unité de purification du gaz combustible à sulfure d'hydrogène

Introduction

Avec le développement de notre société, la promotion des énergies propres s'accentue, entraînant une demande croissante en gaz naturel. Cependant, lors de l'exploitation du gaz naturel, de nombreux puits contiennent souvent du sulfure d'hydrogène, qui provoque la corrosion des équipements et des canalisations, pollue l'environnement et met en danger la santé humaine. Le développement scientifique et technologique a permis la généralisation de la désulfuration du gaz naturel, ce qui a résolu ces problèmes. Toutefois, le coût de la purification et du traitement du gaz naturel a également augmenté.

Principe

Le skid de désulfuration par tamis moléculaire (également appelé skid de désulfuration), également appelé skid d'adoucissement par tamis moléculaire, est un dispositif clé dans un projet de purification ou de conditionnement du gaz naturel.

Le tamis moléculaire est un cristal d'aluminosilicate de métal alcalin présentant une structure squelettique et une microporosité uniforme. C'est un adsorbant aux performances exceptionnelles, caractérisé par une capacité d'adsorption et une sélectivité élevées. Premièrement, sa structure comporte de nombreux canaux aux pores de taille uniforme et aux ouvertures soigneusement agencées, offrant ainsi une très grande surface spécifique et limitant la pénétration des molécules plus volumineuses. Deuxièmement, la surface du tamis moléculaire, de par les propriétés de son réseau ionique, présente une polarité élevée, lui conférant une forte capacité d'adsorption pour les molécules insaturées, polaires et polarisables. L'eau et le sulfure d'hydrogène, molécules polaires dont le diamètre est inférieur à celui des pores du tamis, sont absorbés par le gaz brut contenant des traces d'eau lorsqu'il traverse ce dernier à température ambiante. La teneur en eau et en sulfure d'hydrogène du gaz d'alimentation est ainsi réduite, permettant la déshydratation et la désulfuration. Le processus d'adsorption sur tamis moléculaire comprend la condensation capillaire et l'adsorption physique due aux forces de van der Waals. Selon l'équation de Kelvin, la condensation capillaire diminue avec l'augmentation de la température, tandis que l'adsorption physique est un processus exothermique : son intensité diminue avec l'augmentation de la température et augmente avec celle de la pression. Par conséquent, l'adsorption sur tamis moléculaire est généralement réalisée à basse température et haute pression, tandis que la régénération analytique est effectuée à haute température et pression réduite. Sous l'action d'un gaz de régénération propre, à haute température et basse pression, l'adsorbant à tamis moléculaire libère l'adsorbat contenu dans ses micropores dans le flux de gaz de régénération jusqu'à ce que la quantité d'adsorbat atteigne un niveau très faible. Il est également capable d'adsorber l'eau et le sulfure d'hydrogène présents dans le gaz d'alimentation, permettant ainsi la régénération et le recyclage du tamis.

Processus technologique

Le schéma illustre le déroulement du procédé. L'unité utilise un système à trois tours : une tour d'adsorption, une tour de régénération et une tour de refroidissement. À son entrée dans l'unité, le gaz d'alimentation est prérefroidi, puis l'eau libre est éliminée par un séparateur à coalescence. Le gaz ainsi traité est ensuite dirigé vers les tours de désulfuration à tamis moléculaire a-801, a-802 et a-803. L'eau et le sulfure d'hydrogène présents dans le gaz d'alimentation sont adsorbés par les tamis moléculaires, permettant ainsi la déshydratation et l'adsorption du sulfure d'hydrogène. Le gaz purifié, après déshydratation et élimination du sulfure d'hydrogène, passe ensuite dans un filtre à poussières pour éliminer les particules de tamis moléculaire, puis est exporté en tant que gaz produit.

Le tamis moléculaire nécessite une régénération après avoir adsorbé une certaine quantité d'eau et de sulfure d'hydrogène. Une partie du gaz produit est extraite après filtration des poussières et utilisée comme gaz de régénération. Après chauffage du gaz à 270 °C dans le four, la tour est progressivement chauffée à 270 °C de haut en bas, à travers la tour de désulfuration du tamis moléculaire ayant achevé le processus d'adsorption. Ainsi, l'eau et le sulfure d'hydrogène adsorbés sur le tamis moléculaire sont dissociés en un gaz de régénération riche, achevant ainsi le processus de régénération.

Le gaz de régénération riche, après avoir quitté la tour de régénération, entre dans le condenseur de gaz de régénération pour être refroidi à environ 50 ℃, puis le gaz est refroidi et acheminé vers le collecteur de torchère.

Après régénération, la tour à tamis moléculaire doit être refroidie. Afin de récupérer et d'utiliser pleinement l'énergie thermique, le gaz de régénération est d'abord utilisé comme gaz de soufflage froid. La tour est refroidie à environ 50 °C de haut en bas grâce à la tour de désulfuration à tamis moléculaire ayant achevé le processus de régénération. Simultanément, elle est préchauffée. À sa sortie de la tour de refroidissement, le gaz de soufflage froid est introduit dans le four de chauffage des gaz de régénération pour être réchauffé, puis régénéré sous forme de gaz de régénération pauvre. Le dispositif effectue une commutation toutes les 8 heures.

Paramètre de conception