cooling of the auxiliary current is superfluous given the adiabatic cooling due to the desorption of dissolved CO2 which is sufficient to maintain the temperature at the desired value.

Le gaz combustible traité, dont la teneur en soufre a été notablement réduite, est transmis de la tour 22 à l'installation consommatrice, par un conduit 66. The treated combustible gas, the sulfur content of which has been significantly reduced, is transmitted from tower 22 to the consuming installation, via a conduit 66.

Le solvant riche provenant de la tour 22 est combiné au solvant riche provenant de la tour 14 et au solvant distillé de la tour 58 vers le réservoir 60. The rich solvent from tower 22 is combined with the rich solvent from tower 14 and the distilled solvent from tower 58 to tank 60.

La description de la partie d'absorption du cycle de traitement est ainsi terminée.The description of the absorption part of the treatment cycle is thus completed.

Une caractéristique importante de l'invention porte sur l'utilisation du solvant riche en CO2 provenant de la section d'absorption de CO2 d'un dispositif d'absorption traitant le gaz riche en CO2, et ce solvant riche en CO2 est pratiquement débarrassé de H2S, afin qu'un courant de gaz combustible soit traité d'une manière qui assure l'extraction des composés du soufre. An important characteristic of the invention relates to the use of the solvent rich in CO2 coming from the CO2 absorption section of an absorption device treating the gas rich in CO2, and this solvent rich in CO2 is practically free of H2S, so that a stream of combustible gas is treated in a manner that ensures the extraction of sulfur compounds.

Lorsque le gaz combustible doit être utilisé dans une turbine de combustion, ce mode de fonctionnement présente un certain nombre d'avantages pour la rentabilité et l'environnement, et peut notamment citer
1. un débit total réduit de circulation du solvant à cause au moins en partie d'une utilisation double en fait du solvant,
2. une augmentation potentielle de l'énergie fournie par la turbine à gaz car CO2 du gaz contribue au débit massique et nécessite une moindre compression d'un excès d'air destinée à régler la température des gaz brûlés,
3. une réduction du dégagement de NOX dans l'environnement étant donné qu'une moindre quantité d'air nécessaire à la turbine à gaz, si bien que la teneur en azote des gaz de combustion est réduite, et
4. une augmentation de la séparation du soufre du gaz acide transmis à l'installation Claus étant donné la plus grande teneur en H2S du gaz transmis à l'installation Claus, due à une diversion d'une partie de C02 vers le combustible de la turbine.When the combustible gas is to be used in a combustion turbine, this mode of operation has a number of advantages for profitability and the environment, and may in particular include
1. a reduced total circulation rate of the solvent due at least in part to a double use in fact of the solvent,
2. a potential increase in the energy supplied by the gas turbine because CO2 of the gas contributes to the mass flow and requires less compression of an excess of air intended to regulate the temperature of the burnt gases,
3. a reduction in the release of NOX into the environment since less air is required for the gas turbine, so that the nitrogen content of the combustion gases is reduced, and
4. an increase in the separation of sulfur from the acid gas transmitted to the Claus installation given the higher H2S content of the gas transmitted to the Claus installation, due to a diversion of part of C02 to the fuel of the turbine.

Le reste de l'opération est essentiellement connu dans les installations d'enlèvement des gaz acides par un solvant physique, mais on le décrit afin d'être complet. The rest of the operation is mainly known in installations for removing acid gases with a physical solvent, but it is described in order to be complete.

Le solvant riche en CO2 contenant H2S et d'autres composés du soufre provenant du gaz ayant subi la transposition, est transporté par le conduit 68 du bas de la tour 18 au réservoir 58 de détente. Par exemple, la pression dans ce réservoir 58 peut être la moitié environ de la pression dans la tour 18, en valeur absolue. Cette pression peut être optimisée, en coopéra ton avec la pression dans le second réservoir 60 de détente, afin que l'énergie totale nécessaire à la compression des gaz provenant des réservoirs de détente et destinée à être recyclée vers le dispositif d'absorption, soit minimale. La pression optimale peut être plus élevée ou moins élevée que la moitié de la pression dans le dispositif d'abs-orption, dans une certaine mesure. Dans une variante, un troisième étage de détente peut se justifier. The solvent rich in CO2 containing H2S and other sulfur compounds originating from the gas having undergone the transposition, is transported via the conduit 68 from the bottom of the tower 18 to the expansion tank 58. For example, the pressure in this reservoir 58 can be approximately half of the pressure in the tower 18, in absolute value. This pressure can be optimized, in cooperation with the pressure in the second expansion tank 60, so that the total energy necessary for the compression of the gases coming from the expansion tanks and intended to be recycled to the absorption device, is minimal. The optimal pressure may be higher or lower than half the pressure in the absorption device, to some extent. Alternatively, a third trigger stage may be warranted.

Le rôle de l'opération de détente et le dégagement des gaz non acides, notamment CO et l'hydrogène, qui sont dissous dans le solvant riche et ne sont donc pas incorporés aux concentrés des gaz acides. Par exemple, les gaz de détente ont aussi un rapport de CO2 à H2 S supérieur à celui du gaz d'alimentation et en consé quence le gaz de détente est utilisé pour l'augmentation de la concentration de H2S dans le courant de gaz acide transmis à l'installation de séparation du soufre (installation Claus) par introduction à force d'une partie de CO2 dans l'installation d'absorption de CO2. The role of the expansion operation and the release of non-acid gases, in particular CO and hydrogen, which are dissolved in the rich solvent and are therefore not incorporated in the concentrates of the acid gases. For example, the expansion gases also have a higher CO2 to H2 S ratio than that of the supply gas and consequently the expansion gas is used for increasing the concentration of H2S in the stream of acid gas transmitted. to the sulfur separation installation (Claus installation) by forcing a part of CO2 into the CO2 absorption installation.

Des courants de solvant riche provenant des tours 14 et 18 sont directement transmis au réservoir 60 de détente, puisqu'ils sont déjà relativement riches en H2S et ils doivent seulement dégager CO et H2 dissous. Streams of rich solvent from towers 14 and 18 are directly transmitted to the expansion tank 60, since they are already relatively rich in H2S and they must only release CO and dissolved H2.

