Titre de l'invention : Séparateur gaz/condensats avec buse de nettoyage, et procédé de nettoyage correspondant Domaine Technique

[0001] La présente invention concerne le traitement des fluides, et plus précisément les séparateurs gaz/condensats.

Technique antérieure

[0002] On utilise les séparateurs dans des de traitement des gaz, par exemple sur des installations d’exploration, de production, et de raffinage, dans l’industrie pétrochimique. Les séparateurs peuvent également être appelés dégazeurs.

[0003] Une application typique est le traitement de gaz naturel comprenant des condensats (typiquement des huiles). Dans ces applications, un colmatage du séparateur peut être observé, et plus précisément un colmatage du filtre utilisé en tant devésiculeur.

[0004] Les séparateurs de l’art antérieur comportent généralement une cuve sensiblement verticale, une entrée pour recevoir le mélange gaz/condensats, une sortie située au sommet de la cuve pour extraire le gaz filtré, et un filtre agencé entre l’entrée et la sortie (le filtre peut être appelé devésiculeur, ou matelas coalesceur).

[0005] De l’état de la technique antérieure, on connaît le document FR 3100992 qui décrit le phénomène d’encrassement des séparateurs gaz/liquide, mais pour un séparateur sans filtre. Ce document propose d’utiliser un liquide diluant (hydrocarboné) dans un cyclone pour limiter l’encrassement.

[0006] On connaît également des séparateurs pour les mélanges gaz/boues, par exemple tels que décrits dans le document WO 2019/060098. Ce document propose un séparateur avec un filtre, et il aborde le problème de l’encrassement de ce filtre. Ce problème est néanmoins résolu dans le cadre de l’application visée par ce document par des vibrations qui décrassent le filtre.

[0007] Pour certaines applications, un nettoyage plus complet du séparateur ou au moins de son filtre doit être néanmoins mis en oeuvre, en cas de colmatage ou pour éviter un colmatage. A cet effet, on met en oeuvre un nettoyage avec un démontage des brides du séparateur, un démontage des évents, un démontage du manomètre utilisé, pour qu’un opérateur puisse ensuite mettre en oeuvre le nettoyage.

[0008] Ces opérations sont longues, et peuvent durer jusqu’à deux jours du fait du démontage/remontage nécessaire.

[0009] En outre, les condensats_sont dangereux pour les opérateurs (par exemple classés cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction (CMR)), et les opérateurs doivent donc être équipés d’équipements de protection individuel appropriés et coûteux. Cette dangerosité a également pour effet d’engendrer des coûts pour importants pour le nettoyage en tant que tel.

[0010] Il est donc nécessaire de trouver une solution qui limite au moins en partie : les risques d’exposition aux produits dangereux pour les opérateurs, les pertes de temps, les coûts, et enfin les cas de pollution provoqués par le colmatage des filtres. [0011] L’invention vise à résoudre certains au moins des inconvénients précités.

[0012] De l’état de la technique antérieure, on connaît les documents

US 2015/174519, WO 2013/168568, US 2020/197891 , et CN 106693564.

Exposé de l’invention [0013] À cet effet, l’invention propose un séparateur gaz/condensats comportant une cuve équipée d’un filtre séparant une portion supérieure de la cuve d’une portion inférieure de la cuve, une entrée débouchant dans la partie inférieure pour introduire dans la cuve le mélange gaz/condensats, une première sortie dans la partie supérieure pour extraire de la cuve le gaz filtré par le filtre, une deuxième sortie située dans la partie inférieure pour extraire les condensats. [0014] Selon une caractéristique générale, le séparateur comprend au moins une buse de dispersion d’un liquide de nettoyage agencée dans la partie supérieure de la cuve dispersant par balayage le liquide de nettoyage sur au moins la face supérieure du filtre orientée du côté de la portion supérieure.

[0015] Ainsi, une solution aux problèmes posés ci-dessus a été trouvée dans l’installation d’une buse de dispersion d’un liquide de nettoyage qui balaye toute la surface supérieure du filtre. Ici, le filtre occupe une section entière de la cuve pour délimiter la portion inférieure de la portion supérieure.

[0016] Cette solution permet d’éviter de devoir démonter la cuve pour la nettoyer, et évite tout exposition dangereuse pour les opérateurs.

