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FR2836064A1 - Removal of hydrogen sulfide and hydrocarbons from hydrogen using a pressure swing adsorption unit with an integral compressor - Google Patents

Removal of hydrogen sulfide and hydrocarbons from hydrogen using a pressure swing adsorption unit with an integral compressor Download PDF

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FR2836064A1
FR2836064A1 FR0201918A FR0201918A FR2836064A1 FR 2836064 A1 FR2836064 A1 FR 2836064A1 FR 0201918 A FR0201918 A FR 0201918A FR 0201918 A FR0201918 A FR 0201918A FR 2836064 A1 FR2836064 A1 FR 2836064A1
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adsorption
hydrogen
hydrocarbons
bed
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Pascal Tromeur
Souza Guillaume De
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Treatment of gas mixture comprising hydrogen sulfide (H2S), hydrogen and hydrocarbons using a pressure swing adsorption (PSA) unit with an integral compressor comprises using PSA unit comprising H2S adsorption bed (B1) operating at lower pressure than hydrocarbon adsorption bed (B2). During decompression, B2 is charged with recycle gas from compressor and B1 is charged with purge gas from B1. Treatment of a gas mixture comprising hydrogen sulfide (H2S), hydrogen and hydrocarbons using a pressure swing adsorption (PSA) unit with an integral compressor comprises using a PSA unit comprising an H2S adsorption bed (B1) operating at a lower pressure than a hydrocarbon adsorption bed (B2). During decompression, B2 is charged with recycle gas from the compressor and B1 is charged with purge gas from B1. The recycle gas is a mixture of purge gas from B2 and overhead gas from B1 during decompression.

Description

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La présente invention concerne un procédé de traitement d'un mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, de l'H2S et des hydrocarbures, visant à obtenir trois flux gazeux : l'un comprenant principalement de l'hydrogène, le deuxième comprenant principalement de t'HzS et le troisième comprenant principalement les hydrocarbures, tout en conservant le flux gazeux d'hydrogène à la pression du mélange gazeux initial.  The present invention relates to a method for treating a gaseous mixture comprising hydrogen, H 2 S and hydrocarbons, aimed at obtaining three gas streams: one comprising mainly hydrogen, the second comprising mainly hydrogen, H2S and the third mainly comprising hydrocarbons, while maintaining the gaseous flow of hydrogen at the pressure of the initial gas mixture.

La présente invention a trait au traitement des produits issus des procédés d'hydrotraitement (HDT), très répandus dans l'industrie du raffinage. Divers types de procédés d'hydrotraitement coexistent dans la plupart des raffineries et traitent un grand nombre de produits du raffinage, en particulier les coupes suivantes : essence, kérosène, diesel, distillats sous vide, bases d'huiles. Ces procédés d'hydrotraitement permettent d'ajuster certaines propriétés des produits de raffinage comme les teneurs en soufre, azote, composés aromatiques ou le nombre de cétane. Le soufre est souvent la propriété clé (les unités sont d'ailleurs souvent appelées HDS pour hydrodésulfuration) et fait l'objet de spécifications de plus en plus sévères conduisant les raffineurs à rechercher des voies d'amélioration de ces unités.  The present invention relates to the treatment of products derived from hydrotreatment processes (HDT), widely used in the refining industry. Various types of hydrotreatment processes coexist in most refineries and process a large number of refinery products, particularly the following cuts: gasoline, kerosene, diesel, vacuum distillates, oil bases. These hydrotreatment processes make it possible to adjust certain properties of the refining products such as the contents of sulfur, nitrogen, aromatic compounds or the number of cetane. Sulfur is often the key property (units are often called HDS for hydrodesulfurization) and is subject to increasingly stringent specifications leading refiners to look for ways to improve these units.

Les réactions chimiques d'hydrogénation ont lieu dans un réacteur où la charge hydrocarbure est mélangée à un flux d'hydrogène (en large excès) et passe sur un lit catalytique. Une partie de l'hydrogène réagit avec les composés organiques soufrés, azotés et insaturés produisant du sulfure d'hydrogène (H2S), de l'ammoniac (NH3), des hydrocarbures légers (HC) en C1-C6 et des composés plus lourds saturés. En sortie de réacteur, un ballon de séparation liquide/vapeur permet la récupération de la phase gaz riche en hydrogène qui est recyclée pour créer cet excès d'hydrogène (ci-après dénommé gaz de recyclage). Ce gaz contient, en plus de l'hydrogène, la majeure partie des composés volatiles créés dans le réacteur et qui ont tendance à s'y concentrer. L'hydrogène consommé chimiquement ainsi que l'hydrogène perdu par pertes mécaniques, dissolution ou purge est compensé par un gaz d'appoint riche en hydrogène dont la composition varie selon son mode de production. Typiquement la teneur en hydrogène de ce gaz (ci-après dénommé gaz d'appoint) varie entre 70 % en mole et 99,9 % en mole, le complément étant généralement le méthane ou un mélange d'hydrocarbures légers.  The hydrogenation chemical reactions take place in a reactor where the hydrocarbon feedstock is mixed with a hydrogen stream (in large excess) and passes over a catalyst bed. Part of the hydrogen reacts with sulfur, nitrogen and unsaturated organic compounds producing hydrogen sulphide (H2S), ammonia (NH3), light hydrocarbons (HC) C1-C6 and heavier saturated compounds . At the outlet of the reactor, a liquid / vapor separation tank allows the recovery of the hydrogen-rich gas phase which is recycled to create this excess of hydrogen (hereinafter referred to as recycle gas). This gas contains, in addition to hydrogen, most of the volatile compounds created in the reactor and which tend to concentrate there. The hydrogen consumed chemically as well as the hydrogen lost by mechanical losses, dissolution or purge is compensated by a hydrogen-rich makeup gas whose composition varies according to its mode of production. Typically the hydrogen content of this gas (hereinafter referred to as make-up gas) varies between 70 mol% and 99.9 mol%, the balance being generally methane or a mixture of light hydrocarbons.

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Un paramètre essentiel de la réaction d'hydrotraitement est la pression partielle d'hydrogène en sortie du réacteur. Cette pression partielle dépend de la pression totale de l'unité (fixée lors du"dimensionnement"de l'unité), du degré de vaporisation de la charge d'hydrocarbure (fixé par la pression totale et la température opératoire) et surtout de la concentration en hydrogène des deux gaz d'appoint et de recyclage utilisés. La pression partielle d'H2S est un second paramètre important qui dépend principalement de la teneur en H2S du gaz de recyclage, donc du soufre de la charge et du taux de désulfuration appliqué lors de l'hydrotraitement. Il est donc souhaitable dans les unités d'hydrodésulfuration d'augmenter la pression partielle d'hydrogène et de réduire la pression partielle d'H2S par purification de l'un ou des deux gaz d'appoint et de recyclage. L'objectif est alors de réduire au maximum les teneurs en H2S et en hydrocarbures.  An essential parameter of the hydrotreatment reaction is the hydrogen partial pressure at the outlet of the reactor. This partial pressure depends on the total pressure of the unit (fixed during the "sizing" of the unit), the degree of vaporization of the hydrocarbon feed (fixed by the total pressure and the operating temperature) and especially the hydrogen concentration of the two makeup and recycle gases used. The H2S partial pressure is a second important parameter which depends mainly on the H2S content of the recycle gas, therefore the sulfur of the feedstock and the desulfurization rate applied during the hydrotreatment. It is therefore desirable in the hydrodesulfurization units to increase the hydrogen partial pressure and to reduce the H 2 S partial pressure by purifying one or both make-up and recycle gases. The objective is to minimize the H2S and hydrocarbon contents.

L'H2S éliminé du gaz de recyclage doit ensuite être traité, ce traitement étant généralement réalisé dans une unité Claus de production de soufre.  The H2S removed from the recycle gas must then be treated, this treatment being generally carried out in a sulfur production Claus unit.

Toutefois, une telle unité ne peut traiter que des gaz dépourvus d'hydrocarbures. However, such a unit can process only gases without hydrocarbons.

L'art antérieur propose déjà diverses solutions pour atteindre l'objectif de réduire au maximum les teneurs en H2S et en hydrocarbures dans le gaz de recyclage. Ainsi, une première solution consiste à purger le gaz de recyclage pour en limiter la concentration en H2S et en hydrocarbure : on prélève une fraction du gaz de recyclage pour évacuer les gaz incondensables accumulés dans la boucle de recyclage. Ces gaz sont évacués vers le réseau dit gaz combustible ; ce réseau est présent dans toutes les raffineries et collecte tous les effluents gazeux valorisables sous forme d'énergie. Toutefois cette purge à haute pression présente plusieurs inconvénients : l'impact sur les pressions partielles d'hydrogène et d'H2S est faible, le gaz de recyclage étant riche en hydrogène, la conséquence première de la purge est la perte d'hydrogène vers le réseau "Gaz combustible" de la raffinerie. Cet hydrogène est alors faiblement valorisé puisqu'il est employé comme combustible. du fait de cette perte, une plus grande quantité de gaz d'appoint doit être introduite. Or le gaz d'appoint est comprimé pour passer de la pression du réseau hydrogène à la pression opératoire de l'unité. La purge haute pression est donc limitée par la capacité du compresseur du gaz d'appoint.  The prior art already offers various solutions to achieve the goal of minimizing the levels of H2S and hydrocarbons in the recycle gas. Thus, a first solution is to purge the recycle gas to limit the concentration of H2S and hydrocarbon: a fraction of the recycle gas is taken to evacuate incondensable gases accumulated in the recycling loop. These gases are evacuated to the so-called fuel gas network; this network is present in all refineries and collects all gaseous effluents that can be recovered in the form of energy. However, this high-pressure purge has several drawbacks: the impact on the partial pressures of hydrogen and H 2 S is low, the recycle gas being rich in hydrogen, the primary consequence of purging is the loss of hydrogen to the hydrogen. fuel gas network of the refinery. This hydrogen is then poorly valued since it is used as fuel. because of this loss, a larger amount of make-up gas must be introduced. But the make-up gas is compressed to go from the pressure of the hydrogen network to the operating pressure of the unit. The high pressure purge is therefore limited by the capacity of the makeup gas compressor.