Le gaz détendu du réservoir 60 est comprimé dans le compresseur 70 de recyclage à peu près à la pression dans le réservoir 58, et le gaz comprimé est combiné au gaz du réservoir 58 puis comprimé à nouveau par un compresseur 72 et renvoyé dans les tours 18 et 22 d'absorption par un conduit 74. Le gaz recyclé peut être renvoyé vers la tour 18 ou la tour 22 ou vers les deux, en toute proportion commode, bien que l'enrichissement du gaz combustible en C02, qui est recherché, soit accru lorsque le gaz recyclé est transmis à la tour 22 et il s'agit donc du mode de réalisation préféré.The expanded gas from tank 60 is compressed in the recycling compressor 70 at about the pressure in tank 58, and the compressed gas is combined with gas from tank 58 then compressed again by a compressor 72 and returned to the towers 18 and 22 of absorption by a conduit 74. The recycled gas can be returned to tower 18 or tower 22 or to both, in any convenient proportion, although the enrichment of the combustible gas with C02, which is sought after, is increased when the recycled gas is transmitted to tower 22 and it is therefore the preferred embodiment.

Il peut arriver que la tour 22 fonctionne à une pression inférieure à celle de la tour 18, par exemple lorsqu'il n'est pas nécessaire que le gaz combustible ait une pression aussi élevée que le gaz de synthèse. Dans ces conditions, le gaz de détente peut être très avantageusement transmis à la tour 22 d'absorption et le compresseur 72 peut être éliminé. Simultanément, le solvant riche provenant de la tour 14 s'écoule d'abord vers le réservoir 58 de détente, par réglage convenable des soupapes 93, 95, 75 et 76, et il peut alors rejoindre le solvant riche de détente provenant de la tour 22 dans le réservoir 60. Le courant de solvant riche provenant de la tour 18 continue à circuler vers le réservoir 58.de détente. It can happen that the tower 22 operates at a pressure lower than that of the tower 18, for example when it is not necessary that the combustible gas has a pressure as high as the synthesis gas. Under these conditions, the expansion gas can be very advantageously transmitted to the absorption tower 22 and the compressor 72 can be eliminated. Simultaneously, the rich solvent coming from the tower 14 first flows to the expansion tank 58, by suitable adjustment of the valves 93, 95, 75 and 76, and it can then join the rich expansion solvent coming from the tower 22 in the tank 60. The stream of rich solvent coming from the tower 18 continues to flow towards the tank 58.de expansion.

Le solvant riche en C02, débarrassé des composés du soufre, peut être disponible en excès au niveau du plateau à calottes 18a de la tour 18. Une telle situation peut se présenter dans une installation dans laquelle le volume de gaz combustible traité dans la tour 22 est relativement faible, ne nécessitant qu'une partie du solvant riche en CO2, disponible en excès à partir de la tour 18. Dans une variante, une situation analogue peut se présenter lorsque les produits sont l'hydrogène et le gaz combustible. Dans ce cas, il est souvent avantageux qu'une partie du solvant riche en CO2 soit retirée par le conduit 44 et transmise, après un léger échauffement dans l'échangeur 45, au réservoir 46 de détente afin que CO2 gazeux presque pur soit dégagé.Ce gaz peut ête évacué de l'installation si bien qu'une partie de la charge de régénération de celle-ci est supprimée. CO2 contient une petite quantité d'hydrogène comme impureté principale. L'oxyde de carbone n'est présent qu'à l'état de trace car il a une faible concentration dans le gaz ayant subi la transposition. The solvent rich in C02, freed from sulfur compounds, may be available in excess at the level of the cap plate 18a of the tower 18. Such a situation can arise in an installation in which the volume of combustible gas treated in the tower 22 is relatively small, requiring only part of the solvent rich in CO2, available in excess from tower 18. In a variant, a similar situation can arise when the products are hydrogen and combustible gas. In this case, it is often advantageous for a part of the solvent rich in CO2 to be removed through line 44 and transmitted, after a slight heating in the exchanger 45, to the expansion tank 46 so that almost pure gaseous CO2 is released. This gas can be evacuated from the installation so that part of the regeneration charge thereof is removed. CO2 contains a small amount of hydrogen as the main impurity. Carbon monoxide is only present in a trace state because it has a low concentration in the gas having undergone the transposition.

La détente de CO2 du solvant riche en CO2 provoque un refroidissement important du solvant. Le refroidissement réduit la volatilité du solvant et favorise donc la réduction des pertes de solvant. The expansion of CO2 in the CO2-rich solvent causes significant cooling of the solvent. Cooling reduces the volatility of the solvent and therefore promotes the reduction of solvent losses.

Le gaz détendu peut parfois contenir H2S étant donné un mauvais fonctionnement de la tour 18. Dans ces conditions, le réglage convenable des soupapes 78 et 80 permet le recyclage du gaz détendu vers les dispositifs d'absorption par l'intermédiaire du compresseur 72 afin que H2S soit retenu pendant que le défaut de fonctionnement persiste, le gaz n'étant pas ainsi déchargé dans l'environnement. The expanded gas can sometimes contain H2S due to a malfunction of the tower 18. Under these conditions, the appropriate adjustment of the valves 78 and 80 allows the recycling of the expanded gas to the absorption devices via the compressor 72 so that H2S is retained while the malfunction persists, the gas not being thus discharged into the environment.

Le solvant détendu provenant du réservoir 46 s'écoule par la soupape vers le haut du dispositif 82 de séparation de CO2. Dans ce dernier, CO2 est séparé en grande partie du solvant par un contre-courant de gaz de séparation, habituellement de l'azote (ce courant n'est pas représenté). The expanded solvent from reservoir 46 flows through the valve to the top of the CO2 separation device 82. In the latter, CO2 is largely separated from the solvent by a counter-current of separation gas, usually nitrogen (this current is not shown).

Le solvant, provenant du dispositif 82 de séparation, après l'extraction de CO2, parvient par un conduit 91 à une zone intermédiaire du dispositif 84 d'extraction de H2S afin que C02 résiduel soit retiré du solvant. Ceci est nécessaire à la réduction de la teneur en CO2 du gaz traité de synthèse à une fraction de pourcentage molaire. Lorsqu'un degré aussi élevé d'extraction de COL n'est pas nécessaire, la plus grande partie du solvant qui circule peut être renvoyée aux tours d'absorption à partir du dispositif 82 de séparation. Une économie est donc réalisée sur la -chaleur de régénération. The solvent, coming from the separation device 82, after the extraction of CO2, arrives via a pipe 91 at an intermediate zone of the device 84 for extraction of H2S so that residual CO2 is removed from the solvent. This is necessary to reduce the CO2 content of the treated synthesis gas to a fraction of a molar percentage. When such a high degree of COL extraction is not required, most of the circulating solvent can be returned to the absorption towers from the separation device 82. Savings are therefore made on the regeneration heat.

