RECIRCULATION DU LIQUIDE ET SON UTILISATION

La présente invention concerne le domaine des colonnes de contact gaz/liquide. Les domaines d'applications de l'invention peuvent être le traitement de gaz, le captage du C0 ₂ , la déshydratation, la séparation de contaminants présents dans des flux gazeux par une solution liquide, ou encore la distillation de composés liquides en mélange.

L'industrie utilise de très nombreux contacteurs (colonnes de contact) gaz/liquide. Ces derniers peuvent être utilisés pour la séparation de produits, comme les procédés de distillation, ou encore l'absorption de contaminants, comme les procédés de traitement aux aminés, dans le secteur du traitement de gaz et/ou de captage du C0 ₂ . Lorsqu'il s'agit de retirer des contaminants présents dans le gaz, comme le C0 ₂ , l'eau, l'H ₂ S, le COS par des procédés de lavage par un liquide, on utilise généralement des contacteurs verticaux, qui lavent un courant de gaz ascendant en circulation à contre-courant d'un courant liquide descendant. Ainsi, les contaminants du gaz sont retenus par le liquide lors de la remontée du gaz dans la colonne avec des vitesses d'absorption variables. On entend également par contacteurs verticaux les tours de régénération, dans lesquelles les solvants (liquide) chargés en contaminants sont épurés par contact avec un gaz, qui favorise l'extraction des contaminants présents dans la solution chargée en contaminants.

Il existe une grande variété de types de contacteurs gaz/liquide. Classiquement, les contacteurs verticaux peuvent contenir des internes de contact de type garnissage vrac et/ou garnissage structuré, et mettre en œuvre plusieurs lits de garnissages avec redistribution intermédiaire du flux de liquide, tel que schématisé sur la figure 1 . Par exemple, pour le cas de l'absorption de gaz acides par une solution aqueuse d'amine(s), on peut utiliser une colonne de contact gaz/liquide CO contenant du garnissage, réparti en plusieurs lits de garnissage 7. La colonne de contact CO reçoit le fluide gazeux à traiter en fond de colonne FA, et le solvant (liquide) pauvre en tête de colonne SP. Le fluide gazeux à traiter est généralement introduit en fond de contacteur à l'aide d'un distributeur gaz 13 permettant d'uniformiser au mieux le profil de vitesse de la phase vapeur ascendante sur l'ensemble de la section inférieure du lit de garnissage afin d'améliorer les performances de fonctionnement du contacteur. La colonne de contact CO délivre le fluide gazeux traité FT, épuré d'une partie des contaminants, en tête de colonne et le solvant riche SR, chargé d'une partie des contaminants contenus dans le fluide gazeux à traiter, en fond de colonne. Le transfert des contaminants du fluide gazeux vers le solvant liquide est opéré via la mise en contact intime de la phase liquide descendante et de la phase vapeur ascendante au sein du contacteur, au niveau des lits de garnissage 7. Les lits de garnissage 7 sont composés d'éléments solides qui présentent une surface de contact élevée, sur laquelle le liquide est réparti de manière uniforme et s'écoule vers le bas, ce qui favorise le contact avec la phase vapeur ascendante, et permet ainsi de transférer efficacement de la matière et/ou de la chaleur entre les deux fluides.

Deux grandes familles de garnissages sont disponibles actuellement. Un premier type de garnissage est constitué par une multiplicité d'éléments solides singuliers, possiblement identiques et généralement de taille modérée (de l'ordre du centimètre), déposés en vrac au sein des contacteurs, d'où le nom de garnissage vrac. Le second type, appelé garnissage structuré, est généralement formé par des tôles d'aciers mises en forme et arrangées de manière particulière.

Pour tous les types de garnissage, afin de disposer de toute la surface développée par l'interne de transfert, il convient que chacun des flux évoluant à contre-courant s'écoule de la manière la plus uniforme possible sur l'ensemble de la section de la colonne, et des internes de contact de la colonne. A cet effet, le solvant pauvre SP, en tête de colonne, est injecté de manière uniforme sur la section du lit de garnissage de tête 7, à l'aide d'un distributeur liquide 14. Généralement, les éléments constitutifs des lits de garnissage permettent de former ou/et de maintenir une distribution homogène et uniforme des fluides sur l'ensemble de la section de contact. Toutefois, lorsqu'une forte hauteur de contact est requise, il est préférable de recourir à une pluralité de lits de garnissage 7 et une pluralité de systèmes de redistribution liquide associés. En effet, lors du passage d'un liquide au sein d'un garnissage, ce dernier tend progressivement à s'accumuler dans certaines zones de passage préférentiel, et l'on dégrade l'uniformité de la distribution, jusqu'à générer des gradients de vitesses locales pour les phases gaz et liquide, dégradant ainsi les performances de mises en contact des fluides liquide et gazeux et l'efficacité globale de la colonne. Ce phénomène peut être amplifié en cas d'utilisation en conditions « offshore flottant ». Il devient alors préférable de raccourcir encore le lit de garnissage et de dédier une partie de la colonne à l'installation de dispositifs de collecte et de redistribution du liquide. Ceci dans le but de permettre la redistribution de la manière la plus homogène possible du flux de liquide sur la surface du garnissage inférieur 7. Le « Fractionation Research Inc. » (FRI) conseille de limiter la hauteur d'un lit de garnissage à une hauteur de huit mètres et de mélanger à nouveau la phase liquide avant de la réintroduire sur une section de garnissage inférieure (référence FRI, Fractionation Tray Design Handbook, vol 5 : Design Practices). Cette hauteur maximale peut varier selon les cas, et dépend de nombreux paramètres qui peuvent être : les conditions et débits de fonctionnement, des perturbations externes à la colonne d'échange comme les forces de mouvements sur les colonnes installées sur des supports flottants, tels que des barges et des navires de production, le type de garnissage, les propriétés des fluides, les conditions opératoires, etc .. La segmentation de la zone de contact en plusieurs lits de garnissage 7 peut nécessiter alors la mise en œuvre de systèmes de redistribution liquide 5, reliés à des plateaux collecteurs 1 . Ils sont installés entre deux lits de garnissage, soit pour cet exemple illustré, au-dessus des lits de garnissage 7 intermédiaire et inférieur.

Parmi les systèmes de redistribution liquide installés entre deux lits de garnissage successifs, deux types de systèmes sont utilisés pour collecter le liquide issu du lit de garnissage supérieur et le redistribuer vers le lit de garnissage inférieur.