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Une deuxième solution consiste à mettre en oeuvre une étape de lavage du gaz de recyclage par une solution d'amine. Au cours de ce lavage, H2S est totalement absorbé puis désorbé par régénération de l'amine et enfin transformé en soufre liquide dans une unité Claus placée en aval, par exemple. Toutefois, le lavage ne concerne que l'H2S et ne retire aucun hydrocarbure du gaz de recyclage. L'impact sur la pression partielle d'H2S est important, mais l'impact sur la pression partielle d'hydrogène est négligeable. Le gain de performance en hydrodésulfuration réalisé grâce à ce lavage reste donc modeste. De plus, les solutions d'amine posent des problèmes de corrosion et de moussage.  A second solution consists in carrying out a step of washing the recycle gas with an amine solution. During this wash, H2S is completely absorbed and desorbed by regeneration of the amine and finally converted to liquid sulfur in a downstream Claus unit, for example. However, the washing only concerns H2S and does not remove any hydrocarbon from the recycle gas. The impact on H2S partial pressure is important, but the impact on hydrogen partial pressure is negligible. The performance gain in hydrodesulfurization achieved by this washing therefore remains modest. In addition, amine solutions pose problems of corrosion and foaming.

Une troisième solution de l'art antérieur, qui est très répandue pour les mélanges H2/CO/CH4, consiste à purifier l'hydrogène du gaz de recyclage par adsorption. Cette adsorption permet d'atteindre des niveaux de pureté supérieurs à 99,5%. L'application de l'adsorption à un gaz de recyclage d'hydrodésulfuration est par exemple décrite dans JP 57055992. Le traitement par adsorption du gaz de recyclage ou du mélange du gaz de recyclage ou du gaz d'appoint influence la performance de l'hydrodésulfuration de manière importante. Pourtant cette solution n'est jamais appliquée industriellement au traitement de ces gaz en raison de rendements faibles. En effet, le rendement en hydrogène d'unités d'adsorption est limité à 70 à 90 %. La perte en hydrogène doit donc être compensée par l'utilisation d'une quantité de gaz d'appoint plus importante.  A third solution of the prior art, which is widespread for H2 / CO / CH4 mixtures, consists in purifying the hydrogen of the adsorption recycling gas. This adsorption makes it possible to reach purity levels higher than 99.5%. The application of the adsorption to a hydrodesulfurization recycle gas is for example described in JP 57055992. The adsorption treatment of the recycle gas or the mixture of the recycle gas or the make-up gas influences the performance of the recycle gas. hydrodesulphurization significantly. However, this solution is never applied industrially to the treatment of these gases because of low yields. Indeed, the hydrogen yield of adsorption units is limited to 70 to 90%. The loss of hydrogen must therefore be offset by the use of a larger amount of makeup gas.

L'augmentation du débit du gaz d'appoint peut atteindre 100 % dans le cas du traitement de l'intégralité du gaz de recyclage par un procédé de type PSA ("Pressure Swing Adsorption"en anglais = Adsorption Modulée en Pression). The increase of the make-up gas flow can reach 100% in the case of the treatment of the entire recycle gas by a PSA (Pressure Swing Adsorption) method.

L'utilisation d'un PSA implique donc un coût élevé en hydrogène ; cette utilisation est également fortement limitée par la capacité du compresseur du gaz d'appoint et est en pratique impossibie sans investissement lourd. The use of a PSA therefore implies a high cost of hydrogen; this use is also greatly limited by the capacity of the make-up gas compressor and is in practice impossible without heavy investment.

Une quatrième solution de l'art antérieur est la récupération de l'hydrogène contenu dans le gaz de recyclage par traitement de ce gaz par une membrane perméable à l'hydrogène. Ce type de membrane permet l'obtention de bonnes puretés d'hydrogène (90 à 98 %) et des rendements acceptables (80 à 98 % selon la pureté désirée). Le coût est modéré comparé aux solutions précédentes.  A fourth solution of the prior art is the recovery of the hydrogen contained in the recycle gas by treatment of this gas with a membrane permeable to hydrogen. This type of membrane makes it possible to obtain good hydrogen purities (90 to 98%) and acceptable yields (80 to 98% depending on the desired purity). The cost is moderate compared to previous solutions.

Cette solution dans le domaine des unités d'hydrodésulfuration a été décrite dans EP-A-061 259. Cette solution est appliquée industriellement mais le problème reste la nécessité de recompression du gaz de recyclage après son passage This solution in the field of hydrodesulfurization units has been described in EP-A-061 259. This solution is industrially applied but the problem remains the need for recompression of the recycle gas after its passage.

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dans la membrane. En effet, l'hydrogène purifié est produit à pression réduite et la performance de la membrane est d'autant meilleure que la pression de production est faible. Le traitement intégral du gaz de recyclage est en pratique impossible. La membrane est donc généralement placée sur une dérivation du gaz de recyclage) et l'hydrogène produit est renvoyé à l'aspiration du compresseur du gaz d'appoint pour revenir à la pression de l'unité. Le débit traité par la membrane, et par conséquence son efficacité, est une fois de plus limité par la capacité du compresseur du gaz d'appoint.  in the membrane. Indeed, the purified hydrogen is produced at reduced pressure and the performance of the membrane is better than the production pressure is low. The integral treatment of the recycle gas is in practice impossible. The membrane is thus generally placed on a bypass of the recycle gas) and the hydrogen produced is returned to the suction of the make-up gas compressor to return to the pressure of the unit. The flow rate treated by the membrane, and consequently its efficiency, is once again limited by the capacity of the makeup gas compressor.

Une cinquième solution est l'utilisation des membranes à sélectivité inverse, qui gardent l'hydrogène sous pression. Toutefois, ces membranes présentent des sélectivités hydrogène/hydrocarbure faibles (particulièrement pour la séparation hydrogène/méthane). Elles peuvent donc permettre le traitement intégral du gaz de recyclage (ainsi que décrit dans les brevets US 6 190 540 et US 6 179 996) pour réaliser une purge plus sélective en hydrocarbure, mais un compromis entre la perte en hydrogène et le degré de purification de l'hydrogène doit être trouvé. Si l'objectif est la purification poussée du gaz de recyclage (pureté en hydrogène de 90 %, voire 95 %) alors les pertes d'hydrogène sont très importantes (30 %, 50 % voire beaucoup plus) et les limitations sont identiques à celles d'une purge simple (correspondant à la première solution évoquée ci-dessus). Si l'objectif est de réduire les pertes d'hydrogène en comparaison d'une purge haute pression classique (comme dans la première solution ci-dessus), alors la purification et l'impact sur les performances d'hydrodésulfuration sont très modérés. Le dernier inconvénient est que la perte en hydrogène varie avec la composition du gaz de recyclage à traiter : elle est d'autant plus forte que le gaz de recyclage à traiter est riche en hydrogène.  A fifth solution is the use of reverse-selectivity membranes, which keep the hydrogen under pressure. However, these membranes have low hydrogen / hydrocarbon selectivities (particularly for hydrogen / methane separation). They can therefore allow the integral treatment of the recycle gas (as described in US Pat. Nos. 6,190,540 and 6,189,996) to achieve a more selective hydrocarbon purge, but a compromise between the loss of hydrogen and the degree of purification. Hydrogen must be found. If the objective is the thorough purification of the recycling gas (hydrogen purity of 90% or even 95%) then the hydrogen losses are very important (30%, 50% or even much more) and the limitations are identical to those a simple purge (corresponding to the first solution mentioned above). If the objective is to reduce hydrogen losses as compared to a conventional high-pressure purge (as in the first solution above), then purification and impact on hydrodesulfurization performance are very moderate. The last disadvantage is that the loss of hydrogen varies with the composition of the recycle gas to be treated: it is all the stronger because the recycling gas to be treated is rich in hydrogen.

Une seule solution décrit une séparation ternaire de HzS, H2 et des hydrocarbures. Elle consiste dans l'utilisation de la combinaison d'un PSA et d'une membrane. La membrane traite le gaz résiduaire issu d'un PSA dans une membrane : on constate une amélioration de rendement d'hydrogène ainsi qu'une séparation grossière des deux espèces du gaz résiduaire. Cependant en raison de sélectivités H2S/hydrocarbures toujours inférieures à 50, aucune membrane ne permet aujourd'hui de produire un flux H2S suffisamment pur pour  Only one solution describes a ternary separation of HzS, H2 and hydrocarbons. It consists in using the combination of a PSA and a membrane. The membrane processes the waste gas from a PSA in a membrane: there is an improvement in hydrogen yield and a coarse separation of the two species of waste gas. However, due to H2S / hydrocarbon selectivities always less than 50, no membrane can today produce a sufficiently pure H2S flux for

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alimenter une unité Claus. De même aucune membrane ne permet la production d'hydrocarbures complètement débarrassé d'H2S.  feed a Claus unit. Similarly, no membrane allows the production of hydrocarbons completely free of H2S.

Enfin, une dernière façon de purifier le gaz de recyclage de l'unité d'HDS est d'isoler H2S par procédé d'adsorption TSA (Temperature Swing Adsorption) avec régénération de l'adsorbant par montée en température. Toutefois, cette solution présente l'inconvénient d'être coûteuse et difficile à mettre en oeuvre en raison de la chauffe de l'adsorbant par le gaz.  Finally, a last way of purifying the recycling gas of the HDS unit is to isolate H2S by adsorption process TSA (Temperature Swing Adsorption) with regeneration of the adsorbent by temperature rise. However, this solution has the disadvantage of being expensive and difficult to implement due to the heating of the adsorbent by the gas.

Il existe donc un besoin pour améliorer les unités d'hydrodésulfuration de l'art antérieur et notamment le traitement du gaz de recyclage et l'utilisation de ce gaz et du gaz d'appoint. Le but de l'invention est de proposer un procédé de traitement du gaz issu d'une unité d'hydrodésulfuration de manière à obtenir un gaz de recyclage présentant une haute pureté en hydrogène sans diminution de la pression du gaz et sans perte d'hydrogène au cours de ce traitement.  There is therefore a need to improve the hydrodesulfurization units of the prior art and in particular the treatment of the recycle gas and the use of this gas and make-up gas. The object of the invention is to propose a process for treating gas from a hydrodesulphurization unit so as to obtain a recycle gas having a high purity of hydrogen without reducing the pressure of the gas and without loss of hydrogen during this treatment.

Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de traitement du gaz issu d'une unité d'hydrodésulfuration pour en éliminer l'H2S contenu dans ce gaz et obtenir un gaz comprenant essentiellement de l'H2S de manière à pouvoir le traiter directement dans une unité Claus.  Another object of the invention is to propose a process for treating the gas resulting from a hydrodesulfurization unit in order to eliminate the H2S contained therein and to obtain a gas essentially comprising H2S so as to be able to treat it directly into a Claus unit.

L'invention est relative à procédé de séparation par adsorption modulée en pression d'un mélange de gaz, dans lequel on met en oeuvre pour le ou chaque adsorbeur, un cycle de modulation de pression comprenant une succession d'étapes qui définissent des phases d'adsorption, de décompression, de purge et de remontée en pression. L'invention peut être mise en oeuvre avec les cycles dits PSA, dans lesquels l'adsorption s'effectue à une pression nettement supérieure à la pression atmosphérique, typiquement de l'ordre de 10 à 50 bars, tandis que la pression minimale du cycle est sensiblement égale soit à la pression atmosphérique, soit à une pression de quelques bars. Ces procédés comportent différentes combinaisons d'étapes d'adsorption, de décompression, de purge et de recompression des adsorbeurs. De plus, dans ce qui suit, les

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termes"entrée"et"sortie"désignent tes extrémités d'entrée et de sortie d'un adsorbeur en phase d'adsorption ; l'expression"co-courant"désigne te sens de circulation du gaz dans l'adsorbeur pendant cette phase d'adsorption, et l'expression "contre-courant" désigne le sens inverse de circulation. The invention relates to a pressure-swing adsorption separation process of a gas mixture, in which a pressure modulation cycle is implemented for the or each adsorber, comprising a succession of stages which define phases of adsorption, decompression, purge and pressure rise. The invention can be implemented with so-called PSA cycles, in which the adsorption is carried out at a pressure that is clearly greater than atmospheric pressure, typically of the order of 10 to 50 bar, while the minimum pressure of the cycle is substantially equal to either the atmospheric pressure or at a pressure of a few bars. These processes comprise different combinations of adsorption, decompression, purge and recompression steps of the adsorbers. In addition, in what follows, the
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"inlet" and "outlet" terms refer to the inlet and outlet ends of an adsorber in the adsorption phase; the term "co-current" designates the flow direction of the gas in the adsorber during this adsorption phase, and the expression "countercurrent" designates the opposite direction of circulation.

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L'invention concerne exactement un procédé de traitement d'un mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures à l'aide d'un dispositif de traitement comprenant une unité d'adsorption modulée en pression (PSA) associée à un compresseur intégré, dans lequel on met en oeuvre, pour chaque adsorbeur de l'unité, un cycle de modulation de pression comprenant une succession de phases qui définissent des phases d'adsorption, de décompression, de purge et de remontée en pression, dans lequel : - chaque adsorbeur comprend deux lits d'adsorbants différents, l'un permettant l'adsorption de H2S, et l'autre l'adsorption des hydrocarbures, - lors des phases d'adsorption des deux lits, le mélange gazeux à traiter est mis en contact avec les lits du PSA de manière à adsorber H2S et les hydrocarbures et à produire en tête des lits du PSA un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène, - au cours de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures, on introduit dans ledit lit au moins une partie d'un gaz issu du compresseur intégré au dispositif de traitement, dit gaz de recycle, - au cours de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S, on introduit dans ledit lit le gaz de purge issu de la phase de purge dudit lit d'adsorbant, - le gaz de recycle est issu de la compression d'un mélange de gaz comprenant au moins : . le gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures, et . le gaz produit en tête du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S lors de la phase de décompression dudit lit.  The invention relates exactly to a method of treating a gaseous mixture comprising at least H 2 S, H 2 and hydrocarbons with the aid of a treatment device comprising a pressure swing adsorption unit (PSA) associated with an integrated compressor , in which is carried out, for each adsorber of the unit, a pressure modulation cycle comprising a succession of phases which define adsorption, decompression, purge and pressure rise phases, in which: each adsorber comprises two different adsorbent beds, one permitting the adsorption of H2S, and the other the adsorption of the hydrocarbons; during the adsorption phases of the two beds, the gaseous mixture to be treated is brought into contact with the PSA beds so as to adsorb H2S and hydrocarbons and to produce at the head of the PSA beds a gas comprising essentially hydrogen, - during the decompression phase of the adsorbent bed allowing the adsorption tion of the hydrocarbons, at least part of a gas coming from the compressor integrated in the treatment device, said recycle gas, is introduced into said bed during the decompression phase of the adsorbent bed allowing the adsorption of H2S is introduced into said bed purge gas from the purge phase of said adsorbent bed, - the recycle gas is derived from the compression of a gas mixture comprising at least :. the purge gas produced during the purge phase of the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons, and. the gas produced at the head of the adsorbent bed for the adsorption of H2S during the decompression phase of said bed.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Dans la suite de la description, on désignera par CPSA le dispositif de traitement comprenant une unité d'adsorption modulée en pression (PSA) associée à un compresseur intégré mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention.  Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows. In the remainder of the description, the CPSA designates the treatment device comprising a pressure swing adsorption unit (PSA) associated with an integrated compressor used in the method according to the invention.

Le procédé selon l'invention vise à traiter un mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures qui peut être un flux issu d'un procédé d'hydrodésulfuration. Généralement, le mélange gazeux à traiter présente une température comprise entre 20 et 80 C, de préférence entre 30 et 50 C. Il  The method according to the invention aims to treat a gaseous mixture comprising at least H2S, H2 and hydrocarbons which may be a stream resulting from a hydrodesulfurization process. Generally, the gaseous mixture to be treated has a temperature of between 20 and 80 ° C., preferably between 30 and 50 ° C.

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présente généralement une pression comprise entre 15 et 80 bar absolus, de préférence entre 20 et 50 bar absolus. La composition de ce type de mélange est habituellement la suivante : - au moins 0,2 % en mole, de préférence au moins 0,5 % en mole, généralement d'au plus 10 % mole, encore plus préférentiellement entre 1 et 2,5 % en mole d'H2S, - entre 60 et 98 %, de préférence entre 85 et 95 % en mole d'hydrogène, - au moins 1 % en mole d'hydrocarbures, et plus précisément : . au plus 20 %, de préférence entre 0,5 et 5 % en mole de CH4, . au plus 10 %, de préférence entre 0,1 et 3 % en mole d'hydrocarbures en C2, . au plus 5 %, de préférence entre 0,05 et 1 % en mole d'hydrocarbures en C3, . au plus 2 %, de préférence entre 0,02 et 0,5 % en mole d'hydrocarbures en C4, . au plus 0,5 %, de préférence au plus 0,06 % en mole d'hydrocarbures présentant un nombre de carbone supérieur ou égal à 5.  generally has a pressure of between 15 and 80 bar absolute, preferably between 20 and 50 bar absolute. The composition of this type of mixture is usually the following: at least 0.2% by mole, preferably at least 0.5% by mole, generally at most 10% mole, even more preferably between 1 and 2, 5% by mole of H2S, between 60 and 98%, preferably between 85 and 95% by mole of hydrogen, at least 1% by mole of hydrocarbons, and more precisely: at most 20%, preferably between 0.5 and 5% by mole of CH4, at most 10%, preferably between 0.1 and 3% by mole of C2 hydrocarbons, at most 5%, preferably between 0.05 and 1 mol% of C3 hydrocarbons. at most 2%, preferably between 0.02 and 0.5 mol% of C4 hydrocarbons. at most 0.5%, preferably at most 0.06% by mole of hydrocarbons having a carbon number greater than or equal to 5.

Comme indiqué ci-dessus, chaque adsorbeur du PSA comprend deux lits d'adsorbants différents, l'un permettant l'adsorption de H2S, et l'autre l'adsorption des hydrocarbures. Cette combinaison de plusieurs familles d'adsorbants permet une adsorption sélective puis une désorption aisée d'H2S et des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures lourds (C4, Cs et C6) sans qu'une régénération à une température supérieure à 100 C soit nécessaire. Le PSA peut comprendre un nombre variable des paires d'adsorbeurs, généralement supérieur à 3.  As indicated above, each adsorber of the PSA comprises two different adsorbent beds, one permitting the adsorption of H2S, and the other the adsorption of the hydrocarbons. This combination of several families of adsorbents allows a selective adsorption then an easy desorption of H2S and hydrocarbons, in particular heavy hydrocarbons (C4, Cs and C6) without a regeneration at a temperature higher than 100 C is necessary. The PSA may comprise a variable number of adsorber pairs, generally greater than 3.

Chaque adsorbeur est composé de deux lits d'adsorbants différents, lesdits adsorbants étant choisis parmi : les charbons actifs, les gels de siiice, les alumines ou les tamis moléculaires. De préférence, les gels de silice doivent présenter un volume poreux compris entre 0,4 et 0,8 cm3/g et une aire massique supérieure à 600 m2/g. De préférence, les alumines présentent un volume poreux supérieur à 0,2 cm3/g et une aire massique supérieure à 220 m2/g. Les zéolites ont de préférence une taille de pores inférieure à 4,2 A, un rapport molaire Si/AI inférieur à 5 et contiennent Na et K. Les charbons actifs présentent de préférence une aire massique supérieure à 800 m2/g et une taille de micropores comprise entre 8 et 20 A. Selon un mode préféré, chaque adsorbeur du PSA est Each adsorber is composed of two different adsorbent beds, said adsorbents being chosen from: activated carbons, silica gels, aluminas or molecular sieves. Preferably, the silica gels must have a pore volume of between 0.4 and 0.8 cm 3 / g and a mass area greater than 600 m 2 / g. Preferably, the aluminas have a pore volume greater than 0.2 cm 3 / g and a mass area greater than 220 m 2 / g. The zeolites preferably have a pore size of less than 4.2 Å, an Si / Al molar ratio of less than 5 and contain Na and K. The activated carbons preferably have a mass area greater than 800 m 2 / g and a micropores between 8 and 20 A. According to a preferred embodiment, each PSA adsorber is

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composé d'un double lit comprenant : en partie basse un lit de protection composé d'alumine ou de gel de silice surmonté d'un lit de zéolite présentant une taille de pore inférieure à 4,2 A et adsorbant exclusivement H2S. Les proportions varient en fonction de la nature du mélange gazeux à traiter (notamment en fonction de ses pourcentages en H20 et en H2S). Le lit supérieur se trouve préférentiellement dans un adsorbeur séparé ; il peut être constitué d'une combinaison de charbon actif et de gel de silice et adsorbe préférentiellement les hydrocarbures.  composed of a double bed comprising: in the lower part a protective bed composed of alumina or silica gel surmounted by a bed of zeolite having a pore size of less than 4.2 A and adsorbing exclusively H2S. The proportions vary according to the nature of the gaseous mixture to be treated (in particular according to its percentages of H2O and H2S). The upper bed is preferably in a separate adsorber; it may consist of a combination of activated carbon and silica gel and preferentially adsorb hydrocarbons.