Enfin, le solvant détendu du réservoir 60, contenant pratiquement la totalité des composés du soufre présents dans le gaz d'alimentation, est transmis par le conduit 86 à un échangeur 88 entre la charge et les produits de queue, et il est chauffé par échange indirect avec un solvant chaud rebouilli provenant de la partie inférieure du dispositif 84 de séparation de H2S. Le solvant riche détendu et chauffé s'écoule alors vers la partie supérieure du dispositif 84 par le conduit 90 et il est totalement régénéré par extraction de la totalité en pratique de H2S et CO2 contenus dans la solution.H2S et CO2, contenant essentiellement 30 moles pour cent de H2S et le reste de C02 pratiquement, sont transmis par un conduit à une installation de séparation de soufre du type Claus ou d'un type équivalent (non représentée) dans laquelle le soufre est séparé sous forme d'une matière élémentaire. Finally, the expanded solvent from tank 60, containing practically all of the sulfur compounds present in the feed gas, is transmitted via line 86 to an exchanger 88 between the charge and the tail products, and it is heated by exchange indirect with a hot reboiled solvent from the bottom of the H2S separation device 84. The expanded and heated rich solvent then flows towards the upper part of the device 84 via the conduit 90 and it is completely regenerated by extraction of the whole in practice of H2S and CO2 contained in the solution. H2S and CO2, containing essentially 30 moles percent of H2S and the remainder of CO 2 practically, are transmitted by a conduit to a sulfur separation installation of the Claus type or an equivalent type (not shown) in which the sulfur is separated in the form of an elementary matter.

Le solvant chaud régénéré provenant de la partie inférieure du dispositif 84 de séparation H2S est pompé par une pompe 92, dans des échangeurs de chaleur -88, 45 et un dispositif 94 de refroidissement dans lequel il est refroidi à une température convenant au solvant particulier. Cette température peut être aussi faible que - 29 à - 400C dans le cas du méthanol et aussi élevée que 380C dans le cas de la N-méthylpyrrolidone. Le solvant pauvre est alors transmis aux tours 14 et 18 si bien que le cycle est terminé.  The regenerated hot solvent from the lower part of the H2S separation device 84 is pumped by a pump 92, in heat exchangers -88, 45 and a cooling device 94 in which it is cooled to a temperature suitable for the particular solvent. This temperature can be as low as - 29 to - 400C in the case of methanol and as high as 380C in the case of N-methylpyrrolidone. The lean solvent is then transmitted to towers 14 and 18 so that the cycle is completed.

Plusieurs variantes de ce système peuvent être utilisées. Par exemple, il peut souvent arriver que du gaz combustible soit nécessaire à une pression nettement inférieure à celle du gaz de synthèse. Dans ce cas, on peut considérer la détente du gaz combustible transmis à la tour 22 dans une turbine de détente afin que le gaz soit refroidi pendant que sa pression diminue. Several variants of this system can be used. For example, it can often happen that combustible gas is required at a pressure much lower than that of synthesis gas. In this case, we can consider the expansion of the combustible gas transmitted to the tower 22 in an expansion turbine so that the gas is cooled while its pressure decreases.

L'utilisation d'une telle opération réduit la charge globale de refroidissement et réduit donc le coût de fonctionnement.The use of such an operation reduces the overall cooling load and therefore reduces the operating cost.

L'installation 10 est destinée simplement à illustrer les principales caractéristiques de l'invention. Manifestement, lorsque le méthanol est utilisé comme solvant, nécessitant des températures d'extraction bien inférieures à OOC, un échange de chaleur important entre la charge et les gaz produits est économiquement justifié. Par raison de simplicité, tous ces échanges de chaleur ont été supprimés sur la figure 1, mais ils peuvent être choisis et mis en oeuvre par l'homme du métier. The installation 10 is intended simply to illustrate the main features of the invention. Obviously, when methanol is used as solvent, requiring extraction temperatures much lower than OOC, a significant heat exchange between the feed and the gases produced is economically justified. For reasons of simplicity, all of these heat exchanges have been eliminated in FIG. 1, but they can be chosen and implemented by a person skilled in the art.

Le procédé mis en oeuvre dans l'installation représentée sur la figure 1 est destiné à former un concentré de H2S dans le produit de tête du dispositif 84 de séparation de H2S (sur la figure 1). La concentration de H2S dans ce courant peut être de 30 moles pour cent ou plus, et le courant peut alors être traité par une installation Claus de type tout à fait classique qui sépare le soufre sous forme d'une matière élémentaire. The process implemented in the installation shown in FIG. 1 is intended to form a concentrate of H2S in the overhead product of the device 84 for separating H2S (in FIG. 1). The concentration of H2S in this stream can be 30 mole percent or more, and the stream can then be treated by a completely conventional Claus installation which separates the sulfur in the form of elementary matter.

Lors de la gazéification de charbon à faible teneur en soufre, H2 S constitue normalement un faible pourcentage du gaz acide au total. Dans ces conditions, la teneur en H2 S du gaz de tête quittant la tour 84 par le conduit 89 peut être nettement inférieure à 30 % ce facteur peut réduire le rendement de transformation de H2S en soufre élémentaire dans l'installation Claus (non représentée) disposée en aval. Dans ces conditions, il peut être avantageux de placer une tour séparée d'extraction avant l'échangeur 88. Cette tour (non représentée) est réalisée afin qu'elle assure l'extraction du fluide quittant le réservoir 60 de détente par le conduit 86, à l'aide d'un entrainement par l'azote ou un autre gaz inerte.Le gaz de tête de cette tour supplémentaire est alors transmis à la partie inférieure du dispositif 82 d'entrainement de C02, et le liquide séparé est transmis à l'échangeur 88. Le solvant ayant subi l'extraction partielle et quittant la partie inférieure du dispositif 82, est transmis par un conduit 91 à la partie médiane du dispositif 84 de séparation de
H2S comme indiqué précédemment.When gasifying low-sulfur coal, H2 S normally constitutes a small percentage of the total acid gas. Under these conditions, the H2 S content of the overhead gas leaving the tower 84 via the conduit 89 can be much less than 30% this factor can reduce the efficiency of conversion of H2S into elemental sulfur in the Claus installation (not shown) arranged downstream. Under these conditions, it may be advantageous to place a separate extraction tower before the exchanger 88. This tower (not shown) is produced so that it ensures the extraction of the fluid leaving the expansion tank 60 by the conduit 86 , using nitrogen or other inert gas entrainment. The overhead gas from this additional tower is then transmitted to the lower part of the CO 2 entrainment device 82, and the separated liquid is transmitted to the exchanger 88. The solvent having undergone partial extraction and leaving the lower part of the device 82, is transmitted via a conduit 91 to the middle part of the device 84 for separating
H2S as previously indicated.