Un premier type de système utilise un dispositif unique permettant à la fois de collecter le liquide issu du lit de garnissage supérieur et de le redistribuer sur le lit de garnissage inférieur tout en permettant le passage de la phase gaz, généralement à l'aide de cheminées. Ce sont généralement des systèmes simples et économiques mais qui ne favorisent pas le mélange de la phase liquide collectée depuis le lit de garnissage supérieur car la circulation du liquide collecté sur le plateau reste transversale à la colonne. Au sein de ce type de systèmes trois grandes familles se distinguent :

• Des distributeurs liquides à cheminées gaz : Une garde liquide s'établit sur toute la section du plateau distributeur, et alimente le lit de contact (garnissage) via des orifices uniformément répartis sur le fond du plateau. Le gaz est acheminé via des cheminées (ex. US 2013/0277868A). La figure 2 montre un plateau distributeur 1 à cheminées classique, muni de cheminées 2 pour le passage du gaz, les cheminées étant couvertes par des « chapeaux » 3 pour éviter le passage de liquide au sein des cheminées gaz (en situation d'écoulement à contre-courant), et des orifices 4 pour le passage de liquide.

• Des distributeurs liquides à caissons liquide : Une garde liquide s'établit sur un ensemble de caissons muni d'orifices d'alimentation, et le gaz est acheminé par l'espace restant (ex. US4909967A). • Des distributeurs liquides à cheminées liquide : ces distributeurs fonctionnent selon le même principe que le distributeur à cheminées gaz. La différence est que le liquide est distribué via des cheminées pouvant avoir des orifices situés à plusieurs hauteurs différentes, permettant ainsi de faire passer une plus large gamme de débits que dans le cas de simples orifices dans le fond de plateau. Le gaz est lui acheminé via des cheminées pouvant avoir une forme cylindrique ou parallélépipédique (ex. US5132055A, US4432913).

Un second type de systèmes utilise des dispositifs distincts pour collecter le liquide issu du lit de garnissage supérieur et pour le redistribuer sur le lit de garnissage inférieur, le liquide étant transmis d'un système à l'autre via des conduites de transfert de liquide, autrement dénommées jambes de transfert liquide par l'homme de l'Art; le passage de la phase vapeur étant couramment réalisé à l'aide de cheminées. Ce sont généralement des systèmes robustes, qui favorisent le mélange de la phase liquide car le liquide est rassemblé en quelques points très localisés. Au sein de ce type de systèmes, il convient de séparer la partie collectrice de la partie distributrice. Le document « Process Engineering Guide: GBHE- PEG-MAS-612 Design and Rating of Packed Distillation Columns » illustre notamment ces différents systèmes.

Les dispositifs de collecte du liquide se différencient généralement par le moyen permettant de laisser passer le flux vapeur du lit inférieur vers le lit supérieur : · plateaux collecteurs à cheminées gaz circulaires, munies de couvercles aussi appelés chapeaux par l'homme de l'Art,

• plateaux collecteurs à cheminées gaz rectangulaires, munies de chapeaux, ou

• plateaux collecteurs à cheminées gaz de type gouttière.

Sur ce second type de distributeur, les dispositifs de distribution du liquide, se distinguent généralement quatre sous familles :

• distributeurs à auges (en anglais « through distributor »), plutôt compacts mais exigeant une horizontalité parfaite (déconseillés en services critiques et en conditions offshore flottantes et oscillantes, c'est-à-dire en mer), • plateau à cheminées perforées (en anglais « orifice riser type distributor »), plutôt compact, mais réservé aux colonnes de faible diamètre (inférieur à 1 m), exigeant une horizontalité parfaite : les défauts d'uniformité de distribution sont généralement importants (déconseillés en services critiques et en conditions offshore flottantes et oscillantes),

• distributeurs tubulaires à orifices (en anglais « perforated piping distributor »), peu compact, présentant une force motrice supérieure aux distributeurs précédents et nécessitant donc une hauteur statique de liquide généralement plus importante au dessus du distributeur, mais délivrant généralement une distribution uniforme du liquide y compris en conditions offshore et oscillantes, ou

• pulvérisateurs ou buses (en anglais « spray distributor »), peu compacts, nécessitant, comme le distributeur précédent, une hauteur statique importante (une pompe peut également être utilisée pour assurer la force de distribution). La performance d'uniformité de distribution est plus modérée sur le liquide (à cause de la création de zones de recouvrement des cônes liquides). L'impact des gouttelettes sur le garnissage est important pour disperser la force liquide et le système est très fortement sujet à l'entraînement liquide par création de brouillard de gouttelettes.

La figure 3 montre un exemple de ce dernier type de systèmes qui dissocie la collecte du liquide de sa distribution. Le plateau collecteur 1 comporte des cheminées 2 pour le passage du gaz. Le système pour la distribution du liquide comprend une conduite verticale 5 et une pluralité d'arroseurs 6 (tubes horizontaux munis d'orifices ou de buses).

Pour des conditions offshore flottant, c'est généralement ce type de système illustré sur la figure 3, assurant la collecte et la redistribution du liquide entre deux lits de garnissage, qui est privilégié pour deux raisons : 1 - on minimise les effets des oscillations du liquide dans la jambe centrale, et 2- on recherche une distribution uniforme vers le lit inférieur. Aussi, le plateau collecteur de liquide est relié au système de distribution par une ou plusieurs conduites verticales relativement longues afin que le système distributeur crée la hauteur statique suffisante quelles que soient les conditions d'inclinaison imposées par la houle et fournit la force motrice au distributeur. En effet, la conduite verticale est dimensionnée de manière à ce que la variation de la hauteur de liquide due à un défaut d'horizontalité soit largement inférieure à la hauteur de la conduite de liquide alimentant le système de distribution (US 2004/0020238 A1 ). Dans ce cas, le système de distribution de liquide peut être formé par un ou plusieurs arroseurs, et le gaz est acheminé par des cheminées situées au niveau du plateau collecteur.

