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Procédé de désoxygénation d’un procédé contenant une séparation membranaire

IP.com Disclosure Number: IPCOM000234955D
Publication Date: 2014-Feb-19
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Procédé de désoxygénation d’un procédé contenant une séparation membranaire

1. Généralités – Etat de l’art

Des systèmes de purification de gaz utilisant des membranes en plusieurs étages sont bien documentés et connus par l’homme de l’art.

Le présent document concerne un procédé et un appareil de séparation d’un débit contenant du méthane, du dioxyde de carbone, des gaz de l’air et des impuretés mineures comme on en trouve par exemple dans le biogaz provenant d’une installation de stockage de déchets non dangereux.

Afin d’épurer un débit riche en méthane provenant d’une source organique, pour produire un produit épuré, il est nécessaire d’enlever les impuretés, telles que le dioxyde de carbone, l’oxygène et l’azote. Idéalement le produit contient moins de 2% de dioxyde de carbone et moins de 2% pour le contenu total en oxygène et azote.

Les membranes ont en particulier démontré leurs performances dans l’épuration de biogaz c.-à-d. l’abattement du CO2 avec la configuration montrée sur la Figure 1.

Dans un système de purification de biogaz utilisant le même type de membranes au premier et deuxième étage, on observe une concentration d’oxygène dans le perméat du premier étage, ce qui limite la teneur admissible de cette espèce dans l’alimentation pour éviter la formation d’une atmosphère ATEX.

Puisque le perméat du premier étage est perdu, il est intéressant d’y installer des membranes de haute sélectivité pendant que dans le deuxième étage on installera pour des raisons économiques des membranes avec une sélectivité moins élevée ce qui engendre une productivité plus élevée. Ceci est connu et par exemple décrit dans le brevet US5538536. En employant le bon couple de types de membranes, l’oxygène se concentre dans le perméat du deuxième étage qui est recyclé à l’aspiration du compresseur de cycle. La teneur en méthane étant nettement plus importante dans ce perméat que dans celui du premier étage, on peut augmenter d’un certain degré la teneur admissible en oxygène dans l’alimentation, sans entrer dans la zone de composition ATEX.

Figure 1 Configuration typique pour l’épuration de biogaz

Cependant, pour certaines applications, les spécifications de teneur en oxygène dans le produit final ou les autres briques de purification en aval ne tolèrent pas les teneurs en oxygène qui peuvent s’établir.

Les solutions qui existent actuellement sont les suivantes :

  • Installer la désoxygénation entre le compresseur de cycle, et le 1er étage de membranes. La désoxygénation devra alors traiter la totalité du débit du compresseur de recycle, ce qui conduira à un surdimensionnement, et donc à un surcoût d’achat et d’exploitation du déoxydateur.
  • Installer la désoxygénation en aval du 2ème étage de membrane, sur le rétentat. Cependant, du fait que la désoxygénation produit des composés indésirables comme l’eau et...