Selon le procédé de l'invention, lors de la phase d'adsorption, le mélange gazeux à traiter est mis en contact avec le premier adsorbeur du PSA : le mélange gazeux est introduit en partie basse du lit dans le sens dit à co-courant. Au cours de cette étape de mise en contact, H2S est essentiellement adsorbé sur le lit d'adsorbant situé en partie basse de l'adsorbeur, tandis les hydrocarbures s'adsorbent sur le lit d'adsorbant situé en partie haute de l'adsorbeur. Un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène est produit à la pression du mélange gazeux initialement introduit dans le dispositif de traitement diminuée d'environ un bar de perte de charge. Lors de cette étape, l'hydrogène produit est généralement d'une pureté supérieure à au moins 97 % en mole, de préférence supérieure à au moins 99 %, voire supérieure à au moins 99,5 %. Dans le cas du traitement d'un gaz issu d'une unité d'hydrodésulfuration, le gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène obtenu peut être recyclé dans le procédé d'hydrodésulfuration car il possède la pureté en hydrogène et la pression nécessaires à ce type de procédé d'hydrodésulfuration.  According to the process of the invention, during the adsorption phase, the gaseous mixture to be treated is brought into contact with the first adsorber of the PSA: the gaseous mixture is introduced at the bottom of the bed in the direction said co-current . During this contacting step, H2S is essentially adsorbed on the adsorbent bed situated in the lower part of the adsorber, while the hydrocarbons adsorb on the adsorbent bed located in the upper part of the adsorber. A gas comprising essentially hydrogen is produced at the pressure of the gas mixture initially introduced into the treatment device decreased by about one bar of pressure drop. During this step, the hydrogen produced is generally of a purity greater than at least 97 mol%, preferably greater than at least 99%, or even greater than at least 99.5%. In the case of the treatment of a gas from a hydrodesulphurization unit, the gas comprising essentially hydrogen obtained can be recycled in the hydrodesulphurization process because it has the hydrogen purity and the pressure necessary for this type. hydrodesulfurization process.

Au cours des phases de décompression et de purge du procédé selon l'invention, les lits d'adsorbant ne subissent pas le même cycle de variations de pression.  During the decompression and purge phases of the process according to the invention, the adsorbent beds do not undergo the same cycle of pressure variations.

Ainsi, en ce qui concerne le lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures (c'est-à-dire le lit de la partie haute de l'adsorbeur, ci-après désigné par"lit haut"de l'adsorbeur), au cours de la phase de décompression, plusieurs étapes sont mises en oeuvre, dont au moins une première étape au cours de laquelle on introduit à co-courant dans le lit haut au moins une partie du gaz de recycle issu du compresseur intégré au dispositif de traitement. Ce gaz de recycle présente une pression P'inférieure à la pression P du mélange gazeux traité par le dispositif de traitement. Cette étape de décompression à co-  Thus, with regard to the bed of the adsorbent for the adsorption of hydrocarbons (that is to say the bed of the upper part of the adsorber, hereinafter referred to as "high bed" of the adsorber ), during the decompression phase, several steps are implemented, including at least a first step in which is introduced in co-current in the high bed at least a portion of the recycle gas from the compressor integrated in the treatment device. This recycle gas has a pressure P 'lower than the pressure P of the gaseous mixture treated by the treatment device. This step of decompression with

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courant de la phase de décompression produit un flux gazeux comprenant essentiellement de l'hydrogène, donc d'une pureté en H2 équivalente à celle du gaz issu de l'étape d'adsorption décrite ci-dessus, c'est-à-dire de pureté en hydrogène au moins supérieure à 97 % en mole. Ce flux gazeux comprenant essentiellement de l'hydrogène est généralement utilisé au cours des phases de purge des deux lits d'adsorbant : il est introduit à contre-courant du lit haut et du lit bas au cours de leurs phases de purge respectives. Dans une étape finale de la phase de décompression du lit haut, un gaz résiduaire est produit. Cette étape de production du gaz résiduaire du lit haut peut être obtenue par décompression à contre-courant initiée à la pression P" ( < P') du PSA ; ce gaz résiduaire du lit haut est un gaz comprenant essentiellement des hydrocarbures, c'est-à-dire comprenant une teneur en hydrocarbures d'au moins 70 % en mole ; sa teneur en H2S est généralement d'au plus 0,05 % en mole. Ce gaz résiduaire est évacué du procédé. Au cours de la phase de purge du lit haut, un gaz est introduit à contre-courant de ce lit. Comme indiqué ci-dessus, ce gaz est généralement un flux gazeux issu de l'étape de décompression à co-courant du lit haut. Un gaz de purge est alors produit. Ce gaz de purge comprend en général entre 40 et 75 % en mole d'H2 et présente une faible teneur en H2S d'au plus 0,05 % en mole. Le gaz de purge du lit haut est utilisé comme gaz de recycle après recompression.  current of the decompression phase produces a gaseous flow essentially comprising hydrogen, thus of a H 2 purity equivalent to that of the gas resulting from the adsorption step described above, that is to say from hydrogen purity of at least greater than 97 mol%. This gaseous flow essentially comprising hydrogen is generally used during the purge phases of the two beds of adsorbent: it is introduced against the current of the high bed and the low bed during their respective purge phases. In a final step of the high bed decompression stage, a waste gas is produced. This stage of production of the high bed waste gas can be obtained by countercurrent decompression initiated at the pressure P "(<P ') of the PSA, this waste gas of the high bed is a gas comprising essentially hydrocarbons, it is that is, a hydrocarbon content of at least 70 mol% and a content of H2S generally of not more than 0.05 mol% This waste gas is removed from the process. high bed, a gas is introduced against the current of this bed.As indicated above, this gas is generally a gas stream from the decompression step co-current of the high bed. This purge gas generally comprises between 40 and 75 mol% H 2 and has a low H 2 S content of not more than 0.05 mol% .The flushing gas of the high bed is used as recycle gas. after recompression.

En ce qui concerne le lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S (c'est-à-dire le lit de la partie basse de l'adsorbeur, ci-après désigné par"lit bas" de l'adsorbeur), au cours de la phase de décompression, plusieurs étapes sont mises en oeuvre, dont au moins une première étape au cours de laquelle on introduit dans ledit lit le gaz de purge issu de la phase de purge dudit lit d'adsorbant éventuellement mélangé à un gaz riche en H2S. Ce gaz riche provient d'une source extérieure au CPSA ; il peut s'agir par exemple du gaz issu du réseau fuel-gas acide (c'est-à-dire contenant de l'H2S) d'une raffinerie. L'introduction se fait à co-courant. Cette étape de décompression à co-courant de la phase de décompression du lit bas produit un flux gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et une faible teneur en H2S, c'est-à-dire d'au plus 0,05 % en mole. Comme indiqué précédemment, ce flux gazeux est utilisé comme gaz de recycle après recompression. Dans une étape finale de la phase de décompression du lit bas, un gaz résiduaire est produit. Cette production du  As regards the bed of the adsorbent for the adsorption of H2S (that is to say the bed of the lower part of the adsorber, hereinafter referred to as the "low bed" of the adsorber), during the decompression phase, several steps are carried out, including at least a first step during which the purge gas from the purge phase of said adsorbent bed, optionally mixed with a gas, is introduced into said bed; rich in H2S. This rich gas comes from a source outside the CPSA; it may be for example gas from the fuel-gas acid network (that is to say containing H2S) of a refinery. The introduction is co-current. This step of co-current decompression of the low bed decompression stage produces a gas stream comprising hydrogen, hydrocarbons and a low H2S content, that is to say at most 0.05% in mole. As indicated above, this gas stream is used as recycle gas after recompression. In a final stage of the low bed decompression stage, a waste gas is produced. This production of

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gaz résiduaire du lit bas peut être obtenue par décompression à contre-courant ; ce gaz résiduaire du lit bas est un gaz comprenant essentie !) ement HzS, c'est-à- dire comprenant une teneur en H2S d'au moins 75 % en mole. Ce gaz résiduaire comprend généralement une teneur en hydrocarbures d'au plus 2 % en mole. Ce gaz résiduaire est évacué du procédé. Etant donné sa faible teneur en hydrocarbures, il peut être directement traité dans une unité Claus. Au cours de la phase de purge du lit bas, un gaz est introduit à contre-courant de ce lit.  waste gas from the low bed can be obtained by countercurrent decompression; this waste gas of the low bed is a gas essentially comprising H 2 S, that is to say comprising an H 2 S content of at least 75 mol%. This waste gas generally comprises a hydrocarbon content of at most 2 mol%. This waste gas is removed from the process. Because of its low hydrocarbon content, it can be processed directly in a Claus unit. During the purge phase of the low bed, a gas is introduced against the current of this bed.