Les colonnes de contact gaz/liquide à contre-courant équipées de lits de garnissage et installées sur support flottant sont perturbées par une modification de la circulation du liquide, en raison du mouvement de la colonne qui s'écarte de la position verticale. La distribution du liquide n'est plus uniforme, ce qui s'ajoute à la déformation progressive de l'uniformité de la distribution du liquide lorsque le liquide progresse au travers d'un lit de garnissage. On obtient des profils de distribution de liquide dont l'hétérogénéité s'accroit, qui perturbent ensuite la distribution du gaz qui va se répartir de manière non uniforme en fonction de la mauvaise distribution de liquide. Dans les zones de forts mouillages, le gaz peut chercher à éviter le liquide. La perte d'efficacité de la colonne résulte du croisement de débits importants de gaz avec des débits faibles de liquides dans les zones où le liquide circule faiblement. Pour faire face à la perte d'efficacité de la colonne, les ingénieurs chargés du dimensionnement augmentent le débit de liquide et/ou la hauteur des lits de garnissage, de manière à réussir la performance d'épuration. En augmentant le débit de liquide, on impose une colonne de taille plus conséquente, avec une régénération plus importante. En augmentant non seulement la taille de l'absorbeur, mais éventuellement aussi celle de la section de régénération, on augmente la masse des équipements composant les ateliers présents sur la barge ou la plateforme flottante, et donc le prix du projet. Les concepteurs de colonnes d'épuration de gaz naturel doivent également répondre aux problèmes de flexibilité opératoire imposée par de nombreux cas de fonctionnement, notamment pour le liquide. En effet, pour le dimensionnement, les concepteurs doivent considérer le débit de gaz de charge le plus élevé, associé aux concentrations en contaminants les plus élevées. Ce dimensionnement impose le débit de solution liquide absorbante le plus élevé pour absorber une quantité de contaminants maximale. Or, les autres cas de fonctionnement imposent des conditions de fonctionnement plus faibles et minimales (en termes de débit et de quantité de contaminants présents dans le gaz à épurer), ce qui définit en particulier un cas « turndown » (marche technique minimale ou faible débit) ou des cas « pauvres ». Dans ce cas, le débit de liquide retenu pour opérer est plus faible.

La hauteur de liquide constituant la force motrice de distribution du liquide au travers des orifices, le débit de liquide minimum impose la hauteur de la conduite verticale minimum (ainsi que le diamètre) qui distribue le liquide de manière uniforme au travers des orifices, par exemple sur le dispositif de la figure 3. La variabilité du débit liquide impose d'autres dimensions des collecteurs mais doit s'affranchir des moyens de distribution du liquide préalablement définis pour le cas « turndown » (faible débit) et distribue alors les débits de liquide supérieurs de manière uniforme avec une hauteur de la conduite verticale de hauteur supérieure afin d'augmenter la force motrice nécessaire à l'évacuation d'un débit supérieur. On dispose alors d'un dispositif capable de distribuer la variabilité des débits de liquide avec des conduites verticales relativement longues, mais le besoin d'installer les conduites verticales plus longues augmente la hauteur totale des colonnes, ainsi que le poids des équipements des ateliers sur le FLNG ou le support flottant. Sur des colonnes oscillantes, le modèle impose en sus une conduite verticale avec une hauteur suffisante qui doit maintenir une distribution homogène et uniforme sur toute la gamme de débits lorsque la colonne s'incline, grâce à une hauteur statique suffisante, et bien positionnée au centre de la colonne. La variabilité sur le débit liquide impose un remplissage variable du système de distribution du liquide qui respecte tous les cas d'étude, notamment le cas « turndown » à faible débit liquide (et remplissage minimal) et le cas de dimensionnement à fort débit liquide (et remplissage maximal). Par exemple, pour le système de distribution selon la figure 3, la conduite verticale doit alors faire une hauteur minimale de 2.5 mètres à 3.5 mètres, qui se répète entre chaque lit. On impose alors une hauteur supplémentaire de 6 à 9 mètres de la colonne pour mettre en œuvre cette configuration si on considère une colonne de trois à quatre lits.

La présente invention concerne une colonne d'échange de matière et le cas échéant de chaleur entre un gaz et un liquide. La colonne d'échange comporte au moins un plateau collecteur et un système de distribution du liquide agencés entre deux lits de garnissage, et des moyens de recirculation du liquide. Les moyens de recirculation du liquide relient une zone située en dessous du lit de garnissage à une zone située au-dessus du plateau distributeur. Les moyens de recirculation du liquide permettent d'augmenter l'efficacité de la colonne grâce à un meilleur taux de mouillage. De plus, les moyens de recirculation du liquide permettent de limiter la variabilité du débit de liquide, ce qui permet de réduire la hauteur des moyens de distribution de liquide. Le dispositif selon l'invention

L'invention concerne une colonne d'échange de matière et/ou de chaleur entre un gaz et un liquide comportant au moins un lit de garnissage, au moins un plateau collecteur agencé au- dessus dudit lit de garnissage, et des moyens de distribution dudit liquide sur ledit lit de garnissage. Ladite colonne est équipée de moyens de recirculation du liquide depuis une zone située en-dessous dudit lit de garnissage vers une zone située au-dessus dudit plateau collecteur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de recirculation dudit liquide comportent au moins une pompe.

Conformément à une mise en œuvre, lesdits moyens de recirculation dudit liquide comportent au moins un échangeur de chaleur pour refroidir ou réchauffer ledit liquide.

Selon une caractéristique, ladite colonne est couplée à des moyens de régénération dudit liquide. De préférence, lesdits moyens de régénération dudit liquide sont agencés pour régénérer une portion dudit liquide desdits moyens de recirculation de liquide.

Avantageusement, le débit dudit liquide dans lesdits moyens de régénération dudit liquide est compris entre 20 et 200 % du débit dudit liquide entrant dans ladite colonne.

Conformément à un mode de réalisation, lesdits moyens de recirculation du liquide prélèvent ledit liquide en fond de ladite colonne.

Selon une mise en œuvre, ladite colonne comporte une pluralité de lits de garnissage, une pluralité de plateaux collecteurs, et une pluralité de moyens de distribution.

De manière avantageuse, lesdits moyens de recirculation dudit liquide prélèvent ledit liquide dans une zone située entre deux lits de garnissage. De préférence, lesdits moyens de recirculation dudit liquide acheminent ledit liquide dans une zone située entre deux lits de garnissage.

Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de recirculation dudit liquide distribuent ledit liquide en tête de ladite colonne.

Conformément à une option de réalisation, lesdits moyens de recirculation dudit liquide comportent un ballon de flash pour régénérer partiellement ledit liquide.

Selon une mise en œuvre, lesdits moyens de distribution comportent au moins une conduite verticale d'alimentation reliée audit plateau collecteur, et au moins un tube sensiblement horizontal relié à ladite conduite d'alimentation (5), ledit tube horizontal (5) comportant au moins un orifice et/ou une buse pour la distribution dudit liquide.

En outre, l'invention concerne une utilisation d'une colonne selon l'une des caractéristiques précédentes pour un procédé de traitement de gaz, de captage de gaz acides, de distillation, de déshydratation ou de séparation d'air.

De plus, l'invention concerne une utilisation d'une colonne selon l'une des caractéristiques précédentes pour un procédé de traitement d'un gaz comportant spécifiquement du COS en plus du C0 ₂ et de l'H ₂ S.