[0017] En outre, le balayage avec un fluide de nettoyage adapté pour déplacer mécaniquement les condensats a été observé comme bien adapté pour empêcher l’encrassement des filtres.

[0018] Par exemple, le séparateur est configuré pour être utilisé de verticalement, avec la partie supérieure au-dessus de la partie inférieure. Par exemple, le séparateur est vertical.

[0019] Selon un mode de réalisation particulier, le séparateur comprend en outre une deuxième buse de dispersion du liquide de nettoyage agencée dans la portion inférieure de la cuve et dispersant par balayage le liquide de nettoyage sur au moins le fond de la cuve.

[0020] Ce mode de réalisation particulier permet en outre d’empêcher un encrassement au niveau de la deuxième sortie du séparateur, généralement placé au fond de la cuve.

[0021] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième buse de dispersion est agencée à un niveau plus bas que l’entrée pour introduire le mélange gaz/condensats.

[0022] Ce mode de réalisation particulier est bien adapté pour les séparateurs dans lesquels un déflecteur est placé en regard de l’entrée pour bloquer les condensats et les faire tomber au fond de la cuve. [0023] Par exemple, dans ce mode de réalisation particulier, un déflecteur est placé en regard de l’entrée pour bloquer les condensats et les faire tomber au fond de la cuve.

[0024] Selon un mode de réalisation particulier, le séparateur comprend en outre une conduite de sortie s’étendant depuis la première sortie et munie d’un pare- flamme, et une troisième buse de dispersion agencée au-dessus du pare-flamme dispersant par balayage le liquide de nettoyage sur le pare-flamme (et en particulier sur sa face supérieure).

[0025] A titre indicatif, la troisième buse sera placée dans l’axe de la conduite de sortie si celle-ci est verticale, et dans l’axe du séparateur (de la cuve).

[0026] L’utilisation d’un pare-flamme est optionnelle.

[0027] Selon un mode de réalisation particulier, la ou les buses de dispersion sont des buses rotatives, entraînées en rotation par le liquide de nettoyage.

[0028] Ce mode de réalisation particulier est avantageux en ce qu’il permet d’utiliser des buses qui tournent sans moteur électrique, ce qui serait problématique dans un contexte où le gaz, par exemple, est explosif.

[0029] Selon un mode de réalisation particulier, la ou les buses de dispersion sont configurées pour effectuer un balayage orbital pour disperser le liquide de nettoyage.

[0030] Par orbital, on entend que la buse fait parcourir à un jet une rotation autour d’un axe (typiquement orthogonal avec la paroi de la cuve au niveau où est agencée la buse), et aussi un mouvement d’oscillation dans le sens de cet axe.

[0031] Selon un mode de réalisation particulier, la ou les buses sont des buses selon la norme ATEX.

[0032] La norme ATEX (ATmosphères Explosives), définie notamment dans les directives européennes 2014/34/UE et 1999/92/CE, implique des caractéristiques techniques sur la buse.

[0033] A titre indicatif, ces buses peuvent être en acier inoxydable, être capable d’entrer en rotation sans composant électrique (le mouvement du fluide sera par exemple utilisé), etc. [0034] Les fabricants de buse identifient généralement les buses commercialisées en accord avec cette norme.

[0035] Selon un mode de réalisation particulier le liquide de nettoyage est, dans les buses (c’est-à-dire avant la dispersion), à une pression comprise entre 3 bar et 5 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieur de la cuve ou à une pression comprise entre 3 bar et 10 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieur de la cuve.

[0036] Il a été observé qu’avec une pression élevée, on a une action mécanique de nettoyage par le liquide de nettoyage, qui décroche les condensats colmatant le filtre (ou les autres éléments, si davantage de buses sont utilisées).

[0037] L’invention propose également une installation de traitement de gaz comprenant le séparateur tel que défini ci-avant (dans tous ses modes de réalisations), une alimentation en mélange gaz/condensats connectée à ladite entrée, une conduite de sortie connectée à la première sortie (ou connectée à la conduite de sortie du séparateur s’il en a une), et une alimentation en liquide de nettoyage (par exemple maintenue à une pression comprise entre 3 bar et 10 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieur de la cuve).

