La présente invention concerne un procédé et une installation pour la déshydratation ou le séchage de liquides à l'aide d'agents déshydratants déliquescents sous forme de coussinets, notamment de soude ou de potasse, autrement appelés solide alcalins. En particulier, l'invention a pour objet d'utiliser dans un procédé la saumure résultant du séchage ou de la déshydratation, ladite saumure étant appelée solution alcaline.

On connaît le document "Liquid Drying by Solid Desiccant Materials: Expérimental Study and Design Method", F. Augier, C. Boyer and M. Vassieu, O & Gas Science and Technology - Rev. IFP, Vol. 63 (2008), No. 6, pp. 713-722, qui décrit le séchage par produits déliquescents.

On connaît l'utilisation de sels ou de saumure pour la déshydratation, mais la méthode et le dispositif selon la présente invention ne sont pas décrits.

Ainsi, la présente invention concerne un procédé de déshydratation d'un effluent liquide ou gazeux dans lequel on effectue les étapes suivantes:

- on neutralise ledit effluent par au moins l'une des saumures suivantes: de soude, de potasse, ou de leurs mélanges,

- on déshydrate ledit effluent neutralisé sur des coussinets de soude ou de potasse,

- on collecte la saumure résultant de la déshydratation et on l'utilise dans ladite étape de neutralisation.

Selon le procédé, les coussinets peuvent avoir des dimensions comprises entre 1 et

3 cm.

Dans le procédé, l'effluent peut être un hydrocarbure, tel le LPG, une essence, un gasoil, un kérosène.

L'invention concerne également une installation de déshydratation d'un effluent liquide ou gazeux, comportant:

- des moyens de neutralisation de l'effluent par au moins l'une des saumures suivantes: de soude, de potasse, ou de leurs mélanges,

- des moyens de déshydratation de l'effluent neutralisé comportant des coussinets de soude ou de potasse,

- des moyens de collecte de la saumure résultant de la déshydratation et des moyens de recyclage de la saumure dans les moyens de neutralisation. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, nullement limitatifs, illustrés par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles:

- la figure 1 schématise le principe de l'invention,

- la figure 2 illustre l'invention appliquée aux procédés d'adoucissement d'hydrocarbure par extraction des composés soufrés.

La figure 1 montre le principe général d'un procédé dans lequel un produit à neutraliser et à sécher entre par un conduit 1 dans des moyens de neutralisation 2 où l'on utilise une solution alcaline pour réaliser la neutralisation, ou adoucissement, de composés présents dans le produit. Le produit ainsi traité entre dans une colonne de séchage 5 remplie de solides alcalins, ou produits déliquescents, de même nature chimique que la solution alcaline utilisée dans les moyens 2. En contact avec les solides alcalins, le produit à traiter se déshydrate en formant une solution alcaline s'écoulant en fond de la colonne de séchage 5 via le conduit 4. Le produit traité sort de la colonne 5 par un conduit en tête 6. Une partie ou la totalité de la solution alcaline sortant en fond de colonne 5 est recyclée dans les moyens d'adoucissement 2 via le conduit 3. Ce recyclage n'exclut pas un appoint de solution alcaline dans le ballon 2 via un conduit 8. Une purge 7 de solution alcaline est également possible. L'intérêt d'utiliser dans la colonne de séchage un solide de même nature que la solution alcaline utilisée dans le procédé de neutralisation permet de limiter l'alimentation en solution alcaline neuve tout en diminuant l'effluent sortant en pied de colonne de séchage.

De préférence, on utilise des produits commercialisés par la société Newton's (France) sous la forme de grains de soude (NaOH) ou de potasse (KOH). Les formes particulières en coussinets présentent un comportement optimum des grains au fur et à mesure de la consommation du produit.

La forme en coussinet a une surface spécifique propre plus grande que celle d'une perle de même poids ou de même volume, tout en limitant les pertes de surfaces liées aux contacts entre grains comme c'est le cas avec des formes en écailles. Elle est un optimum de la surface spécifique réellement disponible. La forme en coussinets permet le réarrangement du lit au fur et à mesure que celui- ci est consommé. Il y a une diminution progressive de la hauteur du lit jusqu'à atteindre la hauteur minimum de lit requise par le procédé de déshydratation.