Présentation succincte des figures D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.

La figure 1 , déjà décrite, illustre un schéma de contacteur gaz/liquide contenant du garnissage, opérant à contre-courant, et mettant en œuvre plusieurs lits de garnissages avec redistribution intermédiaire du flux de liquide, selon l'art antérieur.

La figure 2, déjà décrite, illustre un plateau collecteur à cheminées selon l'état de l'art.

La figure 3, déjà décrite, illustre un plateau collecteur équipé d'un système de distribution, reliés par une conduite de transfert liquide, selon l'état de l'art.

Les figures 4 à 9 décrivent différents modes de réalisation de la colonne selon l'invention. Les figures 10a, 10b et 10c décrivent une colonne inclinée, respectivement selon l'art antérieur à débit faible, selon l'art antérieur à débit élevé, et selon l'invention à débit élevé.

Description détaillée de l'invention

La présente invention concerne une colonne d'échange (appelée également colonne de contact) de matière et possiblement de chaleur entre un gaz et un liquide. Selon l'invention, la colonne d'échange comporte au moins un lit de garnissage. On appelle lit de garnissage une section de garnissage qui est répartie sur une certaine hauteur de la colonne. Le garnissage peut être du garnissage vrac ou du garnissage structuré. Le garnissage, correspond à un contacteur, et permet la mise en contact du liquide et du gaz, afin de permettre les échanges de chaleur et/ou de matière entre les fluides.

Selon l'invention, la colonne d'échange comporte au moins un système de redistribution du liquide comprenant un plateau collecteur et des moyens de distribution de liquide. Chaque système de redistribution du liquide est agencé entre deux lits de garnissage, dans une zone appelée « zone inter-lits ». Le plateau collecteur collecte le liquide sur sa surface supérieure, et permet le passage du gaz à travers le plateau. Le passage du gaz à travers le plateau peut être notamment réalisé au moyen de cheminées, équipées ou non de chapeaux. En effet, lors du passage d'un liquide au sein d'un garnissage, ce dernier tend à s'accumuler dans certaines zones de passage préférentiel, générant des gradients de vitesses locales pour les phases gaz et liquide, dégradant ainsi les performances de mise en contact des fluides liquide et gazeux et l'efficacité globale de la colonne. Ce phénomène peut être amplifié en cas d'utilisation en condition « offshore flottant ». Lorsqu'une forte hauteur de contact est requise, il devient préférable de recourir à une pluralité de lits de garnissage et une pluralité de dispositifs de collecte et de distribution du liquide. Dans ce cas, il est avantageux de redistribuer de la manière la plus homogène et uniforme possible le flux de liquide sur la surface du garnissage inférieur. Il devient généralement préférable d'utiliser des collecteurs / redistributeurs de liquide entre deux sections de garnissage, au-delà d'une hauteur de garnissage de huit mètres (hauteur maximale préconisée par le FRI). Cette hauteur maximale préconisée peut être modifiée (généralement diminuée) selon les conditions de fonctionnement (offshore flottant, type de garnissage, propriétés des fluides, conditions opératoires...) pour limiter l'amplitude de la maldistribution au sortir du lit de garnissage.

Les moyens de distribution du liquide permettent de distribuer, de manière homogène, le liquide collecté par le plateau collecteur sur le lit de garnissage situé directement en dessous. Ainsi, le liquide s'écoule par gravité d'un lit de garnissage supérieur, au travers du plateau collecteur et des moyens de distribution pour être distribué sur un lit de garnissage inférieur. Les moyens de distribution peuvent être de tout type. Par exemple, ils peuvent être sous la forme d'orifices formés dans le plateau collecteur, tels que décrits avec la figure 2. En variante, les moyens de distribution du liquide sont situés en-dessous du plateau collecteur dans la zone inter-lits, et sont reliés au plateau collecteur pour le passage du liquide. Les moyens de distribution peuvent être de toute forme connue, notamment celle illustrée à la figure 3 (distributeur tubulaire à orifices). Selon un mode de réalisation de l'invention (pouvant être combiné avec les différentes variantes décrites ci-après), les moyens de distribution comprennent au moins une conduite verticale d'alimentation reliée au plateau collecteur, et au moins un, de préférence une pluralité de, tube(s) sensiblement horizontal (horizontaux) relié(s) à la conduite verticale d'alimentation. Chaque tube horizontal est équipé d'au moins un orifice et/ou une buse pour la distribution du liquide. Alternativement, les moyens de distribution peuvent être des moyens de distribution à spray (avec des buses) ou à auges. Les moyens de distribution du liquide permettent une bonne distribution du liquide sur le lit de garnissage inférieur, y compris dans des conditions offshore flottant (en mer), pour lesquelles la colonne peut être inclinée par rapport à la verticale.

