Procedés de Traitement Du Gaz Naturel

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA

Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie des procédés

POLYCOPIE Réalisé par

Dr. SELLAMI Mohamed Hassen

Procédés de traitement du gaz naturel (Cours & exercices) Pour les étudiants : - 1ère Année Master en Ingénierie du Gaz Naturel Module : Procédés de traitement du gaz naturel –MGN 24

SOMMAIRE Chapitre. I. Généralités sur le gaz brut

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I.1. Introduction..…………………………………………………….…………….

1

I.2. Caractéristiques du gaz brut..……………………………………………….

1

I.2.1 Le pouvoir calorifique………………………………………………………..

1

I.2.1.1. Le pouvoir calorifique supérieur.………..……………………………….

1

I.2.1.2. Le pouvoir calorifique inférieur…………………………………………..

2

I.2.2. La composition chimique..………………………………………………….

2

I.2.3. La densité…………………………………………………………………….

3

I.2.4. La masse molaire moyenne………………………………………………..

3

I.3. Origine des constituants………………………………………………………

4

I.3.1. Le gaz bactérien ou biochimique…………………………………………..

4

I.3.2. Le gaz thermique……………………………………………………………. 4 I.4. Les différents types du gaz naturel………………………………………….. 4 I.4.1. Le gaz sec……………………………………………………………………

4

I.4.2. Le gaz humide……………………………………………………………….

5

I.4.3. Le gaz à condensats………………………………………………………..

5

I.4.4. Le gaz associé……………………………………………………………….

5

Chapitre. II. Procédés de traitement du gaz brut II.1. Introduction.…………………………………………………….…………….

6

II.2. Le procédé PRITCHARD……………………………………………………

6

II.3. Le procédé HUDSON………………………………………………………..

7

II.4. Procédés mixtes……………………………………………………………...

7

II.5. Absorption des gaz acides par une solution d’amine…………………….

8

II.5.1. Choix de l’absorbant, problèmes et résolutions………………………. . 9 II.5.2. Calcul d’une colonne d’absorption……………………………………….

10

Chapitre. III. La déshydratation du gaz naturel III.1. Introduction…. ………………………………………………………………..

13

III.2. Les hydrates du gaz naturel ..………………………………………………

13

III.2.1. Nature et structure……………..………………………………………….

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I

III.2.2. Prévention des hydrates ………………………………………………... 14 III.3. Les méthodes de déshydratation…………………………………………

15

III.3.1. Pré-déshydratation par refroidissement du gaz……………………….

15

III.3.2. Déshydratation par absorption…….……………………………………

16

III.3.3. Déshydratation par perméation gazeuse..…………..………………… 17 III.3.4. Déshydratation par adsorption………..…………………………….…

18

III.3.4.1 Généralités………………………………………………...................

18

III.3.4.2. Les types d’adsorption …………….…………………………………

19

III.3.4.2.1. L’adsorption physique ……………………………………………...

19

III.3.4.2.2. L’adsorption chimique ……………………………………………..

19

III.3.4.3. Caractérisations……………………………………………………….. 20 III.3.4.4. Les procédés d’adsorption……………..…………………………….

22

III.3.4.5. L’es adsorbants utilisés (structure et caractéristiques)…………..

23

III.3.4.5.1. L’alumine activée………..………………………………………….

23

III.3.4.5.2. Le gel de silice (silica-gel)..…………...……..……………………

24

III.3.4.5.3. Les tamis moléculaires………….…………………………………

25

III.3.4.6. Concept de la zone de transfert de masse…………..……………

26

III.3.4.7. Durée des cycles………………………….. .………………………..

27

III.3.4.8. L’efficacité thermique du procédé de régénération……………….

29

III.3.4.9. Calcul d’un adsorbeur et de la quantité du tamis moléculaire…...

29

Exercises………………………………………………………………………………

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Annexes……..…………………………………………………………………………

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II

Procédés de traitement du gaz

Dr. Sellami Med Hassen /UKMO

Procédés de traitement du gaz naturel Chapitre. I. Généralités sur le gaz brut I.1. Introduction Le gaz brut ou le gaz naturel est un mélange d’hydrocarbures à tendance paraffinique (Hydrocarbures saturés) contenant du méthane (CH 4) et de l’éthane (C2H6) en grande proportion ce qui lui donne un pouvoir calorifique et une combustibilité remarquable. En plus d’un combustible, le gaz naturel est utilisé dans les industries de fabrication du ciment, du verre, de la céramique…etc. Il est considéré comme une matière première dans l’industrie pétrochimique, citons comme exemple le méthanol, l’ammoniac, les engrais…etc.

I.2. Caractéristiques du gaz brut Au stade final de sa production, le gaz brut est caractérisé par les propriétés suivantes :

I.2.1. Le pouvoir calorifique C’est la quantité e chaleur en Joules ou en calories dégagée lors de la combustion totale d’un mètre cube, d’un kilogramme ou d’une mole de gaz généralement à 15°C et sous la pression atmosphérique. L’unité du pouvoir calorifique est donc : (J/m3), (J/kg) ou (J/mol). En d’autre terme, le pouvoir calorifique représente l’enthalpie de combustion par unité de volume, de masse ou de mole du gaz à la température de 15°C.

I.2.1.1. Le pouvoir calorifique supérieur (P.C.S) C’est le pouvoir calorifique du gaz mesuré ou calculé si l’eau dégagée de la combustion est sous forme d’un liquide.

I.2.1.2. Le pouvoir calorifique inférieur (P.C.I) C’est le pouvoir calorifique du gaz mesuré ou calculé si l’eau dégagée de la combustion est sous forme d’une vapeur. Pour trouver la relation liant le (P.C.S) au (P.C.I), on analyse le schéma réactionnel de combustion d’un hydrocarbure, en supposant que la combustion dégage (n) moles d’eau : 3

Procédés de traitement du gaz

CxH2n (g) + (x+n/2)O2 (g)

Dr. Sellami Med Hassen /UKMO

(P.C.S)

x CO2 (g) + n H2O (l)

(P.C.I)

𝑣 (H2O)

x CO2 (g) + n H2O (g)

Puisque le (P.C.S) et le (P.C.I) sont des chaleurs dégagées, alors il est évident que : (P.C.S)