[0038] L’invention propose également un procédé de nettoyage (au moins partiel) d’un séparateur gaz/condensats comportant une cuve équipée d’un filtre séparant une portion supérieure de la cuve d’une portion inférieure de la cuve, une entrée débouchant dans la partie inférieure pour introduire dans la cuve le mélange gaz/condensats, une première sortie dans la partie supérieure pour extraire de la cuve le gaz filtré par le filtre, une deuxième sortie située dans la partie inférieure pour extraire les condensats, dans lequel on disperse un liquide de nettoyage au moyen d’une buse agencée dans la partie supérieure de la cuve, le liquide de nettoyage étant dispersé par balayage sur au moins la face supérieure du filtre orientée du côté de la portion supérieure.

[0039] Ce procédé peut être mis en oeuvre en utilisant un séparateur tel que défini ci- avant dans tous ses modes de réalisations, en particulier, ce procédé peut comporter l’utilisation de plusieurs buses de dispersion. [0040] Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le nettoyage est mis en oeuvre au cours d’une phase de nettoyage distincte d’une phase de séparation gaz/condensats.

[0041] Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le fluide de nettoyage comprend de l’eau et/ou un dégraissant.

[0042] Ainsi, on peut mettre en oeuvre un nettoyage mécanique du séparateur.

[0043] Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le liquide de nettoyage est amené à la buse de dispersion à une pression comprise entre 3 bar et 5 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieur de la cuve ou à une pression comprise entre 3 bar et 10 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieur de la cuve.

[0044]

Brève description des dessins

[0045] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :

[Fig. 1] La figure 1 est une vue en coupe d’un séparateur selon un exemple.

[Fig. 2] La figure 2 est une représentation tridimensionnelle d’une buse selon un exemple.

Description des modes de réalisation

[0046] On va maintenant décrire un séparateur pouvant être utilisé dans une installation de de traitement de gaz.

[0047] Cette installation peut être utilisée dans un contexte d’exploration, de production, ou de raffinage, pour l’industrie pétrochimique.

[0048] Sur la figure 1 , on a représenté un séparateur représenté dans une installation de traitement de gaz qui est partiellement représentée.

[0049] Ce séparateur comporte une cuve 1 , destinée à être utilisée telle que représentée, c’est-à-dire verticalement (pour avoir une différence d’altimétrie entre l’entrée et la sortie). La cuve a une forme sensiblement cylindrique à section circulaire.

[0050] Pour séparer le gaz des condensats que ce séparateur reçoit, un filtre 2 est agencé à travers une section du séparateur, de sorte qu’une portion inférieure 1a et une portion supérieure 1 b de la cuve sont définies par l’agencement du filtre. On peut noter que le filtre peut être également désigné par les expressions devésiculeur, ou encore matelas coalesceur. Le filtre utilisé ici sera choisi pour une application de filtrage de condensats de type huiles, contenus dans un gaz de type méthane/gaz naturel.

[0051] L’installation de traitement de gaz comporte ici une alimentation 3, ici une conduite, en mélange gaz/condensats. Cette alimentation débouche dans la portion inférieure 1a de la cuve pour définir l’entrée E de la cuve. Une butée 4, ici une surface orthogonale à l’axe de l’alimentation 3, est agencée dans la cuve pour qu’au moins une portion des condensats la rencontre pour ensuite retomber au fond 5 de la cuve, par gravité. La butée est maintenue par une bande qui prolonge l’alimentation dans la cuve.

[0052] Par exemple, la butée 4 peut être appelée un déflecteur. Le déflecteur peut être placé en regard de l’entrée pour bloquer les condensats et les faire tomber au fond de la cuve. Par exemple, il s’étend verticalement face à l’entrée, tout en laissant libre un passage vers le bas. Pour extraire le gaz qui remontent dans le séparateur et qui ont été filtrés par le filtre 2, la cuve comporte une première sortie S1 , ici une ouverture de la paroi de la cuve agencée au sommet de la cuve. De la sortie S1 part une conduite de sortie 6, verticale (dans l’axe de la cuve), qui lui est connectée. Un pare flamme 7 est monté dans la conduite de sortie 6. La conduite 6 débouche dans une autre conduite de sortie 8 de l’installation de traitement de gaz.