La valeur minimale de 30 % indiquée pour la concentration de H2S correspond normalement aux valeurs minimales de combustibilité. Dans des installations
Claus réalisées spécialement, des concentrations plus faibles peuvent être tolérées. Il existe un certain nombre de ces réalisations particulières, allant d'une simple addition d'un gaz combustible supplémentaire au recyclage du soufre produit ou à la concentration préalable de H2S par transmission du gaz au dispositif d'absorption d'une installation de traitement des gaz de queue d'une unité SCOT ou d'une unité Claus analogue.The minimum value of 30% indicated for the concentration of H2S normally corresponds to the minimum combustibility values. In facilities
Claus specially made, lower concentrations can be tolerated. There are a certain number of these particular embodiments, ranging from a simple addition of an additional combustible gas to the recycling of the sulfur produced or to the prior concentration of H2S by transmission of the gas to the absorption device of a treatment plant for tail gas from a SCOT or similar Claus unit.

Le procédé particulier de modification de l'installation
Claus classique n'entre pas dans le cadre de l'invention.The particular process of modifying the installation
Claus classic is not within the scope of the invention.

Cependant, lors de l'utilisation de l'une quelconque des variantes d'installation Claus, rendant possible une certaine marge de manoeuvre sur le concentré combustible de H2S, le procédé selon l'invention peut être notablement simplifié. La figure 2 représente une telle simplification. However, when using any of the Claus installation variants, making it possible to have some room for maneuver on the H2S fuel concentrate, the process according to the invention can be considerably simplified. Figure 2 shows such a simplification.

La figure 2 est un schéma simplifié d'une installation de traitement produisant de l'hydrogène et du gaz combustible. Une application est par exemple l'utilisation d'hydrogène par une raffinerie de pétrole ou une usine d'engrais ammoniaqués qui peut nécessiter du gaz combustible utilisé soit directement soit dans une installation auxiliaire# de génération d'énergie qui fournit de la vapeur d'eau et de l'énergie à l'ensemble de l'usine. L'énergie peut être avantageusement créée dans un cycle combiné mettant en oeuvre des dispositifs d'entraînement à turbine à gaz et à vapeur d'eau pour les génératrices.Comme l'indique la figure 2, une source de gaz épuré, pratiquement débarrassé de particules, réagit avec de la vapeur d'eau dans un convertisseur de transposition (non représenté) dans lequel l'oxyde de carbone se transforme en grande partie en CO2 et en hydrogène suivant la réaction
CO +H20 = C02 + H2
Ce gaz est alors refroidi Si bien que la plus grande partie de la vapeur d'eau qui n'a pas réagi se condense et est séparée. A ce moment, le gaz a par exemple une composition correspondant au gaz ayant subi la transposition indiquée dans le tableau qui précède. Dans certains cas, deux étapes de transposition et d'hydrolyse de COS peuvent être utilisées.Dans ces conditions, la teneur en oxyde de carbone est réduite à 1-2 moles pour cent, et il apparaît des augmentations correspondantes de l'anhydride carbonique et de l'hydro- gène. Ce gaz épuré pénètre dans la canalisation 119 et il est transmis à la partie inférieure de la tour 101 d'absorption. Il y est au contact d'un absorbant physique ou d'un absorbant chimique de type sélectif. Par exemple, H2 S est absorbé préférentiellement et rapidement si bien que le gaz quittant la section 104 d'absorption de la tour 101 est pratiquement dépourvu de H2S. FIG. 2 is a simplified diagram of a treatment installation producing hydrogen and combustible gas. An application is for example the use of hydrogen by an oil refinery or an ammonia fertilizer plant which may require combustible gas used either directly or in an auxiliary installation # of energy generation which supplies steam of water and energy to the whole plant. Energy can advantageously be created in a combined cycle using gas turbine and water vapor drive devices for the generators. As shown in FIG. 2, a source of purified gas, practically free of particles, reacts with water vapor in a transposition converter (not shown) in which the carbon monoxide is largely transformed into CO2 and hydrogen according to the reaction
CO + H20 = C02 + H2
This gas is then cooled so that most of the unreacted water vapor condenses and is separated. At this time, the gas has for example a composition corresponding to the gas having undergone the transposition indicated in the table above. In some cases, two stages of COS transposition and hydrolysis can be used. Under these conditions, the carbon monoxide content is reduced to 1-2 mole percent, and there are corresponding increases in carbon dioxide and hydrogen. This purified gas enters the line 119 and it is transmitted to the lower part of the absorption tower 101. It is in contact with a physical absorbent or a selective type chemical absorbent. For example, H2 S is preferentially and rapidly absorbed so that the gas leaving the absorption section 104 of tower 101 is practically free of H2S.

Le gaz débarrassé de H2S est alors transmis par le plateau à calottes et pénètre dans la section principale d'absorption 103 dans laquelle la plus grande partie de l'anhydride carbonique est absorbée par l'absorbant. Le gaz purifié, partiquement dépourvu de C02 et H2S, est transporté par la canalisation 120 à une unité 121 de methanation dans laquelle l'oxyde de carbone et l'anhydride carbonique résiduel sont transformés en méthane par les réactions bien connues
CO + 3H2 =CH4 +H20
C02 + 4H2 = CH4 + 2 H2O
Enfin, l'hydrogène purifié qui peut être utilisé pour un traitement d'hydrogénation de fractions de pétrole ou (après mélange de l'azote débarrassé d'oxygène) pour la synthèse de l'ammoniac, quitte l'ils tallation par la canalisation 122.The gas stripped of H2S is then transmitted by the cap plate and enters the main absorption section 103 in which most of the carbon dioxide is absorbed by the absorbent. The purified gas, partially devoid of C02 and H2S, is transported by line 120 to a methanation unit 121 in which the carbon monoxide and the residual carbon dioxide are converted into methane by well-known reactions
CO + 3H2 = CH4 + H20
C02 + 4H2 = CH4 + 2 H2O
Finally, the purified hydrogen which can be used for a hydrogenation treatment of petroleum fractions or (after mixing the nitrogen stripped of oxygen) for the synthesis of ammonia, leaves them tallation by the line 122 .

L'absorbant liquide refroidi pénètre à la partie supérieure de la colonne de la tour 101 d'absorption au-dessus de la zone 103 par la canalisation 123. The cooled liquid absorbent enters the upper part of the column of the absorption tower 101 above the zone 103 by the pipe 123.

Le liquide qui descend vient au contact d'un gaz qui remonte à contre-courant, absorbant essentiellement l'anhydride carbonique dans son trajet descendant.The liquid which descends comes into contact with a gas which rises against the current, essentially absorbing carbon dioxide in its downward path.