Comme indiqué précédemment, ce gaz est généralement un flux gazeux issu de l'étape de décompression à co-courant du lit haut. Un gaz de purge est produit contenant entre 40 et 80 % d'H2S et au plus 5 % d'hydrocarbures. Comme indiqué ci-dessus, ce gaz de purge est utilisé dans l'étape de décompression à co-courant de la phase de décompression du lit bas.  As indicated above, this gas is generally a gas stream from the decompression stage co-current of the high bed. A purge gas is produced containing between 40 and 80% of H2S and at most 5% of hydrocarbons. As indicated above, this purge gas is used in the co-current decompression step of the low bed decompression stage.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le gaz de recycle est issu de la compression d'un mélange de gaz comprenant au moins le gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit haut, et le gaz produit en tête du lit bas lors de la phase de décompression dudit lit. Il est également possible d'ajouter un troisième gaz à ce mélange pour obtenir le gaz de recycle : ainsi, on peut mélanger un gaz riche en hydrocarbures dépourvu d'H2S (c'est à dire contenant moins de 0,01 % d'H2S) au gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit haut et au gaz produit en tête du lit bas lors de la phase de décompression dudit lit. Ce gaz riche en hydrocarbures peut par exemple être issu du réseau fuel-gas non-acide (ou"adouci") d'une raffinerie. Avant leur introduction dans le compresseur, ces deux ou trois gaz sont généralement mélangés dans un mélangeur. Selon une variante de l'invention, au moins une partie du gaz de recycle peut être mis en contact avec les lits du PSA au cours des phases d'adsorption des deux lits.  According to an essential characteristic of the invention, the recycle gas is derived from the compression of a gas mixture comprising at least the purge gas produced during the purge phase of the high bed, and the gas produced at the head of the bed. down during the decompression phase of said bed. It is also possible to add a third gas to this mixture to obtain the recycle gas: thus, one can mix a gas rich in hydrocarbons devoid of H2S (ie containing less than 0.01% of H2S ) the purge gas produced during the purge phase of the high bed and the gas produced at the head of the low bed during the decompression phase of said bed. This gas rich in hydrocarbons can for example be derived from the non-acid fuel network (or "softened") of a refinery. Before they are introduced into the compressor, these two or three gases are usually mixed in a mixer. According to a variant of the invention, at least a portion of the recycle gas can be brought into contact with the PSA beds during the adsorption phases of the two beds.

Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, le dispositif de traitement peut comprendre une membrane perméable à l'hydrogène placée de manière à traiter au moins une partie du gaz sortant du compresseur. Ainsi, le mélange du gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit haut, et du gaz produit en tête du lit bas lors de la phase de décompression dudit lit est comprimé par le compresseur peut être traité en totalité ou en partie dans une membrane perméable à l'hydrogène. On utilise généralement une membrane sélective en hydrogène qui produit un perméat riche en hydrogène et un rétentat  According to one particular embodiment of the invention, the treatment device may comprise a hydrogen-permeable membrane placed so as to treat at least a portion of the gas leaving the compressor. Thus, the mixing of the purge gas produced during the purge phase of the high bed, and the gas produced at the head of the low bed during the decompression phase of said bed is compressed by the compressor can be treated in whole or in part in a membrane permeable to hydrogen. A hydrogen selective membrane is generally used which produces a hydrogen-rich permeate and a retentate

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riche en hydrocarbures selon la nature du mélange gazeux traité. Il peut s'agir d'une membrane de type polymère présentant une résistance à H2S, par exemple à base de polyimide ou polyaramid, de préférence polyaramid (polyparaphénylène-théréphtalamide). Le gaz perméat issu de la membrane perméable à l'hydrogène peut être mélangé au flux gazeux comprenant essentiellement de l'hydrogène issu d'une dépressurisation à co-courant du lit haut avant d'être utilisé pour la phase de purge, soit pour la purge du lit haut, soit pour la purge du lit bas. Ainsi, au moins une partie du perméat de la membrane perméable à l'hydrogène peut être introduit à contre-courant dans le lit de l'adsorbant bas lors de la phase de purge dudit lit. De même, au moins une partie du perméat de la membrane perméable à l'hydrogène peut être introduit à

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contre-courant dans le lit de l'adsorbant haut lors de la phase de purge dudit lit. Le rétentat de la membrane perméable à l'hydrogène peut être utilisé en tant que gaz de recycle ou en mélange avec une partie du gaz de recycle si ce dernier n'a pas été totalement traité par la membrane. rich in hydrocarbons depending on the nature of the gaseous mixture treated. It may be a polymer membrane having a resistance to H2S, for example based on polyimide or polyaramid, preferably polyaramid (polyparaphenylene-therephthalamide). The permeate gas issuing from the hydrogen-permeable membrane may be mixed with the gaseous flow essentially comprising hydrogen resulting from a high-bed co-current depressurization before being used for the purge phase, or for purge the bed high, either for the purge of the low bed. Thus, at least a portion of the permeate of the hydrogen permeable membrane can be introduced countercurrent into the bed of the low adsorbent during the purge phase of said bed. Similarly, at least a portion of the permeate of the hydrogen permeable membrane can be introduced at
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against the current in the bed of the high adsorbent during the purge phase of said bed. The retentate of the hydrogen permeable membrane may be used as a recycle gas or in admixture with a portion of the recycle gas if it has not been fully treated by the membrane.

De préférence, le procédé met en oeuvre au moins trois paires de lits d'adsorbant cycliquement en pression l'un après l'autre. La figure 1 illustre un cycle de fonctionnement d'un CPSA de 8 adsorbeurs (R01 à R08). Sur cette figure, où les temps t sont portés en abscisses et les pressions absolues P en ordonnées, les traits orientés par des flèches indiquent les mouvements et destinations des flux gazeux, et, en outre, le sens de circulation dans les adsorbeurs. Lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées croissantes (vers le haut du diagramme), le courant est dit à co-courant dans l'adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le haut est située au-dessous du trait indiquant la pression dans l'adsorbeur, le courant pénètre dans l'adsorbeur par l'extrémité d'entrée de cet adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le haut est située au dessus du trait indiquant la pression, le courant sort de l'adsorbeur par l'extrémité de sortie de cet adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant respectivement celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en phase de production/adsorption. Lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées décroissantes (vers le bas du diagramme), le courant est dit à contre-courant dans l'adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le bas est située au dessus du trait indiquant la pression de l'adsorbeur, le flux gazeux pénètre dans l'adsorbeur par l'extrémité de sortie de l'adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant toujours celles du gaz à  Preferably, the process uses at least three pairs of adsorbent beds cyclically under pressure one after the other. Figure 1 illustrates a cycle of operation of a CPSA of 8 adsorbers (R01 to R08). In this figure, where the times t are plotted on the abscissa and the absolute pressures P on the ordinate, the lines oriented by arrows indicate the movements and destinations of the gas flows, and, in addition, the flow direction in the adsorbers. When an arrow is in the direction of increasing ordinates (towards the top of the diagram), the current is said to cocurrent in the adsorber. If the upward arrow is below the line indicating the pressure in the adsorber, the current enters the adsorber through the inlet end of this adsorber. If the arrow pointing upwards is situated above the line indicating the pressure, the current leaves the adsorber through the outlet end of this adsorber, the inlet and outlet ends being respectively those of the gas to be treated and gas withdrawn during the production / adsorption phase. When an arrow is in the direction of decreasing ordinates (towards the bottom of the diagram), the current is said against the current in the adsorber. If the downward arrow is located above the line indicating the pressure of the adsorber, the gas flow enters the adsorber through the outlet end of the adsorber, the inlet and outlet ends being always those of gas to

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traiter et du gaz soutiré en phase de production/adsorption. Chaque adsorbeur
R01 à R08 suit le cycle de la figure 1, en étant décalé par rapport à l'adsorbeur le précédant d'une durée appelée temps de phase et égale à la durée T du cycle divisée par huit, c'est à dire divisée par le nombre d'adsorbeurs en fonction.
treat and gas withdrawn during the production / adsorption phase. Each adsorber
R01 to R08 follows the cycle of FIG. 1, being offset with respect to the adsorber preceding it by a duration called phase time and equal to the duration T of the cycle divided by eight, ie divided by the number of adsorbers in function.

Le cycle de la figure 1 comporte donc huit temps de phase et illustre la dualité temps de phase/adsorbeurs , à savoir qu'à tout instant du fonctionnement de l'unité CPSA, chaque adsorbeur est dans un temps de phase différent.  The cycle of FIG. 1 thus comprises eight phase times and illustrates the phase time / adsorber duality, namely that at any instant of the operation of the CPSA unit, each adsorber is in a different phase time.

Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour traiter un mélange gazeux issu d'une unité d'hydrodésulfuration. Il peut être mis en oeuvre à différents emplacements d'une unité d'hydrodésulfuration classique. La figure 2 représente le schéma d'une unité d'hydrodésulfuration (HDS) classique : une charge d'hydrocarbures liquide à traiter (1) et contenant des molécules soufrées est introduite dans le réacteur d'hydrodésulfuration (réacteur HDS) en mélange avec un flux de gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène (7). Dans le réacteur, en présence d'un catalyseur solide, de nombreuses réactions d'hydrogénation ont lieu et transforment en particulier les molécules soufrées organiques en sulfure d'hydrogène H2S. Il sort du réacteur un flux biphasique (2) qui est conduit à une unité de séparation haute pression produisant deux flux : un flux (3) comprenant essentiellement de l'hydrogène et de l'H2S et un flux (21) comprenant majoritairement les hydrocarbures et de l'H2S. Le flux (21) est ensuite généralement détendu et traité dans une unité de séparation basse pression produisant deux flux : un flux (22) comprenant les hydrocarbures produits par l'unité HDS et un flux (35) comprenant essentiellement H2S. Ce dernier flux (35) est injecté dans le réseau fuel-gas acide de la raffinerie. Le flux (3) peut être divisé en deux parties : - l'une (5) est comprimée par le compresseur de recyclage (C2) pour pouvoir être réutilisée dans le réacteur d'HDS : il s'agit du gaz de recyclage (6), - l'autre (33) est véhiculée vers l'un des réseaux gaz acide de la raffinerie.  The process according to the invention can be used to treat a gaseous mixture resulting from a hydrodesulfurization unit. It can be implemented at different locations of a conventional hydrodesulfurization unit. FIG. 2 represents the diagram of a conventional hydrodesulphurization unit (HDS): a charge of liquid hydrocarbons to be treated (1) and containing sulfur-containing molecules is introduced into the hydrodesulfurization reactor (HDS reactor) in a mixture with a gas stream essentially comprising hydrogen (7). In the reactor, in the presence of a solid catalyst, numerous hydrogenation reactions take place and in particular transform the organic sulfur molecules into H2S hydrogen sulfide. It leaves the reactor a biphasic flow (2) which is led to a high pressure separation unit producing two streams: a stream (3) comprising essentially hydrogen and H2S and a stream (21) comprising mainly hydrocarbons and H2S. The stream (21) is then generally expanded and treated in a low pressure separation unit producing two streams: a stream (22) comprising the hydrocarbons produced by the HDS unit and a stream (35) comprising substantially H2S. This last stream (35) is injected into the fuel-gas acid network of the refinery. The flow (3) can be divided into two parts: - one (5) is compressed by the recycle compressor (C2) to be reused in the HDS reactor: it is the recycling gas (6 the other (33) is conveyed to one of the acid gas networks of the refinery.