Les sels déliquescents absorbent l'humidité et se dissolvent dans l'eau absorbée pour former une saumure de mélange de sel et d'eau.

Les saumures générées par la déshydratation sont donc des saumures de soude ou de potasse à des concentrations comprises entre 20 et 60% massique. En particulier les procédés d'extraction de mercaptans par une solution de soude sont particulièrement pertinent dans le cadre de l'invention car ils permettent d'en tirer un grand bénéfice. Ces procédés sont couramment utilisés en raffinerie pour extraire certains composés soufrés, par exemples des mercaptans, d'hydrocarbures variés comme par exemple le GPL, essence, gasoil, kérosène. Il existe un grand nombre de variantes de ce type de procédés, suivant le type de produit à traiter et la qualité du produit final désiré.

Les procédés en question comprennent généralement les opérations suivantes: - une étape de prélavage à la soude diluée (entre 1 et 10%) destinée à la neutralisation des acides, par exemple H2S, en entrée de procédé,

- une extraction à contre-courant à la soude diluée (entre 10 et 20%), comprenant une faible quantité de catalyseur (non actif dans cette étape), les mercaptans (RSH) sont alors dissociés en mercaptides (RS-),

- une étape d'oxydation à l'air des mercaptides en disulfures, dans laquelle le catalyseur présent dans le soude est actif,

- une étape d'extraction des disulfures par un hydrocarbure, suivie d'une décantation en 1 ou 2 étapes,

- le recyclage de la soude régénérée en tête de colonne d'extraction liquide-liquide.

Une fois traitée, la charge est généralement lavée à l'eau. La charge lavée passe ensuite sur un filtre à sable dans le but de la séparer de l'eau libre. La teneur résiduelle d'eau dans la charge est selon les filtres de l'art antérieur comprise entre 50 et 100 ppm.

Selon l'invention, on remplace le filtre à sable par un ballon de séchage contenant un solide déliquescent composé de pastilles solides de soude. Ceci présente plusieurs avantages : - La déshydratation réalisée est alors plus poussée, car elle ne se limite pas à l'eau libre. On peut obtenir une teneur en eau finale entre 10 et 50 ppm suivant la nature des charges.

- Les pastilles de soude utilisées génèrent une saumure qui est récupérée en pied de colonne de séchage. Cette saumure peut être diluée et utilisée: soit dans la colonne de prélavage à la soude, soit comme appoint dans la boucle d'extraction. Ceci présente un avantage important par rapport à l'utilisation de filtres à sables, car dans ce dernier cas l'eau libre extraite ne se présente pas sous forme de saumure, et doit être obligatoirement traitée. En utilisant des pastilles de soude, la saumure concentrée récupérée en pied de colonne de séchage peut éventuellement être réutilisée à l'extérieur du procédé si un flux à neutraliser existe par exemple sur le site industriel, mais son recyclage au sein même du procédé est bien plus intéressant. En effet, le recyclage de la saumure dans le procédé la produisant permet:- 1) de ne produire de la saumure que lorsque le procédé est en fonctionnement, ce qui permet d'éviter l'usage de bacs de stockages inhérents à une valorisation externe, - 2) la saumure est produite à proximité géographique de son usage, d'où des économies de conduites et de pompes.