L'opération d'absorption dégage de la chaleur si bien que l'absorbant s'échauffe en descendant.The absorption process generates heat so that the absorbent heats up as it descends.

L'absorbant riche, chargé d'anhydride carbonique, est piégé dans un plateau à calottes et quitte le dispositif d'absorption par la canalisation 124, pénétrant le dispositif 102 de refroidissement dans lequel il est refroidi par contact thermique indirect avec un fluide de refroidissement provenant d'une source extérieure. L'absorbant riche refroidi quitte le dispositif 102 de refroidissement et est divise, une première partie étant renvoyée à la tour 101 par la canalisation 125 et une autre partie étant transmise au dispositif 105 d'absorption par la canalisation 126. Les bilans thermiques internes peuvent nécessiter un dispositif supplémentaire de refroidissement destiné à extraire la chaleur d'absorption de CO2.Dans ces conditions, le dispositif auxiliaire supplémentaire de refroidissement peut se trouver avantageusement au milieu de la zone d'absorption 103 comme indiqué sur la figure 3. The rich absorbent, loaded with carbon dioxide, is trapped in a cap plate and leaves the absorption device by the line 124, penetrating the cooling device 102 in which it is cooled by indirect thermal contact with a cooling fluid. from an external source. The cooled rich absorbent leaves the cooling device 102 and is divided, a first part being returned to the tower 101 by the line 125 and another part being transmitted to the absorption device 105 by the line 126. The internal thermal balances can require an additional cooling device intended to extract the heat of absorption of CO2. Under these conditions, the additional auxiliary cooling device can advantageously be located in the middle of the absorption zone 103 as shown in FIG. 3.

Dans une variante, aucun dispositif de refroidissement peut n'être nécessaire et dans ce cas le dispositif 102 peut être supprimé.In a variant, no cooling device may be necessary and in this case the device 102 can be omitted.

On considère à nouveau la tour 101 d'absorption dans laquelle l'absorbant riche, ayant la capacité d'absorber H2S, est au contact du gaz dans la zone 104. Consider again the absorption tower 101 in which the rich absorbent, having the capacity to absorb H2S, is in contact with the gas in the zone 104.

L'absorbant riche qui contient H2S et CO2 quitte la tour 101 par la canalisation 127. Il circule dans la soupape 144 de détente et se détend dans le réservoir 109, libérant ainsi un gaz riche en CO2 mais contenant
H2S et des traces d'hydrogène. Le gaz dégagé quitte le réservoir 109 par la canalisation 132 qui le transmet à l'entrée d'un compresseur 111 d'un second étage.The rich absorbent which contains H2S and CO2 leaves the tower 101 via the line 127. It circulates in the expansion valve 144 and expands in the tank 109, thus releasing a gas rich in CO2 but containing
H2S and traces of hydrogen. The gas released leaves the tank 109 through the line 132 which transmits it to the inlet of a compressor 111 of a second stage.

Le gaz est comprimé pour être traité ultérieurement comme décrit dans la suite. Le liquide ayant subi la détente quitte le réservoir 109 par la canalisation 131 et la soupape 146 de détente et il parvient à un second réservoir 110 de détente par une canalisation 136.The gas is compressed for further treatment as described below. The liquid having undergone expansion leaves the tank 109 through the line 131 and the expansion valve 146 and it reaches a second expansion tank 110 through a line 136.

Le liquide pénétrant dans le réservoir 110 subit une détente supplémentaire, libérant une plus grande quantité de CO2 et H2 S. Le gaz dégagé quitte le réservoir 110 par la canalisation 135 qui le transmet à l'entrée du compresseur 112 du premier étage. Le gaz est comprimé et transmis à l'entrée du compresseur 111 par la canalisation 134 dans laquelle il se mélange au gaz dégagé du réservoir 109, et il est comprimé à pression élevée et transmis à la tour 105 d'absorption par la canalisation 133. Les gaz comprimés quittant les compresseurs 112 et 111 peuvent être avantageusement refroidis dans des dispositifs convenables (non représentés) de manière courante. The liquid entering the tank 110 undergoes an additional expansion, releasing a greater amount of CO2 and H2 S. The gas released leaves the tank 110 through the pipe 135 which transmits it to the inlet of the compressor 112 of the first stage. The gas is compressed and transmitted to the inlet of the compressor 111 by the line 134 in which it mixes with the gas released from the tank 109, and it is compressed at high pressure and transmitted to the absorption tower 105 by the line 133. The compressed gases leaving the compressors 112 and 111 can advantageously be cooled in suitable devices (not shown) in a standard manner.

On considère maintenant la tour 105 d'absorption. Le gaz épuré et refroidi, pratiquement dépourvu de particules et de composition correspondant pratiquement au gaz sans transposition du tableau précédent, parvient à la base de la tour 105. Ce gaz diffère le plus essentiellement de la charge de la tour 101 d'absorption par la teneur relativement élevée en oxyde de carbone et la faible teneur en anhydride carbonique. We now consider the absorption tower 105. The purified and cooled gas, practically devoid of particles and of composition corresponding practically to the gas without transposition of the preceding table, reaches the base of the tower 105. This gas differs most essentially from the charge of the tower 101 of absorption by the relatively high carbon monoxide content and low carbon dioxide content.

Ce gaz est lavé à contre-courant avec l'absorbant de la même manière que le gaz ayant subi la transpo sition dans la tour 101. Cependant, l'absorbant de la tour 105 a été préalablement saturé de CO2 à une pression partielle de CO2 bien supérieure à celle qui existe à un endroit quelconque de la tour 105. En conséquence, CO2 est extrait de l'absorbant riche en CO2. This gas is backwashed with the absorbent in the same way as the gas having undergone transposition in tower 101. However, the absorbent in tower 105 has been previously saturated with CO2 at a partial pressure of CO2 much higher than that which exists anywhere in tower 105. Consequently, CO2 is extracted from the absorbent rich in CO2.

On peut noter que cette extraction de CO2 provoque un refroidissement notable de l'absorbant. Dans certaines conditions, il peut être possible d'utiliser ce refroidissement par circulation en dérivation de l'absorbant rejoignant la tour 105, par la canalisation 126, autour du dispositif 102 de refroidissement, ou ce dernier peut même être supprimé comme indiqué précédemment.It can be noted that this extraction of CO2 causes a significant cooling of the absorbent. Under certain conditions, it may be possible to use this circulation cooling bypassing the absorbent joining the tower 105, via the line 126, around the cooling device 102, or the latter may even be eliminated as indicated above.