La ligne (33) comprend une vanne de purge qui peut être ouverte, par exemple pour réguler la pression de l'unité. The line (33) comprises a purge valve which can be opened, for example to regulate the pressure of the unit.

L'unité d'HDS est par ailleurs alimentée par un flux d'hydrogène frais (11) (il s'agit du gaz d'appoint) qui est prélevé sur le réseau hydrogène de la raffinerie puis comprimé par le compresseur d'appoint (C1), si nécessaire, jusqu'à la pression du réacteur HDS pour générer le flux (12). Le gaz de recyclage  The HDS unit is also supplied with a fresh hydrogen stream (11) (this is the makeup gas) which is taken from the refinery's hydrogen network and then compressed by the auxiliary compressor ( C1), if necessary, up to the pressure of the HDS reactor to generate the flow (12). Recycling gas

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comprimé (6) et le gaz d'appoint comprimé (12) forment le flux de gaz riche en hydrogène (7) introduit dans le réacteur d'HDS.  compressed (6) and the compressed makeup gas (12) form the hydrogen-rich gas stream (7) introduced into the HDS reactor.

La figure 3 illustre les localisations possibles du CPSA dans une unité d'hydrodésulfuration définie selon la figure 2 : - en position 1, le CPSA traite le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) issu de l'unité de séparation haute pression de l'unité d'hydrodésulfuration, - en position 2, le CPSA traite le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) issu de l'unité de séparation haute pression de l'unité d'hydrodésulfuration lorsque ce mélange se trouve à l'aspiration du compresseur de recyclage (C2), - en position 3, le CPSA traite le gaz de recyclage (6) issu du compresseur C2, - en position 4, le CPSA traite le mélange (7) du gaz de recyclage (6) et du gaz d'appoint (12) (provenant du réseau hydrogène), - en position 5, le CPSA traite le gaz d'appoint (12) issu du compresseur C2, - en position 6, le CPSA traite l'hydrogène frais (11) prélevé sur le réseau hydrogène de la raffinerie.  FIG. 3 illustrates the possible locations of the CPSA in a hydrodesulfurization unit defined according to FIG. 2: in position 1, the CPSA processes the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and H 2 S at high pressure (FIG. ) from the high pressure separation unit of the hydrodesulfurization unit, in position 2, the CPSA processes the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and high pressure H2S (3) from the high-pressure separation unit of the hydrodesulphurization unit when this mixture is at the intake of the recycle compressor (C2); in position 3, the CPSA processes the recycle gas (6) from the compressor C2 - in position 4, the CPSA processes the mixture (7) of the recycle gas (6) and the makeup gas (12) (from the hydrogen network), - in position 5, the CPSA processes the make-up gas (12) from the compressor C2, - in position 6, the CPSA processes the fresh hydrogen (11) taken from the network hydrogen from the refinery.

Selon une première variante préférée de l'invention, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour traiter le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) issu de l'unité de séparation haute pression de l'unité d'hydrodésulfuration. Cette variante est illustrée par la figure 4. Le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) est introduit dans le dispositif de traitement et traité selon le procédé de l'invention. Lors de la phase d'adsorption du PSA, on récupère à la sortie de l'adsorbeur un gaz riche en hydrogène (4), avec une perte de charge inférieure à 1 bar, qui peut être envoyé au compresseur de recyclage (C2), puis au réacteur HDS. Lors de la phase de décompression du lit bas du PSA, on récupère un gaz résiduaire (32) concentrant H2S qui peut alimenter le réseau de gaz acide de la raffinerie, destiné à être traité par procédé Claus. Lors de la phase de décompression du lit haut du PSA, on récupère un gaz résiduaire (33) concentrant les hydrocarbures qui peut alimenter le réseau fuel-gas de la raffinerie. Selon cette première  According to a first preferred variant of the invention, the process according to the invention can be used to treat the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and high-pressure H2S (3) originating from the separation unit. high pressure of the hydrodesulfurization unit. This variant is illustrated in FIG. 4. The gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and high pressure H2S (3) is introduced into the treatment device and treated according to the method of the invention. During the adsorption phase of the PSA, a hydrogen-rich gas (4) is recovered at the outlet of the adsorber, with a pressure drop of less than 1 bar, which can be sent to the recycle compressor (C2). then to the HDS reactor. During the decompression phase of the low bed of the PSA, a concentrated waste gas (32) H2S is recovered which can feed the acid gas network of the refinery, to be treated by Claus process. During the decompression phase of the high bed of the PSA, it recovers a waste gas (33) concentrating hydrocarbons that can feed the fuel-gas network of the refinery. According to this first

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variante, il est possible de ne traiter qu'une partie du mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) grâce à la ligne de détournement ("by-pass"en anglais) (41) du CPSA. La ligne (33) peut être ouverte pour purger une fraction du gaz produit par le procédé selon l'invention. Deux modes optionnels peuvent être mis en oeuvre selon cette première variante. Selon un premier mode optionnel, le dispositif de traitement peut traité en plus du mélange gazeux (3), tout ou partie de l'effluent gazeux de la section de séparation basse pression (35) ainsi que du fuel-gas acide ou non acide, représentés sous la référence 31 sur la figure 4. Le fuel-gas non acide est mélangé au gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit haut et au gaz produit en tête du lit de l'adsorbant bas lors de la phase de décompression dudit lit, avant d'être comprimé par le compresseur du dispositif de traitement, puis éventuellement traité par la membrane. Le fuel-gas acide et le gaz (35) sont mélangés au gaz de purge du lit bas issu de la phase de purge dudit lit avant d'être introduit dans le lit bas pour la phase de décompression à co-courant.  Alternatively, it is possible to treat only a portion of the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and H2S at high pressure (3) through the diversion line ("by-pass" in English) ( 41) of the CPSA. The line (33) can be opened to purge a fraction of the gas produced by the process according to the invention. Two optional modes can be implemented according to this first variant. According to a first optional mode, the treatment device can be treated in addition to the gaseous mixture (3), all or part of the gaseous effluent of the low pressure separation section (35) as well as the acid or non-acidic fuel gas, The non-acidic fuel gas is mixed with the purge gas produced during the purge phase of the high bed and with the gas produced at the head of the bed of the low adsorbent during the cooling phase. decompression of said bed, before being compressed by the compressor of the treatment device, then optionally treated by the membrane. The acid fuel gas and the gas (35) are mixed with the purge gas of the low bed from the purge phase of said bed before being introduced into the low bed for the co-current decompression phase.

Selon un deuxième mode optionnel, tout ou partie du gaz riche en hydrogène issu du dispositif selon l'invention (34) peut être envoyé au compresseur d'appoint (C1) multi-étages existant (par exemple entre deux étages de compression). Cela permet de soulager le compresseur de recyclage (C2) qui peut parfois être limité (en raison par exemple du faible poids moléculaire du gaz à comprimer du fait de la purification). According to a second optional mode, all or part of the hydrogen-rich gas from the device according to the invention (34) can be sent to the existing multi-stage makeup compressor (C1) (for example between two compression stages). This relieves the recycle compressor (C2) which can sometimes be limited (for example due to the low molecular weight of the gas to be compressed due to purification).

Selon une deuxième variante préférée de l'invention, le procédé peut être utilisé pour traiter le mélange (7) du gaz de recyclage (6) et du gaz d'appoint (12) (provenant du réseau hydrogène). Cette variante est illustrée par la figure 5. Le procédé produit : - un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène (8), avec une perte de charge inférieure à 1 bar, qui est envoyé au réacteur HDS, - un gaz résiduaire (32) concentrant les hydrocarbures et alimentant l'un des réseaux gaz acide basse pression de la raffinerie, - un gaz résiduaire (33) concentrant H2S et alimentant l'un des réseaux fuel-gas non acide de la raffinerie.  According to a second preferred variant of the invention, the process can be used to treat the mixture (7) of the recycle gas (6) and the makeup gas (12) (from the hydrogen network). This variant is illustrated in FIG. 5. The process produces: a gas comprising essentially hydrogen (8), with a pressure drop of less than 1 bar, which is sent to the HDS reactor, -a waste gas (32) concentrating the hydrocarbons and supplying one of the refinery's low-pressure acid gas networks; - a residual gas (33) concentrating H2S and supplying one of the non-acid fuel gas networks of the refinery.