[0053] On peut noter que le pare-flamme est optionnel, et que les conduites de sortie 8 ici en forme de corne sont optionnelles également (d’autres formes sont possibles). La sortie S1 peut par exemple être la sortie du séparateur.

[0054] Pour extraire les condensats, qui arriveront au moins en partie au fond 5 de la cuve, une deuxième sortie S2 est agencée en forme d’ouverture dans la paroi du fond de la cuve, au point le plus bas de la cuve. Cette deuxième sortie S2 est connectée à une conduite 9 de l’installation de traitement de gaz pour extraire les condensats.

[0055] Pour résoudre le problème de l’encrassement du filtre 2, il est proposé d’utiliser une buse B1 , agencée dans la partie supérieure de la cuve (sur sa paroi), pour disperser un liquide de nettoyage par balayage sur la face supérieure 2S du filtre 2.

[0056] Le liquide de nettoyage peut être un solvant tel que de l’eau, mais il est également possible d’utiliser d’autres solvants et en particulier des solvants à base d’alcool généralement utilisés en tant que dégraissants. Un mélange de solvants est également possible.. L’alimentation en liquide de nettoyage est comprise dans l’installation de traitement de gaz mais elle n’est pas représentée ici pour des raisons de simplicité. Préférentiellement et pour obtenir un bon nettoyage, cette alimentation maintient le liquide de nettoyage à une pression comprise entre 3 bar et 50 bar mesurée par rapport à la pression à l’intérieure de la cuve (une valeur de débit typique peut être 50L/min) et plus préférentiellement encore à une pression comprise entre 3 et 10 bars.

[0057] Pour obtenir un balayage de la surface, voire de l’intégralité de la surface 2S, on pourra utiliser une buse rotative, entraînée en rotation par le fluide de nettoyage (plus précisément par sa pression). En fait, la buse peut être compatible avec la norme ATEX. Aussi, le balayage peut être un balayage orbital.

[0058] Une buse utilisable en tant que buse B1 est représentée sur la figure 2.

[0059] A titre indicatif, on pourra utiliser une buse de la société américaine BETE, par exemple la buse orbitale commercialisée sous la référence HWS-40.

[0060] Une buse orbitale fait parcourir à un jet une rotation autour d’un axe

(typiquement orthogonal avec la paroi de la cuve là où est agencée la buse, mais éventuellement formant un angle non droit avec la paroi), et aussi un mouvement d’oscillation le long de cet axe. Différentes combinaisons de mouvements de rotation et d’oscillation peuvent être utilisées. En outre, la buse peut avoir plusieurs orifices de sortie. [0061] Préférentiellement, la buse orbitale permet de balayer la surface d’au moins un hémisphère centré sur la buse. En fait, le mouvement de balayage des buses de l’invention peut être un balayage hémisphérique.

[0062] Pour obtenir un nettoyage plus complet de la cuve du séparateur, on peut agencer des buses supplémentaires. En particulier, on peut placer une buse B2 dans la portion inférieure 1a de la cuve, en dessous du niveau de l’entrée E, pour mettre en oeuvre un balayage du fond 5 de la cuve (qui ne sera pas gêné par la présence de la butée 4 puisqu’en dessous de son niveau).

[0063] Une autre buse B3 peut être agencée au-dessus du pare-flamme 7, dans l’axe de la conduite de sortie 6, à la jonction en forme de T qui connecte la conduite de sortie 6 avec la conduite 8.

[0064] Avec les buses B1 , B2, et B3, on peut obtenir un nettoyage complet des éléments du séparateur et du pare-flamme. En effet, tous les éléments susceptibles d’être encrassés par les condensats sont balayés par les jets des buses.

[0065] Davantage de buses peuvent être utilisées.

[0066] On peut noter que le nettoyage peut être mis en oeuvre au cours d’une phase distincte d’une phase de fonctionnement du séparateur. En d’autres termes, on n’introduit pas de mélange gaz/condensats lorsque l’on introduit du liquide de nettoyage.

[0067] Les modes de réalisation et de mise en oeuvre décrits ci-avant permettent d’éviter de devoir démonter des éléments du séparateur pour nettoyer le séparateur. Le nettoyage est ainsi beaucoup moins coûteux, plus court, et moins dangereux pour les opérateurs.