Comme l'absorbant transmis à la tour 105 est riche en CO2, il est pratiquement dépourvu de H2S puisqu'il a été retiré de la tour 101 avant d'atteindre la zone d'absorption de H2S. Comme indiqué précédemment en référence à la figure 1, l'absorbant dégage alors C02 dans le courant gazeux pendant qu'il absorbe H2S et COS. As the absorbent transmitted to tower 105 is rich in CO2, it is practically devoid of H2S since it was removed from tower 101 before reaching the H2S absorption zone. As indicated above with reference to FIG. 1, the absorbent then releases C02 into the gas stream while it absorbs H2S and COS.

La fonction essentielle de la tour 105 est l'extraction de H2S et COS du gaz n'ayant pas subi la transposition afin qu'il puisse être acceptable comme combustible, au .point de vue de l'environnement. The essential function of tower 105 is the extraction of H2S and COS from the gas which has not undergone the transposition so that it can be acceptable as a fuel, from the point of view of the environment.

De plus, CO2 est dégagé de l'absorbant dans le gaz traité. Le dégagement de CO2 assure normalement un refroidissement suffisant de l'absorbant pour que l'échan- geur de chaleur 106 soit superflu. Lorsque des quantités importantes de CO2 sont extraites, il peut être avantageux de compenser l'effet de refroidissement par transformation de l'échangeur 106 en un dispositif de chauffage.In addition, CO2 is released from the absorbent in the treated gas. The evolution of CO2 normally ensures sufficient cooling of the absorbent for the heat exchanger 106 to be superfluous. When large quantities of CO2 are extracted, it may be advantageous to compensate for the cooling effect by transforming the exchanger 106 into a heating device.

Cependant, dans une opération industrielle, il peut être nécessaire de poursuivre la fabrication du gaz combustible lorsque l'installation d'hydrogène est arrêtée et dans ce cas l'échangeur 106 est nécessaire pour le refroidissement du gaz lorsque le gaz d'alimentation contient une quantité importante de C02. Cependant, si la teneur en CO2 du gaz d'alimentation de la tour 105 est suffisamment faible, par exemple inférieure à 10 moles pour cent, le dispositif 106 de refroidissement peut aussi être supprimé.However, in an industrial operation, it may be necessary to continue manufacturing the combustible gas when the hydrogen installation is stopped and in this case the exchanger 106 is necessary for cooling the gas when the feed gas contains a significant amount of CO2. However, if the CO2 content of the feed gas to the tower 105 is sufficiently low, for example less than 10 mole percent, the cooling device 106 can also be omitted.

Le gaz traité, pratiquement dépourvu de H2S mais contenant une plus grande quantité de CO2 que la charge, quitte la tour 105 d'absorption par la canalisation 129 et il est transmis à l'installation de gaz combustible. Ce gaz peut être avantageusement utilisé dans un cycle combiné à turbine à gaz et à turbine à vapeur d'eau dans lequel la puissance résultante de la turbine à gaz peut être accrue notablement avec réduction de la formation des oxydes d'azote. The treated gas, practically devoid of H2S but containing a greater quantity of CO2 than the feed, leaves the absorption tower 105 via the line 129 and it is transmitted to the fuel gas installation. This gas can advantageously be used in a combined gas turbine and steam turbine cycle in which the resulting power of the gas turbine can be increased significantly with reduction in the formation of nitrogen oxides.

L'absorbant riche, contenant pratiquement tout le soufre de la charge mais pauvre en CO2 par rapport à l'aborbant riche de la canalisation 127, quitte la tour 105 par la canalisation 130. Sa pression est réduite dans son passage dans la soupape de régulation 145. Il est alors mélangé à l'effluent liquide du réservoir 109 de détente et est transporté à un second réservoir 110 de détente. Le gaz combiné de détente quitte le réservoir 110 par une canalisation 135 et parvient à l'entrée du compresseur 112 du premier étage et du compresseur 111 du second étage comme indiqué précédemment. The rich absorbent, containing practically all of the sulfur in the feed but poor in CO2 compared to the rich absorbent in line 127, leaves tower 105 through line 130. Its pressure is reduced in its passage through the control valve 145. It is then mixed with the liquid effluent from the expansion tank 109 and is transported to a second expansion tank 110. The combined expansion gas leaves the tank 110 through a pipe 135 and reaches the inlet of the compressor 112 of the first stage and of the compressor 111 of the second stage as indicated above.

Le liquide ayant subi la détente, provenant du réservoir 110, est un absorbant ayant subi deux détentes, provenant de la tour 101, et un absorbant ayant subi une seule détente, provenant de la tour 105. Le liquide quitte le réservoir 110 par la canalisation 137, est chauffé par échange thermique indirect dans l'échangeur 114, et est alors transmis au dispositif 115 d'extraction de H2S. Dans ce dernier, H2S et CO2 sont retirés pratiquement en totalité dans la zone 116 d'extraction par contact à contre-courant avec de l'absorbant vaporisé provenant d'un rebouilleur 118 chauffé par de la vapeur d'eau.L'absorbant pauvre et chaud pratiquement dépourvu de CO2 et H2S quitte le dispositif 115 par la canalisation 142 et il est transporté par la canalisation jusqu'à la pompe 117* L'absorbant pauvre est refroidi partiellement dans le échangeur 114, par échange indirect de chaleur avec l'absorbant riche ayant subi la détente, et il subit un refroidissement supplémentaire dans l'échangeur 113. A partir de ce dernier, l'absorbant pauvre pénètre dans la canalisation 123 qui le transmet au dispositif 101 d'absorption si bien que le cycle de l'absorbant est terminé. The liquid having undergone the expansion, coming from the tank 110, is an absorbent having undergone two detents, coming from the tower 101, and an absorbent having undergone a single expansion, coming from the tower 105. The liquid leaves the tank 110 by the pipe 137, is heated by indirect heat exchange in the exchanger 114, and is then transmitted to the device 115 for extracting H2S. In the latter, H2S and CO2 are practically completely removed in the extraction zone 116 by counter-current contact with absorbent vaporized coming from a reboiler 118 heated by steam. The poor absorbent and hot practically devoid of CO2 and H2S leaves the device 115 by the line 142 and it is transported by the line to the pump 117 * The lean absorbent is partially cooled in the exchanger 114, by indirect exchange of heat with the rich absorbent having undergone expansion, and it undergoes additional cooling in the exchanger 113. From the latter, the poor absorbent enters the pipe 123 which transmits it to the absorption device 101 so that the cycle of l absorbent is finished.