Cette configuration est utile lorsque la pureté du gaz d'appoint est faible (inférieure à 95 % en mole). Il est possible de ne traiter qu'une partie du gaz de recyclage (6) et du gaz d'appoint (12) du fait de la présence d'une ligne de  This configuration is useful when the makeup gas purity is low (less than 95 mol%). It is possible to treat only a portion of the recycle gas (6) and the make-up gas (12) due to the presence of a line of

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dérivation (41). Deux modes optionnels peuvent être mis en oeuvre selon cette première variante. Selon un premier mode optionnel, le dispositif de traitement peut traité en plus du mélange (7), tout ou partie de l'effluent gazeux de la section de séparation basse pression (35) ainsi que du fuel-gas non acide ou acide représentés sous la référence 31 sur la figure 5. Le fuel-gas non acide est mélangé au gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit haut et au gaz produit en tête du lit de l'adsorbant bas lors de la phase de décompression dudit lit, avant d'être comprimé par le compresseur du dispositif de traitement, puis éventuellement traité par la membrane. Le fuel-gas acide et le gaz (35) sont mélangés au gaz de purge du lit bas issu de la phase de purge dudit lit avant d'être introduit dans le lit bas pour la phase de décompression à co-courant
La figure 6 représente une variante du schéma d'une unité d'hydrodésulfuration (HDS) classique, dans laquelle le gaz d'appoint comprimé est mélangé au gaz de recyclage avant que celui-ci ait été recomprimé. Le compresseur C2 permet donc la compression du gaz d'appoint et du gaz de recyclage. Dans cette configuration de l'unité d'hydrodésulfuration (HDS), le CPSA peut traiter différents mélanges gazeux de l'unité : - en position 1', le CPSA traite le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) issu de l'unité de séparation haute pression de l'unité d'hydrodésulfuration, - en position 2', le CPSA traite, comme en position 1'ci-dessus, le mélange gazeux comprenant de l'hydrogène, des hydrocarbures et de l'H2S à haute pression (3) issu de l'unité de séparation haute pression de l'unité d'hydrodésulfuration mais après prélèvement éventuel d'un gaz de purge (pouvant alimenter une autre unité de raffinage par exemple), - en position 3', le CPSA traite le méiange du gaz d'appoint comprimé et du gaz de recyclage non comprimé à l'aspiration du compresseur de recyclage C2, - en position 4', le CPSA traite le mélange du gaz de recyclage et du gaz d'appoint au refoulement du compresseur de recyclage C2, - en position 5', le CPSA traite le gaz d'appoint au refoulement du compresseur d'appoint C1, - en position 6', le CPSA traite l'hydrogène frais prélevé sur le réseau hydrogène de la raffinerie à l'aspiration du compresseur d'appoint C1.
derivation (41). Two optional modes can be implemented according to this first variant. According to a first optional mode, the treatment device can treat, in addition to the mixture (7), all or part of the gaseous effluent of the low-pressure separation section (35) as well as the non-acidic or acidic fuel gas represented by 31 in FIG. 5. The non-acidic fuel gas is mixed with the purge gas produced during the purge phase of the high bed and with the gas produced at the head of the bed of the low adsorbent during the decompression phase of said bed, before being compressed by the compressor of the treatment device, then optionally treated by the membrane. The acid fuel gas and the gas (35) are mixed with the purge gas of the low bed from the purge phase of said bed before being introduced into the low bed for the co-current decompression phase.
Fig. 6 shows an alternative scheme of a conventional hydrodesulfurization unit (HDS) in which the compressed makeup gas is mixed with the recycle gas before it has been recompressed. The compressor C2 thus allows the compression of the makeup gas and the recycle gas. In this configuration of the hydrodesulfurization unit (HDS), the CPSA can treat different gaseous mixtures of the unit: - in position 1 ', the CPSA processes the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and H2S at high pressure (3) from the high pressure separation unit of the hydrodesulphurization unit, in the 2 'position, the CPSA processes, as in the above position, the gaseous mixture comprising hydrogen, hydrocarbons and high-pressure H2S (3) from the high-pressure separation unit of the hydrodesulphurization unit but after the eventual removal of a purge gas (which can supply another refining unit with example), in the 3 'position, the CPSA processes the mixture of the compressed makeup gas and the uncompressed recycle gas at the intake of the recirculation compressor C2. At the 4' position, the CPSA processes the gas mixture. recycling and make-up gas at the discharge of the recycling compressor C2, - in position 5 ', the CPSA processes the make-up gas at the boost of the auxiliary compressor C1, - at position 6', the CPSA processes the fresh hydrogen taken from the hydrogen network of the refinery at the compressor suction. C1.

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Le procédé de l'invention permet d'atteindre des rendements en hydrogène sur le gaz de recyclage supérieur à 95 %. La membrane sélective à l'hydrogène permet de réduire l'énergie nécessaire à la compression de l'effluent de purge et d'augmenter la productivité de l'adsorbant ou de diminuer sa taille.  The process of the invention makes it possible to achieve hydrogen yields on the recycle gas greater than 95%. The hydrogen-selective membrane makes it possible to reduce the energy required to compress the purge effluent and to increase the productivity of the adsorbent or to reduce its size.

L'invention permet donc une purification du gaz de recyclage d'une unité d'hydrodésulfuration combinant à la fois une haute pureté (au moins égale à 97 % en mole), un haut rendement (supérieur à 95 %) et l'obtention d'hydrogène sous pression (différence de pression entre le mélange gazeux à traiter et l'hydrogène purifié obtenu inférieure à 1 bar). Le procédé selon l'invention permet donc le traitement intégral du gaz de recyclage, et éventuellement du gaz d'appoint. L'impact induit sur l'unité de raffinage est ainsi très supérieur à celui obtenu avec toute autre solution de l'art antérieur. L'invention permet d'obtenir dans l'unité d'hydrodésulfuration une pression partielle d'hydrogène comprise entre + 10% et + 60 % et une pression partie)) e d'HzSen sortie de réacteur comprise entre-50 % à-80 %. Cet impact sur les pressions partielles se traduit par une amélioration des performances qui peut s'exprimer de différentes façons : - diminution du taux de soufre dans les hydrocarbures produits dans l'unité d'hydrodésulfuration de -30 % à-80 %, - température opératoire équivalente à la température de base + 100C à 25 C, - consommation de quantité de catalyseur diminuée de 35 % à 50 %.  The invention thus makes it possible to purify the recycling gas of a hydrodesulfurization unit combining both high purity (at least equal to 97 mol%), high efficiency (greater than 95%) and obtaining hydrogen under pressure (pressure difference between the gaseous mixture to be treated and the purified hydrogen obtained less than 1 bar). The method according to the invention therefore allows the integral treatment of the recycle gas, and optionally make-up gas. The impact induced on the refining unit is thus much greater than that obtained with any other solution of the prior art. The invention makes it possible to obtain in the hydrodesulfurization unit a hydrogen partial pressure of between + 10% and + 60% and a partial pressure of Hz S reactor output of between -50% and -80%. %. This impact on partial pressures results in an improvement in performance that can be expressed in different ways: - reduction of the sulfur content in the hydrocarbons produced in the hydrodesulphurisation unit from -30% to -80%, - temperature equivalent to base temperature + 100C at 25 ° C, - catalyst amount consumption decreased by 35% to 50%.

L'invention permet de traiter à la fois le flux gazeux haute pression riche en hydrogène et les flux basse pression contenant encore beaucoup d'hydrogène (25 à 70 % en mole) habituellement destiné au fuel. Grâce à ces flux"d'appoint" basse pression, le rendement en hydrogène haute pression, et destiné au recyclage vers le réacteur HDS, du procédé peut excéder 100 %. Le dispositif selon l'invention est non seulement un moyen de purification des différents flux comprenant de l'hydrogène mais également un moyen de récupération de l'hydrogène.  The invention makes it possible to treat both the high-pressure gas stream rich in hydrogen and the low-pressure streams still containing a large amount of hydrogen (25 to 70 mol%) usually intended for fuel oil. Thanks to these low pressure "make-up" streams, the high-pressure hydrogen yield, intended for recycling to the HDS reactor, of the process can exceed 100%. The device according to the invention is not only a means for purifying the various streams comprising hydrogen but also a means for recovering hydrogen.

Enfin, l'invention permet de séparer les hydrocarbures de l'H2S dans les gaz résiduaires, ce qui permet le traitement du gaz comprenant essentiellement de t'HzS directement dans une unité Claus.  Finally, the invention makes it possible to separate the hydrocarbons from the H 2 S in the waste gases, which makes it possible to treat the gas comprising essentially H 2 S directly in a Claus unit.

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EXEMPLE
Le tableau 1 ci-dessous donne un comparatif des résultats obtenus lors de l'utilisation d'un PSA classique, de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sans membrane sélective à l'hydrogène et avec une membrane sélective à l'hydrogène, à volume d'adsorbant identique. La tableau 2 donne le bilan matière obtenu lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sans membrane sélective à l'hydrogène.
EXAMPLE
Table 1 below gives a comparison of the results obtained during the use of a conventional PSA, the implementation of the method according to the invention without a hydrogen selective membrane and with a hydrogen-selective membrane. with identical adsorbent volume. Table 2 gives the material balance obtained during the implementation of the process according to the invention without a membrane that is selective for hydrogen.

Le mélange gazeux traité est composé de : 90 % en mole d'H2, 2 % en mole d'H2S et 8 % en mole d'hydrocarbures (dont 4 % en mole de CH4). L'adsorbant est une combinaison d'au moins deux adsorbants pris dans les familles suivantes : charbon actif, alumines activées, gels de silice, zéolites. La pression du gaz de charge est de 35 bar. La pression du gaz résiduaire est de 6 bar. La température moyenne des lits d'adsorbants est de 400C.  The treated gaseous mixture is composed of: 90 mol% of H 2, 2 mol% of H 2 S and 8 mol% of hydrocarbons (of which 4 mol% of CH 4). The adsorbent is a combination of at least two adsorbents taken from the following families: activated carbon, activated aluminas, silica gels, zeolites. The pressure of the feed gas is 35 bar. The pressure of the waste gas is 6 bar. The average temperature of the adsorbent beds is 400C.