La colonne selon l'invention est équipée de moyens de recirculation du liquide, ces moyens de recirculation du liquide permettent de retourner le liquide vers la colonne. Les moyens de recirculation du liquide prélèvent une partie du liquide dans au moins une zone située en dessous d'un lit de garnissage, et distribuent au moins une portion du liquide prélevé dans au moins une zone supérieure et située au-dessus d'un plateau collecteur, où le liquide en recirculation est associé au flux de liquide interne de la colonne. Ainsi, les moyens de recirculation permettent de collecter le liquide en au moins une zone, et de le mettre en circulation, et de réinjecter le liquide dans la colonne à au moins un niveau plus élevé. De cette manière, le débit de liquide est augmenté dans le garnissage, ce qui permet d'augmenter le taux de mouillage, et donc de limiter les pertes d'efficacité par mal distribution de liquide et donc l'efficacité des échanges de matière et/ou de chaleur entre le gaz et le liquide. Les moyens de recirculation de liquide permettent de faire recirculer un liquide partiellement chargé en contaminants C0 ₂ et/ou H ₂ S (ayant préalablement échangé avec le gaz) et non-régénéré ou partiellement régénéré des contaminants qu'il contient. Le liquide en recirculation peut traverser un seul lit de garnissage pour augmenter le débit sur une hauteur limitée, ou une pluralité de lits de garnissage pour augmenter le débit sur une hauteur importante, voire sur la totalité de la hauteur de la colonne d'échange. De plus, le recyclage de solvant (liquide) s'avère utile, car après un premier échange dans le lit de garnissage, le solvant conserve une capacité d'absorption des contaminants, notamment car la maldistribution opérant dans le lit de garnissage a réduit l'efficacité de la colonne. Ainsi, on améliore le taux d'absorption global, donc le rendement de la colonne. En particulier, la recirculation du solvant améliore l'absorption des constituants les plus lents à absorber (comme le COS) en corrigeant les défauts d'efficacité de la colonne et en mettant au contact avec le gaz contaminé (en COS) une quantité de liquide plus grande donc plus réactive. De plus, pour le mode de réalisation, pour lequel les moyens de distribution comportent au moins une conduite verticale et au moins un tube (cf. figure 3), les moyens de recirculation du liquide permettent de réduire la hauteur de la conduite verticale, par rapport aux solutions sans recirculation de liquide. En effet, les moyens de recirculation limitent la variabilité du débit liquide entre les cas de bas débits de type « turndown » et les cas de plus hauts débits de type maximum ou design, ce qui permet de diminuer l'écart entre la hauteur minimale et la hauteur maximale de liquide à prendre en compte pour le dimensionnement de la longueur de la conduite verticale. Ainsi, il est possible de réduire la hauteur de la conduite verticale du dispositif de redistribution et donc la hauteur totale de la colonne en limitant les besoins de flexibilité des distributeurs liquide quant à la variabilité des débits d'opération. Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'avantage de limitation de la longueur de la conduite verticale permis par l'invention est encore plus grand si la recirculation est prévue pour une colonne positionnée sur un support flottant, pour deux raisons : 1 - les inclinaisons du liquide dans le système de collecte et de distribution oscillant en fonction de la houle augmentent le besoin de longueur de conduite verticale en fonction de la variabilité des débits, et 2- la maldistribution est, du fait des conditions oscillantes de l'unité flottante, plus importante sur une colonne de l'offshore flottant et le solvant prélevé a un potentiel d'absorption complémentaire plus important s'il est recirculé. La mise en œuvre de l'invention diminue à la fois la variabilité des débits et donc la longueur de la conduite verticale d'un facteur plus important et améliore la performance de la colonne.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de recirculation du liquide comportent une pompe. La pompe permet la recirculation du liquide vers un niveau plus élevé de la colonne, et peut permettre également de régler le débit de liquide. En outre, les moyens de recirculation du liquide peuvent comporter un système de collecte qui permet d'alimenter la pompe, et un système de mélange et de distribution vers un niveau supérieur. Les moyens de recirculation du liquide sont agencés préférentiellement à l'extérieur de la colonne d'échange.

Conformément à une mise en œuvre de l'invention, les moyens de recirculation du liquide peuvent comprendre également un refroidisseur. Le refroidisseur permet de refroidir le liquide en recirculation avant sa réinjection dans la colonne. Ainsi, il est possible d'augmenter la performance d'absorption du liquide. En effet, les basses températures augmentent généralement la capacité d'absorption des liquides, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de la colonne d'échange, tant que les cinétiques des réactions ne sont pas trop affectées.

Alternativement, les moyens de recirculation de liquide peuvent comprendre des moyens de chauffage. Les moyens de chauffage permettent de chauffer le liquide recirculant avant sa réinjection dans la colonne. Ces moyens de chauffage peuvent avantageusement être situés pour chauffer le liquide recyclé injecté en tête de colonne ou en zone inter-lits de garnissage. En effet, les plus fortes températures augmentent généralement la vitesse d'absorption des contaminants dans les liquides car les réactions chimiques qui participent à l'absorption sont accélérées par des températures croissantes, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de la colonne d'échange, si la capacité d'absorption n'est pas trop affectée. Ainsi, il est possible d'augmenter la performance d'absorption de certains contaminants comme le C0 ₂ ou COS lorsqu'ils sont présents.

Selon une conception particulière, la collecte de liquide pour les moyens de recirculation de liquide peut être réalisée en fond de colonne, c'est-à-dire en bas de la colonne, en-dessous du dernier lit de garnissage de la colonne traversé par le liquide. Ainsi, on collecte le fluide en sortie de colonne, et il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de collecte supplémentaire pour la recirculation.

Selon une option de réalisation, lorsque la colonne d'échange comporte une pluralité de lits de garnissage, la collecte de liquide pour les moyens de recirculation de liquide peut être réalisée dans une zone inter-lits, c'est-à-dire entre deux lits de garnissage. Dans ce cas, la collecte du liquide peut être réalisée entre le lit de garnissage et le plateau collecteur situé directement en-dessous du lit de garnissage ou bénéficier avantageusement de l'arrangement de ce dernier qui ajoute un soutirage de liquide dans le dispositif.

Conformément à un mode de réalisation, la réinjection de liquide par les moyens de recirculation de liquide peut être réalisée en tête de colonne, c'est-à-dire en haut de la colonne, au-dessus du premier lit de garnissage de la colonne traversé par le liquide. Ainsi, le débit de liquide est augmenté pour la totalité de la hauteur de la colonne d'échange.

En variante et lorsque la colonne d'échange comporte une pluralité de lits de garnissage, la réinjection de liquide par les moyens de recirculation de liquide peut être réalisée dans une zone inter-lits, c'est-à-dire entre deux lits de garnissage. Dans ce cas, la réinjection du liquide peut être réalisée avantageusement entre le plateau collecteur et le lit de garnissage situé directement au-dessus du plateau collecteur. Ainsi, le débit de liquide est augmenté sans augmenter la hauteur totale de la colonne d'échange.

De manière avantageuse, le débit de liquide dans les moyens de recirculation de liquide peut être compris entre 20 et 200 % du débit de liquide circulant dans la colonne en absence de recirculation. Ainsi, le débit de liquide dans le lit de garnissage est augmenté de manière importante, augmentant ainsi l'efficacité des échanges entre le liquide et le gaz.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la colonne peut être équipée de moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide permettent de régénérer le liquide chargé (c'est-à-dire ayant échangé avec le gaz) collecté en fond de colonne : en d'autres termes les moyens de régénération du liquide permettent de séparer le liquide et les charges échangées avec le gaz. Puis les moyens de régénération permettent de réinjecter le liquide déchargé épuré des contaminants en tête de colonne. Ainsi, le liquide sortant de la colonne peut être réutilisé, après régénération, pour réaliser, de manière continue en circuit fermé, des échanges de chaleur et/ou de matière avec le gaz à traiter. Par exemple, si la colonne est une colonne de lavage aux aminés, le liquide utilisé est un solvant comprenant des aminés. Ce liquide absorbe des molécules issues du gaz, par exemple du C0 _2, du COS et/ou de l'H ₂ S, par contact avec le gaz dans les lits de garnissage. Après le passage dans les lits de garnissage, le solvant est collecté en fond de colonne pour être régénéré, c'est-à- dire séparé du C0 ₂ , du COS et/ou de l'H ₂ S, puis pour être réinjecté en tête de colonne. La charge, c'est-à-dire le C0 _2, le COS et l'H ₂ S, est évacuée des moyens de régénération par une autre sortie. Dans le cas d'une solution absorbante aux aminés, la régénération peut consister en un chauffage du solvant, généralement à pression modérée (quelques bars). La régénération peut être mise en œuvre par au moins une colonne de régénération et par des moyens de chauffage (moyens pour monter à ébullition le solvant). Le solvant régénéré, c'est à dire avec une charge de contaminants réduite, est apte à échanger à nouveau de la matière et/ou de la chaleur avec le gaz. Le solvant présente alors une capacité d'absorption plus grande, qui est supérieure à celle du solvant non régénéré à iso-température.