H2S et CO2 séparés quittent le dispositif de séparation de H2s par la canalisation 139 qui transmet le mélange gazeux à la section de séparation du soufre. Separated H2S and CO2 leave the H2s separation device via line 139 which transmits the gas mixture to the sulfur separation section.

Les températures et pressions des tours d'absorption, des réservoirs de détente et du dispositif de séparation de H2s sont pratiquement le même que dans les installations classiques mettant en oeuvre le méthanol, l'éther diméthylique du polyéthylèneglycol ou la N-méthylpyrrolidone comme absorbant physique. Les débits de circulation d'absorbant sont réduits par rapport aux installations classiques, par utilisation de l'absorbant totalement extrait transmis à chaque tour d'absorption. The temperatures and pressures of the absorption towers, the expansion tanks and the H2s separation device are practically the same as in conventional installations using methanol, polyethylene glycol dimethyl ether or N-methylpyrrolidone as physical absorbent. . The absorbent circulation rates are reduced compared to conventional installations, by using the fully extracted absorbent transmitted at each absorption tower.

Des augmentations importantes de puissance de la turbine à gaz peuvent être obtenues, essentiellement à cause de la réduction de l'excès nécessaire d'air de combustion. Dans un cas particulier, la puissance résultante calculée de la turbine à gaz est supérieure de 15 %, dans le cas d'un gaz combustible produit par un procédé selon l'invention, par rapport à une même quantité de combutible dans un gaz purifié par une installation classique.  Significant increases in the power of the gas turbine can be obtained, mainly because of the reduction in the necessary excess of combustion air. In a particular case, the calculated resulting power of the gas turbine is 15% higher, in the case of a combustible gas produced by a process according to the invention, compared to the same quantity of fuel in a gas purified by a classic installation.

Claims (28)

