Description
L'unité de décarburation du gaz naturel (décarbonation) est un équipement clé dans la purification ou le traitement du gaz naturel. L'adsorption pulsée (PSA) est une technologie de décarbonation à faible consommation d'énergie qui permet l'adsorption et la désorption du CO₂ par variation de la pression de fonctionnement. Cette technologie adsorbe et sépare généralement le CO₂ du gaz naturel à une pression de fonctionnement de 0,5 à 1 MPa, puis procède à une désorption sous vide pour régénérer l'adsorbant. La méthode PSA relève de l'adsorption physique. Bien que sa capacité d'adsorption soit limitée et sa sélectivité plus faible que celle de l'adsorption chimique, le procédé PSA présente l'avantage d'être simple, l'adsorbant a une longue durée de vie, est facile à régénérer et consomme peu d'énergie. De plus, il offre des avantages tels qu'une automatisation élevée, un impact environnemental réduit et une grande flexibilité opérationnelle. En particulier, lors du traitement de gaz d'alimentation à haute pression, il n'est généralement pas nécessaire de le pressuriser à nouveau. La méthode PSA peut fonctionner à température ambiante sans chauffage ni refroidissement, ce qui permet d'économiser 1 à 2 fois la consommation d'énergie par rapport à la méthode TSA. De plus, comparée à la méthode TSA équivalente, la méthode PSA nécessite une dose d'adsorption beaucoup plus faible.
La teneur en dioxyde de carbone dans le gaz naturel ne doit pas dépasser 3 %. Or, le dioxyde de carbone présent dans l'eau est très corrosif pour l'acier. À pH égal, l'acidité du dioxyde de carbone est plus élevée, et par conséquent, son pouvoir corrosif sur l'acier est également plus important.
L'adsorption modulée en pression (PSA) est une technologie récente utilisée pour la séparation des mélanges gazeux par adsorption. Comparée à la méthode d'absorption chimique traditionnelle, la technologie PSA est économiquement avantageuse pour l'élimination et la récupération du H₂S et du CO₂ présents dans le gaz naturel, et fait l'objet d'un développement important.
La technologie de séparation des gaz par PSA présente l'avantage d'une mise en œuvre simple, de faibles pertes de charge, d'une déshydratation simultanée à l'élimination du CO2, d'un point de rosée bas pour le gaz purifié et l'eau, et les produits obtenus répondent aux exigences d'exportation du gaz. La PSA peut être utilisée pour la concentration du CO2 et la désulfuration sélective du gaz naturel.
Organigramme
L'adsorption a été réalisée sous pression et la désorption sous pression réduite. Le cycle d'adsorption étant court et la chaleur d'adsorption ne pouvant être dissipée à temps, elle peut être utilisée pour la désorption. Par conséquent, la température du lit d'adsorption, due aux variations de chaleur d'adsorption et de désorption, est négligeable, ce qui permet de considérer le processus comme isotherme. Dans le cas d'un lit d'adsorption fixe unique, qu'il s'agisse d'adsorption par variation de température ou par variation de pression, l'adsorption est intermittente car l'adsorbant doit être régénéré. En pratique industrielle, on utilise deux lits d'adsorption ou plus, de sorte que l'adsorption et la régénération du lit s'effectuent alternativement (ou en cycle), assurant ainsi la continuité du processus d'adsorption.
Caractéristiques fonctionnelles
L'efficacité du système de décarbonatation par adsorption modulée en pression (PSA) est de 90 %. Le CO₂ peut être séparé par variation de pression et adsorption physique, sans réaction chimique. Outre l'élimination du CO₂, la technologie PSA est largement utilisée pour la récupération et la purification du H₂, du CH₄, du CO, du CO₂ et d'autres gaz.
