Sélection du procédé de purification du gaz naturel

Le gaz naturel utilisé comme gaz d'alimentation doit être soigneusement purifié avant la liquéfaction. Il s'agit d'éliminer les gaz acides, l'eau et les impuretés présentes dans le gaz d'alimentation, telles que l'hydrogène.₂S, CO₂, H₂L’oxygène, le mercure et les hydrocarbures aromatiques sont traités afin d’éviter leur gel à basse température et le colmatage ou la corrosion des équipements et des canalisations. Le tableau 3.1-1 présente les normes de prétraitement du gaz d’alimentation dans une usine de GNL ainsi que la teneur maximale en impuretés.

Tableau des teneurs maximales admissibles en impuretés dans le gaz d'alimentation en GNL

D'après les données relatives au gaz d'alimentation, la teneur en dioxyde de carbone de ce gaz dépasse la norme et doit être purifiée.

Le procédé à base d'amine MDEA en phase liquide est le plus adapté en termes de consommation d'énergie, d'échelle de traitement et de coûts d'investissement et d'exploitation. Par conséquent, ce procédé est retenu pour la désacidification du gaz dans ce schéma.

B) Sélection du procédé de déshydratation

La présence d'eau dans le gaz naturel entraîne souvent de graves conséquences : dans certaines conditions, l'eau et le gaz naturel forment des hydrates qui obstruent les canalisations et affectent le processus de liquéfaction par refroidissement ; de plus, la présence d'eau provoque une surconsommation d'énergie ; en raison de la basse température de liquéfaction du gaz naturel et de la présence d'eau, les équipements peuvent geler et se bloquer, d'où la nécessité de les déshydrater.

Le procédé de déshydratation du gaz naturel comprend généralement trois étapes : la déshydratation à basse température, l’adsorption sur un dessiccant solide et l’absorption par solvant. La séparation par congélation est principalement utilisée pour éviter la formation d’hydrates lorsque la température du gaz naturel est basse. Cependant, la température minimale qu’elle permet est limitée et ne répond pas aux exigences de la liquéfaction du gaz naturel. L’absorption par solvant fait généralement appel à des acides concentrés (souvent des acides organiques comme l’acide phosphorique concentré), au glycol (généralement du triéthylène glycol [TEG]), etc., mais ces méthodes présentent un faible taux de déshydratation et ne peuvent être utilisées dans les unités cryogéniques. Les méthodes de déshydratation courantes par dessiccant solide sont le gel de silice, le tamis moléculaire ou une combinaison des deux.

La méthode d'adsorption sur solide doit être adoptée pour la déshydratation lors de la liquéfaction du gaz naturel. Le tamis moléculaire 4A, grâce à sa forte sélectivité d'adsorption, ses excellentes propriétés d'adsorption même à faible pression partielle de vapeur d'eau et sa capacité à éliminer les gaz acides résiduels, est utilisé comme adsorbant de déshydratation.

C) Choix du procédé d'élimination du mercure

Actuellement, il existe deux principaux procédés d'élimination du mercure : la méthode d'adsorption sur tamis moléculaire HgSIV de la société UOP aux États-Unis et le procédé utilisant du charbon actif imprégné de soufre. Dans ce dernier cas, le mercure réagit avec le soufre pour former du sulfure de mercure, qui est ensuite adsorbé sur le charbon actif. Le premier procédé est coûteux et convient aux environnements à forte teneur en mercure ; le second est peu coûteux et convient aux environnements à faible teneur en mercure.

D'une part, le coût d'exploitation du tamis moléculaire HgSIV est très élevé ; d'autre part, la teneur en mercure du gaz d'alimentation de l'unité est relativement faible. C'est pourquoi l'entreprise a acquis une expérience concluante dans l'utilisation de charbon actif imprégné de soufre pour l'élimination du mercure.