- Le passage de la charge dans un lit fortement concentré en soude (pure) peut permettre de fixer les traces d'H2S voire de mercaptans encore présentes dans celle-ci. La figure 2 donne un exemple de procédé d'extraction de mercaptans présents dans un hydrocarbure, mettant en oeuvre l'invention. La charge ou produit à traiter, qui contient entre autres de l'H2S et des mercaptans entre via le conduit 31 dans une colonne de prélavage 23 contenant de la soude diluée. Cette colonne 23 sert à éliminer la majorité de l'H2S présent dans la charge, et élimine également au moins une petite partie des mercaptans. L'effluent sortant par le conduit 24 contient de la soude diluée, de l'H2S, des mercaptans et d'autres acides présents initialement dans la charge. Le produit sortant en tête de colonne 23 entre ensuite dans une colonne d'extraction liquide-liquide 9. La colonne d'extraction 9 est également alimentée par une solution de soude via le conduit 11, diluée entre 10 et 20% massique. L'extraction est généralement opérée en contre courant, la charge hydrocarbure monte et la solution de soude descend. La grande majorité des mercaptans est alors extraite dans la phase soude, sous forme de mercaptides. La solution de soude chargée en mercaptides est alors acheminée vers un réacteur d'oxydation 13 des mercaptides en disulfures. L'oxydation est réalisée à l'aide d'une injection d'air 14. L'oxydation est réalisée par catalyse en phase homogène. Le catalyseur utilisé préférentiellement est de la famille des phtalocyanines, et est dissous en phase soude. Le mélange polyphasique sortant du réacteur 13 entre dans un ballon de séparation 15. Le ballon 15 est utilisé pour séparer la phase gazeuse, qui en sort par le conduit 17, la phase soude via le conduit 16, et une phase organique via le conduit 19 contenant les disulfures. Le procédé se base sur le caractère fortement hydrophobe des disulfures qui sont très facilement extraits par une phase hydrocarbure. C'est pourquoi un hydrocarbure, par exemple une essence, est injectée dans le circuit de soude 16 via le conduit 18. Cet hydrocarbure extrait les disulfures présents dans la soude. Les deux phases soude et essence sont séparées dans un ballon de décantation 12. La soude ainsi régénérée est renvoyée vers la colonne d'extraction 9 via le conduit 11. L'essence sort du ballon de décantation 12 par le conduit 25 et est mélangée à la soude sortant de la colonne d'extraction 9. L'essence traverse ensuite le réacteur d'oxydation 13 et extrait ensuite les disulfures qui y sont formés. L'injection de l'essence fraîche en sortie de ballon 15 permet de finir l'extraction des disulfures et ainsi limiter le retour de soufre dans le colonne d'extraction.

Le produit désoufré sortant de la colonne d'extraction est acheminé par le conduit 10 vers une colonne de lavage à l'eau 21. Il sort de cette colonne un effluent aqueux en pied de colonne 22. Le produit lavé passe ensuite dans une colonne de séchage 35. Dans le cadre de l'invention, cette colonne est remplie de soude solide. Le produit déshydraté sort de la colonne 35 via la conduite 36. La colonne de séchage produit une solution de soude qui sort de la colonne 35 via le conduit 34, et dont la concentration est supérieure à celle utilisée dans la colonne de prélavage 23 ou dans la colonne d'extraction 9. Une fraction ou la totalité de la solution de soude produite lors de la déshydratation peut être recyclée dans le procédé : soit dans la colonne de prélavage via le conduit 33, soit en n'importe quel point de la boucle de solution de soude passant par la colonne d'extraction 9, le réacteur d'oxydation 13 et les ballons de séparation 15 ou 12. Sur la figure 2 le recyclage d'une partie de solution de soude produite dans la colonne de séchage 35 est recyclé via le conduit 20 dans le conduit 11 juste à l'entrée de la colonne d'extraction 9. La solution de soude peut être diluée à l'eau avant injection pour être utilisée à la concentration la plus pertinente.

Une mise en œuvre pertinente de l'invention consiste à recycler la saumure dans la colonne de prélavage 23 uniquement lorsque la charge hydrocarbure est très concentrée en mercaptans. Il n'est pas rare de voir fluctuer la concentration en mercaptans dans l'hydrocarbure à traiter, donc la mise en marche du recyclage de la saumure quand la charge à traiter est concentrée permet de stabiliser le fonctionnement global du procédé et ainsi d'améliorer ses performances.

Une autre mise en œuvre intéressante consiste à recycler en permanence la saumure dans la colonne de prélavage 23. Ainsi, par rapport au fonctionnement sans recyclage, la consommation de saumure est identique mais les performances du procédé sont améliorées du fait d'un prélavage fonctionnant en moyenne à une concentration en soude plus importante. Les espèces soufrées telles que mercaptans, COS ou H ₂ S sont ainsi plus efficacement captées par la phase aqueuse durant le prélavage.

Les avantages de l'invention peuvent donc être : - soit d'économiser de la soude, - soit d'augmenter les performances globales du procédé global de désulfuration.