Conformément à une variante de l'invention, les moyens de régénération du liquide sont indépendants des moyens de recirculation du liquide. Alternativement, les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer une partie du liquide circulant dans les moyens de recirculation du liquide. Ainsi, le liquide en fond de colonne est séparé en deux portions : une première portion recyclée (sans régénération) réinjectée dans la colonne, et une deuxième portion passant dans les équipements de régénération du solvant chargé avant d'être réinjectée en tête de colonne. Cette conception peut être intéressante pour réduire le dimensionnement des moyens de régénération par limitation du débit à traiter dans la régénération et réduire les besoins de chauffage.

Selon un mode de réalisation de l'invention avantageux dans le cadre des échanges de matière entre le liquide et le gaz, les moyens de recirculation du liquide comportent un ballon de flash, apte à séparer partiellement le liquide de sa charge gazeuse par une détente (diminution de la pression par rapport à la colonne d'échange). Sur les procédés d'absorption des contaminants du gaz naturel, la pression dans la colonne d'absorption des contaminants H ₂ S, COS et C0 ₂ est élevée, mais la pression dans le ballon de flash est une moyenne pression. En effet, la réduction de la pression dans le ballon de flash permet de régénérer partiellement le liquide chargé par effet de détente du liquide entre la pression plus haute de l'absorbeur et la pression plus basse de ce ballon de flash. Ce mode de réalisation permet une meilleure efficacité de la colonne, en faisant recirculer un liquide partiellement déchargé de ses contaminants, ce qui augmente la capacité d'absorption de la colonne en opération.

Une variante de ce mode de réalisation peut consister à associer un ballon de flash dans le circuit de recirculation et des moyens de régénération. En sortie du ballon de flash, le liquide peut être séparé en deux portions, dont une première portion est recyclée sans régénération dans la colonne, et dont la deuxième portion est régénérée avant d'être réintroduite en tête de colonne. On considère que la pression dans la colonne d'échange est une haute pression, que la pression dans le ballon de flash est une moyenne pression, et que la pression dans les moyens de régénération est une basse pression. Ce mode peut s'appliquer avantageusement pour limiter la hauteur des colonnes pénalisées par des variabilités de débit liquide importantes entre le débit maximum nécessaire et le débit minimum nécessaire, comme des colonnes installées sur support flottant ou FLNG.

Les figures 4 à 9 illustrent, de manière schématique et non limitative, une colonne d'échange selon différents modes de réalisation de l'invention. Sur ces figures, à l'exception de la figure 4, le plateau collecteur et les moyens de distribution localisés entre les lits de garnissage ne sont pas représentés pour des raisons de simplification. Toutefois, le plateau collecteur et les moyens de distribution localisés entre les lits de garnissage peuvent être réalisés selon toute conception connue, par exemple celle illustrée en figure 3. Les figures 4 à 9 illustrent des colonnes d'échange avec deux lits de garnissage, toutefois ce nombre de lits de garnissage n'est pas limitatif. Chaque colonne d'échange peut comprendre un ou plusieurs lits de garnissage, par exemple entre un et six lits de garnissage, et de préférence deux, trois, ou quatre lits de garnissage. La figure 4 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR en fond de colonne, et réinjectent le liquide recyclé LR dans une zone entre les lits de garnissage encore appelée zone inter-lits de garnissage (espace séparant les deux lits de garnissage 7). En particulier, le liquide recyclé LR est envoyé dans la zone au-dessus du plateau collecteur 1 surmontant le lit de garnissage inférieur. Dans la zone inter-lits de garnissage, le liquide recyclé LR est mélangé au liquide descendant du lit de garnissage supérieur. Le mélange ainsi obtenu est distribué par les moyens de distribution (4, 5, 6) sur le garnissage inférieur. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide. Le débit de liquide recyclé peut être compris entre 20 et 200 % du débit de liquide envoyé pour la régénération.

La figure 5 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR en fond de colonne, et réinjectent le liquide recyclé LR dans une zone inter-lits de garnissage (espace entre les deux lits de garnissage 7). Dans la zone inter- lits de garnissage, le liquide recyclé LR est mélangé au liquide descendant du lit de garnissage supérieur. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide. En outre, la colonne d'échange CO est couplée à des de moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide comportent une colonne de régénération 10, des moyens de rebouillage 1 1 , et une pompe 16. Les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer une portion du liquide sortant du fond de la colonne CO : en fond de la colonne, le liquide est séparé en deux branches, une première pour le recyclage dans la zone inter-lits de garnissage (par les moyens de recirculation 8), et la seconde pour la régénération dans la colonne de régénération 10. En sortie de la colonne de régénération 10, le liquide SP retrouvé en fond de colonne de régénération 10 et/ou en sortie liquide des moyens de rebouillage 1 1 , est injecté en tête de la colonne d'échange CO, par exemple au moyen d'une pompe 16. Le débit de liquide recyclé peut être compris entre 20 et 200 % du débit de liquide envoyé pour la régénération. La séparation entre les deux flux de liquide peut être opérée indépendamment avant ou après la pompe 9.

La figure 6 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR en fond de colonne, et réinjectent le liquide recyclé LR en tête de la colonne d'échange CO, au-dessus du lit de garnissage supérieur. En tête de colonne, le liquide recyclé LR est mélangé au liquide SP. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide. En outre, la colonne d'échange CO est couplée à des moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide comportent une colonne de régénération 10, des moyens de rebouillage 1 1 , et une pompe 16. Les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer une portion du liquide évitant ou circulant dans les moyens de recirculation du liquide 8 : en sortie de la pompe 9, le liquide est séparé en deux branches, une première pour le recyclage en tête de la colonne d'échange CO, et la seconde pour la régénération dans la colonne de régénération 10. En sortie de la colonne 10 et/ou en sortie liquide des moyens de rebouillage 1 1 , le liquide SP est injecté en tête de la colonne d'échange CO, par exemple au moyen de la pompe 16.