REVENDICATIONS 1. Procédé de désulfuration au moins partielle, destiné à une installation d'extraction des gaz acides d'un premier gaz riche en anhydride carbonique et disponible à la pression supérieure à la pression atmosphérique, et d'un second gaz pauvre en anhydride carbonique mais contenant des composés du soufre sous forme d'impuretés, le procédé étant destiné à la désulfuration au moins partielle du second gaz et étant caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact du premier gaz avec un solvant capable d'extraire l'anhydride carbonique et les composés du soufre du premier gaz, la séparation du solvant contenant l'anhydride carbonique du solvant contenant les composés du soufre, la mise en contact séparé du second gaz avec le solvant contenant l'anhydride carbonique dans des conditions qui suffisent pour que le solvant contenant l'anhydride carbonique extraie les composés du soufre du second gaz et dégage de l'anhydride carbonique, et la séparation du second gaz désulfuré du solvant contenant les composés du soufre provenant du second gaz. 1. At least partial desulfurization process, intended for an installation for the extraction of acid gases from a first gas rich in carbon dioxide and available at pressure higher than atmospheric pressure, and of a second gas poor in carbon dioxide but containing sulfur compounds in the form of impurities, the process being intended for at least partial desulfurization of the second gas and being characterized in that it comprises bringing the first gas into contact with a solvent capable of extracting the anhydride carbon dioxide and sulfur compounds of the first gas, separation of the solvent containing carbon dioxide from the solvent containing sulfur compounds, contacting the second gas separately with the solvent containing carbon dioxide under conditions which are sufficient for the solvent containing carbon dioxide extracts the sulfur compounds from the second gas and gives off carbon dioxide, and the separation of the second desulfurized gas from the solvent contains enant sulfur compounds from the second gas. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant est le méthanol. 2. Method according to claim 1, characterized in that the solvent is methanol. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant est l'éther diméthylique d'un polyéthylèneglycol ayant 3 à 8 motifs éthylène. 3. Method according to claim 1, characterized in that the solvent is the dimethyl ether of a polyethylene glycol having 3 to 8 ethylene units. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant est la N-méthylpyrrolidone. 4. Method according to claim 1, characterized in that the solvent is N-methylpyrrolidone. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du premier gaz est supérieure à 17,5 bars environ, et le solvant est à une température comprise entre - 400C et + 380C.  5. Method according to claim 1, characterized in that the pressure of the first gas is greater than about 17.5 bars, and the solvent is at a temperature between - 400C and + 380C. 6. Procédé selon la revendication #1, caractérisé en ce que la mise en contact du premier gaz avec le solvant comprend la direction du solvant vers une première région fermée, la mise en contact du second gaz comprenant la direction du solvant contenant l'anhy dride carbonique provenant de la première région dans une seconde région fermée distante de la prmière région. 6. Method according to claim # 1, characterized in that bringing the first gas into contact with the solvent comprises directing the solvent towards a first closed region, bringing the second gas into contact comprising directing the solvent containing the anhy carbon dioxide from the first region in a second closed region distant from the first region. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier gaz et le solvant circulent à contre-courant l'un par rapport à l'autre dans la première région. 7. Method according to claim 6, characterized in that the first gas and the solvent circulate against the current with respect to each other in the first region. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second gaz et le solvant contenant l'anhydride carbonique se déplacent à contre-courant l'un par rapport à l'autre dans la seconde région. 8. Method according to claim 6, characterized in that the second gas and the solvent containing carbon dioxide move against the current relative to each other in the second region. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la mise en contact du premier gaz comprend l'extraction de la plus grande partie au moins des composés du soufre du premier gaz dans une zone de la première région qui se trouve au-dessous de la zone à partir de laquelle le solvant contenant l'anhydride carbonique est retiré. 9. Method according to claim 6, characterized in that bringing the first gas into contact comprises extracting at least most of the sulfur compounds from the first gas in an area of the first region which is below from the area from which the solvent containing carbon dioxide is removed. 10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la direction du solvant contenant l'anhy- dride carbonique à partir de la première région comprend l'extraction d'une première partie du solvant contenant l'anhydride carbonique afin qu'il rejoigne la seconde région, et le renvoi d'une seconde partie du solvant contenant l'anhydride carbonique vers la première région afin qu'il transmette du solvant destiné à l'extraction des composés du soufre du premier gaz. 10. The method of claim 6, characterized in that the direction of the solvent containing carbon dioxide from the first region comprises extracting a first part of the solvent containing carbon dioxide so that it joins the second region, and the return of a second part of the solvent containing carbon dioxide to the first region so that it transmits solvent intended for the extraction of the sulfur compounds from the first gas. 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'enlèvement, dans la première région, de la partie du premier gaz qui est pratiquement dépourvue du soufre afin qu'elle rejoigne une troisième région, pour la préparation d'un gaz de synthèse. 11. Method according to claim 6, characterized in that it comprises the removal, in the first region, of the part of the first gas which is practically free of sulfur so that it joins a third region, for the preparation of a synthesis gas. 12. Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le solvant est le méthanol.  12. Method according to claim 6, characterized in that the solvent is methanol. 13. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le solvant est l'éther diméthylique d'un polyéthylèneglycol ayant 3 à 8 motifs éthylène. 13. Method according to claim 6, characterized in that the solvent is the dimethyl ether of a polyethylene glycol having 3 to 8 ethylene units. 14. Procédé selon la revendication 6, caracté risé en ce que le solvant est la N-méthylpyrrolidone. 14. The method of claim 6, character ized in that the solvent is N-methylpyrrolidone. 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la régénération du solvant contenant les composés du soufre afin que ces derniers en soient séparés. 15. Method according to claim 1, characterized in that it comprises the regeneration of the solvent containing the sulfur compounds so that the latter are separated therefrom. 16. Appareil de désulfuration au moins partielle, destiné à une installation d'extraction des gaz acides d'un premier gaz riche en anhydride carbonique et disponible à une pression supérieure à la pression atmosphérique, et d'un second gaz pauvre en anhydride carbonique mais contenant des composés du soufre sous forme d'impuretés, l'appareil étant destiné à désulfuration au moins partielle du second gaz et étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (14) destiné à diriger un solvant au contact du premier gaz, le solvant pouvant extraire l'anhydride carbonique et les composés du soufre du premier gaz, un dispositif adjacent au dispositif précédent et destiné à séparer un solvant dépourvu de composés du soufre mais contenant de l'anhydride carbonique, à partir du solvant contenant les composés du soufre, un dispositif (18) distant du dispositif destiné à diriger un solvant (14) et destiné à provoquer la mise en contact du second gaz avec le solvant contenant l'anhydride carbonique dans des conditions qui suffisent pour que le solvant contenant l'anhydride carbonique extraie les composés du soufre du second gaz et dégage de l'anhydride carbonique, et un dispositif (14a) destiné à séparer le second gaz désulfuré du solvant contenant les composés du soufre. 16. At least partial desulfurization apparatus, intended for an installation for the extraction of acid gases from a first gas rich in carbon dioxide and available at a pressure higher than atmospheric pressure, and of a second gas poor in carbon dioxide but containing sulfur compounds in the form of impurities, the apparatus being intended for at least partial desulfurization of the second gas and being characterized in that it comprises a device (14) intended to direct a solvent in contact with the first gas, the solvent capable of extracting carbon dioxide and sulfur compounds from the first gas, a device adjacent to the previous device and intended to separate a solvent devoid of sulfur compounds but containing carbon dioxide, from the solvent containing sulfur compounds , a device (18) remote from the device intended to direct a solvent (14) and intended to bring the second gas into contact with the solvent containing carbon dioxide. eu under conditions which are sufficient for the solvent containing carbon dioxide to extract the sulfur compounds from the second gas and release carbon dioxide, and a device (14a) for separating the second desulfurized gas from the solvent containing the compounds sulfur. 17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que le solvant est le méthanol. 17. Apparatus according to claim 16, characterized in that the solvent is methanol. 18. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que le solvant est l'éther diméthylique d'un . polyéthylèneglycol ayant 3 à 8 motifs éthylène. 18. Apparatus according to claim 16, characterized in that the solvent is a dimethyl ether. polyethylene glycol having 3 to 8 ethylene units. 19. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que le solvant est la N-méthylpyrrolidone.  19. Apparatus according to claim 16, characterized in that the solvent is N-methylpyrrolidone. 20. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que la pression du premier gaz dépasse 17,5 bars, le solvant étant à une température comprise entre - 400C et + 380C.  20. Apparatus according to claim 16, characterized in that the pressure of the first gas exceeds 17.5 bars, the solvent being at a temperature between - 400C and + 380C. 21. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif destiné à diriger un solvant comprend une première tour d'absorption (14), et le dispositif destiné à provoquer la mise en contact comprend une seconde tour d'absorption (18). 21. Apparatus according to claim 16, characterized in that the device for directing a solvent comprises a first absorption tower (14), and the device for causing the contacting comprises a second absorption tower (18) . 22. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque tour d'absorption a une entrée supérieure (24, 42) de fluide destiné à recevoir un solvant et une entrée inférieure (12, 20) destiné à recevoir un gaz. 22. Apparatus according to claim 16, characterized in that each absorption tower has an upper inlet (24, 42) of fluid intended to receive a solvent and a lower inlet (12, 20) intended to receive a gas. 23. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif destiné à diriger un solvant est une tour d'absorption (14), et le dispositif de séparation comprend un plateau (14a) d'extraction de cette tour. 23. Apparatus according to claim 16, characterized in that the device for directing a solvent is an absorption tower (14), and the separation device comprises a tray (14a) for extracting this tower. 24. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (58, 60) de détente du solvant débarrassé des composés du soufre mais contenant- l'anhydride carbonique afin qu'une quantité importante de l'anhydride carbonique en soit retirée. 24. Apparatus according to claim 16, characterized in that it further comprises a device (58, 60) for expansion of the solvent freed from sulfur compounds but containing carbon dioxide so that a significant amount of the anhydride carbon dioxide is removed. 25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif destiné à faire subir un entraînement au solvant détendu provenant du dispositif de détente afin que l'anhydride carbonique en soit retiré de façon plus importante. 25. Apparatus according to claim 24, characterized in that it further comprises a device intended to undergo a training in the expanded solvent coming from the expansion device so that the carbon dioxide is removed therefrom more significantly. 26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que le dispositif d'entrainement met on oeuvre de l'azote comme gaz d'entraînement. 26. Apparatus according to claim 25, characterized in that the drive device uses nitrogen as the drive gas. 27. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de rebouillage et d'entraînement du solvant provenant du dispositif d'entrainement du solvant détendu afin que de l'anhydride carbonique en soit retiré de manière plus importante. 27. Apparatus according to claim 25, characterized in that it further comprises a device for reboiling and entraining the solvent coming from the device for entraining the expanded solvent so that carbon dioxide is more substantially removed therefrom. . 28. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de rebouillage et d'entraînement du solvant contenant à la fois de l'anhydride carbonique et des composés du soufre, le solvant étant obtenu à partir du dispositif (18) destiné à provoquer la mise en contact du second gaz avec le solvant.  28. Apparatus according to claim 16, characterized in that it comprises a device for reboiling and entraining the solvent containing both carbon dioxide and sulfur compounds, the solvent being obtained from the device (18 ) intended to bring the second gas into contact with the solvent.