Tableau 1

Figure img00170001
Table 1
Figure img00170001

<tb>
<tb> Pureté <SEP> de <SEP> Rendement <SEP> Capacité <SEP> de
<tb> l'H2 <SEP> produit <SEP> en <SEP> H2 <SEP> production <SEP> en <SEP> Nm3/h
<tb> PSA
<tb> 98, <SEP> 5% <SEP> 84, <SEP> 3% <SEP> 30 <SEP> 000
<tb> Procédé <SEP> selon <SEP> l'invention
<tb> sans <SEP> membrane <SEP> sélective <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 97, <SEP> 8% <SEP> 54000
<tb> à <SEP> l'hydrogène
<tb> Procédé <SEP> selon <SEP> l'invention
<tb> avec <SEP> membrane <SEP> sélective <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 98,1 <SEP> % <SEP> 73 <SEP> 500
<tb> à <SEP> l'hydrogène
<tb>
<Tb>
<tb> Purity <SEP> of <SEP> Yield <SEP> Capacity <SEP> of
<tb> the H2 <SEP> product <SEP> in <SEP> H2 <SEP> production <SEP> in <SEP> Nm3 / h
<tb> PSA
<tb> 98, <SEP> 5% <SEP> 84, <SEP> 3% <SEP> 30 <SEP> 000
<tb> Process <SEP> according to <SEP> the invention
<tb> without <SEP> membrane <SEP> selective <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 97, <SEP> 8% <SEP> 54000
<tb> to <SEP> hydrogen
<tb> Process <SEP> according to <SEP> the invention
<tb> with <SEP> membrane <SEP> selective <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 98.1 <SEP>% <SEP> 73 <SEP> 500
<tb> to <SEP> hydrogen
<Tb>

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Tableau 2

Figure img00180001
Table 2
Figure img00180001

<tb>
<tb> Compositions <SEP> Charge <SEP> Produit <SEP> 1 <SEP> : <SEP> gaz <SEP> Produit <SEP> 2 <SEP> : <SEP> gaz <SEP> Produit <SEP> 3 <SEP> : <SEP> gaz
<tb> Molaires <SEP> comprenant <SEP> comprenant <SEP> comprenant
<tb> essentiellement <SEP> H2 <SEP> essentiellement <SEP> essentiellement
<tb> dirigé <SEP> vers <SEP> réacteur <SEP> des <SEP> H2S
<tb> HDS <SEP> hydrocarbures <SEP> dirigé <SEP> vers <SEP> unité
<tb> dirigé <SEP> vers <SEP> fuel-Claus
<tb> gas <SEP> non <SEP> acide
<tb> Hydrogène <SEP> 91, <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 22, <SEP> 6 <SEP> % <SEP> 7, <SEP> 6%
<tb> Hydrocarbures <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 1, <SEP> 5% <SEP> 77, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 1%
<tb> HzS1, <SEP> 8% <SEP> < <SEP> 50 <SEP> ppm <SEP> < 100 <SEP> ppm <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP> %
<tb> Débit, <SEP> Nm3/h <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 000 <SEP> 9064 <SEP> 739 <SEP> 197
<tb>
<Tb>
<tb> Compositions <SEP> Load <SEP> Product <SEP> 1 <SEP>: <SEP> gas <SEP> Product <SEP> 2 <SEP>: <SEP> gas <SEP> Product <SEP> 3 <SEP >: <SEP> gas
<tb> Molars <SEP> comprising <SEP> comprising <SEP> comprising
<tb> essentially <SEP> H2 <SEP> essentially <SEP> essentially
<tb> directed <SEP> to <SEP> reactor <SEP> of <SEP> H2S
<tb> HDS <SEP> hydrocarbons <SEP> directed <SEP> to <SEP> unit
<tb> directed <SEP> to <SEP> fuel-Claus
<tb> gas <SEP> no <SEP> acid
<tb> Hydrogen <SEP> 91, <SEP> 1 <SEP>% <SEP> 98, <SEP> 5% <SEP> 22, <SEP> 6 <SEP>% <SEP> 7, <SEP> 6%
<tb> Hydrocarbons <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>% <SEP> 1, <SEP> 5% <SEP> 77, <SEP> 4 <SEP>% <SEP> 1%
<tb> HzS1, <SEP> 8% <SEP><<SEP> 50 <SEP> ppm <SEP><100<SEP> ppm <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP>%
<tb> Flow rate, <SEP> Nm3 / h <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 000 <SEP> 9064 <SE> 739 <SEP> 197
<Tb>

Claims (16)

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures à l'aide d'un dispositif de traitement comprenant une unité d'adsorption modulée en pression (PSA) associée à un compresseur intégré, dans lequel on met en oeuvre, pour chaque adsorbeur de l'unité, un cycle de modulation de pression comprenant une succession de phases qui définissent des phases d'adsorption, de décompression, de purge et de remontée en pression, caractérisé en ce que : - le PSA comprend deux lits d'adsorbants différents, l'un permettant l'adsorption de H2S, et l'autre l'adsorption des hydrocarbures, le lit permettant l'adsorption de H2S fonctionnant à une pression inférieure à la pression à laquelle fonctionne le lit permettant l'adsorption des hydrocarbures, - lors des phases d'adsorption des deux lits, le mélange gazeux à traiter est mis en contact avec les lits du PSA de manière à adsorber H2S et les hydrocarbures et à produire en tête des lits du PSA un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène, - au cours de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures, on introduit dans ledit lit au moins une partie d'un gaz issu du compresseur intégré au dispositif de traitement, dit gaz de recycle, - au cours de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S, on introduit dans ledit lit le gaz de purge issu de la phase de purge dudit lit d'adsorbant, - le gaz de recycle est issu de la compression d'un mélange de gaz comprenant au moins : . le gaz de purge produit lors de la phase de purge du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures, et . le gaz produit en tête du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S lors de la phase de décompression dudit lit. Process for the treatment of a gaseous mixture comprising at least H 2 S, H 2 and hydrocarbons with the aid of a treatment device comprising a pressure swing adsorption unit (PSA) associated with an integrated compressor, in which one employs, for each adsorber of the unit, a pressure modulation cycle comprising a succession of phases which define adsorption, decompression, purge and pressure rise phases, characterized in that: - the PSA comprises two different beds of adsorbents, one allowing the adsorption of H2S, and the other the adsorption of the hydrocarbons, the bed allowing the adsorption of H2S operating at a pressure lower than the pressure at which the bed operates allowing the adsorption of the hydrocarbons, during the adsorption phases of the two beds, the gaseous mixture to be treated is brought into contact with the PSA beds so as to adsorb H2S and hydrocarbons and to produce at the head beds of the PSA a gas comprising essentially hydrogen, - during the decompression phase of the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons, is introduced into said bed at least a portion of a gas from the compressor integrated in the device treatment, said recycle gas, during the decompression phase of the adsorbent bed for the adsorption of H2S, is introduced into said bed purge gas from the purge phase of said adsorbent bed, the recycle gas is derived from the compression of a gas mixture comprising at least: the purge gas produced during the purge phase of the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons, and. the gas produced at the head of the adsorbent bed for the adsorption of H2S during the decompression phase of said bed. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de traitement comprend une membrane perméable à l'hydrogène placée de manière à traiter au moins une partie du gaz sortant du compresseur. 2. Method according to claim 1, characterized in that the treatment device comprises a hydrogen permeable membrane placed so as to treat at least a portion of the gas leaving the compressor. <Desc/Clms Page number 20> <Desc / Clms Page number 20>
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3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S, on introduit dans ledit lit le gaz de purge issu de la phase de purge dudit lit d'adsorbant mélangé à un gaz riche en H2S. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that during the decompression phase of the adsorbent bed for the adsorption of H2S, is introduced into said bed purge gas from the purge phase said adsorbent bed mixed with a gas rich in H2S. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie du perméat de la membrane perméable à l'hydrogène est introduit dans le lit de l'adsorbant permettant l'adsorption de H2S lors de la phase de purge dudit lit. 4. Method according to claim 2, characterized in that at least a portion of the permeate of the hydrogen permeable membrane is introduced into the adsorbent bed for the adsorption of H2S during the purge phase of said bed . 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie du perméat de la membrane perméable à l'hydrogène est introduit dans le lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures lors de la phase de purge dudit lit. 5. Method according to claim 2, characterized in that at least a portion of the permeate of the hydrogen permeable membrane is introduced into the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons during the purge phase of said bed . 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rétentat de la membrane perméable à l'hydrogène est introduit dans le lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures lors de la phase de décompression dudit lit. 6. Method according to claim 2, characterized in that the retentate of the membrane permeable to hydrogen is introduced into the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons during the decompression phase of said bed. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du gaz de recycle est mis en contact avec les lits du PSA lors des phases d'adsorption des deux lits. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least a portion of the recycle gas is contacted with the PSA beds during the adsorption phases of the two beds. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz de recycle est issu de la compression d'un mélange de gaz comprenant un gaz riche en hydrocarbures. 8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recycle gas is derived from the compression of a gas mixture comprising a gas rich in hydrocarbons. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de la phase d'adsorption, on produit un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène présentant une pression P diminuée d'environ un bar de perte de charge. 9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the adsorption phase, a gas is produced comprising substantially hydrogen having a pressure P decreased by about one bar of pressure drop. <Desc/Clms Page number 21> <Desc / Clms Page number 21> 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de la phase d'adsorption, on produit un gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène présentant une pureté supérieure à au moins 97 % en mole. 10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the adsorption phase, a gas is produced comprising substantially hydrogen having a purity greater than at least 97 mol%. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures est un flux issu d'un procédé d'hydrodésulfuration. 11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gaseous mixture comprising at least H2S, H2 and hydrocarbons is a stream from a hydrodesulfurization process. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au cours de la phase d'adsorption, le gaz comprenant essentiellement de l'hydrogène produit est recyclé dans le procédé d'hydrodésulfuration. 12. The method of claim 11, characterized in that during the adsorption phase, the gas comprising substantially hydrogen produced is recycled in the hydrodesulfurization process. 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures à traiter est le mélange gazeux à haute pression comprenant essentiellement de l'hydrogène, des hydrocarbures et de i'HsS (3) issu de l'unité de séparation haute pression d'une unité d'hydrodésulfuration. 13. The method of claim 11 or 12, characterized in that the gaseous mixture comprising at least H2S, H2 and hydrocarbons to be treated is the gaseous mixture at high pressure comprising essentially hydrogen, hydrocarbons and HsS ( 3) from the high pressure separation unit of a hydrodesulfurization unit. 14. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le mélange gazeux comprenant au moins H2S, H2 et des hydrocarbures à traiter est le mélange (7) du gaz de recyclage (6) et du gaz d'appoint (12) d'une unité d'hydrodésulfuration. 14. The method of claim 11 or 12, characterized in that the gaseous mixture comprising at least H2S, H2 and hydrocarbons to be treated is the mixture (7) of the recycle gas (6) and the makeup gas (12). a hydrodesulfurization unit. 15. Procédé selon l'une revendications 13 à 14, caractérisé en ce que le gaz résiduaire issu de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption des hydrocarbures est envoyé au réseau gaz combustible non acide. 15. Method according to one of claims 13 to 14, characterized in that the waste gas from the decompression phase of the adsorbent bed for the adsorption of hydrocarbons is sent to the non-acid fuel gas network. 16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le gaz résiduaire issu de la phase de décompression du lit de l'adsorbant permettant l'adsorption d'HzS est envoyé au réseau gaz combustible acide.16. Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the waste gas from the decompression phase of the adsorbent bed for the adsorption of HzS is sent to the acid gas fuel network.
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