La figure 7 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR dans la zone inter-lits, et réinjectent le liquide recyclé LR en tête de la colonne d'échange CO au-dessus du lit de garnissage supérieur. En tête de la colonne d'échange CO, le liquide recyclé LR est mélangé au liquide SP. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide. En outre, la colonne d'échange CO est couplée à des moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide comportent une colonne de régénération 10, des moyens de rebouillage 1 1 , et une pompe 16. Les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer le liquide SR évacué en fond de la colonne d'échange CO. En sortie de la colonne de régénération 10 et/ou en sortie liquide des moyens de rebouillage 1 1 , le liquide SP est injecté en tête de la colonne d'échange CO.

La figure 8 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR en fond de la colonne d'échange CO, et réinjectent le liquide recyclé LR dans une zone inter-lits de garnissage. Dans la zone inter-lits de garnissage, le liquide recyclé LR est mélangé au liquide descendant du lit de garnissage supérieur. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide. De plus, les moyens de recirculation du liquide comportent un échangeur de chaleur 12, pour refroidir le liquide, et permettre une meilleure efficacité de la colonne d'échange CO. Alternativement, l'échangeur de chaleur 12 peut être prévu pour chauffer le liquide. En outre, la colonne d'échange CO est couplée à des moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide comportent une colonne de régénération 10, des moyens de rebouillage 1 1 et une pompe 16. Les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer une portion du liquide circulant dans les moyens de recirculation du liquide 8 : en sortie de la pompe 9, le liquide est séparé en deux branches, une première pour le refroidissement et recyclage dans la zone inter-lits de garnissage, et la seconde pour la régénération dans la colonne de régénération 10. En sortie de la colonne de régénération 10, le liquide SP est injecté en tête de la colonne d'échange CO, par exemple au moyen de la pompe 16. Alternativement au mode de réalisation illustré en figure 7, le liquide recyclé et refroidi (ou réchauffé) LR peut être injecté en tête de colonne d'échange CO.

La figure 9 illustre une colonne d'échange CO comprenant deux lits de garnissage 7. Un fluide gazeux à traiter FA est introduit en fond de la colonne d'échange CO, et le fluide gazeux traité FT est évacué en tête de la colonne d'échange CO. Un liquide SP (par exemple un solvant pauvre dans le cadre d'une colonne de lavage aux aminés) est injecté en tête de la colonne d'échange CO, et le liquide SR (solvant riche pour l'exemple du solvant) est évacué en fond de la colonne d'échange CO. La colonne d'échange CO est couplée à des moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide 8 collectent le liquide SR en fond de la colonne d'échange CO, et l'envoient dans une zone de pression inférieure à la pression opératoire de la colonne d'échange CO, au sein d'un ballon de flash 15 où les gaz dissous s'évacuent partiellement du solvant sous l'effet de la détente, et en réinjectent une partie du liquide recyclé semi-régénéré LR dans une zone inter-lits de garnissage. Dans la zone inter-lits de garnissage, le liquide recyclé semi-régénéré LR est mélangé au liquide descendant du lit de garnissage supérieur. Les moyens de recirculation du liquide 8 comportent un ballon de flash 15. Le ballon de flash collecte le liquide SR du fond de la colonne d'échange CO, et permet par une diminution de la pression par rapport à la colonne d'échange CO, une séparation partielle du liquide et de sa charge (par exemple gazeuse). Le ballon de flash 15 comporte une évacuation des charges GR, par exemple des gaz riches (C0 ₂ , H ₂ S). De plus, les moyens de recirculation du liquide comportent une pompe 9 pour la circulation du liquide en sortie du ballon de flash 15. En outre, la colonne d'échange CO est couplée à des moyens de régénération du liquide. Les moyens de régénération du liquide comportent une colonne de régénération 10, des moyens de rebouillage 1 1 et une pompe 16. Les moyens de régénération du liquide sont agencés pour régénérer une portion du liquide circulant dans les moyens de recirculation du liquide 8: en sortie de la pompe 9, le liquide est séparé en deux branches, une première pour le recyclage dans la zone inter-lits de garnissage, et la seconde pour la régénération dans la colonne de régénération 10. En sortie de la colonne de régénération 10, le liquide SP est injecté en tête de la colonne d'échange CO, par exemple au moyen de la pompe 16. Alternativement au mode de réalisation illustré en figure 8, le liquide recyclé partiellement régénéré LR peut être injecté en tête de colonne d'échange CO.

D'autres configurations sont envisageables. Par exemple, un échangeur de chaleur 12 peut être prévu dans les moyens de recirculation du liquide de l'un des modes de réalisation des figures 4 à 7 ou 9. De plus, les modes de réalisation des figures 6 à 9 peuvent être mis en œuvre sans moyen de régénération 10, 1 1 . Selon d'autres configurations, les moyens de régénération peuvent être indépendants des moyens de recirculation du liquide, en particulier pour les modes de réalisation des figures 5, 6, 8 et 9. En outre, la collecte de liquide peut être réalisée en plusieurs zones, par exemple à la fois en fond de colonne et en zone inter-lits de garnissage, puis le liquide collecté dans les plusieurs zones est mélangé avant d'être réinjecté.

Les moyens de recirculation améliorent également la flexibilité de la colonne d'échange. Ils permettent une conception plus compacte, notamment pour le mode de réalisation pour lequel les moyens de distribution sont semblables à ceux illustrés en figure 3. Les moyens de distribution du liquide sont dimensionnés en fonction du débit minimal et du débit maximal. D'une part, le nombre d'orifices (ou de buses) dans les tubes horizontaux peut être établi en fonction du débit minimal (« turndown »), de manière à assurer une distribution du liquide homogène quel que soit l'angle d'inclinaison de la colonne d'échange. D'autre part, la hauteur de la conduite verticale peut être établie en fonction du débit maximal pour assurer la force motrice nécessaire à l'évacuation d'un débit plus important à travers les orifices. En effet, étant donné que les moyens de distribution sont inchangés (même nombre d'orifices ou de buses dans les tubes horizontaux), le niveau de liquide augmente dans la conduite verticale pour réussir l'évacuation du liquide au travers des buses par le fait d'une hauteur de liquide plus grande : le débit étant plus grand à travers chaque orifice, avec une vitesse de fluide proportionnellement plus élevée. Le niveau de liquide dans la conduite verticale assure effectivement la plus grande force motrice grâce à une masse d'appui plus importante, d'où le débit plus important au travers des orifices vers le garnissage.

Avec la colonne selon l'invention, on met en place une recirculation qui maintient un débit plus important pour le débit minimal. Ainsi, le ratio entre le débit minimal et maximal pour l'invention est inférieur à ce même ratio pour l'art antérieur et ce dans toutes les configurations envisagées et exposées dans les figures 4 à 9. Il est donc possible d'augmenter le nombre d'orifices ou de buses dans les tubes horizontaux pour assurer le débit minimal. En conséquence, la hauteur de liquide requise est moins importante pour assurer le débit maximal.

La figure 10a illustre une portion de colonne d'échange selon l'art antérieur, pour le débit minimal (« turndown ») et pour une inclinaison de la colonne. La colonne comporte deux lits de garnissage 7, un plateau collecteur 1 équipé de cheminées 2 de passage du gaz, des moyens de distribution du liquide. Les moyens de distribution de liquide comportent une conduite verticale 5 et des tubes horizontaux 6. Le gaz traité FT est évacué par le haut de la colonne, et le liquide SR est évacué par le fond de la colonne. Dans le cas du faible débit, peu de liquide (partie grisée) est contenu dans la conduite verticale pour assurer une distribution homogène au travers un nombre d'orifices déterminés par ce cas.

La figure 10b illustre une portion de colonne d'échange selon l'art antérieur, pour le débit maximal et pour une inclinaison de la colonne (identique à l'inclinaison de la figure 10a). La colonne comporte deux lits de garnissage 7, un plateau collecteur 1 équipé de cheminées 2 de passage du gaz, des moyens de distribution du liquide. Les moyens de distribution de liquide comportent une conduite verticale 5 et des tubes horizontaux 6. Le gaz traité FT est évacué par le haut de la colonne, et le liquide SR est évacué par le fond de la colonne. Dans le cas du débit maximal, une hauteur importante de liquide (partie grisée) est nécessaire dans la conduite verticale pour assurer une distribution homogène et un débit important au travers du même nombre d'orifices. La figure 10c illustre une portion de colonne d'échange selon l'invention, pour le débit maximal et pour une inclinaison de la colonne (identique à l'inclinaison des figures 10a et 10b). La colonne comporte deux lits de garnissage 7, un plateau collecteur 1 équipé de cheminées 2 de passage du gaz, des moyens de distribution du liquide. Les moyens de distribution de liquide comportent une conduite verticale 5 et des tubes horizontaux 6. Le gaz traité FT est évacué par le haut de la colonne, et le liquide SR est évacué par le fond de la colonne. De plus la colonne est équipée de moyens de recirculation du liquide 8. Les moyens de recirculation du liquide collectent le liquide SR en fond de colonne et le réinjectent dans la zone inter-lits de garnissage au-dessus du plateau collecteur 1 . Les moyens de recirculation du liquide 8 comprennent une pompe 9. Grâce à la recirculation du liquide, le débit de liquide est plus important, en particulier le débit minimal, donc la hauteur de la conduite verticale 5 peut être réduite par rapport à celle illustrée la figure 10b. Il est ainsi possible de réduire la hauteur des moyens de distribution de liquide et de réduire la hauteur de la colonne d'échange. Ainsi, la colonne d'échange est moins haute et moins onéreuse.

La colonne d'échange selon l'invention est avantageusement une colonne de lavage aux aminés pour éliminer les contaminants C0 ₂ , H ₂ S et/ou COS d'un gaz naturel mais elle est adaptée à tous types de solvants utilisés en absorption.

La colonne d'échange selon l'invention est adaptée aux écoulements à contre-courant.

La colonne d'échange selon l'invention peut être utilisée dans des procédés de traitement de gaz, de captage de C0 ₂ , de distillation de produits liquides, de déshydratation, de séparation de l'air ou d'échange de chaleur. La colonne selon l'invention peut être utilisée pour des applications offshore flottantes ou terrestres.

En outre, l'invention peut concerner tout particulièrement des barges flottantes ou des plateformes offshore, par exemple de type FPSO (de l'anglais Floating Production, Storage and Offloading qui signifie plateforme flottante de production de stockage et de déchargement), ou du type FLNG (de l'anglais Floating Liquefied Natural Gas qui signifie plateforme flottante de gaz naturel liquéfié). Sur les barges flottantes, peuvent être installées également des colonnes de distillation et/ou des colonnes de déshydratation utilisant ce dispositif.

Dans le cas des procédés de traitement de gaz et/ou de captage du C0 ₂ au moyen d'une colonne offshore flottant, la colonne selon l'invention est adaptée notamment aux configurations suivantes :

L'invention est particulièrement adaptée aux gaz naturels à haute pression à faibles teneurs en gaz acides (teneurs en contaminants inférieures à 2% mol). Le débit déterminé pour assurer la performance de la colonne est faible (environ de 10 à 30 m ³ /h/m ² de section de colonne) et les mouvements de la colonne en déplaçant la distribution de liquide peuvent provoquer des assèchements totaux dans les sections extérieures à la section de garnissage dans la colonne. Avec les colonnes selon l'art antérieur, à ces endroits, on a une perte d'efficacité totale de l'absorption des gaz acides qui ne sont pas au contact avec le liquide et déterminent une mauvaise performance de la colonne d'échange. Avec une recirculation selon l'invention, on augmente le taux de mouillage moyen, et on évite les zones asséchées et on assure l'épuration en tout point de la section de la colonne. L'invention est également adaptée aux gaz naturels à haute pression dont les compositions et les débits sont très variables ou aux conditions de fin de vie d'un gisement d'hydrocarbures, car elle permet d'éviter de surdimensionner la hauteur des lits d'interne en garnissages. En effet, le principe d'une recirculation limite le surdimensionnement des systèmes de collecte et de redistribution de liquide en tirant profit de ratios plus faibles entre les débits de liquide maximal et minimal, pour obtenir une conception plus compacte des distributeurs.

L'invention est également adaptée aux gaz à forte teneur en C0 ₂ ou pollués avec des quantités importantes d'aromatiques et d'hydrocarbures lourds, en remarquant que l'on peut cumuler le principe de la recirculation à celui d'une détente (ballon de flash) à moyenne pression.

L'invention est également adaptée aux gaz à fortes teneurs en COS (de 10 parties par millions à 1000 parties par million) car la recirculation de liquide favorise l'absorption de ce contaminant qui s'absorbe lentement dans les solvants amine, et qui requiert habituellement des quantités importantes de liquide, en remarquant que l'on peut cumuler le principe de la recirculation à ce celui d'un réchauffage du solvant recirculé pour accélérer la vitesse d'absorption du COS.